(57)【要約】      （修正有）【課題】能動追跡システムを提供する。【解決手段】能動追跡システムは、生物学的組織1１５０の温度を撮像するように構成された撮像装置１１０と、生物学的組織の領域を加熱するように構成された加熱レーザ１２０とを備える。撮像装置は、生物学的組織の高温領域を見つけ出し、加熱レーザは、見つけ出された高温領域に基づいて生物学的組織の標的領域の方を指すように制御される。能動追跡システムを使用して、標的領域が加熱レーザに対して移動したときも生物学的組織の標的領域を連続的に加熱するように加熱レーザを制御することができる。能動追跡システムは、生物学的組織の１つまたは複数の標的領域を、加熱レーザによる熱で「タグ付け」し、また１つまたは複数の標的領域が加熱レーザに対して移動したときも追跡できる。このような能動追跡システムを操作するデバイスおよび方法がさらに提供される。【選択図】図１
2020096848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物学的組織を撮像するように構成され、前記生物学的組織を撮像することは前記生物学的組織から受光した赤外光を検出することを含み、前記生物学的組織から受光した前記赤外光は前記生物学的組織の温度に関係する、撮像装置と、
電磁放射線ビームが前記生物学的組織と交わる場所の近くで前記生物学的組織の標的領域の局所的加熱を引き起こす前記電磁放射線ビームを前記生物学的組織に放射するように構成され、前記生物学的組織に対して放射される前記電磁放射線ビームの配向を制御するように構成された、加熱レーザと、
前記撮像装置および前記加熱レーザに動作可能に接続され、
前記撮像装置を操作して、前記生物学的組織を撮像し、
前記加熱レーザに対する前記生物学的組織の高温領域の位置を決定し、
前記加熱レーザを操作して、決定された前記生物学的組織の前記高温領域の位置に基づいて制御された位置において前記電磁放射線ビームが前記生物学的組織と交わるように、前記放射される電磁放射線ビームの配向を制御する
ように構成された、コントローラと、
を備える、システム。
【請求項２】
前記制御された位置は、決定された前記高温領域の位置に実質的に等しい、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電磁放射線ビームにより前記標的領域の局所的加熱を引き起こすことは、前記電磁放射線ビームが、前記標的領域に近い前記生物学的組織の要素における不可逆的変化を誘発するのに十分な前記標的領域の温度上昇を引き起こすことを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記高温領域の温度を決定するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラは、前記加熱レーザを操作して、前記放射される電磁エネルギービームの出力を制御するようにさらに構成され、前記加熱レーザを操作して、前記放射される電磁放射線ビームの出力を制御することは、前記高温領域の温度が指定温度に実質的に等しくなるように、前記高温領域の決定された温度に基づいて前記放射される電磁放射線ビームの出力を調節することを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記デバイスは、第２のレーザをさらに備え、前記第２のレーザは、第２の電磁放射線ビームを前記生物学的組織に放射するように構成され、前記第２のレーザは、前記第２の電磁放射線ビームが、前記加熱レーザにより放射された前記電磁放射線ビームと実質的に同じ位置で前記生物学的組織と交わるように構成され、前記撮像装置は、前記生物学的組織から受光した第２の光を検出するようにさらに構成され、前記生物学的組織から受光した前記第２の光は、前記第２のレーザが前記第２の電磁放射線ビームを放射することにより受光され、前記コントローラが前記加熱レーザに対する前記生物学的組織の前記高温領域の位置を決定することは、前記第２の電磁放射線ビームが前記生物学的組織と交わる位置を決定することと、前記第２の電磁放射線ビームが前記生物学的組織と交わる決定された位置に対する前記生物学的組織の前記高温領域の位置を決定することとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、初期期間中、前記撮像装置および前記加熱レーザを操作するようにさらに構成され、前記コントローラは、前記加熱レーザを操作して、前記電磁放射線ビームが前記生物学的組織の指定位置で前記生物学的組織と交わるように前記放射される電磁放射線ビームの配向を制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記指定位置は、電磁放射線スポッティングビームと前記生物学的組織との交点により指定され、前記スポッティングビームはスポッティングレーザにより放射され、前記撮像装置は、前記生物学的組織から受光したスポット光を検出するようにさらに構成され、前記生物学的組織から受光した前記スポット光は、前記スポッティングレーザが前記電磁放射線スポッティングビームを放射することにより受光され、前記コントローラは、前記電磁放射線スポッティングビームが前記生物学的組織と交わる位置を決定することにより前記指定位置を決定するようにさらに構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記撮像装置は赤外線カメラを備え、前記赤外線カメラは、前記生物学的組織から受光する約９マイクロメートル〜約１４マイクロメートルの波長を有する赤外光を検出するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記撮像装置は光軸を有し、前記加熱レーザは放射ビーム軸を有し、前記撮像装置の前記光軸は前記加熱レーザの前記放射ビーム軸と実質的に同軸である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記撮像装置は、前記加熱レーザが放射する前記前記電磁放射線ビームの波長に対応する波長の光を実質的に遮断するように構成されたフィルタを備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
撮像装置を操作して生物学的組織を撮像する工程であって、前記生物学的組織から受光した赤外光を検出することを含み、前記生物学的組織から受光した前記赤外光は前記生物学的組織の温度に関係する、撮像する工程と、
電磁放射線ビームが前記生物学的組織と交わる場所の近くで前記生物学的組織の標的領域の局所的加熱を引き起こす前記電磁放射線ビームを前記生物学的組織に放射するように構成され、前記生物学的組織に対して前記放射される電磁放射線ビームの配向を制御するように構成された加熱レーザに対して、前記生物学的組織の高温領域の位置を決定する工程と、
前記加熱レーザを操作して、決定された前記生物学的組織の前記高温領域の位置に基づいて制御された位置において前記電磁放射線ビームが前記生物学的組織と交わるように、前記放射される電磁放射線ビームの配向を制御する工程と
を含む方法。
【請求項１３】
前記制御された位置は、決定された前記高温領域の位置に実質的に等しい、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記制御された位置は、決定された前記高温領域の位置から指定された方向に離れた指定された距離であり、前記加熱レーザを制御して、対応する指定された時点における指定された軌道に沿った前記生物学的組織の一連の実質的に近い位置を加熱するように、前記指定された距離および指定された方向は指定される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記加熱レーザを操作して、前記放射される電磁放射線ビームの出力を制御する工程をさらに含み、
前記加熱レーザを操作して、前記放射される電磁放射線ビームの出力を制御する工程は、前記高温領域の温度が指定温度に実質的に等しくなるように、前記高温領域の決定された温度に基づいて前記放射される電磁放射線ビームの出力を調節することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
初期期間中、前記撮像装置および前記加熱レーザを操作する工程をさらに含み、
前記初期期間中、前記撮像装置および前記加熱レーザを操作する工程は、前記加熱レーザを操作して、前記電磁放射線ビームが前記生物学的組織の指定位置で前記生物学的組織と交わるように前記放射される電磁放射線ビームの配向を制御することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記指定位置は、前記生物学的組織を撮像することによって生成される情報に基づいて指定される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記指定位置はスポッティングレーザにより指定され、前記スポッティングレーザは、前記生物学的組織に電磁放射線スポッティングビームを放射するように構成され、前記電磁放射線スポッティングビームが前記生物学的組織と交わる位置は前記指定位置を含み、
前記生物学的組織を撮像する工程は、前記電磁放射線スポッティングビームに関連する前記生物学的組織から受光した光を検出することをさらに含み、
前記加熱レーザを操作して、前記電磁放射線ビームが前記生物学的組織の指定位置で前記生物学的組織と交わるように前記放射される電磁放射線ビームの配向を制御する工程は、
前記電磁放射線スポッティングビームに関連する前記生物学的組織から受光し検出した光に基づいて、前記加熱レーザに対して前記生物学的組織の前記指定位置を決定することと、
前記加熱レーザを操作して、前記電磁放射線ビームが前記生物学的組織の決定された前記指定位置で前記生物学的組織と交わるように前記放射される電磁放射線ビームの配向を制御することとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記生物学的組織は２つの高温領域を含み、前記加熱レーザに対する前記生物学的組織の高温領域の位置を決定する工程は、前記２つの高温領域の位置を決定することを含み、
前記加熱レーザを操作して、決定された前記生物学的組織の前記高温領域の位置に基づいて制御された位置において前記電磁放射線ビームが前記生物学的組織と交わるように、前記放射される電磁放射線ビームの配向を制御する工程は、
前記加熱レーザを操作して、第１の期間中に前記生物学的組織の前記２つの高温領域のうちの決定された第１の高温領域の位置に基づいて第１の制御された位置において前記電磁放射線ビームが前記生物学的組織と交わるように、前記放射される電磁放射線ビームの配向を制御することと、
前記加熱レーザを操作して、第２の期間中に前記生物学的組織の前記２つの高温領域のうちの決定された第２の高温領域の位置に基づいて第２の制御された位置において前記電磁放射線ビームが前記生物学的組織と交わるように、前記放射される電磁放射線ビームの配向を制御することとを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記撮像装置および前記加熱レーザを使用して前記生物学的組織の熱的特性を決定する工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]  本明細書で別段明記されない限り、本セクションで記載されるものは本願の特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、また本セクションに含むことにより先行技術であると認めるものでもない。
【０００２】
[0002]  いくつかの科学的方法が、生物学的組織（例えば、悪性癌性腫瘍）を破壊、損傷、切除、アブレーション、または別の方法で変えるために開発されてきた。これらの方法は、切り取って組織を取り出すための鋭利な手術用器具の使用、高温を適用することによって組織を取り出し、アブレーションし、または他の方法で損傷させるための加熱された手術用器具の使用、ならびに熱および／もしくは電界の適用によってまたは他の方法によって組織の変化を誘発する直接または間接的な電気および／または電磁エネルギー（例えば、RFエネルギー、レーザ光線）の組織への適用を含む。
【０００３】
[0003]  いくつかの実施例では、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、または他の種類のレーザを使用して、高エネルギーの電磁放射線ビームをアブレーションする組織に導く。高エネルギー電磁放射線ビームは、組織を局所的に加熱し、組織をアブレーションするように作用する。さらに、高エネルギービームは非常に細くすることができるため、非常に小さな、正確に標的とする組織をアブレーションできる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]  本開示のいくつかの実施形態は、（ｉ）生物学的組織を撮像するように構成され、生物学的組織を撮像することは生物学的組織から受光した赤外光を検出することを含み、生物学的組織から受光した赤外光は生物学的組織の温度に関係する、撮像装置と、（ｉｉ）電磁放射線ビームが生物学的組織と交わる場所の近くで生物学的組織の標的領域の局所的加熱を引き起こす電磁放射線ビームを生物学的組織に放射するように構成され、生物学的組織に対して放射される電磁放射線ビームの配向を制御するように構成された、加熱レーザと、（ｉｉｉ）撮像装置および加熱レーザに動作可能に接続され、（ａ）撮像装置を操作して生物学的組織を撮像し、（ｂ）加熱レーザに対する生物学的組織の高温領域の位置を決定し、（ｃ）加熱レーザを操作して、決定された生物学的組織の高温領域の位置に基づいて制御された位置において電磁放射線ビームが生物学的組織と交わるように、放射された電磁放射線ビームの配向を制御するように構成された、コントローラとを備えたシステムを提供する。
【０００５】
[0005]  本開示のいくつかの実施形態は、（ｉ）撮像装置を操作して生物学的組織を撮像することであって、生物学的組織を撮像することは生物学的組織から受光した赤外光を検出することを含み、生物学的組織から受光した赤外光は生物学的組織の温度に関係する、撮像することと、（ｉｉ）電磁放射線ビームが生物学的組織と交わる場所の近くで生物学的組織の標的領域の局所的加熱を引き起こす電磁放射線ビームを生物学的組織に放射するように構成され、生物学的組織に対して放射される電磁放射線ビームの配向を制御するように構成された加熱レーザに対して、生物学的組織の高温領域の位置を決定することと、（ｉｉｉ）加熱レーザを操作して、決定された生物学的組織の高温領域の位置に基づいて制御された位置において電磁放射線ビームが生物学的組織と交わるように、放射された電磁放射線ビームの配向を制御することとを含む方法を提供する。
【０００６】
[0006]  当業者には、適宜添付の図面を参照しながら以下の発明を実施するための形態を読むことによって、これらのおよびその他の態様、利点、および代替物が明らかとなるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[0007]例示的な能動追跡システムを示す図である。
【図２Ａ】[0008]例示的な能動追跡システムおよび例示的な標的組織を示す図である。
【図２Ｂ】[0009]図２Ａに示す例示的な能動追跡システムの撮像装置によって生成された例示的な画像の図である。
【図２Ｃ】[0010]例示的な標的組織が変位した後の図２Ａに示す例示的な能動追跡システムおよび例示的な標的組織を示す図である。
【図２Ｄ】[0011]図２Ｃに示す例示的な能動追跡システムの撮像装置によって生成された例示的な画像の図である。
【図３Ａ】[0012]例示的な能動追跡システム、例示的な特定システム、および例示的な標的組織を示す図である。
【図３Ｂ】[0013]図３Ａに示す例示的な能動追跡システムの撮像装置によって生成された例示的な画像の図である。
【図３Ｃ】[0014]例示的な能動追跡システムが例示的な特定システムに対して操作された後の図３Ａに示す例示的な能動追跡システム、例示的な特定システム、および例示的な標的組織を示す図である。
【図３Ｄ】[0015]図３Ｃに示す例示的な能動追跡システムの撮像装置によって生成された例示的な画像の図である。
【図４Ａ】[0016]例示的な能動追跡システムおよび例示的な標的組織を示す図である。
【図４Ｂ】[0017]図４Ａに示す例示的な能動追跡システムの撮像装置によって生成された例示的な画像の図である。
【図４Ｃ】[0018]例示的な標的組織が変位した後の図４Ａに示す例示的な能動追跡システムおよび例示的な標的組織を示す図である。
【図４Ｄ】[0019]図４Ｃに示す例示的な能動追跡システムの撮像装置によって生成された例示的な画像の図である。
【図５】[0020]例示的な能動追跡システムの機能ブロック図である。
【図６】[0021]例示的な方法のフローチャートの図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0022]  以下の発明を実施するための形態において、その一部を成す添付の図面を参照する。図中において、類似の記号は通常、文脈により別段示されない限り類似の構成要素とみなす。発明を実施するための形態に記載される例示的実施形態、図面、および特許請求の範囲は限定することを意図していない。その他の実施形態が利用されてもよく、また本明細書に提示される主題の範囲から逸脱することなくその他の変更を加えてもよい。本明細書に一般的に記載され、図面に示される本開示の態様は、さまざまな異なる構成において配置、置換、結合、分離、および設計することができ、それらのすべては本明細書で明示的に考察されることが容易に理解されよう。
【０００９】
[0023]  さらに、本明細書に開示される実施形態は、生きている人体および／またはその組織へのまたはこれらに関連する使用に言及するが、開示される方法、システム、およびデバイスは、環境の組織または他の物体もしくは要素の能動追跡が所望される任意の環境で使用されうることが考えられる。環境とは、任意の生物もしくは無生物またはその一部、ワーク、移植可能なデバイス等であってよい。例えば、当業者は、本明細書に開示される実施形態を使用して、組立ラインに沿って移動するかまたはその他の何らかの工業もしくは製造プロセスにおいて移動するワークの領域を熱により「タグ付け」し、追跡できることを理解するであろう。さらに、本開示は生体内での使用のための実施形態について記載するが、当業者は生体外用途も可能であることを理解するであろう。したがって、環境としてはさらに、試験管、または流体、移植用組織、および／もしくは定位でもしくは他の方法で固定化された組織を保持するその他の容器も挙げられる。
Ｉ．概要
【００１０】
[0024]  レーザを使用して、物体または環境の局所的加熱を引き起こすことができる。いくつかの実施例では、手術用レーザは、電磁放射線ビームをヒトの組織の指定位置に導くように構成でき、電磁放射線ビームは指定位置に近い組織の温度上昇を引き起こすことができる。この局所的加熱により、種々の用途（例えば、癌組織の破壊、静脈瘤の低減）に従って組織に種々の変化（例えば、血流増加、組織のタンパク質の変性および/または凝固、組織の破壊および/またはアブレーション）をもたらすことができる。いくつかの実施例では、レーザを使用して、ワークの指定位置の温度を上昇させることによって、ワーク（例えば、薄板金）を溶融し、刻印し、穴を開け、切削し、または他の方法で変化を加えることができる。いくつかの実施例では、標的を加熱するためにレーザを適用する間、レーザの標的は可動であるか、柔軟であるか、または他の方法で位置を変えることができる。例えば、標的は外科手術中の身体の組織であることができ、身体の生物学的活動および／または外科医の動作により組織は移動または変位しうる。移動または変位の後、レーザは標的組織以外の組織を加熱しうる。
【００１１】
[0025]  能動追跡システムは、加熱レーザの標的を含む環境を撮像し、組織が追跡可能であるように環境から放射される赤外光を検出するように構成された撮像装置を備える。すなわち、加熱レーザにより加熱される標的は、撮像装置によって撮像されるとき、環境の高温領域として見え、撮像装置および／または加熱レーザに対する標的の位置は、決定された高温領域の位置に基づいて決定できる。次に、加熱レーザは、標的を引き続き加熱するように電磁放射線ビームの配向が高温領域に向くように制御できる。環境の加熱される標的領域は加熱レーザによって「動的にタグ付け」されると考えることができ、すなわち、加熱レーザにより加熱されることによって、加熱レーザが電磁放射線ビームを放射し終えた後および／または電磁放射線ビームが標的領域に向けられ終えた後しばらくの間、撮像装置を使用して標的の位置が決定可能である。
【００１２】
[0026]  撮像装置としては、赤外線カメラ、１つもしくは複数のボロメータおよび／もしくはパイロメータ、作動ミラーもしくはその他の光学素子、またはその他の素子を挙げることができる。例えば、撮像装置は、９〜１４マイクロメートルの波長を有する赤外線を検出するように構成された赤外線カメラであってよい。撮像装置は２つ以上の赤外線カメラまたは他のさまざまなカメラを備えることができる。加熱レーザとしては、多様な用途に従う種々の波長を有する種々のレーザが挙げられる。例えば、加熱レーザは、手術用ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、または他の種類のレーザであってよい。さらに、加熱レーザにより放射される電磁放射線ビームの配向は種々の方法によって制御できる。例えば、加熱レーザの本体はジンバルまたはその他の機械的アーマチュアに設置可能であり、加熱レーザの配向（すなわち、位置および/または角度方向）は、サーボモータ、モータ、ガルバノメータ、またはその他の機械的アクチュエータにより制御可能である。加えてまたは代替的に、加熱レーザの光学素子または加熱レーザに関係する光学素子が制御可能である。例えば、ガルバノメータに設置されるかまたは別の方法で機械的に作動される一組のミラーは、加熱レーザにより放射された電磁放射線ビームを、環境の標的領域または他の要素へ向けられた制御された方向に反射させることができる。
【００１３】
[0027]  さらに、撮像装置はレーザから放射されたビームの実質的に軸上にあってもよく、または撮像装置は軸外であってもよい。撮像装置は、加熱レーザにより放射された電磁放射線ビームの波長に類似の波長の電磁放射線を実質的に遮断するように構成されたフィルタを備えることができる。さらに、撮像装置は、配向を変えるように構成されうる（例えば、撮像装置の位置および/放射線ビームまたは角度方向を制御するように構成されたアクチュエータを備えることができる）。いくつかの実施例では、これは、加熱レーザに配置されているか、または加熱レーザ付近に配置されている撮像装置を含んでもよい。いくつかの実施例では、これは、撮像装置が加熱レーザによって放射された電磁放射線ビームの配向と実質的に類似の配向に沿って領域を撮像するように、共通の光学素子を備え、および／または共通の光学素子に対して配置された撮像装置および加熱レーザを含むことができる。
【００１４】
[0028]  能動追跡システムは、加熱レーザによって放射されたビームと実質的に同じ方向で、かつ実質的に同じ軸に沿って（すなわち、実質的に同じ配向を有する）第２の電磁放射線ビームを放射するように構成された第２のレーザを備えることができる。撮像装置または第２の撮像装置は、第２の電磁放射線ビームが第２のレーザにより放射されたことにより環境から放射された光を検出するように構成できる。加熱レーザにより放射された電磁放射線ビームが高温領域を向いて、第２の放射線ビームの検出交点位置が高温領域の検出位置と一致するように、第２の放射線ビームの配向を制御できる。
【００１５】
[0029]  このような能動追跡システムのその他の操作方法および様式が可能である。例えば、能動追跡システムを操作して、環境の一連の標的領域を加熱することができる。加えてまたは代替的に、撮像装置は較正可能であるか、または別の方法で環境の領域の温度を検出するように構成可能であり、標的領域の温度が、指定温度または一連の時点における対応する一連の指定温度と実質的に等しくなるように、加熱レーザの出力の大きさは標的領域の検出温度と関連して制御できる。いくつかの実施形態では、能動追跡システムはまず加熱レーザを操作して指定された標的領域を加熱し、標的領域の温度を上昇させることによってこの指定された標的領域を「タグ付け」できる。能動追跡システムはその後、加熱レーザにより放射された電磁放射線ビームが引き続きタグ付けされた標的領域に向けられるように動作できる。指定された標的領域は、撮像技術のデータに基づいても、および／または手動で、例えば外科医により特定されてもよい。
【００１６】
[0030]  その他の構成、様式、および操作方法、ならびにその他の実施形態が予期される。能動追跡システムは、用途に基づく加熱レーザの制御を改善するために別の撮像装置および／または別の撮像技術を備えることができる。加熱レーザおよび／または撮像装置を使用して、環境の要素についてのデータを生成でき、例えば、加熱レーザおよび撮像装置を操作して、例えば、加熱レーザにより環境のさまざまな領域に特定量の熱エネルギーを適用した後に対応する領域が冷える速度を測定することによって、環境の比熱マップを生成できる。能動追跡システムは、用途に応じて複数の撮像装置、複数のレーザ、および／または追加のコンポーネントを備えることができる。能動追跡システムは、外科的介入（例えば、組織のアブレーション）、工業プロセス（例えば、ワークの切削）、または何らかの他の用途を実施するために応用可能である。いくつかの実施例では、能動追跡システムは、環境の要素が移動または変位するにつれて環境の要素を動的に追跡するためだけに使用できる。本明細書に記載される能動追跡システムのその他の用途および構成が予期される。
【００１７】
[0031]  上記実施形態および本明細書に記載されるその他の実施形態は説明を目的として提供され、限定することを目的としたものではないことを理解すべきである。
【００１８】
[0032]  さらに、本明細書で使用する用語「外科的介入」は、外部からの力および／またはエネルギーをヒトまたは動物の体に加えることによって、ヒトまたは動物の体の解剖学的構造に意図的な変化を加えるために適用される任意の活動、例えば、切開、ＲＦエネルギーまたはその他の指向性エネルギーによるアブレーション、切除、縫合、外科用接着剤の適用、かすがい止め、移植、焼灼、鋸引き、研磨、外科的流体（例えば、滅菌等張食塩水）の適用、冷却、加熱、または任意の他の外科手術を含むように広く理解すべきである。
ＩＩ．例示的な能動追跡システム
【００１９】
[0033]  図１は例示的な能動追跡システム１００および例示的な生物学的組織１５０を示す。能動追跡システム１００は、撮像装置１１０と、生物学的組織１５０の領域を加熱するように操作可能な加熱レーザ１２０とを備える。撮像装置１１０および加熱レーザ１２０は取り付け台１０５に配置される。加熱レーザ１２０は、標的領域１５２において生物学的組織と交わる電磁放射線ビーム１２５を放射できる。電磁放射線ビーム１２５は標的領域１５２の加熱を引き起こすことができる。生物学的組織１５０の高温領域１５４の加熱レーザ１２０に対する位置は撮像装置１１０を使用して決定できる。能動追跡システム１００は、加熱レーザ１２０および撮像装置１１０を操作して、本明細書に記載される能動追跡システム１００の機能および適用を可能にするように構成されたコントローラ（図示せず）をさらに備える。
【００２０】
[0034]  生物学的組織１５０はヒトまたは動物の任意の組織であってよい。生物学的組織１５０は、電磁エネルギー（例えば１２５）の受信および電磁エネルギーによる加熱に関連するいくつかの特性を有しうる。生物学的組織１５０は、生物学的組織１５０が種々の周波数の電磁放射線を吸収し、および／または種々の周波数の電磁放射線を受け加熱される度合いを説明するものである吸収スペクトルを有しうる。例えば、吸収スペクトルは、組織中の水、メラニン、ヘモグロビン、または他の物質の存在に関連しうる。電磁放射線ビーム１２５および／または加熱レーザ１２０の特性（例えば、放射波長）は、生物学的組織１５０の特性に関連して指定可能である（例えば、生物学的組織１５０の標的領域１５２における熱への電磁放射線ビーム１２５からのエネルギーの変換効率を最大化するため）。生物学的組織１５０は、組織の温度変化度合いと組織が得た／喪失した熱エネルギー量とを関連付ける比熱を有しうる。生物学的組織１５０は、熱が空間的に生物学的組織１５０内に伝達される率に関連する熱伝導率を有しうる。生物学的組織１５０の特性（例えば、吸収スペクトル、比熱、熱伝導率）は生物学的組織１５０の医学的状態に関連しうる。例えば、癌組織は、非癌組織とは異なる熱伝導率を有しうる。
【００２１】
[0035]  生物学的組織１５０は剛性または柔軟であってよい。生物学的組織１５０は外部組織（例えば、皮膚、角膜、粘膜）、または内部組織であってよい。生物学的組織１５０が内部組織である実施形態では、生物学的組織１５０は、上にある組織の切開の形成（例えば、メスまたは切断レーザを使用して、生物学的組織１５０を覆う、または別の方法で閉じ込めている組織、例えば、皮膚を切開すること）、開創器またはその他器具を適用して上にある組織を移動させること、生物学的組織１５０に近い内部体積に能動追跡システム１００の要素を配置すること（例えば、能動追跡システム１００の要素を内視鏡に配置し、内視鏡を操作して生物学的組織１５０の隣接する体積を広げ、能動追跡システム１００の要素を広げた体積内に配置すること）、またはその他の方法を含む外科的技術によって露出できる。生物学的組織１５０は、生物学的組織１５０の活動、隣接する組織の活動、生物学的組織１５０を含む体の移動、外科医もしくはその他の医療専門家の動作、手術器具により加えられる力によって、または何らかの他の動作もしくは現象により、空間内で変形および／または移動しうる。例えば、生物学的組織１５０はヒトの胸壁の組織であってよく、組織は、胸壁を覆う皮膚を切開して開創することにより露出させることができる。生物学的組織１５０はヒトの呼吸動作によって移動しうる。その他の生物学的組織、生物学的組織の移動、および生物学的組織にアクセスし、および／または生物学的組織付近に能動追跡システムの要素を配置する方法が予期される
【００２２】
[0036]  図１の実施例では、生物学的組織１５０は、高温領域１５４を含む。高温領域１５４は、生物学的組織１５０の隣接する領域の温度とは検出可能なほどに異なる温度を有する。すなわち、高温領域１５４は、撮像装置１１０を使用して生成される生物学的組織１５０の画像を使用して生物学的組織の高温領域１５４の存在、位置、および／または何らかの他の特性を検出できるように赤外光を放射できる。例えば、高温領域１５４は、生物学的組織１５０の隣接する領域よりも検出可能なほど多い量の赤外光を放射できる。高温領域１５４は、生物学的組織１５０の局所領域を加熱することによって、例えば、電磁放射線ビーム１２５が局所領域付近の生物学的組織１５０と交わるように能動追跡システム１００を操作することによって作り出すことができる。加えてまたは代替的に、何らかの他の手段を使用して生物学的組織１５０の局所領域を加熱できる。例えば、第２のレーザを操作して、電磁エネルギービームを生物学的組織１５０の局所領域に向けて放射することができる。別の実施例では、加熱用手術器具（例えば、焼灼ツール）を使用して生物学的組織１５０の局所領域を加熱できる。
【００２３】
[0037]  撮像装置１１０は、生物学的組織１５０または何らかの他の対象となる環境から受光した赤外光を検出できる任意のデバイスであってよい。撮像装置１１０は、赤外線センサ、赤外線カメラ（例えば、約９マイクロメートル〜約１４マイクロメートルの波長を有する光を撮像するように構成されたカメラ）、ボロメータ、マイクロボロメータ、焦点面アレイ、または生物学的組織１５０から受光した赤外光を検出することにより生物学的組織１５０の画像を生成するように構成されたその他のデバイスおよび／もしくはデバイスの構成を含む種々のコンポーネントを備えることができる。撮像装置１１０は能動的に冷却されうる（例えば、スターリングサイクル冷凍機を備えることができる、液体窒素源に曝露されうる）。撮像装置１１０は、生物学的組織１５０の領域の温度（例えば、高温領域１５４の温度）または何らかの他の対象とする環境の領域の温度を決定するように構成および／または操作できる。撮像装置１１０は個々の赤外線検出器アレイを備えることができるか、または集積回路にパターニングされた赤外線検出器アレイを備えた集積回路を備えることができる。撮像装置１１０は、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＨｇＣｄＴｓ、ＩｎＡｓ、硫化鉛、セレン化鉛、酸化バナジウム、ジルコン酸チタン酸鉛、ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、チタン酸鉛ストロンチウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウム、ＳｂＳＩ、または赤外光感受性の何らかの他の物質を含む赤外線検出器を備えることができる。撮像装置１１０は量子井戸光検出器を備えることができる。
【００２４】
[0038]  撮像装置１１０は、レンズ、開口、可視光線ミラー、赤外光ミラー、回折格子、フィルタ（例えば、赤外光は透過させるが可視光線を実質的に遮断するように構成されたフィルタ）、または受光した赤外光の撮像を可能にするために生物学的組織１５０から受光した赤外光と相互作用するように構成されたその他の光学素子が挙げられるがこれらに限定されない１つまたは複数の光学素子を備えうる。例えば、撮像装置１１０は、受光した赤外光が赤外線感受性光検出器アレイに合焦して投射されるように、生物学的組織１５０から受光した赤外光を屈折させるように構成された赤外線感受性光検出器アレイ、開口およびレンズを備えることができる。
【００２５】
[0039]  撮像装置１１０は、その他の物体を撮像し、および／または赤外光以外のエネルギーを検出するようにさらに構成されてもよい。いくつかの実施例では、撮像装置１１０は、生物学的組織１５０から受光した可視光線を検出するように構成可能である。例えば、撮像装置１１０は、赤外線感受性光検出器および可視光線感受性光検出器を含むアレイを備えることができる。撮像装置は、受光した光が赤外線感受性光検出器および可視光線感受性光検出器のアレイに合焦して投射されるように、生物学的組織１５０から受光した赤外光および可視光線を屈折させる、または別の方法で変化させるように構成された開口、レンズ、および／またはその他の光学素子をさらに備えることができる。加えてまたは代替的に、撮像装置１１０は、赤外線カメラおよび可視光線カメラ、または何らかの他の赤外線撮像コンポーネントと他のエネルギー感受性コンポーネントとの組み合わせを備えることができる。例えば、撮像装置１１０は、赤外線カメラおよび可視光線カメラが生物学的組織１５０の実質的に同じ領域を同時に撮像できるように、生物学的組織１５０（またはその他の撮像される環境）から受光した可視光線および赤外光を分割、フィルタ、屈折、または別の方法で変更するように構成された赤外線カメラ、可視光線カメラ、および光学素子を備えることができる。追加のまたは代替となる撮像技術（例えば、可視光線撮像、紫外線撮像、超音波撮像）を可能とするために追加のまたは代替となる検出器が撮像装置に備えられうる。撮像装置１１０は、照明源（例えば、可視光線源、赤外光源）を備えることができる。
【００２６】
[0040]  撮像装置１１０は、撮像装置１１０により撮像される領域（すなわち、撮像装置１１０の光軸の方向にある領域）が制御および／または変更できるように、回転、並進、または別の方法で移動するように構成できる。例えば、撮像装置１１０がジンバルに設置されうる。撮像装置１１０の移動は、サーボモータ、ガルバノメータ、モータ、または何らかの他の機械的アクチュエータによって実行できる。いくつかの実施例では、撮像装置１１０の動作は、生物学的組織１５０を自動で追跡するように構成可能である。いくつかの実施例では、撮像装置１１０は、撮像装置１１０光軸が生物学的組織１５０と交わるように（例えば、撮像装置１１０が生物学的組織１５０を含む領域を撮像できるように）、手動で移動可能である。例えば、撮像装置１１０は生物学的組織１５０を撮像するために外科的介入の開始時に位置決めできる。
【００２７】
[0041]  加熱レーザ１２０は、放射線ビームが生物学的環境１５０（またはその他の対象となる環境）と交わる場所の近くで生物学的環境１５０（または何らかの他の対象となる環境）の局所的加熱を引き起こすのに十分な指向性電磁放射線ビーム１２０を放射するように構成された任意のデバイスであってよい。加熱レーザ１２０は医療用レーザであってよい。加熱レーザ１２０としては、ＣＯ２レーザ、半導体ダイオードレーザ、色素レーザ、エキシマレーザ、ファイバレーザ、ガスレーザ、自由電子レーザ、または何らかの他の単数もしくは複数の種類のレーザが挙げられる。加熱レーザ１２０は、加熱レーザ１２０により放射される電磁エネルギービームの１つまたは複数の特性に影響を与えるように構成された光学素子、例えば、レンズ、ミラー、回折格子、体積ホログラフィック回折格子、コリメータ、非線形光学素子（例えば、周波数２倍化手段または周波数３倍化手段）、またはその他の素子を備えることができる。例えば、加熱レーザ１２０は、電磁エネルギービーム１２５が指定された幅を有するように構成されたコリメータを備えることができる。
【００２８】
[0042]  加熱レーザ１２０は、電磁エネルギービーム１２５の１つまたは複数の特性が指定された値を有するように構成されてよい。例えば、加熱レーザ１２０は、電磁エネルギービーム１２５の波長が指定波長であるように構成されてよい。指定波長は用途に応じて指定可能である。例えば、指定波長は、電磁エネルギービーム１２５が優先的に血液を加熱するようなヘモグロビンの吸収波長でありうる。別の実施例では、指定波長は、電磁エネルギービーム１２５が優先的に癌細胞および／または腫瘍を加熱するように癌細胞に結合するように構成された造影剤の吸収波長でありうる。加えてまたは代替的に、指定波長は、外科的介入中に残しておく組織に実質的に吸収されない波長でありうる。電磁エネルギービーム１２５のその他の指定波長および／またはその他の指定された特性が予期される。
【００２９】
[0043]  加熱レーザ１２０は、放射される電磁エネルギービーム１２５の配向（すなわち、位置および/または角度方向）が制御可能であるように構成されてよい。いくつかの実施例では、これは、加熱レーザ１２０を回転、並進、または別の方法で移動させることを含んでよい。例えば、加熱レーザ１２０は、ジンバル、ガルバノメータ、モータ、および／または加熱レーザ１２０の位置および／または配向を変えるように構成された何らかの他のアクチュエータもしくはその他の要素を備えることができる。加えてまたは代替的に、加熱レーザ１２０は、放射される電磁エネルギービーム１２５の配向を制御するように作動する光学素子を備えてよい。例えば、１つまたは複数のミラーは、ミラーが電磁エネルギービーム１２５を反射し、ガルバノメータのミラーを回転させる動作が電磁エネルギービーム１２５の方向の変化を引き起こすようにガルバノメータに設置できる。例えば、加熱レーザ１２０の出力カプラまたはその他の電磁エネルギー源は、電磁エネルギービーム１２５が柔軟性ファイバの端部から柔軟性ファイバの端部の配向と略平行方向に放射されるように柔軟性光ファイバに接続できる。柔軟性ファイバの端部の配向は、放射される電磁エネルギービーム１２５の配向を制御するようにサーボモータまたはその他のアクチュエータにより制御できる。放射される電磁エネルギービーム１２５の配向を制御するその他の構成および方法が予期される。
【００３０】
[0044]  取り付け台１０５は非限定的例を意味することに留意されたい。その他の手段を利用して、能動追跡システム１００の撮像装置１１０、加熱レーザ１２０、およびその他のコンポーネントを生物学的組織１５０に対して所定位置に固定できる。例えば、撮像装置１１０、加熱レーザ１２０、および／またはその他のコンポーネントが、手術台、壁、天井、カート、外科医もしくはその他の人が装着するウェアラブルデバイス、手術用デバイスもしくは器具（例えば、腹腔鏡および/または内視鏡の端部）、または何らかの他の支持体に設置可能である。撮像装置１１０、加熱レーザ１２０、および／またはその他のコンポーネントは、何らかの他の手術用装置またはその他の装置（例えば、撮像システム、定位手術用システム、ロボット手術用システム）の一部であることができ、またその他の手術用装置またはその他の装置の取り付け台、支持体、またはその他のコンポーネントに設置可能である。さらに、能動追跡システム１００は、追加のコンポーネント、例えば、蛍光撮像装置、ロボット手術用システム、ＣＴおよび／もしくはＸ線撮像装置、ＭＲ撮像装置、超音波撮像装置、腹腔鏡および／もしくは内視鏡システム、ならびに／または用途に応じたその他のコンポーネントを備えることができる。例えば、能動追跡システム１００は、複数の撮像装置１１０および／または加熱レーザ１２０を備えることができる。
【００３１】
[0045]  図１に示すように、撮像装置１１０は、加熱レーザ１２０と同軸ではない。すなわち、加熱レーザ１２０は、撮像装置１１０の光軸（例えば、撮像装置１１０を通過して撮像装置１１０の撮像視野中心部に向けられた軸）にまたは光軸の実質的に近くには配置されず、逆に、撮像装置１１０は、加熱レーザ１２０の放射されるビーム軸（例えば、電磁エネルギービーム１２５と実質的に一致した軸）にまたはビーム軸の実質的に近くには配置されない。いくつかの実施形態では、撮像装置１１０および加熱レーザ１２０は同軸であってもよく、すなわち、撮像装置１１０および加熱レーザ１２０は、放射される電磁放射線ビーム１２５が、撮像装置１１０の光学的特徴（例えば、開口）と実質的に同じ点から生じるように互いに対して近くに配置されうる。例えば、撮像装置１１０は、加熱レーザ１２０の電磁放射線ビーム１２５を配向するための移動によって、さらに撮像装置１１０の光軸および／または位置を配向するように加熱レーザ１２０に配置されうる。いくつかの実施例では、撮像装置１１０は、加熱レーザ１２０により放射された電磁放射線ビーム１２５の波長に対応する波長を有する光を遮断するように構成されたフィルタを備えることができる。例えば、加熱レーザ１２０は、約１５０ナノメートルの波長を有する電磁放射線ビーム１２５を放射するように構成されたエキシマレーザであってよく、撮像装置１１０は、赤外光を検出し、撮像装置１１０が加熱レーザ１２０により放射された光（例えば、生物学的組織１５０から撮像装置１１０の方へ鏡面反射される加熱レーザ１２０により放射された光）は実質的に一切検出しないように、約１５０ナノメートルの波長を有する光を実質的に遮断するように構成されたフィルタを備えるように構成された赤外線撮像装置であってよい。いくつかの実施例では、撮像装置１１０および加熱レーザ１２０は、撮像装置１１０が加熱レーザ１２０により放射された電磁放射線ビーム１２５の配向と実質的に類似の配向に沿って領域を撮像するように、共通の光学素子を備え、および／または共通の光学素子に対して配置可能である。
【００３２】
[0046]  撮像装置１１０および加熱レーザ１２０が同軸である実施形態では、撮像装置１１０によって決定される高温領域１５４の位置に対する加熱レーザ１２０の制御は、撮像装置１１０と加熱レーザ１２０とが同軸であることを考慮に入れると簡略化できる。例えば、撮像装置１１０を使用して生成された画像内の点間および加熱レーザ１２５により放射される電磁放射線ビーム１２５の角度間の簡単なマッピングを決定および使用して、電磁放射線ビーム１２５が、撮像装置１１０を使用して決定された高温領域１５４の位置に基づいて制御された位置において電磁放射線ビーム１２５が生物学的組織１２５と交わるような方向に放射されるように加熱レーザ１２０を制御できる。撮像装置１１０により生成された情報（例えば、生物学的組織１５０の画像）および／またはその他の情報に基づいてその他の加熱レーザ１２０を制御する方法が予期される。
【００３３】
[0047]  加熱レーザ１２０は、標的領域１５２の位置（すなわち、電磁放射線ビーム１２５が生物学的組織１５０と交わる位置）が高温領域１５４付近で維持されるように操作できる。加熱レーザ１２０は、生物学的組織１５０の高温領域に隣接する領域の温度よりも高い温度で高温領域１５４の温度を維持するようにさらに操作できる。いくつかの実施例では、撮像装置１１０は、高温領域１５４の温度を求めるように構成でき、電磁放射線ビーム１２５の出力は、高温領域１５４の温度を指定温度と実質的に等しく維持するように高温領域１５４の検出温度に基づいて制御できる。例えば、指定温度は、血液が凝固するかまたは何らかの他の生物学的プロセスが生じる温度であってよい。いくつかの実施例では、加熱レーザ１２０は、生物学的組織１５０（または何らかの他の対象となる環境）の標的領域の要素に不可逆的変化を起こすのに十分な、生物学的組織１５０の標的領域（または何らかの他の対象となる環境の標的領域）の局所的加熱を引き起こすように操作できる。例えば、加熱レーザ１２０は、生物学的組織１５０（または何らかの他の対象となる環境）の制御された領域の要素（例えば、流体、タンパク質、ポリマー、結晶、粒子）をアブレーション、燃焼、溶解、気化、凝固、重合、変性、蒸発、昇華、刻印、または何らかの他の変化を起こすように操作できる。
【００３４】
[0048]  能動追跡システム１００は、追加の要素またはコンポーネント（図示せず）を備えることができる。能動追跡システム１００は、能動追跡システム１００の撮像装置１１０、加熱レーザ１２０、および／またはその他の要素を操作するように構成された１つまたは複数のコントローラを備えることができる。能動追跡システム１００は、能動追跡システム１００の機能および用途を可能にするために他のシステム（例えば、サーバ、医用撮像デバイス、手術用器具、手術用ロボット）へ／から情報を送信／受信するように構成された通信デバイス（無線ラジオ、有線インタフェース）を備えることができる。例えば、能動追跡システム１００は、生物学的組織１５０についての撮像情報を受信するように構成されたインタフェースを備えることができる。能動追跡システム１００は、能動追跡システム１００の情報を使用者に提示し、および／または使用者が能動追跡システムを操作することを可能にするように構成されたインタフェースを備えることができる。加えてまたは代替的に、能動追跡システム１００は、別のシステム（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、遠隔サーバ）と通信し、遠隔システムを使用したユーザインタフェースを提示するように構成されうる。いくつかの実施例では、能動追跡システム１００は別のシステムの一部であってもよい。例えば、能動追跡システム１００は、ロボット手術用システムの一部として実現されてもよい（例えば、撮像装置１１０、加熱レーザ１２０、および本明細書に記載されるように構成された他のコンポーネントは、ロボット手術用システムの一部として配置可能であり、また本明細書に記載されるように操作可能である）。いくつかの実施例では、能動追跡システム１００は、複数の撮像装置１１０、複数の加熱レーザ１２０、またはその他の追加コンポーネントを備えることができる。能動追跡システム１００は、センサを備えることができ、および／または生物学的組織１５０（またはその他の対象となる環境）の他の特性を撮像するように構成されたセンサと通信できる。例えば、能動追跡システム１００は、癌細胞に選択的に結合するように構成された組織に配置された蛍光マーカの位置を撮像するように構成された蛍光撮像装置を備えることができる。本明細書に記載される能動追跡システムのその他の構成、操作、および用途が予期される。
【００３５】
[0049]  図２Ａは、撮像装置２１０、加熱レーザ２２０、および取り付け台を備えた例示的な能動追跡システム２００を示す。第１の期間中、第１の電磁放射線ビーム２２５ａは、第１の電磁放射線ビーム２２５ａが第１の標的領域２５２ａにおいて生物学的組織２５０と交わるように生物学的組織２５０の方に向けられる。第１の標的領域２５２ａは生物学的組織２５０の第１の高温領域２５４ａ内にある。
【００３６】
[0050]  図２Ｂは、第１の期間（すなわち、図２Ａに示される期間）中に撮像装置２１０を使用して生成可能な第１の例示的画像２７０ａを示す。第１の例示的画像２７０ａは、第１の期間中に撮像装置２１０が生物学的組織２５０から受光した赤外光に関連した生物学的組織２７１ａの第１の画像を含む。生物学的組織２７１ａの第１の画像は第１の高温領域２７４ａの画像を含む。第１の決定された標的領域２７２ａは、生物学的組織２７１ａの第１の画像における第１の標的領域２５２ａに対応する位置を表す。第１の決定された標的領域２７２ａは、生物学的組織２７１ａの第１の画像の特徴ではなく、むしろ、第１の決定された標的領域２７２ａは撮像装置２１０および加熱レーザ２２０の構成（例えば、位置、配向）に基づいて決定されることに留意されたい。第１の期間中、第１の標的領域２５２ａは第１の高温領域２５４ａ内にあり、それに対応して、第１の決定された標的領域２７２ａは第１の高温領域２７４ａの画像の近くにある。
【００３７】
[0051]  生物学的組織２７１ａの第１の画像における第１の高温領域２７４ａの画像（または概して、撮像装置２１０によって生成された画像における高温領域の画像）の位置は、種々の方法を使用してもたらされうる。いくつかの実施例では、閾値操作を受光した赤外光に適用でき、生物学的組織またはその他の対象となる環境の画像内の組織の高温領域の画像の位置を決めるために、円フィッティングまたは何らかの他の重心位置決め操作を閾値化データに適用できる。ピーク検出、ウェーブレット分解、ガウシアンもしくは他の分布フィッティング、または何らかの他のアルゴリズムもしくはアルゴリズムの組み合わせを利用して、生物学的組織またはその他の対象となる環境の画像内の高温領域の画像の存在および／または位置を決定できる。さらに、高温領域の画像に対応する高温領域の温度またはその他の情報を決定でき、例えば、高温領域に対応する検出された受光済みの赤外光の振幅を使用して（例えば、ルックアップテーブルまたは他の方法を使用して）、高温領域の温度を決定できる。追加的にまたは代替的に、このような方法を使用して、撮像装置２１０によって撮像された環境のその他の領域の温度またはその他の情報を決定できる。
【００３８】
[0052]  能動追跡システム２００の要素（例えば、加熱レーザ２２０）および／または撮像装置２１０によって生成された第１の例示的画像２７０ａ（または任意の他の画像）の要素に対する第１の高温領域２５４ａおよび／または第１の標的領域２５２ａの位置は、種々の方法を使用してもたらされうる。いくつかの実施例では、マッピングまたはその他のモデルもしくはアルゴリズムを使用して、第１の例示的画像２７０ａの第１の高温領域２７４ａの画像の決定された位置を、対応する第１の高温領域２７４ａの位置に関連付けることができる。例えば、アルゴリズムにより、第１の高温領域２７４ａは、第１の例示的画像２７０ａ内の第１の高温領域２７４ａの画像の位置により決定された方向において撮像装置２１０から延びた線と、生物学的組織２５０表面に近く同一空間に広がる平面との交点付近に位置することを決定できる。いくつかの実施例では、マッピングまたはその他のモデルもしくはアルゴリズムを使用して、加熱レーザ２２０の配向、位置についての情報、またはその他情報に基づいて能動追跡システム２００の要素に対する第１の標的領域２５２ａの位置および／または第１の高温領域２５４ａの位置を決定できる。例えば、加熱レーザ２２０および撮像装置２１０は、加熱レーザ２２０の配向の角度（例えば、能動追跡システム２００の要素に対する第１の電磁放射線ビーム２２５ａの方向）と撮像装置２１０によって生成される第１の例示的画像２７０ａ（または任意の他の画像）における画像位置のマッピングが決定できるように、同軸であってよい。決定されたマッピングを使用して、第１の標的領域２５２ａの位置を決定できる。
【００３９】
[0053]  いくつかの実施例では、能動追跡システム２００の要素（例えば、加熱レーザ２２０）および／または撮像装置２１０によって生成された第１の例示的画像２７０ａ（または任意の他の画像）の要素に対する第１の高温領域２５４ａおよび／または第１の標的領域２５２ａの位置を決定するためのマッピング、アルゴリズム、またはその他の方法の１つまたは複数のパラメータを、較正プロセスにより決定できる。例えば、加熱レーザ２２０は、指定された配向を有する電磁放射線ビームを放射するように操作でき、生物学的組織２５０の得られた高温領域および／または撮像装置２１０の撮像視野内におけるこのような高温領域の対応する画像の位置を決定できる。決定された位置は加熱レーザ２２０の指定された配向と関連しうる。その他の能動追跡システム２０の操作を較正する方法または別の方法で能動追跡システム２００を操作するための情報を決定する方法が予期される。
【００４０】
[0054]  いくつかの実施例では、能動追跡システム２００の要素（例えば、加熱レーザ２２０）および／または撮像装置２１０によって生成された第１の例示的画像２７０ａ（または任意の他の画像）の要素に対する第１の高温領域２５４ａおよび／または第１の標的領域２５２ａの位置の決定は、何らかの他の撮像システムまたは技術により生成される生物学的組織２５０についての情報に関連付けることができる。例えば、ＣＴスキャナ、超音波スキャナ、ＭＲ撮像装置、またはその他のデバイスもしくはデバイスの組み合わせを使用して、生物学的組織２５０の位置、サイズ、幾何形状、またはその他の情報を決定でき、決定した情報を使用して、第１の高温領域２５４ａおよび／または第１の標的領域２５２ａの位置を決定できる。
【００４１】
[0055]  第１の期間（図２Ａおよび図２Ｂに示す態様）中、第１の電磁放射線ビーム２５５ａは、第１の標的領域２５２ａが生物学的組織２５０の第１の高温領域２５４ａ内にあるような方向に向けられることに留意されたい。この状況は、第１の電磁放射線ビーム２５５ａが制御された位置（すなわち、第１の標的領域２５２ａ）において生物学的組織２５０と交わり第１の高温領域２５４ａを加熱するように、コントローラまたは何らかの他のシステム（例えば、能動追跡システム２００のコンポーネント）が加熱レーザ２２０を操作した（例えば、配向アクチュエータを操作して加熱レーザ２２０の配向を制御し、電力コントローラを制御して、加熱レーザ２２０の出力を調節する）結果として生じえたものである。いくつかの実施例では、制御された位置は、決定された第１の高温領域２５４ａの位置に基づくことが可能である（例えば、撮像装置２１０を操作して、第１の高温領域２５４ａの位置を決定できるように生物学的組織２５０を撮像（第１の高温領域２５４ａの撮像を含む）できる）。例えば、制御された位置は、決定された第１の高温領域２５４ａの位置に実質的に等しくなるように指定可能である。加えてまたは代替的に、後に続く複数の期間（例えば、第１の期間の後）にわたって加熱レーザ２２０が生物学的組織２５０の一連の標的領域を加熱、アブレーション、燃焼、または別の方法で変化を起こすことができるように、制御された位置は決定された第１の高温領域２５４ａの位置に関連させて指定できる。例えば、加熱レーザ２２０を操作して、生物学的組織２５０表面上の指定された軌道に沿って組織をアブレーションできる。
【００４２】
[0056]  いくつかの実施例では、加熱レーザ２２０を上記のように操作して、決定された生物学的組織２５０の高温領域（例えば、第１の高温領域２５４ａ）の位置の近くで電磁放射線ビームが生物学的組織２５０と交わるように、加熱レーザ２２０により放射された電磁放射線ビームの配向を制御できる。このことは、決定された生物学的組織２５０の高温領域の位置の近くで電磁放射線ビームが生物学的組織２５０と交わるように、加熱レーザ２２０により放射された電磁放射線ビームの配向を毎秒複数回（例えば、指定されたサンプリングレートおよび/または更新レート）調節することを含むことができる（すなわち、高温領域の位置が毎秒複数回決定できる）。いくつかの実施例では、加熱レーザ２２０を操作して、決定された生物学的組織２５０の高温領域の位置と決定された電磁放射線ビームが生物学的組織２５０と交わる位置との間で求めた距離が閾値を超えている場合にのみ、電磁放射線ビームの配向を変えることができる。能動追跡システム２００の加熱レーザ２２０、撮像装置２１０、および／またはその他の要素を操作して、生物学的組織２５０の高温領域の位置を決定し、加熱レーザ２２０により放射された電磁放射線ビームを決定された高温領域の位置に導くその他の方法が予期される。
【００４３】
[0057]  図２Ｃは、第２の期間中の図２Ａの例示的な能動追跡システム２００を示す。生物学的組織２５０は、第１の期間中の第１の高温領域２５４ａに対応する生物学的組織２５０の領域が第２の期間中の第２の高温領域２５４ｂに対応するように変位、変形、または別の方法で変化している。第２の電磁放射線ビーム２２５ｂは、第２の電磁放射線ビーム２２５ｂが生物学的組織２５０と第２の標的領域２５２ｂで交わるように生物学的組織２５０に向けられる。加熱レーザ２２０は第２の期間中、第１の期間中と同一方向に配向され、そのため、第２の標的領域２５２ｂは生物学的組織２５０の第２の高温領域２５４ｂ内にはない。
【００４４】
[0058]  図２Ｄは、第２の期間（すなわち、図２Ｃに示される期間）中に撮像装置２１０を使用して生成可能な第２の例示的画像２７０ｂを示す。第２の例示的画像２７０ｂは、第２の期間中に撮像装置２１０が生物学的組織２５０から受光した赤外光に関連した生物学的組織２７１ｂの第２の画像を含む。生物学的組織２７１ｂの第２の画像は第２の高温領域２７４ｂの画像を含む。第２の決定された標的領域２７２ｂは、生物学的組織２７１ｂの第２の画像における第２の標的領域２５２ｂに対応する位置を表す。第２の決定された標的領域２７２ｂは、生物学的組織２７１ｂの第２の画像の特徴ではなく、むしろ、第２の決定された標的領域２７２ｂは撮像装置２１０および加熱レーザ２２０の構成（例えば、位置、配向）に基づいて決定されることに留意されたい。第２の期間中、第２の標的領域２５２ｂは第２の高温領域２５４ｂと一緒に並んでおらず、それに対応して、第２の決定された標的領域２７２ｂは第２の高温領域２７４ｂの画像から離れている。
【００４５】
[0059]  加熱レーザ２２０は、少なくとも撮像装置２１０によって生成された情報（例えば、画像）に基づいて、第２の標的領域２５４ｂが第２の高温領域２５４ｂ内にあり、および／または第２の高温領域２５４ｂの位置に対する所望の位置に向けられるように、第２の電磁放射線ビーム２５５ｂの配向を変えるように操作できる。このことは、能動追跡システム２００の要素（例えば、加熱レーザ２２０）および／または撮像装置２１０によって生成された第２の例示的画像２７０ｂ（または任意の他の画像）の要素に対する第２の高温領域２５４ｂおよび／または第２の標的領域２５２ｂの位置を決定することを含んでよい。いくつかの実施例では、このことは、加熱レーザ２２０により放射された電磁放射線ビームが第２の高温領域２５４ｂの近くで生物学的組織２５０と交わるように、加熱レーザ２２０の配向を変えるのに十分な第２の例示的画像２７０ｂの情報に少なくとも基づいて、１組のコマンド（例えば、アクチュエータの操作、ガルバノメータの角度、サーボモータの回転）を決定することを含むことができる。いくつかの実施例では、このことは、加熱レーザ２２０により放射された電磁放射線ビームが生物学的組織２５０と交わる位置が段階的に変化し第２の高温領域２５４ｂに近付くように加熱レーザ２２０により放射された電磁放射線ビームの配向が複数の期間のうちの対応する期間（例えば、更新期間）中にわずかな量変化するように、加熱レーザ２２０を操作することを含むことができる。その他の能動追跡システム２００の加熱レーザ２２０、撮像装置２１０、および他の要素を（例えば、対応するいくつかの後に続く期間中に指定された軌道に沿って生物学的組織２５０の複数の領域を加熱、燃焼、アブレーション、または別の方法で影響を与えるために）操作する方法が予期される。
【００４６】
[0060]  一般的に、能動追跡システム２００を操作して、能動追跡システムに対する指定された領域の相対運動にかかわらず生物学的組織２５０の指定された領域を追跡できる。このことは、加熱レーザ２２０により伝達され、撮像装置２１０を使用して検出される熱を利用して指定された領域を「タグ付け」することにより達成可能である。いくつかの実施例では、記載された機能を行うための加熱レーザ２２０により放射される電磁エネルギービームの出力、パルス幅、加熱時間、またはその他の単数もしくは複数の特性を指定して、生物学的組織２５０（または何らかの他の対象となる環境）にいくつかの可逆的または不可逆的な変化を引き起こすことができる。例えば、能動追跡システム２００は、生物学的組織２５０または何らかの他の対象となる環境の指定された領域のアブレーション、燃焼、気化、凝固、変性、焼灼、または何らかの他の変化要素を行うように操作できる。撮像装置２１０により生成された情報（例えば、生物学的組織２５０から受光した赤外光の、生物学的組織２５０の領域の温度に関する画像）に対する加熱レーザ２２０の操作によって、指定された標的領域の変形、並進、またはその他の相対運動にかかわらず、このような変化を生物学的組織（または何らかの他の対象となる環境）の指定された標的領域に起こすことができる。いくつかの実施例では、加熱レーザ２２０を操作して、指定された標的領域が撮像装置２１０および／または加熱レーザ２２０を使用して追跡でき、また不可逆的変化が指定された標的領域で実質的に起こらないように、指定された標的領域で指定温度変化を起こすことができる。本明細書に記載される能動追跡システムのその他の用途および操作方法が予期される。
【００４７】
[0061]  いくつかの実施例では、生物学的組織２５０の位置が特定でき、能動追跡システム２００の加熱レーザ２２０および／またはその他の要素を、初期期間中に操作して、加熱レーザ２２０により放射された電磁放射線ビームを生物学的組織２５０の指定位置に導くことができる。いくつかの実施例では、指定位置は、撮像デバイス（例えば、CTスキャナ、MR撮像装置、超音波スキャナ）からの情報、生物学的組織２５０の１つもしくは複数の解剖学的標識点の位置、生物学的組織上にまたは中に配置された１つもしくは複数の基準マーカもしくはその他のマーカ、または何らかの他の情報に基づいて指定できる。いくつかの実施例では、加熱レーザ２２０を操作して、指定位置が高温領域となり、さらに、撮像装置２１０を使用して初期期間の後の期間中に指定位置の場所を決定できるように、初期期間中に指定位置を加熱できる。
ＩＩＩ．能動追跡システムの例示的な使用および用途
【００４８】
[0062]  本明細書に記載される能動追跡システムを操作して、種々の対象となる環境（例えば、何らかの外科的介入を受けるヒトの生物学的組織）の指定された領域の加熱により追跡、アブレーション、加熱、または別の方法で変更、および／または測定に関連する種々の機能および用途を提供できる。
【００４９】
[0063]  いくつかの実施例では、能動追跡システムは、対象となる環境内の複数の標的領域を同時に追跡、アブレーション、または別の方法で変更、および／または測定するように構成されうる。いくつかの実施例では、このことは、複数の加熱レーザおよび／または複数の撮像装置を本明細書に記載されているように操作して、能動追跡システムの１つまたは複数の加熱レーザにより放射された電磁エネルギービームを使用して、対応する複数の標的領域を加熱して能動的に追跡することを含むことができる。いくつかの実施例では、このことは、ビームが対応する期間中に各標的領域に導かれるように、加熱レーザによって放射された電磁放射線ビームの配向を繰り返し変更することにより複数の標的領域を加熱するために１つの加熱レーザを使用することを含むことができる。
【００５０】
[0064]  いくつかの実施例では、能動追跡システムの撮像装置および加熱レーザを操作して、対象となる環境の標的領域の１つまたは複数の熱的特性を決定できる。能動追跡システムが決定しうる熱的特性としては、比熱、気化熱、および熱伝導率が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施例では、能動追跡システムを操作して、対象となる環境内の複数の点の１つまたは複数の熱的特性を決定できる。能動追跡システムを操作して、種々の方法を使用して対象となる環境の１つまたは複数の熱的特性を決定できる。いくつかの実施例では、指定された量の熱エネルギーが加熱レーザを使用して標的領域に伝達される期間に対して１つまたは複数の時点における標的領域および／または標的領域に隣接する領域の温度を決定するために、対象となる環境の標的領域の熱伝導率および／または比熱は能動追跡システムの撮像装置を使用して決定できる。例えば、能動追跡システムを操作して、それぞれの時点で指定された量の熱エネルギーを生物学的組織の複数の指定された領域（例えば、生物学的組織表面上の格子上にあるような規則的な間隔を有する領域）に加え、撮像装置を使用して対応する時点の生物学的組織全体の温度を決定することによって、生物学的組織の熱伝導率マップを生成できる。複数の指定された領域の熱伝導率は、指定された量のエネルギーが送達された位置および時点に対する生物学的組織全体の検出した温度変化のパターンに基づいて決定できる。対象となる環境（例えば、生物学的組織）の熱的特性を決定するための本明細書に記載される能動追跡システムのその他の操作方法および用途が予期される。
【００５１】
[0065]  いくつかの実施例では、対象となる環境を加熱または別の方法で熱的に影響を与える能動追跡システムの操作（例えば、生物学的組織の指定された領域をアブレーションするため）は、能動追跡システムを使用して決定された対象となる環境の熱的特性に関連し、および／または基づくことができる。例えば、能動追跡システムを操作して、標的領域の温度が指定温度（例えば、標的領域のタンパク質が変性可能な温度）と実質的に等しくなるように、加熱レーザにより放射された電磁放射線ビームの出力を調節するように、撮像装置によって生成された情報に対して加熱レーザを操作して標的領域をアブレーション、凝固、または別の方法で変えることができる。加えてまたは代替的に、加熱レーザを操作して、標的領域の検出された熱伝導率（例えば、撮像装置を使用して、標的領域から受光し検出した赤外光を使用して検出される）が標的領域がアブレーションされたと示す値に変わるまで熱エネルギーを標的領域に適用できる。標的環境（例えば、生物学的組織）に指定された変化をもたらす能動追跡システムのその他の操作方法が予期される。
【００５２】
[0066]  いくつかの実施例では、本明細書に記載される能動追跡システムは、標的システム、スポッティングシステム、またはその他の種類の標的領域指示デバイスもしくは装置と組み合わせて操作できる。図３Ａは、第１の期間中本明細書で記載されるように構成された、撮像装置３１０、加熱レーザ３２０、および取り付け台３０５を備えた例示的な能動追跡システム３００を示す。第１の電磁放射線ビーム３２５ａは、第１の電磁放射線ビーム３２５ａが第１の標的領域３５２ａで生物学的組織３５０と交わるように、生物学的組織３５０に向けられる。加えて、スポッティングレーザ３６０は、電磁放射線スポッティングビーム３６５が生物学的組織３５０とスポット領域３５６で交わるように、電磁放射線スポッティングビーム３６５を生物学的組織３５０の方へ放射する。撮像装置３１０はさらに、スポッティングレーザ３６０により放射された電磁放射線を撮像するように構成される。
【００５３】
[0067]  図３Ｂは、第１の期間（すなわち、図３Ａに示される期間）中に撮像装置３１０を使用して生成可能な第１の例示的画像３７０ａを示す。第１の例示的画像３７０ａは、第１の期間中に撮像装置３１０が生物学的組織３５０から受光した赤外光に少なくとも関連した生物学的組織３７１ａの第１の画像を含む。生物学的組織３７１ａの第１の画像は、光がスポッティングレーザ３６０により放射され、反射、屈折、または別の方法で生物学的組織３５０と相互作用した後に撮像装置３１０が受光することによるスポット領域３７６ａの画像を含む。第１の決定された標的領域３７２ａは、生物学的組織３７１ａの第１の画像における第１の標的領域３５２ａに対応する位置を表す。第１の決定された標的領域３７２ａは、生物学的組織３７１ａの第１の画像の特徴ではなく、むしろ、第１の決定された標的領域３７２ａは撮像装置３１０および加熱レーザ３２０の構成（例えば、位置、配向）に基づいて決定されることに留意されたい。第１の期間中、第１の標的領域３５２ａはスポット領域３６５内にはなく、それに対応して、第１の決定された標的領域３７２ａはスポット領域３７６ａの画像の近くにはない。
【００５４】
[0068]  いくつかの実施例では、図３Ａおよび図３Ｂの第１の期間は初期期間であってよい。スポット領域３６５の位置はスポッティングレーザ３６０を使用して指定でき、能動追跡システム３００の加熱レーザ３２０および／またはその他の要素を、第２の期間（図３Ｃに示す）中に操作して、加熱レーザ３２０を使用して第２の電磁放射線ビーム３２５ｂをスポット領域３５６に導くことができる。いくつかの実施例では、加熱レーザ３２０を操作して、スポット領域３６５が高温領域３５４となり、さらに、撮像装置３１０を使用して初期期間の後の期間中にスポット領域３６５および／または高温領域３５４の位置を決定できるように、第２の期間中にスポット領域３６５を加熱できる。
【００５５】
[0069]  図３Ｄは、第２の期間（すなわち、図３Ｃに示される期間）中に撮像装置３１０を使用して生成可能な第２の例示的画像３７０ｂを示す。第２の例示的画像３７０ｂは、第２の期間中に撮像装置３１０が生物学的組織３５０から受光した赤外光に少なくとも関連した生物学的組織３７１ｂの第２の画像を含む。生物学的組織３７１ｂの第２の画像は高温領域３７４の画像を含む。生物学的組織３７１ｂの第２の画像は、光がスポッティングレーザ３６０により放射され、反射、屈折、または別の方法で生物学的組織３５０と相互作用した後に撮像装置３１０が受光することによるスポット領域３７６ｂの画像をさらに含む。第２の期間中、高温領域３５４はスポット領域３５６と一致しており、それに対応して、高温領域３７４の画像はスポット領域３７６ａの画像の近くにある。
【００５６】
[0070]  いくつかの実施例では、スポッティングレーザ３６０を操作して、撮像デバイス（例えば、CTスキャナ、MR撮像装置、超音波スキャナ）からの情報、生物学的組織３５０の１つもしくは複数の解剖学的標識点の位置、生物学的組織上にまたは中に配置された１つもしくは複数の基準マーカもしくはその他のマーカ、外科医もしくは他の使用者の判断、または何らかの他の情報に基づいて指定位置を示すことができる。スポッティングレーザ３６０は、手持ち式デバイス、関節式もしくは別の方法で作動される装置に配置されるデバイス、撮像システムのコンポーネントであってよく、または何らかの他の方法で構成されてよい。スポッティングレーザ３６０は、可視光線、赤外光、紫外線、または何らかの他の種類の指向性電磁放射線を放射できる。逆に、撮像装置は、スポッティングレーザ３６０により放射される光を検出するようにさまざまな方法で構成されてもよい。いくつかの実施例では、撮像装置としては、生物学的組織３５０から受光した赤外光を検出するように構成された第１の組のセンサと、スポッティングレーザ３６０から放射され、反射、散乱、または別の方法で生物学的組織３５０から受光した光を検出するように構成された第２の組のセンサとを有するカメラを備えた撮像装置３１０を挙げることができる。いくつかの実施例では、撮像装置としては、生物学的組織３５０から受光した赤外光を検出するように構成された第１のカメラと、スポッティングレーザ３６０から放射され、反射、散乱、または別の方法で生物学的組織３５０から受光した光を検出するように構成された第２のカメラとを備えた撮像装置３５０を挙げることができる。
【００５７】
[0071]  いくつかの実施例では、能動追跡システムは、第２のレーザにより放射された第２の電磁放射線ビームが、加熱レーザにより放射された電磁放射線ビームが対象となる環境と交わる位置の近くの位置で対象となる環境と交わるように、加熱レーザに配置された第２のレーザを備えることができる。第２の電磁放射線ビームは、照明が（例えば、能動追跡システムの撮像装置を使用して）撮像可能であり、撮像された照明領域を使用して加熱レーザにより放射された電磁放射線ビームが加熱した環境の標的領域を決定するように、対象となる環境の領域を照明するように構成されてもよい。上記のように構成された第２のレーザの使用により、より少ない較正ならびに／または能動追跡システムの構成および／もしくは対象となる環境についてのモデル情報を用いた能動追跡システムの操作を可能にできる。このことは、第２のレーザにより放射された電磁放射線ビームと対象となる環境の高温領域の検出位置との検出交点位置に基づいて加熱レーザを操作にすることによって達成できる。例えば、第２のレーザにより放射された電磁放射線ビームの検出交点位置が対象となる環境の高温領域の検出位置の方に移動するように、加熱レーザはフィードバックモードで操作できる。
【００５８】
[0072]  図４Ａは、第１の期間中本明細書で記載されるように構成された、撮像装置４１０、加熱レーザ４２０、および取り付け台４０５を備えた例示的な能動追跡システム４００を示す。加熱レーザ４２０は、第２の電磁放射線ビームが、加熱レーザにより放射された電磁放射線ビームが生物学的組織４５０と交わる位置に近い位置で生物学的組織４５０と交わるように、第２の電磁放射線ビームを放射するように構成された第２のレーザをさらに備えることができる。２つの電磁放射線ビーム（加熱レーザおよび第２のレーザにより放射される）は、第１の電磁放射線合成ビーム４２５ａが第１の標的領域４５２ａで生物学的組織４５０と交わるように、生物学的組織４５０に導かれる第１の電磁放射線合成ビーム４２５ａを構成する。第１の標的領域４５２ａは生物学的組織４５０の第１の高温領域４５４ａ内にある。さらに、第１の電磁放射線合成ビーム４２５ａにより生物学的組織４５０に第１の照明スポット４５６ａがもたらされる。第２のレーザは、紫外線、可視光線、赤外線、または何らかの他の単数もしくは複数の波長の指向性電磁放射線を放射するように構成できる。
【００５９】
[0073]  図４Ｂは、第１の期間（すなわち、図４Ａに示される期間）中に撮像装置４１０を使用して生成可能な第１の例示的画像４７０ａを示す。第１の例示的画像４７０ａは、第１の期間中に撮像装置４１０が生物学的組織４５０から受光した赤外光に少なくとも関連した生物学的組織４７１ａの第１の画像を含む。生物学的組織４７１ａの第１の画像は第１の高温領域４７４ａの画像を含む。第１の決定された標的領域４７２ａは、生物学的組織４７１ａの第１の画像における第１の標的領域４５２ａに対応する位置を表す。第１の決定された標的領域４７２ａは、生物学的組織４７１ａの第１の画像の特徴ではなく、むしろ、第１の決定された標的領域４７２ａは第１の照明スポット４７６ａの画像の位置に基づいて決定できることに留意されたい。第１の期間中、第１の標的領域４５２ａは第１の高温領域４５４ａ内にあり、それに対応して、第１の決定された標的領域４７２ａおよび第１の照明スポット４７６ａは第１の高温領域４７４ａの近くにある。
【００６０】
[0074]  第１の期間（図４Ａおよび図４Ｂに示す態様）中、第１の電磁放射線合成ビーム４５５ａは、第１の標的領域４５２ａが生物学的組織４５０の第１の高温領域４５４ａ内にあるような方向に向けられることに留意されたい。この状況は、第１の電磁放射線合成ビーム４５５ａが制御された位置（すなわち、第１の標的領域４５２ａ）において生物学的組織４５０と交わり第１の高温領域４５４ａを加熱するように、コントローラまたは何らかの他のシステム（例えば、能動追跡システム４００のコンポーネント）が加熱レーザ４２０を操作した（例えば、配向アクチュエータを操作して加熱レーザ４２０の配向を制御し、電力コントローラを制御して、加熱レーザ４２０の出力を調節する）結果として生じえたものである。いくつかの実施例では、制御された位置は、決定された第１の高温領域４５４ａの位置に基づくことが可能である（例えば、撮像装置４１０を操作して、第１の高温領域４５４ａの位置を決定できるように生物学的組織４５０を撮像（第１の高温領域４５４ａの撮像を含む）できる）。例えば、制御された位置は、決定された第１の高温領域４５４ａの位置に実質的に等しくなるように指定可能である。加えてまたは代替的に、後に続くいくつかの期間（例えば、第１の期間の後）にわたって加熱レーザ４２０が生物学的組織４５０の一連の標的領域を加熱、アブレーション、燃焼、または別の方法で変化を起こすことができるように、制御された位置は決定された第１の高温領域４５４ａの位置に関連させて指定できる。例えば、加熱レーザ４２０を操作して、生物学的組織４５０表面上の指定された軌道に沿って組織をアブレーションできる。
【００６１】
[0075]  いくつかの実施例では、加熱レーザ４２０を上記のように操作して、決定された生物学的組織４５０の高温領域（例えば、第１の高温領域４５４ａ）の位置の近くで電磁放射線ビームが生物学的組織４５０と交わるように、加熱レーザ４２０により放射された電磁放射線ビームの配向を制御できる。このことは、決定された生物学的組織４５０の高温領域の位置の近くで電磁放射線ビームが生物学的組織４５０と交わるように、加熱レーザ４２０により放射された電磁放射線ビームの配向を毎秒複数回（例えば、指定されたサンプリングレートおよび/または更新レート）調節することを含むことができる（すなわち、高温領域の位置が毎秒複数回決定できる）。いくつかの実施例では、加熱レーザ４２０を操作して、決定された生物学的組織４５０の高温領域の位置と決定された電磁放射線ビームが生物学的組織４５０と交わる位置との間で求めた距離が閾値を超えている場合にのみ、電磁放射線ビームの配向を変えることができる。能動追跡システム４００の加熱レーザ４２０、撮像装置４１０、および／またはその他の要素を操作して、生物学的組織４５０の高温領域の位置を決定し、加熱レーザ４２０により放射された電磁放射線ビームを決定された高温領域の位置に導くその他の方法が予期される。
【００６２】
[0076]  図４Ｃは、第２の期間中の図４Ａの例示的な能動追跡システム４００を示す。生物学的組織４５０は、第１の期間中の第１の高温領域４５４ａに対応する生物学的組織４５０の領域が第２の期間中の第２の高温領域４５４ｂに対応するように変位、変形、または別の方法で変化している。第２の電磁放射線合成ビーム４２５ｂは、第２の電磁放射線合成ビーム４２５ｂが生物学的組織４５０と第２の標的領域４５２ｂで交わるように生物学的組織４５０に向けられる。加熱レーザ４２０は第２の期間中、第１の期間中と同一方向に配向され、そのため、第２の標的領域４５２ｂは生物学的組織４５０の第２の高温領域４５４ｂと一緒に並べられない。さらに、第２の電磁放射線合成ビーム４２５ｂにより生物学的組織４５０に第２の照明スポット４５６ｂがもたらされる。
【００６３】
[0077]  図４Ｄは、第２の期間（すなわち、図４Ｃに示される期間）中に撮像装置４１０を使用して生成可能な第２の例示的画像４７０ｂを示す。第２の例示的画像４７０ｂは、第２の期間中に撮像装置４１０が生物学的組織４５０から受光した赤外光に少なくとも関連した生物学的組織４７１ｂの第２の画像を含む。生物学的組織４７１ｂの第２の画像は第２の高温領域４７４ｂの画像を含む。第２の決定された標的領域４７２ｂは、生物学的組織４７１ｂの第２の画像における第２の標的領域４５２ｂに対応する位置を表す。第２の決定された標的領域４７２ｂは、生物学的組織４７１ｂの第２の画像の特徴ではないが、第２の決定された標的領域４７２ｂは第２の照明スポット４７６ｂの画像の位置に基づいて決定できることに留意されたい。第２の期間中、第２の標的領域４５２ｂは第２の高温領域４５４ｂ内にはなく、それに対応して、第２の決定された標的領域４７２ｂおよび第２の照明スポット４７６ｂは第２の高温領域４７４ｂの画像から離れている。
【００６４】
[0078]  加熱レーザ４２０は、少なくとも撮像装置４１０によって生成された情報（例えば、画像）に基づいて、第２の標的領域４５４ｂが第２の高温領域４５４ｂ内にあり、および／または第２の高温領域４５４ｂの位置に対して制御された位置に向けられるように、第２の電磁放射線合成ビーム４５５ｂの配向を変えるように操作できる。このことは、能動追跡システム４００の要素（例えば、加熱レーザ４２０）および／または撮像装置４１０によって生成された第２の例示的画像４７０ｂ（または任意の他の画像）の要素に対する第２の高温領域４５４ｂおよび／または第２の標的領域４５２ｂの位置を決定することを含んでよい。いくつかの実施例では、このことは、加熱レーザ４２０（およびその上に配置された第２のレーザ）により放射された電磁放射線合成ビームが第２の高温領域４５４ｂの近くで生物学的組織４５０と交わるように、加熱レーザ４２０の配向を変えるのに十分な第２の例示的画像４７０ｂの情報に少なくとも基づいて、１組のコマンド（例えば、アクチュエータの操作、ガルバノメータの角度、サーボモータの回転）を決定することを含むことができる。いくつかの実施例では、このことは、加熱レーザ４２０により放射された電磁放射線ビームが生物学的組織４５０と交わる位置が段階的に変化し第２の高温領域４５４ｂに近付くように加熱レーザ４２０により放射された電磁放射線ビームの配向が複数の期間のうちの対応する期間（例えば、更新期間）中にわずかな量変化するように、加熱レーザ４２０を操作することを含むことができる。その他の能動追跡システム４００の加熱レーザ４２０、撮像装置４１０、および他の要素を（例えば、対応する複数の後に続く期間中に指定された軌道に沿って生物学的組織４５０の複数の領域を加熱、燃焼、アブレーション、または別の方法で影響を与えるために）操作する方法が予期される。
ＩＶ．能動追跡システムの例示的システム
【００６５】
[0079]  図５は、例示的実施形態による能動追跡システム５００のコンポーネントを示す簡単なブロック図である。能動追跡システム５００は、図１、図２Ａ、図２Ｃ、図３Ａ、図３Ｃ、図４Ａ、および図４Ｃに示す例示的な能動追跡システム１００、２００、３００、４００のうちの１つまたはこれと類似の形態をとることができる。しかしながら、能動追跡システム５００は、壁、手術台、天井、または床置式デバイス等のその他の形態をとることもできる。能動追跡システム５００はさらに、別のデバイス、装置、またはシステムの一部であるように構成されたシステム、デバイス、またはデバイスの組み合わせの形態をとることもできる。例えば、能動追跡システム５００は、手術用装置、ツール、器具、またはシステム（例えば、ロボット手術用システム、定位手術装置、撮像ガイド手術用システム）の一部として取り付けられるかまたは別の方法で配置されるように構成された撮像装置、加熱レーザ、およびその他のコンポーネントの形態をとることができる。能動追跡システム５００はさらに、電磁放射線加熱ビームを撮像し、何らかの他の工業的環境、医学的環境、科学的環境、または何らかの他の環境、例えば、標識付け、切断、刻印、追跡、または別の方法で操作および／または測定されるワークの方に放射するように構成されたシステムの形態をとることもできる。能動追跡システム５００は他の形態をとることもできる。
【００６６】
[0080]  特に、図５は、撮像装置５０２、加熱レーザ５０４、ユーザインタフェース５０８、遠隔システムにデータを送信する通信システム５３０、およびコントローラ５１０を有する能動追跡システム５００の実施例を示す。能動追跡システム５００のコンポーネントは、取り付け台もしくはハウジングの上もしくは中、またはデバイスを取り付けて対象となる環境中の要素に対する安定した撮像、加熱、もしくはその他の機能を可能にする何らかの他の構造上、例えば、対象となる生物学的組織に対して固定された外科フレームに配置できる。
【００６７】
[0081]  コントローラ５１０としては、汎用プロセッサまたは専用プロセッサ（例えば、デジタルシグナルプロセッサ、特定用途向け集積回路等）を挙げることができる。１つまたは複数のコントローラ５１０は、コンピュータ可読データ記憶装置５１２に記憶され、本明細書に記載されるように能動追跡システム５００の機能を提供するように実行可能なコンピュータ可読プログラム命令５１４を実行するように構成できる。
【００６８】
[0082]  コンピュータ可読データ記憶装置５１２は、少なくとも１つのコントローラ５１０が読み取りまたはアクセス可能な１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を備えても、またはその形態をとってもよい。１つまたは複数のコンピュータ可読記憶媒体としては、１つまたは複数のコントローラ５１０のうちの少なくとも１つと全体または一部が統合可能な揮発性および／または不揮発性の記憶コンポーネント、例えば、光メモリ、磁気メモリ、有機メモリもしくはその他のメモリ、またはディスク記憶装置を挙げることができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読データ記憶装置５１２は、単一の物理的デバイス（例えば、１つの光メモリ、磁気メモリ、有機メモリもしくはその他のメモリ、またはディスク記憶装置）を使用して実現できるが、その他の実施形態では、コンピュータ可読データ記憶装置５１２は２つ以上の物理的デバイスを使用して実現できる。
【００６９】
[0083]  撮像装置５０２は、生物学的組織または何らかの他の対象となる環境から受光した赤外光を検出できる任意のデバイスであってよい。撮像装置５０２としては、赤外線センサ、赤外線カメラ（例えば、約９マイクロメートル〜約１４マイクロメートルの波長を有する光を撮像するように構成されたカメラ）、ボロメータ、マイクロボロメータ、焦点面アレイ、または対象となる環境から受光した赤外光を検出することにより対象となる環境の画像を生成するように構成されたその他のデバイスおよび／もしくはデバイスの構成を含む種々のコンポーネントを挙げることができる。撮像装置５０２は、対象とする環境の領域の温度を決定するように構成および／または操作できる。撮像装置５０２は、レンズ、開口、可視光線ミラー、赤外光ミラー、回折格子、フィルタ（例えば、赤外光は透過させるが可視光線を実質的に遮断するように構成されたフィルタ）、または受光した赤外光の撮像を可能にするために対象となる環境から受光した赤外光と相互作用するように構成されたその他の光学素子が挙げられるがこれらに限定されない１つまたは複数の光学素子を備えうる。撮像装置５０２は、その他の物体を撮像し、および／または赤外光以外のエネルギーを検出するようにさらに構成されてもよい。撮像装置５０２は、撮像装置５０２により撮像される領域（すなわち、撮像装置５０２の光軸の方向にある領域）が制御および／または変更できるように、回転、並進、または別の方法で移動するように構成できる。
【００７０】
[0084]  加熱レーザ５０４は、放射線ビームが対象となる環境と交わる場所の近くで対象となる環境の標的領域に局所的加熱を引き起こすのに十分な指向性電磁放射線ビームを放射するように構成された任意のデバイスであってよい。加熱レーザ５０４は医療用レーザであってよい。加熱レーザ５０４としては、ＣＯ２レーザ、半導体ダイオードレーザ、色素レーザ、エキシマレーザ、ファイバレーザ、ガスレーザ、自由電子レーザ、または何らかの他の単数もしくは複数の種類のレーザが挙げられる。加熱レーザ５０４は、加熱レーザ５０４により放射される電磁エネルギービームの１つまたは複数の特性に影響を与えるように構成された光学素子、例えば、レンズ、ミラー、回折格子、体積ホログラフィック回折格子、コリメータ、非線形光学素子（例えば、周波数２倍化手段または周波数３倍化手段）、またはその他の素子を備えることができる。加熱レーザ５０４は、電磁エネルギービームの１つまたは複数の特性が指定された値を有するように構成されてよい。加熱レーザ５０４は、放射される電磁エネルギービームの配向（すなわち、場所および/または角度方向）が制御可能であるように構成されてよい。いくつかの実施例では、これは、加熱レーザ５０４を回転、並進、または別の方法で移動させることを含んでよい。加えてまたは代替的に、加熱レーザ５０４は、放射される電磁エネルギービームの配向を制御するように作動する光学素子を備えてよい。加熱レーザ５０４の放射される電磁エネルギービームの配向および／またはその他の特性を制御するその他の構成および方法が予期される。
【００７１】
[0085]  コンピュータ可読データ記憶装置５１２に記憶されるプログラム命令５１４としては、本明細書記載の任意の方法を実行する命令を挙げることができる。例えば、図示した実施形態では、プログラム命令５１４は画像処理モジュール５１５およびレーザ制御モジュール５１６を含む。
【００７２】
[0086]  画像処理モジュール５１５は、撮像装置５０２を操作し、撮像装置５０２により生成された情報（例えば、標的環境の赤外画像）を操作するための命令を含むことができる。例えば、コントローラ５１０は、１組の予め設定された測定および／またはレーザ更新期間のそれぞれの間に撮像装置５０２を操作できる。特に、画像処理モジュール５１５は、１つまたは複数の高温領域を対象となる環境の画像内に位置決めするための命令を含むことができる。いくつかの実施例では、閾値操作を生物学的組織またはその他の対象となる環境から受光した検出した赤外光についての生成画像に適用でき、画像内の１つまたは複数の高温領域の位置を決定するために、円フィッティングまたは何らかの他の重心位置決め操作を閾値化データに適用できる。ピーク検出、ウェーブレット分解、ガウシアンもしくは他の分布フィッティング、または何らかの他のアルゴリズムもしくはアルゴリズムの組み合わせを利用して、生物学的組織またはその他の対象となる環境の画像内の１つまたは複数の高温領域の存在および／または位置を決定できる。さらに、画像処理モジュール５１５は、高温領域の画像に対応する（または撮像装置５０２が生成した画像の他の領域に対応する）１つまたは複数の高温領域についての温度またはその他情報を決定するために命令を含むことができ、例えば、高温領域に対応する受光し検出した赤外光の振幅が、高温領域の温度を決定するために使用できる（例えば、ルックアップテーブルまたはその他の方法を使用して）。追加的にまたは代替的に、このような方法を使用して、撮像装置５０２によって撮像された環境のその他の領域の温度またはその他の情報（例えば、熱情報、比熱、熱伝導率、気化エネルギー）を決定できる。
【００７３】
[0087]  レーザ制御モジュール５１６は、加熱レーザ５０４を操作して、本明細書に記載される能動追跡システムの機能または用途のいずれかを可能にするための命令を含むことができる。一般に、レーザ制御モジュール５１６の命令は、加熱レーザ５０４から放射される放射電磁放射線ビームの配向が、決定された対象となる環境の高温領域の位置（例えば、撮像装置５０４を使用して生成された画像データに基づいて画像処理モジュール５１４によって決定された位置）に基づいて制御された位置において対象となる環境と交わるように加熱レーザ５０４を操作する方法を記述している。本明細書に記載される加熱レーザ５０４および／または能動追跡システム５００のその他のコンポーネントのその他の操作、機能、および用途は、レーザ制御モジュール５１６のプログラム命令として実施されうる。
【００７４】
[0088]  いくつかの実施例では、画像処理モジュール５１５および／またはレーザ制御モジュール５１６プログラム命令の一部は、コンピュータ可読媒体に記憶され、能動追跡システム５００の外部に位置するプロセッサによって実行されてよい。例えば、能動追跡システム５００は、生物学的環境を撮像し、その後データを遠隔サーバに送信するように構成されうる。遠隔サーバとしては、さらなる処理のための携帯型デバイス、パーソナルコンピュータ、クラウド、または任意の他の遠隔システムを挙げることができる。
【００７５】
[0089]  ユーザインタフェース５０８としては、能動追跡システム５００の情報を使用者に提示し、および／または使用者が能動追跡システム５００を操作することを可能にするように構成された、インジケータ、ディスプレイ、ボタン、タッチスクリーン、および／またはその他の要素を挙げることができる。加えてまたは代替的に、能動追跡システム５００は、別のシステム（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、遠隔サーバ）と通信し、遠隔システムを使用してユーザインタフェースの要素を提示するように構成されうる。ユーザインタフェース５０８は、能動追跡システム５００の加熱レーザ５０４、撮像装置５０２、コントローラ５１０、またはその他の要素の近くに配置でき、または能動追跡システム５００のその他の要素から離れて配置でき、さらに能動追跡システム５００のその他の要素と有線または無線で通信できる。ユーザインタフェース５０８は、使用者が生物学的組織の標的領域を指定し、加熱レーザ５０４を使用して標的領域を加熱するための温度を指定し、加熱レーザ５０４を使用してアブレーションするための生物学的組織内の軌道を計画し、または能動追跡システム５００の何らかの他の操作、機能、もしくは特性を指定するように構成できる。ユーザインタフェース５０８は、生物学的組織の情報（例えば、温度、比熱、熱伝導率）をディスプレイを使用して使用者に提示し、能動追跡システムの進行中の機能の進捗度（例えば、指定軌道に沿って生物学的組織をアブレーションする際の進捗度）を提示し、撮像装置５０２を使用して、もしくは何らかの他の撮像コンポーネントもしくはセンサを使用して生成された生物学的組織の画像を提示し、または何らかの他の情報を使用者に提示するように構成できる。ユーザインタフェース５０８のその他の構成および操作方法が予期される。
【００７６】
[0090]  通信システム５３０はさらに、能動追跡システム５００上またはその中に配置されてよい無線アンテナを介して情報を送信および／または受信するための命令等のプログラム命令５１４内の命令によって操作できる。通信システム５３０は任意選択により、アンテナにより送信および／または受信される搬送周波数への情報を変調および／または復調するための１つまたは複数の発振器、ミキサ、周波数インジェクタ等を備えることができる。いくつかの実施例では、能動追跡システム５００は、１つまたは複数の無線通信規格（例えば、Bluetooth、WiFi、IRdA、ZigBee、WiMAX、LTE）に従って電磁気信号またはその他の無線信号を送信することによって、コントローラ５１０からの出力を示すように構成されている。いくつかの実施例では、能動追跡システム５００は、１つまたは複数の有線通信インタフェースを備えることができ、能動追跡システム５００は、１つまたは複数の有線通信規格（例えば、USB、FireWire、Ethernet、RS-232）に従って１つまたは複数の有線通信インタフェースを操作することによって、コントローラ５１０からの出力を示すように構成できる。
【００７７】
[0091]  コンピュータ可読データ記憶装置５１２は、生物学的組織が追跡される、または別の方法で能動追跡システム５００の影響を受ける患者の病歴および健康歴等のその他のデータまたは情報をさらに含んでよい。その他のデータまたは情報は、生物学的組織またはその他の対象となる環境を追跡する、または別の方法で相互作用する際に有用でありうる。さらに、コンピュータ可読データ記憶装置５１２は、生物学的組織またはその他の対象となる環境についての撮像情報に対応するデータを含むことができる。コンピュータ可読データ記憶装置５１２は、能動追跡システム５００の構成に対応する較正データを含むことができる。例えば、コンピュータ可読データ記憶装置５１２は、撮像装置５０２および加熱レーザ５０４の相対位置についての情報、撮像された環境の高温領域を検出した画像の位置および／または撮像された環境の何らかの他の照明スポットを検出した画像の位置に基づいて加熱レーザ５０４の標的領域の位置を決定するためのモデルを説明した情報を含むことができる。レーザ制御モジュール５１６は、能動追跡システム５００の操作中に収集された画像に基づいて、能動追跡システム５００用の較正および／またはモデルデータを生成する命令を含むことができる。例えば、レーザ制御モジュール５１６は、能動追跡システム５００の環境における標的領域の位置と撮像装置５０２を使用して撮像されるときの環境の高温領域の画像の位置の間のマッピングを生成できる。さらに、較正、モデル、撮像、および／またはその他のデータは、遠隔サーバによって生成され、通信システム５３０を介して能動追跡システム５００に送信できる。
【００７８】
[0092]  いくつかの実施例では、収集された較正および／またはモデルデータ、能動追跡システム５００の操作についての記憶された情報（例えば、能動追跡システム５００を使用して実施される生物学的組織のアブレーションについての情報）、能動追跡システム５００により検出された健康状態情報（例えば、生物学的組織の熱的特性）、およびその他の使用またはその他の情報は、追加でクラウドネットワークに（例えば、通信システム５３０を使用して）入力でき、十分な権限を有する使用者（例えば、能動追跡システム５００を使用して全体的または部分的に行われる外科的介入の結果を精査することを任された外科医）によりダウンロードされるように利用可能にできる。クラウドコンピューティングネットワーク内の生理的パラメータデータおよび健康状態情報等の収集したデータに対して、その他の分析をさらに行うことができ、医師または臨床医にダウンロードされるように利用可能にできる。
【００７９】
[0093]  さらに、デバイス使用者の個体または集団からの生理的パラメータおよび健康状態データは、外科的介入またはその他の治療の結果をモニタする際に医師または臨床医により使用されうる。例えば、高密度リアルタイムデータは、外科的介入の安全性および有効性を評価するために、能動追跡システム５００を使用して外科的介入を受けたデバイス使用者の集団から収集することができる。このようなデータはさらに、外科的介入または療法に対する特定の患者の反応を評価するために個体レベルで使用することもできる。このデータに基づいて、医師または臨床医は、個体のニーズに合うように将来的な外科的介入またはその他の治療を調整できる。
Ｖ．例示的方法
【００８０】
[0094]  図６は、能動追跡システムの要素を操作して、能動追跡システムの機能および／または用途を実行する方法６００のフローチャートである。能動追跡システムは、生物学的組織から受光した赤外光を検出することによって、生物学的組織を撮像するように構成された撮像装置を備え、さらに、生物学的組織から受光した赤外光は生物学的組織の温度に関係する。能動追跡システムは、制御された配向（すなわち、位置および/または角度方向）を有する電磁放射線ビームを生物学的組織に放射するように構成された加熱レーザをさらに備え、さらに、電磁放射線ビームは、電磁放射線ビームが生物学的組織と交わる場所の近くで生物学的組織の標的領域の局所的加熱を引き起こすように構成されている。
【００８１】
[0095]  方法６００は、撮像装置を操作して、生物学的組織から受光した赤外光を撮像すること６０２を含む。このことは、撮像装置に給電すること、撮像装置を初期化すること（例えば、撮像装置のメモリを空白化すること、撮像装置の較正を行うこと、安定した供給電圧を撮像装置に提供すること、撮像装置の操作パラメータ（例えば、露光時間）を設定すること）、コマンドを撮像装置に送信して生物学的組織の画像を生成すること、撮像装置からの画像情報をバッファリングすること、または撮像装置を使用した生物学的組織の画像の生成に関係する何らかの他の操作を含むことができる。例えば、撮像装置を操作して生物学的組織から受光した赤外光を撮像すること６０２は、画像処理を生成画像に実行して画像のアーチファクトを除去し、および／または撮像装置のセンサアレイ内の画素間変動を補償することを含むことができる。
【００８２】
[0096]  方法６００は、加熱レーザに対する生物学的組織の高温領域の位置を決定すること６０４をさらに含む。このことは、撮像装置を使用して生成される生物学的組織の画像における高温領域の画像の位置を決定すること（６０２）を含むことができる。このことは、生物学的組織の画像内の高温領域の画像の決定された位置と、撮像装置、加熱レーザ、および生物学的組織の相対位置についての情報とを組み合わせて、加熱レーザに対する生物学的組織の高温領域の位置を決定すること６０４をさらに含むことができる。このことは、能動追跡システムの要素のモデルを使用すること、マッピングを使用すること、較正データを使用すること、および／または何らかの他のアルゴリズムもしくは方法を使用することを含むことができる。
【００８３】
[0097]  方法６００は、加熱レーザを操作して、決定された生物学的組織の高温領域の位置に基づいて制御された位置において電磁放射線ビームが生物学的組織と交わるように、加熱レーザにより放射されたビームの配向を制御すること６０６を追加で含む。このことは、加熱レーザにより放射される電磁放射線ビームが制御された位置の近くで生物学的環境と交わるように、加熱レーザの１組の動作（例えば、加熱レーザおよび/または加熱レーザの光学素子を回転させるように構成されたガルバノメータまたはその他のアクチュエータにより実行される回転角度）を決定および実行することを含むことができる。いくつかの実施例では、制御された位置は、決定された生物学的組織の高温領域の位置に実質的に等しくなりうる。いくつかの実施例では、制御された位置は、加熱レーザを制御して、対応する指定された時点における指定された軌道に沿った生物学的組織の一連の実質的に近い位置を加熱するように、決定された高温領域の位置から指定された方向に離れた指定された距離でありうる。
【００８４】
[0098]  方法６００は、加熱レーザを操作して、生物学的環境の１つまたは複数の決定された特性に従って放射されるビームの出力を調節することにより放射される電磁放射線ビームの出力を制御することを含むことができる。例えば、放射される電磁放射線ビームの出力は、高温領域の温度は指定温度に実質的に等しくなるように、生物学的組織の高温領域の決定された温度に基づいて調節できる。指定温度は、生物学的温度に何らかの変化を起こすように指定でき、例えば、指定温度は、血液の凝固、タンパク質の変性、生物学的組織の気化および／もしくはアブレーション、または何らかの他の効果をもたらすように十分に高い温度であることができる。
【００８５】
[0099]  方法６００は、初期期間中に撮像装置および加熱レーザを操作することをさらに含むことができる。初期期間中に撮像装置および加熱レーザを操作することは、加熱レーザを操作して、電磁放射線ビームが指定位置で生物学的組織と交わるようにビームの配向を制御することをさらに含むことができる。いくつかの実施例では、指定位置は、生物学的組織を撮像することによって、例えば、蛍光イメージング、ＣＴスキャナ、ＭＭＲ撮像装置、超音波スキャナ、または何らかの他の撮像方法もしくは装置を使用して組織を撮像することによって生成された情報に基づいて指定できる。例えば、能動追跡システムを使用して、生物学的組織の熱的特性またはその他の特性を撮像でき（例えば、組織の熱伝導率のマップを生成するために）、指定位置は、生物学的組織の撮像された特性に基づいて決定できる。いくつかの実施例では、指定位置は、本明細書の別の箇所で記載されるようにスポッティングレーザにより放射される電磁放射線ビームにより指定できる。その他の指定位置を指定し、能動追跡システムを初期期間中指定位置に対して操作する方法が予期される。
【００８６】
[00100]  方法６００は、その他の追加の工程または要素を含むことができる。方法６００は、任意の追加工程を含むことができるか、または能動追跡システムの操作に関連して本明細書で記載されるように、列挙された工程６０２、６０４、６０６もしくはその他の追加工程の実施の詳細を含むことができる。方法６００は、生物学的組織の熱的特性（比熱、熱伝導率、および気化エネルギーを含むがこれらに限定されない）を決定することを含むことができる。方法６００の工程（例えば、６０２、６０４、６０６）は、生物学的組織の２つの高温領域の位置を決定することと、加熱レーザを操作して、第１の期間中、決定された生物学的組織の第１の高温領域の位置に対する第１の制御された位置に向かう第１の配向を有する電磁放射線ビームを放射し、第２の期間中、決定された生物学的組織の第２の高温領域の位置に対する第２の制御された位置に向かう第２の配向を有する電磁放射線ビームを放射することとを含むことができる。方法６００の追加のおよび代替的な工程が予期される。
【００８７】
[00101]  いくつかの実施例では、上述の方法６００に関連して記載される環境は、人体の生物学的組織であってよい。例えば、環境は、例えば、本明細書で記載される能動追跡システムによる、適用電磁エネルギーの制御された適用によってアブレーション可能な腫瘍を含むように決定された組織であることができる。環境、標的領域、能動追跡システムの操作方法、能動追跡システムの構成、およびその他の要素のその他の実施例が予期される。
結論
【００８８】
[00102]  例示的実施形態がヒトまたはヒトのデバイスに関連する情報を伴う場合、実施形態はプライバシー管理を含むと理解すべきである。このようなプライバシー管理としては、少なくとも、使用者の製品使用に関する情報を使用者が変更または削除することを可能にする機能を含む、デバイス識別子の匿名化、情報公開度管理および使用者管理が挙げられる。
【００８９】
[00103]  さらに、本明細書で述べられる実施形態が使用者についての個人情報を収集するか、または個人情報を利用しうる状況において、使用者には、プログラムまたは機能が使用者情報（例えば、使用者の病歴についての情報、使用者に行われた外科的介入についての情報、使用者の生物学的組織についての情報、使用者の好み、または使用者の現在地）を収集するかどうかを制御し、または使用者により関連しうるコンテンツサーバ（例えば、加熱レーザを使用して適用される組織をアブレーションするための出力プロファイル）からコンテンツを受信するかどうかおよび／もしくはどのように受信するかを制御する機会が与えられうる。加えて、指定されたデータは、個人識別可能情報が削除されるように、記憶または使用される前に１つまたは複数の方法で取り扱うことができる。例えば、使用者の身元情報は、個人識別可能情報が使用者に対して決定できないように、または位置情報を取得した使用者の地理的位置（例えば、病院、都市、郵便番号、または州レベルまで）を一般化でき、使用者の特定の位置が決定できないように取り扱うことができる。したがって、使用者は、使用者についてどのように情報を収集し、コンテンツサーバが使用するかの監督権を有することができる。
【００９０】
[00104]  図中に示される特定の配置は限定するものとして見るべきではない。その他の実施形態は、所与の図中に示す各要素をより多くまたはより少なく備えられることを理解すべきである。さらに、図示される要素のいくつかを組み合わせるかまたは省略することができる。さらに、例示的実施形態は、図中に示されていない要素を含むことができる。
【００９１】
[00105]  さらに、デバイス、システム、方法、およびその他の実施形態は、人体の生物学的環境を加熱する際の加熱レーザの配向、出力、および使用のその他の側面を制御するために利用されるものとして例示的に本明細書に記載されているが、開示されるデバイス、システム、および方法を他の文脈にも適用可能であることが留意されることに特に留意されたい。例えば、本明細書に開示されるように構成された能動追跡システムは、その他の外科的および／または医用撮像装置の一部として備えられうる。文脈によっては、このような追跡システムを操作して、場合により、その他の医用撮像装置またはその他のセンサ装置と連携して、人体の組織またはその他の要素の１つまたは複数の特性を検出できる。別の実施例では、能動追跡システムは、人体の指定された要素および／または非組織要素の領域を加熱するように構成できる。例えば、能動追跡システムは、移植可能デバイス（例えば、ステント、人工関節、ペースメーカ）の指定された領域を加熱して、移植可能デバイスに所望の変化を起こす（例えば、デバイスを分割する、デバイスの要素を溶接する、デバイスの要素を作動させる、デバイスの要素（例えば、電極）をトリミングする）ように構成および／または応用できる。
【００９２】
[00106]  その他の実施例では、本明細書に開示されるデバイス、システム、および方法を、人体内または人体上にはない環境の指定された領域を加熱し、および／またはその熱的にタグ付けされた領域を追跡するために応用できる。例えば、本明細書に開示される能動追跡システムは、動物の指定された領域（例えば、組織）を加熱するために使用されるシステムに備えられてもよい。その他の実施例では、本明細書に開示されるデバイス、システム、および方法を、例えば、レーザ切断プロセスにおける作業要素など、工業的環境すなわち工業プロセスの作業要素の指定された領域を加熱し、および／またはその熱的にタグ付けされた領域を追跡するために応用できる。
【００９３】
[00107]  加えて、種々の態様および実施形態が本明細書に開示されるが、その他の態様および実施形態が当業者には明白であろう。本明細書に開示される種々の態様および実施形態は、例示を目的としており、限定することを目的としたものではない。その真の範囲および趣旨は以下の特許請求の範囲に示される。その他の実施形態が利用されてもよく、また本明細書に提示される主題の趣旨または範囲から逸脱することなくその他の変更を加えてもよい。本明細書に一般的に記載され、図面に示される本開示の態様は、さまざまな異なる構成において配置、置換、結合、分離、および設計することができ、それらのすべては本明細書で考察されることが容易に理解されよう。
【図１】
2020096848.tif 000003
【図２Ａ】
2020096848.tif 000004
【図２Ｂ】
2020096848.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2020096848.tif 000007
【図３Ａ】
2020096848.tif 000008
【図３Ｂ】
2020096848.tif 000009
【図３Ｃ】
2020096848.tif 000010
【図３Ｄ】
2020096848.tif 000011
【図４Ａ】
2020096848.tif 000012
【図４Ｂ】
2020096848.tif 000013
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2020096848.tif 000015
【図５】
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【図６】
2020096848.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月14日(2020.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１期間において、生物学的組織の指定領域を照射するようにスポッティングレーザを操作することと、
前記第１期間において、前記生物学的組織の第１画像を生成するようにカメラシステムを操作することと、
前記生物学的組織の前記第１画像に基づいて、加熱レーザに対する前記指定領域の位置を決定することと、
前記指定領域の前記決定された位置に基づいて、前記生物学的組織の前記指定領域を加熱するために電磁放射線ビームを前記生物学的組織の前記指定領域に向かって放出するように前記加熱レーザを制御することと、
前記第１期間に続く第２期間において、前記生物学的組織の複数の領域の各温度を示す情報を生成するように前記カメラシステムを操作することと、
前記生成された情報に基づいて、前記生物学的組織の前記複数の領域から、加熱された領域を決定することと、
前記加熱された領域の位置に基づいて、前記加熱レーザに対する前記生物学的組織の標的領域の位置を決定することと、
前記生物学的組織の前記標的領域の前記決定された位置に基づいて、前記第２期間に続く第３期間において、電磁放射線ビームを前記生物学的組織の前記標的領域に向かって放出するように前記加熱レーザを制御することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記生物学的組織の前記指定領域を照射するように前記スポッティングレーザを操作することは、可視光線を放出するように前記スポッティングレーザを操作することを含み、前記生物学的組織の前記第１画像を生成するように前記カメラシステムを操作することは、可視光線を撮像することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記生物学的組織の前記指定領域を照射するように前記スポッティングレーザを操作することは、赤外光を放出するように前記スポッティングレーザを操作することを含み、前記生物学的組織の前記第１画像を生成するように前記カメラシステムを操作することは、前記生物学的組織の複数の領域の各温度を示す情報を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記標的領域の前記決定された位置は、前記加熱された領域の前記位置から指定された方向に離れた指定された距離である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記標的領域の前記決定された位置は、前記加熱された領域の前記位置に対する指定された軌道に沿った位置である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記標的領域の前記決定された位置は、前記加熱された領域の前記位置から指定された方向に離れた指定された距離であり、前記加熱レーザを制御して、対応する指定された時点における指定された軌道に沿った前記生物学的組織の一連の実質的に近い位置を加熱するように、前記指定された距離および指定された方向は指定される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記生物学的組織の前記加熱された領域の検出された温度と、指定された温度とに基づいて前記電磁放射ビームの出力を調節することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記カメラシステムおよび前記加熱レーザを使用して前記生物学的組織の熱的特性を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
カメラシステムと、
加熱レーザと、
スポッティングレーザと、
メモリと少なくとも１つのプロセッサを含み、前記プロセッサは動作を実行するように前記メモリに記憶された命令を実行するように構成されたコントローラと、
を備え、
前記動作は、
第１期間において、生物学的組織の第１画像を生成するように前記カメラシステムを操作することと、
前記生物学的組織の前記第１画像に基づいて、（ｉ）前記スポッティングレーザが前記第１期間において前記生物学的組織の指定領域を照射したと決定し、かつ（ｉｉ）前記加熱レーザに対する前記指定領域の位置を決定することと、
前記指定領域の前記決定された位置に基づいて、前記生物学的組織の前記指定領域を加熱するために電磁放射線ビームを前記生物学的組織の前記指定領域に向かって放出するように前記加熱レーザを制御することと、
前記第１期間に続く第２期間において、前記生物学的組織の複数の領域の各温度を示す情報を生成するように前記カメラシステムを操作することと、
前記生成された情報に基づいて、前記生物学的組織の前記複数の領域から、加熱された領域を決定することと、
前記加熱された領域の位置に基づいて、前記加熱レーザに対する前記生物学的組織の標的領域の位置を決定することと、
前記生物学的組織の前記標的領域の前記決定された位置に基づいて、前記第２期間に続く第３期間において、電磁放射線ビームを前記生物学的組織の前記標的領域に向かって放出するように前記加熱レーザを制御することと、
を含む、システム。
【請求項１０】
前記スポッティングレーザは、可視光線を放出するように構成され、前記生物学的組織の前記第１画像を生成するように前記カメラシステムを操作することは、可視光線を撮像することを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記スポッティングレーザは、赤外光を放出するように構成され、前記生物学的組織の前記第１画像を生成するように前記カメラシステムを操作することは、前記生物学的組織の複数の領域の各温度を示す情報を生成することを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記標的領域の前記決定された位置は、前記加熱された領域の前記位置から指定された方向に離れた指定された距離である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記標的領域の前記決定された位置は、前記加熱された領域の前記位置に対する指定された軌道に沿った位置である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記標的領域の前記決定された位置は、前記加熱された領域の前記位置から指定された方向に離れた指定された距離であり、前記加熱レーザを制御して、対応する指定された時点における指定された軌道に沿った前記生物学的組織の一連の実質的に近い位置を加熱するように、前記指定された距離および指定された方向は指定される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記動作は、前記生物学的組織の前記加熱された領域の検出された温度と、指定された温度とに基づいて前記電磁放射ビームの出力を調節することをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記動作は、前記カメラシステムおよび前記加熱レーザを使用して前記生物学的組織の熱的特性を決定することをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
前記カメラシステムは、前記加熱レーザが放射する前記電磁放射線ビームの波長に対応する波長の光を遮断するフィルタを備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１８】
前記カメラシステムは、９マイクロメートル〜１４マイクロメートルの波長を有する赤外光を検出可能である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１９】
前記カメラシステムは光軸を有し、前記加熱レーザは放射ビーム軸を有し、前記光軸は前記放射ビーム軸と実質的に同軸である、請求項９に記載のシステム。
【外国語明細書】
2020096848000001.pdf