(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体構造を撮像するために使用する光学モーションセンシングシステムであって、
体輪郭適合基質及び光学ファイバを含む光学モーションセンサであって、
前記体輪郭適合基質が前記生体構造に隣接されるとき、前記体輪郭適合基質が、前記生体構造による任意の運動に返礼するよう、前記生体構造の表面輪郭に対して少なくとも部分的に、構造的に従い、
前記光学ファイバは、前記体輪郭適合基質に少なくとも部分的に埋め込まれており、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に応じて、前記光学ファイバの形状を示すエンコードされた光学信号を生成する、光学モーションセンサと、
前記エンコードされた光学信号に応じて、前記光学ファイバの形状を幾何学的に且つ周期的に再構成するモーショントラッカであって、
前記再構成が、前記エンコードされた光学信号に応じて前記光学ファイバの空間形状を算出することを含み、
前記光学ファイバの幾何学的な再構成の間の前記光学ファイバの空間形状における各変化が、前記生体構造の撮像の間の前記生体構造による運動を表す、モーショントラッカとを有する、光学モーションセンシングシステム。
【請求項２】
前記体輪郭適合基質に前記生体構造を隣接させることが、前記体輪郭適合基質が前記生体構造につけられることを含む、請求項１に記載の光学モーションセンシングシステム。
【請求項３】
前記体輪郭適合基質に前記生体構造を隣接させることが、前記体輪郭適合基質が前記生体構造と連続していることを含む、請求項１に記載の光学モーションセンシングシステム。
【請求項４】
前記生体構造による運動が、前記生体構造の線形運動、前記生体構造による角運動、前記生体構造の構造屈曲、前記生体構造の構造伸長、前記生体構造の構造拡張及び前記生体構造の構造圧縮の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光学モーションセンシングシステム。
【請求項５】
前記体輪郭適合基質が、鞘、包帯、帽子及びカテーテルバルーンを含むグループから選択される、請求項１に記載の光学モーションセンシングシステム。
【請求項６】
前記体輪郭適合基質に埋め込まれる前記光学ファイバの部分が、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に応答する柔軟な形状を持つ、請求項１に記載の光学モーションセンシングシステム。
【請求項７】
前記体輪郭適合基質に埋め込まれる前記光学ファイバの第１の部分が、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に対して非応答的な固定された形状を呈し、
前記体輪郭適合基質の外側の前記光学ファイバの第２の部分は、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に応答してその形状が変化する、請求項１に記載の光学モーションセンシングシステム。
【請求項８】
生体構造を撮像する医療撮像システムであって、
体輪郭適合基質及び光学ファイバを含む光学モーションセンサであって、
前記体輪郭適合基質が前記生体構造に隣接されるとき、前記体輪郭適合基質が、前記生体構造による任意の運動に返礼するよう、前記生体構造の表面輪郭に対して少なくとも部分的に、構造的に従い、
前記光学ファイバは、前記体輪郭適合基質に少なくとも部分的に埋め込まれており、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に応じて、前記光学ファイバの形状を示すエンコードされた光学信号を生成する、光学モーションセンサと、
前記エンコードされた光学信号に応じて、前記光学ファイバの形状を幾何学的に且つ周期的に再構成するモーショントラッカであって、
前記再構成が、前記エンコードされた光学信号に応じて前記光学ファイバの空間形状を算出することを含み、
前記光学ファイバの幾何学的な再構成の間の前記光学ファイバの空間形状における各変化が、前記生体構造の前記撮像の間の前記生体構造による運動を表す、モーショントラッカと、
撮像システムであって、
前記モーショントラッカが、前記生体構造の撮像の間、前記生体構造による任意の運動を表す運動追跡データを生成するよう動作し、
前記撮像システムは、前記撮像システムによる運動補償アルゴリズムの実行を容易にするよう、前記運動追跡データに応答する、撮像システムとを有する、医療撮像システム。
【請求項９】
前記生体構造による運動が、前記生体構造の線形運動、前記生体構造による角運動、前記生体構造の構造屈曲、前記生体構造の構造伸長、前記生体構造の構造拡張及び前記生体構造の構造圧縮の少なくとも１つを含む、請求項８に記載の医療撮像システム。
【請求項１０】
前記体輪郭適合基質が、鞘、包帯、帽子及びカテーテルバルーンを含むグループから選択される、請求項８に記載の医療撮像システム。
【請求項１１】
前記モーショントラッカが更に、撮像システムの閉ループ制御を容易にするため閉ループ制御データを生成するよう動作する、請求項８に記載の医療撮像システム。
【請求項１２】
フィードバックシステムを更に有し、
前記モーショントラッカが更に、前記生体構造の運動を示す少なくとも視覚フィードバック及び音声フィードバックの少なくとも一方を提供するため、フィードバックデータを生成するよう動作する、請求項８に記載の医療撮像システム。
【請求項１３】
前記視覚フィードバック及び音声フィードバックの少なくとも一方が、前記生体構造による許容できない運動を示す、請求項１２に記載の医療撮像システム。
【請求項１４】
フィードバックシステムを更に有し、
前記モーショントラッカが更に、前記生体構造を位置決めすること及び前記生体構造の位置を維持することの少なくとも一方のため、患者制御データを生成するよう動作する、請求項８に記載の医療撮像システム。
【請求項１５】
前記モーショントラッカが更に、前記撮像システムの動作の少なくとも１つを調整するため、システム制御データを生成するよう動作する、請求項８に記載の医療撮像システム。
【請求項１６】
医療撮像方法において、
光学モーションセンサを生体構造に隣接させるステップであって、
前記光学モーションセンサが、体輪郭適合基質及び光学ファイバを含み、
前記体輪郭適合基質が前記生体構造に隣接されるとき、前記体輪郭適合基質が、前記生体構造による任意の運動に返礼するよう、前記生体構造の表面輪郭に対して少なくとも部分的に、構造的に従い、
前記光学ファイバは、前記体輪郭適合基質に少なくとも部分的に埋め込まれており、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に応じて、前記光学ファイバの形状を示すエンコードされた光学信号を生成する、ステップと、
前記光学ファイバの形状を幾何学的に且つ周期的に再構成するステップであって、
前記再構成が、前記エンコードされた光学信号に応じて前記光学ファイバの空間形状を算出することを含み、
前記光学ファイバの幾何学的な再構成の間の前記光学ファイバの空間形状における各変化が、前記生体構造の前記撮像の間の前記生体構造による運動を表す、ステップとを有する、医療撮像方法。
【請求項１７】
前記生体構造の撮像の間、前記生体構造による任意の運動を補償するステップを更に有する、請求項１６に記載の医療撮像方法。
【請求項１８】
前記生体構造の撮像の間の前記生体構造による許容できない運動を表すフィードバックを提供するステップを更に有する、請求項１６に記載の医療撮像方法。
【請求項１９】
前記生体構造を位置決めすること及び前記生体構造の位置を維持することの少なくとも一方のためフィードバックを提供するステップを更に有する、請求項１６に記載の医療撮像方法。
【請求項２０】
前記生体構造の撮像における少なくとも１つの動作を制御することからのフィードバックを提供するステップを更に有する、請求項１６に記載の医療撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、撮像システムにおける時間分解撮像及び運動アーチファクト補償のための正確で時間効率的な運動追跡に関する。本発明はより詳細には、体輪郭適合基質に埋め込まれる１つ又は複数の光学ファイバを組み込む光学モーションセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
運動アーチファクトは、対象物の撮像の間、撮像対象物又は撮像対象物の一部の運動によりもたらされる。こうして、患者の画像フレームの連続した取得の間の患者運動が、患者の表示された画像における運動アーチファクトをもたらす場合がある。より詳細には、画像フレームシーケンスの間、患者は自発的に動くか、又は非自発的な運動（例えば、呼吸、心臓動作、血流、眼球運動及び飲み込むこと）を経験する場合がある。斯かる患者運動は、患者の表示された画像におけるぼやけ及び／又はゴーストを生じさせる場合がある。従って、正確で時間効率的な運動追跡が、撮像システムにおける運動アーチファクトの運動補償に関して重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、運動追跡は、撮像システム（例えば、Ｘ線蛍光透視システム、３次元超音波システム（「３ＤＵＳ」）、時間分解磁気共鳴撮像システム（「ＭＲＩ」）及びコンピュータ断層撮影システム（「ＣＴ」））自体の能力に非常に依存する。通常、この種の運動追跡は、撮像フレームレート（例えば、３ＤＵＳでは１２Ｈｚ）により制限され、特殊な取得シーケンス及び処理オーバーヘッド（例えば、ＭＲＩにおける撮像シーケンスでインターリーブされる追跡パルスシーケンス）を含む可能性がある。更に、各撮像モダリティに関して、画像フレーム取得及び／又は画像再構成の間のゲート制御トリガーとして、心電図、呼吸及び他の生理的信号を一体化する追加的な能力が必要になる。従って、運動追跡及び後続の補償は、時間がかかり、しばしば固有の高いフレームレート撮像より正確でない（例えば、心臓撮像に関して、運動補償されたＣＴ再構成対リアルタイムエコーで見られる）。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、現在の運動追跡システムと比較して、高精度でリアルタイムな患者位置情報のための光学モーションセンサを提供する。これは、可能性として画像品質を増加させ、画像取得時間を短縮することができる。より詳細には、本発明は、光学モーションセンサにおいて直接反映される関心ターゲットに固有の運動の追跡及び補償を可能にする。
【０００５】
本発明の１つの形は、生体構造の撮像に使用される光学モーションセンシングシステムである。光学モーションセンシングシステムは、光学モーションセンサ及びモーショントラッカを使用する。ここで、光学モーションセンサは、体輪郭適合基質（「ＢＣＣＭ」）及び１つ又は複数の光学ファイバを含む。本発明の目的に関して、「生体構造」という用語は、外部であるか若しくは内部である、又は外部的にアクセスされるか若しくは内部的にアクセスされるかに関係なく、人の体又は動物の体の任意の構造的な特徴として本書において広く定義される。この例は、体胴／四肢及び器官系を含むが、これらに限定されるものではない。
【０００６】
生体構造に隣接されると、ＢＣＣＭは、生体構造による任意の運動に返礼するため、部分的又は完全に、生体構造の表面輪郭に構造的に適合する。より詳細には、ＢＣＣＭは、生体構造に固定されるか又はこれに隣接することができる。これにより、ＢＣＣＭ構造は、部分的又は完全に、生体構造の表面輪郭に適合するよう、撓曲し、拡張し、展開し、及び／又は圧縮する。そのようなものとして、ＢＣＣＭは、肯定的又は否定的に、生体構造による任意の線形運動及び／若しくは角運動、並びに／又は生体構造による任意の構造屈曲、拡張、展開及び／若しくは圧縮に返礼する。
【０００７】
各光学ファイバは、生体構造の撮像の間、ＢＣＣＭによる任意の互恵的な運動に応答する光学ファイバの形状を示すエンコードされた光学信号を生成するよう、ＢＣＣＭに埋め込まれる。
【０００８】
モーショントラッカは、対応する光学ファイバの形状を周期的に再構成するよう、各エンコードされた光学信号に応答する。光学ファイバの幾何学的な再構成の間の光学ファイバの形状における各変化は、生体構造の撮像の間の生体構造による運動を表す。例えば、モーショントラッカは、生体構造の撮像の各フレーム又はフレームのシリーズに対する光学ファイバの形状を再構成することができる。これにより、各フレーム又はフレームのシリーズの間の光学ファイバの形状における各変化が、生体構造による線形運動及び／若しくは角運動、並びに／又は生体構造による構造屈曲、拡張、展開及び／若しくは圧縮を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による医学撮像システムの例示的な実施形態を示す図である。
【図２】本発明による光学モーションセンサの例示的な実施形態を示す図である。
【図３】従来において知られる光学ファイバの例示的な実施形態を示す図である。
【図４】従来において知られる光学ファイバの例示的な実施形態を示す図である。
【図５】本発明による図２に示される光学モーションセンサの例示的な実施形態を示す図である。
【図６】本発明による図２に示される光学モーションセンサの例示的な実施形態を示す図である。
【図７】本発明による図１に示される医学撮像システムの例示的な実施形態を示す図である。
【図８】本発明による運動補償／患者フィードバック方法の例示的な実施形態を表すフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の前述及び他の形式並びに本発明の様々な特徴及び利点が、添付の図面と共に読まれる本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明から更に明らかになる。詳細な説明及び図面は、本発明を限定するものではなく、単に説明するものである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等の範囲によって規定される。
【００１１】
図１に示されるように、本発明の医学撮像システムは、光学モーションセンシングシステム１０、撮像システム６０（例えば、Ｘ線デバイス、ＭＲＩ、ＣＴ、ＵＳ、ＩＶＵＳ）及び１つ又は複数のフィードバックシステム７０を使用する。
【００１２】
システム１０は、ＢＣＣＭ３０と１つ又は複数の光学ファイバ４０とを含む光学モーションセンサ２０、及びモーショントラッカ５０を使用する。本発明の目的に関して、ＢＣＣＭ３０は、生体構造に隣接される（生体構造に固定されるか又はこれに隣接する）とき、部分的又は完全に、生体構造の表面輪郭に構造的に適合するよう構成される任意の物品又はデバイスとして本書において広く定義される。図７の説明に関連して更に説明されるように、生体構造の表面輪郭に構造的に適合することにより、生体構造による任意の運動は、ＢＣＣＭ３０によって肯定的又は否定的に返礼される。ＢＣＣＭ３０の例は、以下に限定されるものではないが、人間の肢を囲む鞘、人間の肢に付く包帯、人間の頭をカバーする帽子及び人間の器官（例えば、心臓又は動脈）に当接するカテーテルバルーンを含む。
【００１３】
本発明の目的に関して、各光学ファイバ４０は、変形光学センサーアレイ４１を介する連続した内部光学反射を用いて光を送信するよう構造的に構成される任意の物品として、本書において広く定義され、各変形光学センサーアレイ４１は、光の特定の波長を反射すると共に光の他の全ての波長を送信するよう構造的に構成される任意の物品として本書において広く定義される。これにより、反射波長は、光学ファイバ４０に印加される外部刺激の関数としてシフトされることができる。光学ファイバ４０及び変形光学センサーアレイ４１の例は、以下に限定されるものではないが、従来において知られるファイバの長さに沿って一体化されるファイバーブラッグ格子アレイを組み込む柔軟で光学的に透過的なガラス又はプラスチックファイバ、及び従来において知られるファイバの長さに沿って生じるその視覚屈折率において自然な変動を持つ柔軟で光学的に透過的なガラス又はプラスチックファイバを含む。
【００１４】
ＢＣＣＭ３０に埋め込まれる１つ又は複数の光学ファイバ４０を用いる動作において、各光学ファイバ４０は、従来において知られる変形光学センサーアレイ４１を介してエンコードされた光学信号（「ＥＯＳ」）４２を生成する。この信号は、光学ファイバ４０の任意の瞬間的な形状サンプリングにおける光学ファイバ４０の形状を示し、より詳細には、複数の形状サンプリングのコースにわたり、ＢＣＣＭ３０が生体構造の運動に返礼するとき発生する光学ファイバ４０の形状に対する各変化を示す。従って、エンコードされた光学信号４２は、任意の瞬間的な時間における規定された空間内の生体構造の位置及び方向を視覚的に表示することにおいて、及び規定された空間における生体構造の運動追跡を視覚的に表示することにおいて、光学ファイバ４０の使用を容易にする。
【００１５】
このために、システム１０は更に、光学インタフェース５１、形状再構成器５２、及び光学ファイバ４０の部分又は全体の形状を周期的に再構成するためにエンコードされた光学信号４２を処理するフィードバック生成器５３を組み込むモーショントラッカ５０を使用する。本発明の目的に関して、光学インタフェース５１は、変形光学センサーアレイ４１を介して送信された光の連続した内面反射により生成されるエンコードされた光学信号４２を受信する光学ファイバ４０を通り光を送信するよう構造的に構成される任意のデバイス又はシステムとして本書において広く定義される。光学インタフェース５１の例は、以下に限定されるものではないが、光学ファイバ４０を通る光を送信し、及び変形光学センサーアレイ４１を介して送信された光の連続した内面反射により生成されるエンコードされた光学信号４２を受信する、従来において知られる光学カプラ、ブロードバンドリファレンス反射器及び周波数領域反射計の構成を含む。
【００１６】
本発明の目的に関して、形状再構成器５２は、撮像システム６０が、生体構造の撮像の間の生体構造の運動が原因による生体構造の撮像における運動によりもたらされるゆがみを補償することを可能にするため、光学ファイバ４０の形状を部分的又は完全に再構成するためエンコードされた光学信号４２を処理し、及びに運動追跡データ（「ＭＴＤ」）５４ａを適切なフォーマットで生成するよう構造的に構成される任意の物品又はデバイスとして広く定義される。より詳細には、光学ファイバ４０の幾何学的な再構成の間の光学ファイバ４０の形状における任意の変化は、システム６０による撮像の間の生体構造による運動を表す。そのようなものとして、運動補償データ５１ａは、生体構造の任意の検出された及び追跡された運動を撮像システム６０に知らせる。これにより、撮像システム６０は、生体構造の撮像における任意のゴースト又はぼやけを除去するとまではいかないが最小化するために、既知の画像運動補償アルゴリズムを実行することができる。従って、撮像システム６０による高精度の画像再構成が、特に低フレームレート撮像に関して実現されることができる。
【００１７】
形状再構成器５２の例は、以下に限定されるものではないが、既知の形状再構成技術を実現する任意のタイプのコンピュータにおいてソフトウェア及び／又はファームウェアとしてインストールされる再構成エンジンを含む。特に、既知の形状再構成技術は、光学ファイバ４０の形状に一体化される圧力／屈曲測定へとエンコードされる光学信号４２を相関させるものである。実際には、再構成エンジンは、撮像システム６０に一体化されることができる。
【００１８】
本発明の目的に関して、フィードバック生成器５３は、撮像システム６０及び１つ又は複数のフィードバックシステム７０に対して運動フィードバックを与えるために運動追跡データ５４をフィードバックデータ５５に変換する任意の物品又はデバイスとして本書において広く定義される。
【００１９】
第１の例示的な実施形態において、フィードバック生成器５３は、撮像システム６０がシステムの様々な撮像側面を自動的に調整することを可能にするために、撮像システム６０に対して、閉ループ制御データ（「ＣＣＤ」）５５ａを生成及び通信することができる。例えば、閉ループ制御データ５５ａは、撮像システム６０による自動的なスキャン調整を容易にすることができる。これは、撮像システム６０に対する患者の位置の決定及び患者の位置決めに基づき構築される生体構造の高品質画像の再構成を含む。
【００２０】
第２の例示的な実施形態において、フィードバック生成器５３は、生体構造の撮像の間の患者による任意の運動に関して視覚及び／又は音声フィードバックを患者に与えるために、スピーカ及び／又はイヤホンプラグを備えるモニタを持つフィードバックシステム７０に対して、ビデオ／オーディオデータ（「ＶＡＤ」）５５ｂを生成及び通信することができる。従って、患者は、生体構造の正確な撮像を容易にするため、自分の体の位置、心理的状態及び／又は物理的状態（例えば、呼吸深さ及びレート）を必要とされるように調整することができる。更に、視覚／音声フィードバックは、正確な撮像のために最大限許される運動の情報を含むことができる。例えば、視覚フィードバックは、２本の平行なラインと、許容される最大の運動を示すラインを伴う点とを含むことができる。この点は、患者の現在の位置を示し、患者の運動が平行なラインの外にあるときはいつでも、音声フィードバックが与えられることができる。従って、患者は、自分の位置を自発的に調整することができる。
【００２１】
第３の例示的な実施形態において、フィードバック生成器５３は、患者による運動に反対に作用する、及び／又は患者の位置を制御するフィードバックシステムに対して、患者制御データ（「ＰＣＤ」）５５ｃを生成及び通信することができる。例えば、患者制御データ５５ｃは、患者による任意の許容できない運動に対処するため、ＢＣＣＭ３０又は他の任意の物品若しくはデバイスを介して患者に及ぼされる力へと変換されることができる。また例えば、患者制御データ５５ｃは、撮像システム６０に対する患者の位置を維持するため、介入的なデバイス（例えば、カテーテル）に対する制御信号へと変換されることができる。
【００２２】
第４の例示的な実施形態において、フィードバック生成器５３は、撮像システム６０に関連付けられるフィードバックシステムに対して、又はフィードバックシステム７０（例えば、外科用器具に関する電磁追跡しているデバイス）を持つ別のセンシングシステムに対して、感知制御データ（「ＳＣＤ」）５５ｄを生成及び通信することができる。例えば、感知制御データ５５ｄは、画像品質を最適化するため、撮像システム６０（例えば、ＭＲコイル）又はセンシングシステムの特定の感知要素に関して、位置及び／又は方向変化を実行するための信号へと変換されることができる。
【００２３】
フィードバック生成器５３の例は、以下に限定されるものではないが、１つ又は複数のフィードバックモードを実現する任意のタイプのコンピュータにソフトウェア及び／又はファームウェアとしてインストールされるフィードバックエンジンを含む。実際には、フィードバックエンジンは、形状再構成器５２、撮像システム６０又はフィードバックシステム７０に一体化されることができる。
【００２４】
本発明のより詳細な理解を容易にするため、図２〜８の説明が以下に与えられることになる。
【００２５】
図２に示されるように、光学モーションセンサ２１は、部分的又は完全に、ＢＣＣＭ３０に埋め込まれる光学ファイバ４３を使用する。光学ファイバ４３は、１つ又は複数のファイバーブラッグ格子アレイ４４を含む。各アレイ４４は、近位端部４４ｐ及び遠位端部４４ｄを持つ。より詳細には、図３に示される光学ファイバ４３の１つのバージョンに関して、光学ファイバ４３は、３次元屈曲感知に必要とされる１２０°間隔に配置される３つのファイバーブラッグ格子アレイ４４を持つ。代替的に、図４に示される光学ファイバ４３の別のバージョンに関して、３つの光学ファイバ４３があり、各光学ファイバ４３は、単一のファイバーブラッグ格子アレイ４４を持ち、アレイ４４は、３次元屈曲感知に必要とされる１２０°間隔に配置される。
【００２６】
光学ファイバ４３がＢＣＣＭ３０に埋め込まれる特定の態様は、光学モーションセンサ２１のアプリケーションに依存する。
【００２７】
例えば、図５に示されるように、光学ファイバ４３の部分４３ａは、患者の肢又は胴を囲む光学モーションセンサ２２を形成するよう、ＢＣＣＭ３０の鞘バージョン３１の壁に埋め込まれる。より詳細には、鞘３１は、図７に示されるように患者８０の頭を囲むことができる。この例では、一旦ＢＣＣＭ３０が患者の頭に配置されれば、鞘３１内の光学ファイバ４３の部分４３ａの形状は、患者の頭に対して固定される。一方、患者が、任意の直線方向又は任意の角度方向に自分の頭を移動させるとき、鞘３１に対して外側の光学ファイバ４３の部分４３ｂの形状は変化することになる。これは、撮像デバイスに対する患者の頭の様々な位置の運動追跡を容易にする。
【００２８】
代替的又は同時に、鞘３１は、図７に示されるように患者８０の胸部を囲むことができる。患者が呼吸するとき、鞘３１に含まれる光学ファイバ４３ａの部分の形状は変化することになる（図５）。一方、患者が、任意の直線方向又は任意の角度方向に自分の胸を移動させるとき、鞘３１に対して外側の光学ファイバ４３ａの部分の形状は変化することになる。これは、患者による呼吸の深度及び速度の、及び撮像デバイスに対する患者の胸部の様々な位置の運動追跡を容易にする。
【００２９】
更なる例によれば、図６に示されるように、複数の光学ファイバ４３が、ＢＣＣＭ３０のカテーテルバルーンバージョン３２の壁を通り平行に延在することができる。カテーテルバルーン３２に印加される外部刺激（例えば、カテーテルバルーン３２に対する心臓押圧）の負の返礼として、カテーテルバルーン３２が拡張されるか又は圧縮されるとき、カテーテルバルーン３２を通り延在する光学ファイバ４３の部分の形状は変化することになる。一方、カテーテルバルーン３２が任意の直線方向又は任意の角度方向に移動されるとき、カテーテルバルーン３２に対して外側の光学ファイバ４３の部分の形状（図示せず）が変化することになる。そのようなものとして、バルーン３２の使用は、器官（例えば、心臓及び肺）の周期的運動を追跡するのに適切である。
【００３０】
図７及び８を参照すると、患者８０のＸ線撮像において与えられる本発明の例示的な動作での使用が記載される。第１に、フローチャート９０のステップＳ９１は、この手順において利用される各光学ファイバのベースライン形状決定を含む。例えば、図７に示されるように、光学モーションセンサ２２ａが、患者８０の頭を囲み、光学モーションセンサ２２ｂは患者８０の胸部を囲み、カテーテルバルーン２３が、患者８０に挿入されるよう準備される。Ｘ線デバイス６１を介して患者８０を撮像する時間ｔ０より前又はこのｔ０において、モーショントラッカ５５は、センサ２２及び２３の光学ファイバのベースライン形状を生成するため、その光学インタフェース及び再構成エンジンを作動させる。
【００３１】
フローチャート９０のステップ９２は、追跡される生体構造の運動の許容可能な範囲の手動又は自動的な規定を含む。こうして、例えば、ステップ９２は、患者８０の頭及び胸部の線形運動及び／又は角運動の許容可能な範囲、患者８０の呼吸深さ及びレートの許容可能な範囲、患者８０の許容可能な心拍レートの規定を含むことができる。
【００３２】
フローチャート９０のステップ９３は、生体構造の画像シーケンスの取得及び各フレーム又はフレームのシリーズに対する運動追跡（例えば、１００フレーム毎の運動感知／追跡）を含む。これは、画像モニタ６２を介して患者８０の正確な撮像を表示する運動補償、及び／又はＣ―アーム６３を介したＸ線デバイス６１の閉ループ制御を容易にする。光学ファイバの形状の各再構成において、フローチャート９０のステップ９４は、対象生体構造の任意の追跡された運動が許容可能かどうかを決定する。許容可能な場合、次のフレーム又はフレームのシリーズが得られる。そうでない場合、前述したようなフィードバックが、フローチャート９０のステップ９５の間、ビデオ、オーディオ、患者制御及び／又はシステム制御の形で生成される。
【００３３】
例えば、フィードバックモニタ７１は、２つの平行なライン及び点を表示することができる。ラインは、患者８０の頭により許容される最大の運動を示し、点は、患者８０の頭の現在の位置を示す。更に、モーショントラッカ５２からセンサ２２及び２３まで延在する点線により表されるように、患者８０の位置を制御及び／又は維持するため、フィードバック力が患者８０に印加されることができる。
【００３４】
本発明の様々な例示的な実施形態が図示及び記載されたが、本書に記載される本発明の例示的な実施形態は、説明的なものであり、本発明の真の範囲を逸脱しない範囲で、様々な変更及び修正がなされること、及び均等物によりその要素が置換されることができることを、当業者であれば理解されるであろう。例えば、本書では本発明がＦＢＧに関して説明されたが、一般に形状感知又はローカライゼーションのためのファイバ光学を含むことを理解されたい。例えば、ＦＢＧ又は他の光学機器の存在の有無にかかわらず、後退散乱、光学ファイバ力感知、ファイバ位置センサ又はレイリー散乱を用いて、ファイバにおける１つ又は複数の部分における変形の検出から、感知又はローカライゼーションを行うものを含む。更に、その中心の範囲を逸脱しない範囲で本発明の教示に適合する多くの変形例がなされることができる。従って、本発明は、本発明を実行するために想定されるベストモードとして開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むものである。
【図１】
0005976636.tif 000002
【図２】
0005976636.tif 000003
【図３】
0005976636.tif 000004
【図４】
0005976636.tif 000005
【図５】
0005976636.tif 000006
【図６】
0005976636.tif 000007
【図７】
0005976636.tif 000008
【図８】
0005976636.tif 000009