(57)【要約】【課題】可動のターゲットを追跡するための装置および方法。【解決手段】本発明は、可動のターゲット（３）、特に組織（５）を追跡するための装置（１）に関するものであり、装置（１）は、ターゲット（３）を少なくとも１つのタイプのマーカ（１１）でマークするための少なくとも１つのアプリケータ（７）と、少なくとも１つのタイプのマーカ（１１）を少なくとも監視するように構成される少なくとも１つの追跡システム（９）と、を備える。可動のターゲット（３）、特に組織（５）を追跡するための装置および方法において、ターゲットの追跡の信頼性を改良し、ターゲットに損傷を与える危険を低減する装置および方法を提供するために、本発明に従って、少なくとも１つのアプリケータ（７）は、マーカ（１１）のランダムに分散したパターン（１３）をターゲット（３）上に生成するように構成されることが意図される。【選択図】図１
2019013760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動のターゲット（３）、特に組織（５）を追跡するための装置（１）であって、前記装置（１）は、
前記ターゲット（３）を少なくとも１つのタイプのマーカ（１１）でマークするための少なくとも１つのアプリケータ（７）と、
前記少なくとも１つのタイプのマーカ（１１）を少なくとも監視するように構成される少なくとも１つの追跡システム（９）と、
を備え、
前記少なくとも１つのアプリケータ（７）は、マーカ（１１）のランダムに分散したパターン（１３）を前記ターゲット（３）上に生成するように構成される、
装置（１）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのアプリケータ（７）は、前記少なくとも１つのタイプのマーカ（１１）を前記ターゲット（３）上に噴霧することによって、前記少なくとも１つのタイプのマーカ（１１）を提供するように構成される、
請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記少なくとも１つのアプリケータ（７）は、前記少なくとも１つのタイプのマーカ（１１）の複数のランダムに分散したスポット（１７）を生成するように構成される、
請求項１または２に記載の装置（１）。
【請求項４】
前記ランダムに分散したスポット（１７）は、ランダムに分散したスポットサイズを有し、特にランダムに分散したスポット径（１９）を有する、
請求項３に記載の装置（１）。
【請求項５】
前記少なくとも１つのタイプのマーカ（１１）は、溶液（２１）内に、前記マーカ（１１）を前記ターゲット（３）上に接着するように構成される少なくとも１つの接着剤（２３）とともに提供される、
請求項１から４のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのタイプのマーカ（１１）は、染料（２５）であり、
前記少なくとも１つの追跡システム（９）は、光学システム（２９）である、
請求項１から５のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項７】
前記少なくとも１つのアプリケータ（７）は、少なくとも２つの異なって着色された染料（２５）を提供するように構成される、
請求項６に記載の装置（１）。
【請求項８】
前記少なくとも１つのタイプの染料（２５）は、蛍光体（２７）である、
請求項６または７に記載の装置（１）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの光学システム（２９）は、蛍光イメージング顕微鏡（３１）である、
請求項６から８のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのタイプのマーカ（１１）は、Ｘ線イメージング、磁気共鳴映像法、超音波イメージングおよび陽電子放出断層撮影のうちの少なくとも１つの技術によって検出可能である、
請求項１から９のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項１１】
可動のターゲット（３）、特に組織（５）を追跡するための方法であって、前記方法は、
−少なくとも１つのタイプのマーカ（１１）を前記ターゲット（３）上に少なくとも１つのアプリケータ（７）でランダムに分散するステップと、
−マーカ（１１）のランダムに分散したパターン（１３）を、少なくとも１つの追跡システム（９）を用いて追跡するステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記マーカ（１１）を前記ターゲット（３）上に非接触の方法で分散する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記マーカ（１１）を噴霧によって分散する、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも２つの異なるタイプのマーカ（１１）を前記ターゲット（３）上に分散する、
請求項１１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記マーカ（１１）を少なくとも１つの蛍光イメージング顕微鏡（３１）および／または他のシステムによって追跡し、
前記他のシステムは、Ｘ線イメージング、磁気共鳴映像法、超音波イメージングおよび／または陽電子放出断層撮影のような技術を用いる、
請求項１１から１４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動のターゲット、特に組織を追跡するための装置に関するものであり、装置は、ターゲットを少なくとも１つのタイプのマーカでマークするための少なくとも１つのアプリケータと、少なくとも１つのタイプのマーカを少なくとも監視するように構成される少なくとも１つの追跡システムと、を備える。本発明は、さらに、可動のターゲット、特に組織を追跡するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可動のターゲット、特に組織を追跡することは、例えば、手術中に、ターゲット上の特定の位置を追跡するために、特に、この位置が操作される場合に適用可能である。
【０００３】
可動のターゲットまたは動いているターゲットをマーカでマークすることによって、ターゲットを追跡することが知られている。組織を追跡する場合、例えば、染料マーカをペンまたはブラシのような器具で適用することによって、組織に染料を提供することが例えば知られている。しかしながら、ターゲット、特に組織をマークするこの方法には、いくつかの欠点がある。第１に、複数のマーカを生成することは、時間がかかる。これは、マーカを手術中に生成する場合、特に不利になりうる。他の欠点は、上述した方法によってマーカを生成することがターゲットに損傷を与える危険を負うということである。さらに、マーカをターゲット上に手動で適用することは、特に時間のかかる手動の適用のため、ターゲット上のマーカの数が限定されることにつながりうる。最後に、限定された数のマーカは、結果として、マーカの追跡が不満足になりうる。特に、マーカの少なくとも１つが、取り除かれ、破壊され、または、マーカと追跡システムとの間のバリアのため、追跡システムによって追跡できない場合。考えられるバリアは、単に一例として、煙、蒸気、液体または固体バリアである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それゆえ、本発明の目的は、上述した欠点を解決し、上述した装置および方法において、少なくとも１つのマーカが損傷を受けるまたはブロックされる場合でも、支障なく適用可能および使用可能であり、追跡プロセスの品質を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、冒頭で言及された装置において、少なくとも１つのアプリケータが、マーカのランダムに分散したパターンをターゲット上に生成するように構成されることによって達成される。
【０００６】
可動のターゲットを追跡するための方法について、目的は、少なくとも１つのタイプのマーカをターゲット上に少なくとも１つのアプリケータでランダムに分散するステップと、マーカのランダムに分散したパターンを、少なくとも１つの追跡システムを用いて追跡するステップと、を含む方法によって達成される。
【０００７】
ランダムに分散したパターンを生成するステップは、ランダムに分散したパターンが、所定の計画のパターンに従うより非常に高速に提供されうるため、有利である。結果として、複数のマーカは、容易にかつ迅速に提供可能である。ランダムに分散したパターンは、一般的に、ユニークな分散を有するので、この種のパターンは、容易に、追跡システムによって追跡されうるおよび／またはイメージ認識システムによって認識されうる。パターンが複数のマーカからなるので、マーカの少なくとも１つが、取り除かれ、変えられ、または、マーカと追跡システムとの間の変化によってブロックされる場合であっても、パターンは、依然として追跡されうる。
【０００８】
一般的に、特に手術の場合、マーカをターゲット上に提供することは、ターゲット自体を操作せず、ターゲットに影響または害を及ぼさない。
【０００９】
以下、本発明のさらなる改良が記載されている。追加の改良は、特定の改良の特定の利点が特定の適用において必要か否かに依存して、互いに独立に組み合わされてもよい。
【００１０】
本発明に従う装置の第１の有利な改良によって、少なくとも１つのアプリケータは、少なくとも１つのタイプのマーカをターゲット上に噴霧することによって、少なくとも１つのタイプのマーカを提供するように構成されてもよい。それゆえ、アプリケータは、噴霧装置でもよいし、または、噴霧装置を備えてもよい。マーカをターゲット上に噴霧することは、いくつかの利点がある。第１に、複数のマーカは、ターゲット上に同時に分散されてもよい。さらに、マーカをターゲット上に噴霧することは、一般的に、単一のマーカをターゲット上にランダムに分散することにつながる。最後に、噴霧は、パターンをターゲット上に非接触の方法で生成してもよい。したがって、少なくとも１つのアプリケータは、マーカをターゲット上に提供するためにターゲットに接触する必要はない。マーカを非接触の方法で提供することは、組織に損傷を与えないので、これは、組織をマークする場合、特に有利である。マーカが、毒性がないタイプの場合、マーカは、組織に悪影響を及ぼさない。他の有利な結果は、組織に永続的な影響を及ぼす方法で、組織を操作しないということである。
【００１１】
少なくとも１つのタイプのマーカを、少なくとも１つの追跡システムによってより容易に追跡するために、少なくとも１つのアプリケータは、少なくとも１つのタイプのマーカの複数のランダムに分散したスポットを生成するように構成されてもよい。例えば、円形ディスクの全体形状を有してもよいスポットは、容易に識別可能でもよく、したがって、追跡システムによって容易に追跡可能でもよい。
【００１２】
生成されたパターンの個別性を増加するために、ランダムに分散したスポットは、ランダムに分散したスポットサイズを有してもよい。
【００１３】
少なくとも１つのタイプのマーカは、溶液内に、マーカをターゲット上に接着するように構成される少なくとも１つの接着剤とともに提供されてもよい。溶液は、アプリケータと流体連通する容器内に格納されてもよいし、または、溶液は、アプリケータ内に格納され、アプリケータの噴霧装置によって適用されてもよい。これは、マーカがターゲットから不所望に取り除かれるのを防止しうる。組織が追跡される場合、接着剤は、第１に毒性がなく、第２に一定時間後に容易に分解可能なように、生分解可能であるように、選択されてもよい。
【００１４】
適用が容易な実用的な装置を達成するために、少なくとも１つのタイプのマーカは、染料でもよく、少なくとも１つの追跡システムは、光学システムでもよい。
【００１５】
さらに、ターゲットの追跡の品質を向上するために、少なくとも１つのアプリケータは、少なくとも２つの異なるタイプのマーカ、例えば２つ以上の異なって着色された染料を提供するように構成されてもよい。染料は、順次にまたは同時に適用されてもよい。さらに、装置は、着色された染料ごとに１つのアプリケータを備えてもよいし、または、異なって着色された染料のために同じアプリケータを用いてもよい。マーカの少なくとも２つの異なるパターンは、少なくとも１つの追跡システムによって追跡されてもよい。２つの識別可能なパターンを同時に追跡することは、ターゲットの追跡プロセスの安全性および品質を向上しうる。
【００１６】
少なくとも１つの光学システムは、好ましくは、蛍光イメージング顕微鏡である。特にこの場合、少なくとも１つのタイプの染料は、好ましくは、蛍光体である。蛍光イメージング顕微鏡法および少なくとも１つのマーカとしての少なくとも１つの蛍光体染料を用いることは、ターゲットの追跡プロセスの品質を向上しうる。例えば、ターゲット上の直視が、直接の目視観察を困難にしうる障害または液体または煙によって影響を受ける場合、蛍光イメージング顕微鏡による追跡は、依然として可能でありうる。なぜなら、蛍光体が残りのターゲットに対して明確なコントラストを提供することにより、装置のために依然として追跡可能でありうるためである。蛍光イメージング顕微鏡が、一般的に、蛍光イメージをイメージングおよび追跡するのに必要になりうるすべての要素を含むこと、特に、照明装置および一般的にはイメージ処理装置も含むことに留意されたい。
【００１７】
蛍光イメージ顕微鏡法および蛍光マーカの使用に追加的または代替的に、少なくとも１つのタイプのマーカは、以下の技術、すなわち、Ｘ線イメージング、磁気共鳴映像法、超音波イメージングおよび陽電子放出断層撮影またはその他の技術の少なくとも１つによって検出可能でもよい。例えば、マーカは、例えば金属マーカを用いて、Ｘ線イメージにおける有効なコントラストを提供するように選択されてもよい。マーカは、磁気共鳴映像におけるコントラストを提供するように選択可能である。マーカは、超音波イメージにおけるコントラストを提供するように選択可能である。マーカは、陽電子を放出し、陽電子放出断層撮影によって検出可能なように選択可能である。これらの技術の１つが蛍光イメージングに追加して用いられる場合、蛍光イメージ顕微鏡法および少なくとも１つの他の技術により提供されるイメージは、結合されてもよく、例えば、結合イメージがディスプレイ上に外科医のようなユーザのために提供されてもよい。
【００１８】
装置の特徴がすべて、本発明に従う方法において用いられてもよい点に留意されたい。したがって、上述した装置の改良のすべては、可動のターゲットを追跡するための方法を改良するために用いられてもよい。したがって、本発明に従う方法のステップは、好ましくは、本発明に従う装置によって実行される。
【００１９】
以下、本発明およびその改良は、例示的実施形態を用いて、かつ、図面を参照してさらに詳細に記載される。上述したように、実施形態に示されるさまざまな特徴は、特定の適用において、互いに独立して用いられてもよい。
【００２０】
以下の図面では、同じ機能および／または同じ構造を有する要素は、同じ参照符号によって参照される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に従う装置の例示的実施形態の概略図を示す。
【図２】本発明に従うランダムに分散したマーカの例示的なパターンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１には、本発明に従う装置１の例示的実施形態が記載されている。
【００２３】
装置１は、可動のターゲット３を追跡することを意図しており、可動のターゲット３は、好ましくは、組織５である（ただし、必須ではない）。装置１は、少なくとも１つのアプリケータ７と少なくとも１つの追跡システム９とを備える。
【００２４】
アプリケータ７は、ターゲット３を少なくとも１つのタイプのマーカ１１でマークするように構成される。少なくとも１つの追跡システム９は、少なくとも１つのタイプのマーカ１１を監視するように構成される。本発明によれば、少なくとも１つのアプリケータ７は、マーカ１１のランダムに分散したパターン１３をターゲット３上に生成するように構成される。
【００２５】
好ましくは、少なくとも１つのタイプのマーカ１１は、アプリケータ７によってターゲット３上に噴霧され、ランダムに分散したパターン１３を提供する。それゆえ、少なくとも１つのアプリケータ７は、噴霧装置１５でもよいし、または、噴霧装置１５を備えてもよい。
【００２６】
パターン１３は、マーカ１１の複数のランダムに分散したスポット１７によって形成されてもよい。スポット１７は、スポットサイズにおいて変化してもよく、スポットサイズは、一般的に、スポット１７の直径１９によって定義される。ランダムに分散したスポット径１９は、アプリケータ７によって生成される各パターン１３がユニークであることを保証することができる。
【００２７】
好ましくは、少なくとも１つのタイプのマーカ１１は、マーカ１１をアプリケータ７で噴霧することが容易になるように、溶液２１内に提供される。溶液２１は、少なくとも１つの接着剤２３をさらに備えてもよく、接着剤２３は、少なくとも１つのタイプのマーカ１１をターゲット３上に接着することができる。少なくとも１つのタイプのマーカ１１は、好ましくは、染料２５である。より好ましくは、少なくとも１つのタイプのマーカ１１は、蛍光体２７である。
【００２８】
特に、少なくとも１つのタイプのマーカ１１が蛍光体２７である場合、少なくとも１つの追跡システム９は、好ましくは、光学システム２９であり、より好ましくは、蛍光イメージング顕微鏡３１である。蛍光イメージング顕微鏡３１は、蛍光イメージング顕微鏡法を実行するのに必要なすべての部分を備えてもよく、部分とは、例えば、照明装置（図示せず）、イメージ認識システムおよび／またはその他である。装置１は、蛍光イメージングと異なる技術を用いる検出器を備えてもよい。単に一例として、装置１は、Ｘ線イメージング、磁気共鳴映像法、超音波イメージングおよび／または陽電子放出断層撮影またはその他のための少なくとも１つのシステム（図示せず）を備えてもよい。この場合、少なくとも１つのタイプのマーカ１１は、好ましくは、これらの追加のシステムの少なくとも１つによって検出可能に選択される。より好ましくは、少なくとも１つのタイプのマーカ１１は、これらの追加のシステムの少なくとも１つによって、および、蛍光イメージング顕微鏡３１によって検出可能に選択される。この目的のために、少なくとも１つのタイプのマーカ１１は、この要件を満たす少なくとも１つの物質を含むことができる、または、異なる物質を含むこともでき、各物質は、用いられる少なくとも１つの方法によって検出可能に選択される。追加の方法のための少なくとも１つの検出器は、別々のシステムでもよいし、または、追跡システム９内に含まれてもよい。
【００２９】
少なくとも１つのアプリケータ７は、好ましくは、少なくとも２つの異なるタイプのマーカ１１、特に２つの異なって着色された染料２５を提供するように構成される。異なって着色された染料２５は、同時に提供されてもよい。これは、例えば、同じ溶液２１内の２つの染料２５を提供することによって行うこともできるし、または、２つの別々の噴霧装置１５を有するアプリケータ７を提供することによって行うこともできる。
【００３０】
代替的には、少なくとも２つの異なる染料２５は、順次に提供されてもよい。各タイプの染料２５は、それ自身のパターン１３を形成してもよい。次に、各パターン１３は、追跡システム９によって、特に蛍光イメージング顕微鏡３１によって追跡されてもよい。
【００３１】
図２ａ〜図２ｃに、同じターゲット３に提供された３つの異なるパターン１３の例が示される。
【００３２】
同じターゲット３は、３つの異なる染料２５でマークされ、各染料２５は、異なる色を有する。スポット１７のランダムな分散のため、３つの異なるパターン１３が形成され、各パターン１３は、特定の色の染料２５からなる。蛍光イメージング顕微鏡３１を用いて、各パターン１３を他のパターンと独立して監視してもよい。さらに、蛍光イメージング顕微鏡３１を用いて、全３つのパターン１３をディスプレイ（図示せず）上に示してもよく、各パターン１３は、他の色で示される。これは、ターゲット３の追跡を改良するのに役立ちうる。
【符号の説明】
【００３３】
１    装置
３    ターゲット
５    組織
７    アプリケータ
９    追跡システム
１１  マーカ
１３  パターン
１５  噴霧装置
１７  スポット
１９  スポット径
２１  溶液
２３  接着剤
２５  染料
２７  蛍光体
２９  光学システム
３１  蛍光イメージング顕微鏡
【図１】
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【図２】
2019013760.tif 000004
【外国語明細書】
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