JP6415531B2 - Rfコイル用アタッチメントを有するニードル配置マニピュレータ - Google Patents
Rfコイル用アタッチメントを有するニードル配置マニピュレータ Download PDFInfo
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Description
本出願は、その全ての開示内容が参照によって本願に組み込まれる、2013年3月15日に出願された米国特許出願第13/836708号の優先権を主張するものである。
本発明の第1実施形態は、上述した問題に対する解決策に向けられている。図1は、第1実施形態に係るニードル配置マニピュレータ100の斜視図である。図2Aおよび2Bは、異なる動作位置におけるニードル配置マニピュレータの断面図である。
図5Aおよび5Bは、第2実施形態に係るニードル配置マニピュレータ200の断面図である。図6は、図5Aの左側の詳細断面図である。第2実施形態は、第1実施形態と実質的に同様である。第2実施形態に係るニードル配置マニピュレータ200の注目すべき違いは、マニピュレータ200が、第1回転ガイド1および第2回転ガイド3を回転させるための電動アクチュエータを含むことである。
回転駆動部210または220のために使用可能な特定の例示的な材料は、以下のように選択されうる。
第3実施形態では、図8A、8Bおよび9について説明する。第3実施形態に係るニードルマニピュレータ300は、ニードルの位置決めが回転ガイド1および3を手動で回転させることによって達成される点において、第1実施形態のマニピュレータ100と実質的に同様である。第3実施形態における大きな違いは、第1実施形態と対比して、マニピュレータ300が付属のRFコイルを含むことである。
第4実施形態では、図12に関して説明する。第4実施形態に係るニードルマニピュレータ400は、第2実施形態を参照して上述したマニピュレータ200と実質的に同様である。第4実施形態における大きな違いは、ニードルマニピュレータ400が電動回転ガイド1および3を含み、RFコイル32に取り付けられていることである。
図13は、電動マニピュレータを含み、自動(例えば、リモートまたはロボット)操作のためにプログラムされうる第5実施形態に係る自動画像誘導ニードル位置決めシステム500のブロック図を示す。図13は、画像誘導ニードル位置決めシステム500のブロック図である。本実施形態において、ブロック図は、システム500に含まれる各ブロックによって実行される機能を示している。各機能は、ハードウェアおよび/またはソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで純粋に実行されうる。
上述した実施形態において、様々な組み合わせおよび変形例が当業者に容易に明らかになりうる。図4Aおよび4Bについて上述したように、例えば、ニードルマニピュレータは、第1回転ガイド1の径より大きい径を有する第2ガイド3を含むように変形されうる。この変形例は、第1〜第4実施形態の全てで示したように、内部の代わりに第1回転ガイド1の外部に第2回転ガイド3を配置することを可能にすることができる。また、第3〜第5実施形態は、MRIベースの画像誘導ニードルマニピュレータに向けられているが、本明細書で開示されたニードルマニピュレータは、超音波、マンモグラフィ、コンピュータ断層撮影(CT)などのような他の画像モダリティにも適用可能である。他のモダリティに適用する際には、上述したように、MRIスキャナによって基準マークを読み込み可能にする必要はない。代わりに、基準マークは、特定の画像モダリティに適合するように変形され、もしくは取り除かれうる。
Claims (27)
- ニードル配置マニピュレータであって、
ニードルホルダの軸に沿ってニードルを保持するニードルホルダと、
ニードルを挿入する方向に前記ニードルホルダの軸を位置決めするための固定部分およびリング状の回転可能部分を有するガイドと、
前記ガイドの前記固定部分が支持されるベース本体と、
ベース面とRFコイルが設置される設置部とを含む第1アタッチメントと、
前記ベース本体に接続される第2アタッチメントであって、該第2アタッチメントを前記第1アタッチメントに取り付ける取付部を含む第2アタッチメントと、
を含み、
前記第1アタッチメントの前記ベース面は、ニードルを配置する対象者に最も近いマニピュレータの面になるように構成され、
前記ガイドの前記リング状の回転可能部分は、ニードルを配置する前記対象者の上または上方に位置する遠隔の運動中心で前記ニードルホルダの軸が前記リング状の回転可能部分の回転軸と交差するように、前記ベース本体に対して傾けられている、ことを特徴とするニードル配置マニピュレータ。 - 前記ガイドは、前記固定部分を含む第1回転ガイドと前記リング状の回転可能部分を含む第2回転ガイドとを含み、
前記ニードルホルダの回転軸と前記リング状の回転可能部分の回転軸とが互いに対して第1角度で交差するように、前記ニードルホルダが前記リング状の回転可能部分に取り付けられている、ことを特徴とする請求項1に記載のニードル配置マニピュレータ。 - 前記第1アタッチメントおよび前記第2アタッチメントの両方は、前記ニードルホルダの軸の周りに開口領域を有する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記ガイドの前記リング状の回転可能部分は、前記ニードルホルダの軸の周りに円形開口を有する、ことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記ガイドは、第1回転ガイドおよび第2回転ガイドを含み、それらの回転軸が互いに対して第1角度で固定されており、
前記第1回転ガイドは前記ベース本体に取り付けられた前記固定部分を含み、前記第2回転ガイドは前記リング状の回転可能部分を含む、ことを特徴とする請求項1に記載のニードル配置マニピュレータ。 - 前記第2回転ガイドと前記ニードルホルダの前記軸とは、互いに対して第2角度で固定され、
前記第2角度は、前記第1角度以上である、ことを特徴とする請求項5に記載のニードル配置マニピュレータ。 - 前記第1回転ガイドの回転軸、第2回転ガイドの回転軸および前記ニードルホルダの軸は、ニードルを配置する前記対象者の上または上方に位置する交点で交差している、ことを特徴とする請求項5に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記交点は、前記第1アタッチメントの前記ベース面の面上にある、ことを特徴とする請求項7に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 少なくとも1つのアクチュエータが前記ガイドの前記固定部分または前記リング状の回転可能部分に配置されている、ことを特徴とする請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 少なくとも1つの位置センサが前記ガイドの前記固定部分または前記リング状の回転可能部分に配置されている、ことを特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか1項に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記アクチュエータは圧電材料を含む、ことを特徴とする請求項9に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記アクチュエータは摺動部を含み、該摺動部は、圧電材料に固定された摩擦要素に加圧手段によって加圧され、且つバイブレータの振動によって相対的に作動される、ことを特徴とする請求項11に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記アクチュエータは、前記圧電材料が固定されたバイブレータ本体と、加圧手段によって前記バイブレータ本体に加圧され、且つ前記バイブレータ本体の振動によって相対的に作動される摺動部とを含む、ことを特徴とする請求項11に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記バイブレータ本体は、セラミック材料から作製されている、ことを特徴とする請求項13に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記摺動部は樹脂材料を含む、ことを特徴とする請求項12に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記摩擦要素は樹脂材料を含む、ことを特徴とする請求項12に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記第1アタッチメントの前記設置部は、前記RFコイルの開口を通過する突起部を含み、前記第2アタッチメントは、前記突起部に強固に取り付けられている、ことを特徴とする請求項1乃至16のうちいずれか1項に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 画像誘導ニードル位置決めシステムであって、
請求項1に記載のニードル配置マニピュレータと、
RFコイルと、
対象者の対象領域の画像と、前記ニードル配置マニピュレータの画像と、前記ニードルの画像とを取得するMRIシステムと、
前記対象者の前記対象領域を目標にするためのニードル配向角を示す画像誘導システムと、
前記ニードル配向角を受信し、前記MRIシステムによって取得された前記画像に基づいて前記ガイドの2つの位置を算出するマニピュレータコントローラと、
駆動力をモータおよび位置センサに供給し且つ位置センサから位置信号を受信する駆動制御モータとマニピュレータコントローラとに通信するモータコントローラと、
を含むことを特徴とする画像誘導ニードル位置決めシステム。 - ニードル配置マニピュレータであって、
ニードルホルダの軸に沿ってニードルを保持するニードルホルダと、
ニードルを配置する対象者に対する挿入方向に前記ニードルホルダを位置決めするように構成された固定部分およびリング状の回転可能部分を有するガイドシステムと、
前記ガイドシステムの前記固定部分が取り付けられた取付部と、RFコイルが設置された設置部とを含むアタッチメントと、
を含み、
前記設置部のベース面は、前記対象者の上に配置されるように構成され、
前記ガイドシステムの前記リング状の回転可能部分は、ニードルを配置する前記対象者の上または上方に位置する遠隔の運動中心で前記ニードルホルダの軸が前記リング状の回転可能部分の回転軸と交差するように、前記アタッチメントの前記取付部に対して傾けられている、ことを特徴とするニードル配置マニピュレータ。 - 前記ニードルホルダの軸および前記リング状の回転可能部分の回転軸は、前記ベース面に平行な面上に位置する交点で交差する、ことを特徴とする請求項19に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記ガイドシステムは、前記固定部分を含む第1回転ガイドと前記リング状の回転可能部分を含む第2回転ガイドとを含む、ことを特徴とする請求項20に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記第1回転ガイドに対する傾斜角で前記第2回転ガイドが配置されている、ことを特徴とする請求項21に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記第1回転ガイドの回転軸と、前記第2回転ガイドの回転軸と、前記ニードルホルダの軸とは、前記交点で交差する、ことを特徴とする請求項22に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記交点が位置する前記面を調整する距離調整機構を更に含む、ことを特徴とする請求項20に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記距離調整機構は、前記ベース面の上または前記ベース面の下の、前記ベース面に平行な前記面に前記交点が配置されるように、前記設置部の前記ベース面から前記交点までの距離を変更する、ことを特徴とする請求項24に記載のニードル配置マニピュレータ。
- 前記挿入方向が回転中に変化したときでさえも前記ニードルホルダの軸と前記リング状の回転可能部分の回転軸とが前記遠隔の運動中心で常に交差するように、ニードル配置の間、前記ガイドシステムの前記リング状の回転可能部分は、その傾斜角を維持しながら前記固定部分に対して回転し、円軌道に沿って前記ニードルホルダを移動させる、ことを特徴とする請求項19に記載のニードル配置マニピュレータ。
- ニードルを挿入する前記方向が回転中に変化したときでさえも前記ニードルホルダの軸と前記リング状の回転可能部分の回転軸とが前記遠隔の運動中心で常に交差するように、ニードル配置の間、前記ガイドの前記回転可能部分は、その傾斜角を変化せずに前記ベース本体に対して回転し、円軌道に沿って前記ニードルホルダを移動させる、ことを特徴とする請求項1に記載のニードル配置マニピュレータ。
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