JP6476257B2 - 磁気測定検出器及び医療用デバイスを備えるシステム - Google Patents
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Description
本発明の1つの側面によると、請求項1の特徴を有する方法を提供することによって問題が解決される。従って、本発明によれば、磁気測定検出器に対する磁性コンポーネントの位置及び/又は方位が直接的に得られる。有利なことに、少なくとも2つの同時測定の結果を結合することによって、二次磁界の影響がコンピュータ的に排除されるので、地磁界を補償するためのオフセット値を得るために、例えば米国特許第6263230号に記載される方法において用いられる初期校正ステップを行う必要がない。また、当該文献に開示される「連続自動再校正」手順は、検出器の位置変化を測定するデジタイジングアームに頼り、検出器が動かされる間に磁性コンポーネントが静止したままであることを要するものであるが、この手順が回避され得る。それどころか、磁気測定検出器及び磁性コンポーネントが同時に動かされたとしても、磁性コンポーネントの位置及び/又は方位を導き出すことが可能である。このことは、特に、プローブにより生成された患者組織画像に対する医療用デバイスの位置を追跡する超音波支援医療処置のための超音波プローブ等の携帯型プローブに磁気測定検出器が取り付けられている場合において、大きな利益となる。このような場合、医療用デバイスが動かされている間に医師がプローブを静止させたままにするのは殆ど不可能である。また、有利なことに、米国特許第6263230号のデジタイジングアームを用いずに済ますことができるので、本発明による磁性コンポーネントの位置及び/又は方位を検出するための手段は、基準との物理的な接触を必要としない。事実、磁性コンポーネントの位置及び/又は方位に関する望ましい情報を提供するために、磁性コンポーネント以外の基準としての手段を不要にすることが達成可能である。このことは、米国特許第6263230号の教示だけでなく、例えば米国特許第6216029号及び米国特許第6733468号の教示とも対照的である。関心のある量、即ちプローブに対する磁性コンポーネントの位置及び/又は方位は直接的に得られるので、プローブ位置及び磁性コンポーネントの位置のための別個の推定値に頼る推定方法、例えば米国特許第6216029号及び米国特許第6733468号に開示される方法に比べて推定の誤差が生じにくい。
本発明の別の側面によると、本発明に関連する課題は、請求項18の特徴を有するシステムを提供することによっても解決される。
本発明の更に別の側面によると、請求項26の特徴を有する医療用デバイスや、医療用デバイスの少なくとも一部に関する位置及び/又は方位情報を得る請求項37の特徴を有する方法を提供することによっても課題が解決される。医療用デバイス並びに医療用デバイスの少なくとも一部に関する位置及び/又は方位情報を得る方法は、医療用デバイスを磁気測定検出器により検出可能にするために磁化され得る機能コンポーネント(例えばカニューレ又は金属ロッド)を多くの医療用デバイスが備えているという発明者の発見を利用する。従って、医療用デバイスの機能コンポーネントは、単純に磁化によって、医療用デバイスにおける機能コンポーネントの元々の機能を超える追加の目的を割り当てられ得る。
そして、本発明の更なる側面によると、細長い医療用デバイスを磁化するための請求項39の特徴を有する装置を提供することによって課題が解決される。この装置は、細長い医療用デバイス(例えばカニューレ)を、医療処置が行われる直前に磁化するために用いることができる。細長い医療用デバイスを保持するための容器及び磁化器の両方をこの装置が備えていることにより、カニューレを、本発明によるシステムを伴う方法や本発明による医療用デバイスにおける方法において使用される磁性コンポーネントへ変化させるために、例えば医師によってカニューレが容易に磁化され得る。
単独で又は組み合わせて適用され得る本発明の好ましい特徴を、以下において及び従属請求項において検討する。
好ましくは、磁気測定検出器に空間的に関連付けられる1つ以上の位置で測定された磁界の強度及び/又は方位は、二次磁界、即ち地磁界(場合によっては歪んでいる)の強度及び/又は方位の直接的な推定値として用いられる。このため、好ましくは、この又はこれらの位置での測定値が、磁性コンポーネントの磁界によって十分に影響されずに、二次磁界の強度及び/又は方位の推定値を直接的に提供することを確実にするために、この又はこれらの位置は、磁性コンポーネントから十分に分離されている。従って、磁気測定検出器が、撮像プローブ(例えば超音波撮像プローブ)と一体化されている場合又はこれに取り付け可能である場合には、後で更に検討するように、本発明の実施形態による二次磁界の強度及び/又は方位を測定するための磁気測定検出器の手段(例えば複数の磁力計)は、患者の組織内へ導入された磁性コンポーネントの磁界によってこれら磁力計(又は1つの磁力計)が本質的に影響を受けないことを確実にするために、患者に近接する撮像プローブの部分から十分に離間している。
磁気測定検出器においては、磁界の強度及び/又は方位は、好ましくは、磁気測定検出器に空間的に関連付けられる少なくとも2つの位置で、より好ましくは少なくとも3つの位置で、更に好ましくは少なくとも4つの位置で測定され、これらの位置は互いに離れている。これらの測定値を結合することにより、磁性コンポーネントの位置及び/又は方位を導き出すことができる。これらを更に結合することで、二次磁界の影響をコンピュータ的に排除することができる。
bk=ak *Mk+βk
好ましくは、磁気測定検出器は、患者の組織の少なくとも一部を撮像するための撮像プローブに一体化されており又は着脱可能である。「一体化」とは、撮像プローブが目的どおりに使用される場合に、磁気測定検出器が撮像プローブから取り外されることがないように、磁気測定検出器が撮像プローブに恒久的に固定されることを意味する。磁気測定検出器は、例えば、撮像プローブのハウジング内に配置されてよい。磁気測定検出器は、点検又は修理の目的で撮像プローブを破壊することなしに撮像プローブから分離することができる程度に、撮像プローブに接合されていてもよい。その意味において、「一体化」との用語は、磁気測定検出器が修理又は保守の目的で撮像プローブから取り外すことができる実施形態をも包含する。本発明との関連において、「着脱可能」とは、デバイスが目的どおりに使用される場合に、ある部品を、当該部品がユーザによって取り付けられた他の部品から取り外すことができることを意味する。従って、例えば、磁気測定検出器がある医療処置の間に撮像プローブと空間的に関連付けられるように撮像プローブに取り付けられたままである一方で、その医療処置が終わった後には、その検出器は、そのプローブから取り外されて別の医療処置のために別の撮像プローブへ取り付けられ得る。好ましくは、着脱を目的として、磁気測定検出器及び撮像プローブの少なくとも一方、好ましくは両方には、1つ以上のファスナが設けられている。好ましくは、磁気測定検出器及び撮像プローブは、医療処置における使用の間にそれらが互いに対して相対的に固定された位置にあることを保証するように、互いに取り付けられている。
磁性コンポーネントは、好ましくは、残りの医療用デバイスと一体化されている。代替的には、磁性コンポーネントは、交換可能部品、例えばシリンジのカニューレであってよい。
細長い医療用デバイスを磁化するための好ましい装置は、磁化開口を備える。磁石は、好ましくは、細長い医療用デバイスが開口を通過するにつれて細長い医療用デバイスを磁化するために磁化開口の近傍に配置される。好ましくは、装置内の開口は、容器内の開口であり、細長い医療用デバイスは、その開口を通って容器から引き抜かれることが可能であり、それにより、細長い医療用デバイスが容器から取り出されるときに細長い医療用デバイスが磁化される。好ましくは、複数の細長い医療用デバイスが容器内に収容される間、それらは容器とは異なる無菌包装内に保持される。好ましくは、それらはそれらが磁化される間にこの包装内にとどまる。
ak=(ak u,ak v,ak w)
を、磁力計から得られる3つの値akに正規化行列Mkを乗ずると共に正規化オフセットベクトルβkを加えることによって、即ち、
bk=ak *Mk+βk
によって、等利得の所定の直交方向における対応する正規化値
bk=(bk x,bk y,bk z)
へと変換する。
p={l,d,m,E}
ck(p)={ck x(p),ck y(p),ck z(p)}
は、パラメータpの所与のセットにおける磁力計kの位置でのモデルによる磁界の正規化成分である。当業者に既知の適切なアルゴリズムにより、このモデルによる磁界の成分の、実際に測定された成分
Σk(bk−ck(p))2
からの偏差が最小になるパラメータpが得られる。適切な最小化技術は、例えば、傾斜降下アルゴリズム(gradient-descent algorithms)やレーベンバーグ・マーカート手法(Levenberg-Marquardt approaches)である。また、カルマンフィルタ技術(Kalman filter techniques)又は同様の反復的手段を利用して、そのような最適化を連続的に行うこともできる。
N(rk,d,m)=m*(rk/|rk|3−(rk+d)/|rk+d|3)
ck(p)=N(rk,d,m)+E=m*(rk/|rk|3−(rk+d)/|rk+d|3)+E
となる。
Claims (5)
- 患者の組織の少なくとも一部を撮像するための携帯型撮像プローブと、患者の組織内へ挿入可能な恒久的に磁化された細長い部分を有するカニューレと、前記携帯型撮像プローブに対する前記カニューレの位置及び/又は方位を検出するための、前記携帯型撮像プローブに一体化されており又は着脱可能な磁気測定検出器とを備えるシステムであって、
前記磁気測定検出器から得られた位置及び/又は方位情報に基づいて、前記カニューレの少なくとも一部の位置を、前記携帯型撮像プローブによって得られた患者の組織の画像に、表示するように適合された処理ユニットを備え、
前記カニューレの組織内へ挿入可能な部分は磁界にさらされることによって恒久的に磁化され、
少なくとも1次元において不均一であり、これにより1次元以上の磁気パターンが生成されるところの磁化を、前記カニューレの恒久的な磁化として前記カニューレの組織内へ挿入可能な部分の長手方向に沿って記録するように適合された手段と、
前記磁気パターンを用いることにより前記カニューレを識別するように適合された手段とを備える、システム。 - 前記カニューレは異なる磁気コードでマーキングされた異なる複数部分を有し、これら異なる複数部分を識別して個別的に追跡することにより前記異なる複数部分の位置及び/又は方位情報を検出するように適合される、請求項1に記載のシステム。
- 前記カニューレの変化しつつある形状を追跡し、前記カニューレの変形を決定するように適合される、請求項2に記載のシステム。
- 前記恒久的な磁化を記録するように適合された手段は開口を備える容器であって、前記開口は電磁石によって囲まれており、かつ、前記1次元の磁気パターンは前記開口を通って前記容器から前記カニューレを引き抜くことにより前記カニューレに記録され、前記電磁石の電流は前記磁気パターンを生成するように変調される、請求項1に記載のシステム。
- 前記恒久的な磁化を記録するように適合された手段は開口を備える容器であって、前記開口は複数の別個の磁化用コイルから構成される空洞シリンダの一方の側にあり、かつ、前記1次元の磁気パターンは前記開口を通って前記容器から前記カニューレを引き抜くことにより前記カニューレに記録され、前記電磁石の電流は前記磁気パターンを生成するように変調される、請求項1に記載のシステム。
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