JP2023027069A - 患者の後押しのための超音波ハプティックシステム - Google Patents

Abstract

【課題】イメージング又は放射線療法における患者の位置決めのためのシステム（ＰＰＳ）を提供する。【解決手段】システムは送信機（ＴＸ）を備える。送信機（ＴＸ）は、ある距離から、患者の皮膚の衝突領域（ＩＲＥ）においてハプティック感覚を誘発することが可能な出力信号を生成するように構成される。システムはさらに、受信された入力要求に応答して、又は、患者（ＰＡＴ）の関心領域（ＲＯＩ）の現在の位置とイメージング装置若しくは放射線療法装置における目標エリア（ＴＡ）との間の距離に応じて、出力信号を修正するように構成される制御論理回路（ＣＬ）を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、イメージング又は放射線療法における患者の位置決めのためのシステム、イメージング又は放射線療法における患者の位置決めのための方法、そのようなシステムを含むイメージング装置又は放射線療法実施装置、システム及びイメージング装置又は放射線療法実施装置などを含む構成、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読媒体に関する。

医用イメージングにおいては、患者の位置決めが重要である。正しい位置決めがなければ、関心の対象のある解剖学的組織の部分（関心領域、ＲＯＩ）が画像において途中で切れて、それにより画像が実質的に無用なものになる。再イメージングが必要になり、これはコストと待ち時間を増やし、例えば患者又はスタッフのさらなるＸ線被曝により引き起こされる健康上の危険ももたらす。

現在、可能な限り最良のＲＯＩを捉えるために、患者は、可能な限り精密に、及び正確に、イメージングシステムにおいて医療スタッフにより位置決めされなければならない。これには、イメージングセッション全体を通じて患者の位置決めを助け正しい姿勢を保つのを助けるために、長年にわたり位置決めの手がかりを体得してきた経験豊富な医療スタッフが必要である。場合によっては、センチメートル（未満）レベルの患者の最終的な位置決めが必要である。より長いスキャン手順では、そのような再位置決めが繰り返し必要である。

正しい患者の位置決めを達成することは、患者がＣＴ（コンピュータ断層撮影法）又はＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）スキャナのボアの中などの狭い囲いの中にいるイメージングシステムにおいては特に面倒である。具体的には、ＭＲＩボアの場合、厳しい空間の制約により、ボアの内部で医療スタッフが患者を簡単に位置決めすることができない。スタッフは、物理的な命令を与えるためにボアの内部へ届くことが物理的に可能ではない。場合によっては、ボア内の空間の制約により、スタッフができることは、患者に口頭の命令を与えることだけである。しかし、これは、言語障壁又は他のコミュニケーションの問題により、非効率である。

しかし、患者がＸ線源とイメージング室の中の検出器との間の開かれた空間に立っているある種の胸部Ｘ線イメージングシステムにおける場合などの、そのような空間の制約がない場合であっても、スタッフが異なるＸ線イメージング手順の合間に再位置決めを援助するために部屋から出て再び部屋に入らなければいけないので、位置決めは依然として面倒である。これは、特にＸ線については、危険なＸ線被曝によりスタッフがイメージングの間は検査室に残ることが通常はできないからである。

同様の患者の位置決めの課題は、放射線療法（ＲＴ）の実施においても生じ、ＲＴの実施においては、健康な組織を可能な限り保存しながら、癌組織を可能な限り破壊するために、放射線照射においてＲＯＩが正しく位置決めされることを等しく確実にしなければならない。

したがって、イメージング又はＲＴにおいて患者の位置決めを支援するためのシステム及び方法が必要である。

本発明の目的は独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態は従属請求項に組み込まれる。本発明の以下の説明される態様は、イメージング又は放射線療法における患者の位置決めのためのシステム、イメージング又は放射線療法における患者の位置決めのための方法、そのようなシステムを含むイメージング装置又は放射線療法実施装置、システム及びイメージング装置又は放射線療法実施装置などを含む構成、コンピュータプログラム要素、並びにコンピュータ可読媒体に等しく適用されることに留意されたい。

本発明の第１の態様によれば、イメージング又は放射線療法における患者の位置決めのためのシステムが提供され、このシステムは、
ある距離から、患者の皮膚の衝突領域にハプティック感覚（触覚）を誘発することが可能な出力信号を生成するように構成される少なくとも１つの送信機と、
受信された入力要求に応答して、又はｉ）患者の関心領域の現在の位置と、ｉｉ）イメージング装置又は放射線療法装置における目標エリアとの間の距離に応じて、出力信号を修正するように構成される、制御論理回路とを備える。

具体的には、少なくとも１つの送信機は、ある距離から、患者の皮膚に衝撃を与えることが可能な出力信号を生成して、それにより患者の皮膚の衝突領域においてハプティック感覚を引き起こすように構成される。

送信機によって生成される出力信号は、患者の皮膚のある部分である、衝突領域に向かって伝播する。システムは、腕、膝、又は他の部分などの解剖学的組織（「ＲＯＩ」）をイメージングエリアなどの目標エリアに向かって動かすように、又は、関心領域が目標エリア内にとどまるように、患者を「案内」又は指図することを可能にする。イメージング又は放射線療法手順を、より効率的に行うことができる。人のユーザによる介入のないいくつかの実施形態では、再位置決めによる中断を短くすることができ、再位置決めをより正確に行うことができる。目標エリアは２Ｄ又は３Ｄである。目標エリアは、イメージング装置又は放射線療法装置の中の空間のある部分である。目標エリアは、イメージング装置の中の検査領域の一部であり、又は放射線療法実施装置の中の治療領域の一部である。

一実施形態によれば、出力信号の制御論理回路による修正は、ｉ）関心領域（ＲＯＩ）に対する相対的な衝突領域の位置を変更すること、及びｉｉ）出力信号の強度パターンを変更することのうちの任意の１つ又は複数を含む。信号のパルス化は、例えば距離に応じて変更される。

一実施形態によれば、制御論理回路は、自動的に、又はユーザインターフェースを通じて受け取られる入力要求に応答して動作する。一実施形態によれば、ユーザインターフェースは、制御ユニットの遠隔制御を可能にする。

一実施形態によれば、システムは、関心領域の現在の位置を決定するように構成される位置特定モジュールを備える。位置特定モジュール及び制御論理回路は、閉ループシステムにおいて一緒に動作する。

一実施形態によれば、位置特定モジュールは受信機に結合され、受信機は入来信号を感知するように構成され、位置特定モジュールは、入来信号に基づいて関心領域の現在の位置を決定する。

送信機ＴＸ及び受信機ＲＸは、単一のデバイスであるトランシーバへと統合されてもよい。

一実施形態によれば、システムは、患者に関連する測定信号を受信するように構成されるコンディショナを備え、コンディショナは、測定信号に応じて出力信号を修正するように構成される。

実施形態では、測定信号は、心拍数などのバイタルサインである。例示的な実施形態では、出力信号は、呼吸数の低下を誘発するために、心拍数より下又は上の周波数でパルス化される。これは、患者を落ち着かせることを可能にし、患者をより従順にさせながらより効率的なイメージングを実現する。実施形態では、バイタルサインは周期的であり、出力信号はバイタルサインと同期せずにパルス化される。これはさらに、患者を落ち着かせるのを助ける。好ましくは、測定信号は患者の生理学的又は心理学的な状態を記述する。好ましくは、測定結果は、パルスプローブ、ＥＣＧ機器などのプローブによって取得される。出力信号を使用する代わりに、異なる送信機から出された異なる信号が代わりに使用されてもよい。

一実施形態によれば、制御論理回路は、患者に伝えられるべき情報を出力信号において符号化するように構成される。この符号化は、周波数及び／又は振幅／強度を変化させることによって、パルスなどにおける変調パターンを生成することを含む。よって、位置決めに必ずしも関連しない命令などの情報は、ノイズがあっても、又は視界が遮られていても、患者へ安全に送信される。この符号は患者と事前に合意されている。患者を援助するために、符号の意味が表示デバイスに表示される。

一実施形態によれば、送信機は、ｉ）空中超音波ハプティック送信機、ｉｉｉ）出力信号が空気のジェットであるエアノズル、ｉｖ）電磁波送信機のうちの少なくとも１つとして構成される。具体的には、電磁波送信機は、レーザービームを送信するためのレーザー送信機として構成される。一般に、本明細書において想定されるように、信号は患者と物理的に接触することなく（実施形態では、空気を通じたもの以外の）「ｏｖｅｒ－ｔｈｅ－ａｉｒ」で作用する。

一実施形態によれば、患者は、イメージング装置の中に、若しくはイメージング装置において存在し、又は、ＬＩＮＡＣ若しくは他のものなどの放射線療法実施装置の中に、若しくは放射線療法実施装置において存在する。

具体的には、患者は、ＣＴ又はＭＲＩの中などの、イメージャのボアの中に存在する。

空間がすでに限られているボアの中にシステムを設置する必要はないので、患者の快適性が上がる。

一実施形態によれば、イメージング装置は、Ｘ線イメージング装置、磁気共鳴イメージング装置、及びＰＥＴ／ＳＰＥＣＴイメージング装置のうちの任意の１つである。

一態様では、前述の請求項のいずれか１つによる送信機を少なくとも含む、イメージング装置又は放射線療法実施装置が提供される。

別の態様では、ｉ）イメージング装置又は放射線療法実施装置及びｉｉ）上記の実施形態のいずれか１つによるシステムを備える構成が提供される。

別の態様では、医用イメージング又は放射線療法実施のための患者の位置決めの方法が提供され、この方法は、
少なくとも１つの送信機を用いて、ある距離から、患者の皮膚の衝突領域にハプティック感覚を誘発することが可能な出力信号を生成するステップと、
受信された入力要求に応答して、又はｉ）患者の関心領域の現在の位置と、ｉｉ）イメージング装置又は放射線療法装置における目標エリアとの間の距離に応じて、出力信号を修正するステップとを有する。

別の態様では、少なくとも１つの処理ユニットによって実行されると、処理ユニットに方法を実行させるように適応される、コンピュータプログラム要素が提供される。

具体的には、出力信号は、（患者から）ある距離をおいて生成され、患者の皮膚に衝撃を与えることが可能であり、それにより、患者の皮膚の衝突領域においてハプティック感覚を引き起こす。

別の態様では、プログラム要素が記憶されたコンピュータ可読媒体が提供される。

提案されるシステム及び方法は、好ましくは閉フィードバックループで、患者にフィードバック／助言を与えることによる、高度な位置決めのために使用される。システムは、患者の不安を減らすために使用される。実施形態では、システムは、外部の、例えば超音波パルスによって、呼吸数又は心拍数に影響を及ぼすために使用される。提案されるシステム及び方法は、スキャン時間を減らすために、及び／又は画像品質を高めるために、イメージングシステムの取得ウインドウにおける患者の位置及び／又は姿勢を調整するために使用される。

提案されるシステム及び方法は、医療スタッフが存在しないときに、自律的なイメージングシステム又はＲＴシステムにおいて利益を伴って使用される。

定義
本明細書において言及される「ユーザ」は、イメージング手順に管理的な又は組織的な方式で少なくとも部分的に関与する医療従事者である。
「患者」は、イメージングされている人であり、又は獣医学の環境においては動物（特に哺乳類）である。
「ＲＯＩ」（関心領域）は、人体の一部、内部又は外部に関するが、患者の体の全体に関することもあり、その場合、体の一部又は各部分が関心領域である。一般に、ＲＯＩは「画像ベースの」医療検査の関心の対象である。

本発明の例示的な実施形態がここで、縮尺通りではない以下の図面を参照して説明される。

患者位置決めシステムを含む構成のブロック図である。 患者位置決めシステムの動作モードの概略的な図である。 一実施形態による患者位置決めシステムの一部を含むイメージング装置を示す図である。 第２の実施形態による患者位置決めシステムの一部を含むイメージング装置を示す図である。 イメージング又は放射線療法における患者の位置決めを支援するための方法のフローチャートである。

図１の概略ブロック図を参照すると、患者の位置決めのためのコンピュータ化されたシステムＰＰＳと、いくつかの実施形態では、イメージング装置ＩＡとを含む、本明細書において想定されるような装置ＡＲが示されている。実施形態における、本明細書で想定されるイメージング装置ＩＡは、放射ベースのイメージング又は送信ベースのイメージングを含むが、超音波イメージング又は磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）も含む。

実施形態では、イメージング装置ＩＡは、患者ＰＡＴの内部構造の医用画像を取得するように構成される。医用画像は、患者の内部器官を明らかにする。代替的に、Ｘ線又はＭＲＩなどにおける解剖学的構造イメージングの代わりに、機能イメージングも想定される。機能イメージングは、例えば、ＳＰＥＣＴ又はＰＥＴなどのいくつかのタイプの核放射イメージングにおけるような、代謝活動の視覚化を可能にする。いずれの場合でも、医用画像は、患者ＰＡＴの治療又は診断を助ける。

大まかに言えば、まずイメージング装置ＩＡをより詳細に見ると、これは、実施形態では、調査イメージング信号を生成するための機器を含む。調査イメージング信号は、患者の内部の組織と相互作用する。患者の組織は、調査信号を変化させて、変化した信号を生じさせる。そのように変化した信号は、患者の内部構造、解剖学的構造、機能活動などについての情報を符号化する。変化した信号を、検出器ユニットＤによって検出することができる。

本明細書において特に想定される送信イメージングのための一実施形態は、放射線撮影、Ｃアーム若しくはＵアーム型イメージング、又はコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）イメージング（「ＣＴスキャナ」）などの、Ｘ線ベースのイメージングである。これらの実施形態では、調査イメージング信号は、Ｘ線ビームＸＢである。この実施形態では、Ｘ線ビームを生成するための機器は、Ｘ線管などの、Ｘ線源ＸＲを含む。Ｘ線源はエネルギーを与えられて、別様に知られている方式でＸ線ビームを放出する。Ｘ線ビームは患者を通過し、そして変化し、具体的には減衰し、そのように変化したビームが次いで、Ｘ線感知検出器Ｄにおいて検出される。

Ｘ線感知検出器ＤはＸ線源の反対側に配置されて、それら２つの間にイメージング領域を形成し、患者はイメージングの間そこにいる。本明細書において使用されるような「イメージング」という用語は、Ｘ線ビームなどの調査イメージング信号が患者を通過して検出器Ｄにおいて検出される期間である。次いで、検出器Ｄにおいて登録される強度データを、内部の解剖学的画像又は機能画像へと適切な回路によって処理することができる。例えば、ＣＴでは、断面Ｘ線画像を、検出されたＸ線強度から取得することができる。臨床従事者を援助するための表示デバイス上での視覚化のために、画像がレンダリングされる。放射線の実施形態では、調査イメージング信号を生成するための機器は、イメージングの前の適切な管理の後、患者の中に存在する。この機器は、適切な放射性トレーサ物質を含む。ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ及び同様のイメージング装置におけるように、トレーサ物質は、内部から患者の組織と相互作用し、そして患者から出てきて、次いで患者の外側に配置され少なくとも部分的に患者を取り囲む検出器によって検出される。

ＭＲＩでは、検出ユニットＤは、無線波信号を捉えることが可能な１つ又は複数の無線周波数コイルを備える。無線波信号は、イメージングの間に、患者組織の中の乱されたプロトンが、ＭＲＩイメージャにより生成される強い磁場と整列した状態へと戻るように緩和するときに放出される。

必ずしもすべてではないが、説明されるイメージング装置ＩＡの実施形態のいくつかは、イメージングの間に患者を取り囲む物理的な囲いＥＬを含む。患者は、イメージングの間は囲いＥＬの中に存在し、場合によっては、囲いの内部の検査テーブルＴＢなどの支持物の上に寝ているか、又は座っている。ＣＴスキャナ及びＭＲＩスキャナは、ボアとして構成されるそのような囲いを含む。ボアは比較的狭く、患者が動くための空間を多くは残さない。イメージング装置が囲いを含むかどうかにかかわらず、すべての実施形態において、イメージング装置ＩＡは一般に、特定のイメージング室に位置する。医療従事者は通常、イメージングが進行中の間はイメージング室の中にいない。これは、例えばスタッフが不要なＸ線被曝から保護されなければならないからであり、又は実施形態において、イメージング装置が本明細書において想定されるような自律モードで動作するからである。

イメージング手順がより効率的にされるように、及び画像において捉えられる情報を最大にするために、関心領域（「ＲＯＩ」）とも本明細書において呼ばれる特定の関心器官が、イメージングの間指定された目標エリアＴＡに配置されることが重要である。目標エリアは、２Ｄ又は３Ｄ空間のいずれかの一部である。具体的には、目標エリアは、検査領域の中の２Ｄ又は３Ｄ空間の一部分である。患者の囲いＥＬを含むイメージャＩＡの実施形態では、目標エリアＴＡは、少なくとも部分的に、又は完全に囲いの内部にある。

患者の位置決めをより支援するために、これをより速く、簡単に、及び効率的に達成するために、イメージング装置ＡＲは、本明細書では「ＰＰＳ」と呼ばれる、患者位置決めシステムＰＰＳを含む。大まかに言えば、ＰＰＳは、イメージング囲いＥＬ、例えばボアに、若しくはその内部に装着される、又はイメージング室内に少なくとも装着される、１つ又は複数の送信機ＴＸを含む。ＰＰＳは、送信機ＴＸの手動動作の又は完全自動動作を可能にする。動作において、患者が検査領域の中にいる間に、又は実施形態では、囲いＥＬの内部にいる間に、送信機ＴＸはエネルギーを与えられて患者に向かって信号を放出する。送信機ＴＸによって放出される信号は、患者との物理的な接触なしで、ある距離から、ある衝突領域ＩＲＥにおいて患者の皮膚にハプティック感覚を引き起こす。

そのようなハプティック感覚を引き起こすための実施形態は、特に超音波送信機ＴＸを含む。そのような実施形態では、１つ又は複数の送信機ＴＸは、患者の体ＰＡＴ上の所望の衝突領域ＩＲＥに向けられ得る指向性又は集束超音波ビームを引き起こすように構成される。超音波ビームの方向は、以下でより完全に説明されるように、所望の衝突領域ＩＲＥに衝撃を与えるように自動的に又は手動で調節可能である。

送信機によって放出される超音波の周波数及び／又は強度は、患者の皮膚に位置する機械受容器を刺激することが可能であるようなものである。このために患者が素肌をさらすことは必要ではなく、それは、超音波は、患者が通常着る病院のガウンなどの適度に薄い衣服を通って皮膚へと到達することが可能であるからである。

送信機ＴＸによって放出される信号の活動は、関心領域が目標エリアＴＡ内にあるように、又はＴＡ内にとどまるように、所望の位置へ動くように患者を促すようなものである。基本的に、放出された信号を通じて、患者を後押し又は案内するために、送信機ＴＸを使用することができ、それにより、患者は正しい位置にいて関心領域は目標エリアＴＡの中にあり、又は、場合によっては、ＲＯＩはＴＡ内にとどまる。以下では、１つ又は複数の送信機ＴＸによって放出可能な説明される信号は、「後押し信号」と本明細書で呼ばれる。説明されるような超音波送信機を使用することは１つの好ましい実施形態であるが、追加又は代替として、他の物理的な原理を使用する他のタイプの送信機も本明細書において想定される。ＰＰＳは、後押し信号の強度、周波数、及び方向のいずれか１つを制御する、制御論理回路ＣＬを含む。

言及されたように、複数の送信機ＴＸは、イメージャの中に／若しくはイメージャにおいて、特にその囲い（もしあれば）の内部に、空間的に適切に配置され、及び／又は、検査室において適切に分布する。好ましくは、１つ又は複数の送信機ＴＸの構成は、患者が検査領域の内部にいると、患者の皮膚の１つ又は複数の部分が後押し信号の衝突領域ＩＲＥを形成できるというものである。これは、例えば、検査領域に関連して１つ又は複数の送信機が空間的に適切に配置されるようにすることによって達成される。送信機は、検査領域の内部に、ボアの内部に、及び／又は検査領域の周りに配置される。加えて、送信機の１つ又は複数は、異なる空間的な向きに移動可能である。送信機は、並進運動及び／又は回転運動を含む運動を可能にする、ジョイント、多関節アーム、トラック、又は他の構成を使用して装着される。実施形態において、適切な有利な位置に配置される場合、及び／又は十分な運動の自由度が許容される場合、単一の送信機で十分である。送信機の運動は制御論理回路によってもたらされる。具体的には、制御論理回路は、送信機の向きを、したがって送信機によって放出可能な後押し信号の方向を調整するように、適切なアクチュエータに命令する。適切なアクチュエータは、機械的な歯車装置、油圧装置、圧電素子、前述のものの任意の組合せ、及び／又は他のものを含む、サーボモータ又はステッパモータの任意の１つ又は複数を含む。

ここでまず、本明細書において想定され以前に言及されたＰＰＳの手動の実施形態を見ると、制御論理回路ＣＬは、ユーザインターフェースＵＩから受け取られたコマンドに応答する。好ましくは、ユーザインターフェースＵＩはジョイスティック構成として構成されるが、タッチスクリーン、キーストロークベースのインターフェース、及び任意の他のものなどの、他の実施形態も想定される。

ユーザインターフェース（「ＵＩ」）は好ましくは、イメージング装置から離れて、例えばイメージング室の外部に配置される。代替的に、危険である可能性のあるイメージング信号への曝露なしでユーザが安全にユーザインターフェースを操作できる小部屋において遮蔽される実施形態では、ＵＩはイメージング室の内部に配置される。複数の送信機ＴＸが配置される場合、ユーザインターフェースＵＩは、ユーザが異なる送信機ＴＸを選択して切り替え、後押し信号を出すべき空間的に適切な送信機を選択することを可能にする、ユーザインターフェース要素を含む。この手動の実施形態では、後押し信号の来る方向が所望のものとなるように送信機を効率的に操舵するために、ＲＯＩに関連する相対的な解剖学的構造が見通し線上にあるように、ユーザが配置される。構造的な閉塞（例えば、ボア）及び／又は患者の姿勢が原因で目視が可能ではない場合、ユーザは、センサＲＸを含むビデオカメラシステムなどの監視又は監督システムによって支援される。１つ又は複数のビデオカメラＲＸは、検査室の中に配置され、医用イメージャＩＡの検査領域の周りに適切に配置される。具体的には、１つ又は複数のビデオカメラは、イメージング装置において配置される。カメラの１つ又は複数は、患者の位置及び姿勢、したがってＲＯＩの現在の位置がユーザにより確認され得るように、囲い又は同様のものの内部に配置される。ビデオカメラの映像に基づいて、ユーザは次いで、ＵＩを通じて送信機ＴＸの適切な再位置決めを要求することができる。次いで、後押し信号を適切な衝突領域に向けるために、及び、ＲＯＩが目標エリアＴＡに向かって動かされるように、若しくはＴＡの内部にとどまるように、移動又は姿勢変更を患者に促すために、後押し信号の発出が要求される。

空中ハプティックシステムなどの、超音波によってある距離においてハプティック感覚を誘発する説明される実施形態は、コンピュータゲームの目的で他の場所で説明されている。例えば、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＡＣＭ ＳＩＧＧＰＲＡＨ Ａｓｉａ ２０１４，“ＡＣＭ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｇｒａｐｈｉｃｓ”， ｖｏｌ ３３（６），２０１４において発表された、Ｂ Ｌｏｎｇ ｅｔ ａｌ，“Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｈａｐｔｉｃ ｓｈａｐｅｓ ｉｎ ｍｉｄ－ａｉｒ ｕｓｉｎｇ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ”を参照されたい。

超音波ベースのハプティックシステムは、知覚された接触に患者が能動的に反応するので特に有益であるものとして出願人により見出されており、接触は空間的な手がかり及び位置決めのための基本的な感覚入力である。これにより、姿勢を細かく調整するための患者の効率的な誘導が実施される。放出される超音波によって引き起こされる接触の感覚は、患者に対して落ち着かせるような方式でも作用する。超音波が適切に選ばれた衝突領域ＩＲＥにおいて加えられる場合（これについては以下でさらに述べる）、ユーザは、簡単に、直感的に、明確に、迅速にのいずれか１つで、患者に対して正しい位置に来るように指示することができる。

ここで、超音波の実施形態をさらに詳細に見ると、送信機ＴＸは、超音波トランスデューサの１次元又は２次元フェーズドアレイとして配置される。超音波トランスデューサは、衝突領域ＩＲＥにおいて患者の皮膚にハプティック感覚を誘発することが可能な指向性超音波ビームを生じさせる音響干渉パターンを作成するような方式で、制御論理回路ＣＬによって制御される。集束した超音波は、ある距離において非侵襲的な方式で、任意の所望の強度及び／又は周波数で音の感覚を引き起こす。実施形態では、フェーズドアレイによって作り出される音場は、明瞭な球又は他の幾何学的構成などの、ボリュメトリック音場、「ハプティック形状」を形成することを可能にする。衝突領域ＩＲＥにおいて患者に加えられると、患者は次いで、指定された形状の物理的な物体が皮膚と接触しているかのような感覚を経験する。例えば快適なマッサージ効果を作り出し、所望の目標エリアに向けて患者を優しく後押しするために、言及された球などの適切な音響形状が使用される。

送信機ＴＸＲの説明された超音波の実施形態は有用であるが、これらは、必ずしも超音波ベースではない他の実施形態を排除するものではない。例えば、他の実施形態では、送信機ＴＸの代わりに１つ又は複数のエアノズルが使用され得る。この実施形態では、送信機ＴＸは、指向性の空気のジェットを出し、それにより、ハプティック感覚を引き起こして後押しを実施する。さらに他の実施形態では、ハプティック感覚を引き起こすように構成される１つ又は複数の電磁放射ベースの送信機ＴＸが使用される。具体的には、電磁放射は、患者の皮膚に埋まっている機械受容器を興奮させるように構成される。この概念の例示的な実施形態では、後押し送信機ＴＸは、適切な周波数で動作可能なレーザー送信機として構成される。レーザー光などの電磁場も、励振の源からある距離においてハプティック効果を作り出すことができる。実施形態では、パルス状レーザーベースのシステムが使用される。実施形態では、ナノ秒レーザーが使用され、これは、皮膚に当てられると、触覚を引き起こす。実施形態では、熱放射が使用される。ヒトの皮膚のある種の受容体（例えば、ＴＲＰＶ１）は、熱だけではなく痛みにも反応する。そして両方の反応を誘導することによって、ハプティック感覚を引き起こすことができる。これは、ハロゲンランプ又は他のものなどの熱源を制御することによって達成される。熱源は、１つ又は複数の反射物を使用して適切に集束され、焦点は高速に切り替えられる。例えば、Ｓａｇａ Ｓ．“ＨｅａｔＨａｐｔ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ－Ｂａｓｅｄ Ｈａｐｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ”，ｉｎ：Ｋａｊｉｍｏｔｏ Ｈ．，Ａｎｄｏ Ｈ．，Ｋｙｕｎｇ ＫＵ．（ｅｄｓ），“Ｈａｐｔｉｃ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ”，Ｌｅｃｔｕｒｅ Ｎｏｔｅｓ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｖｏｌ ２７７，ｐｐ １０５－１０７，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｔｏｋｙｏ，（２０１５）を参照されたい。上で言及された送信機ＴＸの実施形態は、単独で、組合せで、又は任意の部分組合せで使用され得る。

実施形態では、後押し信号はパルス化される。上で言及された実施形態のいずれにおいても、信号の周波数、パルスの周波数、及び／又は後押し信号の強度は、後押し動作全体で一定に保たれるが、他の実施形態では変化してもよい。より詳細には、後押し信号の強度は、関心領域が目標エリアＴＡに近くなるほど低下する。追加で、又は代わりに、後押し信号のパルス化の周波数を変化させることによって、近接情報が変調される。パルス周波数は、ＲＯＩと目標エリアとの間の距離が近いほど低下する。同様に、ＵＳ信号自体の周波数が変更される。

実施形態では、関心領域が目標エリアの中にあると、すなわち、患者が正しい位置に来ると、それ以上の後押し信号は送信機ＴＸにより出されない。実施形態では、患者が動くと、すなわち目標エリア内でＲＯＩの動きがあると、関心領域が目標エリアＴＡの内部にとどまるような姿勢をとるように患者を促すために、送信機ＴＸが再活性化される。関心領域の一部分が目標エリアの外側に延びる場合、それに従って、後押し信号の方向、強度、及び／又はパルス周波数は、関心領域の現在の位置と目標エリアＴＡの（一般に固定されており知られている）位置との間の距離に応じて、変化する。

上で説明された実施形態では、後押し信号の方向、パルス周波数、及び／又は強度の任意の１つ若しくは組合せは、ユーザインターフェースＵＩを通じて受け取られたコマンドに応答して制御論理回路によって実施される。しかしながら、他の実施形態では、制御論理回路ＣＬは、自動的に、特に自律的に、患者及び／又はＲＯＩに関連する位置信号に基づいて、送信機ＴＸを制御する。具体的には、制御論理回路は、ＲＯＩの現在の位置と目標領域ＴＡとの間の距離に基づいて、後押し信号の方向及び変調のいずれか１つ又はすべてを変更するように構成される。この方式で変調を変更することは、後押し信号のパルス周波数を変更すること、後押し信号の強度を変更すること、及び信号の周波数を変更することのいずれか１つ又はすべてを含む。自律的なイメージングのために本明細書において想定されるような、そのような完全に自動的な実施形態、又は少なくとも半自動的な実施形態は、イメージングの間又は合間に、ユーザ活動を求めず、又は低いレベルのユーザ活動しか求めない。具体的には、自律的な実施形態では、ＰＰＳは、位置信号に基づいて、患者の現在の位置、特に関心領域の現在の位置を確立するように構成される、位置特定モジュールを含む。位置信号は受信機ＲＸを通じて受信される。

ＲＯＩの現在の位置は、世界座標系に対して定義される。世界座標系は、検出器、及び／又はＸ線源などのイメージング信号源の位置を確立するためにも使用される。

目標エリアは、患者エンベロープとして定義される。これは、仮想的な又は現実の境界によって適切に画定される空間の一部分である。位置特定モジュールＬＭは、患者エンベロープの空間的な範囲を認識するように適切に構成される。位置特定モジュールＬＭについて、いくつかの異なる実施形態が想定される。実施形態では、ＲＯＩの１つの部分がエンベロープＴＡの外側に延びている場合、この部分は、適切に選ばれた衝突領域ＩＲＥにおいて送信機により標的にされ、患者エンベロープ内に収まるよう、その延びている体の部分を動かすように患者に促す。

より詳しくは、目標エリアＴＡは、患者位置マーキングシステムによって定義される。実施形態では、マーキングは、（１）患者又は少なくともＲＯＩがその中にとどまるべき境界を定義する、及び（２）スキャン固有の患者の位置を定義するという、２つの機能を提供する。マーキングは、物理的に定義された境界若しくは仮想的なマーキングに関するものであってもよく、又は、光学投影システムを介して実施され、若しくは３Ｄ輪郭として遠隔システムにおいて視覚化される。患者位置マーキングシステムによって定義される患者位置の境界は、上で言及された患者エンベロープを含む。エンベロープは、患者、スキャンタイプ、及びスキャンタイプ内での特定のスキャン手順に基づいて、２Ｄ又は３Ｄ空間行列座標系において定義される。空間行列は、エンベロープの輪郭を表す。

上で簡単に言及されたように、実施形態では、ＰＰＳは、患者から入来位置信号を受信するように適切に位置付けられた受信機ＲＸを含み、この入来信号は次いで、位置特定モジュールＬＭによって処理されて、患者の、特に関心領域の現在の位置を確立する。入来信号は、特に出力後押し信号の、少なくとも部分的な後方反射信号又は後方散乱信号である。したがって、実施形態では、後押し信号は、後押しとＲＯＩ位置特定という２つの役割において使用される。

実施形態では、ＲＸは、ユーザが生の映像を提供される手動の実施形態に関連して上で説明されたものと同様の、光学カメラ又はビデオベースシステムを含む。手動の実施形態とは区別して、自動的／自律的な実施形態では、受信機ＲＸによって受信されるような入来位置信号は、位置特定モジュールＬＭによって現在のＲＯＩ位置情報へと自動的に処理される。

実施形態では、カメラの光感知センサＲＸは、患者から散乱された周辺光により引き起こされる後方散乱光を受信するように構成される。説明された光センサカメラに加えて、又はその代わりに、深度感知又は熱感知（ＩＦ）センサを伴うカメラシステムが使用される。

位置解決センサＲＸによって取得される画像は、位置特定モジュールＬＭによって世界座標系に適切に登録される。位置特定モジュールの中の画像認識コンポーネントが、捉えられた画像を分析して画像において患者、特に関心領域を識別するために使用される。関心領域は、関心領域を適度にきつく囲む幾何学的形状によって、幾何学的に定義される。ＲＯＩ、又はＲＯＩまでの距離が知られている別の解剖学的構造が、受信機ＲＸの画像において位置特定モジュールＬＭによって特定されると、画像内の位置が世界座標系にマッピングされる。目標ＴＡの位置は、世界座標において位置特定モジュールＬＭに対して事前に知られているので、ＲＯＩとＴＡとの間の相対的な距離は、ユークリッド距離をとることによって計算することができる。ＰＰＳを準備するとき、１つ又は複数のカメラＲＸの位置及びそれらの倍率は、世界座標系との事前の較正において使用され、それにより、位置特定モジュールは、ＲＯＩ－ＴＡ距離のために、画像情報を現実世界の距離にマッピングすることができる。同様の３Ｄ又は２Ｄの幾何学的な計算も、異なる位置特定の原理に基づいて動作する位置特定モジュールＬＭを使用するときに適用される。

具体的には、上で説明された超音波の実施形態では、後押しと位置特定の両方の目的で使用されるのは、超音波信号自体である。実施形態では、ＲＯＩ－ＴＡ距離を確立するために、エコー位置が使用される。制御論理回路は、２つのモード、すなわち後押しモード又は位置特定モードのいずれかで動作するように、及び必要に応じてそれらの２つのモードを素早く切り替えるように、送信機ＴＸを制御する。位置特定モードにおいて動作するとき、ＴＸにより放出される超音波の周波数は、患者の皮膚に後押し感覚が誘発されないように変更される。トランシーバから向けられる出力超音波は、放出され、反射されて、受信機ＲＸにおいて入来信号として受信される。次いで、関心領域の位置を確立するために、生じたドップラーシフトの評価が使用される。この実施形態及び他の実施形態において、受信機ＲＸ及び送信機ＴＸは、単一のユニットであるトランシーバへと構成され組み合わせられてもよい。前のように、及び受信機ＲＸの光学カメラの実施形態又はビデオベースの実施形態に関して説明されたように、そのように発見されたＲＯＩ位置は、目標エリアと関心領域の現在の位置との間の相対的な距離を確立するために、世界座標系へとマッピングされ得る。言い換えると、この実施形態及び同様の実施形態では、超音波システムは、閉ループ制御システムとして使用される。具体的には、関心領域の位置は監視され、ＲＯＩの現在の位置に、したがって目標領域までの相対的な距離に応答して、後押し信号は、変調及び／又は方向を変更することによって適応される。具体的には、後押し信号の方向、（パルス）周波数、及び／又は強度は、測定されたＲＯＩ－ＩＲＥ距離に応じて適切に変調される。

上で言及されたように、関心領域が目標エリア内に来ると、後押し信号は低下するが、位置特定モジュールＬＭは、ＲＯＩ位置を監視し続ける。位置特定モジュールが目標エリア内の関心領域の動きを登録する場合、後押しモードへと切り替えられ、関心領域が目標エリアＴＡ内にとどまるように、動くように又は姿勢を変えるように患者を促すために、後押し信号が再び出される。

閉ループの実施形態では、ＲＯＩが目標エリアＴＡ内にとどまっている間、後押しモードはオフのままであるが、関心領域の少なくとも一部が目標領域を超えて延びると、例えば患者エンベロープを超えて延びると、後押しモードに戻される。閉ループシステムは、ハプティクスを通じた超音波送信機ＴＸに特に関連して説明されたが、エアジェット又はレーザーの実施形態などの非超音波システムも、上で説明されたことに沿った閉ループの方式で構成される。

ここで、制御論理回路ＣＬの動作を示す図２を参照する。より具体的には、図２は、正しい姿勢をとるように患者を後押しするためにハプティック感覚が加えられる衝突領域ＩＲＥが、どのように定義されるかを示す。本明細書で使用するとき、関心領域が少なくとも部分的に、又は好ましくは完全に、目標エリアＴＡの中にある場合、患者の位置又は姿勢は正しい。ＲＯＩが目標エリアに向かって動くように、又はＲＯＩが目標エリアＴＡ内にとどまるように、移動若しくは姿勢の変更を実行するように患者が誘導され、案内され、又は後押しされるように、衝突領域が選ばれる。

大まかに、制御論理回路ＣＬは、正しい姿勢をとるように患者を促すために、患者へと「背中」から作用するような後押し信号を生成するように構成される。より詳しくは、（上で説明されたように決定される）ＲＯＩの現在の位置、及び目標エリアＴＡの一般に固定されており知られている位置が与えられると、目標エリアを通過してＲＯＩの現在の位置においてＲＯＩを通過するように、仮想的な作用線（破線で示される）ｌ_Ａが定義される。作用線ｌ_Ａは、患者ＰＡＴを通って延びる。患者は３次元の形状を有するので、この作用線は、２つの点、すなわち近い方（「ｐ」）及び遠い方（「ｄ」）において患者の表面と交差する。近い位置ｐは、遠い位置ｄより目標エリアＴＡに近い。そうすると、衝突領域ＩＲＥが前記遠い部分ｄに位置していることが好ましい。したがって、制御論理回路ＣＬは、指向性の出力後押し信号が目標エリアに向かう方向ｖの作用線に沿って伝播するように送信機ＴＸを動作させるように構成され、関心領域は、衝突領域ＩＲＥＣと目標エリアの位置との間に位置する。

図２の幾何学的原理は以下の例によって示され、この例では、例えば膝関節が、特定の位置において、例えば、最良の画像品質を得るために所与の角度で曲げられてスキャナボアの中心にある目標エリアＴＡに配置されるときに、イメージングされることになる。この場合、操作者はまず、膝の位置が患者位置マーキングシステムに正しく整列されているかどうかを確認することができる。そうなっていない場合、１つ又は複数のハプティクスパルスが、所望の運動方向とは反対側の膝の側部に対して、遠位点（ｄ）において当てられ得る。そのような後押しにより、患者は、後押し位置から離れるように、すなわち所望の方向に膝を動かすはずである。同様に、膝の位置が正しいが屈曲角が正しくない場合、ふくらはぎ又は足に向けられた後押しが、患者が屈曲角を正しく調整するのを助ける。容易に理解されるように、（例えば異なる屈曲角における）一連のスキャンが必要である場合、患者をボアから動かすことなく、スキャン手順の間に（例えば、スキャンとスキャンの合間に）数回、後押しが繰り返され得る。

ＲＯＩの現在の位置と目標エリアの位置が世界座標系において知られると、図２において上で説明された幾何学的原理を使用して、衝突領域の中心又は任意の他の基準点などの衝突領域の空間座標が、３次元幾何学計算によって確立される。

患者の３次元形状を、少なくとも近似で知ることも好ましい。例えば、制御論理回路ＣＬの上記の動作目的のために、患者の体は、例えば円柱として適切に近似される。上で説明された遠位点ｄなどの、衝突領域の位置が確立されると、円盤又は任意の他の幾何学的形状などのエリアが定義される。このエリアは衝突領域ＩＲＥである。次いで、現在の作用線に沿って出力後押し信号が伝播してそのように定義された衝突領域ＩＲＥにおいて患者の皮膚に衝突するように、送信機のうちの適切な１つ（１つより多くの送信機があれば）が活性化されて配向される。実際には、ＩＲＥの位置は、リアルタイムの後押しを実施するために患者の動きとともに変化することが理解されるだろう。図２による作用線の原理に基づく衝突領域ＩＲＥの位置の上で説明された幾何学的計算は例示的な実施形態であり、代わりに、他の情報源を利用した、他の実施形態が使用されてもよい。

ここで、患者囲いＥＬを伴わない、ここで表されるようなイメージング装置ＩＡを含む、提案されるイメージング構成の態様を示す図３を参照する。図３に示されるイメージングシステムは、例えば、Ｘ線源（図示せず）が検出器Ｄの反対側に配置される、胸部撮影に適している。検出器Ｄは、壁に装着され、又は、検査室の内部のスタンドの上に装着される。検出器Ｄの高さは、異なる患者サイズに対応するように変更され得る。この実施形態では、患者は、図１の例示的な実施形態において示されるように支持物の上で横になるのではなく、検査領域の内部でイメージングの間立っている。２つ（以上）の後押し信号放出送信機ＴＸ１及びＴＸ２が、患者の両側に配置される。放出器は、同様に部屋の壁に装着され、又は、イメージング装置に取り付けられた他の構造物のアームに装着される。

図３に示される送信機は、それぞれのパネル上に超音波トランスデューサのフェーズドアレイが配置された、超音波タイプである。２つのそのようなパネルが示されており、より多数又は少数のパネルがあってもよい。パネルの向きを変えることができるように、各パネルは適切なアクチュエータによって移動可能である。送信機ＴＸ１、ＴＸ２は次いでエネルギーを与えられ、集束した音波の列が、衝突領域に向かって作用線に沿って伝播する。図に示されるように、エンベロープの一部分、この例では肺ＲＯＩを囲む患者の皮膚が、患者の背中へと投影される光を使用して視覚化される。示される例では、患者の背中へと十字が投影される。

一実施形態では、好ましくは４つの送信機があり、患者の両側に１つずつ（ＴＸ１、ＴＸ２）あり、前面（検出器側）に１つ、及びＸ線源ＸＲ側の患者の背後に１つの、さらに２つがある、例えば、患者が左に（送信機ＴＸ２に向かって）動きすぎた場合、図２の原理によって送信機ＴＸ２が活性化されて、他方の送信機ＴＸ１が位置している右の方を向くように患者を促し、肺ＲＯＩが目標エリアに再配置されるような動きを促進する。図３の目標エリアＴＡは、天井に向かって上方に床から延びる円柱の一部分の形の患者エンベロープであると考えられる。円柱の直径は、平均的な患者の胴回りとして選ばれる。この円柱と床との交差部分が、円又は外接正方形などの、床の上に描かれた輪郭として視覚化される。３つ、２つ、又は１つのような、４つ未満の送信機を使用し、しかし、適切な場所に動力付きの構成を有することで、すべてではないにしても大半の位置決め要件に対して衝突領域ＩＲＥが良好に定義され得るように送信機が患者の周りで軌道を描けるようにすることが可能である。

図４は、送信機ＴＸがＣＴボア又は（示されるような）ＭＲＩボアなどの囲いの内部に配置される、イメージング装置の実施形態を示す。これらの実施形態又はＰＥＴなどの類似する実施形態では、患者は、ボアＥＬの内部の検査テーブルＴＢの上に寝ている。実施形態では、送信機は、関心領域の上に、この場合は患者の頭の上に配置される。患者が頭を目標エリアの外側に動かすと、好ましくは図２の原理に留意して、後押し信号が当てられる。送信機は、例えば異なるＲＯＩ又はイメージング手順のために使用されるべきトラック上で、ボアの長軸に沿って滑動可能である。送信機がＲＯＩの上だけではなく、側部、すなわち左又は右のいずれかに配置されるような、ボアの曲線に沿った円周上の動きも想定される。加えて、送信機は、指向性の範囲を増やすために再配向可能である。実施形態では、送信機は、頭部ＭＲＩイメージングにおいて使用され図４において例示的に示されるように、ヘッドコイルにおいて装着される。

上で説明された患者の位置決めシステムＰＰＳは、完全に自動化された自律的な方式で使用されるが、それでも、何らかのユーザ対話設備と組み合わせられてもよい。例えば、ビデオリンクを通じて、及び／又は適切に配置されたマイクロフォンとスピーカーを用いたオーディオ接続を通じて、イメージングの間に、離れた位置にいるユーザが患者と連絡をとれるようにすることが望ましい。

実施形態では、呼吸制御を実行するために後押し信号を変調することを可能にする、コンディショニング要素ＣＮもある。例えば、ハプティック超音波又はエアノズルの実施形態における送信機ＴＸは、バイタルサイン測定結果に応じて周波数及び／又は位相が調整されたパルス化された超音波信号を出すように、制御論理回路ＣＬによって制御される。超音波信号を適切にパルス化することは、呼吸数（ＲＲ）を下げるので、患者を落ち着かせるように作用する。具体的には、実施形態では、血圧測定装置又は脈拍計などのプローブＰＲが、患者がイメージング装置のところにいる、又はその中にいる間に、患者のバイタルサインデータを得るために使用される。バイタルサイン測定結果は、イメージングの間に、又はイメージングの合間に取得される。

バイタルサインの読取値は、送信機ＴＲによって放出されるパルス化された信号の周波数を制御するために使用され得る。したがって、制御モジュールは、ＲＲ数を制御するためにＲＲ制御モードに切り替わる。ＲＲ制御モードは、患者の位置決めの間に後押し信号を変調することによって、患者の位置決めの間に適用される。代わりに、又は加えて、ＲＲモードは、患者のＲＯＩが目標エリアＴＡ内にあると適用される。例えば、患者が適切に配置されると、制御ユニットＣＬは、ＲＲ制御モードで動作するように送信機ＴＸに指示し、ＲＲ制御モードでは、後押しを通じた位置決めのためではなく、今度はＲＲを低くするように促すことによって患者を落ち着かせるために、ハプティック感覚信号が患者の皮膚に誘発される。

放出器ＴＸによって放出されたパルス化された信号は、得られたバイタルサイン読取値に応じて変調される。具体的には、送信機ＴＸによって放出されるＲＲＣ制御信号の周波数は、現在の心拍数の周波数より低く、若しくは高くなるように、又は、血圧の読取値に応じて、制御論理回路ＣＬによって調整される。心拍数と血圧の両方の読取値が、患者の現在のＲＲと相関することが知られている。ＲＲ制御パルスが患者の現在の心拍数より特に低くなるようにＲＲ制御パルス信号を調整することは、ＲＲの低下を誘発するので、患者を落ち着かせる。そして、ＲＲを下げることは、心拍数又は血圧を下げるので、落ち着かせる効果が増す。加えて、放出されたＲＲ制御信号のパルス化を心拍数の位相とずらすことも、ＲＲの低下を誘発することが見いだされている。言い換えると、ハプティックシステムは、上で説明されたように位置だけではなく、患者のＲＲを制御するためにも使用され得る。このＲＲ制御モードの動作は、患者が適切に配置されると行われ、又は、後押し動作の間に行われる。初期のＲＲが開始点となり、望ましいＲＲが最終点となる。ＲＲ呼吸パターンの位相からわずかにずれている、ＲＲ呼吸パターンを模擬するハプティックフィードバックを提供するために、音響ハプティックシステムが使用され得る。これは、現在のＲＲをハプティックシステムの位相へとずらす。ハプティックシステムは、ハプティックフィードバックパターンを現在のＲＲパターンとわずかに同期していない状態にするために再びトリガされ、それは、呼吸数を直ちに所望のレベルに誘導することはできず、段階を追って達成されなければならないからである。これにより、イメージングの前に、所望のレベルへとＲＲが連続的に上昇及び／又は低下する。

上で説明されたようにＲＲ制御のための送信機ＴＸ信号を変調することに加えて、又はその代わりに、制御論理回路は、人による軽く叩く動作又はなでる動作を模擬するために、接触模擬モードに切り替えられる。制御論理回路ＣＬは、接触パターンを変調して、患者、特に子供を落ち着かせるための周期的でリズミカルな接触を模擬するために使用される。リズミカルな接触は、イメージングの間の不安を減らすための、存在の保証として働くことができる。接触模擬モードへの切り替えは、後押しの間に、又は好ましくは、患者が正しく配置されると、行われ得る。制御論理回路は、例えば血圧又は心拍数の増大などの、患者の不安状態を示唆するバイタルサイン読取値に基づいて、自動的に接触模擬モードに切り替わる。接触模擬モードは、手動の実施形態においても使用される。患者が動転しているとユーザが考える場合、ユーザインターフェースを操作して、接触模擬モードに切り替え、それに従って患者を落ち着かせるための信号を当てる。ハプティック超音波又はエアジェット送信機ＴＸは、人によるなでる動作又は軽く叩く動作を模擬するようにパルス化されたＵＳ信号を出すために、制御論理回路ＣＬによって制御される。

コントローラＣＬが接触模擬モード又はＲＲ制御モードで動作している場合、衝突領域ＩＲＥは、図２において説明されるように必ずしも定義されないことが理解されるだろう。衝突領域はどこであってもよいが、患者の背中又は肩に信号を当てることが有利である。

実施形態では、すべての上で言及された機能、すなわち、後押し信号の生成、ＲＯＩ決定の位置、ＲＲ制御信号の生成、及び接触模擬モードがすべて、単一の制御論理回路ＣＬによって制御されるような１つ又は複数の送信機ＴＸの同じセットを通じて管理されることが、さらに理解されるだろう。制御論理回路は、これらの機能の各々を管理するために、動作モードを切り替えるように構成される。これは小型の構造を可能にする。しかしながら、上で言及された機能の一部又はすべてが、それぞれの１つ又は複数の異なる送信機を通じて管理される、及び／又は、それぞれの制御タスクが２つ以上の異なる制御論理回路のセットに分散している、代替的な構成も想定される。したがって、１つの極端な実施形態では、最大で４つの異なる制御論理回路があり、それらの各々が機能のうちの１つに専用であり、場合によっては各々が異なる送信機を使用する。代替的に、そのような実施形態では、送信機の共有も想定される。

ＰＰＳのいくつか又はすべての構成要素は、単一の処理ユニットＰＵ上にあるか、又は、複数の処理ユニットに分散されるかのいずれかで、ハードウェア又はソフトウェアとして具現化される。ＰＰＳの構成要素のいくつか又はすべてが、メモリＭＥＭの中にソフトウェアモジュールとして存在し、又は、複数のそのようなメモリユニットにわたって分散している。具体的には、制御ユニットは、イメージング装置へと統合されるＡＳＩＣ又はＦＰＧＡとして配置される。送信機及び／又は受信機は、必要とされる場合、イメージング装置の中に、若しくはイメージング装置において、特にボアの内部に配置され、又は、必要に応じて、壁に装着される、天井に装着される、若しくは床に装着されるなど、イメージング室においてイメージング装置の周りに適切に配置される。ＰＰＳの構成要素は、別個の機能ユニットとして同封の図面に示さるが、それらの一部又はすべてが実際には、単一の処理ユニットへと統合されてもよい。

実施形態では、制御論理回路は、患者に向けられたさらなる情報を後押し信号上に変調するように構成される。情報は、「符号」を表す変調パターンを生じさせるために、周波数及び／又は振幅変調若しくは他のものによって変調される。このようにして、符号化されたハプティック信号は、制御論理回路ＣＬによって作り出される。表示デバイスＤＤは、ボアの内部、又はボアの外部に装着されるが、いずれの場合でも、少なくとも患者がイメージャのボアの中にいるときにその画面が患者に見えるようになされる。グラフィクスディスプレイＧＤは、視覚化コンポーネントＶＣによって生成され、表示デバイスＤＤに表示される。グラフィクスディスプレイＧＤは、説明文及び／又は画像に関する特定の変調パターンの「意味」を表現する。表示される文又は画像は、変調パターン、符号化が何を意味するかを、患者のために説明し、「復号する」。

符号化されたハプティック信号は、「息を止める」、「動かない」などの命令を伝えるためだけではなく、イメージングについての他の情報を提供すること、又は実行されるべき臨床手順を支援することにも関連して、イメージング手順の間に利点を伴って使用される。例えば、患者は、対照的なものが照射されること、患者が温感／冷感を予期し得ることなどを、符号化されたハプティック信号によって事前に知らされる。患者は、騒音の多い環境により口頭の命令を聞くことが可能ではないことがあり、又は、頭がボアの中にあるとき、若しくはＸ線を受けるために何らかの姿勢をとらなければならない場合などに、ディスプレイから情報を読み取ることが常に可能ではないことがある。しかしながら、符号化されたハプティック信号により、これらの状況において情報を容易に伝えることができる。

この符号化は、パルスにおいてハプティック信号を管理することによって行われる。あり得る変調パターンは、絶対的な又は単位時間当たり(周波数)のいずれかでの、異なるパルスのカウント、異なる強度（振幅）、パルスの列の印加の異なる時間長のうちの、任意の１つ又は複数を含む。符号化は、ある体の部分を曝すことも含むが、今回は位置決めが目的ではなく、情報を伝えるためである。したがって、ハプティック信号で異なる体の部分を標的とすることは、異なる情報／命令を表す。

上で言及されたパターンのいずれの１つも、位置決め要求、ある体の部分が動かされること／ずらされること／回されることなどをされるべき量、手順が実行中であることを示すものなどのうちの任意の１つを符号化する。移動若しくは再位置決めなどを示すために、又は、任意の他の合意された情報を示すために、体の部分を異なるように標的にすることが使用される。

加えて、ハプティック符号パルスは、例えば押す力を強くすることによって、痛みの評価又は位置特定のために使用される。これは、痛み又は同様のものの定量的な評価に有用である。

上で言及された選択肢に加えて、又はその代わりに、ハプティック信号は応諾／協力の確認のために使用される。符号化された信号（例えばパルス）の印加により命令／情報を患者に伝えた後、命令後タイムアウトという期間がある。具体的には、符号化されたハプティック信号が患者に送信されると、制御論理回路は、あらかじめ設定されたタイムアウト期間の間待機モードに切り替わる。このタイムアウト期間は、患者が信号に反応するのにかかる予想される時間である。反応がない場合、再び信号が当てられてさらなるタイムアウトがあり、以後同様である。患者が繰り返し命令に従わない場合、システムは人の介入を求める。適切な反応は、例えば、患者による正しい反応を確認するための機械学習ベースの処理を用いて、スチルカメラ又はビデオカメラ監視により確認される。

符号はすべての患者に対してすべて同じものに固定され得る。代替的に、符号は、最良のユーザインターフェーシングのための患者の要求を満たすために、患者固有又は用途固有である。

符号化は、医療従事者を通じた事前の口頭の命令により、リーフレットなどの印刷物により、又は電子メール、ウェブサイト、若しくは任意の他の通信アウトレットにより患者と合意される。各符号が何を意味するかについての説明を表示するための上で言及されたディスプレイＤＤ上に、追加の患者固有の変更が含まれてもよい。加えて、患者の事前位置決めのための本明細書において想定されるハプティック信号が、符号化によって情報／命令を伝えるために使用されることが理解されるだろう。加えて、患者が正しく配置されると、ハプティック信号は依然として送信機ＴＸから当てられるが、その場合、符号化を通じて情報を伝えることだけが目的であり、必ずしも位置決めに関連しない。ここで、患者の位置決めを支援するための方法の流れ図フローチャートを示す、図５を参照する。方法は好ましくは、イメージングを目的に使用されるが、代わりに放射線療法（ＲＴ）においても使用される。言い換えると、上で説明された実施形態はすべて、治療の実施の間の患者の正しい位置決めが重要である、ＬＩＮＡＣ又は他のものなどの放射線療法実施デバイスとともに使用される。

下の説明されるステップは図１から図４の上で説明されたシステムに関連するが、これらのステップは、説明されたシステムとは必ずしも結びつけられず、患者の位置決めのための下で説明される方法は、それら自体における教示としても理解される。

ステップＳ５１０において、ＲＯＩの現在の位置と目標エリアとの間の相対的な距離が確立される。目標エリアは、イメージング装置の検査領域に、又はＲＴ実施装置の治療エリアに位置する。距離を確立することは、センサなどの受信機ＲＸ機器において、患者の現在の位置又は少なくともＲＯＩの現在の位置と相関し得る入来測定信号を受信することによって達成される。

ステップ５２０において、送信機が、出力信号を生成するように動作する。この出力信号は、イメージング若しくはＲＴ実施の合間に、又はそれらの間に、ある距離から、患者の皮膚にハプティック感覚を遠隔で誘発することが可能である。出力信号は、患者の素肌に直接作用するか、又は、衣服などの中間層を通じて間接的に作用するかのいずれかである。送信機は、イメージング装置若しくはＲＴ実施装置において、若しくはそれらの中に空間的に配置され、又は、少なくとも患者が位置するイメージング室若しくは治療室の中に配置される。

ステップ５３０において、出力信号は、関心領域が目標エリアに向かって動かされるような、又は、関心領域がすでに目標エリアの中にある場合、そこにとどまるような方式で、患者を後押しするために修正される。出力信号のこの修正は、ＲＯＩの現在の位置と、検査領域又は治療領域の内部の目標領域との間の、決定された相対距離に依存する。具体的には、出力（「後押し」）信号の修正は、信号の方向を変更すること、及び／又は、強度若しくはパルス周波数の任意の１つ又は両方を変化させることによって信号を変調することを含む。

具体的には、自動化された環境では、後押し信号の空間的な方向は、関心領域の現在の位置と目標エリアとの間を延びる仮想的な線に沿って信号が伝播して作用するように選ばれる。より具体的には、患者の関心領域は、関心領域が目標エリアと衝突領域との間に空間的に位置するように選ばれる。

周波数、強度、及び／又は方向のいずれか１つが、関心領域の、したがって患者の、目標エリアまでの現在の距離の関数として修正される。この距離は、ＲＯＩ又は患者の現在の位置の関数である。ステップＳ５１０に戻って参照すると、現在の位置は、任意の適切な位置特定計画によって確立される。現在の位置は、光学光センサ、深度感知センサ、赤外線センサ、又は前述のセンサのいずれかの組合せ若しくは部分組合せを含む、ビデオカメラ監視から導かれるエコー位置、画像データに基づいて確認される。実施形態では、現在のＲＯＩ位置の感知は、スキャンスカウト画像を得るようにイメージング装置を動作させることによって確立される。ＣＴなどにおける、Ｘ線イメージングにおけるスカウト画像は、診断イメージングと比較してより低い線量が使用されるようなものである。

画像認識などの画像処理技法が、関心領域を画像において分離するために、及びイメージング装置に位置する世界座標系を通じてこの情報を目標エリアと相関付けるために使用される。

出力信号の修正及びＲＯＩの現在の位置の決定は、閉ループアーキテクチャにおいて行われる。具体的には、出力後押し信号の後方散乱又は後方反射が、現在の位置を確立するために使用される。

ステップＳ５１０において距離を自動的に決定することに加えて、又はその代わりに、出力後押し信号は、ユーザにより操作されるジョイスティックなどのユーザインターフェースを通じて受信されるユーザ要求に応答して、上で説明されたように修正される。

任意選択であるステップＳ５４０において、出力信号又は異なる信号が、呼吸数の制御として作用するように変調される。この実施形態では、バイタルサインが患者から受信され、出力信号のパルス周波数若しくは強度及び／又は適切な（異なる）送信機により他の箇所で生成される異なる信号のパルス周波数若しくは強度が、測定されたバイタルサイン信号に応じて制御される。具体的には、実施形態では、バイタルサイン信号は、患者からの心拍数の読取値であり、出力信号又は異なる信号が、患者の現在測定されている心拍数より低い又は高い周波数でパルス化させられる。これは、呼吸数ＲＲＴを下げるように、患者に対して落ち着かせるような方式で作用することが示されている。加えて、又は代わりに、出力信号は、心拍数、又は、血圧監視、血中酸素濃度などの他のバイタルサイン測定結果から導くことが可能な他の周期的なメトリックと同期せずに生成される。

上記に加えて、又は代わりに、さらなる任意選択のステップにおいて、出力信号及び／又は第３の信号が、患者をなでること又は軽く叩くことなどの人による接触を模擬するような方式で動作させられる。この実施形態では、出力信号は、患者を落ち着かせるための人の接触行動を模擬するためにリズミカルなパターンでパルス化される。

上記に加えて、又は代わりに、さらなる任意選択のステップにおいて、出力信号は、位置決め要求以外の命令／情報を患者に伝えるために符号化される。この符号化は、患者に伝えられるべきある種の合意された命令／情報を表すパルス周波数及び／又は振幅などの、特定の変調パターンの適用を含む。

本明細書において開示される１つ又は複数の特徴は、コンピュータ可読媒体内に符号化される回路及び／又はそれらの組合せとして／を用いて、構成若しくは実装される。回路は、ディスクリート回路及び／又は集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳＯＣ）、並びにこれらの組合せ、機械、コンピュータシステム、プロセッサ及びメモリ、コンピュータプログラムを含む。

本発明の別の例示的な実施形態では、適切なシステム上で、先行する実施形態のうちの１つに従って方法の方法ステップを実行するように適応されることによって特徴付けられる、コンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。

したがって、コンピュータプログラム要素は、本発明の実施形態の一部でもあるコンピュータユニットに記憶される。このコンピューティングユニットは、上で説明された方法のステップを実行するように、又はその実行を誘発するように適応される。その上、それは、上で説明された装置のコンポーネントを動作させるように適応される。コンピューティングユニットは、自動的に動作するように、及び／又はユーザの指示を実行するように適応され得る。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリへとロードされる。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を行うように装備される。

本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラム、及び、本発明を使用するプログラムへと既存のプログラムを更新によって変えるコンピュータプログラムの両方を包含する。

さらに、コンピュータプログラム要素は、上で説明されたような方法の例示的な実施形態の手順を満たすためにすべての必要なステップを提供することが可能である。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ＣＤ－ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体には、コンピュータプログラム要素が記憶され、このコンピュータプログラム要素は、先行するセクションにおいて説明される。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに、又はその一部として一緒に供給される、光学記憶媒体若しくはソリッドステート媒体などの、適切な媒体（必ずしもそうではないが特に、非一時的媒体）に、記憶及び／又は分散されるが、インターネット、又は他の有線若しくはワイヤレス遠隔通信システムなどを介して、他の形式で分散されてもよい。

しかしながら、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークを介しても提示され、そのようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリへとダウンロードされ得る。本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロード可能にするための媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は、本発明の以前に説明された実施形態のうちの１つに従って方法を実行するようになされる。

本発明の実施形態は、異なる主題に関連して説明されることに留意されたい。具体的には、一部の実施形態は方法タイプの請求項に関連して説明されるが、他の実施形態はデバイスタイプの請求項に関連して説明される。しかしながら、上記及び以下の説明から、別段注記されない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関連する特徴の任意の組合せも本出願とともに開示されると見なされることを、当業者は推測するであろう。しかしながら、すべての特徴が組み合わせられてもよく、特徴の単純な加算を超える相乗効果をもたらす。

本発明が図面及び前述の説明において詳細に示され説明されたが、そのような図示及び記述は、説明又は例示のためのものであり、限定するものではないと見なされるべきである。本発明は開示される実施形態に限定されない。開示される実施形態への他の変形が、図面、開示、及び従属請求項の検討から、特許請求される発明を実践する際に、当業者により理解され実施され得る。

請求項において、「備える」という用語は、他の要素又はステップを排除せず、単数形は複数を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項において記載されるいくつかの項目の機能を満たす。ある対策が相互に異なる従属請求項において記載されるという単なる事実は、これらの対策の組合せを有利に使用できないことを示すものではない。請求項におけるあらゆる参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

ここで、超音波の実施形態をさらに詳細に見ると、送信機ＴＸは、超音波トランスデューサの１次元又は２次元フェーズドアレイとして配置される。超音波トランスデューサは、衝突領域ＩＲＥにおいて患者の皮膚にハプティック感覚を誘発することが可能な指向性超音波ビームを生じさせる音響干渉パターンを作成するような方式で、制御論理回路ＣＬによって制御される。集束した超音波は、ある距離において非侵襲的な方式で、任意の所望の強度及び／又は周波数で音の感覚を引き起こす。実施形態では、フェーズドアレイによって作り出される音場は、明瞭な球又は他の幾何学的構成などの、ボリュメトリック音場、「ハプティック形状」を形成することを可能にする。衝突領域ＩＲＥにおいて患者に加えられると、患者は次いで、指定された形状の物理的な物体が皮膚と接触しているかのような感覚を経験する。

Claims (16)

1. イメージング又は放射線療法における患者の位置決めのためのシステムであって、
   ある距離から、患者の皮膚に衝撃を与えることが可能な出力信号を生成し、それにより、前記患者の皮膚の衝突領域においてハプティック感覚を引き起こす、少なくとも１つの送信機と、
   受信された入力要求に応答して、又は、ｉ）前記患者の関心領域の現在の位置と、ｉｉ）イメージング装置若しくは放射線療法装置の中の目標エリアとの間の距離に応じて、前記出力信号を修正する、制御論理回路とを備える、
   システム。
2. 前記出力信号を前記制御論理回路によって修正することが、ｉ）前記関心領域に対する相対的な前記衝突領域の位置を変更することと、ｉｉ）前記出力信号の変調パターンを変更することとのうちの任意の１つ又は複数を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記制御論理回路が、自動的に、又は、ユーザインターフェースを通じて受信される前記入力要求に応答して動作する、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記ユーザインターフェースが、前記制御ユニットの遠隔制御を可能にする、請求項３に記載のシステム。
5. 前記関心領域の前記現在の位置を決定する位置特定モジュールを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記位置特定モジュールが受信機に結合され、前記受信機が入来信号を感知し、前記位置特定モジュールが、前記入来信号に基づいて前記関心領域の前記現在の位置を決定する、請求項５に記載のシステム。
7. 前記患者に関連する測定信号を受信するコンディショナを備え、前記コンディショナが、前記測定信号に応じて前記出力信号又は異なる信号を修正する、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記送信機が、ｉ）空中超音波ハプティック送信機、ｉｉｉ）前記出力信号は空気のジェットであるエアノズル、ｉｖ）電磁波送信機のうちの少なくとも１つとして構成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記患者が、イメージング装置の中に、若しくは前記イメージング装置において存在し、又は、放射線療法実施装置の中に、若しくは前記放射線療法実施装置において存在する、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記イメージング装置が、Ｘ線イメージング装置、磁気共鳴イメージング装置、及びＰＥＴ／ＳＰＥＣＴイメージング装置のうちのいずれか１つである、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記制御論理回路が、前記患者に伝えられるべき情報を前記出力信号において符号化する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステムの前記送信機を少なくとも含む、イメージング装置又は放射線療法実施装置。
13. ｉ）イメージング装置又は放射線療法実施装置と、ｉｉ）請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステムとを備える、装置。
14. 医用イメージング又は放射線療法実施のための患者の位置決めの方法であって、
    ある距離から、少なくとも１つの送信機を用いて、患者の皮膚に衝撃を与えることが可能な出力信号を生成し、それにより、前記患者の皮膚の衝突領域においてハプティック感覚を引き起こすステップと、
    受信された入力要求に応答して、又は、ｉ）前記患者の関心領域の現在の位置と、ｉｉ）イメージング装置若しくは放射線療法装置の中の目標エリアとの間の距離に応じて、前記出力信号を修正するステップとを有する、
    方法。
15. 少なくとも１つの処理ユニットによって実行されると、請求項１４に記載の方法を前記処理ユニットに実行させる、コンピュータプログラム。
16. 請求項１５に記載のコンピュータプログラムが記憶されている、コンピュータ可読媒体。

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