(57)【要約】  対象者の体内治療領域における神経の位置判定方法は、体内治療領域内の第１の位置において第１の電気刺激を提供することと、体内治療領域内の第２の位置において第２の電気刺激を提供することと、第２の位置において１つ以上の追加の電気刺激を提供することと、を含む。第１の電気刺激は、神経に支配される筋肉の閾値反応を誘発しないが、第２の電気刺激は、筋肉の反応を誘発する。１つ以上の追加の刺激はそれぞれ、第１の刺激よりも小さい電流の大きさを有し、第２の位置における筋肉の閾値反応を誘発するのに必要な最小の電流の大きさを判定するために使用される。次いで、この最小の電流の大きさを使用して、第２の位置から神経までの距離を判定する。
2019535350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の体内治療領域における神経の位置判定方法であって、
前記体内治療領域内の第１の位置において第１の電気刺激を提供することであって、前記第１の電気刺激が、前記神経に支配された筋肉の閾値反応を誘発しない第１の電流の大きさを有する、ことと、
前記体内治療領域内の第２の位置において第２の電気刺激を提供することであって、前記第２の電気刺激が前記第１の電流の大きさを有し、前記閾値よりも大きい前記筋肉の反応を誘発する、ことと、
前記第２の位置において１つ以上の追加の電気刺激を提供することであって、前記１つ以上の追加の刺激がそれぞれ、前記第１の電流の大きさよりも小さい電流の大きさを有する、ことと、
前記１つ以上の追加の電気刺激から、前記第２の位置における前記筋肉の前記閾値反応を誘発するために必要な最小の電流の大きさを判定することと、
判定された前記最小の電流の大きさを用いて、前記第２の位置から前記神経までの距離を判定することと、
を含む、方法。
【請求項２】
非侵襲機械センサを使用して、前記第１、第２、及び１つ以上の追加の電気刺激のそれぞれに対する前記筋肉の反応を監視することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１、第２、及び１つ以上の追加の電気刺激のそれぞれが、細長い刺激装置の遠位端部から提供され、
前記第１及び第２の電気刺激が、前記刺激装置の中心軸上に配設された電極から提供され、
前記１つ以上の追加の電気刺激が、前記刺激装置の前記中心軸から離れたオフセット電極から提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記刺激装置の前記中心軸を中心とした複数の角度位置にわたって前記オフセット電極を回転させることを更に含み、
前記第２の位置から前記神経までの距離を判定することが、前記複数の角度位置のそれぞれから前記神経までの距離を判定することを含み、
前記複数の角度位置のそれぞれからの判定された前記距離を用いて、前記刺激装置の前記中心軸に対する前記神経の前記位置を三角測量することを更に含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の電気刺激が、刺激装置の前記遠位端部に配設された電極から提供され、
前記方法が、
前記刺激装置の前記遠位端部の位置を監視することと、
予め取得した解剖学的モデルを用いて、監視された前記位置と前記神経との間の推定距離を推定することと、
前記推定距離を用いて前記第１の電流の大きさを選択することと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の電流の大きさが、有界電流範囲から選択され、前記神経からの前記推定距離において印加されたときに前記筋肉の反応を誘発しないと予想される前記範囲内の最大電流である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記選択された電流の大きさが前記筋肉の反応を誘発する場合、前記解剖学的モデルを調節することを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記解剖学的モデルが、前記対象者の取得されたモデルである、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
仮想ワークスペース内に前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれを位置合わせすることと、
前記第１の位置を囲んでいる前記仮想ワークスペースの部分を、前記神経を含まないものとして示すことと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の位置からの前記判定された距離において、前記ワークスペース内の神経の存在を示すことを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記仮想ワークスペースの第２の部分を前記神経を含まないものとして示すことを更に含み、前記第２の部分が、前記判定された距離まで前記第２の位置を囲んでいる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記仮想ワークスペースを、前記体内治療領域内に配設されたエンドエフェクタの運動を制御するように動作可能なロボットコントローラに提供することと、
前記ワークスペースの前記神経を含まないものとして示された部分、及び前記ワークスペース内の示された前記神経の存在のうちの少なくとも１つに従って前記エンドエフェクタの前記運動を制限するように前記ロボットコントローラを拘束することと、
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
対象者の体内治療領域における神経の位置決定方法であって、
第１の電流の大きさを有する第１の電気刺激を、前記体内治療領域内の第１の位置において印加することであって、前記第１の位置が前記神経からの閾値距離よりも大きく、前記閾値距離は、前記第１の電気刺激が前記神経に支配される筋肉の閾値反応を誘発することができる最大距離である、ことと、
第２の電流の大きさを有する第２の電気刺激を、前記体内治療領域内の第２の位置において印加することであって、前記第２の位置が前記神経からの前記閾値距離未満であり、前記第２の電流の大きさが前記第１の電流の大きさよりも小さい、ことと、
前記第２の電気刺激に対する、前記神経に支配される筋肉の反応の大きさを監視することと、
前記第２の電流の大きさと、前記筋肉の監視された前記反応の大きさとから、前記第２の位置から前記神経までの距離を判定することと、
仮想ワークスペース内に前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれを位置合わせすることと、
前記第１の位置を囲んでいる前記仮想ワークスペースの部分を、前記神経を含まないものとして示すことと、
前記第２の位置からの前記判定された距離において、前記仮想ワークスペース内の神経の存在を示すことと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記第２の電流の大きさが、前記第２の位置における前記筋肉の反応を誘発するのに必要な最小の電流の大きさである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１及び第２の電気刺激が、前記体内治療領域内に配設された電極によってそれぞれ印加され、
前記方法が、前記電極を前記第１の位置から前記第２の位置に前進させることを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記仮想ワークスペースの第２の部分を前記神経を含まないものとして示すことを更に含み、前記第２の部分が、前記判定された距離まで前記第２の位置を囲んでいる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の電気刺激が、刺激装置の前記遠位端部上に配設された電極から提供され、
前記方法が、
前記刺激装置の前記遠位端部の位置を監視することと、
予め取得した解剖学的モデルを用いて、監視された前記位置と前記神経との間の推定距離を推定することと、
前記推定距離を用いて前記第１の電流の大きさを選択することと、
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の電流の大きさが、有界電流範囲から選択され、前記神経からの前記推定距離において印加されたときに前記筋肉の反応を誘発しないと予想される前記範囲内の最大電流である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記選択された電流の大きさが前記筋肉の反応を誘発する場合、前記解剖学的モデルを調節することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記仮想ワークスペースを、前記体内治療領域内に配設されたエンドエフェクタの運動を制御するように動作可能なロボットコントローラに提供することと、
前記ワークスペースの前記神経を含まないものとして示された部分、及び前記ワークスペース内の示された前記神経の存在のうちの少なくとも一方に従って前記エンドエフェクタの前記運動を制限するように前記ロボットコントローラを拘束することと、
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１６年１０月５日に出願され、米国特許出願公開第２０１７／００２０６１１号として公開された「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｐｐｉｎｇ  ａ  Ｎｅｒｖｅ」と題する米国特許出願第１５／２８６，３１７号、２０１６年１０月５日に出願され、米国特許出願公開第２０１７／００２０４５０号として公開された「Ｎｅｒｖｅ  Ｍａｐｐｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許出願第１５／２８６，３２３号、２０１６年１０月５日に出願され、米国特許出願公開第２０１７／００２０４５１号として公開された「Ｎｅｕｒａｌ  Ｌｏｃａｔｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ」と題する米国特許出願第１５／２８６，３２８号、２０１６年１０月５日に出願された「Ｎｅｕｒａｌ  Ｌｏｃａｔｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ」と題する米国特許出願第１５／２８６，３３３号に対する優先権を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、概して、１つ以上の神経の存在を検出するための外科用診断システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の外科的慣行は、神経の位置を認識又は検証して、神経の損傷を回避することを重要視している。外科的技術の進歩には、低侵襲性外科手術や、更に複雑な医療装置の挿入など、露出がずっと小さい技術の開発を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした外科技術の進歩により、それに応じて手術中に神経を検出及び／又は回避する方法の改良が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、対象者の体内治療領域における神経の位置判定方法は、体内治療領域内の第１の位置において第１の「探索」電気刺激を提供することから開始される。第１の電気刺激は、神経に支配される筋肉の閾値反応を誘発しない第１の電流の大きさを有する。刺激プローブが前進すると、第２の探索電気刺激が、体内治療領域内の第２の位置に提供される。第２の電気刺激は、第１の刺激と同じ電流の大きさを有し、閾値よりも大きい筋肉の反応を誘発する。
【０００６】
第２の誘発刺激の印加後、１つ以上の追加の「位置判定」電気刺激が、第２の位置に提供され、各刺激は第１の刺激よりも小さい電流の大きさを有する。これらの１つ以上の追加の電気刺激から、第２の位置における筋肉の閾値反応を誘発するのに必要な最小の電流の大きさが判定される。次いで、この最小の電流の大きさを使用して、第２の位置から神経までの距離を判定する。
【０００７】
別の実施形態では、第１の探索電気刺激は、体内治療領域内の第１の位置に印加されてもよい。第１の位置は、神経からの閾値距離よりも大きく、閾値距離は、第１の電気刺激が神経に支配される筋肉の閾値反応を誘発することができる最大距離である。
【０００８】
次いで、第２の位置判定電気刺激を、体内治療領域内の第２の位置に印加することができる。第２の位置判定刺激の電流の大きさは、第１の探索刺激の電流の大きさよりも小さく、第２の位置は、第１の位置よりも神経に近い。位置判定電気刺激に対する筋肉の反応の大きさを監視してもよく、この反応の大きさは、位置判定刺激の大きさと共に、第２の位置から神経までの距離を判定するために使用されてもよい。
【０００９】
第１の位置及び第２の位置のそれぞれは、仮想ワークスペース内に位置合わせされてもよく、第１の位置を囲んでいる仮想ワークスペースの部分は、神経を含まないものとして示され、仮想ワークスペース内の神経の存在は、第２の位置からの判定された距離において示されてもよい。
【００１０】
一実施形態では、患者の体内治療領域内に位置する神経のモデリング方法は、仮想ワークスペース内の複数の位置に電極を配置することを含み、複数の位置のそれぞれは、体内治療領域内の異なる位置に対応する。電気刺激が、電極から体内治療領域内の異なる位置のそれぞれにおいて体内組織に提供され、提供された電気刺激のそれぞれに対する筋肉の反応は、筋肉と通信するセンサによって監視される。異なる位置のそれぞれから神経までの距離は、それぞれの位置に提供される電気刺激の大きさと、提供された刺激に対する筋肉の監視された反応とを使用して判定される。仮想ワークスペース内のこれらの距離及び既知の／位置合わせされた電極位置から、神経の仮想モデルが仮想ワークスペース内に構築される。次いで、この仮想モデルは、ディスプレイに提供されてもよく、仮想モデルは、他の解剖学的画像と共に表示及び／又はマージされてもよく、又は体内治療領域内に配設されたツール及び／又はエンドエフェクタを制御する目的でロボットコントローラに提供されてもよい。
【００１１】
別の実施形態では、神経の存在に関して患者の体内治療領域をモデリングする方法は、体内治療領域内の１つ以上の電極の位置を監視することと、１つ以上の電極を介して複数の電気刺激を体内治療領域に提供することと、を含む。複数の電気刺激のそれぞれは、体内治療領域内の異なる各位置に提供され、神経に支配される筋肉は、複数の電気刺激のそれぞれに対する反応に関して監視される。
【００１２】
この方法は続いて、異なる位置のうちの少なくとも１つに提供された電気刺激の大きさと、提供された電気刺激に対する筋肉の監視された反応とから、神経と異なる位置のうちの少なくとも１つとの間の距離を判定する。次に、体内治療領域の仮想モデルは、異なる位置のうちの少なくとも１つから判定された距離にある神経を表す第１の部分と、神経を含まない体内治療領域内の空間を表す第２の部分とを含むように構築され得る。上記の実施形態と同様に、この仮想モデルは、ディスプレイに提供されてもよく、仮想モデルは、他の解剖学的画像と共に表示及び／又はマージされてもよく、又は、体内治療領域内に配設されたツール及び／又はエンドエフェクタを制御する目的でロボットコントローラに提供されてもよい。
【００１３】
別の実施形態では、神経のモデリング方法は、１つ以上の電極から患者の体内治療領域に複数の電気刺激を提供することと、非侵襲性機械センサを使用して、複数の電気刺激のそれぞれに対する筋肉の機械的反応を監視することと、を含む。複数の電気刺激のそれぞれは、電流の大きさを有し、体内治療領域内の異なる各位置に提供される。提供された複数の電気刺激のそれぞれの電流の大きさと、筋肉の監視された機械的反応とを用いて、神経と異なる各位置のそれぞれとの間の距離が判定される。最後に、神経の仮想モデルは、神経と異なる各位置のそれぞれとの間の判定された距離を使用して、仮想ワークスペース内に構築される。
【００１４】
一実施形態では、神経マッピングシステムは、複数の電極と、センサと、複数の電極のそれぞれ及びセンサと通信するプロセッサと、を含む。複数の電極のそれぞれは、対象者の体内治療領域内に延びるように構成された１つ以上の細長い医療装置の遠位端部に配設され、センサは、筋肉の監視された反応に対応する出力信号を提供するように構成されている。
【００１５】
プロセッサは、体内治療領域内の複数の電極のそれぞれの位置の示度を受信し、刺激が複数の位置のそれぞれにおいて体内組織に伝達され得るように、各電極に電気刺激を提供するように構成される。次いで、プロセッサは、センサからの筋肉の監視された反応の大きさの示度を受信することができ、筋肉の反応は、提供された電気刺激によって誘発されている。次いで、プロセッサは、提供された電気刺激の大きさと、提供された刺激に対する筋肉の監視された反応とを用いて、複数の電極のそれぞれの位置から神経までの距離を判定してもよい。プロセッサは、複数の位置のそれぞれにおいて神経までの判定された距離を使用して、神経の仮想モデルを構築することができ、この仮想モデルは、ディスプレイに出力されてもよく、又は体内治療領域内のツール及び／又はエンドエフェクタを制御する目的でロボットコントローラに提供されてもよい。
【００１６】
別の実施形態では、神経マッピングシステムは、１つ以上の電極と、センサと、１つ以上の電極のそれぞれ及びセンサと通信するプロセッサと、を含む。１つ以上の電極のそれぞれは、対象者の体内治療領域内に延びるように構成された細長い医療装置の遠位端部に配設され、センサは、筋肉の監視された反応に対応する出力信号を提供するように構成されている。
【００１７】
プロセッサは、刺激が体内治療領域内の複数の位置のそれぞれで体内組織に伝達され得るように、１つ以上の電極のそれぞれに電気刺激を提供するように構成されている。プロセッサは、センサから出力信号を受信することができ、出力信号は、複数の位置のそれぞれにおいて提供された電気刺激に対する筋肉の反応の示度を提供する。プロセッサは、複数の位置のそれぞれにおいて提供された電気刺激の大きさと、受信された出力信号とを用いて、第１の部分及び第２の部分を含む体内治療領域の仮想モデルを構築することができる。第１の部分は、筋肉を支配する神経を表し、神経を含まない体内治療領域内の空間を表す第２の部分。第１の実施形態と同様に、この仮想モデルは、ディスプレイに出力されてもよく、又は体内治療領域内のツール及び／又はエンドエフェクタを制御する目的でロボットコントローラに提供されてもよい。
【００１８】
一実施形態では、体内空間内の神経の位置判定方法は、刺激装置の遠位端部を体内空間内の解剖学的ターゲットに向かって前進させることと、刺激装置が解剖学的ターゲットに向かって前進している間に、刺激装置の中心軸上に配設された第１の電極から第１の電気刺激を周期的に印加することと、を含む。第１の電気刺激に対する体内空間内の神経に支配された筋肉の反応が検出された場合、位置判定電気刺激は、刺激装置の中心軸からオフセットされた複数の位置から印加することができる。この方法は続いて、複数の位置のそれぞれにおける位置判定電気刺激に対する筋肉の反応の大きさを監視し、神経と複数の位置のそれぞれとの間の距離を判定することができる。判定された距離を使用して、複数の位置のそれぞれにおける判定された距離から神経の位置を判定する。
【００１９】
本発明の上記の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の態様に関する以下の詳細な説明から容易に明らかである。
【００２０】
「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つ」、及び「１つ以上」は、項目のうちの少なくとも１つが存在することを示すために互換的に使用される。そのような項目は、別途明瞭に記載のない限り、複数存在してもよい。添付の特許請求の範囲を含む、本明細書におけるパラメータの全数値（例えば、数量又は条件）は、実際に数値の前に「約」があるか否かに関わらず、全ての例において、「約」という用語によって修飾されているものとして理解されるべきである。「約」は、記載された数値がわずかな不正確さ（正確な値に近い、概ねこの値であるか又は値に十分に近い、おおよそ）を許容することを示す。「約」によって提供される不正確さが本技術分野において異なる意味で理解されない場合、本明細書で使用されるときの「約」は、そのようなパラメータを測定及び使用する通常の方法から生じ得る変動を少なくとも示す。更に、範囲の開示は、全ての値及び全範囲内で更に分割された範囲の開示を含む。これにより、範囲内の各値及び範囲の端点は全て、別個の実施形態として開示される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】人工的に誘発された機械的筋肉反応を検出するための神経監視システムの概略図である。
【図２】ＭＭＧ出力信号振幅、刺激装置電流、及び刺激装置電極と神経との間の距離の関係を示す概略グラフである。
【図３】対象者の脚への複数の機械センサの配設を示す概略正面図である。
【図４】腰椎の一部を含む体内治療領域の概略側面図である。
【図５】仮想神経確率モデルの概略等角図である。
【図６】３Ｄ神経モデルを作成及び利用するための概略データフロー図である。
【図７】神経確率モデルを構築する方法を示す概略フローチャートである。
【図８】３次元空間内に刺激装置を位置合わせすることができる位置判定装置の概略側面図である。
【図９Ａ】刺激装置の長手方向軸を横断する概略２Ｄ側面図であり、モデルに基づく三角測量法を使用した神経確率モデルの作成を示す。
【図９Ｂ】刺激装置の長手方向軸を横断する概略２Ｄ側面図であり、モデルに基づく三角測量法を使用した神経確率モデルの作成を示す。
【図９Ｃ】刺激装置の長手方向軸を横断する概略２Ｄ側面図であり、モデルに基づく三角測量法を使用した神経確率モデルの作成を示す。
【図９Ｄ】刺激装置の長手方向軸を横断する概略２Ｄ側面図であり、モデルに基づく三角測量法を使用した神経確率モデルの作成を示す。
【図１０Ａ】複数神経のモデルに基づく三角測量法を示す、刺激装置の長手方向軸に沿った概略２Ｄ図である。
【図１０Ｂ】複数神経のモデルに基づく三角測量法を示す、刺激装置の長手方向軸に沿った概略２Ｄ図である。
【図１１】証拠に基づく適応刺激方法の第１の実施形態を示す概略フローチャートである。
【図１２】証拠に基づく適応刺激方法の第２の実施形態を示す概略フローチャートである。
【図１３】モデルに基づく適応刺激方法を示す概略フローチャートである。
【図１４Ａ】複数の刺激装置プローブが体内ターゲット領域に向かって前進させられている概略横断面図である。
【図１４Ｂ】複数の刺激装置プローブが体内ターゲット領域に向かって前進させられている概略横断面図である。
【図１５Ａ】先端電極及び単一オフセット電極を有する刺激装置の概略斜視図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの刺激装置の概略端面図である。
【図１６Ａ】先端電極及び複数のオフセット電極を有する刺激装置の概略斜視図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａの刺激装置の概略端面図である。
【図１７】神経に対する外科用ツールの位置を検出するための神経監視システムを含むロボット制御外科用システムの概略図である。
【図１８】ロボットコントローラの概略図である。
【図１９】対象者の神経に対して移動する細長い外科用器具の遠位端部の概略断面図である。
【図２０】仮想バリアが神経の周囲に直立している、図１９の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面を参照すると、同様の参照番号は様々な図における同様又は同一の構成要素を指すために使用され、図１は、対象者１４の体内治療領域１２内の１つ以上の神経の存在を特定するために使用され得る神経監視システム１０を概略的に示す。以下により詳細に記載されるように、１つの構成では、システム１０は、機械的運動に関して対象者１４の１つ以上の筋肉を監視して、機械的運動が、提供された刺激に対して人工的に誘発された筋肉の機械的反応（「人工的に誘発された機械的筋肉反応」とも称される）であるか、又は別の因子（例えば、対象者が意図する筋収縮／弛緩及び／又は環境に起因する運動）によって引き起こされる運動であるかを判定することができる。処置中に人工的に誘発された機械的筋肉反応が検出された場合、システム１０は、ディスプレイを介してなどユーザに表示する、又は別の適切な動作を実行することができる。
【００２３】
本明細書で使用される場合、人工的に誘発された機械的筋肉反応は、天然の知覚手段（例えば、視覚、聴覚、味覚、嗅覚、及び触覚）を通じて知覚されない刺激に反応した筋肉の収縮又は弛緩を指す。むしろ、筋肉を支配する神経に刺激を直接加えることによって誘発されるのが筋肉の収縮／弛緩である。「人工的に誘発された」筋肉反応を引き起こし得る刺激の例としては、神経又は神経を直接囲む体内組織若しくは流体に直接印加される電流を挙げることができる。本例では、印加された電流が十分に強い及び／又は神経に十分に近い場合、神経を人工的に脱分極させる（その結果、これに応じて神経によって支配される筋肉を収縮させる）ことができる。このような「人工的刺激」の他の例は、機械的に誘発された脱分極（例えば、組織レトラクタなどを用いて神経を物理的に伸張又は圧縮させる）、熱誘発性脱分極（例えば、超音波焼灼を通じて）、又は化学的に誘発された脱分極（例えば、神経を囲む組織への化学薬品の適用を通じて）を含むことができる。
【００２４】
人工的に誘発された機械的筋肉反応中、人工的に脱分極された神経に支配される筋肉は、物理的に収縮又は弛緩し得る（すなわち、機械的反応）。このような機械的反応は、主に筋肉の長手方向（すなわち、筋肉の構成繊維と並んだ方向）に沿って生じ得るが、横方向（ほとんどの骨格筋の場合、皮膚に対して実質的に垂直であり得る）の筋肉の膨張／弛緩をそれぞれ更にもたらすこともある。人工的に誘発された機械的筋肉反応中の筋肉の局所的運動は、非刺激状態での筋肉の位置に対して測定することができ、筋肉の他の全体的な並進運動と区別される。
【００２５】
神経監視システム１０は、少なくとも１つの機械センサ２２と通信するプロセッサ２０を含んでもよい。機械センサ２２は、例えば、歪みゲージ、力変換器、位置エンコーダ、加速度計、圧電材料、又は物理的運動を可変電気信号に変換し得る任意の他のトランスデューサ若しくはトランスデューサの組み合わせを含んでもよい。
【００２６】
各機械センサ２２は、対象者１４の筋肉の局所機械的運動を監視するように特別に構成されてもよい。例えば、各センサ２２は、センサ２２を対象者１４の皮膚に接着する、包帯する、又はその他の方法で貼付することができる（すなわち、皮膚外面上に固着する）接着剤／パッチなどの固定手段を含んでもよい。好適な固定手段の他の例としては、包帯、スリーブ、又は対象者１４と物理的に接触してセンサ２２を保持し得る他の弾性固定手段を含むことができる。あるいは、機械センサ２２（及び／又は結合装置）は、その物理的設計によって筋肉の局所機械的運動を監視するように構成されてもよい。例えば、センサ／結合装置は、対象者の内腔若しくは天然の開口内に配設して、内腔若しくは開口の反応、又は内腔若しくは開口に直接隣接する及び／又は接続される筋肉の反応を監視し得るカテーテル、バルーン、咬合ガード、開口プラグ、又は気管内チューブを含んでもよい。好ましい実施形態では、機械センサは非侵襲装置であり、「非侵襲」という用語は、センサが対象者の体内に外科的に（すなわち、その配設を達成するため組織切開を介して）配設されていないことを意味すると意図される。本開示の目的のために、非侵襲センサは、切開を必要とせずにアクセス可能な、天然の内腔内に配設されるセンサを含んでもよい。
【００２７】
一構成では、センサ２２は、センサ２２が対象者１４の皮膚と物理的に接触している場合、それを表示することができる接触検出デバイスを含んでもよい。接触検出デバイスは、例えば、センサ２２が適切に位置付けられたときに対象者１４の皮膚に接触するように構成された一対の電極を含んでもよい。次いで、センサ２２及び／又は接触検出デバイスは、電極間のインピーダンスを監視して、電極が皮膚と接触しているか否かを判定してもよい。好適な接触検出デバイスの他の例としては、センサの表面をわずかに越えて突出する容量性タッチセンサ又はボタンを含むことができる。
【００２８】
システム１０は、対象者１４の体内治療領域１２内に刺激を選択的に提供することができる１つ以上の細長い医療機器３０（すなわち、刺激装置３０とも称される）を更に含んでもよい。例えば、一構成では、細長医療機器３０は、遠位端部３６に配設された１つ以上の電極３４を有するプローブ３２（例えば、ボール形先端プローブ、ｋ−ワイヤ、又は針）を含んでもよい。電極３４は、ユーザ／医師の要求、又はプロセッサ２０のコマンドのいずれかに応じて選択的に通電されて、対象者１４の体内組織に電気刺激３８を加えてもよい。いくつかの処置では、細長医療機器３０は、拡張器、レトラクタ、クリップ、焼灼プローブ、椎弓根スクリュー、又は侵襲性医療処置で使用され得る任意の他の医療機器を含んでもよい。機器にかかわらず、意図された人工刺激が電流である場合、機器３０は、処置中に体内治療領域１２内の組織に接触することを意図した器具の一部に配設された１つ以上の選択的に通電可能な電極３４を含んでもよい。
【００２９】
外科的処置中、ユーザ／外科医は、治療領域１２内の体内組織に刺激を選択的に加えて、１つ以上の神経束又は繊維の存在を特定することができる。電気刺激３８の場合、ユーザ／外科医は、例えば、システム１０と通信する、より具体的には刺激装置３０と通信するボタン又はフットペダルを押すと、刺激を提供することができる。電気刺激３８は、例えば、約３０μｓ〜約５００μｓの範囲内のパルス幅を有する離散的パルス（例えば、ステップパルス）であってもよい。他の実施例では、離散的パルスは、約５０μｓ〜約２００μｓの範囲内、又は約７５μｓ〜約１２５μｓの範囲内のパルス幅を有してもよい。離散的パルスは、例えば、約１Ｈｚ〜約１０Ｈｚの周波数で周期的に印加されてもよい。
【００３０】
神経が電極３４の所定の距離内に延びている場合、電気刺激３８が神経を脱分極させることで、神経に支配される筋肉の機械的攣縮（すなわち、人工的に誘発された機械的筋肉反応）をもたらすことができる。一般に、反応／攣縮の大きさは、電極と神経との間の距離、及び刺激電流の大きさに直接相関し得る。図２は、これらの関係を示すグラフ５０であり、感知された反応の大きさ５２が、刺激装置と神経との間の距離５４と印加された電流刺激の大きさ５６との関数として示される。一構成では、図２に示す関係（又はその変形）は、プロセッサ２０に関連付けられたルックアップ表に記憶されてもよい。次いで、ルックアップ表がプロセッサ２０によって用いられて、既知の刺激の大きさ５６と測定された機械的筋肉反応の大きさ５２が与えられた場合、電極３４と神経との間の近似距離５４を提供することができる。
【００３１】
再び図１を参照すると、外科的処置を開始する前に、１つ以上の機械センサ２２は、対象者１４の１つ以上の筋肉と機械的に連通して配設されてもよい。本文脈では、センサ２２は、筋肉との直接接触、又は１つ以上の中間材料及び／又は組織（例えば、皮膚及び／又は皮下組織）を通じた機械的関係のいずれかを介して、筋肉の運動、速度、加速度、歪み、又はその他の物理的反応を物理的に検出することができる場合、筋肉と機械的に通信することができる。
【００３２】
図３は、腰椎（図４に概略的に示す）のＬ２、Ｌ３、及び／又はＬ４椎骨に近接して行う場合がある外科的処置用の複数の機械センサ２２の配設例を示す。したがって、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４の孔６６、６８、７０を出る神経６０、６２、及び６４は、治療領域１２内（すなわち、Ｌ２、Ｌ３、及び／又はＬ４の椎骨を囲む領域）にあるか、又はこの領域に直接隣接するかのいずれかであってよい。一般的な解剖学的知識により、外科医は、これらの神経６０、６２、６４の損傷が、脛側広筋及び前脛骨筋の機能に影響を及ぼし得ると理解することができる。したがって、外科医は、処置中に神経を不注意に操作するのを防ぐために、脛側広筋及び前脛骨筋の上又はその近傍に機械センサ２２ａ〜２２ｄを配設してもよい。例えば、機械センサ２２ａ及び２２ｂは、Ｌ２及びＬ３の孔６６、６８を出る神経６０、６２に支配される脛側広筋上に配設され、センサ２２ｃ及び２２ｄは、Ｌ４の孔７０を出る神経６４に支配される脛骨前脛骨筋上に配設される。
【００３３】
一般に、各機械センサ２２は、隣接する筋肉の感知された機械的運動／反応に対応する筋音図（ＭＭＧ）出力信号（図１に７２として概略的に示す）を生成することができる。ＭＭＧ出力信号７２は、デジタル又はアナログ信号のいずれであってもよく、典型的には、有線又は無線通信手段のいずれかを介して（例えば、物理的ワイヤにより、又はＩＥＥＥ  ８０２．１１によるものなどの無線周波数通信プロトコル若しくはＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの別のプロトコルを使用して）プロセッサ２０に提供することができる。特定の信号として、ＭＭＧ出力信号７２は、筋肉又は皮膚の任意の電位（筋電図（ＥＭＧ）信号と称される場合が多い）と別個であり区別されると意図される。電気的（ＥＭＧ）筋肉反応と機械的（ＭＭＧ）筋肉反応は関連し得るが、それらの関係は複雑であり、説明が難しい（例えば、電位は非常に位置特異的であり、対象となる筋肉の体積全体にわたって電位が潜在的に変動し得る）。
【００３４】
再び図１を参照すると、プロセッサ２０は、刺激装置３０及び機械センサ２２と通信してもよく、機械センサ２２からＭＭＧ出力信号７２を受信するように構成されてもよい。プロセッサ２０は、１つ又は複数のデジタルコンピュータ、データ処理装置、及び／又は１つ以上のマイクロコントローラ又は中央処理装置（ＣＰＵ）を有するデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的消去可能プログラム可能読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、高速クロック、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）回路、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）回路、入出力（Ｉ／Ｏ）回路、及び／又は信号調整及びバッファリング電子機器のうちの１つとして具体化することができる。
【００３５】
プロセッサ２０は、１つ以上の信号処理アルゴリズム８０又は方法を自動的に実行して、感知された機械的運動（すなわち、ＭＭＧ出力信号７２を介して）が、人工的に誘発された機械的筋肉反応を表すものか、又は単に対象者が意図する筋肉運動及び／又は環境に起因する運動を表すものかを判定するように構成することができる。これらの処理アルゴリズム８０は、ソフトウェア又はファームウェアとして具体化されてもよく、プロセッサ２０にローカルに記憶されてもよく、又はプロセッサ２０によって容易に割当可能のいずれかであってもよい。
【００３６】
上記のように、侵襲性処置中、プロセッサ２０は、既知の又は測定可能な電流の大きさで電極３４に電気刺激３８を提供し、機械的筋反応の大きさを測定することによって、電気刺激電極３４と神経との間の距離を判定することができる。一構成では、外科医は、刺激装置３０をディザリングし、反応の大きさの変化を監視することによって、神経の相対位置を推測することができる（すなわち、刺激装置３０を神経に近づけるほど、反応が大きくなる）。別の実施形態では、システム１０は、機械的ディザリングを必要とせずに、刺激装置３０に対する神経の位置を自動的に判定するように構成されてもよい。例えば、刺激装置３０は、神経の位置を三角測量するために集合的に使用され得る複数の電極を備えてもよい。
【００３７】
刺激装置３０に配設された任意の電極は、プローブが長手方向に前進している間、体内組織と最初に接触するように構成されていることが好ましい。これにより、各電極が組織との接触を維持する可能性が最大化される。先端面上に電極を配設する設計の例としては、電極をプローブの先端上に配置すること、傾斜又は円錐前進面上に電極を配置すること、及び／又は電極を周面から半径方向外方に延在／突出させることが挙げられる。
【００３８】
上述の技術は、ユーザにリアルタイム方向基準を提供するのに有用であるが、更なる拡張において、プロセッサ２０は、図５に示すような３次元神経モデル１００を作成及び維持するように構成されてもよい。
【００３９】
図６は、３Ｄ神経モデルを作成及び利用するためのデータフロー図を概略的に示す。図示するように、プロセッサ２０は、電極３４の既知の位置１０４と共に、位置センサ、位置判定装置、又は運動学的アルゴリズム（概して１０６で示す）によって判定される刺激装置電極３４と神経との間の判定距離５４を利用して、１０８で３Ｄ神経確率モデルを構築することができる。上述のように、判定距離５４は、刺激強度５６とＭＭＧ反応５２の振幅の関数であってもよく、図２に示すような確立された関係を使用して１１０で判定されてもよい。一構成では、プロセッサ２０は、可変刺激電流５６及び可変ＭＭＧ反応５２を与えられて、これらの関係を用いて距離５４を直接解くことができる。別の構成では、プロセッサ２０は、「反応」を示す閾値ＭＭＧ反応レベルを確定し、次いで、この閾値反応を誘発するために必要な最小刺激電流５６を判定してもよい。この最小電流から、距離は容易に計算及び／又は推測され得る。
【００４０】
いったん作成されると、神経モデル１００は、１１２でディスプレイを介して出力されてもよく、１１４でロボットコントローラに提供されてもよく、又は進入経路計画モジュール１１６に送られてもよい（次に、ディスプレイ１１２及び／又はロボットコントローラ１１４に出力されてもよい）。表示されたモデルは、例えば、独立モデルとして見られるか、他の画像とマージされることのいずれかであってよい。ロボットコントローラ１１４に直接送られる場合、モデル１００は、例えば、フィードフォーワードロボット制御技術を利用して、神経の近傍でより正確かつ動的なツール制御を提供することができる。進入経路計画モジュール１１６は、ソフトウェアで実装され、神経モデル１００を別個の解剖学的モデルとマージして、解剖学的ターゲットに向かう理想的なツール経路／外科的進入経路を最適化することができる。最後に、いくつかの構成では、判定された神経距離５４も、１１２で情報メトリックとしてユーザに表示されてもよい。
【００４１】
一構成では、プロセッサ２０は、体内空間内の異なる位置でサンプリングして／刺激を加えて、神経位置を三角測量し、神経モデル１００を漸進的に構築及び／又は精緻化することによって、３次元神経モデル１００を構築することができる（１０８）。一構成では、この三角測量は、幾何方程式を用いて実施してもよい（すなわち、神経と２つの既知の刺激位置との間に三角形を構築することができ、神経の位置は、三角形の３つの全頂点間の距離を知ることによって解明することができる）。別の実施形態では、図７、図９Ａ〜図９Ｄ、及び図１０Ａ及び図１０Ｂに概略的に示すように、モデルベースの三角測量法を実施してもよい。このモデルベースの三角測量法は、幾何方程式に基づく代替例ほど、モデル構築に関して計算集約的ではないと立証することができる。
【００４２】
図７に概略的に示す方法１２０は、一般に、刺激装置電極３４が周囲組織に略均一に全方向的に電流を伝送するという仮定の下で動作する。このように、神経が刺激され、（上記の方法で）距離が判定される場合、神経は、判定された距離において電極を囲むシェル上のいくつかの位置に存在し得る。逆に、閾値の筋肉反応が検出されない場合、刺激の大きさによって定義される電極の半径内に神経が存在しないと仮定することができる。複数の電極位置から構築されたシェルを集約することによって、このシステムは、記録されたシェルの密度に基づき、神経を表している可能性が高い領域を画定することができる。実際には、これはモデルベースの三角測量法である。
【００４３】
方法１２０は、仮想３Ｄワークスペース１５０（図５に示す）を複数のボクセルにセグメント化することから開始することができる（１２２）。コンピュータグラフィックス及びモデリングにおいて十分理解されているように、「ボクセル」は、大きい体積の画定された下位区分である３次元体素である（すなわち大きい２Ｄ領域又は画像の定義された下位区分である２Ｄ画素と同様）。各ボクセルは、周囲ボクセルに対する空間的位置を有し、割り当てられた値を保持することができる。仮想３Ｄワークスペース１５０は、体内部位１２を含む対応する物理的３Ｄワークスペース１５２（図１に示す）と位置合わせされてもよい。位置合わせは一般的に、直接対応するように２つのワークスペースの座標空間同士の関係を確立することを含む。ロボット外科的処置の場合、仮想ワークスペース１５０は、例えば、ロボットによってアクセス可能な物理ワークスペース１５２と一致させてもよい。
【００４４】
いったん仮想ワークスペース１５０が作成され、物理ワークスペース１５２に位置合わせされると、物理ワークスペース内の１つ以上の刺激電極３４を仮想ワークスペース１５０内に位置合わせ／位置決定することができる（１２４）。一構成では、物理３Ｄワークスペース１５２内の電極位置は、位置判定デバイス１０６及び／又は運動学的アルゴリズムによって判定されてもよい。
【００４５】
一実施形態では、物理ワークスペース１５２内の１つ以上の電極３４の位置を検出するために使用される位置判定デバイス１０６は、刺激装置３０に固定され得る、及びモデリング手順全体を通じて刺激装置の位置を監視し得る多軸の空間入力装置１５４を含んでもよい。空間入力装置１５４の一実施形態を、図８に概略的に示す。この設計では、空間入力装置１５４は、３つの空間寸法（ｘ、ｙ、及びｚ）及び３つの配向（ロール、ピッチ、及びヨー）で刺激装置３０の物理的位置を監視し得る複数の器具付き回転可能継手１５６を含んでもよい。このようにして、遠位端部の位置を調整し、プロセッサ２０に提供することができる。このような性質の空間入力装置の市販品の例としては、いずれもＧｅｏｍａｇｉｃ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ社製のＴｏｕｃｈ  Ｈａｐｔｉｃ  Ｉｎｐｕｔ  Ｄｅｖｉｃｅ又はＰｈａｎｔｏｍ  Ｈａｐｔｉｃ  Ｉｎｐｕｔ  Ｄｅｖｉｃｅが挙げられる。同様に、１つ以上の電極３４の位置は、処置全体を通じて刺激装置３０の位置及び姿勢を能動的に制御する外科用ロボットの関節運動／運動学によって判定されてもよい。
【００４６】
更に他の実施形態では、１つ以上の電極３４は、非接触位置決め装置を使用して刺激装置３０の遠位端部の位置を監視することによって、物理的３Ｄワークスペース１５２内に位置決めされてもよい。非接触位置決め装置の例は、３次元空間内の刺激装置（すなわち、刺激装置の遠位端部）を配置するために、超音波、電界、磁場、蛍光透視法、又は光学的認識を利用することができる。
【００４７】
再び図７を参照すると、いったん１つ以上の電極３４の相対位置が仮想ワークスペース内に位置合わせされると（１２４）、刺激装置３０の遠位端が体内位置まで前進していると仮定して、電流３８は、電極３４を介して周囲の体内組織に印加することができる（１２６）。閾値ＭＭＧ反応が検出される場合（１２８）、プロセッサ２０は、電極３４と神経との間の距離を判定し（１３０）、神経モデルを更新してもよい（１３２）。あるいは、閾値ＭＭＧ反応が検出されない場合（１２８）、プロセッサ２０は直接、神経モデルの更新に進んでもよい（１３２）。上述のように、一構成では、距離を判定すること（１３０）は、可変の刺激の大きさ及び可変のＭＭＧ反応の大きさから、距離を直接判定することを含んでもよい。別の構成では、距離を判定すること（１３０）は、刺激位置における閾値反応を誘発するために必要な最小の刺激電流を判定することと、その最小誘発電流を使用して距離を判定することと、を含んでもよい。上記実施形態では、最小刺激電流を判定することは、閾値反応がもはや誘発されなくなるまで、漸進的に強度が減少する１つ以上の追加の「位置判定」電気刺激を提供することを含んでもよい。
【００４８】
概して、モデルを更新するプロセス（１３２）は、ボクセルモデルを漸進的に精緻化して、「安全な」領域と神経であり得る領域とを区別することを含む。図９Ａ〜図９Ｄは、このプロセスを概略的に示す。図示するように、ワークスペース１００内の各ボクセル１６０は、情報なし、神経なし（すなわち、「安全」）、及び神経、の３つの状態のうちの１つを有することができる。一構成では、情報なしは空又は「ヌル」値によって表されてもよく、神経なしはゼロで表されてもよく、「神経」は１以上の整数値によって表されてもよい。
【００４９】
最初に、全ボクセル１６０は、「情報なし」に初期化されてもよい。刺激が送達され（１２６）、閾値の筋肉反応が測定／検出されない場合（１２８）、プロセッサ２０は、電極の所定の半径内に神経が存在しないと結論づけることができる。したがって、プロセッサは、この領域１６２内の全ボクセルを、図９Ａに示し、図７の１３４に表すように「神経なし」に変更することができる。いったんボクセル１６０が「安全」（すなわち、神経なし）として塗装されると、このボクセルはその状態に無期限に留まるべきである。刺激が送達され、神経１６４が図９Ｂに示すような特定の距離で検出される場合、シェル１６６は、判定された距離に等しい半径で構築されてもよく、シェル１６６と一致する全てのボクセル１６０は、「１」（図７の１３６で表される）に変更される（すなわち、既に安全と特定されたボクセルを除く）。更に、判定された距離は概ね、神経１６４までの最小距離を表すので、シェルの内側の全ボクセル１６０は「安全」と見なされ、「神経なし」に変更してもよい（図７の１３８で表される）。
【００５０】
図７を参照すると、各試験後、更なるモデルの細分化が必要とされる場合（１４０）、電極３４は、物理的３Ｄワークスペース／体内領域内に再配置されてもよく（１４２）、ＭＭＧ刺激ルーチンを介して別の位置が試験されてもよい。図９Ｃに示すような多くの異なる位置でサンプリングを行うことによって、後続のシェル１６６を構築することができ、２つ以上のシェルを有するボクセルは、その点におけるシェルの数を反映する値に増分させることができる。いったん十分な数の点が試験されると、特定の閾値を上回る値を有するボクセルのみが残る（概ね図９Ｄに表される）ように、ボクセルモデルを平滑化及びフィルタリングすることができる（１４４）。この残りの構造１６８は、実際の神経構造を表す３Ｄ確率神経モデル１００を提供する。
【００５１】
一構成では、この同じ技術を使用して、複数の異なる神経を同時にマッピングすることができる。この複数神経モデルという概念は、図３に概略的に示されるような各種筋肉群と通信する、身体の周囲に分散させた複数の機械センサに頼る。各センサは、それぞれの群を主に支配する神経までの距離を判定するのに使用可能な独自のチャネルと見なすことができる。神経は、プロセッサ２０によって特定及び位置判定されると、モデル１００の異なる各「層」に記憶させてもよい。マッピングが完了すると、様々な別個の層を一緒にマージして、最終的な神経マップ１００を形成してもよい。
【００５２】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、２つの異なる神経束１７０、１７２を特定するために使用される多神経技術を概略的に示す。図示されるように、本システムは、第１の神経束１７０（図１０Ａに示す）の刺激に対する筋肉の機械的反応を特定することによって、第１の複数のシェル１７４を構築することができる。第１の複数のシェル１７４の作成に続き、又は作成と同時に、システムは、第２の神経束１７６の刺激に対する筋肉の機械的反応を特定することによって、第２の複数のシェル１７６を構築してもよい。一構成では、これらの神経はそれぞれ、第１の神経束１７０の読取り値が第２の神経束１７２の読取り値に誤って影響を及ぼすこと（又は逆も同様に）を回避するため、モデル内で別々に維持されてもよい。
【００５３】
再び図６を参照すると、いったん３次元神経モデル１００が作成されると、独立したモデルとして、又は他の画像／解剖学的モデルのいずれかとマージして、１１２でディスプレイ装置に出力することができる。例えば、一構成では、神経モデル１００は、解剖学的目標／基準点、既知の座標変換、又は異なる解剖学的撮像様式をマージするその他の手法を使用して、３次元ＣＴ又はＭＲＩモデルと整合させてマージすることができる。別の構成では、モデルの２Ｄ図は、例えば、２Ｄ蛍光画像又は超音波画像に重ね合わされてもよい。明瞭さ／可視性を強化するため、神経モデル１００のグラフィカルな重ね合わせは色で提供されてもよく、これは従来の白黒２Ｄ画像と全く異なる。
【００５４】
別の実施形態では、神経モデル１００は、リアルタイム誘導目的でロボットコントローラ１１４に出力されてもよい。より具体的には、神経モデル１００は、ロボットコントローラ１１４に体内環境を通知してもよく、及び／又はエンドエフェクタの運動を拘束する１つ以上の境界又は制約領域を画定してもよい。この意味で、モデル１００は、任意のフィードフォワード制御を支援することができる（一方、任意のリアルタイムＭＭＧ検知はフィードバック制御として機能し得る）。
【００５５】
更に別の実施形態では、神経モデル１００を解剖学的モデルと共に使用して、解剖学的ターゲットに向かう最適な外科的進入経路を計算することができる。より具体的には、神経モデル１００は、体内治療領域を表す解剖学的モデルとマージされてもよく、解剖学的モデルの一部が「解剖学的ターゲット」として特定されてもよい。このターゲットは、外科用器具及び／又は処置の最終目的地であってもよく、一般的には椎間板などの構造を特定してもよいか、又は処置の特定部位のいずれかをより狭く特定してもよい。
【００５６】
いったん解剖学的ターゲットが特定されると、プロセッサ２０は、１つ以上の最適化ルーチンを使用して、解剖学的モデルの外面から解剖学的ターゲットまでの最適な進入経路を判定し、神経モデル１００内に表された神経と接触する可能性を最小限にすることができる。加えて、最適化は、モデルの外面と解剖学的ターゲットとの間に位置する少なくとも１つの拘束／遮断解剖学的構造との接触を考慮し、最小限に抑えることができる。遮断構造の例としては、腸、腎臓、肝臓などの臓器、又は肋骨若しくは骨盤／腸骨稜などの骨を含むことができる。具体的な意味では、「最適な」進入経路は、神経又は他の拘束物理的構造との接触の可能性を最小限に抑えながら、解剖学的ターゲットに到達する最も短い線形（又は非線形）の進入経路であってもよい。このような経路計画能力は、腰筋内など、不明確及び／又は複雑に画定された神経路を有する領域を通過しようと試みるとき、Ｋａｍｂｉｎ三角形（神経根によって部分的に画定された椎間板への小さなアクセス窓）への連結など、重要な神経に隣接する非常に特異的な位置にアクセスしようと試みるとき、又はＬ５−Ｓ１椎関節など、遮断解剖学のために従来はアクセスが困難であった位置に接近するとき、特に有用であり得る。
【００５７】
いったん最適な経路が画定されると、単独で表示されるか、又は解剖学的モデルと重ね合わされる／マージされるかのいずれかであってよく、アクセス手順を実行する外科医を誘導することができる。例えば、プローブの画像（例えば、蛍光画像又はコンピュータ画像）は、プローブが最適経路上にある場合には第１の様式（例えば、緑色）で表すことができ、プローブが最適経路から外れている場合には第２の様式（例えば、赤色）で表すことができる。加えて（又は代わりに）、最適経路は、ロボットコントローラに送られて、経路の所定の許容誤差内でロボット制御されたツール及び／又はエンドエフェクタの運動を拘束してもよく、又は経路に沿って完全に自動化された手法を提供してもよい。一構成では、ロボットコントローラ１１４は、外科医の主要な（手動）制御下にあるツールの運動を単純に拘束するように動作することができる。
【００５８】
一般的に、本モデリングルーチンの目的は、従来の手順で可能であるものよりも迅速かつ安全な外科的アクセスを円滑にすることである。この目的を更に進めるため、一構成では、システムは、可能な限り迅速に体内組織を分類するため、低解像度の「探索電流」と高解像度の「位置判定電流」とを交互に入れ替えることができる適応刺激技術を利用することができる。概して、探索電流刺激が、大きな領域をより迅速に特徴付けることができる高電流である一方、位置判定電流は、神経の特定の位置により正確に集中させることができる低電流刺激であってもよい。これらの適応刺激技術は、様々な異なるサイズのブラシで壁を塗装するようなものである。制御を確実にするために最も小さく最も細かいブラシで壁全体を塗装することは確かに可能だが、大きいブラシ（又はローラ）で大きな領域の中心を塗装し、制御性と精度が更に要求される場合にのみ細かいブラシに切り換える方が効率的であろう。
【００５９】
図１１〜図１３は、大きい刺激電流によって提供される検出速度と、小さい刺激電流によって可能となる精度とのバランスをとるように試みる適応刺激技術の３つの実施形態を概略的に示す。具体的には、図１１は、根拠ベースの適応刺激方法１８０の第１の実施形態を示し、図１２は、根拠ベースの適応刺激方法１８１の第２の実施形態を示し、図１３は、モデルベースの適応刺激方法１８２を示す。
【００６０】
図１１を参照すると、証拠ベースの適応刺激方法１８０の第１の実施形態は通常、ＭＭＧ反応が検出されるまで、手技中に大きな探索電流で刺激するごとに動作する。このようにして、プロセッサ２０は、最小数の刺激／サンプルを用いて、可能な限り最大の領域を「安全」として塗装することができる。いったん反応が検出されると、プロセッサ２０は、より小さい位置判定電流にシフトダウンして、神経の位置をより正確に（すなわち、速度を犠牲にして）判定することができる。
【００６１】
図１１に示すように、方法１８０は、体内治療領域１２に入る際に探索刺激電流を印加することによって１８４から開始される。ＭＭＧ反応が検出されない場合（１８６）、プロセッサ２０は、図７に関して上述したようにモデルを更新してもよい（１３２）。電極は再配置されてもよく（１４２）、プロセッサ２０は検索刺激を再度印加してもよい（１８４）。いくつかの点で、印加された検索刺激に応じてＭＭＧ反応が検出された場合、プロセッサ２０は次に、神経までの距離をより正確に判定するため（１３０）、小さい位置判定刺激電流を印加してもよい（１８８）。いったん位置判定刺激に反応して距離が判定されると、プロセッサは、モデルを更新し（１３２）、電極を再配置し（１４２）、次いで、小さい位置判定電流のみを使用して再度刺激することができる（１８８）。
【００６２】
図１２に示す実施形態では、「探索刺激」の目的は安全な領域を特定することであり、「位置判定刺激」の目的は神経の位置を特定することである。概して、この技術では、神経が刺激装置に近接している場合にのみ神経の正確な位置を見極めるものであり、そうでなければ、神経が位置していない場所を知ることがより重要である。方法１８１は、検索刺激の印加後にＭＭＧ反応が検出された場合（１８６）、刺激レベルが低減され（１９０）、次いで閾値と比較される（１９２）ことを除いては、図１１に示す方法１８０と同様である。低減された探索電流レベルが閾値よりも未だに大きい場合（すなわち、依然として十分に大きい）場合、低減された探索電流は、神経反応が残っているか否かを確認するために再度印加されてもよい（１８４）。低減された探索電流レベルが閾値を下回る場合（１９２）、方法１８１は位置判定モードにダウンシフトし、神経の位置を判定するために高分解能の位置判定刺激を印加することができる。概して、閾値（１９２）は、２つのモード間と、「探索刺激」と「位置判定刺激」との間の差を定義する電流レベルである。一構成では、閾値は、処置で知覚される快適性に基づきユーザによって設定されてもよい。別の構成では、閾値は、約６ｍＡ〜約１２ｍＡの範囲内であってもよい。刺激を低減すること（１９０）と、閾値と比較する（１９２）ことの順序はさほど重要ではなく、逆であってもよいこともまた理解すべきである。
【００６３】
図１３に示すモデルベースの適応刺激方法１８２は、プロセッサ２０が、近接神経の可能性を考慮して検索刺激又は位置判定刺激を印加するか否かを選択するため、ヒト解剖学の一般的な理解と共に、電極３４の位置の示度を用いることを除いて、図１２の方法１８１とよく似ている。例えば、神経が予測されない領域では、プロセッサ２０は、より大きい探索電流を使用して安全な領域を特定するように試みることができる。逆に、刺激装置／電極が（解剖学的モデルに基づいて）神経が予想される領域に近づくにつれて、プロセッサ２０は電流を低減して、より精細な分解能で領域の塗装を開始する、及び／又はより正確に神経の位置を判定することができる。
【００６４】
図１３に示すように、方法１８２は、電極位置１０４を神経構造１９４のモデルと比較して電極３４と神経との間の距離を推定する（１９６）ことから開始される。本実施形態では、神経構造１９４のモデルは、実際の患者の事前に取得されたモデル（例えば、ＣＴ又はＭＲＩから）であってもよく、又は「平均的な」人のより一般的モデルであってもよい。
【００６５】
いったん神経距離が推定されると（１９６）、推定値は閾値と比較され（１９８）、探索電流を印加するか（２００）又は位置判定電流を印加するか（２０２）を判定する。閾値は、例えば、図１２の１９２で使用されるものと同様の閾値（及び／又は図１２の刺激閾値に対応する距離閾値）であってもよい。
【００６６】
推定距離が閾値よりも大きく（１９８）、探索電流が印加される場合（２００）、プロセッサ２０は次に、ＭＭＧ反応が刺激によって誘発されたかどうかを検査する（２０４）。ＭＭＧ反応が検出されない場合、方法１８２は、神経が検索半径内にないため、モデルを更新するように進む（１３２）。しかしながら、反応が検出された場合、プロセッサ２０は、予想外に存在する神経までの距離を判定するために位置判定刺激を印加してもよい（１９８）。
【００６７】
推定距離が閾値未満であり（１９８）、位置判定電流が印加される場合（２０２）、プロセッサ２０は次に、位置判定刺激によってＭＭＧ反応が誘発されたかどうかを検査する（２０６）。反応が検出されない場合、プロセッサ２０は、領域を更に探索するために検索刺激を印加することを選択してもよい（２００）。しかしながら、位置判定刺激に対する反応が検出される場合、プロセッサ２０は、神経までの距離を判定し（１３０）、モデルを更新してもよい（１３２）。モデルの更新に続いて、電極を再配置することができ（１４２）、プロセスを繰り返すことができる。プロセッサ２０が、２０４又は２０６において予想されるＭＭＧ反応を感知できない場合、プロセッサ２０は、解剖学的モデル１９４を調節して、新たに取得された神経反応情報を考慮する（２０８）ように試みることができる。例えば、プロセッサ２０は、神経モデル１００とより良好に一致するように、解剖学的モデルの部分を伸張、歪曲、縮小拡大、又は回転させるように試みることができる。
【００６８】
図１１〜図１３（又はその変形）に関連して説明される適応刺激技術のいずれかは、上述の神経モデリング技術において使用され得ると理解すべきである。具体的には、神経モデル１００は、１つ以上の神経の存在を動作可能にモデリングしてもよく、及び／又は任意の神経の不在をモデリングしてもよい。
【００６９】
図９Ｃ、図１０Ａ、及び図１０Ｂに概略的に示すように、神経モデルを適切に構築するため、電極は、体内治療領域１２全体にわたって複数の位置で刺激することができなければならない。単一挿入軸に沿った刺激だけでは、神経位置を正確に三角測量する能力を提供できない場合がある。したがって、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、第１の実施形態では、各プローブがその遠位端に電極を有する複数の薄い刺激装置プローブ２１０（例えば、Ｋ−ワイヤ型プローブ）を用いて、体内治療領域１２全体にわたる刺激を行うことができる。
【００７０】
図１４Ａに示すように、第１の構成では、各プローブは、異なる各位置で患者の皮膚２１２に挿入されてもよい。様々な挿入にもかかわらず、プローブ２１０はそれぞれ、ターゲット位置／領域２１４に向かって収束する各自の軌道に沿って延びてもよい。この概念に関するわずかな変形として、図１４Ｂは、近接して離して配設されたプローブアレイ２１６内に延びる複数の薄い刺激装置プローブ２１０を示し、各プローブ２１０は、他のプローブに対して平行である。このプローブアレイ２１６は、総アクセス点を最小限にするため、皮膚の単一の切開部を通じてまとめて挿入されてもよい。
【００７１】
図１４Ａ又は図１４Ｂに示す構成では、各プローブ２１０は、独立した運動及び独立した刺激を可能にすることができる。このようにして、１つのプローブの軌跡が神経と交差し得ることが分かる場合、残りのプローブを前進させることができる一方で、このプローブの長手方向の進行が停止され得る。
【００７２】
別の実施形態では、１つ以上の多電極刺激装置を使用してマッピングを実行してもよい。図１５Ａ及び図１５Ｂと図１６Ａ及び図１６Ｂは、本マッピングプロセスで使用することができる多電極刺激装置２２０、２２２の２つの実施形態を示す。各実施形態２２０、２２２は、概して、刺激装置の長手方向軸２３０からオフセットされた１つ以上の電極２２８と共に遠位先端部２２６上に配設された先端電極２２４を示す。より具体的には、図１５Ａ及び図１５Ｂに示す刺激装置２２０は単一のオフセット電極２２８を有して描かれ、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す刺激装置２２２は複数のオフセット電極２２８を備えて描かれている。
【００７３】
いずれの実施形態でも、各電極２２４、２２８は、プロセッサ２０の方向に選択的かつ独立的に通電されてもよく、対象者１４の組織に電気刺激３８を提供するように構成されてもよい。同様に、電極２２４、２２８は、プローブが長手方向に前進しているときに体内組織と最初に接触するように、刺激装置上に配設されることが好ましい。これにより、各電極が組織との接触を維持する可能性が最大化される。
【００７４】
マッピング手順の間、一構成では、図１５Ａ及び図１５Ｂに示す刺激装置２２０は、刺激装置が長手方向に前進している間に回転させることによって、３Ｄ刺激アレイを生成することができる。このようにして、先端電極２２４及びオフセット電極２２８は、螺旋パターンを横断してもよい。状況によってより高速のマッピング手順を提供し得る別の実施形態では、先端電極２２４は神経「探索電極」と見なされてもよく、オフセット電極２２８は「三角電極」であってもよい。この実施形態では、先端／探索電極２２４は、刺激装置を前進させている間に使用される唯一の電極（すなわち、探索電流を提供する唯一の電極）であってもよい。しかしながら、いったん神経が検出されると、刺激装置２２０は、オフセット／三角測量電極２２８と共に回転されて、回転全体にわたって複数の点に位置判定刺激を提供してもよい。オフセット／三角測量電極のこのような使用を、図１０Ａ及び図１０Ｂに概略的に示す（すなわち、複数の刺激部位が中央電極の周囲の弧を横断する）。
【００７５】
別の実施形態では、刺激装置を回転させる必要性は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すような複数のオフセット電極２２８を含むことによって低減又は排除され得る。
【００７６】
図１５Ａ及び図１５Ｂと図１６Ａ及び図１６Ｂの刺激装置を利用する方法の一実施形態は、刺激装置３２の遠位端部３６を、体内空間内の解剖学的ターゲットに向かって前進させることを含む。刺激装置３２が解剖学的ターゲットに向かって前進している間に、刺激装置３２の中心軸２３０上に配設された先端電極２２４から第１の（探索）電気刺激を印加することができる。プロセッサ２０が、検索電気刺激に対する体内空間内の神経に支配される筋肉の反応を検出する場合、刺激装置３２の中心軸２３０からオフセットされた複数位置から位置判定電気刺激を印加してもよい。次いで、プロセッサ２０は、複数の位置のそれぞれにおける位置判定電気刺激に対する筋肉の反応の大きさを監視し、反応の大きさと、複数の位置のそれぞれに提供される位置判定電気刺激の大きさとを用いて、神経と複数の位置のそれぞれとの間の距離を判定し、複数位置のそれぞれにおける判定された距離から神経の位置を三角測量することができる。図１５Ａ及び図１５Ｂに示す刺激装置２２０が本方法で使用される場合、プロセッサ２０は、刺激装置２２０の連続的な回転間で刺激を与えることによって、単一のオフセット電極２２８を使用して複数のオフセット位置で刺激を印加することができる。
【００７７】
図１７は、本神経検出／モデリング技術を使用し得るロボット外科用システム２５０の実施形態を概略的に示す。そのようなシステムは、２０１２年３月２３日に出願され「ＲＯＢＯＴＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＷＩＴＨ  ＭＥＣＨＡＮＯＭＹＯＧＲＡＰＨＹ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ」と題された米国特許出願第１３／４２８，６９３号に更に記載されており、参照することによりその開示の全文を本明細書に組み込む。
【００７８】
図示されるように、ロボット外科用システム２５０の例示の実施形態は、神経検出プロセッサ２０及びロボットコントローラ１１４を含む。ロボットコントローラ１１４は、近位端部２５４及び遠位端部２５６を含む細長い外科用器具２５２の運動を制御するように構成されている。
【００７９】
外科的処置中、外科用器具２５２は、対象者１４の体内の開口部２５８を通って延びてもよく、遠位端部２５６は体内治療領域１２内に配設され、近位端部２５４は対象者１４の外側に配設されてもよい。一構成では、外科用器具２５２は通常、器具２５２の近位端部２５４の移動が遠位端部２５６の予測可能な運動をもたらし得るように、剛性の細長本体２６０によって画定されてもよい。別の構成では、外科用器具２５２は、内視鏡などの制御可能な可撓性本体によって画定されてもよい。
【００８０】
外科用器具２５２は、遠位端部２５６に配設されたエンドエフェクタ２６２を更に含んでもよい。エンドエフェクタ２６２は、１つ以上の切断、把持、焼灼、又は切除機能を実行することに関与してもよく、少なくとも１つの自由度（すなわち、回転などの可動自由度、又は切除エネルギーの選択的送達などの電気自由度）で選択的に作動可能であってもよい。加えて、エンドエフェクタ２６２は、外科用器具２５２の遠位端部２５６の周りを選択的に回転及び／又は関節運動し、処置中のより広い可動域／敏捷性を可能にするように構成されてもよい。器具２５２のエンドエフェクタ２６２及び／又は遠位端部２５６は、複数の電極を含んでもよい（概ね上述したように、各電極は治療領域１２内の組織にそれぞれの電気刺激３８を提供するように構成され得る）。
【００８１】
図１７に概略的に示すような一実施形態では、エンドエフェクタ２６２は鉗子に類似するように構成されてもよく、ヒンジ付き継手を中心に関節運動するように適合された１つ以上の制御可能な可動ジョーを有してもよい。１つ以上のジョーの選択的な関節運動は、例えば、器具２５２の剛性の細長本体２６０を通ってロボットコントローラに延びるケーブル又はプルワイヤによって可能にされてもよい。
【００８２】
ロボットコントローラ１１４は、遠位端部２５６の制御運動をもたらすように、外科用器具２５２の近位端２５４を制御可能に操作することによって、対象者１４の身体内で低侵襲外科的処置を制御可能に実行する役割を担うことができる。図１８に概略的に示すように、一構成では、ロボットコントローラ１１４は、運動コントローラ２７０、位置検出モジュール２７２、及び監視プロセッサ２７４を含んでもよい。運動コントローラ２７０は、複数のモータ、リニアアクチュエータ、又は、外科用器具２５２の近位端２５４を６以上の自由度（例えば、自由度３の並進、自由度３度の回転、及び／又は自由度１度以上の始動）で操作するのに必要な他の構成要素を含んでもよい。加えて、運動コントローラ２７０は、受信された動作コマンドをモータ又はアクチュエータの物理的始動に変換するために必要な１つ以上のプロセッサ又はデジタルコンピュータ及び／又は電力電子機器を含んでもよい。
【００８３】
位置検出モジュール２７２は、例えば、１つ以上の外部基準フレームに対して、外科用器具２５２の遠位端部２５６の位置／運動を判定するように構成され得る１つ以上のデジタルコンピュータ又は処理装置を含んでもよい。一構成では、位置検出モジュール２７２は、外科用器具２５２の運動学的関係を使用して遠位端部２５６の運動を判定するために、運動コントローラ２７０の挙動を監視してもよい。別の構成では、位置検出モジュール２７２は、例えば、符号化継手／連結装置、超音波エネルギー、磁気エネルギー、又は対象者１４を通って伝播され得る電磁エネルギーを利用して、外科用器具２５２の遠位端部２５６の位置を解明し得る位置信号２７６を外部位置判定装置１０６から受信してもよい。
【００８４】
監視プロセッサ２７４は、１つ以上のデジタルコンピュータ又はデータ処理装置として具現化されてもよく、それぞれが１つ以上のマイクロプロセッサ又は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、高速クロック、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）回路、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）回路、入出力（Ｉ／Ｏ）回路、パワーエレクトロニクス／変圧器、及び／又は信号調整及びバッファリング電子機器を有する。監視プロセッサ２７４に常駐する、又は容易にアクセス可能な個々の制御ルーチン／システムは、ＲＯＭ又は他の好適な有形メモリ位置及び／又はメモリデバイスに記憶され、プロセッサ２７４の関連するハードウェア構成要素によって自動的に実行されて、それぞれの制御機能を提供することができる。一実施形態では、監視プロセッサ２７４は、位置検出モジュール２７２によって提供される位置フィードバックを用いて、閉鎖ループ方式で始動コマンドを運動コントローラ２７０に提供してもよい。監視プロセッサ２７４は、外科用器具２５２の遠位端部２５６の運動及び／又は始動を正確に制御するため、フィードフォワード、フィードバック、及び／又は予測制御スキームの任意の組み合わせを実行してもよい。
【００８５】
加えて、ロボットコントローラ１１４は、ユーザ入力装置２８２と、ディスプレイ２８４などのユーザフィードバック装置（例えば、図６に提供されるディスプレイ１１２と同様であり得る）とを含むマスターステーション２８０と通信してもよい。ユーザ入力装置２８２は、外科用器具２５２の遠位端部２５６の意図された移動に対応する入力２８６をユーザから受信してもよい。次に、マスターステーション２８０は、受信された入力２８６に対応するロボットコントローラ１１４に動作コマンドを提供してもよい。同様に、マスターステーション２８０は、ロボットコントローラから視覚情報２８８を受信し、この視覚情報を、ディスプレイ２８４を介してユーザに伝えることができる。
【００８６】
図１８は、ロボットコントローラ１１４の一実施形態を提供するが、他の実施形態、構成、及び又は制御スキームを同様に使用して、遠位端部２５６の制御及び意図された運動を生じるように外科用器具２５２を操作することができる。上述したロボットコントローラ１１４及び外科用器具１２は、一般にロボット腹腔鏡検査に使用される種類のものであるが、このような説明は例示目的であり、限定的であるべきではない。細長い外科用器具の遠位端の運動を制御するためにロボットコントローラ１１４を使用する他の低侵襲外科用システムは、例えば、ロボットカテーテルシステム及び／又はロボット内視鏡システムを含んでもよい。
【００８７】
再び図１７を参照すると、ロボット外科用システム２５０は、ロボットコントローラ１１４とデジタル的に通信し得る神経監視システム１０を含む（及び／又は神経監視システムと通信してもよい）。上述したように、神経監視システム１０は、少なくとも１つの機械センサ２２と、機械センサ２２と通信する神経モニタリングプロセッサ２０を含むことができる。神経監視システム１０は、外科用器具２５２の遠位端部２５６に隣接し得る神経の認識状態をロボットコントローラ１１４に提供してもよい。このように、ロボットシステム２５０は、（エンドエフェクタ２６２の並進運動又は作動のいずれかを介した）神経の完全性を危うくする恐れのある組織の操作を回避することができる。
【００８８】
神経監視プロセッサ２０が、（機械センサ２２を介して）細長器具２５２に近接する神経の存在を検出する場合（すなわち、機械センサ２２を介して）、制御信号２９０をロボットコントローラ１１４に提供してもよい。制御信号２９０は、神経の相対位置／方向の示度を含んでもよく、外科用器具２５２の遠位端部２５６と神経との近接性の示度を更に含んでもよい。
【００８９】
制御信号２９０を受信すると、ロボットコントローラ１１４は、近位神経との不注意な接触を回避するため、外科用器具２５２の遠位端部２５６の運動を人為的に拘束してもよい。例えば、一構成では、ロボットコントローラ１１４は、受信された制御信号２９０に反応して外科用器具２５２の遠位端部２５６の全ての運動を防止するように構成されてもよい。したがって、遠位端部２５６が動作している場合、受信された制御信号２９０は、コントローラ１１４に上記動作を停止させ、ユーザからの更なるコマンドを待つことができる。加えて、ロボットコントローラ１１４は、制御信号２９０の受信時にエンドエフェクタ２６２の作動を制限又は防止するように構成されてもよい。反対に、特定の治療処置では、ロボットコントローラ１１４は、制御信号２９０の受信時に（例えば、神経に近接する組織に切除エネルギーを選択的に送達する際に）エンドエフェクタ２６２を作動させるように構成されてもよい。
【００９０】
図１９に概略的に示すような別の構成では、制御信号２９０を受信すると、ロボットコントローラは、神経２９２に向かう方向に移動する器具の能力を制限することができる。更に別の構成では、ロボットコントローラ１１４は、神経２９２の周囲に仮想バリア２９４を構築し、器具２５２が神経２９２の所定の距離内で移動するのを防止することができる。仮想バリア２９４は、ロボットコントローラ１１４の関連するメモリ内に保持されてもよく、及び／又は神経監視プロセッサ２０によって保持され得る３Ｄ神経モデル１００と関連付けられてもよい。概して、仮想バリア２９４は、外科用器具２５２が仮想バリア２９４を横断するのを人為的に制限するように、外科用器具２５２の許容運動範囲を制限することができる。図２０に概略的に示すように、外科用器具２５２が移動し、追加の神経方向情報を取得すると、仮想バリア２９４を緻密化することができる。
【００９１】
更に別の構成では、いったん神経が検出されると、ロボットコントローラ１１４は、器具２５２のリアルタイム位置と神経の推定相対位置との間の示された近接度の関数として、外科用器具２５２の遠位端部２５６の許容速度を変化させるように構成されてもよい。したがって、器具２５２は、神経から遠いとき、より迅速かつ／又はより速い速度で移動することが可能となり得る。このようにして、１つ以上の神経が近接するにつれて、運動の精度を向上させることができる。
【００９２】
近接神経の存在が検出される場合、及び／又はロボットコントローラ１１４が外科用器具２５２の許容運動を調節又は制限する動作を実行する場合、ロボットコントローラ１１４は同様に、マスターステーション２８０を介してユーザにアラート（すなわち、視覚アラート又は聴覚アラート）を送信してもよい。
【００９３】
上述の技術は、主に刺激装置３０に対する神経の位置を判定し、神経確率モデルを作成することに重点を置いているが、神経監視プロセッサ２０は、システム１０が、患者の意図した反応から人工的に誘発された機械的筋肉反応、及び／又は患者の一部の全体的な並進を区別し得る１つ以上のフィルタリングアルゴリズムを更に含んでもよい。好適なフィルタリングアルゴリズムは、参照により全文が本明細書に組み込まれる米国特許第８，３４３，０７９号に記載されるようなアナログフィルタリングアルゴリズム、及び／又は参照により全文が本明細書に組み込まれる、２０１３年８月１３日に出願された米国特許出願公開第２０１５／００５１５０６号「Ｎｅｕｒａｌ  Ｅｖｅｎｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」に記載されるようなデジタルフィルタリングアルゴリズムを含んでもよい。これらのフィルタリングアルゴリズムは、印加された刺激と検出された反応との間の時間相関、監視された反応の立ち上がり時間／勾配、及び／又は検出された機械的筋肉運動が提供された刺激に起因するか否かを識別する監視された反応に関する周波数特性に着目することができる。一構成では、このようなフィルタリングは、任意の近接検出及び／又は位置三角測量に先行してもよい。
【００９４】
本発明を実施するための最良の態様を詳細に説明したが、本発明が関連する技術の当業者であれば、添付の特許請求の範囲内で本発明を実施するための様々な代替的な設計及び実施形態を認識するであろう。上記の説明に含まれる、又は添付の図面に示される全ての事項は、単に例示であり限定的ではないと解釈されるべきであると意図される。
【００９５】
上記の技術の様々な特徴、使用方法、及び利点を、以下の条項に更に記載する。
第１項：患者の体内治療領域内に位置する神経をモデリングする方法であって、仮想ワークスペース内の複数位置に電極の位置を位置合わせすることであって、複数位置のそれぞれが体内治療領域内の異なる位置に対応する、ことと、体内治療領域内の異なる位置のそれぞれにおいて、電極から体内組織に電気刺激を提供することと、提供された電気刺激のそれぞれに対する、神経に支配される筋肉の反応を監視することと、それぞれの位置に提供された電気刺激の大きさと、提供された刺激に対する筋肉の監視された反応とを用いて、異なる位置のそれぞれから神経までの距離を判定することと、異なる位置のそれぞれから神経までの判定された距離と、仮想ワークスペース内の複数位置とを用いて、仮想ワークスペース内の神経の仮想モデルを構築することと、を含む、方法。
【００９６】
第２項：神経までの距離を判定することが、筋肉の反応を誘発するために必要な電気刺激の最小の大きさを判定することと、判定された最小の大きさから神経までの距離を判定することと、を含む、第１項に記載の方法。
【００９７】
第３項：神経モデルを、体内治療領域を表す解剖学的画像とマージすることと、マージされた神経モデル及び解剖学的画像をディスプレイ上に表示することと、を更に含む、第１項に記載の方法。
【００９８】
第４項：解剖学的画像が３Ｄ解剖学的モデルを含む、第３項に記載の方法。
【００９９】
第５項：解剖学的画像がリアルタイム２Ｄ画像を含む、第３項に記載の方法。
【０１００】
第６項：神経モデルを、体内治療領域を表す解剖学的モデルとマージすることと、解剖学的モデル内の解剖学的ターゲットを特定することであって、解剖学的モデルが、解剖学的モデルの外面と解剖学的ターゲットとの間に少なくとも１つの遮断構造を含む、ことと、神経及び遮断構造との接触を回避する外面から解剖学的ターゲットまでの最短経路を判定することと、判定された経路をディスプレイ又はロボットコントローラに提供することと、を更に含む、第１項に記載の方法。
【０１０１】
第７項：最短経路が非線形である、第６項に記載の方法。
【０１０２】
第８項：ロボットコントローラに神経の仮想モデルを提供することであって、ロボットコントローラが、体内治療領域内に配設されたエンドエフェクタの運動を制御するように動作可能である、ことと、提供された仮想モデルに従って、ロボットコントローラを介してエンドエフェクタの運動を拘束することと、を更に含む、第１項に記載の方法。
【０１０３】
第９項：筋肉の反応を監視することが、非侵襲機械センサを使用して筋肉の機械的反応を感知することを含む、第１項に記載の方法。
【０１０４】
第１０項：神経の仮想モデルを構築することが、複数位置のうちの少なくとも２つの空間的配置と、少なくとも２つの位置のそれぞれについての体内治療領域内の対応位置から神経までの判定された距離とを用いて、神経の位置を三角測量することを含む、第１項に記載の方法。
【０１０５】
第１１項：神経の仮想モデルを構築することが、体内処理領域内の対応位置から神経までの判定された距離に等しい距離で、仮想ワークスペース内の複数位置のそれぞれの周囲に３Ｄシェルを作成することと、仮想ワークスペースをフィルタリングして、所定の閾値を超えるシェル密度を有する領域を特定することとによって、神経の位置を三角測量することを含む、第１項に記載の方法。
【０１０６】
第１２項：複数の電気刺激のうちの１つ以上に対する筋肉の反応が存在しない場合に、仮想ワークスペースの部分を、神経を含まないものとして特定することを更に含む、第１項に記載の方法。
【０１０７】
第１３項：複数の位置のそれぞれからの判定された距離よりも小さい仮想ワークスペースの部分を、神経を含まないものとして特定することを更に含む、第１２項に記載の方法。
【０１０８】
第１４項：電極が複数の電極である、第１項に記載の方法。
【０１０９】
第１５項：神経の存在に関して患者の体内治療領域をモデリングする方法であって、体内治療領域内の１つ以上の電極の位置を監視することと、１つ以上の電極を介して体内治療領域に複数の電気刺激を提供することであって、複数の電気刺激のそれぞれが、体内治療領域内の異なる各位置に提供される、ことと、複数の電気刺激のそれぞれに対する反応について、神経に支配されている筋肉を監視することと、異なる場所のうちの少なくとも１つにおいて提供された電気刺激の大きさと、提供された電気刺激に対する筋肉の監視された反応とから、神経と異なる位置のうちの少なくとも１つとの間の距離を判定することと、異なる場所のうちの少なくとも１つから判定された距離で神経を表す第１の部分と、神経を含まない体内治療領域内の空間を表す第２の部分とを含む、体内治療領域の仮想モデルを構築することと、を含む、方法。
【０１１０】
第１６項：神経と異なる位置のうちの少なくとも１つとの間の距離を判定することが、異なる場所のうちの少なくとも１つで提供されるときに筋肉の反応を誘発するために必要な最小の電気刺激の大きさを判定することと、判定された最小の大きさから、神経と異なる場所のうちの少なくとも１つとの間の距離を判定することと、を含む、第１５項に記載の方法。
【０１１１】
第１７項：仮想モデルを、体内治療領域を表す解剖学的画像とマージすることであって、解剖学的画像が３Ｄ解剖学的モデル又は２Ｄ画像を含む、ことと、マージされた仮想モデル及び解剖学的画像をディスプレイ上に表示することと、を更に含む、第１５項に記載の方法。
【０１１２】
第１８項：仮想モデルを、体内治療領域を表す解剖学的モデルとマージすることと、解剖学的モデル内の解剖学的ターゲットを特定することであって、解剖学的モデルが、解剖学的モデルの外面と解剖学的ターゲットとの間に少なくとも１つの遮断構造を含む、ことと、神経を表す仮想モデルの部分と遮断構造とを回避する、外面から解剖学的ターゲットまでの最短経路を判定することと、判定された経路をディスプレイ又はロボットコントローラに提供することと、を更に含む、第１５項に記載の方法。
【０１１３】
第１９項：体内治療領域内に配設されたエンドエフェクタの運動を制御するように動作可能なロボットコントローラに仮想モデルを提供することと、提供された仮想モデルを使用してエンドエフェクタの運動を拘束することと、を更に含む、第１５項に記載の方法。
【０１１４】
第２０項：筋肉の反応を監視することが、非侵襲機械センサを使用して筋肉の機械的反応を感知することを含む、第１５項に記載の方法。
【０１１５】
第２１項：神経のモデリング方法であって、１つ以上の電極から患者の体内治療領域に複数の電気刺激を提供することであって、複数の電気刺激のそれぞれが電流の大きさを有し、体内治療領域内の異なる各位置に提供される、ことと、非侵襲機械センサを使用して、複数の電気刺激のそれぞれに対する筋肉の機械的反応を監視することと、複数の提供された電気刺激のそれぞれの電流の大きさと、監視された筋肉の機械的反応とを使用して、神経と異なる各位置のそれぞれとの間の距離を判定することと、神経と異なる各位置のそれぞれとの間の判定された距離を使用して仮想ワークスペース内に神経の仮想モデルを構築することと、を含む方法。
【０１１６】
第２２項：神経と異なる各位置のそれぞれとの間の距離を判定することが、異なる各位置のそれぞれに提供されたときに筋肉の反応を誘発するために必要な最小の電流の大きさを判定することと、判定された最小の大きさから、神経と異なる位置のうちの少なくとも１つとの間の距離を判定することと、を含む、第２１項に記載の方法。
【０１１７】
第２３項：複数の電気刺激のうちの少なくとも１つに対する監視された反応が非反応であること、又は、仮想ワークスペースの部分が、異なる各位置のうちの１つ以上からの判定された距離よりも小さいことと、のうちの少なくとも一方に基づき、仮想ワークスペースの部分を、神経を含まないものとして特定することを更に含む、第２１項に記載の方法。
【０１１８】
第２４項：神経の仮想モデルを構築することが、仮想ワークスペース内に異なる各位置のそれぞれを位置合わせすることと、仮想ワークスペース内の異なる各位置のそれぞれの周囲に、異なる各位置のそれぞれから神経までの判定された距離に等しい距離で３Ｄシェルを作成することと、仮想ワークスペースをフィルタリングして、所定の閾値を超えるシェル密度を有する領域を特定することと、によって、神経の位置を三角測量することを含む、第２１項に記載の方法。
【０１１９】
第２５項：体内治療領域内に配設されたエンドエフェクタの運動を制御するように動作可能なロボットコントローラに仮想モデルを提供することと、提供された仮想モデルを用いてエンドエフェクタの運動を拘束することと、を更に含む、第２１項に記載の方法。
【０１２０】
第２６項：神経マッピングシステムであって、それぞれが対象者の体内治療領域内に延びるように構成された１つ以上の細長い医療用装置の遠位端部に配設された複数の電極と、監視された筋肉の反応に対応する出力信号を提供するように構成されたセンサと、複数の電極のそれぞれ及びセンサと通信するプロセッサと、を備え、プロセッサが、体内治療領域内の複数の電極のそれぞれの位置の示度を受信し、複数の位置のそれぞれで刺激が体内組織に伝達され得るように、各電極に電気刺激を提供し、センサから監視された筋肉の反応の大きさの示度を受信し、筋肉の反応が、提供された電気刺激によって誘発され、提供された電気刺激の大きさと、提供された刺激に対する筋肉の監視された反応と用いて、複数の電極のそれぞれの位置から神経までの距離を判定し、複数の位置のそれぞれで神経までの判定された距離を用いて神経の仮想モデルを構築する、ように構成されている、神経マッピングシステム。
【０１２１】
第２７項：プロセッサが、筋肉の反応を誘発するために必要な最小の電気刺激の大きさを判定し、判定された最小の大きさから神経までの距離を判定することによって、神経までの距離を判定するように構成されている、第２６項に記載のシステム。
【０１２２】
第２８項：プロセッサが、神経モデルを、体内治療領域を表す解剖学的画像とマージし、マージされた神経モデル及び解剖学的画像をディスプレイに表示するように更に構成されている、第２６項に記載のシステム。
【０１２３】
第２９項：解剖学的画像が３Ｄ解剖学的モデルを含む、第２８項に記載のシステム。
【０１２４】
第３０項：解剖学的画像がリアルタイム２Ｄ画像を含む、第２８項に記載のシステム。
【０１２５】
第３１項：体内治療領域内に配設されたエンドエフェクタの運動を制御するように動作可能なロボットコントローラを更に備え、プロセッサが、神経の仮想モデルをロボットコントローラに提供するように更に構成され、ロボットコントローラが、提供された仮想モデルを用いてエンドエフェクタの運動を拘束するように構成されている、第２６項に記載のシステム。
【０１２６】
第３２項：センサが非侵襲機械センサであり、出力信号が筋肉の機械的反応に対応する、第２６項に記載のシステム。
【０１２７】
第３３項：プロセッサが、複数の電極のうちの少なくとも２つの位置と、複数の電極のうちの少なくとも２つから神経までの判定された距離の示度を用いて神経の位置を三角測量することによって、神経の仮想モデルを構築するように構成されている、第２６項に記載のシステム。
【０１２８】
第３４項：プロセッサが、神経の位置を三角測量することによって神経の仮想モデルを構築するように構成され、神経の位置を三角測量することが、体内治療領域内の複数の電極のそれぞれの位置の受信された示度を用いて、対応する仮想ワークスペース内に複数の電極のそれぞれの位置を位置合わせすることと、仮想ワークスペース内の複数の位置のそれぞれの周囲に、それぞれの位置について判定された神経までの距離に等しい距離で３Ｄシェルを作成することと、仮想ワークスペースをフィルタリングして、所定の閾値を超えるシェル密度を有する領域を特定することと、を含む、第２６項に記載のシステム。
【０１２９】
第３５項：仮想モデルが仮想ワークスペース内にプロセッサによって構築され、プロセッサが、筋肉の監視された反応の大きさが閾値の大きさ未満である場合、仮想ワークスペースの部分を、神経を含まないものとして特定するように更に構成されている、第２６項に記載のシステム。
【０１３０】
第３６項：プロセッサが、神経を含まない複数の電極のそれぞれからの判定された距離よりも小さい仮想ワークスペースの部分を、神経を含まないものとして特定するように更に構成されている、第３５項に記載のシステム。
【０１３１】
第３７項：プロセッサが、体内治療領域内の第１の位置において第１の電気刺激を提供し、第１の電気刺激が、神経に支配される筋肉の閾値反応を誘発しない第１の電流の大きさを有し、体内治療領域内の第２の位置において第２の電気刺激を提供し、第２の電気刺激が第１の電流の大きさを有し、閾値よりも大きい筋肉の反応を誘発し、第２の位置において１つ以上の追加の電気刺激を提供し、１つ以上の追加の刺激がそれぞれ、第１の電流の大きさよりも小さい電流の大きさを有し、１つ以上の追加の電気刺激から、第２の位置で筋肉の閾値反応を誘発するのに必要な最小の電流の大きさを判定するように更に構成されており、プロセッサが、判定された最小電流の大きさを用いて、第２の位置から神経までの距離を判定する、ように構成されている、第２６項のシステム。
【０１３２】
第３８項：神経の仮想モデルが仮想ワークスペース内に位置し、プロセッサが、仮想ワークスペース内の第１の位置及び第２の位置のそれぞれを位置合わせし、第１の位置を囲んでいる仮想ワークスペースの部分を、神経を含まないものとして示し、第２の位置からの判定された距離でワークスペース内に神経の仮想モデルを構築する、ように更に構成されている、第３７項に記載のシステム。
【０１３３】
第３９項：プロセッサが、体内治療領域内の解剖学的ターゲットの示度を受信し、神経モデルを用いて解剖学的ターゲットまでの進入経路を判定するように更に構成されており、この進入経路は、モデリングされた神経との接触の可能性を最小化する、第２６項に記載のシステム。
【０１３４】
第４０項：神経マッピングシステムであって、それぞれが対象者の体内治療領域内に延びるように構成された細長い医療装置の遠位端部に配設された１つ以上の電極と、監視された筋肉の反応に対応する出力信号を提供するように構成されたセンサと、１つ以上の電極のそれぞれ及びセンサと通信するプロセッサと、を備え、プロセッサが、刺激が体内治療領域内の複数の位置のそれぞれにおいて体内組織に伝達され得るように、１つ以上の電極のそれぞれに電気刺激を提供し、各刺激が電流の大きさを有し、センサから出力信号を受信し、出力信号が、複数の位置のそれぞれに提供された電気刺激に対する筋肉の反応の示度を提供し、複数の位置のそれぞれに提供された電気刺激の大きさと、受信された出力信号とから体内治療領域の仮想モデルを構築し、仮想モデルが、筋肉を支配する神経を表す第１の部分と、神経を含まない体内治療領域内の空間を表す第２の部分とを含む、ように構成されている、神経マッピングシステム。
【０１３５】
第４１項：プロセッサが、体内治療領域内の解剖学的ターゲットの示度を受信し、モデルの第２の部分を通ってのみ延びる体内治療領域の仮想モデルを用いて解剖学的ターゲットまでの進入経路を判定するように更に構成されている、第４０項に記載のシステム。
【０１３６】
第４２項：判定された進入経路に対する体内治療領域内に延びるツールの運動を拘束するように構成されたロボットコントローラを更に備える、第４１項に記載のシステム。
【０１３７】
第４３項：プロセッサが、解剖学的モデルを、体内治療領域の仮想モデルとマージするように更に構成され、解剖学的モデルが、骨、腸、肝臓、又は腎臓の少なくとも一部を含む遮断部と、骨、腸、肝臓、又は腎臓のいずれも含まない非遮断部とを有し、進入経路が、非遮断部のみを通って延在する、第４１項に記載のシステム。
【０１３８】
第４４項：進入経路が非線形である、第４１項に記載のシステム。
【０１３９】
第４５項：プロセッサが、判定された進入経路に対するツールの位置を監視し、ツールが進入経路の所定の許容誤差内にある場合、第１のインジケータを表示し、ツールが進入経路から所定の許容誤差よりも大きい場合、第２のインジケータを表示する、ように更に構成されている、第４１項に記載のシステム。
【０１４０】
第４６項：体内空間内の神経の位置判定方法であって、刺激装置の遠位端部を、体内空間内の解剖学的ターゲットに向かって前進させることと、刺激装置が解剖学的ターゲットに向かって前進している間に、刺激装置の中心軸上に配設された第１の電極から第１の電気刺激を周期的に印加することと、第１の電気刺激に対する体内空間内の神経に支配された筋肉の反応を検出することと、第１の電気刺激に対する筋肉の反応を検出した後に、刺激装置の中心軸からオフセットされた複数の位置から位置判定電気刺激を印加することと、複数の位置のそれぞれで位置判定電気刺激に対する筋肉の反応の大きさを監視することと、複数の位置のそれぞれで位置判定電気刺激に対する筋肉の反応の大きさと、複数の位置のそれぞれに提供された位置判定電気刺激の大きさとから、神経と複数の位置のそれぞれとの間の距離を判定することと、複数の位置のそれぞれにおける判定された距離から位置を三角測量することによって神経の位置を判定することと、を含む方法。
【０１４１】
第４７項：オフセット電極が複数の位置のそれぞれを通って回転するように、刺激装置を回転させることを更に含み、位置判定電気刺激を印加することが、オフセット電極から刺激を印加することを含む、第４６項に記載の方法。
【０１４２】
第４８項：神経と複数の位置のそれぞれとの間の距離を判定することが、複数の位置のそれぞれにおける筋肉の反応を誘発するために必要とされる最小の電気刺激の大きさを判定することと、複数の位置のそれぞれにおける神経までの距離を、それぞれの位置における判定された最小の大きさから判定することと、を含む、第４６項に記載の方法。
【０１４３】
第４９項：刺激装置と神経の三角測量位置との間の相対方向を表示することを更に含む、第４６項に記載の方法。
【０１４４】
第５０項：体内治療領域内の刺激装置の位置を監視することと、神経の三角測量位置及び監視された刺激装置の位置を使用して仮想ワークスペース内の神経の仮想モデルを維持することと、を更に含む、第４６項に記載の方法。
【０１４５】
第５１項：印加された第１の電気刺激に応答して、仮想ワークスペースの部分を、神経を含まないものとして特定することを更に含む、第５０項に記載の方法。
【０１４６】
第５２項：複数の位置のそれぞれにおける位置判定電気刺激の大きさが、第１の刺激の大きさよりも小さい、第４６項に記載の方法。
【０１４７】
第５３項：神経の三角測量位置に向かって刺激装置が前進することを防止することを更に含む、第４６項に記載の方法。
【０１４８】
第５４項：筋肉が第１の筋肉であり、神経が第１の神経であり、この方法が、複数の位置のそれぞれにおける位置判定電気刺激に対する第２の筋肉の反応の大きさを監視することと、複数の位置のそれぞれにおける位置判定電気刺激に対する第２の筋肉の反応の大きさと、複数の位置のそれぞれに提供される位置判定電気刺激の大きさとから、第２の神経と複数の位置のそれぞれとの間の距離を判定することと、複数の位置のそれぞれにおける判定された距離から第２の神経の位置を三角測量することによって第２の神経の位置を判定することと、を更に含む、第４６項に記載の方法。
【０１４９】
第５５項：第１の電気刺激の大きさを、第１の電気刺激に対する筋肉の検出された反応後の閾値と比較することと、第１の電気刺激の大きさが閾値を下回る場合にのみ、位置判定電気刺激を印加することと、を更に含む、第４６項に記載の方法。
【０１５０】
第５６項：第１の電気刺激の大きさが閾値を上回る場合、第１の電気刺激の大きさを低減することを更に含む、第５５項に記載の方法。
【０１５１】
第５７項：刺激装置の遠位端部の位置を監視することと、監視された位置と神経との間の距離を推定することと、推定された距離を閾値距離と比較することと、推定距離が閾値距離より大きい場合には、筋肉の反応を誘発しないように第１の電気刺激の大きさを選択することと、を更に含む、第４６項に記載の方法。
【０１５２】
第５８項：体内空間内の神経の位置判定方法であって、刺激装置の遠位端部を、体内空間内の解剖学的ターゲットに向かって前進させることと、刺激装置が解剖学的ターゲットに向かって前進している間に、刺激装置の中心軸上に配設された第１の電極から第１の電気刺激を周期的に印加することと、第１の電気刺激に対する体内空間内の神経に支配された筋肉の反応を検出することと、第１の電気刺激に対する筋肉の反応を検出した後に、刺激装置の中心軸からオフセットされた複数の位置から位置判定電気刺激を印加することと、複数の位置のそれぞれで位置決定電気刺激に対する筋肉の反応の大きさを監視することと、複数の位置のそれぞれにおける筋肉の反応を誘発するために必要な最小の電気刺激の大きさを判定することと、複数の位置のそれぞれにおける判定された最小の電気刺激の大きさから神経の位置を三角測量することによって神経の位置を判定することと、を含む方法。
【０１５３】
第５９項：オフセット電極が複数の位置のそれぞれを通って回転するように、刺激装置を回転させることを更に含み、位置判定電気刺激を印加することが、オフセット電極から刺激を印加することを含む、第５８項に記載の方法。
【０１５４】
第６０項：刺激装置と神経の三測量位置との間の相対方向を表示することを更に含む、第５８項に記載の方法。
【０１５５】
第６１項：複数の位置のそれぞれにおける判定された最小の電気刺激の大きさから神経の位置を三角測量することが、複数の位置のそれぞれにおける判定された最小の大きさから、神経と複数の位置のそれぞれとの間の距離を判定することを含み、この方法が、体内治療領域内の刺激装置の位置を監視することと、神経の三角測量位置及び監視された刺激装置の位置を用いて、仮想ワークスペース内の神経の仮想モデルを維持することと、を更に含む、第５８項に記載の方法。
【０１５６】
第６２項：複数の位置のそれぞれにおける位置判定電気刺激の大きさが、第１の刺激の大きさよりも小さい、第５８項に記載の方法。
【０１５７】
第６３項：第１の電気刺激の大きさを、第１の電気刺激に対する筋肉の検出された反応後の閾値と比較することと、第１の電気刺激の大きさが閾値を下回る場合にのみ、位置判定電気刺激を印加することと、を更に含む、第５８項に記載の方法。
【０１５８】
第６４項：第１の電気刺激の大きさが閾値を上回る場合、第１の電気刺激の大きさを低減することを更に含む、第６３項に記載の方法。
【０１５９】
第６５項：刺激装置の遠位端部の位置を監視することと、監視された位置と神経との間の距離を推定することと、推定された距離を閾値距離と比較することと、推定距離が閾値距離より大きい場合には、筋肉の反応を誘発しないように第１の電気刺激の大きさを選択することと、を更に含む、第５８項に記載の方法。
【０１６０】
〔実施の態様〕
（１）  対象者の体内治療領域における神経の位置判定方法であって、
前記体内治療領域内の第１の位置において第１の電気刺激を提供することであって、前記第１の電気刺激が、前記神経に支配された筋肉の閾値反応を誘発しない第１の電流の大きさを有する、ことと、
前記体内治療領域内の第２の位置において第２の電気刺激を提供することであって、前記第２の電気刺激が前記第１の電流の大きさを有し、前記閾値よりも大きい前記筋肉の反応を誘発する、ことと、
前記第２の位置において１つ以上の追加の電気刺激を提供することであって、前記１つ以上の追加の刺激がそれぞれ、前記第１の電流の大きさよりも小さい電流の大きさを有する、ことと、
前記１つ以上の追加の電気刺激から、前記第２の位置における前記筋肉の前記閾値反応を誘発するために必要な最小の電流の大きさを判定することと、
判定された前記最小の電流の大きさを用いて、前記第２の位置から前記神経までの距離を判定することと、
を含む、方法。
（２）  非侵襲機械センサを使用して、前記第１、第２、及び１つ以上の追加の電気刺激のそれぞれに対する前記筋肉の反応を監視することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
（３）  前記第１、第２、及び１つ以上の追加の電気刺激のそれぞれが、細長い刺激装置の遠位端部から提供され、
前記第１及び第２の電気刺激が、前記刺激装置の中心軸上に配設された電極から提供され、
前記１つ以上の追加の電気刺激が、前記刺激装置の前記中心軸から離れたオフセット電極から提供される、実施態様１に記載の方法。
（４）  前記刺激装置の前記中心軸を中心とした複数の角度位置にわたって前記オフセット電極を回転させることを更に含み、
前記第２の位置から前記神経までの距離を判定することが、前記複数の角度位置のそれぞれから前記神経までの距離を判定することを含み、
前記複数の角度位置のそれぞれからの判定された前記距離を用いて、前記刺激装置の前記中心軸に対する前記神経の前記位置を三角測量することを更に含む、
実施態様３に記載の方法。
（５）  前記第１の電気刺激が、刺激装置の前記遠位端部に配設された電極から提供され、
前記方法が、
前記刺激装置の前記遠位端部の位置を監視することと、
予め取得した解剖学的モデルを用いて、監視された前記位置と前記神経との間の推定距離を推定することと、
前記推定距離を用いて前記第１の電流の大きさを選択することと、
を更に含む、実施態様１に記載の方法。
【０１６１】
（６）  前記第１の電流の大きさが、有界電流範囲から選択され、前記神経からの前記推定距離において印加されたときに前記筋肉の反応を誘発しないと予想される前記範囲内の最大電流である、実施態様５に記載の方法。
（７）  前記選択された電流の大きさが前記筋肉の反応を誘発する場合、前記解剖学的モデルを調節することを更に含む、実施態様６に記載の方法。
（８）  前記解剖学的モデルが、前記対象者の取得されたモデルである、実施態様５に記載の方法。
（９）  仮想ワークスペース内に前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれを位置合わせすることと、
前記第１の位置を囲んでいる前記仮想ワークスペースの部分を、前記神経を含まないものとして示すことと、
を更に含む、実施態様１に記載の方法。
（１０）  前記第２の位置からの前記判定された距離において、前記ワークスペース内の神経の存在を示すことを更に含む、実施態様９に記載の方法。
【０１６２】
（１１）  前記仮想ワークスペースの第２の部分を前記神経を含まないものとして示すことを更に含み、前記第２の部分が、前記判定された距離まで前記第２の位置を囲んでいる、実施態様１０に記載の方法。
（１２）  前記仮想ワークスペースを、前記体内治療領域内に配設されたエンドエフェクタの運動を制御するように動作可能なロボットコントローラに提供することと、
前記ワークスペースの前記神経を含まないものとして示された部分、及び前記ワークスペース内の示された前記神経の存在のうちの少なくとも１つに従って前記エンドエフェクタの前記運動を制限するように前記ロボットコントローラを拘束することと、
を更に含む、実施態様１０に記載の方法。
（１３）  対象者の体内治療領域における神経の位置決定方法であって、
第１の電流の大きさを有する第１の電気刺激を、前記体内治療領域内の第１の位置において印加することであって、前記第１の位置が前記神経からの閾値距離よりも大きく、前記閾値距離は、前記第１の電気刺激が前記神経に支配される筋肉の閾値反応を誘発することができる最大距離である、ことと、
第２の電流の大きさを有する第２の電気刺激を、前記体内治療領域内の第２の位置において印加することであって、前記第２の位置が前記神経からの前記閾値距離未満であり、前記第２の電流の大きさが前記第１の電流の大きさよりも小さい、ことと、
前記第２の電気刺激に対する、前記神経に支配される筋肉の反応の大きさを監視することと、
前記第２の電流の大きさと、前記筋肉の監視された前記反応の大きさとから、前記第２の位置から前記神経までの距離を判定することと、
仮想ワークスペース内に前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれを位置合わせすることと、
前記第１の位置を囲んでいる前記仮想ワークスペースの部分を、前記神経を含まないものとして示すことと、
前記第２の位置からの前記判定された距離において、前記仮想ワークスペース内の神経の存在を示すことと、
を含む、方法。
（１４）  前記第２の電流の大きさが、前記第２の位置における前記筋肉の反応を誘発するのに必要な最小の電流の大きさである、実施態様１３に記載の方法。
（１５）  前記第１及び第２の電気刺激が、前記体内治療領域内に配設された電極によってそれぞれ印加され、
前記方法が、前記電極を前記第１の位置から前記第２の位置に前進させることを更に含む、実施態様１３に記載の方法。
【０１６３】
（１６）  前記仮想ワークスペースの第２の部分を前記神経を含まないものとして示すことを更に含み、前記第２の部分が、前記判定された距離まで前記第２の位置を囲んでいる、実施態様１３に記載の方法。
（１７）  前記第１の電気刺激が、刺激装置の前記遠位端部上に配設された電極から提供され、
前記方法が、
前記刺激装置の前記遠位端部の位置を監視することと、
予め取得した解剖学的モデルを用いて、監視された前記位置と前記神経との間の推定距離を推定することと、
前記推定距離を用いて前記第１の電流の大きさを選択することと、
を更に含む、実施態様１３に記載の方法。
（１８）  前記第１の電流の大きさが、有界電流範囲から選択され、前記神経からの前記推定距離において印加されたときに前記筋肉の反応を誘発しないと予想される前記範囲内の最大電流である、実施態様１７に記載の方法。
（１９）  前記選択された電流の大きさが前記筋肉の反応を誘発する場合、前記解剖学的モデルを調節することを更に含む、実施態様１８に記載の方法。
（２０）  前記仮想ワークスペースを、前記体内治療領域内に配設されたエンドエフェクタの運動を制御するように動作可能なロボットコントローラに提供することと、
前記ワークスペースの前記神経を含まないものとして示された部分、及び前記ワークスペース内の示された前記神経の存在のうちの少なくとも一方に従って前記エンドエフェクタの前記運動を制限するように前記ロボットコントローラを拘束することと、
を更に含む、実施態様１３に記載の方法。
【図１】
2019535350.tif 000003
【図２】
2019535350.tif 000004
【図３】
2019535350.tif 000005
【図４】
2019535350.tif 000006
【図５】
2019535350.tif 000007
【図６】
2019535350.tif 000008
【図７】
2019535350.tif 000009
【図８】
2019535350.tif 000010
【図９Ａ】
2019535350.tif 000011
【図９Ｂ】
2019535350.tif 000012
【図９Ｃ】
2019535350.tif 000013
【図９Ｄ】
2019535350.tif 000014
【図１０Ａ】
2019535350.tif 000015
【図１０Ｂ】
2019535350.tif 000016
【図１１】
2019535350.tif 000017
【図１２】
2019535350.tif 000018
【図１３】
2019535350.tif 000019
【図１４Ａ】
2019535350.tif 000020
【図１４Ｂ】
2019535350.tif 000021
【図１５Ａ】
2019535350.tif 000022
【図１５Ｂ】
2019535350.tif 000023
【図１６Ａ】
2019535350.tif 000024
【図１６Ｂ】
2019535350.tif 000025
【図１７】
2019535350.tif 000026
【図１８】
2019535350.tif 000027
【図１９】
2019535350.tif 000028
【図２０】
2019535350.tif 000029
【国際調査報告】
2019535350.tif 000030