(57)【要約】  医療手法の要素の間、例えば手法における磁石と他の要素との間での衝突の検出方法において、互いに並列な１本以上の光ファイバーがその内部に取り付けられる柔軟体が医療装置に取り付けられ、衝突によって１本以上の光ファイバーが屈曲すると光伝達の変化が光ファイバーから検出され、それによって屈曲が検出されることで衝突が検出される。１本または複数のファイバーは、弾性体の下部とより剛直な柔軟材の表面との間の接合部に配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療手法における要素の衝突の検出方法であって、
医療手法において相対的に移動しうる、該手法での第二目標物に関する医療装置の提供、
医療装置と第二目標物との間の衝突に反応する検出装置の、医療装置または第二目標物のいずれかへの取り付け、
該検出装置が、衝突によって屈曲されるように配置された少なくとも１本の光ファイバーが取り付けられる柔軟体からなること、および
検出が、該少なくとも１本の光ファイバーを経ての光の伝達に変化し、それによって屈曲および衝突を検出すること、
からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１本のファイバーは配列された複数のファイバーからなるものとする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記配列されたファイバーは概して並列とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記配列されたファイバーは概して平行とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記配列されたファイバーは前記柔軟体の表面の下に埋設されるものとする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記柔軟体は弾性を有する下層および該下層より剛直な表層を含むものとする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１本のファイバーは前記層の間の接合部に配置されるものとする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記医療装置は磁気共鳴実験に用いる磁石からなるものとする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記柔軟体は前記磁石に取り付けられるものとする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記柔軟体は概して環状であるとともに前記磁石の環状端部に配置されるものとする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記磁石は前後方向のリブを備える内腔を有するとともに、前記柔軟体は該内腔の該リブに合致する突起を含むものとする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１本のファイバーは屈曲によって前記突起へ突入するものとする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記柔軟体により前記磁石の端部の端面を定義するとともに、前記柔軟体は端面層、および前記少なくとも１本のファイバーがその中に配置される下部を含むものとする、請求項１０、１１、１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記端面層は前記下部層よりも剛直であるとともに、前記少なくとも１本のファイバーは該層の間の接合部に配置されるものとする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
衝突に含まれると予想される目標物に取り付けられる柔軟体、
衝突によって屈曲するように配置される少なくとも１本の光ファイバー、および
該少なくとも１本の光ファイバーを経ての光伝達の変化を検出することによって屈曲および衝突を検出するための検出システム、
からなることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１本のファイバーは配列された複数のファイバーからなるものとする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記配列されたファイバーは概して並列とする、請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記配列されたファイバーは概して平行とする、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記配列されたファイバーは前記柔軟体の表面の下に埋設されるものとする、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記柔軟体は弾性を有する下層および該下層より剛直な表層を含むものとする、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１本のファイバーは前記層の間の接合部に配置されるものとする、請求項１５から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
磁気共鳴実験に用いる磁石を含む、請求項１５から２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記柔軟体は前記磁石に取り付けられるものとする、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記柔軟体は概して環状であるとともに前記磁石の環状端部に配置されるものとする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記磁石は前後方向のリブを備える内腔を有するとともに、前記柔軟体は該内腔の該リブに合致する突起を含むものとする、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１本のファイバーは屈曲によって前記突起へ突入するものとする、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記柔軟体により前記磁石の端部の端面を定義するとともに、前記柔軟体は端面層、および前記少なくとも１本のファイバーがその中に配置される下部を含むものとする、請求項２４、２５、２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
前記端面層は前記下部層よりも剛直であるとともに、前記少なくとも１本のファイバーは該層の間の接合部に配置されるものとする、請求項１５から２７のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＲ画像化システムや外科的ロボットシステム等の、衝突による損傷のおそれを伴って機械的装置を移動させる医療手法における、衝突の検出のための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９８年４月７日に発行された特許文献１（ホールト（Ｈｏｕｌｌｔ）他）において、患者およびシステムの他の構成要素に関して磁石を移動させる医療手法が開示されている。該可動磁石システムによって、神経外科の患者における手術中のＭＲＩ画像化がより容易となるとともに、肝臓、胸部、脊椎および心臓外科の患者へも適用される。該システムは下記のようにして用いられる。
【０００３】
磁石を手術室の側方または後方、あるいは保持小間領域内において、手術台から第一の距離に配置する。画像化が必要な際に、ＭＲＩ磁石をその保持領域から前進させ、台の上の画像化位置に配置する。画像化を行い、磁石をその保持領域へ後退させる。
【０００４】
よって、該ＭＲＩシステムは磁石、当該位置に据え付けられたレール、および磁石移動装置システムからなり、該移動システムは磁石台車、ケーブル台車および移動装置制御システムからなる。
【０００５】
該システムは改築される病院建物または新しい建物に据え付けられる。該システムは１室または２室配置に据え付け可能で、将来的には多室配置においても利用しうる。２室配置においては、病院スタッフの必要により磁石とＭＲＩシステムが２つの部屋に分配され、商用の場合における費用有効性が増す。
【０００６】
患者と外科チームの安全のため、衝突の検出および磁石に取り付けられる衝突防止製品により、衝突が検出された際には磁石の移動を停止させることが重要である。ＧＥ、フィリップスおよび日立による複数の特許において、既に医療装置の衝突防止の方法および技術が検討されている。ＭＲＩシステムが磁石および高周波電界を要するため、これらの取り組みではＭＲＩシステムを用いることはできない。
【特許文献１】米国特許５７３５２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的の一つは、医療手法に特に適した衝突検出装置およびそのような衝突の検出方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの局面により、
医療手法における機器要素の衝突の検出方法であって、
医療手法において相対的に移動しうる、該手法での第二目標物に関する医療装置の提供、
医療装置と第二目標物との間の衝突に反応する検出装置の、医療装置または第二目標物のいずれかへの取り付け、
該検出装置が、衝突によって屈曲されるように配置された少なくとも１本の光ファイバーが取り付けられる柔軟体からなること、および
検出が、該少なくとも１本の光ファイバーを経ての光の伝達に変化し、それによって屈曲および衝突を検出すること、
からなる方法が提供される。
【０００９】
本発明の例の１つにおいては複数のファイバーを配列したファイバー束を用いる。
【００１０】
好ましくは、配列されるファイバーは概して並列とする。
【００１１】
好ましくは、配列されるファイバーは概して平行とする。
【００１２】
好ましくは、配列されるファイバーは前記柔軟体の表面の下に埋設される。
【００１３】
好ましくは、前記柔軟体は弾性を有する下層および該下層より剛直な表層を含む。
【００１４】
好ましくは、前記少なくとも１本のファイバーは前記層の間の接合部に配置される。
【００１５】
好ましくは、前記医療装置は磁気共鳴実験に用いる磁石からなる。
【００１６】
好ましくは、前記柔軟体は前記磁石に取り付けられる。
【００１７】
好ましくは、前記柔軟体は概して環状であるとともに前記磁石の環状端部に配置される。
【００１８】
好ましくは、前記磁石は前後方向のリブを備える内腔を有するとともに、前記柔軟体は該内腔の該リブに合致する突起を含む。
【００１９】
好ましくは、前記少なくとも１本のファイバーは屈曲によって前記突起へ突入する。
【００２０】
好ましくは、前記柔軟体により前記磁石の端部の端面を定義するとともに、前記柔軟体は端面層、および前記少なくとも１本のファイバーがその中に配置される下部を含む。
【００２１】
好ましくは、前記端面層は前記下部層よりも剛直であるとともに、前記少なくとも１本のファイバーは該層の間の接合部に配置される。
【００２２】
本発明の第二の局面により、衝突検出装置であって、
衝突に含まれると予想される目標物に取り付けられる柔軟体、
衝突によって屈曲するように配置される少なくとも１本の光ファイバー、および
該少なくとも１本の光ファイバーを経ての光伝達の変化を検出することによって屈曲および衝突を検出するための検出システム、
からなる装置が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
上に定義される配置により、以下に示すように、複数の問題を克服するとともに、ＭＲ適合衝突検出システムの効果的な実行に必要な複数の特色を提供することが可能である。
【００２４】
前記システムの構成要素は磁石の均質性に干渉しないものとする。
【００２５】
前記システムの構成要素はＭＲ適合でなければならない。
【００２６】
検出技術は磁場の影響を受けないものとする。
【００２７】
前記システムは前記磁石移動装置制御システムと連絡される必要がある。
【００２８】
ヒューマンインターフェースは標準的な病院の洗浄剤で洗浄可能でなければならない。
【００２９】
前記システムは誤検出なしに外科ドレーピングを考慮した較正が可能でなければならない。
【００３０】
ここで述べる検出技術特有の性質により、前記システムが非対称および不均一な形状を保護することが可能となる。これは標準ＩＲ光保護技術の限界である。これらの限界は直線保護および保護外周における送信機と受信機の組み合わせの配置を含み、伝達および検出のためにいくらかの電流を要する。
【００３１】
設計によりファイバー光学ケーブルセンサーが低密度発泡層へ戦略的に配置され埋め込まれる。頂点をより密度の高い発泡層で覆う。検出技術は異なる技法を用いて光ファイバーの屈曲を検出することができ、一つの例は光強度差異の主軸において操作される。通常強度が特定されると、ファイバー光学センサーの妨害によって光強度の歪曲が起こる。これはトリガーと解釈されるファイバー光学センサーの出力において検出できる。高密度発泡層は下のファイバー光学センサーケーブルへの多用途／荷重分配トリガーとして機能する。低密度発泡体は、磁石移動装置の活動的な停止として検出される目標物に対し穏やかにクッションとなる圧縮層として機能する。
【００３２】
従来のセンサーは電気的、機械的または電気機械的技術のある形態を用いる。我々の設計は、外周の保護において電気的、機械的または電気機械的構成要素を用いない点で独特である。我々の出願におけるファイバー光学技術は、以下の理由により衝突検出への利用に適している。
【００３３】
外周の保護に金属の構成要素を用いないため、磁石シム上の効果が生じない。
【００３４】
ファイバー光学ケーブルと発泡層はＭＲ適合である。
【００３５】
検出技術が磁場の影響を受けない。
【００３６】
衝突検出制御装置は衝突が検出された磁石移動制御装置と効果的に連絡される。磁石移動制御装置はこの情報を得、これに基づき動作する。
【００３７】
発泡表面は、化学的および有機的耐性を試験された洗浄可能な保護被覆剤によって被覆される。
【００３８】
制御装置較正範囲は、最もわずかな接触（例えば、発泡体を渡ってなされる外科ドレーピング）から最も激しい接触（例えば、固定された手術室台または骨格との衝突）まで全ての検出を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
添付の図面において、異なる図中の類似の平行線は対応する部材を示すものである。
【００４０】
図１において、前記米国特許５７３５２７８号に概して示される形式の磁石１０の等角投影図が示される。該磁石は支持システム１１上に支持され、患者台およびシステムの他の構成要素（図１には示されないが前記米国特許にて詳細が示される）に関して移動する。磁石１０は、画像化の目標物が挿入される円筒内腔１３を定義する巻磁石１２を含む。図示される例において、内腔１３は水平であり、その水平の軸心に沿って移動するように磁石が配置される。該内腔は、軸心に平行に延伸し円筒内腔から軸心へ内側に突出する４つのリブ１４・１５・１６・１７を有する。これらのリブは患者台との協同ために設けられる。
【００４１】
該磁石は従来の性質を有し、当業者には既知の詳細を含む。この詳細は本発明には関連しないためここでは説明しない。
【００４２】
該磁石は、該磁石に取り付けられるとともに該磁石の端部に配置され外部の電磁放射線からの遮蔽を補助することができる織物の形態の遮蔽層を有する。
【００４３】
符号２０で示される衝突検出のための装置が、磁石の端部に取り付けられる。この装置は図２乃至６においてより詳細に示される。
【００４４】
装置２０は、外縁２２および内縁２３を有するリング２１からなる。該リングは磁石の端部から外側に面する前面２４および磁石の端部に締結される後面２５を有する。よって該リングは、内腔の内面と共通の円筒面上の内縁２３により内腔を囲んでいる。外縁２２は、この表面から外側へ、磁石と内腔にある構成要素との衝突が最初に検出装置２０に衝撃を与えることを確実とするのに十分な距離を置かれている。
【００４５】
検出装置２０は、磁石の内腔上のリブに形状および位置が合致する内側への突出部２６・２７・２８・２９を有する。よって、３つの要素によりリブの上に被覆が形成される。最良は図３、４および５の断面図に示すように、内層３１および外層３２からなる弾性体３０によってリング２１が形成される。外層３２は比較的薄い。これらの層は弾性発泡材料から形成され、外層３２は内層よりも剛直とする。よって、外層３２への衝突は内層３１を変形させるとともに外層３２を内層に関して移動させる傾向がある。
【００４６】
２つの層の厚さと剛直性もまた、衝突検出の感受性および検出を監視可能な面積に影響する。例えば、外層が非常に剛直な場合、外層のどの部分であっても小さい点での衝突が、内側のより柔軟な層の中のファイバーにより大きい屈折を生じ、これによりファイバー内の光の強度がより大きく変化する。よって、剛直な外層を用いると衝突での強度変化が大きくなるが、衝突の空間的分解能が低下する。しかし、外層が非常に柔軟な場合、空間的分解能を非常に精密にすることができるが（外層がファイバーの多くには影響しなくなるため）、光の強度の変化は小さくなる。様々な層の厚さを変更することで、異なる衝突感受性を得ることができる。小さい衝突を避けより大きい力の衝突を検出したい場合は、層をより厚くするべきである。薄い層を用いればより小さい力の衝突を検出できるが、大きい衝突と小さい衝突との分解能が低下する。検出される強度レベルのソフトウェア較正、および発泡の形式変更による剛直さの特性の変化によっても、衝突検出の感受性を調節できる。ファイバーの配列を用いる場合、ファイバー配列の間隔を制御することでより大きい、またはより局所的な衝突を検出できる。また、ファイバーの配列を用いる場合、衝突の付近のファイバー全てが影響を受けるとともにソフトウェアおよび検出システムを衝突の大きさと位置の算出に用いることができる。ファイバーの複合配列を用い、衝突を受ける可能性のある領域の異なる部位に異なる配列を配置することで、配列が衝突を示した際には衝突の位置を識別できる。異なる空間的組織のファイバーセンサーパッドを用いることもできる。例えば、正方形表面を保護したい場合、発泡センサーパッド（背面が粘着性でありうる）を該正方形表面に取り付けることができる。少なくとも１本のファイバーを発泡パッドに出し入れすると、発泡センサーパッドは該表面への衝突の有無を示す。この手法は、顕微鏡、および磁石が手術室に影響する際に手術室内で用いられうる他の機器に有益である。
【００４７】
２つの層の接合部に光ファイバー３５の配列を設ける。該配列は概して符号３６で示され、最良は図６に示されるように、概して平行に等間隔の関係にあるリングの周りの一連のファイバー３５を含む。ここに示す実施例ではファイバーは４本である。該ファイバーはリングの軸心と同心の円に配されるとともに、外縁２２および内縁２３から距離を置かれ、概してそれらから等距離に位置する。しかし該ファイバーは歪められ、リブまたは一方の側の突起２８・２９、および他方の側の突起２６・２７へと屈曲される。
【００４８】
それぞれのファイバーは連続であり、リングの全周の周りに延伸される。１本のみのファイバーを用いる場合、１つの入口ファイバーおよび１つの出口ファイバーを設ける。該ファイバーはリングから符号４０で示されるファイバーの束を経て現出する。該束は取り付けられるシステムおよびシステムの他の電子構成要素を経て、概して磁石から隔てられ隣接する部屋に配置される電子制御システムに至る。
【００４９】
既知の構成の検出器は、ファイバー内へ該ファイバーの端部から注入される光源を提供し、これにより光源は、ファイバーに沿うとともに光センサーが配置される伝達端部または他方の端部から現出するファイバー内の光線を定義する。
【００５０】
ファイバーの検出には様々な既知の技術を利用できる。これらは、例えば偏光、強度、またはある偏光での強度といった光の特性を利用し、ファイバーの屈曲を感知できる。
【００５１】
検出器の閾値を調節することで、システムの衝突への感受性を変動させることができる。
【００５２】
また、層３１・３２の材料の選択によって、システムは変動により異なるレベルの衝突に適応することができる。層３１の剛直さの減少によって層３２がより容易により小さい力で移動できることは評価されるであろう。
【００５３】
上で述べた実施例、および請求項の精神および視点の範囲内での明らかに大きく異なる実施例は、その精神および視点の範囲外を除いて様々な改良が可能である。付随する明細書に含まれる全てのものは、ただ例示として解釈されるとともに、それに制限されないと意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】磁気共鳴実験に用いる、磁石および磁石の前端面に取り付けられる衝突検出システムの等角投影図。
【図２】図１の衝突検出システムの側面図。
【図３】図２中３−３矢視断面図。
【図４】図２中４−４矢視断面図。
【図５】図２中５−５矢視断面図。
【図６】図４中６−６矢視断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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