(57)【要約】  医用撮像装置、そのシステム、及びその方法。医用撮像システムは、移動可能なステーション及びガントリを含み得る。移動可能なステーションは、ガントリへ回転可能に取り付けられたガントリマウントを含む。ガントリは、ガントリマウントへ摺動可能に装着され、かつガントリマウントに対して摺動するよう操作可能な外側Ｃアームと、外側Ｃアームへ摺動可能に連結された内側Ｃアームと、これらのＣアームへ取り付けられた撮像信号伝送装置及びセンサと、を含む。これら２つのＣアームは、撮像信号伝送装置の完全な３６０度の回転を提供するよう互いに作動する。移動可能なステーションは、動作制御システムと撮像制御システムと、を含み得る。実施形態において、動作制御システムは、移動可能なステーションの精確な制御された移動のための全方向車輪を含む。
2019508110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用撮像システムであって、
移動可能なステーションと、
前記移動可能なステーションへ取り付けられたガントリマウントと、
前記ガントリマウントへ回転可能に取り付けられたガントリであって、
前記ガントリマウントへ摺動可能に装着され、かつ前記ガントリマウントに対して摺動するよう操作可能な第１のＣアーム、
前記第１のＣアームへ摺動可能に連結された第２のＣアーム、ならびに
前記第１及び第２のＣアームのうちの１つへ取り付けられた撮像信号伝送装置であって、前記第１及び第２のＣアームがともに、前記撮像信号伝送装置の３６０度の回転を提供する撮像信号伝送装置、を含む、ガントリと、
前記第１及び第２のＣアームのうちの１つへ装着された撮像センサと、を備える、医用撮像システム。
【請求項２】
制御装置と、
前記移動可能なステーションへ取り付けられ、かつ前記制御装置によって制御されるように適合された少なくとも３つの全方向車輪であって、前記移動可能なステーションへ水平面の周りで３自由度（Ｘ、Ｙ、Ｗａｇ）を提供する、全方向車輪と、をさらに備える、請求項１に記載の医用撮像システム。
【請求項３】
ユーザが前記制御装置の制御下で前記全方向車輪の移動を制御できるよう、前記移動可能なステーションへ装着されたひずみゲージをさらに備える、請求項２に記載の医用撮像システム。
【請求項４】
前記ガントリマウントに対する前記第１のＣアームの摺動移動を提供する第１のモータと、
前記第２のＣアームに対する前記第１のＣアームの摺動移動を提供する第２のモータと、をさらに備える、請求項２に記載の医用撮像システム。
【請求項５】
複数の電気ケーブルを収容するケーブルキャリアと、
通り穴を有し、かつ前記第１のＣアームの外側表面へ装着された第１のケーブルルータであって、前記ケーブルキャリアが、前記ガントリマウントから前記第１のＣアームの前記外側表面上に、前記第１のケーブルルータの前記通り穴を通って前記第２のＣアームの外側表面上に延びている、第１のケーブルルータと、をさらに備える、請求項１に記載の医用撮像システム。
【請求項６】
前記ケーブルキャリアが、第１の円周方向に延びており、かつ前記第１の円周方向とは反対の第２の円周方向において前記第１のケーブルルータに入って、前記第１のＣアームの前記外側表面上に１８０度のサービスループを形成する、請求項５に記載の医用撮像システム。
【請求項７】
通り穴を有し、かつ前記第２のＣアームの外側表面へ装着された第２のケーブルルータをさらに備え、前記ケーブルキャリアが前記第２のケーブルルータの前記通り穴を通って延びている、請求項５に記載の医用撮像システム。
【請求項８】
前記ケーブルキャリアが、前記第１の円周方向において延び、かつ前記第１の円周方向とは反対の第２の円周方向において前記第２のケーブルルータに入って、前記第２のＣアームの前記外側表面上にサービスループを形成する、請求項７に記載の医用撮像システム。
【請求項９】
複数の電気ケーブルを収容するケーブルキャリアと、
通り穴を有し、かつ前記第１のＣアームの外側表面へ装着された第１のケーブルルータであって、前記ケーブルキャリアが前記ガントリマウントから前記第１のＣアームの前記外側表面上に、前記第１のケーブルルータの前記通り穴を通って、前記第２のＣアームの外側表面上に延びている、第１のケーブルルータと、
通り穴を有し、かつ前記第２のＣアームの前記外側表面へ装着された第２のケーブルルータであって、前記ケーブルキャリアが、前記第２のケーブルルータの前記通り穴を通って延びている、第２のケーブルルータと、をさらに備え、
前記ケーブルキャリアが、第１の円周方向に延び、かつ前記第１の円周方向とは反対の第２の円周方向において前記第１のケーブルルータに入って、前記第１のＣアームの前記外側表面上に１８０度のサービスループを形成し、
前記ケーブルキャリアが、前記第１の円周方向に延び、かつ前記第２の円周方向において前記第２のケーブルルータに入って、前記第２のＣアームの前記外側表面上に第２の１８０度のサービスループを形成する、請求項５に記載の医用撮像システム。
【請求項１０】
６自由度の移動を提供する医用撮像システムであって、
少なくとも４つの全方向車輪を含む移動可能なステーションであって、前記少なくとも４つの全方向車輪が、前記移動可能なステーションに取り付けられ、前記移動可能なステーションをｘ−ｙ水平面の周りで３自由度（Ｘ、Ｙ、及びＷａｇ）すべてにおいて位置付けるように適合されている、移動可能なステーションと、
前記移動可能なステーションへ回転可能に取り付けられたガントリマウントと、
前記ガントリマウントへ回転可能に取り付けられたガントリであって、
前記ガントリマウントへ摺動可能に装着され、かつ円周方向において前記ガントリマウントに対して摺動するように適合された第１のＣアーム、
前記第１のＣアームへ摺動可能に連結され、かつ円周方向において前記第１のＣアームに対して摺動するように適合された第２のＣアーム、ならびに
前記第１及び第２のＣアームのうちの１つへ取り付けられた撮像信号伝送装置であって、前記第１及び第２のＣアームはともに、前記撮像信号伝送装置の３６０度の回転を提供する、撮像信号伝送装置、を含む、ガントリと、
前記第１及び第２のＣアームのうちの１つへ装着された撮像センサと、を備える、医用撮像システム。
【請求項１１】
前記全方向車輪へ連結された制御装置と、
ユーザが前記制御装置の制御下で前記全方向車輪の移動を制御できるよう、前記移動可能なステーションへ装着されたジョイスティックと、をさらに備える、請求項１０に記載の医用撮像システム。
【請求項１２】
前記ガントリマウントに対する前記第１のＣアームの摺動移動を提供する第１のモータと、
前記第２のＣアームに対する前記第１のＣアームの摺動移動を提供する第２のモータと、をさらに備える、請求項１０に記載の医用撮像システム。
【請求項１３】
複数の電気ケーブルを収容するケーブルキャリアと、
通り穴を有し、かつ前記第１のＣアームの外側表面へ装着された第１のケーブルルータであって、前記ケーブルキャリアが、前記ガントリマウントから前記第１のＣアームの前記外側表面上に、第１のケーブルルータの前記通り穴を通って、前記第２のＣアームの外側表面上に延びている、第１のケーブルルータと、をさらに備える、請求項１０に記載の医用撮像システム。
【請求項１４】
前記ケーブルキャリアが、第１の円周方向に延び、かつ前記第１の円周方向とは反対の第２の円周方向において前記第１のケーブルルータに入って、前記第１のＣアームの前記外側表面上に１８０度のサービスループを形成する、請求項１３に記載の医用撮像システム。
【請求項１５】
通り穴を有し、かつ前記第２のＣアームの外側表面へ装着された第２のケーブルルータをさらに備え、前記ケーブルキャリアが、前記第２のケーブルルータの前記通り穴を通って延びている、請求項１３に記載の医用撮像システム。
【請求項１６】
前記ケーブルキャリアが、第１の円周方向に延び、かつ前記第１の円周方向とは反対の第２の円周方向において前記第２のケーブルルータに入って、前記第２のＣアームの前記外側表面上にサービスループを形成する、請求項１５に記載の医用撮像システム。
【請求項１７】
複数の電気ケーブルを収容するケーブルキャリアと、
通り穴を有し、かつ前記第１のＣアームの外側表面へ装着された第１のケーブルルータであって、前記ケーブルキャリアが、前記ガントリマウントから前記第１のＣアームの前記外側表面上に、前記第１のケーブルルータの前記通り穴を通って、前記第２のＣアームの外側表面上に延びている、第１のケーブルルータと、
通り穴を有し、かつ前記第２のＣアームの外側表面へ装着された第２のケーブルルータであって、前記ケーブルキャリアが前記第２のケーブルルータの前記通り穴を通って延びている、第２のケーブルルータと、をさらに備え、
前記ケーブルキャリアが、第１の円周方向に延び、かつ前記第１の円周方向とは反対の第２の円周方向において前記第１のケーブルルータに入って、前記第１のＣアームの前記外側表面上に１８０度のサービスループを形成し、
前記ケーブルキャリアが、前記第１の円周方向に延び、かつ前記第２の円周方向において前記第２のケーブルルータに入って、前記第２のＣアームの前記外側表面上に第２の１８０度のサービスループを形成する、請求項１０に記載の医用撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その全体がすべての目的のために参照により本明細書により組み込まれる２０１６年２月３日出願の米国特許第１５／０１４，０８３号の一部継続出願である。
【０００２】
本開示は、医用撮像システム、より詳細には、当該撮像システムまたはそのコンポーネントの制御された移動に関する。
【背景技術】
【０００３】
医療の実施は、放射線科における診断ツールとしてコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）などの３次元撮像の顕著な価値を示してきた。これらの撮像システムは概して、患者が頭部または足元から入る固定された内腔を収容している。手術室、集中治療部門及び救急部門を含む他のケア領域は、診断上及び治療上のガイダンスの初期手段として２次元撮像（蛍光、超音波、２次元移動型Ｘ線）に頼っている。
【０００４】
「非放射線部門」及び患者本位の３次元撮像のための携帯可能な解決策は存在するが、患者を移動させずにシステムを有効に位置付けるための移動自由度によってしばしば制限されている。制限された移動自由度は、移動型３次元撮像システムの受理及び使用を妨げてきた。
【０００５】
それゆえ、いかなる方向または高さにおける患者へもアクセスでき、かつ高品質の３次元画像を生じることができる、手術室、処置室、集中治療室、救急部門及び病院の他の部分における、移動式の手術センター、医務室、及び軍の戦場における使用のための小規模な及び／または移動型３次元撮像システムについての必要性がある。これらの撮像システムは、手術内ＣＴスキャナ及び磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）スキャナ、これらの使用または移動において支援するロボットシステムを含み得る。これらは、１８０度の移動能力を備えたシステム（「Ｃアーム」）を含み、３６０度の移動能力を備えた撮像システム（「Ｏアーム」）も含み得る。
【０００６】
これらのシステムは、リアルタイム画像が手術室の人員を誘導するのに望まれる場合、手術または他の手順の間に非常に有用であり得る。撮像中の１つの問題は、撮像システムの精確な位置付けである。このことは、撮像装置の大きさ及び重量ならびに数多くの必要とされる人員の存在で撮像装置を精確に位置付けることが困難である手術室または手術場において特に重要である。
【発明の概要】
【０００７】
一態様によると、新規の医用撮像システムが提供される。このシステムは、移動可能なステーションと、ガントリと、を含む。移動可能なステーションは、ガントリへ回転可能に取り付けられたガントリマウントを含む。ガントリは、ガントリマウントへ摺動可能に装着され、かつガントリマウントに対して摺動するよう操作可能な第１のＣアームと、第１のＣアームへ摺動可能に連結された第２のＣアームと、Ｃアームのうちの１つへ取り付けられた撮像信号伝送装置及びＣアームのうちの１つへ装着された撮像センサと、を含む。２つのＣアームは、撮像信号伝送装置の完全な３６０度の回転を提供するよう互いに作動する。
【０００８】
別の態様によると、可搬型医用撮像システムが提供される。この可搬型医用撮像システムは、移動可能なステーションと、移動可能なステーションへ取り付けられたガントリマウントと、ガントリマウントへ回転可能に取り付けられ、かつガントリマウントに対して摺動可能に装着され、かつガントリマウントに対して摺動するよう操作可能な第１のＣアームを含むガントリと、を含む。可搬型医用撮像システムはまた、第１のＣアームへ摺動可能に連結された第２のＣアームと、第２のＣアームへ取り付けられた撮像信号伝送装置と、第２のＣアームへ取り付けられ、かつ撮像信号伝送装置と操作可能に接続された撮像センサと、を含み、第１及び第２のＣアームはともに、撮像信号伝送装置の３６０度回転を提供する。可搬型医用撮像システムはまた、可搬型撮像システムの多軸移動を可能にする複数の全方向車輪と、移動可能なステーションの所望の移動を検知するための複数のセンサと、複数の全方向車輪のうちの２つ以上を作動させることによって可搬型撮像システムの多軸移動を制御するための複数のセンサに対して応答する制御システムと、を含む。
【０００９】
別の態様によると、可搬型医用撮像システムが提供される。可搬型医用撮像システムは、撮像信号伝送装置を有する移動可能なステーションと、移動可能なステーション上に装着された撮像センサと、一般的な平面領域において可搬型撮像システムの３軸移動を可能にする複数の全方向車輪と、を含む。可搬型撮像システムはまた、移動可能なステーションの所望の移動を検知するための複数のセンサと、複数の全方向車輪のうちの２つ以上を作動させることによって可搬型撮像システムの３軸移動を制御するための複数のセンサに対して応答する制御システムと、を含む。
【００１０】
別の態様によると、有効な大視界を備えた可搬型医用撮像システムが提供される。可搬型医用撮像システムは、第１の端部と、第２の端部と、を有する、移動可能なＣアームと、Ｃアームの第１の端部へ取り付けられた撮像信号伝送装置と、撮像信号伝送装置の反対側に位置付けられ、かつ移動可能なＣアームの第２の端部へ取り付けられた撮像センサと、を備える移動可能なステーションを含む。可搬型医用撮像システムはまた、撮像信号伝送装置をＣアームの第１の端部へ装着する第１の移動装置と、撮像センサをＣアームの第２の端部へ装着する第２の移動装置と、を含み、この中で、撮像信号伝送装置及び撮像センサは、可搬型医用撮像システムが拡大した視界を捕捉するよう操作可能であるように、第１の移動装置及び第２の移動装置を介して、医用撮像システムの中心軸から移動可能である。
【００１１】
別の態様によると、可搬型医用撮像システムは、移動可能なステーションと、移動可能なステーションへ取り付けられたガントリマウントと、ガントリマウントへ摺動可能に装着され、かつガントリマウントに対して摺動するよう操作可能な第１のＣアームを含むガントリと、を含む。可搬型医用撮像システムはまた、第１のＣアームへ摺動可能に連結され、第１及び第２のＣアームがともに、撮像されることになっている対象の周りでの３６０度回転を提供する第２のＣアームと、第２のＣアーム上へ装着された少なくとも１つのリニアアクチュエータと、を含み、少なくとも１つのリニアアクチュエータは、移動可能なステーション上での線形軸における移動のために、撮像信号伝送装置と、撮像センサと、を装着する。可搬型医用撮像システムはまた、移動可能なステーション及び少なくとも１つのリニアアクチュエータの動作を制御するための、かつ可搬型医用撮像システムの撮像を制御するための制御システムを含む。
【００１２】
本開示は、多くの態様及び実施形態を含み、これらのうちのたった数例が、以下の明細書及び図面において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の一実施形態による撮像システムの透視的背面図である。
【図２】本開示の一実施形態による撮像制御装置システム４０の概略図である。
【図３】図１の撮像システムの透視的正面図である。
【図４】ガントリがＸ軸の周りで９０度回転した図１の撮像システムの透視図である。
【図５】ケーブル配線を部分的に示すガントリの透視図である。
【図６】ケーブル配線を示すガントリの透視図である。
【図７】ケーブル配線を示すガントリの側面図である。
【図８】ガントリのＣアームを入れ子式に制御するためのモータ組立て体を示す。
【図９Ａ】６０度の増分におけるガントリの３６０度の回転を示す。
【図９Ｂ】６０度の増分におけるガントリの３６０度の回転を示す。
【図９Ｃ】６０度の増分におけるガントリの３６０度の回転を示す。
【図９Ｄ】６０度の増分におけるガントリの３６０度の回転を示す。
【図９Ｅ】６０度の増分におけるガントリの３６０度の回転を示す。
【図９Ｆ】６０度の増分におけるガントリの３６０度の回転を示す。
【図９Ｇ】６０度の増分におけるガントリの３６０度の回転を示す。
【図１０】本開示の制御システムと、全方向車輪（「全車輪」）と、を備え、かつ１列のセンサの第１の例を図示する可搬型医用撮像装置の上から見た平面図である。
【図１１Ａ】動力を可搬型ステーションの全車輪へ適用するための配置を図示する。
【図１１Ｂ】動力を可搬型ステーションの全車輪へ適用するための配置を図示する。
【図１２Ａ】可搬型医用撮像装置において有用な複数列のセンサを図示する。
【図１２Ｂ】可搬型医用撮像装置において有用な複数列のセンサを図示する。
【図１２Ｃ】可搬型医用撮像装置において有用な複数列のセンサを図示する。
【図１２Ｄ】可搬型医用撮像装置において有用な複数列のセンサを図示する。
【図１３】本開示による撮像システムにおいて有用な第１の全方向車輪（「全車輪」）の例の透視図である。
【図１４】本開示において有用な、第２の全車輪の例の透視図である。
【図１５】本開示において有用な、第３の全車輪の例の透視図である。
【図１６】本開示において有用な、第４の全車輪の例の上方向に見た図である。
【図１７Ａ】撮像信号伝送装置及び撮撮像信号センサが別の移動自由度を有する、別の実施形態を図示する。
【図１７Ｂ】撮撮像信号センサ及び撮撮像信号センサが別の移動自由度を有する、別の実施形態を図示する。
【図１８Ａ】さらなる自由度を可能にするさらなる詳細を図示する。
【図１８Ｂ】さらなる自由度を可能にするさらなる詳細を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本出願の目的のために、「コード」、「ソフトウェア」、「プログラム」、「アプリケーション」、「ソフトウェアコード」、「ソフトウェアモジュール」、「モジュール」及び「ソフトウェアプログラム」という用語は、プロセッサによって実行可能なソフトウェア命令を意味するために相互交換可能に使用される。「ユーザ」は、医師、看護師、または他の医療専門家であり得る。
【００１５】
次に、図面に関して、図１は、本開示の一実施形態に従った、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）ｘ線スキャナなどの撮像システム１０を示す概略図である。撮像システム１０は、移動可能なステーション６０と、ガントリ５６と、を含む。移動可能なステーションは、垂直軸５９と、垂直軸に回転可能に取り付けられたガントリマウント５８と、を含む。移動可能なステーション６０は、２つの前部全方向車輪６２と、２つの後部全方向車輪６４と、を含み、これらはともに、Ｘ−Ｙ平面におけるいかなる方向においても移動可能なステーション６０の移動を提供する。水平方向のＸ−Ｙ平面は、垂直軸Ｚとともに、図１に示すデカルト座標系のＸ軸、Ｙ軸において図示される。全方向車輪６２、６４は、例えば、Ａｃｔｉｖｅ  Ｒｏｂｏｔｓ  Ｌｉｍｉｔｅｄ  ｏｆ  Ｓｏｍｅｒｓｅｔ，Ｕ．Ｋ．から得ることができる。移動可能なステーション６０の筐体へ装着された一対のハンドル１３によって、ユーザは、ステーションを手動で巧みに操縦することができる。
【００１６】
垂直軸５９へ取り付けられたモータ６６は、ガントリマウント５８をＸ軸の周りで３６０度完全に回転するよう設計され、モータ６７は、ガントリマウント５８をｚ軸に沿って垂直に、動作制御モジュール５１の制御下で移動させる。
【００１７】
ガントリ５６は、ガントリマウント５８へ摺動可能に連結された第１のＣアーム７０と、第１のＣアームへ摺動可能に連結された第２のＣアーム７２と、を含む。示される実施形態において、第１及び第２のＣアーム７０、７２はそれぞれ、外側及び内側Ｃアームである。示される実施形態において、外側及び内側Ｃアーム７０、７２は、半円形であり、患者を移動させる必要なく、ベッド２６に横たわっている患者の撮像を可能にするよう、中心軸の周りに同心に回転する。
【００１８】
Ｘ線ビーム伝送装置などの撮像信号伝送装置７４は、第２のＣアーム７２の片側へ装着されるのに対し、Ｘ線検知器アレイなどの撮像センサ７６は、第２のＣアームのもう片側へ装着され、伝送装置に面する。この例において、Ｘ線伝送装置７４は、患者の関連部分（非表示）の通過後にＸ線検知器またはＸ線受信器７６によって受信されるＸ線ビームを伝送する。
【００１９】
一実施形態において、システム１０は、手術を念頭に設計された多様式ｘ線撮像システムである。撮像様式は、蛍光、２次元放射線、及びコーンビームＣＴを含むが、これらに限定されない。蛍光法は、連続的なＸ線画像を、まさにＸ線ムービーのように、モニタ上で示す医用撮像技術である。２次元放射線法は、Ｘ線を用いて人体などの不均一に構成されかつ不透明な対象の内部構造を見る撮像技術である。ＣアームＣＴとも呼ばれるＣＢＣＴ（コーンビーム３次元撮像またはコーンビームコンピュータ断層撮影法）は、Ｘ線コンピュータ断層撮影法からなる医用撮像技術であり、ここで、Ｘ線は多岐的であり、円錐を形成する。磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）も採用され、強力な磁石を用いて当該磁石が発生する地場を制御するのに適した予防策が伴う。
【００２０】
移動可能なステーション６０は、（１）全方向車輪６２、６４の、ガントリマウント５８及びガントリ５６の移動を制御して、患者及び他の構成要素の移動に関して必要に応じて撮像信号伝送装置７４を位置付け、（２）一旦適切な位置付けが達成されたら患者を撮像するための撮像機能を制御する、撮像制御装置システム４０を含む。
【００２１】
次に図２に関して、本開示の撮像制御システム４０は、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）などの入出力インターフェイス４２を通じて通信リンク５２へ接続され、当該インターフェイスが情報を通信リンク５２から受信し、情報を通信リンクで送信する。撮像制御システム４０は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などのメモリストレージ４４、プロセッサ（ＣＰＵ）４６、ＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ（登録商標）などのプログラムストレージ４８、及びハードディスクなどのデータストレージ５０を含み、すべて共通して、バス５３を通じて互いに接続される。プログラムストレージ４８はとりわけ、撮像制御モジュール５４及び動作制御モジュール５１を格納し、各々、プロセッサ４６によって実行されることになっているソフトウェアを収容する。プロセッサ４６によって実行される動作制御モジュール５１は、移動可能なステーション６０の車輪６２、６４ならびにガントリマウント５８及びガントリ５６における種々のモータを制御して、ステーション６０を患者の近くまで位置付け、患者の関連部分を撮像するためにガントリを適切な位置に位置付ける。動作制御モジュールはまた、以下に説明するように、位置付けに使用されるさらなる構成要素を制御し得る。
【００２２】
プロセッサ４６によって実行される撮像制御モジュール５４は、撮像信号伝送装置７４及び検知器アレイ７６を制御して、患者の身体を撮像する。一実施形態において、撮像制御モジュールは、身体の異なる平らな層を撮像し、当該層をメモリ４４に保存する。さらに、撮像制御モジュール５４は、メモリ４４に保存した多量の画像を加工して、３次元画像を生じることができる。あるいは、保存した画像は、画像加工のためにホストシステム（非表示）へ送信されることができる。
【００２３】
動作制御モジュール５１及び撮像制御モジュール５４は、ディスプレイデバイス１１ａ及び１１ｂならびにキーボード及びボタン１２などの入力デバイスならびにジョイスティック１４を通じてユーザと対話するユーザインターフェイスモジュールを含む。以下により詳細に考察するように、ハンドル１５へ装着されたひずみゲージ１３は、入出力デバイス４２へ連結され、いかなる方向（Ｘ、Ｙ、Ｗａｇ）においても移動可能なステーション１２の移動を簡便に提供し、その間ユーザは、手でハンドル１５を保持している。ユーザインターフェイスモジュールは、ガントリ５６を位置付ける上でユーザを支援する。プログラムストレージ４８におけるソフトウェアプログラムモジュール及びデータストレージ５０からのデータはいずれも、必要に応じてメモリ４４へ転送することができ、ＣＰＵ４６によって実行される。ディスプレイデバイス１１ａは、ガントリマウント５８近くで移動可能なステーション６０の筐体へ取り付けられ、ディスプレイデバイス１１ｂは、３つの回転可能なディスプレイアーム１６、１８及び２０を通じて移動可能なステーションへ連結される。第１のディスプレイアーム１６は、移動可能なステーション６０へ回転可能に取り付けられ、第２のディスプレイアーム１８は、第１のアーム１６へ回転可能に取り付けられ、第３のディスプレイアーム２０は、第２のディスプレイアームへ回転可能に取り付けられる。ディスプレイデバイス１１ａ、１１ｂは、タッチスクリーンを有して、モジュール５１及び５４におけるユーザインターフェイスモジュールの使用を通じて入力デバイスとしても機能して、ユーザに最大の柔軟性を提供することができる。
【００２４】
ガントリマウント５８上に置かれたナビゲーションマーカー６８は、撮像制御システム４０へリンク５２を通じて接続される。動作制御モジュール５１の制御下で、マーカー６８は、患者用ベッドまたはＯＲ（手術室）の台に関してナビゲーションシステム（非表示）を介してガントリ５６の自動または半自動の位置付けを可能にする。マーカー６８は、光学的、電磁的またはこれらに類するものであり得る。当該マーカーは、例えば、患者用ベッド上の他の簡便なかつ有用な場に、またはそうでなければ、１つのまたは複数のマーカーが、撮影された画像において可視的となり、患者または撮影されることになっている他の対象の２つ以上の画像が撮影されるときに画像を接続するようにするために使用され得るよう配置され得る。マーカーはまた、２つ以上の画像が撮影されるときに複数の画像を併合または調整することに寄与し得る。
【００２５】
情報は、精確な位置へガントリ５６またはシステム１０に命令するナビゲーションシステムによって提供することができる。一例において、外科医は、撮像システム１０が指定した軌跡に沿って蛍光画像または放射線画像を獲得する所望の向きで操縦したプローブを保持する。有利なことに、このことは、偵察撮影の必要性を排除し、したがって、患者及び手術室（ＯＲ）のスタッフへのｘ線曝露を低下させるであろう。ガントリ５６上でのナビゲーションマーカー６８はまた、システム１０によって獲得された２次元または３次元の画像の自動登録を可能にするであろう。マーカー６８はまた、患者が移動した事象におけるシステム１０の精確な再位置付けを可能にするであろう。マーカーは、放射線不透過性であり得、または撮像専門家もしくは他の医療専門家にとって調整もしくはナビゲーションを容易にする他の材料から作られ得る。ナビゲーションプローブまたはナビゲーションマーカーは、所望の通り、例えば、撮像されることになっている対象の近くにまたは対象の上に配置され得、そうすることによって、当該マーカーは、撮像またはその解釈を妨げない。
【００２６】
示される実施形態において、システム１０は、以下に示される６自由度（「ＤＯＦ」）における大きな動作範囲を提供する。動作制御モジュール５１の制御下では、２つの主要な動作様式があり、すなわち、移動可能なステーション６０の位置付け及びガントリ５６の位置付けである。他の位置付け様式は説明されており、これも含まれ得る。
【００２７】
移動可能なステーション６０の位置付けは、４つの全方向車輪６２、６４を介して達成される。これらの車輪６２、６４によって、移動可能なステーション６０は、水平面の周りの３ＤＯＦすべて（Ｘ、Ｙ、Ｗａｇ）において位置付けられることができる。「Ｗａｇ」は、垂直軸（Ｚ軸）の周りのシステム１０の回転であり、「Ｘ」は、Ｘ軸に沿ったシステムの前後の位置付けであり、「Ｙ」は、Ｙ軸に沿ったシステム１０の横方向の動作である。制御モジュール５１の制御下で、システム１０は、動作範囲が制限されずに、Ｘ、Ｙ、及びＷａｇ（全方向車輪６２、６４の使用による何らかの任意のＺ軸の周りのＷａｇ）のいかなる組み合わせにおいても位置付けられることができる。特に、全方向車輪６２、６４によって、緊密な空間、狭い廊下における位置付けが可能となり、またはＯＲ台もしくは患者用ベッドの長さを精確に上下に横切ることができる。
【００２８】
ガントリ５６の位置付けは、（Ｚ、傾き、ロータ）の周りで達成される。「Ｚ」は、ガントリ５６の垂直な位置付けであり、「傾き」は、先に説明した、Ｘ軸に平行な水平軸の周りの回転であり、「ロータ」は、先に説明した、Ｙ軸に平行な水平軸の周りの回転である。
【００２９】
移動可能なステーション６０の位置付け及びガントリ５６の位置付けとともに、システム１０は、６ＤＯＦ（Ｘ、Ｙ、Ｗａｇ、Ｚ、傾き及びロータ）における動作範囲を提供して、移動可能なステーション６０及び撮像伝送装置７４及びセンサ７６を、必要とされる場所へ精確に配置する。有利なことに、３次元撮像は、患者が立位であるか、座位であるか、ベッドにおいて横臥位であるかにかかわらず、かつ患者を移動させなければならないことなく、実施することができる。
【００３０】
システム１０の精確な位置は、ストレージメモリ５０に保存することができ、動作制御モジュール５１によっていつでも再現することができる。このことは、以下に説明される通り、ガントリ５６の位置付けに限定されるのではなく、全方向車輪６２、６４及び他の動作軸によるシステム１０の位置付けも含む。
【００３１】
図３に示されるように、ガントリマウント５８、外側Ｃアーム７０及び内側Ｃアーム７２の各々はそれぞれ、互いに面する一対の側部フレーム８６、８８、９０を有する。複数の均等に空いたローラ８４は、ガントリマウント５８の側部フレーム８６の内側に装着される。外側Ｃアーム７０は、側部フレーム８８の外側に一対の誘導レール７８を有する。ローラ８４は誘導レール７８へ連結される。示されるように、ローラ８４及び誘導レール７８は、ガントリマウントに対して中心軸の周りにＣアームの少なくとも１８０度の回転を可能にするよう、外側Ｃアーム７０がガントリマウント５８に沿って入れ子式に摺動することができるよう設計される。
【００３２】
複数の均等に空いたローラ８０は、外側Ｃアーム７０の側部フレーム８８の内側に装着される。内側Ｃアーム７０は、側部フレーム９０の外側に一対の誘導レール８２を有する。ローラ８０は、誘導レール８２へ連結される。示されるように、ローラ８０及び誘導レール８２は、外側Ｃアーム７０に対して中心軸の周りでＣアームの少なくとも１８０度回転を可能にするよう、内側Ｃアーム７２が外側Ｃアームに沿って入れ子式に摺動することができるよう設計される。
【００３３】
したがって、本開示は、ガントリ５６がその中心軸の周りで３６０度完全に有利に回転して、患者を妨げるのを最小限にしながら、撮像システム１０の位置付けにおいて最大限の柔軟性を提供できる。
【００３４】
本開示の別の態様において、独特なケーブル配置が、撮像システム１０をよりコンパクトでより視覚的に訴求させるよう提供される。図５及び図６において、ケーブルキャリア／ハーネス９２は、撮像制御システム４０と種々のモータ、Ｘ線伝送装置７４、撮像センサまたは検知器７６及びガントリ５６における種々の電子回路との間で信号を伝送するための電気ケーブルを収容する。第１のケーブルルータ９４は、外側Ｃアーム７０の外面へ装着され、第２のケーブルルータ９６は、内側Ｃアーム７２の外面へ装着される。各ケーブルルータ９４、９６は、ケーブルキャリア９２が通る通り穴９５、９７を有する。
【００３５】
ケーブルキャリア９２は、ガントリマウント５６から第１のＣアーム７０へと、第１のケーブルルータ９４の通り穴９５を通じて、及び第２のＣアーム７２の外面へと延びている。第１のＣアーム７０に重なっているケーブルキャリア９２は、第１の円周方向（示される時計回り）９８に延び、第１の円周方向とは反対の第２の円周方向（示されるような反時計回り）９９において第１のケーブルルータ９４に入って、第１のＣアームの外面上に１８０度のサービスループを形成する。
【００３６】
そこから、ケーブルキャリア９２は、第１の円周方向９８に延び、第２の円周方向９９において第２のケーブルルータに入って、第２のＣアーム７２の外面上に別のサービスループを形成する。
【００３７】
サービスループと組み合わさった第１及び第２のケーブルルータ９４、９６の特定の位置によって、ケーブルキャリア９２における弛みは、ケーブルキャリアにおいてからまったり応力を生じたりすることなく、ガントリ５６に３６０度の完全な回転を提供する。示される実施形態において、ルータは、Ｃアームの中間点近くで装着される。
【００３８】
図８は、ガントリマウント５８に対して外側Ｃアーム７０を入れ子式に回転させるために、かつ外側Ｃアームに対して内側Ｃアーム７２を回転させるために有用な、モータ組立て体１００の一実施形態を示す。各モータ組立て体１００は、エンコーダフィードバックを備えたサーボモータ１０２と、旋回比を変更するためのギアボックス１０４と、ドライブプーリ１０６と、アイドラプーリ１０８と、ドライブプーリとアイドラプーリとの間に通されたベルト１１０と、を含む。１つのモータ組立て体１００は、ガントリマウントへ装着され、ガントリマウントに対して外側Ｃアーム７０を移動させ、別のモータ組立て体は、アームの中心近くで外側Ｃアーム７０へ装着され、外側Ｃアームに対して内側Ｃアーム７０を移動させる。
【００３９】
図９Ａ〜図９Ｇは、ガントリ５６の反時計回りの方向での６０度の増分における３６０度回転を示し、図９Ａは、撮像センサ７６及び伝送装置７４の０度の位置を表す。図９Ｂは、ガントリ５６の６０の旋回／位置を表す。ガントリ５６の各６０度の旋回について、モータ組立て体１００は、動作制御モジュール５１の制御下で、内側Ｃアーム７２を３０度の反時計回りに旋回させ、また、外側Ｃアーム７０を３０度の反時計回りに旋回させ、６０度の組み合わされた旋回を生じる。図９Ｇは、ガントリ５６の３６０度の完全な旋回を表す。見ることができるように、外側Ｃアーム７０及び内側Ｃアーム７２は、図９Ａの元の０度の位置から各々１８０度移動している。図９Ｄ及び図９Ｇにおける伝送装置７４及びセンサ７６が図１及び図９Ａにおけるこれらの位置から逆転していることに留意されたい。このことは、例えば、１つの特定の側に伝送装置を有すること、または１つの特定の側にセンサを有することに利点がある場合、有利であり得る。これらの向きは、本開示によって可能となりかつ容易となる。
【００４０】
先に詳細に説明した通り、種々の実施形態における本開示は、以下の利点を提供する。すなわち、（１）全方向車輪６２、６４を用いたあらゆるＺ軸の周りでのＷａｇ回転によるあらゆるＸ−Ｙ方向におけるシステムの移動、（２）３６０度の完全な撮像ビーム回転のための二重入れ子式Ｃガントリ、（３）立位でのＣＢＣＴなど、ベッドにおける横臥位、座位または立位での撮像、（４）システム１０及びガントリ５６の位置の保存及び再現、（５）ほぼ同時の多平面ｘ線撮像、ならびに（６）ロボット工学またはナビゲーション座標を介した位置の再現である。
【００４１】
可搬型医用撮像システムのための制御システムは、先の図２において説明した。可搬型医用撮像システムのセンサで制御する移動のための制御システムは、図２及び図１０に関して本明細書でさらに説明する。撮像制御システム４０は、動作制御部分５１及び撮像制御部分５４の両方を含む。入力デバイスは、ファンクションキーを備えたキーボード１２と、ハンドル１３と、ジョイスティック１４と、を含み得る。これらの入力デバイスはいずれも、動作制御部分５１及び撮像制御部分５４のうちのいずれかまたは両方を制御し得る。動作制御様式と撮像制御様式との切り替えは、ファンクションキー、ディスプレイデバイスのうちの１つからのタッチスクリーンコマンド、または他の所望の方法によって達成され得る。可搬型医用撮像システムはまた、動作制御部分５１または入出力４２の一部として、患者または撮像システムの位置に関する情報を、通信リンク５２を介して通信するのに有用であり得るスマートホンまたは携帯電話のリンクまたは全地球測位システム（ＧＰＳ）を含み得る。
【００４２】
図１０の制御システム１２０は、可搬型撮像制御システム１０の平面図として図示されており、撮像システム１０及び第１のＣアーム７０の上から見た図を図示する。全方向車輪６２、６４は、正面部分の全方向車輪６２、左右と、後方部分の全方向車輪６４、やはり左右へと分離される。図１０はまた、当該システムの全車輪の３動作自由度のための３軸を図示する。当該図に図示されるように、これらは、ｙ軸に沿って左右に移動するための自由度、ｘ軸に沿って前後に移動するための自由度、ならびにｘ軸及びｙ軸、すなわち垂直軸によって形成される平面に対して垂直な回転軸Ｗａｇに沿った回転自由度を含む。したがって、図１０における垂直軸Ｗａｇは、当該図の平面に対して垂直である。垂直な回転軸は、物理的な回転軸が必要ではないので、撮像システムに関して所望の通り配置され得る。例えば、あるものは、回転軸Ｗａｇが軸５９の垂直軸またはジョイスティック１４の垂直軸と一致するよう、プログラムストレージ４８をプログラムし得る。代替的な簡便な配置は、移動可能なステーション６０の幾何中心（図１を参照されたい）または移動可能なステーションの上部の片隅であり得る。軸の何らかの簡便かつ有用な配置がなされ得る。
【００４３】
図１０はまた、本開示において使用されるセンサの考察のための有用な参照を提供し得る。左センサ１０１、１０５は、左ハンドル１７上に装着されるのに対し、右センサ１０３及び１０７は、右ハンドル１９上に装着される。第１の実施形態は、示されるこれら４つのセンサ１０１、１０３、１０５、１０７を含み得る。可搬型撮像装置１０を操作するヘルスケア専門職などの人員は、ハンドル１７、１９及び動作制御部分５１を用いることによって、当該装置を位置付け得る。一実施形態において、動作制御は、２つの様式、すなわち搬送様式及び微調整様式を有し得る。例えば、携帯医用撮像装置１０が、病院または他のヘルスケア施設の１ウィングから搬送される場合、速度は、微調整位置付けよりも高く設定され得る。したがって、撮像システム１０の後部ハンドル１７、１９への押下は、搬送様式を起動し得る。これらの２つのハンドル１７、１９のいずれかへの押下は、全方向車輪６２、６４のあらゆる移動がより遅く、かつよりゆっくりしている微調整様式を起動し得る。これらの様式間の切り替えはまた、ユーザがファンクションキー、コマンド、タッチスクリーン入力などを介して切り替えることができる適切なプログラミングによって達成され得る。
【００４４】
微調整様式において、動作制御５１は、撮像装置１０を設定位置へ戻す、例えば、所定の位置にするために使用され得る。例えば、図１に関して、撮像セッションが終了した場合、ユーザは、撮像システム１０を患者用ベッド２６に関して最も左の位置へ移動したくあり得る。当該位置は、動作制御５１へとプログラムされ得、図１及び図１０において図示される軸につき、ｘ及びｙの両方向における移動を必要とし得る。このことは、操作者に利用可能なキーボードまたはファンクションボタン１２、ディスプレイデバイス１１ａ、１１ｂのタッチスクリーン、ジョイスティック１４または、ハンドル１７、１９に対して所定の適用される動力及び方向を用いて達成され得る。キーボード、ファンクションボタン及びタッチスクリーンディスプレイデバイスはまた、全方向車輪６２、６４を含む撮像部分及び動作制御部分を制御するために使用され得る。
【００４５】
全方向車輪６２、６４の能力はまた、当該システムが指定の垂直軸の周りで可搬型撮像装置１０を回転させるよう使用され得る。これは、撮像システム１０の幾何中心、撮像システム１０またはそのカートの特定の特徴または部分、撮像システムに装着されたロボットの特徴など、いずれの簡便な軸であってもよい。全車輪６２、６４によって適用される動作はまた、センサ（複数可）１０１、１０３、１０５、１０７へ適用される動力（複数可）に比例し得、軽い動力は結果的に、より遅く、よりゆっくりした速度を生じるのに対し、より大きな動力またはより強いタッチは結果的に、全方向車輪６２、６４によって適用される速度がより大きくなり得る。さらに、動力が適用される方向は、可搬型撮像装置１０の所望の移動方向を示し得る。センサ（複数可）１０１、１０３、１０５、１０７へ適用される動力は、所望の動作を提供するために、必要に応じて前部車輪６２及び後部車輪６４の各々を駆動するために使用される結果として生じるベクトル及びモーメントへと動作制御５１によって分解される。
【００４６】
本発明者らは次に、図１０を用いた移動の例を考察する。一例において、左ハンドル１７を前方に押すことは、装置を前方に進めさせて装置を右に曲がらせるよう操作するであろう。別の例において、左ハンドル１７を押すことは、前方への移動を必要とするために、センサ１０１、１０５を起動させる。センサ（複数可）１０１、１０３、１０５、１０７は、センサ１０１、１０５に対して特定の方向に適用される動力を前方向に中断するが、センサ１０３、１０７へは適用される動力がないひずみゲージであり得る。動力が右ハンドル１９及びそのセンサ１０３、１０７に適用されないので、動作制御５１は、わずかな前方への動作のみとともに右旋回を必要とすると、センサ１０３、１０７からの信号を妨げる。したがって、可搬型撮像装置１０は、全方向車輪６２、６４を介した最低限の前方への移動とともに、右への緊密な旋回をする。複数の実施形態において、４つの車輪６２、６４はすべて、この例においては、まっすぐな右旋回の移動を達成するために移動し得る。車輪６２、６４は、移動がともに移動可能なステーション６０の所望の移動を達成するよう、個々に制御され得る。先に考察したように、これは、微調整様式における移動の例である。他の実施形態において、所望の移動によって、左車輪６２、６４のみが、または右車輪６２、６４のみが起動し得る。
【００４７】
別の例において、左ハンドル１７を右へ押すことは、右横方向の移動または右側移動を必要とするので、動力をセンサ１０１、１０５へ適用する。前後方向の動力がセンサ１０１、１０５へ適用されず、かつ動力が右センサ１０３、１０７へ適用されない場合、動作制御５１は、信号を、微調整様式のままでありながら、前後方向の動作のない右側移動を必要とするものと解釈する。したがって、４つの全車輪６２、６４は、示される方向におけるわずかな、すなわち数ｍｍまたは数インチ右への移動を生じ得る。別の例において、前輪６２は、左前方向に旋回し得るのに対し、後輪６４は、左旋回または左回転を適所で達成するために、右後方に旋回する。別の例において、両方のハンドル１７、１９を左へ押すことは、微調整移動様式よりもむしろ搬送様式をもたらすであろう。このことは、撮像装置１０を左へ、例えば、図１に示すように、可搬型撮像装置１０の一部ではない患者用ベッドまたは患者用台２６に関して左方向の位置へ移動させる。同じことは、ｘ軸方向において前方向に両ハンドル１７、１９を押して、カートを前方向に、今度は微調整様式よりもむしろ搬送様式で移動することについて言え得る。動力を具体的なハンドル１７、１９及びセンサ１０１、１０３、１０５、１０７へ適用することに関して説明したが、多かれ少なかれハンドル及び／またはセンサは、当該システムに採用され得ることは認識されるであろう。さらに、異なる動力ならびに／または移動は、微調整様式及び／もしくは搬送様式を採用するために、ならびに／または手術室の周辺に可搬型撮像装置１０を移動させるために、いくつかの異なる配置で生じ得る。
【００４８】
本開示の実施形態において使用されるセンサ１０１、１０３、１０５、１０７は、非常に多くの動力センサを含む。これらには、ひずみゲージ、動力検知レジスタ、圧電性センサ、圧容量センサ、圧レジスタ及び微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）微量規模ひずみゲージを含み得る。典型的には、動力センサは、ユーザが動力をセンサへ適用すると変化する電気特性を有する。この特性は、動力を適用すると予測可能な様式で増減する電気コンダクタンス、電気抵抗または電気容量であり得る。圧型センサは、圧力を適用するとわずかに微電圧を生じ得る。このセンサは、このような変化を検知するための電気回路の一部、例えば、ホイートストンブリッジであり得る。一列または複数のひずみゲージまたはセンサを用いることによって、ユーザは、全車輪へ適用されることになっている所望の動力の方向を微調整し得る。
【００４９】
図１０において及び以下の例において使用されるセンサ１０１、１０３、１０５、１０７は、可搬型医用撮像装置の車輪６２、６４を制御するために使用され得る。このような技術の例を図１１Ａ及び図１１Ｂに図示する。図１１Ａにおいて、移動可能なステーション６０は、同じであり得または異なり得る前輪６２及び後輪６４とともに図示される。この実施形態において、動作制御モジュール５１の方向下にあるモータ１１００は、力を各車輪へ所望の通り伝達する。車輪６２、６４へ供給された動力は、手動操作、自動操作、またはその両方の組み合わせを含み得る。モータ１１００は、２つ以上の軸を有し、動力を軸１１０２、１１０４、１１０６、１１０８へ供給して、動力を全車輪６２、６４へ個々に与える。このことによって、可搬型撮像ステーション及びその上に装着された撮像装置の精確な配置のための、各車輪６２、６４の細かい制御が可能になる。一実施形態において、モータ１１００及び各軸または車軸１１０２、１１０４、１１０６、１１０８は、位置フィードバックを動作制御モジュールへ提供するための回転式エンコーダまたは他のフィードバック機構をさらに備え得る。
【００５０】
あるいは、図１１Ｂに図示するように、移動可能なステーション６０は、全車輪６２、６４の各々に対する独立した車軸１１２４、１１２６、１１２８、１１３０に動力を与える個別のモータ１１２２を介して動力を割り当てるための局所制御装置１１２０を含み得る。動作制御モジュール５１が各全車輪６２、６４の個別の制御を、それ自体のモータを介して維持することはより単純であり得る。この実施形態において、各モータ１１２２は、位置フィードバックのためのそれ自体のエンコーダを含み得、また、車軸１１２４、１１２６、１１２８、１１３０上のエンコーダまたは他のフィードバック機構を含み得る。動力を車輪６２、６４へ供給するための他の方法は使用され得る。局所制御装置または動作制御モジュールは、センサの読み出しをモータ１１２２及び車軸１１２４、１１２６、１１２８、１１３０の各々へのコマンドにするコンピュータプログラムを収容し得る。この技術とともに、全方向車輪６２、６４は、提供されるセンサによる非常に正確な移動のために個々に制御される。車軸１１２４、１１２６、１１２８、１１３０上の回転式エンコーダからのまたは他の装置によるなどの、動作からのフィードバックは、移動可能なステーションを所望の位置へ戻す上で、その後の使用のために所与の位置を保存するために使用することができる。
【００５１】
可搬型医用撮像システム１０の所望の方向を感知するのに使用されるセンサ１０１、１０３、１０５、１０７は、先に開示した通り、ハンドル１７、１９に装着され得る。センサ１０１、１０３、１０５、１０７はあるいは、図１２Ａ〜図１２Ｄにおいて開示されるように、ジョイスティックにまたは他のタイプのハンドルに装着され得る。第１の代替的な実施形態を図１２Ａに開示する。この制御システム１２１０において、複数の力センサ１２１２、６つのセンサは、環状配置で装着される。ユーザは、制御システムの表面を押下して、センサ１２１２を起動して、可搬型医用撮像システム１０を適切な方向に誘導する。当該方向は、起動されるセンサ１２１２によって、及びユーザによって適用される力または圧力の量によって決定される。このことは、可搬型撮像装置１０のハンドル１７、１９に関して先の例において使用したのと同じ原理である。環状制御配置は、ｘ−ｙ方向全部において、平面で可搬型撮像装置を誘導するのに有用である。所定の軸の周りでの回転はまた、ジョイスティックを上下に押すことによって、またはキーボードもしくはファンクションボタンの入力へのコマンドによって達成され得る。例えば、ジョイスティックを数秒間押すと、可搬型医用撮像装置に、軸の周りを時計回りに回転するよう命令し得るが、上向きに数秒間引っ張ると、反時計回りの回転を命令し得る。
【００５２】
類似の様式の操作を用いる他の例を図１２Ｂ〜図１２Ｄに図示する。図１２Ｂにおいて、８個のセンサ１２２２を、図１及び図１０に関して考察した側部ハンドルのように、前後の移動、つまり、ｘ方向をより示唆する制御システム１２２０について経験的に配置する。より多くのセンサ１２２２は、操作者の望む方向へのより高い感度に対して使用され得る。図１２Ｃにおいて、制御システム１２３０は、示される正方形パターンに装着された６個の力センサ１２３２を含み、２つのセンサ１２３２は前後の移動のためにあり、また、残りの４つのセンサ１２３２の４隅の分布を用いて左右方向または横方向に対するさらなる感度を備えている。図１２Ｄは、長方形配置で複数のセンサ１２４２を用いて構成された制御システム１２４０の例を図示する。この配置は、片側当たり３個のセンサ１２４２を含み、カートまたは撮像ステーションの側方移動のより細かい調整を可能にする。他の配置は、可搬型医用撮像システム及びその全方向車輪６２、６４を誘導するために使用され得る。
【００５３】
図１３〜図１６において図示されるものなど、本開示の実施形態において有用な多くのタイプの全車輪６２、６４がある。装置が一方向（例えば、前後）において移動可能でしかない従来の車輪とは異なり、全方向車輪によって、可搬型撮像装置はあらゆる方向（例えば、前後、左右、対角線、弧状、またはこれらに類するもの）に移動できる。したがって、全方向車輪６２、６４によって、可搬型撮像装置は、いかなる方向においても移動することができる。全方向車輪６２、６４またはメカナムタイプの車輪は概して、その円周上に複数のより小さな車輪またはローラを備えた中心ハブを有する。より小さな車輪は、４５度または９０度など、ハブの中心軸に対する角度で装着される。図１３は、全方向車輪１３０を図示する。この車輪１３０は、中心軸Ａの周りに中心ハブ１３２を含み、複数のローラまたは車輪１３４は、中心軸に対して約４５度の角度で２つの非共軸行１３６、１３８に装着される。車輪またはローラ１３４は交互に接地し、旋回をより簡単にする。これらのタイプの車輪１３０は、その全体が参照により本明細書により組み込まれる米国特許出願第２０１０／０１８７７７９号において説明される。
【００５４】
本開示において有用な別のタイプの全方向車輪６２、６４を図１４において図示する。メカナムホイール１４０は、中心軸Ａを備えた中心ハブ１４２を有する。複数のローラ１４４は、中心ハブの周辺上のフランジ１４６に装着される。この例において、フランジ１４６は、約４５度の角度で曲がり、したがって、ローラ１４４はまた、中心軸に対して約４５度の角度で装着される。他の角度を使用してもよい。各車輪６２、６４は、可搬型医用撮像カートを所望の方向に誘導するために個々に動力を付与され得る。これらのタイプの車輪１４０は、その全体が参照により本明細書により組み込まれる米国特許出願第２０１３／０２９２９１８号において説明される。
【００５５】
図１５は、本開示において有用な別のタイプの全方向車輪６２、６４、メカナムホイール１５０を図示する。車輪１５０は、中心ハブ軸Ａと、複数の平らな円周表面（非表示）と、を備えた中心ハブ１５２を含む。各表面は、突起スポーク１５４を装着し、次に当該突起スポークを使用して、円周ローラ１５６を装着する。この車輪１５０において、ローラ１５６のうちのたったの１個または２個が、一度に床または表面にあり、旋回をより簡単にする。これらのタイプの車輪１５０は、その全体が参照により本明細書により組み込まれる米国特許第８，０１１，７３５号において説明される。
【００５６】
さらに別のタイプの全方向車輪６２、６４、車輪１６０を図１６に開示する。車輪１６０は、２シリーズのスポークまたはマウント１６４、１６６を装着する中心ハブ１６２を含む。第１シリーズのスポーク１６４の各々は、回転軸が車輪１６０及び中心ハブ１６２の回転方向とは反対の９０度である車輪１６５を装着する。第２シリーズのスポーク１６６の各々は、回転軸がまた車輪１６０の回転方向とは反対の９０度である車輪１６７を装着する。第２シリーズ１６６の車輪は、第１シリーズ１６４の車輪よりも直径がわずかに大きい。車輪１６０は、その中心ハブ１６２に対して垂直な軸（非表示）の周りで回転することができる。ローラ１６５、１６７によって、車輪は、方向を簡単に変更することができ、したがって、これを適切な全車輪６２、６４にする。これらのタイプの車輪１６０は、その全体が参照により本明細書により組み込まれる米国特許出願第２０１５／０１３０２６０号において説明される。他のタイプのメカナムホイールまたは全方向車輪６２、６４はまた、本開示の実施形態において使用され得る。
【００５７】
可搬型撮像装置１０の位置が手術室において一旦設定されると、可搬型撮像装置１０は、適所へロックされ得る。例えば、全方向車輪６２、６４は、移動することができないようにロックされ得る。代替例において、キックスタンドまたは他のロック機構が、可搬型撮像装置１０の移動を防止するために採用され得る。ロック機構が一旦解除されると、可搬型撮像装置１０は再度、本明細書に説明されるいかなる方向においても自由に移動する。
【００５８】
本開示の利点は、いかなる所望の位置または方向においても、先に説明した３軸の３自由度能を用いて大きな装置を正確に位置付ける能力を含む。搭載のＧＰＳシステムはまた、装置の位置を追跡して、装置が使用される位置を保存し及び再現するために使用され得る。全車輪６２、６４の独特な３軸動作能は、所望の通り選択され得る垂直回転軸を含む。洞さ制御及び撮像制御の両方を用いることによって、操作者または診断者は、システムの位置を撮像装置の所望の位置と協調させることができる。先に記載の通り、ガントリ位置は、ロボットアーム制御または手動制御を介して行われ得る。動作制御システム、エンコーダ及び全車輪６２、６４によって可能な精確な位置付けによって、可搬型撮像システム１０は、固定された非可搬型システムの制御及び精確性を有することができる。
【００５９】
動作制御システム、センサ、エンコーダ及びシステムメモリによって、可搬型医用撮像システムは、スマートシステムとして作動することができる。センサによって、人員は、センサ及びメモリを用いて所望の通り、当該システムを位置付けることができる。当該システムは、患者の詳細な画像のための精確な小さな移動のための能力、及び例えば、別の患者へまたは別の部屋へ移動するための搬送様式を含む。このことによって、ユーザは、当該システムより簡便な位置に停留させることができた後、所望の場合、撮像システムを精確な位置へ再現することができる。当該システムのメモリは、ユーザへ、後で必要とされる場合に撮像カートを特定の位置へ迅速かつ正確に再現する能力を与える。当該システムはまた、一連の細かい移動を用いて、後で組み合わせるために一連の画像を撮影して、例えば、より大きな視野のために画像をまとめて綴じ得る。ロボットまたはロボットアームを用いて移動可能なステーション上に撮像装置を位置付ける場合、当該ステーションがその位置を迅速かつ正確に戻す能力は、ロボットまたはロボットアームの能力へ加わっており、このような医用ロボットへある範囲の動作を加えるものとみなすことができる。
【００６０】
以下は、可搬型医用撮像システム１０の自由度が、システムを位置付け、画像を捕捉する上で、どのように役立つのかを明確にする。信号伝送装置及びセンサの両方を、例えば、弧状に回転させることによって、同時に移動させる能力により、迅速な走査、すなわちコンピュータ断層撮影法が可能となる。信号伝送装置及びセンサを、すなわち、先に説明したＸ−ｙ平面において同時に変形させる能力によって、当該システムは、より大きな対象または拡大した視野の画像を捕捉することもできる。例えば、図１７Ａにおいて示されるように、撮像システム１７０は、例えば、互いに直接対向する信号伝送装置１７４及び検知器またはセンサ１７６を装着する内側アーム１７１を含み得る。先に説明した通り、当該伝送装置１７４及びセンサ１７６は、１８０度の弧の向かい合った両端にあるように装着される。したがって、例えば、図９Ａ〜図９Ｇ，に関して説明されるガントリの３６０度の回転の際に、１７２の領域は、撮像装置によって完全に撮像される。
【００６１】
内側アーム１７１の半径によって、対象１７２、その一部、または対象１７２によって規定される境界内の焦点の走査が可能となる。対象１７２の中点は、伝送装置１７４とセンサ１７６との間で中間に配置される。図１７Ａに示されるように、信号またはｘ線ビーム１７５の源１７４からの信号またはｘ線ビームの分岐または幅は、標的もしくは対象１７２または１７２によって規定される半径内に収容される対象の一部の態様すべてを捕捉するのに十分である。したがって、図１７Ａにおいて、伝送装置１７４から送信される信号またはｘ線の視野（ＦＯＶ）は、標的もしくは対象１７２のすべての部分または１７２によって規定される半径内に収容される対象の一部を捕捉することができる。対象が、一部の場合において、対象１７２と識別された領域よりも実際大きくあり得ることは認識されるであろう。本明細書に示されるセンサ１７６はまた、伝送装置１７４から受信され、画像が所望である対象１７２またはその部分を通じて送信されたｘ線または他の信号を捕捉するのに十分大きい。
【００６２】
時折、図１７Ａにおいて図示される視野よりも大きな標的または対象を撮像する必要があり得る。したがって、図１７Ｂにおいて示されるように、対象１７８は、信号の幅１７５よりも大きい。しかしながら、中心を外れて伝送装置１７４及びセンサ１７６の位置を移動させることによって、ガントリの３６０度の回転の際（例えば、６０度の増分における移動を示す図９Ａ〜図９Ｇを参照されたい）、対象１７８全体を包含する、より大きな視野が得られる。図１７Ｂに示されるように、信号伝送装置１７４及び検知器またはセンサ１７６は両方とも、特定の距離１７７ほど中心を外れて移動する。この例において、移動したまたは相殺された距離は、ガントリの内側アーム７２が回転するにつれて、伝送装置１７４の視野が、標的または対象１７８の全体を今や捕捉するよう十分である。また、対象が、１７８として識別される部分よりも実際に大きくあり得ることは認識されるであろう。この例において、可搬型医用撮像カートは、移動せず、例えば、変形せず、むしろ信号伝送装置１７４及び検知器またはセンサ１７６が、中心線からの距離１７７で固定した位置にあり、または必要な距離１７７ほど中心を外れて変形する。伝送装置１７４及びセンサ１７６の距離１７７を相殺することによって、より大きな視野が、撮像されることになっている対象の中心における焦点の周りの回転の必要なく、かつ従来のＯ型ガントリの必要なく得られることができることが発見された。伝送措置１７４及びセンサ１７６の位置がこの位置で固定され得、または例えば、以下により詳細に説明される変形装置に沿って移動可能であり得ることは認識されるであろう。
【００６３】
図１７Ａ〜図１７Ｂはしたがって、さらなる自由度である、信号伝送装置１７４及び検知器またはセンサ１７６が例えば、線形様式で変形する能力を図示する。図１８Ａ〜図１８Ｂは、このことが達成されることができる少なくとも１つの方法の例を図示する。図１８Ａにおいて、信号伝送装置１７４は、トラックリニアアクチュエータ、または他の変形装置１８４上に装着される。例えば、変形装置１８４は、リニアトラック１８２の中に装着され得る。類似の様式で、１８０度反対にあるアーム１７１のもう片側では、センサまたは検知器１７６はまた、例えば、トラック１８６におけるトラックリニアアクチュエータまたは他の変形装置１８８上に装着される。矢印及び陰影線の表示によって図示されるように、信号伝送装置１７４及び検知器またはセンサ１７６は、単軸において左右に移動することができる。したがって、伝送装置１７４及びセンサ１７６は、撮像空間の視野を拡大させまたは狭小させるために、中心を外れて位置付けられることができる。
【００６４】
変形装置１８４、１８８によって提供される線形軸は、ユーザによって所望の通り向けられ得、したがって、実質的に何らかの所望の向きにより精確な制御を準備する。ちょうど回転軸が２つの線形軸を用いるよりもより精確であり得るように、この新たな軸は、所望の向きで、ガントリ５６、外側アーム７０、内側アーム７２、ガントリ垂直軸５９ｚ軸、及びさらには移動可能なステーション６０，を剥けることによって所望の通り配置され得る。したがって、図１７Ｂ及び図１８Ａ〜図１８Ｂにおいてならびに図１に関して示されるように、軸は、前後の変形を伴うｘ軸に沿って、または左右の変形を伴うｙ軸に沿って配置される。図３に関して、伝送装置７４とともに、センサ７６は、ｚ軸に沿って上下に移動するであろう。図４に関して、今は水平に向けられたガントリ５６とともに、新たな軸はまた、示されるｘ軸と平行に変形するであろう。さらに、ガントリ及び外側アーム７２は、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｅ及び図９Ｆにおける非水平かつ非垂直の種々の向きに位置付けられる。変形装置１８４、１８８はしたがって、中間のまたはそうでなければ所望の向きと呼ばれ得るものに沿って独立した自由度を形成する。伝送装置１７４及びセンサ１７６はしたがって、従来の撮像装置よりも大きな視野で、特定の損傷、腫瘍、または他の医学的現象を撮像するよう有利に向けられ得る。
【００６５】
伝送装置１７４及びセンサ１７６は、今や可能であるより大きな視野を使用するのが望ましいように移動し得または調整され得る。例えば、伝送装置１７４及びセンサ１７６は、標的の所望の領域または体積の完全な網羅を確実にするためにいくつかの位置まで連続して回転し得る。「ターゲティング」は、撮像前に実施され得る。所望の位置は、メモリ４４において、または撮像制御モジュール５４において利用可能な他のメモリにおいて記述され得及び記録され得る。画像が撮影されると、撮像している操作者またはヘルスケア専門職は、所望の一連の画像を通じてのシーケンスのみを必要とする。このことは、完全かつ正確な網羅、各画像が撮影された後に達成される回転または移動を確実にすることができ、それにより画像にぼかしが入らないようになっている。
【００６６】
変形装置またはリニアアクチュエータは、直線に沿った移動を提供するための、動力を与えられた電気的なリニアアクチュエータ、リニアトラック、リニア摺動、ボール摺動、ラック摺動、ボールねじ、及びこれらに類するものを含み得る。変形装置１８４、１８８は、動作制御モジュール５１によって制御され得、したがって、可搬型医用撮像装置のコンポーネント全部の協調された移動を確実にし得る。特に、変形装置１８４、１８８の移動は、同一であるよう制御され得る。したがって、いずれかの装置が左または右へ移動すると、もう一方はまた、協調した様式で移動し得、したがって、撮像されることになっている対象１７８の網羅を確実にし、また伝送装置１７４から送信される信号が、撮像されることになっている患者または他の対象を通る横断後にセンサ１７６によって捕捉されるであろうことを確実にし得る。このことは、有害な放射線のいかなる漏れも防止し、患者ならびに診断従事者及びヘルスケア従事者の曝露を制限する。信号伝送装置１７４及び検知器またはセンサ１７６の移動は、動作制御モジュールの制御下での他の装置の移動と同様に協調され及び制御される。この実施形態において、各リニアアクチュエータ、ボールねじまたはモータは、位置フィードバックについてのそれ自体のエンコーダを、可搬型医用撮像システム１０の他のモータまたはアクチュエータについて先に説明した通り含み得る。
【００６７】
代替的な実施形態において、伝送装置１７４及び／またはセンサ１７６は、適所に固定され得る。例えば、伝送装置１７４及びセンサ１７６は、装置が常に拡大した視野で撮像するよう、中心からの距離１７７の位置に固定され得る。別の実施形態において、センサ１７６の面積が伝送装置１７４に対して大きな場合、センサ１７６は、伝送装置１７４の伝送をなおも検知することができる限り、伝送装置１７４が移動しまたは変形する場合でさえ静止し得る。
【００６８】
図１７Ａ〜図１７Ｂ及び図１８Ａ〜図１８Ｂにおいて図示される変形移動は、撮像されることになっている対象の網羅を確実にし得る。このような協調及び亢進した視野能力なしでは、非常により大きな撮像装置が必要とされるであろう。すなわち、Ｃアーム７０及び７２は、達成されることになっている対象１７８の完全な網羅のための非常により大きな直径を有する必要があるであろう。外側Ｃアーム７０及び内側Ｃアーム７２の個別の移動なしで、可搬型撮像装置は実際に、完全な３６０度の網羅を達成するために、完全な円、Ｏ型ガントリまたはガントリマウントを必要とし得る。例えば、米国特許第７，１０８，４２１号におけるものなど、いくつかの従来技術の装置は、より大きな変形装置を対象についての異なる位置へと回転させることによって、より大きな対象の網羅を達成する。より大きな動作は、例えば、より大きな犠牲を払ってＯ型ガントリまたはガントリマウントを必要とし得、移動自由度についてのより大きな制限、及び手術室環境における制限を伴い得る。
【００６９】
対照的に、本開示の実施形態は、可搬型医用撮像システム及びそのコンポーネントのわずかな移動を用いることによって、より大きな対象を網羅することができ、かつ撮像されることになっている非常により大きな視野を有する。移動の例は、図１、図３及び図４に関してなされるであろう。図１において、例えば、ガントリ５６は、概して垂直な向きにあるとともに、Ｃアーム７０、７２は、患者のために準備された患者用ベッド２６の周りに位置付けられる。患者の下にある撮像伝送装置７４は、患者の上にある検知器７６と協調して機能するであろう。図１８Ａ〜図１８Ｂに関して考察される例は、左右方向または水平方向における、すなわち、アーム１７１の平面における移動を必要とする。図１に関して、これはｙ軸方向における移動であることがわかる。
【００７０】
図３において、ガントリ５６は、同じ垂直の向きにあるが、内側アーム７２は、９０度回転し、それにより伝送装置７４及びセンサ７６は、今や水平に向いている。このことは、先に説明した考察したｙ軸に平行な「ロータ」の回転自由度である。アーム７２の平面において伝送装置７４及びセンサ７６を変形させることは今や、垂直移動、すなわち、図３に示されるようにｚ軸に沿っているであろう。図４に関して、ガントリ５６は今や、水平位置に対して９０度回転している。内側アーム７２が、図１８Ａ〜図１８Ｂの線形変形装置を装備した場合、伝送装置７４及びセンサ７６は、図４に図示されるｘ軸方向における内側アーム７２の平面内で変形するであろう。ｘ軸の周りの回転またはｘ軸と平行な回転は、先に考察した「傾斜」自由度である。したがって、伝送装置７４及びセンサ７６自体は、１つの線形軸に沿って、単一の自由度のみを有し、当該軸は、可搬型医用撮像システムの脈絡において使用され得る。したがって、線形移動は、図１及び図４については患者の幅を横切り得、または図３については患者に関して垂直に上下であり得る。
【００７１】
これらの同じ図に関して、先に考察したように他の自由度も考慮され得る。したがって、図１において、外側アーム７０及び内側アーム７２は、患者用ベッド２６の周りの回転自由度を可能にする。垂直軸５９は、垂直方向の変形、すなわち、ｚ軸に沿った線形移動を可能にする。全車輪６２、６４は、ｘ−ｙ平面内での移動の完全な自由を可能にする。これらの自由度はまた、医療チームが患者用ベッド２６へ載架されることになっている患者の画像を捕捉したいときに使用され得る。可搬型医用撮像システム１０はしたがって、図１７Ａ〜図１７Ｂに示されるように、既に考察した６自由度を可能にし、また新たな線形軸自由度を有する。
【００７２】
これらの自由度によって、可搬型医用撮像システムの追加使用が可能となる。例えば、軸に沿ったよりわずかな、かつより精確に制御された移動は今や、より大きな移動よりもむしろ使用され得る。例えば、図１７Ａ〜図１７Ｂに示されるように、撮像されることになっている対象が、簡便に取り扱うことができるよりも大きな場合、これにより、変形移動から生じる線形自由度は、視野の拡大が可能となる。
【００７３】
本発明のいくつかの実施形態を、上述の明細書に開示したが、上述の説明及び関連する図面において提示された教示の利益を有する、本発明が関連する、本発明の多くの変更及び他の実施形態が思い浮かぶであろうことが理解される。したがって、本発明は、先の明細書に開示された具体的な実施形態に制限されず、かつ多くの変更及び他の実施形態が、添付の特許請求の範囲内に含まれることが企図されることは理解される。１つの実施形態からの特徴を本明細書に記載される異なる実施形態からの特徴と組み合わせるか、または一緒に使用してもよいことが、さらに想到される。その上、具体的な用語が、後述の特許請求の範囲においてと同様に本明細書で採用されるが、当該用語は、一般的なかつ説明する意味でのみ使用され、説明される本発明も後述の特許請求の範囲も制限する目的にない。本明細書で引用される各特許及び公開の完全な開示は、各このような特許または公開が本明細書において参照により個々に組み込まれたかのように、参照により組み込まれる。本発明の種々の特徴及び利点は、以下の特許請求の範囲において明らかにされる。
【図１】
2019508110.tif 000003
【図２】
2019508110.tif 000004
【図３】
2019508110.tif 000005
【図４】
2019508110.tif 000006
【図５】
2019508110.tif 000007
【図６】
2019508110.tif 000008
【図７】
2019508110.tif 000009
【図８】
2019508110.tif 000010
【図９Ａ】
2019508110.tif 000011
【図９Ｂ】
2019508110.tif 000012
【図９Ｃ】
2019508110.tif 000013
【図９Ｄ】
2019508110.tif 000014
【図９Ｅ】
2019508110.tif 000015
【図９Ｆ】
2019508110.tif 000016
【図９Ｇ】
2019508110.tif 000017
【図１０】
2019508110.tif 000018
【図１１Ａ】
2019508110.tif 000019
【図１１Ｂ】
2019508110.tif 000020
【図１２Ａ】
2019508110.tif 000021
【図１２Ｂ】
2019508110.tif 000022
【図１２Ｃ】
2019508110.tif 000023
【図１２Ｄ】
2019508110.tif 000024
【図１３】
2019508110.tif 000025
【図１４】
2019508110.tif 000026
【図１５】
2019508110.tif 000027
【図１６】
2019508110.tif 000028
【図１７Ａ】
2019508110.tif 000029
【図１７Ｂ】
2019508110.tif 000030
【図１８Ａ】
2019508110.tif 000031
【図１８Ｂ】
2019508110.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月9日(2018.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７Ａ】
2019508110.tif 000033
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７Ｂ】
2019508110.tif 000034
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８Ａ】
2019508110.tif 000035
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８Ｂ】
2019508110.tif 000036
【国際調査報告】
2019508110.tif 000037
2019508110.tif 000038