(57)【要約】組織修正デバイスが提供される。デバイスの態様は、近位端および遠位端を有する細長い部材を含む。該細長い部材の遠位端は、低侵襲的な身体開口部を通過するように寸法調整され、遠位端の統合型視覚化センサおよび組織修正器を含む。場合によっては、該デバイスは、視覚化センサ、組織修正器、および細長い部材の遠位端のうちの少なくとも１つに操縦性を与える、統合型関節機構をさらに含む。また、組織修正デバイスを使用して、対象の内部目標組織を修正する方法が提供される。
2011528950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低侵襲的な身体開口部を通過するように寸法調整された遠位端を有する細長い部材であって、前記遠位端は、統合型視覚化センサおよび組織修正器を備える、細長い部材を備える、組織修正デバイス。
【請求項２】
前記統合型視覚化センサが、レンズおよび集積回路を備える、請求項１に記載の組織修正デバイス。
【請求項３】
前記視覚化センサがＣＭＯＳデバイスである、請求項２に記載の組織修正デバイス。
【請求項４】
前記視覚化センサがＣＣＤデバイスである、請求項２に記載の組織修正デバイス。
【請求項５】
前記デバイスが、前記視覚化センサ、前記組織修正器、および前記細長い部材の前記遠位端のうちの少なくとも１つに操縦性を与える統合型関節機構をさらに備える、請求項１に記載の組織修正デバイス。
【請求項６】
前記細長い部材の前記遠位端が、Ｃａｍｂｉｎのトライアングルを通過するように寸法調整される、請求項１に記載の組織修正デバイス。
【請求項７】
前記細長い部材の前記遠位端が、７．５ｍｍ以下の外径を有する、請求項６に記載の組織修正デバイス。
【請求項８】
前記細長い部材の前記遠位端が、７．０ｍｍ以下の外径を有する、請求項７に記載の組織修正デバイス。
【請求項９】
前記細長い部材の前記遠位端が、５．０ｍｍ以下の外径を有する、請求項８に記載の組織修正デバイス。
【請求項１０】
前記細長い部材の前記遠位端が、統合型照明器をさらに備える、請求項１に記載の組織修正デバイス。
【請求項１１】
前記照明器が光ファイバー照明器である、請求項１０に記載の組織修正デバイス。
【請求項１２】
前記照明器が発光ダイオードである、請求項１０に記載の組織修正デバイス。
【請求項１３】
前記組織修正器が電極を備える、請求項１に記載の組織修正デバイス。
【請求項１４】
前記視覚化センサおよび組織修正器のうちの少なくとも１つが、前記細長い部材の前記遠位端に対して可動的である、請求項１に記載の組織修正デバイス。
【請求項１５】
前記細長い部材の前記遠位端が、洗浄器および吸引器をさらに備える、請求項１に記載の組織修正デバイス。
【請求項１６】
前記吸引器が、前記統合型視覚化センサの近位に位置する、請求項１５に記載の組織修正デバイス。
【請求項１７】
前記吸引器が、前記細長い部材の前記遠位端の断面積の３３％以上の断面積を有するポートを備える、請求項１５に記載の組織修正デバイス。
【請求項１８】
前記細長い部材が剛性である、請求項１に記載の組織修正デバイス。
【請求項１９】
前記組織修正デバイスが、椎間板組織を修正するように構成される、請求項１に記載の組織修正デバイス。
【請求項２０】
前記デバイスが使い捨てデバイスとして構成される、請求項１に記載の組織修正デバイス。
【請求項２１】
前記デバイスが、前記近位端に配置された操作ハンドルを備える、請求項１に記載の組織修正デバイス。
【請求項２２】
前記細長い部材の前記遠位端が、前記操作ハンドルの大部分が固定位置に維持されるとき、その縦軸の周囲を回転可能である、請求項２１に記載の組織修正デバイス。
【請求項２３】
（ａ） 低侵襲的な身体開口部を通過するように寸法調整された遠位端を有する細長い部材であって、前記遠位端は統合型視覚化センサおよび組織修正器を備える、細長い部材と、
（ｂ） 前記細長い部材の前記近位端に動作可能に連結された、体外コントローラと、を備える、システム。
【請求項２４】
前記システムが、前記視覚化センサによって獲得されたユーザ画像を表示するための画像表示器をさらに備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記システムが低侵襲的アクセス管をさらに備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
対象の内部目標組織を修正する方法であって、
（ａ） 低侵襲的な身体開口部を通過するように寸法調整された遠位端を有する細長い部材を備える、組織修正デバイスの遠位端を配置することであって、前記遠位端は、前記内部目標組織に対して動作可能な関係にある、統合型視覚化センサおよび組織修正器を備える、組織修正デバイスの遠位端を配置することと、
（ｂ） 前記内部目標組織を前記組織修正器で修正することと、を備える、方法。
【請求項２７】
前記内部目標組織部位が脊髄組織を備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記方法が椎間板から髄核組織を除去する方法である、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
米国特許法１１９条（ｅ）（３５  ＵＳＣ  １１９）にしたがって、本出願は、２００８年７月２２日に出願された米国仮出願第６１／０８２，７７４号および２００９年４月１０日に出願された米国出願第１２／４２２，１７６号に対する優先権を主張し、かかる優先出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
身体内に位置する病理に対する、治療上および診断上の両方における伝統的な外科的処置は、介在組織に重大な外傷を引き起こす可能性がある。これらの処置はしばしば、長い切開、広範囲の筋肉剥離、長期に渡る組織の収縮、脱神経、および組織の血行遮断を必要とする。これらの処置は、数時間の手術室での時間、および外科的処置中の組織の破壊に起因して、数週間の術後の回復時間を必要とする可能性がある。ある場合には、これらの侵襲的処置は外科的介入をもたらす痛みよりも激しい可能性のある永久的な瘢痕および痛みをもたらす。
【０００３】
経皮的処置の開発は、筋肉組織等の組織の最小限の切開を必要とするため、回復時間の短縮および術後の痛みの軽減において大幅な改良を生み出してきた。例えば、身体内の位置へのアクセスの必要性および極めて重要な介在組織に対するダメージの危険性から、脊髄および脳神経外科的応用には低侵襲的外科的技術が望ましい。低侵襲的外科手術における開発は、正しい方向に向けたステップである一方で、低侵襲的手術器具および方法におけるさらなる開発の必要性が依然として存在する。
【発明の概要】
【０００４】
組織修正デバイスが提供される。デバイスの態様は、近位端および遠位端を有する細長い部材を含む。細長い部材の遠位端は、低侵襲的な身体開口部を通過するように寸法調整され、遠位端の統合型視覚化センサおよび組織修正器を含む。場合によっては、デバイスは、視覚化センサ、組織修正器、および細長い部材の遠位端のうちの少なくとも１つに操縦性を与える、統合型関節機構をさらに含む。また、組織修正デバイスを使用して、対象の内部目標組織を修正する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ】図１ＡおよびＢは、本発明の実施形態に従う、使い捨ての組織修正デバイスの２つの異なる図を提供する。
【図１Ｂ】図１ＡおよびＢは、本発明の実施形態に従う、使い捨ての組織修正デバイスの２つの異なる図を提供する。
【図２Ａ】図２Ａ〜２Ｃは、本発明のある実施形態に従う、デバイスの遠位端の横断面図を提供する。
【図２Ｂ】図２Ａ〜２Ｃは、本発明のある実施形態に従う、デバイスの遠位端の横断面図を提供する。
【図２Ｃ】図２Ａ〜２Ｃは、本発明のある実施形態に従う、デバイスの遠位端の横断面図を提供する。
【図３Ａ】図３Ａ〜３Ｅは、本発明のある実施形態に従う、デバイスの遠位端の横断面図を提供する。
【図３Ｂ】図３Ａ〜３Ｅは、本発明のある実施形態に従う、デバイスの遠位端の横断面図を提供する。
【図３Ｃ】図３Ａ〜３Ｅは、本発明のある実施形態に従う、デバイスの遠位端の横断面図を提供する。
【図３Ｄ】図３Ａ〜３Ｅは、本発明のある実施形態に従う、デバイスの遠位端の横断面図を提供する。
【図３Ｅ】図３Ａ〜３Ｅは、本発明のある実施形態に従う、デバイスの遠位端の横断面図を提供する。
【図４】本発明の実施形態に従う、デバイスの遠位端の代替図を提供し、椎間板の髄核にアクセスしているデバイスが示される。
【図５】本発明の実施形態に従う、デバイスの遠位端の代替図を提供し、椎間板の髄核にアクセスしているデバイスが示される。
【図６ＡＢ】図６Ａ〜６Ｅは、本発明の一実施形態に従う、デバイスの遠位端の種々の図を提供する。
【図６Ｃ】図６Ａ〜６Ｅは、本発明の一実施形態に従う、デバイスの遠位端の種々の図を提供する。
【図６Ｄ】図６Ａ〜６Ｅは、本発明の一実施形態に従う、デバイスの遠位端の種々の図を提供する。
【図６Ｅ】図６Ａ〜６Ｅは、本発明の一実施形態に従う、デバイスの遠位端の種々の図を提供する。
【図７】図１Ａおよび１Ｂで示されるデバイスの断面図を提供する。
【図８】本発明の一実施形態に従う、システムの描写を提供し、ここでシステムは、使い捨ての組織修正器デバイスおよび体外の制御装置の両方を含む。
【図９】本発明の一実施形態に従う、システムの構造を示すブロック図、およびかかるシステムがユーザと相互作用する様子を提供する。
【図１０】本発明の実施形態に従う、組織修正システムに組み入れられ得るＣＭＯＳ視覚化サブシステムを示す。
【図１１】本発明の一実施形態に従う、立体画像モジュールのブロックフロー図を提供する。
【図１２】図１２Ａは、実施形態に従う、画像データを連続的に入手するために、２つの異なる位置の間を移動させられる単一の視覚化センサを提供する。図１２Ｂは、実施形態に従う、２つの異なる視覚化センサのわずかにオフセットされた視覚化位置を提供する。
【図１３】一実施形態に従う、ビデオプロセッサモジュールを含むシステムの一部の機能ブロック図を提供する。
【図１４】実施形態に従う、画像処理モジュールのフロー図を提供する。
【図１５】実施形態に従う、白色および／または近赤外光下で獲得された画像データからビデオを製作するように構成される、プロセッサの動作体制の概略図を提供する。
【図１６】一実施形態に従う、低侵襲的組織修正デバイスおよびアクセスデバイスの細長い部材の遠位端の横断面図を提供する。
【図１７】実施形態に従う、アクセスデバイスの異なる図を提供する。
【図１８】実施形態に従う、デバイスの遠位端の同一横断面に配置された、２つのカメラを有するデバイスを提供する。
【図１９】実施形態に従う、ＲＦ電極の線形変換を提供するために、本発明のデバイスに存在し得る、電気モータ線形アクチュエータの種々の図を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
組織修正デバイスが提供される。デバイスの態様は、近位端および遠位端を有する細長い部材を含む。細長い部材の遠位端は、低侵襲的な身体開口部を通過するように寸法調整され、遠位端の統合型視覚化センサおよび組織修正器を含む。場合によっては、デバイスは、視覚化センサ、組織修正器、および細長い部材の遠位端のうちの少なくとも１つに操縦性を与える、統合型関節機構をさらに含む。また、組織修正デバイスを使用して、対象の内部目標組織を修正する方法が提供される。
【０００７】
本発明をより詳細に説明する前に、本発明は、説明される特定の実施形態に限定さるものではなく、それ自体、当然のことながら異なり得ることを理解されたい。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのみであって、限定するように意図されていないことをもまた理解されたい。
【０００８】
数値の範囲が与えられる場合は、文脈が別様に明示しない限り、下限の単位の小数点第２位まで、その範囲の上限と下限の間の各中間値、およびその記載された範囲内のその他に記載されたまたは中間の数値が、本発明に包含されることが理解される。これらの小さい範囲の上限と下限は、小さい範囲に独立して含められてもよく、本発明の範囲にも包含され、記載された範囲内の、明確に除外された限度に従う。記載された範囲が限度の１つまたは両方を含む場合は、それらの含められた限度のどちらか、または両方を含まない範囲が本発明に含まれる。
【０００９】
別途定義されない限り、本明細書に用いられる全ての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者によって共通に理解されるのと同じ意味をもつ。本明細書に記載されるものに類似または均等な方法および材料は、本発明の実施または試験で使用することができるが、代表的な例示的方法および材料を次に説明する。
【００１０】
本明細書に引用される刊行物および特許は、各刊行物または特許が具体的にまた個々に参照により組み入れられることを示されるのと同様に、全て参照により本明細書に組み入れられ、刊行物が引用されるときに関連した方法および／または材料の開示ならびに説明の参照により本明細書に組み入れられる。いかなる刊行物の引用も出願日前の刊行物の開示のためであり、先行発明を理由として、本発明がこうした引例に先行する権利を有しないことの承認と解釈すべきではない。さらに、提供した公開日は、実際の公開日と異なる可能性があり、この場合は別途確認が必要となる。
【００１１】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」とは、文脈が別様に明示しない限りは、その対象物の複数形も含むことに留意する。特許請求の範囲が、いかなる任意の要素を排除するために書かれていることにもさらに留意する。したがって、この記述は、特許請求の範囲の要素の列挙と関連して、「単に」、「唯一の」などのような排他的専門用語を使用するための、または「消極的な」限定を使用するための前提として働くように意図される。
【００１２】
本開示を読めば当業者にとって明らかであるように、本明細書で説明および例示される個々の実施形態の各々は、個々の構成要素および特徴を有し、本発明の範囲と精神から逸脱することなく、あらゆる他の複数の実施形態から容易に分離、またはそれらと組み合わされ得る。列挙されるいずれの方法も、列挙された事象の順序、または論理的に可能なあらゆる他の順序で行われ得る。
【００１３】
本発明の種々の態様をさらに説明するにあたり、最初に対象組織修正デバイスの実施形態の態様が、より詳しく説明される。次に、対象組織修正デバイスが用途を見出し得る場所である、対象の内部目標組織を修正する方法の実施形態が、より詳しく概説される。
【００１４】
組織修正デバイス
本発明の態様は、例えば椎間板（ＩＶＤ）の付近または内部にある脊髄位置などの、内部目標組織部位を修正するために有用な組織修正デバイスを含む。上でまとめたように、組織修正デバイスは少なくともデバイスの遠位端が、低侵襲的な身体開口部を通過することができるように寸法調整される。したがって、少なくともデバイスの遠位端は、例えば２０ｍｍ以下の外径を有するアクセスデバイスのために用いられる切開サイズ未満の切開、例えばそのような切開サイズの７５％未満、そのような切開サイズの５０％未満等、またはそれよりも小さい最小限の切開を通じて、例えば椎間板の付近または内部にある脊髄位置などの、患者の内部目標部位に導入され得る。場合によっては、少なくとも細長い部材の遠位端が、Ｃａｍｂｉｎのトライアングルを通過するように寸法調整される。Ｃａｍｂｉｎのトライアングル（また当分野においてＰａｍｂｉｎのトライアングルとしても既知）は、脱出する神経根、横断する神経根、および椎間板によって囲まれる解剖学的脊髄構造である。脱出する根は、椎間板のすぐ頭側（上方）の脊柱管を出る根であり、横断する根は、椎間板のすぐ尾方（下方）の脊柱管を出る根である。細長い部材の遠位端が、Ｃａｍｂｉｎのトライアングルを通過するように寸法調整されるとき、少なくともデバイスの遠位端は、８ｍｍ以下等、および７ｍｍ以下を含む、１０ｍｍ以下の最長横断面の寸法を有する。場合によっては、細長い部材は、６．６ｍｍ以下、６．５ｍｍ以下、６．０ｍｍ以下、５．５ｍｍ以下、５．０ｍｍ以下等の、６．７ｍｍ以下を含む、７．０ｍｍ以下等の、７．５ｍｍ以下の外径を有する。
【００１５】
上でまとめたように、本発明の組織修正デバイスは細長い部材を含む。デバイスのかかる構成要素は細長く、その幅に比べて例えば、２０倍を超える長さ、その幅の３０倍を超える長さ、またはそれ以上の長さ等の、その幅の５またはさらには１０倍以上の長さを含む、その幅の２倍以上の長さ等といった、その幅の１．５倍以上の長さを有する。細長い部材の長さは変化し得、場合によっては、７．５ｃｍから１５ｃｍ等、および１０から１２ｃｍを含む、５ｃｍから２０ｃｍの範囲に及ぶ。細長い部材はその長さ全体に沿って、同一外側横断面の寸法（例えば直径）を有し得る。あるいは、横断面の直径は細長い部材の長さに沿って変化し得る。
【００１６】
対象組織修正デバイスの細長い部材は、近位端および遠位端を有する。「近位端」という用語は、本明細書で使用されるとき、ユーザ（組織修正処理においてデバイスを操作する医師等）に近い側の細長い部材の末端に言及し、「遠位端」という用語は、本明細書で使用されるとき、使用中の、対象の内部目標組織に近い側の細長い部材の末端に言及する。細長い部材は、場合によっては、十分な力が細長い部材の近位端に印加されるとき、遠位端が組織を通じて押し込まれることを可能にするために十分なほどの剛性の構造である。したがって、これらの実施形態において、細長い部材は、少なくとも有意な程度にはしなやかまたは可塑的ではない。
【００１７】
特定のデバイスの実施形態に応じて、細長い部材は、少なくとも部分的にその長さに沿って延長する１つ以上のルーメンを含んでもよいし、含まなくてもよい。ルーメンは、存在する場合、直径において異なり得、下でより詳しく概説されるように、洗浄、吸引、電気的遮蔽（例えばワイヤ等の伝導性の部材の）等、機械的誘導として等、種々の異なる目的のために採用され得る。そのようなルーメンは、存在する場合、変化する最長横断面を有し、場合によっては１．０から４．０ｍｍを含む、１．０から４．５ｍｍ等の、０．５から５．０ｍｍの範囲に及ぶ。ルーメンはあらゆる便利な横断面の形状を有し、所望に応じて円形、正方形、長方形、三角形、半円形、台形、不規則等を含むがそれらに限定されない。これらのルーメンは、下でより詳しく説明されるように、洗浄および／または吸引ルーメンとしての機能を含む、種々の異なる機能のために提供される。
【００１８】
上でまとめたように、デバイスは、遠位端統合型視覚化センサおよび遠位端統合型組織修正器を含む。視覚化センサはデバイスの遠位端において統合されるため、デバイスの構造および機能性を著しく損なわずには、デバイスの残りの部分から除去されることはできない。したがって、本発明のデバイスは、組織修正器等の別個の自律デバイスが通過する「ワーキングチャネル」を含むデバイスとは区別される。そのようなデバイスとは対照的に、本デバイスの視覚化センサは遠位端において統合されるため、それは細長い部材のワーキングチャネルに単に存在し、細長い部材を構造的に全く損なうことなく、そのような細長い部材のワーキングチャネルから除去され得る、細長い部材と別個のデバイスではない。視覚化センサは、種々の異なる構成によって、細長い部材の遠位端と統合され得る。統合型構成は、視覚化センサが細長い部材の遠位端に対して固定される構成、ならびに視覚化センサが細長い部材の遠位端に対してある程度可動的である構成を含む。視覚化センサの移動はまた細長い部材の遠位端に対して提供され得るが、次いで、遠位端統合型組織修正器等の遠位端に存在する別の構成要素に対しては固定される。対象となる特定の構成は、下で図と共にさらに説明される。場合によっては、デバイスは、例えば下でより詳しく説明されるように、細長い部材の遠位端において統合された２つ以上の視覚化センサを含み得る。
【００１９】
対象となる視覚化センサは、その目的用途にしては十分に小型の断面積を有し、なおも十分に高いマトリクス解像度を保持する小型画像化センサを含む。例えば、本発明のある種の視覚化センサは、１．８ｍｍ×１．８ｍｍ以下等の、２ｍｍ×２ｍｍ以下の断面積（すなわちｘ―ｙ寸法、またチップサイズパッケージとして知られる）を有し、なおも６４０×４８０以上等の、４００×４００以上のマトリクス解像度を有する。場合によっては、画像化センサは、１０００ｍＶ／Ｌｕｘ−Ｓｅｃ以上を含む、７００ｍＶ／Ｌｕｘ−Ｓｅｃ以上等の、５００ｍＶ／Ｌｕｘ−Ｓｅｃ以上の感度を有し、ここで場合によっては３０００ｍＶ／Ｌｕｘ−Ｓｅｃ以上等の、２０００ｍＶ／Ｌｕｘ−Ｓｅｃ以上のセンサの感度を有する。対象となる画像化センサは、例えば集積回路に連結された、光を電子に変換する感光性の要素の配列等の、感光性の構成要素を含むセンサである。集積回路は、感光性の配列および出力画像データからの信号を入手し、統合するように構成され得、画像データは次いで、データを受信し、それをユーザに対して表示するように構成される体外のデバイスに伝達され得る。これらの実施形態の画像センサは、集積回路画像センサとして見なされ得る。これらのセンサの集積回路構成要素は、データを視覚化センサから体外の位置等に送信するための画像信号処理、メモリ、およびデータ送信回路を含むがそれらに限定されない、種々の異なるタイプの機能性を含み得る。小型画像化センサは、画像の焦点を感光性の構成要素に集中させるために、感光性の構成要素に対して配置された、１つ以上のレンズからなるレンズ構成要素をさらに含み得る。所望に応じて、１つ以上のレンズが筐体の中に存在してもよい。対象となる小型画像化センサの特定のタイプは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサおよび電荷結合素子（ＣＣＤ）センサを含む。センサは、円形、正方形、長方形等を含む、あらゆる便利な構成を有し得る。対象となる視覚化センサは、特定の実施形態に応じて変化する最長横断面の寸法を有し得、ここで場合によっては、最長横断面の寸法（例えば直径）は、３．０ｍｍ以下を含む、３．５ｍｍ以下等、１．０ｍｍ以下を含む、１．５ｍｍ以下を含む、２．０ｍｍ以下を含む、２．５ｍｍ以下等の、４．０ｍｍ以下である。
【００２０】
対象となる画像化センサは、前側面または後側面照明センサのいずれかであり得、本発明のデバイスの細長い部材の遠位端において統合されるのに十分な機能性を維持しながら、十分に小型の寸法を有する。これらのセンサの態様は、１つ以上の次の米国特許においてさらに説明され、かかる開示は参照によって本明細書で組み入れられる：米国特許第７，３８８，２４２号、第７，３６８，７７２号、第７，３５５，２２８号、第７，３４５，３３０号、第７，３４４，９１０号、第７，２６８，３３５号、第７，２０９，６０１号、第７，１９６，３１４号、第７，１９３，１９８号、第７，１６１，１３０号、および第７，１５４，１３７号。
【００２１】
視覚化センサが、遠位端統合型視覚化センサであるとき、それは細長い部材の遠位端、またはその付近に位置する。したがって、それは遠位端の１ｍｍ以内を含む、遠位端の２ｍｍ以内等の、遠位端の３ｍｍ以内に配置される。場合によっては、視覚化センサは、細長い部材の遠位端に位置する。視覚化センサは、所望に応じて、正面図および／または側面図を提供し得る。したがって、視覚化センサは、細長い部材の遠位端から前方方向で見られたときの画像データを提供するように構成され得る。あるいは、視覚化センサは、細長い部材の側面から見られたときの画像データを提供するように構成され得る。さらに他の実施形態においては、視覚化センサは、例えば下で詳しく説明される図６Ａから６Ｃで例示されるように、例えば画像センサが細長い部材の縦軸に対して９０°未満の角度で面している、前面および側面の両方からの画像データを提供するように構成され得る。
【００２２】
視覚化センサは、遠位端統合型視覚化センサであるため、視覚化センサはまた、画像表示デバイス等の体外のデバイスに画像データを伝達する機能性を含む。場合によっては、信号ケーブル（または信号伝達要素の他のタイプ）は、例えば細長い部材の長さに沿って、遠位から近位端にまで延長する１つ以上のワイヤの形態で、遠位端にある画像センサを細長い部材の近位端にあるデバイスに連結するために存在し得る。あるいは、例えば、画像化センサが無線データ送信機に動作可能に連結される場合、無線通信プロトコルが採用され得、かかる無線データ送信機は細長い部材の遠位端に配置され得る（例えば、細長い部材の近位端もしくはデバイスのハンドルに関連した位置等の細長い部材またはデバイスの近位端に沿ったある位置で、視覚化センサに統合されることを含む）。
【００２３】
ある実施形態においては、視覚化センサ構成は、同時係属中の米国出願第１２／２６９，７７０号（かかる開示は参照によって本明細書で組み入れられる）で説明されるように、デバイスの中に存在する。そのような実施形態において、デバイスは少なくとも使用中に、デバイスの遠位端に配置された２つ以上の視覚化センサを有することを特徴とする視覚化センサ構成を含み得る。２つ以上の視覚化センサは、デバイスの遠位端に完全に統合され得るか、またはデバイスと、別個のアクセスデバイスもしくはアクセスデバイス上のみといった、第２のデバイスとの間に分配され得る。したがって、実施形態は、２つ以上の視覚化センサが細長い部材の遠位端に位置するようなそれらのシステムを含み得る。実施形態はまた、１つの視覚化要素が細長い部材の遠位端に位置し、別の視覚化要素がアクセスデバイスの遠位端に位置するようなそれらのシステムを含み得る。さらに、実施形態は、２つ以上の視覚化要素がアクセスデバイスの遠位端に位置するようなそれらのシステムを含み得る。これらの特定の視覚化センサ構成は、主として遠位端統合型組織修正を含むデバイスに関連して説明され、また、例えば米国特許出願第１２／２６９，７７０号（かかる開示は参照によって本明細書で組み入れられる）で説明されるような、そのような視覚化センサ構成を含むが、統合型遠位端組織修正器を含まないデバイスが本発明によって包含されることに留意されたい。
【００２４】
所望に応じて、デバイスは、例えば上述のように、目標組織位置を視覚化センサによって視覚化することができるように、目標組織位置を照らすように構成される１つ以上の照明要素を含み得る。光源の種々の異なるタイプは、それらの寸法が細長い部材の遠位端に配置され得るような寸法である限り、照明要素として採用され得る。光源は、所定の構成要素（例えば細長い部材）の構造を著しく損なわずには、光源要素を構成要素の残りの部分から除去することができないような形で、構成要素に対して構成されるように、構成要素に統合され得る。そのようなものとして、これらの実施形態の統合型照明要素は、照明要素および構成要素の残りの部分が相互に関連した全体を形成するように、構成要素の残りの部分から容易に除去することはできない。光源は、所望の波長範囲の光、または例えば、細長い部材の近位端の位置等の細長い部材の遠位端以外の位置から細長い部材の遠位端まで、所望の波長範囲の光を伝達するように構成される、光ファイバー等の光学伝達要素を発信するように構成される発光ダイオードであり得る。画像センサと同様に、光源は、例えばワイヤ、または光ファイバー等の伝導性の要素を含み得、それは例えば、体外制御デバイス等の本体外部の位置からの光源のパワーおよび制御を提供するために、細長い部材の全長を走る。ある実施形態においては、光源は体外制御デバイスと無線で交信するように構成され得る。所望に応じて、光源は、目標組織部位の均一の照明を提供するための拡散要素を含み得る。光源からの光がそれを通過し、次いで拡散される、透光性カバーまたは層（あらゆる便利な透光性の材料から製作される）を含むがそれらに限定されない、あらゆる便利な拡散要素が採用され得る。
【００２５】
所望に応じて、本発明のデバイスは２つ以上の照明要素を含み得る。システムが２つ以上の照明要素を含む、本発明のこれらの実施形態において、照明要素は同一波長の光を発信し得るか、またはそれらはスペクトル的に独特な光源であり得、ここでの「スペクトル的に独特な」とは、光源が白色光および赤外光等の実質的に重複しない波長で光を発信することを意味する。「白色光」光源とは、組織位置を白色光、すなわち、人間の目に可視的な（約４００〜７００ｎｍ）、または３８０〜７５０ｎｍまでの波長の電磁放射で照らすように構成される光源である。近赤外光源とは、組織位置を近赤外光、すなわち、約７００ｎｍから１１００ｎｍまでの波長を有する近赤外放射で照らすように構成される光源である。
【００２６】
２つ以上の独特の照明要素が存在する、ある実施形態においては、例えば、椎間板または椎間板の部分等の目標組織の照明を白色光源および近赤外源により交番するように構成されるコントローラもまた存在し得る。交番とは、あるポイントにおいて白色光源による照明および近赤外光源による照明からの切り替えが存在することを意味する。これらの実施形態において、コントローラはまた、例えば白色光画像データおよび赤外画像データを入手するため、画像センサが例えばスチルまたはビデオ等の１つ以上の画像を、各タイプの照明下で入手する要因となるように構成され得る。「画像データ」という語句は、例えば、モニター等の適切な表示媒体上のスチル画像またはビデオ等の、人間が見ることのできる何らかのタイプの画像を製作するために、プロセッサによって使用され得るデータに言及する。
【００２７】
ある実施形態においては、プロセッサは、ユーザに白色光照明および近赤外照明下で獲得された画像データから製作される、マルチスペクトル画像を提供するように構成される。マルチスペクトル画像は、ユーザが単一のスペクトル照明下で獲得される画像データでは入手することのできない、種々の異なるタイプの情報をユーザに提供するために生成され得る。例えば、マルチスペクトル画像は、ユーザに、例えば組織切開、洗浄および吸引の間等の使用中にユーザに奥行き情報を提供する、３次元効果を提供するために生成され得る。
【００２８】
ある実施形態においては、プロセッサは、白色光下、近赤外光下で獲得された画像データ、または両種類の光の照明下で取得されたデータの組み合わせから、すなわち、マルチスペクトルまたは複合ビデオを製作するために、ビデオを製作するように構成され得る。例えば、目標組織部位が比較的に流体を含まない場合、ユーザは白色光照明下で部位を見ることを望み得る。あるいは、目標組織部位が流体で満たされている場所では、ユーザは近赤外照明下で部位を見ることを望み得る。
【００２９】
ある実施形態においては、２つ以上の照明要素から成る照明構成は、同時係属中の米国出願第１２／２６９，７７０および第１２／２６９，７７２号（かかる開示は参照によって本明細書で組み入れられる）で説明されるように、デバイスの中に存在する。２つ以上の光源を有する本発明の実施形態は主として、遠位端において統合型組織修正器をもまた有する低侵襲的組織修正デバイスに関連して説明される一方で、２つ以上の遠位端照明要素を有するが、遠位端組織修正器および／または視覚化センサを欠いた本発明の実施形態（例えば、米国出願第１２／２６９，７７０号および第１２／２６９，７７２号（かかる開示は参照によって本明細書で組み入れられる）で説明されるように）もまた本発明の範囲に含まれることを理解されたい。したがって、実施形態は、２つ以上の照明要素が細長い部材の遠位端に位置するようなそれらのシステムを含み得る。実施形態は、１つの照明要素が細長い部材の遠位端に位置し、別の照明要素がアクセスデバイス等の第２のデバイスの遠位端に位置するようなそれらのシステムをもまた含み得る。さらに実施形態は、２つ以上の照明要素が、アクセスデバイス等の第２のデバイスの遠位端に位置するようなそれらのシステムを含み得る。
【００３０】
遠位端統合型視覚化センサに加え、本発明の実施形態のデバイスは、統合型遠位端組織修正器をさらに含む。組織修正器はデバイスの遠位端において統合されるため、デバイスの構造および機能性を著しく損なわずには、デバイスの残りの部分から完全に除去されることはできない。組織修正器が、デバイスの構造および機能性を損なわずには、デバイスから完全に除去されることができない一方で、組織修正器の構成要素は除去可能および交換可能であり得る。例えば、ＲＦ電極組織修正器は、組織修正器の残りの部分が交換可能でない一方で、組織修正器のワイヤ構成要素が交換可能であり得るように構成され得る。したがって、本発明のデバイスは、自律ＲＦ電極デバイス等の別個の自律デバイスが通過する「ワーキングチャネル」を含むデバイスとは区別される。そのようなデバイスとは対照的に、本デバイスの組織修正器は遠位端において統合されるため、それは細長い部材のワーキングチャネルに単に存在し、細長い部材を構造的に全く損なうことなく、そのような細長い部材のワーキングチャネルから除去され得る、細長い部材と別個のデバイスではない。組織修正器は、種々の異なる構成によって、細長い部材の遠位端と統合され得る。統合型構成は、組織修正器が細長い部材の遠位端に対して固定される構成、ならびに組織修正器が細長い部材の遠位端に対してある程度可動的である構成を含む。対象となる特定の構成は、下で図と共にさらに説明される。組織修正器が、遠位端統合型組織修正器であるとき、それは細長い部材の遠位端、またはその付近に位置する。したがって、それは遠位端の２ｍｍ以内を含む遠位端の５ｍｍ以内等の、遠位端の１０ｍｍ以内に配置される。場合によっては、組織修正器は、細長い部材の遠位端に位置する。
【００３１】
組織修正器は、所望の方法で組織を修正するために、何らかの方法で組織と相互作用する構成要素である。修正という用語は、組織の切断、組織の切除、媒介物の組織への送達、組織の凍結等を含む、何らかの方法での変更に言及するために広範に使用される。そのようなものとして、対象の組織修正器には、組織カッター、組織アブレータ、組織凍結／加熱要素、媒介物送達デバイス等がある。対象の組織カッターは、刃、液体ジェットデバイス、レーザーおよび同類のものを含むがそれらに限定されない。対象の組織アブレータは、超音波エネルギーの送達のためのデバイス（例えば超音波アブレーションで採用されるような）、プラズマエネルギーの送達のためのデバイス、高周波（ＲＦ）エネルギーの送達のためのデバイス、マイクロ波エネルギーの送達のためのデバイス等のアブレーションデバイスを含むがそれらに限定されない。対象のエネルギー移送デバイスは、例えば、凍結または加熱デバイス等の組織の温度を変調するためのデバイスを含むがそれらに限定されない。いくつかの実施形態では、組織修正器は、対向する表面（例えば顎様のデバイス）の間に組織を捕捉するデバイスによって達成され得るような、組織の締め付け、留め合わせ、または握り締めによって組織修正を達成する組織修正器ではない。これらの実施形態において、組織修正デバイスは、例えば、対向する表面の間に組織を捕捉することによって、組織を裂くための機械的力を印加するように構成される要素ではない。いくつかの実施形態では、組織修正は、例えば低圧洗浄および／または吸引の域を超えた組織への何らかの他の行為が実施されるところで、低圧洗浄または吸引による単なる除去以外の作用を備える。いくつかの実施形態では、組織修正器は、収縮、非外傷性移動等を通じて等、単なる移動または再配置以外の組織に対するいかなる修正をも行わずに、組織を移動させるように構成されるプローブ要素またはデバイスと区別される。
【００３２】
場合によっては、組織修正器は少なくとも１つの電極を含む。例えば、対象の組織修正器はＲＦエネルギー組織修正器を含み得、それは少なくとも１つの電極を含み、ＲＦ回路の所望の構成に応じて、種々の異なる方法で構成され得る。ＲＦ回路は、対象の目標組織位置（双極デバイス）で実質的に完全に完結され得るか、または患者の身体（単極デバイス）の別の部分に接続される第２の電極の使用によって完結され得る。いずれの場合においても、ＲＦエネルギーの制御可能な送達が達成される。対象組織修正デバイスの態様は、細長い部材の遠位端に配置された高周波（ＲＦ）電極を含む。ＲＦ電極は、超音波、マイクロ波、および同類のもの等の、高周波エネルギーの送達のためのデバイスである。場合によっては、ＲＦ電極は、ＲＦエネルギーを、所望の目標組織等の特定の位置に送達するための電気導体である。例えば、ある場合においては、ＲＦ電極はＲＦアブレーション電極である可能性がある。対象組織修正デバイスのＲＦ電極は、金属ワイヤ等の伝導体を含み得、椎間板スペースにアクセスするように寸法調整され得る。ＲＦ電極は、円形、正方形、長方形、楕円形等の種々の異なるフォーマットで成形され得る。そのような電極の寸法は異なり得、いくつかの実施形態ではＲＦ電極は、所望に応じて、７ｍｍ以下、６ｍｍ以下、５ｍｍ以下、４ｍｍ以下、３ｍｍ以下、または実に２ｍｍ以下の最長横断面の寸法を有する。電極がワイヤを含む場合、そのような実施形態におけるワイヤの直径は、１５０μｍ以下等、１３０μｍ以下等、１００μｍ以下等、８０μｍ以下等の、１８０μｍであり得る。組織修正における使用に好適な、種々の異なるＲＦ電極構成は、米国特許第７，４４９，０１９号、第７，１３７，９８１号、第６，９９７，９４１号、第６，８３７，８８７号、第６，２４１，７２７号、第６，１１２，１２３号、第６，６０７，５２９号、第５，３３４，１８３号で説明されるものを含むがそれらに限定されない。ＲＦ電極システムまたはそれらの構成要素は、本発明のデバイスにおける使用のために適合され得（本明細書によって提供さるガイダンスを加味したとき）、そのようなものとして、これらの発明におけるＲＦ電極構成の開示は、参照によって本明細書で組み入れられる。対象となる特定のＲＦ電極構成は、図と共に下でさらに説明される。
【００３３】
場合によっては、組織修正器は、ＲＦエネルギー源からの電流を供給される。電流を組織修正器へと駆動する電圧信号は、明確に定義された動作周波数で、正弦、方形、鋸歯状、三角形、パルス、非標準、複合の、または不規則な波形、または同種のものとして定義可能であり得る。例えば、動作周波数は、１００ＫＨｚから２５ＭＨｚ等、および２５０ＫＨｚから１０ＭＨｚを含む、１ＫＨｚから５０ＭＨｚの範囲に及び得る。いくつかの実施形態では、ＲＦ電圧信号は、動作周波数４６０ｋＨｚの正弦波である。さらに、組織修正器の動作周波数は、変調波形によって変調されることができる。「変調された」とは、周期的信号波形等の第２の波形によって振幅の点で減衰されていることを意味する。変調波形は、明確に定義された変調周波数で、正弦、方形、鋸歯状、三角形、パルス、非標準、複合の、または不規則な波形、または同種のものとして定義可能であり得る。例えば、変調周波数は、１Ｈｚから５００Ｈｚ等、および１０Ｈｚから１００Ｈｚを含む、１Ｈｚから１０ｋＨｚの範囲に及ぶ可能性がある。いくつかの実施形態では、変調波形は、変調周波数７０Ｈｚの方形波である。
【００３４】
いくつかの実施形態では、ＲＦチューナーは、ＲＦエネルギー源の一部として含まれる。ＲＦチューナーは、基本的な電気素子（例えばコンデンサおよびインダクタ）を含み、それはＲＦエネルギー源の出力インピーダンスを調節する機能を果たす。「調節」という用語は、広義の解釈を有することを意図されており、最大のパワー送達を達成する電気的応答に影響を与えること、異なる荷重条件下で定電力（または電圧）レベルを達成する電気的応答に影響を与えること、異なる荷重条件下で異なる電力（または電圧）レベルを達成する電気的応答に影響を与えること等を含む。さらに、ＲＦチューナーの要素は、出力インピーダンスが動的に調節されるように選択されることができ、それは電極先端で接触する負荷インピーダンスに従って、ＲＦチューナーが自動調整することを意味する。例えば要素は、電極が食塩水（食塩水は対極板に接地されながら）に入れられるとき、電極がプラズマコロナを展開させるための適度な電圧を有するように選択され得るが、次いで、電極が組織（組織はまた、例えば食塩水を通じて、対極板に接地されながら）に接触するとき、電圧レベルを下限閾値に自動調整し得、組織に送達されるパワーおよび周囲の組織に送達される熱衝撃を最小限に抑える一方で、そのようにして動的にプラズマコロナを電極先端に維持する。ＲＦチューナーは、存在する場合、いくつかの利点を提供し得る。例えば、電極の遠位先端を通じて、ＲＦエネルギーを目標組織に送達することは、ＲＦエネルギーが減衰、およびエネルギー源から電極先端までの伝導性の経路の長さに沿って反射し、それは挿入損失につながり得るため、困難である。ＲＦチューナーの含有は、例えば上述のように、挿入損失を最小限に抑え、制御するために役立ち得る。
【００３５】
本発明のデバイスは、細長い部材の遠位端に対する組織修正器（例えばＲＦ電極）等の、デバイスの遠位端要素を線形的に変換するための線形機械的アクチュエータを含み得る。「線形的に変換する」とは、実質的な直線経路に沿って組織修正器を移動させることを意味する。本明細書で使用されるとき、「線形」という用語は、非直線の（すなわち湾曲した）経路にある組織修正器を移動することをもまた包含する。例えば、組織修正器の移動の経路は、電極が異なる密度の組織（軟骨、骨等）に接触する場合、または電極が通過している組織の構造が非直線である場合等に実質的に直線経路から偏向され得る。
【００３６】
線形機械的アクチュエータによって作動させられるとき、組織修正器は、「ニュートラル位置」からの最大移動が振動振幅に対応すると共に、その軸方向の延長に沿ってニュートラル位置から遠位に、またはニュートラル位置から近位に移動された位置に周期的にニュートラル位置から移動させられる。したがって、線形機械的アクチュエータは、振動振幅の２倍に等しい距離および遠位端位置から近位端位置に及ぶ距離を通じて、組織修正器を作動させる。ある実施形態においては、組織修正器は、線形機械的アクチュエータによって、５ｍｍ以上といった、例えば２ｍｍ以上等の１ｍｍ以上を含む、０．５ｍｍ以上等の０．１ｍｍ以上、細長い部材の遠位端から延長させられる。線形機械的アクチュエータによって実行される、この組織修正器の細長い部材の遠位端に対する前後運動は、線形変換周波数の観点から本明細書で説明される。上で説明される遠位および近位端位置は、線形機械的アクチュエータによってのみ実行されるそれらの位置に言及することに留意する。いくつかの実施形態では、線形機械的アクチュエータは、電極を変換するための唯一の手段であり得る。他の実施形態では、例えば下でより詳しく説明されるように、線形機械的アクチュエータは、例えば４０ｍｍ以上等の３０ｍｍ以上を含む、２０ｍｍ以上等の、例えば１０ｍｍ以上といった、振動振幅を著しく超える距離にわたって電極を移動する電極変換上の別の独立した制御装置に重ね合わされた、振動振幅を提供し得る。この場合、組織修正器は、上で説明される遠位および近位端位置の線形機械的アクチュエータによって定義される範囲を超えて延長させられる。例えば、手動コントロール（例えばサムホイールまたは類似した構造）は、ユーザが、線形機械的アクチュエータによって提供されるそれとは異なる移動において、遠位端に対して組織修正器を移動させることを可能にするデバイスに提供され得る。
【００３７】
したがって、本発明のデバイスは、線形変換周波数で遠位端に対して組織修正器を線形的に変換するように構成される、線形機械的アクチュエータを含み得る。線形機械的アクチュエータは、細長い部材の遠位端に対して組織修正器を線形的に変換するための対象デバイスにおける使用に便利な、あらゆる種々のアクチュエータであり得る。例えば、線形機械的アクチュエータは、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、ソレノイド、空気圧式アクチュエータ、電気モータ等であり得る。線形機械的アクチュエータは、組織修正器に動作可能に連結される。「動作可能に連結された」とは、アクチュエータによる線形移動が、組織修正器に転送され、それによって組織修正器を、線形アクチュエータによる移動方向に応じて、細長い部材の遠位端から延長するか、または組織修正器を細長い部材の遠位端の方向へ収縮するような形で、線形機械的アクチュエータが組織修正器に連結されることを意味する。
【００３８】
存在する場合、線形アクチュエータは、線形変換周波数で組織修正器の線形変換を提供する。場合によっては、線形変換周波数は、１００Ｈｚ以上等の５０Ｈｚ以上を含む、２５Ｈｚ以上といった、１０Ｈｚ以上である。いくつかの実施形態では、線形変換周波数は７０Ｈｚである。他の実施形態で線形変換周波数が既定でなくてもよい一方で、ある場合においては、遠位と近位端の間の位置にある組織修正器の変換は、所定の線形変換周波数と共に起こる。変換周波数（既定または既定でない）は、修正される組織のタイプ、修正される組織の量、組織の位置、周囲の組織の近辺、組織の構造、実施される処理のタイプ、線形機械的アクチュエータの本質、アクチュエータに印加されるＤＣ電圧、アクチュエータに印加されるＡＣ電圧の振幅等を含むがそれらに限定されない種々の要因に依存し得る。例えば、ある実施形態においては、線形変換周波数は、正弦波形等の標準波形として定義可能である。ある場合には、線形変換周波数が１０Ｈｚから１００Ｈｚを含む、１Ｈｚから２５０Ｈｚ等の、１Ｈｚから５００Ｈｚの範囲に及ぶように、正弦波形はＨｚ正弦波形である。他の場合においては、線形変換周波数は、非標準、複合、または不規則波形、または同種のものとして定義可能である。例えば、線形変換周波数は、変化する周波数を有する周期を備える波形、変化する振幅を有する周期を備える波形、変化する周波数および変化する振幅を有する周期を備える波形、２つ以上の波形の重ね合わせ、および同類のものとして定義可能であり得る。
【００３９】
いくつかの実施形態では、組織修正デバイスは、線形機械的作動を、変調されたＲＦ波形と同期化するように構成される。「同期化する」とは、協調的な方法により動作するために、２つ以上のイベントが計時されることを意味する。例えば、２つ以上の波形は、協調的な方法により動作するために計時され得る。いくつかの実施形態では、変調周波数は、線形変換周波数に等しく、変調波形は、線形変換波形に対して位相シフトされる。これらの波形の同期化は、種々の異なるプロトコルを使用して達成され得、ハードウェア、ソフトウェア、およびそれらの組み合わせを含む、異なるフォーマットの１つ以上のコントローラを実装し得る。例えば、単一の共通のコントローラは、位相シフトされた２つの波形を生成し得るか、あるいは、別個のコントローラが、位相シフトされた２つの波形を発信するためにマスタースレーブ構成に配置され得るか、あるいは、１つのコントローラは波形を発信し得、ハードウェア（例えば光電エンコーダ、機械的エンコーダ、ホールセンサ、または同種のもの）は、その波形の物理的な実施形態（機械的回転等）に対するトリガとなるために使用され得、第２のコントローラはトリガ信号からの調節可能な位相シフトと共に第２の波形を発信し得る。線形変換波形に対する変調波形の位相シフトは、正（位相進み）または負（位相遅れ）であり得、６０°から１２０°を含む０°から１８０°等の、０°から３６０°以上の振幅を有し得る。本発明のある実施形態においては、変調波形は線形変換波形に９０°遅れる。
【００４０】
上述のように、組織修正器（例えばＲＦ電極）は、その周期的線形変換の遠位および近位端位置を有する。ある実施形態においては、組織修正器は、遠位端位置以外の位置にある間に、ＲＦエネルギーを内部目標組織に送達するように構成される。したがって、これらの場合において、組織修正器が近位端位置またはその付近にあるとき等、組織修正器が遠位端位置以外の位置にあるとき、組織修正器に電圧が加えられるような形で、変調波形は線形変換波形と同期化される。例えば、上述のように、変調する波形は、線形変換波形に対して位相シフトされ得る。
【００４１】
組織修正デバイスの周期的線形変換は、多重効果と共に種々の機能を促進し得る。硬い組織は変形に抵抗し、したがって組織修正器を硬い組織に物理的に進出することを妨げる一方で、例えば、組織修正器の、手動でコントロールされた変換（例えば１０Ｈｚ以上の周波数で）に対する速い速度での周期的線形変換は、柔軟な組織の伸展性に起因して、組織修正器を柔軟な組織に物理的に進出させる傾向がある。その結果、電極は、それが硬い組織に接触するとき、細長い本体に対して押し返し、したがってユーザに触覚フィードバックをもたらす。いくつかの実施形態では、組織修正器の変調波形をその線形変換波形と同期化することは、追加的な効果を提供する。例えば、電極が接触する硬い組織からの電極の急速な収縮は、組織修正器が近位端位置に近づくときに、組織修正器を硬い組織から空隙によって物理的に隔離された状態にする。いくつかの実施形態では、組織修正器先端は、上述のように、組織修正器が近位端位置またはその付近にあるときのみ作動させられる。これは組織修正エネルギーを、硬い、硬組織とは対称的に、柔軟な、弾性の組織に優先的に送達する効果を有する。別段の定めがある場合、これは弾性係数に基づいて組織識別を提供する。融合、全体人工椎間板置換術、および部分人工椎間板置換術といった、細胞核物質の除去を必要とする脊髄外科応用の場合、変調波形の線形変換波形との同期化は、組織修正エネルギーの椎間板輪（硬い、硬組織）および椎体の終板（硬い、硬組織）への送達を最小限に抑えながら、組織修正エネルギーの髄核（柔軟な、弾性の組織）への送達を促進する。さらに、組織修正器の周期的線形変換は、それが電極を除去するときに、周囲の組織に対する増大した熱効果、無効なまたは不連続の組織切開、組織修正器先端における炭化したまたは別の方法で修正された組織の蓄積、またはそれらの組み合わせをもたらすような、電極が組織に粘着する状況を防ぐことに役立つ。加えて、組織修正器の周期的線形変換は、切開された組織をより小さな破片に刻むことに役立ち、したがって切開された組織の吸引を促進する。
【００４２】
場合によっては、デバイスは、線形変換データを入手するように構成される１つ以上のセンサを含む。線形変換データとは、ＲＦ電極の線形変換についての情報を意味し、ここでそのような情報は変換方向、変換速度、変換の加速／減速等についての情報を含み得る。単一のセンサまたは複数のセンサは、存在する場合、単一のセンサまたは複数のセンサが、所望の線形変換データが獲得され得るように配置される限りは、例えば遠位端等の、細長い部材のあらゆる便利な位置に配置され得る。あらゆる種々の異なるタイプのセンサが採用され得、ここで対象のセンサは、光学エンコーダ、機械的エンコーダ、光電センサ、ホール効果センサ、位置センサ、運動検出センサ、および同類のものを含むがそれらに限定されない。
【００４３】
線形変換に関する追加的な詳細は、米国出願第１２／４６７，１２２号で提供され、かかる出願の開示は参照によって本明細書で組み入れられる。線形機械的アクチュエータ要素が、本明細書で主として図１等で描写されるような、統合型遠位端の視覚化を含むデバイスに対して説明される一方で、デバイスの遠位端に配置されたあらゆる要素の遠位端線形変換を含むデバイスもまた本発明の範囲内に包含されることを理解されたい。
【００４４】
組織修正器の本質に応じて、デバイスは、デバイスおよび組織修正器を、体外のＲＦコントローラ、機械的組織カッターコントローラ、液体ジェットコントローラ等といった組織修正器の操作性に必要とされる体外の要素に動作可能に連結するための近位端コネクタを含むであろう。
【００４５】
いくつかの実施形態では、視覚化センサ、組織修正器、および細長い部材の遠位端の少なくとも１つに操縦性を与える統合型関節機構もまたデバイスの中に存在する。「操縦性」とは、例えば、デバイスの近位端に配置されたコントロールを使用することによって、視覚化センサ、組織修正器および／または細長い部材の遠位端を処理中に所望に応じて巧みに操作する、または配向させる機能を意味する。これらの実施形態において、デバイスは操縦性機構（または細長い部材の遠位端に位置する１つ以上の要素）を含み、それは近位端コントロールを通じて、所望の遠位端の構成要素に所望に応じた操作性を与える。そのようなものとして、「操縦性」という用語は、本明細書で使用されるとき、ユーザに、初期の方向に対して左、右、上、または下に移動することによって等、所望の方向へ方向転換する機能等の操縦機能性を提供する機構に言及する。操縦機能性は、種々の異なる機構によって提供され得る。好適な機構の例は、形状記憶材料、ピアノ線等といった適切な材料から作られる１つ以上のワイヤ、管、プレート、メッシュまたはそれらの組み合わせを含むがそれらに限定されない。場合によっては、細長い部材の遠位端は、下でより詳しく説明されるように、操作ハンドルの大部分が固定位置に維持されるとき、その縦軸の周囲を独立して回転させられることを可能にする独特の、追加的な性能を提供される。本発明の遠位構成要素の関節の程度は、例えば−９０から＋９０°等の、−１８０から＋１８０°等で変化し得る。あるいは、遠位プローブ先端の関節は、例えば、下でより詳しく説明されるように、角度の全範囲が、プローブの軸のいずれかの側面からアクセス可能であるように、プローブ全体がその軸の周囲を回転するための備えと共に、０から＋１８０°、および０から＋９０°を含む、０から３６０°の範囲に及び得る。対象の関節機構は、公開されたＰＣＴ特許出願公開第ＷＯ２００９／０２９６３９号、第ＷＯ２００８／０９４４４４号、第ＷＯ２００８／０９４４３９号および第ＷＯ２００８／０９４４３６号においてさらに説明され、かかる開示は参照によって本明細書で組み入れられる。対象となる特定の関節構成は、下で図と共にさらに説明される。
【００４６】
ある実施形態においては、本発明のデバイスは、内部目標組織部位および／または視覚化センサのレンズといったデバイスの構成要素を洗い流すように構成される洗浄器および吸引器をさらに含み得る。そのようなものとして、細長い部材は、例えば上でまとめたように、種々の異なる機能を果たすために、少なくともデバイスの十分な長さに及ぶ、１つ以上のルーメンをさらに含み得る。細長い部材の遠位端における目標組織部位を洗い流す（すなわち洗浄）ことが望ましいような（例えば、ある位置から除去された組織を除去する等の）ある実施形態においては、細長い部材は、洗浄ルーメンおよび吸引ルーメンの両方を含み得る。したがって、組織修正デバイスは、細長い部材の遠位端に位置する洗浄ルーメンを備え得、組織修正デバイスは、細長い部材の遠位端に位置する吸引ルーメンを含み得る。使用中、洗浄ルーメンは、デバイスの近位端にある流体源に動作可能に連結され（例えば生理食塩水等の、生理学的に許容される流体）、ここで流体源は、例えば０ｐｓｉから６０ｐｓｉの範囲に及ぶ圧力で、流体が洗浄ルーメンに沿って運搬され、遠位端から脱出するように、流体を正の圧力下でルーメンに導入するように構成される。洗浄ルーメンの寸法が異なり得る一方で、ある実施形態においては、洗浄ルーメンの最長横断面の寸法は、０．５ｍｍから１．５ｍｍを含む０．５ｍｍから３ｍｍといった、０．５ｍｍから５ｍｍの範囲に及ぶ。使用中、吸引ルーメンは、デバイスの近位端で、負の圧力（例えば真空源）の源に、動作可能に連結される。吸引ルーメンの寸法が異なり得る一方で、ある実施形態においては、吸引ルーメンの最長横断面の寸法は、１ｍｍから５ｍｍを含む１ｍｍから６ｍｍといった、１ｍｍから７ｍｍの範囲に及ぶ。いくつかの実施形態では、吸引器は、６６％以上を含む５０％以上といった、３３％以上の細長い部材の遠位端の断面積である断面積を有するポートを備える。場合によっては、負の圧力源は、遠位端における目標組織部位から流体および／または組織を、例えば５５０ｍｍＨｇ等の、３００から６００ｍｍＨｇの範囲に及ぶ負の圧力等の、負の圧力下で吸引ルーメンに引き込むように構成され、その結果流体および／または組織が組織部位から除去され、吸引ルーメンに沿って伝達され、近位端から例えば廃棄リザーバ等へ脱出する。他の実施形態で、洗浄ルーメンおよび吸引ルーメンが、例えば、吸引を提供する内管および洗浄を提供する外管を有する同心管として等、単一のルーメンの中に含まれ得る一方で、ある実施形態においては、洗浄ルーメンおよび吸引ルーメンは別個のルーメンであり得る。存在する場合、デバイスを洗い流す機能性のある単一のルーメンまたは複数のルーメンは、流体源、正および負の圧力等といった体外の洗浄デバイスと動作可能に連結され得る。所望に応じて、洗浄器および／または吸引器は、上述のように、操縦可能であり得る。
【００４７】
所望に応じて、デバイスは、細長い部材の近位端に協働し得るように連結された、ハンドル等のコントロール構造を含み得る。「協働し得るように連結された」とは、１つの構造が別の構造と通信（例えば機械的、電気的、光学接続、または同種のもの）していることを意味する。存在する場合、コントロール構造（例えばハンドル）はデバイスの近位端に位置する。ハンドルは、１つ以上のコントロールボタンを有するハンドヘルド棒、トリガを有するハンドヘルド銃等のあらゆる便利な構成を有し得、好適なハンドル構成の例は、下でさらに提供される。
【００４８】
いくつかの実施形態では、操作ハンドルの大部分が固定位置に維持されるとき、細長い部材の遠位端はその縦軸の周囲を回転可能である。そのようなものとして、少なくとも細長い部材の遠位端は、細長い部材の近位端に接続されるハンドルが固定位置にとどまる間、ある程度回転することができる。所定のデバイスにおける回転の程度は異なり得、０から１８０°を含む０から２７０°等の、０から３６０°の範囲に及び得る。
【００４９】
本発明のデバイスは、使い捨てまたは再利用可能であり得る。そのようなものとして、本発明のデバイスは、完全に再利用可能（例えば多用途デバイス）、または完全に使い捨て（例えば、デバイスの全ての構成要素が単一用途である場合）であり得る。場合によっては、デバイスは、完全に休止可能（例えば、全ての構成要素が限定された回数だけ再利用され得る場合）であり得る。デバイスの構成要素の各々は、個別に単一用途、限定的に再利用可能、または無制限に再利用可能であり得、全体的なデバイスまたは異なる有用性パラメータを有する構成要素からなるシステムをもたらす。
【００５０】
本発明のデバイスは、タングステン、ステンレス鋼合金、プラチナまたはその合金、チタンまたはその合金、モリブデンまたはその合金、およびニッケルまたはその合金等といった金属製の材料、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ＰＥＥＫ、および同類のものといったポリマー材料、アルミナ（例えば、ＳＴＥＡＴＩＴＥ（商標）アルミナ、ＭＡＥＣＯＲ（商標）アルミナ）等といったセラミックを含むがそれらに限定されない、あらゆる便利な材料、またはそれらの組み合わせを使用して製作され得る。
【００５１】
さらに、本発明のデバイスは、遠位端統合型非視覚化センサを含み得る。言い換えると、デバイスは、細長い部材の遠位端において統合された、１つ以上の非視覚化センサを含み得る。非視覚化センサが本明細書で主として、遠位端における非視覚化センサを有する組織修正デバイスに対して説明される一方で、他の低侵襲的デバイスは遠位端における非視覚化センサをもまた含み得ることを理解されたい。
【００５２】
１つ以上の非視覚化センサは、目標位置から非視覚的データを入手するように構成されるセンサである。対象の非視覚的データは、温度、圧力、ｐＨ、弾性、インピーダンス、伝導性、距離、サイズ等を含むがそれらに限定されない。対象の非視覚化センサは、対象の非視覚的データの１つ以上のタイプを入手するように構成されるそれらを含む。遠位端において統合され得るセンサの例は、温度センサ、圧力センサ、ｐＨセンサ、インピーダンスセンサ、伝導性センサ、弾性センサ等を含むがそれらに限定されない。特定のタイプのセンサは、サーミスタ、歪みゲージ、膜を含むセンサ、ＭＥＭＳセンサ、電極、光センサ等を含むがそれらに限定されない。特定のタイプのセンサの選択は、対象の非視覚的データの本質に依存するであろう。例えば、圧力センサは、目標組織の弾性係数を決定するために変形させられるとき、目標組織に印加される力を検出し得る。温度センサは、局所的な昇温を検出するために採用され得る（それは異なる正常および腫瘍組織に対して等、組織の異なるタイプを識別するために使用され得る（腫瘍が増加した血流、それ故により高い温度を示す場合））。適切にコリメートされたレーザビームは、デバイスの視野の中における目標物までの距離、またはデバイスの視野の中における目標物の長さスケールを決定するために使用され得る。存在する場合、単一のまたは複数の統合型非視覚化センサは、例えば、統合型照明要素に関連して上で説明されるそれらに類似した方法で、遠位端の外側の寸法に対する影響を最小限に抑えるために、デバイスの他の遠位端構成要素を補完するように構成され得る。
【００５３】
本発明のデバイスは、遮蔽された、例えば周囲のＲＦ領域から遮蔽された、構成要素をもまた含み得る。ＲＦ遮蔽の特徴は、本明細書で主として、ＲＦ遮蔽を有する組織修正デバイスに対して説明される一方で、他の低侵襲的デバイスもまたＲＦ遮蔽を含み得ることを理解されたい。
【００５４】
ある実施形態においては、１つ以上の視覚化センサを含む視覚化モジュールは、ＲＦ遮蔽を備え得る。ＲＦ遮蔽視覚化センサモジュールは、細長い部材と統合される。ＲＦ遮蔽視覚化センサモジュールが細長い部材と統合されるとき、デバイスの構造および機能性を著しく損なわずには、細長い部材およびデバイスの残りの部分から除去されることはできない。したがって、本発明のデバイスは、別個の自律デバイスが通過する「ワーキングチャネル」を含むデバイスとは区別される。そのようなデバイスとは対照的に、本デバイスのＲＦ遮蔽視覚化センサモジュールは細長い部材と統合されるため、それは細長い部材のワーキングチャネルに単に存在し、細長い部材を構造的に全く損なうことなく、そのような細長い部材のワーキングチャネルから除去され得る、細長い部材と別個のデバイスではない。視覚化センサモジュールは、種々の異なる構成によって細長い部材と統合され得る。統合型構成は、視覚化センサモジュールの視覚化センサが細長い部材の遠位端に対して固定される構成、ならびに視覚化センサモジュールの視覚化センサが細長い部材の遠位端に対してある程度可動的である構成を含む。視覚化センサモジュールの視覚化センサの移動はまた細長い部材の遠位端に対して提供され得るが、次いで、遠位端統合型組織修正器等の遠位端に存在する別の構成要素に対しては固定される。
【００５５】
視覚化センサモジュールがＲＦ遮蔽であるとき、視覚化センサモジュールは、周囲のＲＦ領域が視覚化センサの回路に到達し、視覚化センサの回路と相互作用することを完全に防止しないまでも、実質的に阻止するＲＦ遮蔽を含む。そのようなものとして、ＲＦ遮蔽は、周囲のＲＦエネルギー（例えば、遠位端ＲＦ電極によって提供されるように）が、視覚化センサの回路機能に影響することを完全に防止しないまでも、実質的に阻止する構造である。
【００５６】
視覚化センサモジュールのＲＦ遮蔽は、種々の異なる構成を有し得る。ＲＦ遮蔽は、周囲のＲＦ領域から視覚化センサの回路を遮蔽する働きをする包囲要素（単数または複数）を含み得る。場合によっては、ＲＦ遮蔽は、視覚化センサ、伝導性の部材、および視覚化センサモジュールの他の構成要素に関連する、接地される伝導性の包囲構成要素（単数または複数）である。場合によっては、視覚化センサモジュールの視覚化センサは、筐体の中に存在し、ここで筐体は、ＲＦ遮蔽構成要素としての機能を果たす接地型の外側伝導性の層を含み得る。これらの例において、ＲＦ遮蔽は、外側に接地される伝導性の層である。伝導性の包囲またはＲＦ遮蔽視覚化センサモジュールの包囲（単数または複数）は、金属、金属合金等といった、種々の異なる伝導性の材料から製作され得、ここで対象となる特定の伝導性の材料は、銅箔、および同類のものを含むがそれらに限定されない。ある例においては、ＲＦ遮蔽は金属製の層である。この層は、存在する場合、厚さにおいて異なり得るが、場合によっては０．３ｍｍから０．６ｍｍ等、および０．４ｍｍから０．５ｍｍを含む、０．２ｍｍから０．７ｍｍの範囲に及ぶ厚さを有する。
【００５７】
ＲＦ遮蔽型視覚化センサモジュールに関するさらなる詳細は、米国特許出願第１２／４３７，８６５号で提供され、かかる開示は、参照によって本明細書で組み入れられる。ＲＦ遮蔽型視覚化センサモジュールが、主として遠位端統合型組織修正器を含むデバイスに関連して説明される一方で、そのような視覚化センサモジュールを含むが、遠位端組織修正器を欠いたデバイスもまた本発明の範囲内に入ることに留意されたい。
【００５８】
本発明の組織修正デバイスは、ハンドヘルドであるように構成され得る。したがって、ある例においては、組織修正デバイスは、例えば０．２５ｋｇ以下の、０．５ｋｇ以下を含む、１ｋｇ以下といった、１．５ｋｇ以下の質量を有する。
【００５９】
本発明のデバイスの実施形態の種々の態様は、上で様々な程度の詳細をもって説明されている。デバイスの実施形態は、図を挙げてさらに詳細に説明される。図１Ａおよび１Ｂは、本発明の一実施形態に従う、デバイス１００の２つの異なる側面図を提供する。デバイス１００は、細長い部材の近位端１１０における、細長い部材１１０および操作ハンドル１２０を含む。操作ハンドルは銃構成を有し、ユーザに、例えば、ＲＦ電極配置および延長等の、デバイスのある種の機能に対する手動動作を提供するトリガ１２５およびサムホイール１３０を含む。統合型視覚化センサ１４０および組織修正器１５０は、細長い部材の遠位端に位置する。コントロール要素１６０（それは吸引および洗浄ルーメン、コントロール／電源線等を含み得る）は、遠位端領域１７０におけるハンドル１２０から抜け、かかる領域１７０は、ハンドル１２０の残りの部分に対して回転可能である。種々の追加的な構成要素は、細長い部材の遠位端において存在し得、かかる追加的な要素は、概して上で説明されるように、洗浄器、吸引器、関節機構等を含み得る。細長い部材１４０の遠位端に関するさらなる詳細は、図６Ｄで見ることができる。
【００６０】
図２Ａから２Ｃは、デバイスの３つの異なる実施形態に従う、細長い部材の遠位端の横断面図を提供する。これらの図の各々は、視覚化センサおよび組織修正器が、遠位端の限定されたサイズにもかかわらず、遠位端において統合され得る様子を示す。
【００６１】
図２Ａは、本発明の一実施形態に従う、デバイスの細長い部材の遠位端２００の横断面例を示す。遠位端２００は、直径２．５ｍｍを有する、統合型ＣＭＯＳ視覚化センサ２１０を含む。直径１ｍｍを有し、デバイスの遠位端の関節を提供する、ガイドワイヤ２１５もまた示される。統合型機械的カッター２３０は、１．５８ｍｍの直径を有する。光源２４０は、直径１．３３ｍｍを有する。吸引および洗浄を提供するルーメン２５０もまた示される。図２Ａは正確な縮尺で描画され、統合型視覚化、組織修正、照明、および洗浄が、５．００ｍｍの外径を有する細長い部材の遠位端に配置され得ることを実証する。
【００６２】
図２Ｂは、より小さな直径のガイドワイヤ（．８０ｍｍ）が採用されることを例外として、図２Ａに示されるそれに類似した、細長い部材の遠位端の横断面を示す。その結果、光源２４０は、１．５０ｍｍの直径を有し得、機械的カッター２３０は、１．９２ｍｍの直径を有し得る。図２Ａで示される実施形態と同様に、図２Ｂは正確な縮尺で描画され、統合型視覚化、組織修正、照明、および洗浄が、５．００ｍｍの外径を有する細長い部材の遠位端に配置され得ることを実証する。
【００６３】
図２Ｃは、より小さな非円形の横断面のガイドワイヤ（１．２０ｍｍ×０．６０ｍｍ）が存在することを例外として、図２Ａに示されるそれに類似した、細長い部材の遠位端の横断面を示す。その結果、光源２４０は、１．６３ｍｍの直径を有し得、機械的カッター２３０は、２．２２ｍｍの直径を有し得る。図２Ａで示される実施形態と同様に、図２Ｃは正確な縮尺で描画され、統合型視覚化、組織修正、照明、および洗浄が、５．００ｍｍの外径を有する細長い部材の遠位端に配置され得ることを実証する。
【００６４】
図３Ａは、本発明の実施形態に従う、デバイスの遠位端の横断面例を示す。図３Ａは、６．６ｍｍの遠位端の外径を有するデバイスの遠位端３００を例示し、ここで図面は正確な縮尺である。デバイス３００の遠位端は、２．８ｍｍの外径を有する統合型カメラ３２０（例えばＣＭＯＳセンサ）および各々が１．３ｍｍの外径を有する２つの光ファイバー光源３３０を含む。各々が洗浄ルーメン３５０（１．２ｍｍ×０．８ｍｍの寸法を有する）に関連する電極カッター３４０（２．０ｍｍ×０．７ｍｍの寸法を有する）もまた、遠位端において統合される。さらに、遠位端は、長方形の構成および５．０ｍｍ×１．８ｍｍの寸法を有する中央吸引ルーメン３６０を含む。図３Ａで、統合型カメラ３２０は、他の要素と重複し、それはカメラの横断面のみが、デバイス３００の最も遠位の部分のスペースを占領する様子を例示する。吸引ルーメン３６０を含む他の構成要素の横断面の重複部分は、カメラの近位端に到達する前に、終端となるか側方に転向される。組織を目標組織位置から除去するためのデバイスの使用中、次のステップが実施され得る。デバイスの第１遠位端３００は、アクセスデバイス３１０を通じて、目標組織切開領域に導入される。アクセスデバイス３１０は、従来の開創器管等の、あらゆる便利なデバイスであり得る。図３Ａで示されるアクセスデバイス３１０は、７．０ｍｍの内径および９．５ｍｍの外径を有する。この段階で、カメラ３２０の配向は、１つの側面（図中、左側）に偏向される。挿入中、カメラ（図中、右側）の視野と対向する側面上にある電極３４０は、それがデバイス３００の遠位先端から遠位的に現れるように、遠位的に変換される。また挿入中、遠位的に変換される電極３４０は、ＲＦ電流を供給し、導電性流体を洗浄することによって作動させられ、結果的にデバイスの挿入中に組織切開をもたらす。カメラが偏向された側面（図中、左側面）のさらなる組織切開のために、カメラ（図中、左側面）の視野と同一の側面にある電極３４０は、それがカメラの近位側面上にある内視鏡プローブから側方に現れるように、遠位的に変換される。変換される間、同一の電極（図中、左側面）は、ＲＦ電流を供給し、導電性流体を洗浄することによって作動させられ、結果的に組織切開をもたらす。この時点で、デバイス３００の全末端は、所望の組織切開が獲得されるまで、近位的におよび遠位的に変換され得る。第１の位置における組織切開が終了すると、デバイスは、１８０度回転させられ得、さらなる組織が上で説明されるステップを使用して除去される。
【００６５】
図３Ｂは、それが、電極３４０（寸法２．５ｍｍ×１．１ｍｍ）に関連する洗浄ルーメン３５０（１．５ｍｍ×０．９ｍｍの寸法）に加え、追加的な洗浄ルーメン３７０（外径１．２ｍｍ）を含むことを除いて、図３Ａのそれに類似したデバイスの遠位端３００の横断面例を示す。また、吸引管の幾何学形状は、この幾何学形状（寸法４．２ｍｍ×２．３ｍｍ）のためのスペースの活用を最大限にするために、長方形よりはむしろ六角形である。図面は正確な縮尺で、６．６ｍｍの外端を有するデバイスの遠位端において統合され得るものの別例を示す。示されるとおり、カメラ３２０の横断面は、図３Ａにあるように、他の要素と重複し、それはカメラの横断面のみが、デバイスの最も遠位の部分のスペースを占領する様子を示す。光源、電極の１つ、および吸引管を含む他の横断面の重複部分は、カメラの近位端に到達する前に、終端となるか側方に転向されるであろう。本デバイスの動作は、切開された組織を洗い流す補助のために、および追加的な洗浄ルーメン３７０を使用してカメラレンズを清潔にするために、追加的な洗浄が使用され得ることを除いて、図３Ａのデバイスに関連して上述されたステップと同一のステップを含み得る。
【００６６】
図３Ｃは、電極３４０の１つの配向が反転しており、またこの幾何学形状のためのスペースの活用を最大限にするために、吸引管３６０の幾何学形状が六角形よりはむしろ台形となっていることを除いて、図３Ｂのそれに類似したデバイスの遠位端３００の横断面例を示す。図面は正確な縮尺で、６．６ｍｍの外径のデバイス遠位端に統合され得る構成要素の別例を示す。図３Ｃで、構成要素の寸法は、洗浄ルーメン３７０が１．１ｍｍの外径を有し、吸引ルーメン３６０の寸法が４．２ｍｍ×２．７ｍｍ、電極３４０の寸法が２．５ｍｍ×１．１ｍｍ、および電極洗浄ルーメン３５０の寸法が１．５ｍｍ×０．９ｍｍであるであることを例外として、図３Ｂのそれと同一である。図３Ａおよび３Ｂで示されるデバイスのように、カメラの横断面は他の要素と重複し、それはカメラの横断面３２０のみが、プローブの最も遠位の部分のスペースを占領する様子を示す。光源、電極の１つ、および吸引管を含む、他の横断面の重複部分は、カメラの近位端３２０に到達する前に、終端となるか側方に転向されるであろう。本デバイスの動作は、図３Ａおよび３Ｂのデバイスに関連して上述されたステップと同一のステップを含み得る。
【００６７】
図３Ｄは、１つの電極３４０（直径５．４ｍｍ×厚さ０．３５ｍｍの寸法）のみが使用され、それは図３Ｃで示されるデバイスの中に存在する電極よりはるかに大きいことを除いて、図３Ｃのそれに類似したデバイスの遠位端３００の横断面例を示す。電極洗浄ルーメンもまた異なって寸法調整され、１．５ｍｍ×０．６ｍｍの寸法を有する。図３Ｃで、統合型カメラ３２０は、カメラケーブル３８０（１．５ｍｍ×０．８ｍｍの寸法を有する）と共に示される。また、吸引ルーメンの幾何学形状は、この幾何学形状のためのスペースの活用を最大限にするために半円形よりはむしろ台形であり、ここで吸引ルーメンの寸法は３．４ｍｍ×２．１ｍｍである。図面は正確な縮尺で、６．６ｍｍの外径を有するデバイスの遠位端において統合され得る構成要素の別例を示す。デバイスは、７．２ｍｍの内径および９．５ｍｍの外径を有するアクセス管の中に存在する形で示される。図３Ｄで、カメラ３２０の横断面は、図３Ａから３Ｃにあるように、他の要素と重複し、カメラ３２０の横断面のみが、デバイスの最も遠位の部分のスペースを占領することを実証する。光源および吸引管を含む他の横断面の重複部分は、カメラの近位端に到達する前に、終端となるか側方に転向されるであろう。本デバイスの動作は、単一の電極が、図３Ａから３Ｃにある両電極の機能を果たすことを除いて、図３Ａから３Ｃのデバイスに関連して上述されたステップと同一のステップを含み得る。電極は、遠位切断のため短距離でのみ遠位的に変換され、次いでそれが、その側面上の組織切開のためにカメラによって見られる側面の方へ、側方に延長する要因となるために、さらに遠位的に変換される。
【００６８】
図３Ｅは、洗浄チャネルの１つがプローブツール３９０によって置換され、１．２ｍｍの外径を有し、それは組織を操り、電極デバイス３４０等の組織修正器による視覚化および／または修正のために目標組織領域を曝露するために採用されることを除いて、図３Ｄのそれに類似した遠位プローブ先端の横断面例を示す。図面は正確な縮尺であり、６．６ｍｍの外径を有するデバイスの遠位端において統合され得る構成要素の別例を示す。本デバイスの動作は、プローブがまた、組織切開領域を精査し、所望の組織切開を補助するために利用できることを除いて、図３Ａから３Ｄのデバイスに関連して上述されたステップと同一のステップを含み得る。
【００６９】
図４は、本発明の実施形態に従う、デバイスの側面図を提供し、ここでデバイスは、その遠位端において側視統合型カメラを含む。図４で、デバイス４００は、側視または偏向されたレンズ４２０を有する統合型カメラ４１０を含み、それはデバイスの前方および側面図の両方からの構成要素を含む視野を提供する。示されるとおり、側視カメラは、細長い部材の縦軸に対して１５から６５°の範囲に及ぶ角度でアングルを決められる。デバイス４００は、統合型組織カッター４３０（例えばＲＦ電極の形態で）および統合型光源４３５をもまた含む。デバイス４００は椎間板４４０との関連で示され、ここでデバイス４００の遠位端は、線維輪４５０を通じて髄核４６０の中へと延長する。
【００７０】
図５は、本発明の実施形態に従う、デバイスの側面図５００を提供し、ここでデバイスは、その遠位端における側視統合型カメラ５１０、および２つの操縦可能な電極５３０および５３５を含む。図５で、デバイス５００は、側視または偏向されたレンズ５２０を有する統合型カメラ５１０を含む。デバイス５００はまた、操縦可能な（例えば、形状記憶材料から製作される）統合型電極５３０および５３５、ならびに統合型光源５４０をも含む。デバイス５００は、椎間板５４０との関連で示され、ここでデバイス５００の遠位端は、線維輪４５０を通じて髄核４６０の中へと延長する。
【００７１】
図６Ａおよび６Ｂは、組織修正デバイスの遠位端の実施形態の等角図であり、椎間板スペースに挿入された本発明を例示する。組織修正デバイス６００は、椎間板輪６２０を通じて椎間板スペースの髄核６３０へ挿入される細長い部材６１０を含む。組織修正デバイス６００はまた、誘導管６５０の遠位端から延長されるＲＦ電極６４０をも含み、かかる誘導管は細長い部材６１０の遠位端から延長される。誘導管６５０は細長い部材６１０の遠位端から延長され、湾曲した形状を有し、それはＲＦ電極６４０の椎間板スペース全体へのアクセスを促進する。組織修正デバイス６００はまた、細長い部材６１０の遠位端において、統合型ＣＭＯＳ視覚化要素６６０をも含む。
【００７２】
図６Ａおよび６Ｂは、その遠位端において操縦可能なＲＦ電極の図を提供する。図６Ａおよび６Ｂで描写される実施形態において、ＲＦ電極の操縦機能性は、誘導管と共に形状記憶要素によって提供される。「形状記憶」という用語は、本明細書で使用されるとき、変形させられた後で、その原形に戻ることができる材料に言及する。ある実施形態においては、形状記憶要素は、ニッケルチタン（例えばニチノール）合金、銅−亜鉛−アルミニウム−ニッケル合金、銅−アルミニウム−ニッケル合金、または同種のもの等であるがそれらに限定されない、形状記憶合金を備える。例えば、ＲＦ電極の操縦機能性は、形状記憶合金を備えるワイヤによって提供され得る。形状記憶ワイヤは、ＲＦ電極が細長い部材の遠位端から延長されるとき、形状記憶ワイヤは所定の構造を呈するように、ＲＦ電極に接続され得、したがってＲＦ電極を実質的に同一の構造に移動させる。ある場合においては、形状記憶要素は誘導管と共に提供される。誘導管は、ＲＦ電極を収容し、ＲＦ電極の方向を誘導するための細長い部材内に提供される管（すなわち、中空中央ルーメンを有するシリンダー）であり得る。したがって、ＲＦ電極は、誘導管の中央ルーメン内に提供され得る。誘導管は、プラスチック、ゴム、金属、および同類のものといった、あらゆる便利な生体適合性材料からなり得る。誘導管は、上述のように、形状記憶合金を備えるワイヤといった、１つ以上の形状記憶要素を提供され得る。ある実施形態においては、誘導管は、形状記憶合金といった誘導管を備える形状記憶誘導管である。
【００７３】
ある場合には、誘導管は細長い部材の中に摺動可能に配置され、細長い部材の遠位端から延長され得る。ある場合には、形状記憶誘導管は、細長い部材の遠位端から延長されるとき、誘導管が細長い部材の縦軸から斜めに延長するように、湾曲した形状を有する。例えば、誘導管が細長い部材の遠位端から完全に延長されるとき、誘導管は円弧形状を形成し得、ここで誘導管は６０°から１２０°を含む３０°から１８０°等の、１°から３６０°の円弧を備える。上述のように、誘導管は、誘導管の中央ルーメンの中にあるＲＦ電極を提供され得る。場合によっては、誘導管は、ＲＦ電極の椎間板スペース全体へのアクセスを促進するように構成される。ある例においては、ＩＶＤスペース全体への近接性は、ＲＦ電極、誘導管、および細長い部材の１つ以上の関節によって促進される。さらに、ＲＦ電極は、誘導管の中に摺動可能に配置され得、誘導管の遠位端から延長され得る。細長い部材、ＲＦ電極および／または誘導管は独立して回転させられ得、ＩＶＤスペース内に追加的な近接性を提供する。
【００７４】
ある実施形態においては、組織修正デバイスは２つ以上の誘導管を含み、ここで誘導管は、細長い部材に対してスライドしながら平行移動可能である。ある場合には、誘導管は、互いに対してスライドしながら平行移動可能であり、それはＲＦ電極を細長い部材の縦軸から斜めに延長させること、または電極先端を新しい形状または構成に変形させることを促進する。したがって、１つの誘導管は、他の誘導管（単数または複数）と独立して、細長い部材の遠位端に対して延長または収縮させられ得る。例えば、各誘導管の移動は、ユーザが各誘導管を個別に延長、収縮、または操縦することができるように、ユーザによってコントロールされ得る。
【００７５】
ある場合には、ＲＦ電極は、細長い部材の中に摺動可能に配置された、形状記憶誘導管の中に摺動可能に配置されたワイヤを備える。ある例においては、ＲＦ電極は第１端と第２端との間に配置された曝露された部分を備え、ここで第１および第２端は、形状記憶誘導管の中に各々配置される。「曝露される」とは、ＲＦ電極の一部が、所望の目標組織との電気接触をもたらすことが可能であることを意味する。これらの場合において、第１および第２端は線形的に移動可能であり、ここで第１および第２端は、第１および第２端が同じ進度で細長い部材の遠位端から延長および収縮させられ得るように、調和して移動可能である。他の例においては、第１および第２端は、第１および第２端が異なる進度で、または細長い部材の遠位端からの異なる延長位置へ、細長い部材の遠位端から延長および収縮させられ得るように、互いに対して線形的に移動可能である。これは、ＲＦ電極の曝露される部分の、細長い部材の縦軸からの斜めの移動を促進する。例えば、ＲＦ電極が細長い部材の遠位端から延長するとき、ＲＦ電極と細長い部材の縦軸との間の角度は、６０°から１２０°を含む、３０°から１８０°等の、１°から２７０°であり得る。
【００７６】
図６Ａおよび６Ｂで示されるように、ＲＦ電極６４０は、遠位切端（曝露される領域）を含むＵ形状の構造であり、セラミック部材によって各側面に境界を示される。このＵ形状の構成は、図６Ｅでさらに例示される。遠位切端６１９の各側面の傍らにあるセラミック部材６１７は、連結され得るか（例えば、それらが図６Ａおよび６Ｂで示されるようなクロスバー構成を有するように）、または互いに別個の構成要素（例えば図６Ｅで示されるような）であり得る。これらの構成要素は、ＳＴＥＡＴＩＴＥ（商標）アルミナ、ＭＡＥＣＯＲ（商標）アルミナ、および同類のもの等のアルミナを含むがそれらに限定されない、あらゆる便利なセラミック材料から製作され得る。図６Ｅで、領域６１９の延長させられる長さは異なり得、２から１０ｍｍ等、および２から６ｍｍを含む、２から２０ｍｍの範囲に及ぶ。領域６１９を形成するワイヤの直径は異なり得、ある実施形態においては１５０μｍ以下等、１３０μｍ以下等、１００μｍ以下等、８０μｍ以下等の、１８０μｍである。遠位切端または領域６１９が、種々の材料から製作され得る一方で、場合によっては電極のこの部分は、電極ワイヤ６２１の材料とは異なる材料から製作される。遠位切端６１９が製作される元となり得る対象の材料は、例えば、タングステンレニウム、鋼、タングステンでコーティングされたプラチナ、金等といった貴金属、および同類のもの等のタングステン、タングステン合金を含むがそれらに限定されない。
【００７７】
図６Ｃは、図６Ａおよび６Ｂで示されるそれに類似した、デバイスの遠位端の図を提供する。図６Ｃは、統合型ＣＭＯＳ視覚化センサ６６０、洗浄ルーメン６６５、吸引ルーメン６７０、および操縦可能なＲＦ電極６４０を含む種々の構成要素が、６．５ｍｍ以下といった、７．０ｍｍ以下の外径を有する、細長い部材の遠位端へ組み入れられ得る様子を示す。電極６４０は、電極誘導管６５０から延長する電極ワイヤから形成される。セラミック電極妨害要素６８０は、遠位切端６９０から電極ワイヤを分離している。電極ワイヤ６４０および誘導管６５０は、図６Ｃで延長させられた構成で示されるが、各々は、湾曲した構成（図６Ａおよび６Ｂで示されるように）を取るように、独立して形状記憶材料から製作され得、したがってＲＦ電極に操縦性を与える。図６Ｃで示されるように、吸引ルーメン６７０は、デバイス６００の側面に対して開き、異種の構成要素の全てが、デバイスの遠位端に統合され得るように、ＣＭＯＳ視覚化センサ６６０のちょうど近位に配置される。
【００７８】
図６Ｄは、本発明の組織修正デバイス６００（６．５ｍｍの外側寸法を有する）の遠位端の一実施形態の三次元図を提供する。図６Ｄで、デバイスの遠位端は、統合型円形ＣＭＯＳ視覚化センサ６０５および統合型ＬＥＤ６１０を含む。前方に対面した第１の洗浄ルーメン６１５および第２の洗浄ルーメン６１７が示され、ルーメン６１７から放射される流体が、必要に応じて、残骸が残るセンサを清潔にするためにＣＭＯＳ視覚化センサ６０５を横断して流されるように、遠位端からわずかに延長し、側面に対面している。洗浄ルーメン６１５および６１７、ならびに統合型ＣＭＯＳ視覚化センサ６０５の近位に配置された吸引ルーメン６２５もまた示され、ここで吸引ルーメン６０５は使用中に、目標組織部位から流体および組織の残骸を吸引するように構成される。遠位端は、統合型操縦可能ＲＦ電極アセンブリ６５５をさらに含む。ＲＦ電極アセンブリ６５５は、絶縁（例えば、ＲＦ遮蔽された）誘導ルーメン６４２から延長するニチノール形状記憶誘導管６４５を含む。ＲＦ電極は、各末端で、セラミック円弧ストップ６７５によって、ニチノール形状記憶電極ワイヤ６６３に連結されるタングステン切断ワイヤ６６５をさらに含む。示されるとおり、切断ワイヤ６６５の直径は、電極ワイヤ６６３の直径より小さく、ここでサイズの差異は異なり得、３００から４００μｍ等の、１００から５００μｍの範囲に及び得る。
図１Ａおよび１Ｂは、上で概説されたように、本発明の実施形態に従うデバイスの異なる図を提供し、ここでデバイスは図６Ｄで示されるように遠位端を含む。図７は、図１Ａおよび１Ｂで示されるデバイスの断面図を提供する。図７で示されるように、デバイスは、誘導管を細長い部材の遠位端に対して平行移動させるトリガ要素１２５を含む。遠位端に対する電極の手動移動を提供するサムホイール１３０もまた示される。図７の断面図は、細長い部材の遠位端に配置された電極１５０の線形変換を提供する機械的アクチュエータ１８０を示す。
【００７９】
上で概して説明されるように、発明のデバイスのある実施形態は、例えば、米国特許出願第１２／４６７，１２２号で説明されるように、線形機械的アクチュエータを含み、かかる開示は参照によって本明細書で組み入れられる。図１９は、ＲＦ電極の線形変換を提供するために、本発明のデバイスの中に存在し得る、電気モータ線形アクチュエータの種々の図を提供する。図１９で示されるように、デバイスは、電気モータ１９２０を収容するモータキャリッジ１９１０を含む。電気モータ１９２０は、大型のかさ歯車１９４０に対して動作可能な関係にある小型のかさ歯車１９３０を含む。大型のかさ歯車１９４０は次いで、送信ポイント１９６０におけるＲＦ電極に動作可能に連結された、カム従動子１９５０に動作可能に連結される。
【００８０】
システム
本発明の態様は、組織修正システムを含み、かかるシステムは、例えば上述のように、１つ以上の体外の制御装置（すなわち、体外のコントローラ）に動作可能に連結された、組織修正デバイスを含む。体外の制御装置は、電源、洗浄源、吸引源、画像データ処理構成要素、画像表示構成要素（モニター、プリンタ、および同類のもの等）、例えばコンピュータ、例えばフロッピーディスク、ハードデバイス、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等のデータ保管デバイス、デバイス、およびシステムコントロール等の形態のデータプロセッサといった、いくつかの異なる構成要素を含み得る。
【００８１】
本発明の実施形態に従ったシステムの一例は、図８で示される。図８で、システムは、ハンドヘルド組織修正デバイス８００および体外の制御装置８５０を含む。ハンドヘルドデバイス８００は、遠位端８１０およびオペレータの手で握られるように構成されるハンドル８２０を含む。横断面８３０によって示されるように、統合型視覚化および組織修正構成要素（ならびに他の構成要素）は、遠位端８１０に配置される。体外の制御装置８５０は、画像表示８６０（例えば液晶表示モニター）、ビデオデジタル信号プロセッサ８７０、エネルギー源８８０（例えば、ＲＦ組織修正部材を動作するように構成される）、および洗浄／吸引システム８９０を含む。ハンドヘルドデバイス８００および体外の制御装置８５０は、ケーブルによって互いに動作可能に連結される。
【００８２】
図９は、本発明の一実施形態に従う、システムの構造の線図、およびシステムの種々の構成要素が、使用中に外科医等のユーザと相互作用し得る様子を提供する。図９で、体外の制御装置９１０は、ビデオプロセシングユニット９１１、ＲＦ電極電源９１２、洗浄源９１３、および吸引源９１４を含む。これらの構成要素の各々は電気コントロール９１５に動作可能に連結され、ユーザ９９０はシステムに動作させるために、所望に応じて、電気コントロールと相互作用し得る。統合型視覚化センサ９５１、ＲＦ電極９５２、洗浄ルーメン９５３、吸引ルーメン９５４、および関節機構９５５を含む、組織修正デバイス９５０もまた示される。組織修正デバイス９５０は、組織切開９６１、組織除去９６２、組織識別９６３、および近接性９６４を含む、いくつかの機能性９６０を提供する。システムは、画像表示９３１、触覚フィードバック９３２、および機械的コントロール９３３を含む、多数のユーザインターフェース機会９３０を提供する。
【００８３】
所定のシステム内で、統合型遠位端視覚化サブシステムは、種々の異なる構成を有し得る。図１０は、遠位端ＣＭＯＳ視覚化センサを含む、統合型視覚化サブシステムの実施形態の一例を提供する。図１０で示されるように、視覚化サブシステム１０００は、集積回路構成要素１０２０に動作可能に連結されたレンズ筐体１０１５構成要素を含む、遠位端ＣＭＯＳ視覚化センサ１０１０を含む。図で示されるように、レンズ筐体１０１５はレンズセット１０１６を含む。使用中、目標組織位置に照明を提供するＬＥＤ１０１８もまた、遠位端において示される。集積回路構成要素１０２０は、ＣＭＯＳセンサ集積回路１０２１および剛性プリント基板１０２２を含む。レンズ筐体／光源構成要素１０１５のサブ構成要素は、可撓性ケーブル１０３０に動作可能に連結され、ハンドル１０４０を介して、デバイスの遠位端におけるＣＭＯＳ視覚化システムに、ビデオプロセシングサブシステム１０５０との作動的な接続を提供する。ハンドル１０４０において、可撓性ケーブルは、ＲＦ隔離を提供する遮蔽されたケーブル１０５２と動作可能に接続する。図１０で示されるように、種々の構成要素は、例えば要素を、次いでグランドに連結される伝導性の材料でコーティングすることによって、ＲＦから遮蔽される。例えば、レンズ筐体１０１５およびケーブル１０３０はＲＦ遮蔽型である。ＲＦ遮蔽型ケーブル１０５２は、ホストコントローラ１０５１（ＰＣ１０６１に連結された）、デジタル信号プロセッサ１０５４（ＬＣＤ１０６２に連結された）、およびＣＭＯＳ視覚化センサブリッジ１０５３といった、種々の機能ブロックを含む、ビデオプロセシングサブシステム１０５０と接続する。図１０で示されるように、ビデオプロセシングサブシステム１０５０は、金属ケース１０７０との接続によってアース１０７２に接地される。
【００８４】
本発明のシステムは、上述のように、組織修正デバイスおよび体外の制御装置に加え、いくつかの追加的な構成要素を含み得る。追加的な構成要素は、アクセスポートデバイス、根開創器、開創器デバイス、システム構成要素固定デバイス、および同類のもの等を含み得る。同時係属中の米国出願第１２／２６９，７７０号、第１２／２６９，７７２号、および第１２／２６９，７７５号で説明されるように、さらにデバイスにアクセスするシステムが対象となり、かかる開示は参照によって本明細書で組み入れられる。
【００８５】
上で概説されたように、本発明のいくつかの実施形態は、アクセスデバイスを含むシステムを含む。そのような実施形態において、２つ以上の視覚化要素は、細長い部材の遠位端とアクセスデバイスとの間に分配され得る。図１６は、一実施形態に従う、低侵襲的組織修正デバイスの細長い部材の遠位端、およびアクセスデバイスの横断面図を提供する。図１６で、細長い部材１６２０の遠位端は、第１の画像化センサ１６２１を含み、一方でアクセスデバイス１６２２の遠位端は第２の画像化センサ１６２３を含む。細長い部材１６２０の遠位端において、第１および第２ＬＥＤ１６２４および１６２５もまた示される。洗浄ルーメン１６２６および吸引ルーメン１６２７もまた示される。さらに、デバイスは、切開電極１６２８（例えばＲＦ電極）の形態で組織修正器を含む。図１６で示されるシステムにおいて、第１の画像化センサ１６２１は、目標組織部位の視覚化を提供する。第２の画像化センサ１６２３は、アクセスデバイス上に配置される（それはアクセスデバイスまたは細長い部材上の種々の位置に配置され得るが）。第２の画像化センサ１６２３の配向は、画像化センサ１６２３が、例えば配置の間における細長い部材の遠位端等の、細長い部材の画像データを提供するような形でなされる。用途に応じて、あらゆる便利な配置が達成され得る。
【００８６】
図１７は、実施形態に従う、アクセスデバイスの異なる図を提供する。図１７で示されるように、アクセスデバイス１７３０は、遠位端１７３１を含む。２つのカメラ１７３２Ａおよび１７３２Ｂ、ならびに例えば、ＬＥＤまたは光ファイバー等の、２つの照明源１７３３Ａおよび１７３３Ｂが、遠位端１７３１に配置される。例えばコントロールデバイスとの連結を介して、カメラおよび視覚化要素にパワーおよびコントロールを提供するためのワイヤ１７３４および１７３５は、アクセスデバイスの長さを伝い、近位端から脱出する。
【００８７】
デバイスの多重視覚化および／または照明要素は、種々の異なる方法で、互いに対して配置され得る。所望に応じて、特定の画像データ処理技術と連結された、これらの要素の選択的な配置によって、目標組織部位の独特の視野が獲得され得る。例えば、図１８で例示されるように、２つのカメラ１８４２および１８４４は、画像化デバイス１８４０（例えば、低侵襲的組織修正デバイスおよび／またはアクセスデバイス）の遠位端の同一横断面に配置され得る。そのような実施形態において、２つのカメラからの画像データは、この場合、線維輪１８１２内の髄核１８１４である、目標組織部位のパノラマの視野を入手するために、連結され得る。この構成はまた、例えば２つのカメラからの画像データを同期化することによって、目標組織部位の立体的な視野を入手することを可能にする。
【００８８】
デバイスの異なる横断面の中および／または異なるデバイス上における視覚化要素の配置はまた、画像化にあたり利点を提供し得る。例えば図１６は、開創器管等の、アクセスデバイスの内部通路内に摺動可能に配置された低侵襲的組織修正デバイスから形成される、システムの遠位端の例示を提供する。図１６で描写される実施形態において、第１のカメラ１６２１は組織修正デバイスの横断面に、および第２のカメラ１６２３はアクセスデバイスの壁に存在する。両方のカメラは、所望に応じて、前方視野型、アングル、または側面視野型といった、ある種の配向性を有するように配列され得る。照明もまた、同一の目標物の異なる視野が露呈され得るように、配列され得る。例えば光源は、外科手術刃、電極、または局部組織の外観のよりよい視野を与えるために、ある方向に幾分コリメートまたはフォーカスされ得る。
【００８９】
画像処理モジュール
デバイスの実施形態および本発明のシステムは、画像処理モジュールの１つ以上の異なるタイプを含み得る。場合によっては、本発明のデバイスは、遠位端において１つ以上の視覚化センサを含む立体画像モジュールを含み得る。立体画像モジュールとは、デバイスによって獲得した画像データからの立体画像を提供する機能モジュールを意味する。そのようなものとして、モジュールは、ユーザにモニターを介して、デバイスによって獲得した画像データから製作された画像の三次元図の認知を提供する。かかるモジュールは、「画像」の観点から説明され、説明はスチル画像およびビデオにも同様に適用することを理解されたい。デバイスは、画像データがそれを介して、立体画像を提供するための立体画像モジュールによって収集および採用される、２つ以上の独特の視覚化センサまたは単一の視覚化センサを含み得る。細長い部材が第１および第２視覚化センサを含む場合、立体画像化モジュールは、立体画像を製作するために、第１および第２視覚化センサによって提供される画像化データを処理するように構成される。
【００９０】
そのような実施形態において、あらゆる便利な立体画像処理プログラムが採用され得る。図１１は、一実施形態に従う、画像データから立体画像を製作するための技術のブロックフロー図を例示する。左および右画像データは、第１の位置から第２の位置に移動させられる単一の視覚化センサから連続的に、または２つの視覚化センサが存在する場合、連続的にまたは同時に、のいずれかによって獲得される（ブロック１１０５によって表されるように）。左および右画像データは、各々同一視覚化センサのそれぞれの位置、または２つの独特の視覚化センサのそれぞれの位置に関連する異なる位置および視点を説明する。第１および第２画像のための画像データは、変形を含み得、アルゴリズムが採用され得、例えば、ここで左および右画像データは、ブロック１１１０によって表されるように、レンズの変形を除去するために、較正要素を介して、表示のように最初に歪められる。あらゆる便利なアルゴリズムが採用され得る。対象のアルゴリズムは、"Geometric Calibration of Digital Cameras through Multi-view Rectification" by Luca Lucchese (Image and Vision Computing, Vol. 23, Issue 5, May 2005, pp. 517-539)で説明されるもの、および"Correction of Geometric Lens Distortion through Image Warping" by Lucchese(ISPA 2003、Proceeding of 3rd International Symposium on Image and Signal Processing and Analysis, 18-20 Sept. 2003, Vol. 1, pp.516-521)で説明されるＬｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔアルゴリズムを含む。ブロック１１１５によって表される、結果的に得られた歪められていない左および右画像は次いで、立体画像を構築するために、ブロック１１２０、１１２２、１１２４、１１２６、１１２８で表されるように、ステレオおよび画像融合アルゴリズムで処理される。"Scene Reconstruction from Multiple Cameras" by Richard Szeliski (Microsoft Vision Technology Group、およびhttp://research.microsoft.com/pubs/75687/Szeliski-ICIP00.pdf）参照、"A parallel matching algorithm for stereo vision", by Y. Nishimoto and Y. Shirai (IJCAI-1985-Volume 2, pg. 977、およびhttp://ijcai.org/Past%20Proceedings/IJCAI-85-VOL2/PDF/059.pdf）参照、"Image Fusion Using Wavelet Transform", by Zhu Shu-long (Institute of Surveying & Mapping; Commission IV, Working Group IV/7、およびhttp://www.isprs.org/commission4/proceedings02/pdfpapers/162.pdf）参照、"Disparity field and depth map coding for multiview 3D image generation", by D. Tzovaras (Image Communication, Signal Processing; 1998, vol. 11, n°3, pp. 205-230)、等で説明されるがそれらに限定されない、あらゆる便利なステレオおよび画像融合アルゴリズムが採用され得る。
【００９１】
ステレオアルゴリズムは、三角測量を使用することにより、視覚化センサによって見られる目標物までの範囲の情報を算定する。異なる視野ポイントで見られる目標物は、第１および第２視覚化センサのための画像データの中の異なる位置にある目標物をもたらすであろう。視差または画像の差は、目標物の奥行きおよび範囲を決定する際に使用される。第１および第２視覚化センサのための画像データ内の対応する画素ポイントは、ブロック１１２４によって表されるように、識別され得、視差ラインの決定に使用され得る。第１および第２視覚化センサは異なる位置にあり、故に異なる視点を有するため、第１および第２視覚化センサのための画像データの中に存在する同一の目標物は、異なる画素調整位置にあり得る。ブロック１１２６によって表されるように、視覚化センサによって見られる目標物の奥行きおよび範囲を決定するために使用され得る、第１および第２視覚化センサの位置に関連する幾何学形状に基づいて、三角測量が実施され得る。三角測量計算は、範囲データを導き出すために適用され、得られた範囲（または奥行き）マップは、所望に応じて画像表示上にオーバーレイされ得る。これは、図１１におけるブロック１１２８で表される。三次元の奥行き情報を考慮に入れた立体画像は、したがって第１および第２視覚化センサからの画像データから再構築され得る。
【００９２】
図１２Ｂは、ある実施形態に従う、わずかに補正された視覚化位置を例示する。図１２Ｂは、例示する２つの視覚化センサ、すなわち、目標物ＡおよびＢの第１視野を表す１２４２、および目標物ＡおよびＢの第２視野を表す１２４４である。目標物の奥行きおよび範囲は、下で説明されるように、図１２Ａにおける方法と同様の方法で見出される。２つ以上の独特の視覚化センサによって獲得された画像データを採用する、立体画像モジュールの態様に関するさらなる詳細は、米国出願第１２／２６９，７７０号で見いだされ得、かかる開示は参照によって本明細書で組み入れられる．
【００９３】
単一の画像センサによって獲得されたデータからの立体画像を提供するように構成される、立体画像モジュールもまた対象となる。そのような実施形態において、画像センサは、立体画像モジュールに、連続的に補正された目標組織位置の画像データを提供するように構成され、かかる連続的に補正された画像データは次いで、所望の立体画像を提供するために、立体画像モジュールによって採用される。連続的に補正された画像データとは、画像データが少なくとも目標組織位置の第１視野からのデータ、および同一目標位置の第２視野からのデータを含むことを意味し、ここで第２の視野は第１視野から補正される。第２の視野は、第１視野から例えば０．５ｍｍ以下を含む、１ｍｍ以下の、あらゆる便利な距離によって補正され得る。第１および第２補正視野は、あらゆる便利なアプローチを使用して獲得され得る。１つのアプローチにおいて、単一の視覚化センサは、所望の補正画像データを入手するために、第１の位置から第２の位置まで移動させられる。単一の視覚化センサは、あらゆる便利な方法を使用して、例えばセンサを物理的に第１から第２の位置に移動させる機械的要素によって、第１から第２の位置まで移動させられ得る。さらに他の実施形態においては、所望の補正視野は、所望の第１および第２補正視野を提供するように構成される、光学誘導システム（それはレンズ、鏡、フィルタ等の１つ以上を含み得る）に動作可能に連結された、単一の視覚化センサで獲得され得る。例えば、第１および第２補正視野は、画像データを視覚化センサに交互に伝達する、第１および第２レンズシステムを含むことによって、単一の視覚化センサに提供され得る。補正視野はまた、例えば、レンズに２つ以上の異なる視野を提供するように構成される鏡を有する、単一のレンズシステムを含むことによって提供され得る。第１および第２補正視野が獲得されるときに使用する周波数は異なり得、ここで場合によっては、周波数は１から１５フレーム／秒といった、１から３０フレーム／秒の範囲に及び得る。単一のカメラに多重視野を提供するために、種々のシステムが、実施され得る。対象のシステムは、"Scalable Multi-view Stereo Camera Array for Real World Real-Time Image Capture and Three Dimensional Displays" by S. Hill (Massachusetts Institute of Technology, Program in Media Arts and Sciences School of Architecture and Planning; May 7, 2004、http://web.media.mit.edu/~vmb/papers/hillms.pdf）；  "Single Camera Stereo Using Planar Parallel Plate" by Chunyu Gao, et al. (Beckman Institute, University of Illinois at Urbana-Champaign参照、http://vision.ai.uiuc.edu/newpubs/Stereo_PPP_Gao.pdf）参照、および"3-D Reconstruction Using Mirror Images Based on a Plane Symmetry Recovering Method" by Mitsumoto, H., et al. (IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence; Vol. 14; Issue No. 9, September 1992, pp. 941-946)、で説明されるものを含むがそれらに限定されない。
【００９４】
図１２Ａは、連続的に獲得された画像データに対する、２つの異なる位置（１２０１および１２０２）に移動させられる単一の視覚化センサ１２０５を例示し、かかる連続的に獲得された画像データは、目標物ＡおよびＢの立体画像を製作するために、立体画像モジュールによって採用される。第１および第２視覚化位置１２０１および１２０２は、互いから補正幅Ｗに位置し、かかる補正幅は異なり得、場合によっては５ｍｍ以下といった、１ｍｍ以下の範囲に及ぶ。焦点面距離Ｚに位置する目標物ＡおよびＢは、第１および第２位置（それぞれ点線１２１５、１２２０によって示される）への異なる視点で見られる。視点をとらえるときの差異は、第１および第２位置からの単一の画像センサによって獲得される画像データに反映される。示されるとおり、第１視覚化センサ１２０５は、位置１２０１にあるとき、中央から右にそれた目標物ＡおよびＢを見、位置１２０２にあるとき、中央から左にそれた目標物ＡおよびＢを見る。２つの視野の間の視差は、目標物ＡおよびＢの奥行きおよび範囲を決定するために使用される。
【００９５】
立体画像モジュールは、１つ以上の視覚化センサによって獲得した画像データを受信するように構成される、ビデオプロセッサモジュールにおいて実施され得る。立体画像モジュールは、ディスプレーに表示するための立体画像データを提供するために、画像データを処理する。図１３は、一実施形態に従う、ビデオプロセッサモジュール１３０５を含む、システム１３００の一部の機能ブロック図を例示する。ビデオプロセッサモジュール１３０５は、センサモジュール１３６０、カメラモジュール１３５０、およびディスプレイ１３８０と通信するプロセッサ／コントローラモジュール１３１０を含む。プロセッサ／コントローラモジュール１３１０は、前端モジュール１３１５、後端モジュール１３２０、マイクロコントローラ１３３０、および画像コプロセッシングモジュール１３４０を備える。画像コプロセッシングモジュール１３４０は、例えば立体画像モジュールを含み、立体画像モジュールの前述の機能および動作を実行する。
【００９６】
カメラモジュール１３５０は、単一の視覚化センサ、または画像データを提供する２つ以上の独特の視覚化センサを含み得る。前端モジュール１３１５は、カメラモジュール１３５０から画像データを受信するための回路を含む。カメラモジュール１３５０から受信された画像データは、立体画像データを提供するために、立体画像モジュールによって（すなわち、画像コプロセッシングモジュール１３４０によって）処理される。例えば、前述のように、各独特の視覚化センサからの画像データは、画像変形を修正するために歪められ得、三次元の奥行き情報を考慮に入れながら単一のステレオ画像を構築するために融合され得る。後端モジュール１３２０は、立体画像データをディスプレイ１３８０に送信するための回路を含む。ディスプレイ１３８０は、ユーザが見るための画像データの三次元図を表示する。
【００９７】
ビデオプロセッサモジュール１３０５は、Ｉ２Ｃバスを介して、例えば、スレーブとして構成されるカメラモジュール１３５０、およびマスターとして構成されるマイクロコントローラ１３３０等の、カメラモジュール１３５０と電気的に連結され得る。マイクロコントローラ１３３０は、カメラコントロールデータをカメラモジュール１３５０に送信するように構成され得る。カメラコントロールデータは、情報要請（例えば、較正データのためのテスト／デバッギングに関連した情報等の）を備え得るか、カメラモジュール１３５０をコントロールする指令（例えば、２つ以上の独特の視覚化センサをコントロールする等）を提供し得る。
【００９８】
センサモジュール１３６０は、前述の１つ以上のセンサおよび／またはツールを含み得る。実装される１つ以上のセンサおよび／またはツールは、それらの特定の機能および適用に関連したセンサデータを提供し得る。センサデータは、プロセッサ／コントローラモジュール１３１０によって受信され、センサ（単数または複数）および／またはツール（単数または複数）の特定の機能、ならびにそれらの適用に応じて、種々の方法で使用され得る。例えば、センサデータは、情報をユーザに提供するため（例えば、ディスプレイ１３８０に表示されるための、または１つ以上のＬＥＤを照らすための、パラメータデータ、較正データ、測定値、警告等）、特定のセンサ（単数または複数）および／またはツール（単数または複数）のより正確なコントロールのためのフィードバック信号を説明するため、メモリに保管するため、追加的な関連情報にさらに処理するため等に、プロセッサ／コントローラモジュール１３１０によって使用され得る。マイクロコントローラ１３３０はまた、Ｉ２Ｃバス、または汎用入出力（ＧＰＩＯ）インターフェースを介して、センサコントロールデータを送信することによって（例えば、実装される特定のセンサおよび／またはツールをコントロールおよび／または較正するために）、センサモジュール１３６０をコントロールし得る。
【００９９】
プロセッサ／コントローラモジュール１３１０は、外部デバイスおよび周辺機器と連動するための種々のモジュールをさらに備える。例えば、図１３で示されるように、プロセッサコントロールモジュールは、ユーザキーパッドおよびデバイス上のスイッチから入力信号を受信するためのキーパッドおよびスイッチ回路１３７０、記憶デバイスの中に保管されたデータを送信する／受信するためのＳＤカードホルダ回路１３７２、およびカメラの回転をコントロールするためのモータコントロール回路１３７４を含む。マイクロコントローラ１３３０は、例えば種々の回路と交信するためのＧＰＩＯと共に構成され得る。さらに、ビデオプロセッサモジュール１３０５は、例えばＵＡＲＴ、ＵＳＢ等のテストまたはデバッギング処理を実行するための、通信インターフェースを含み得る。
【０１００】
上述の視覚化システムは、例えば、データを精緻化するため、データから情報を入手、獲得された情報に基づいて１つ以上の動作を行うため等に、何らかの方法で画像データを操る画像処理構成要素を含み得る。画像処理構成要素は、例えば体外の処理ユニットにおいて、低侵襲的デバイスにおいて等、システムのあらゆる便利な部分において、物理的に具体化され得る。本明細書で主として、画像処理構成要素が、画像処理構成要素を有する（または画像処理構成要素を有するデバイスと交信する）低侵襲的組織修正デバイスに対して説明される一方で、他の低侵襲的デバイスもまた、画像処理構成要素を実装し得る（または画像処理構成要素を有するデバイスと交信する）ことを理解されたい。
【０１０１】
立体画像処理モジュールに関する追加的な詳細は、米国出願第１２／２６９，７７０号および第１２／５０１，３３６号で提供され、かかる開示は参照によって本明細書で組み入れられる。立体画像モジュールが、本明細書で主として、遠位端において統合型組織修正器を有する低侵襲的組織修正デバイスに対して説明される一方で、他の低侵襲的デバイスもまた本発明の立体画像モジュールを実行し得、ここでそのようなデバイスは、遠位端統合型組織修正器を含み得、なおかつ依然として本発明のこれらの実施形態の範囲内に入ることもまた理解されたい。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、画像データを参照物と比較する画像処理モジュールが存在し得る。これらの特定の実施形態の画像処理モジュールは、画像データを受信、ならびに受信された画像データを、アラート信号が発信されるべきかどうかの決定を行うための、色記述子データおよび解剖学的記述子データの少なくとも１つを含む参照物と比較するように構成される処理モジュールである。
【０１０３】
画像処理モジュールによって受信された画像データは異なり得る。ある例においては、画像データは視覚化センサから獲得されたデータである。受信された画像データは、１つ以上のスチル画像のためのデータ、またはビデオデータであり得る。したがって、画像データは、スチル画像またはビデオを製作および出力するために、画像処理構成要素によって使用され得る。画像データがビデオデータであるとき、画像処理モジュールは、画像処理モジュールが、ビデオデータをリアルタイムでプロセスするように構成されるように、その機能をリアルタイムで実行するように構成され得る。「リアルタイム」という用語は、従来の意味で使用され、画像処理モジュールが、画像データが受信される進度と同じ進度で、受信された画像データを参照物と比較することを意味する。
【０１０４】
ある実施形態においては、受信された画像データは、コンパレータ構成要素を含む。コンパレータ構成要素は、受信された画像データを参照物（かかる参照物は下でより詳しく説明される）と比較するために採用され得る構成要素である。このコンパレータ構成要素は、受信された画像データを、参照物の１つ以上の画像のためのデータと正確に比較することを可能にするあらゆる便利なデータであり得る。あらゆる便利なコンパレータ構成要素が採用され得る一方で、ある例においては、コンパレータ構成要素は、画像の中の１つ以上の所定の基準要素から形成される。画像の中の１つ以上の所定の基準要素は、画像の中に存在する仮想ポイントまたは実際の構造であり得る。いずれの場合においても、基準要素は、画像の中のその位置に基づいて、画像を入手するために採用される視覚化センサに関連した画像の中の既知の位置にあり得る。そのようなものとして、基準要素が仮想ポイントである場合、仮想ポイントは、画像を獲得する視覚化センサに対して計算される、画像の中のスペースにあるポイントであり得る。この仮想基準要素を決定するための、あらゆる便利なプロトコルが採用され得る。あるいは、基準要素が画像の中の実際の構造である場合、画像の中の実際の構造は、画像の中に現れ、デバイスの視覚化センサに関連した既知の位置にある、デバイスの構造であり得る。
【０１０５】
場合によっては、受信された画像データの１つ以上の画像の基準要素は、画像データを入手するために採用される、デバイスの実際の構造的要素である。デバイスの構造的要素は、視覚化センサによって獲得された画像の中に現れる、あらゆるデバイスの構成要素であり得る。場合によっては、構造的要素は、視覚化センサによって獲得された画像の中の基準要素となる以外は何ら目的を果たさない。例えば構造的要素は、デバイスの遠位端から視覚化センサの視野の中に突出するワイヤまたは類似した構造であり得、したがって視覚化センサによって獲得された画像データの中にとらえられる。さらに他の実施形態においては、構造的要素は、単なる画像の基準要素としての目的以外の１つ以上の目的を果たす。例えば構造的要素は、例えば下でより詳しく説明されるように、電極等の組織修正器であり得る。これらの実施形態において、構造的要素は、組織修正等の１つ以上の追加的な機能を果たす。カメラの視野の中にあるデバイスのあらゆる構造は、構造的要素として、したがって基準要素として働き得る。
【０１０６】
上でまとめたように、画像処理モジュールは、受信された画像データを参照物と比較するように構成される。「参照」という用語は、例えばデータが１つ以上の参照画像を製作するために、適切なプロセッサによって使用され得る場合等、例えば１つ以上の画像ファイルとして保存される等、１つ以上の参照画像のための、あらゆるフォーマットのデータに言及するために、本明細書で使用される。そのようなものとして、参照物は、少なくとも第１の参照画像のための第１の参照画像データの一連を含む。場合によっては、参照物はまた、第２の参照画像のための第２の参照画像データの一連をも含む。そのような実施形態において、参照物は、例えば２以上、５以上、１０以上、２５以上、５０以上、１００以上、１０００以上、１５００以上、２０００以上、５０００以上、１０，０００以上等の参照画像といった、多重参照画像のための一連の参照画像データを含み得る。
【０１０７】
参照画像は、対象の領域の所定の画像である。参照画像は既定であるため、それらは、画像処理モジュールによって受信される画像データと独立して製作された、画像である。場合によっては、参照画像は、画像処理モジュールによって受信される画像データの入手に先立ち存在する、画像である。参照画像は、所定の処理中（例えば、参照画像が所定の処理に先立って、対象から獲得された場合）に視覚化されている同一対象（例えば人）か、または異なる対象（例えば人）から獲得される画像であり得る。あるいは、参照画像は、例えば手動、またはコンピュータ補助によるグラフィックプロトコルを使用することによって、あらゆる実際の対象から獲得される画像データからは製作されず、しかし代わりに設計されるように、新たに作製され得る。
【０１０８】
参照物を形成する参照画像は、いくつかの方法で、互いに異なり得る。例えばあらゆる２つの所定の参照画像は、異なる内部組織位置の対象の領域の画像であり得る。そのような参照物において、参照は、既定の内部組織位置に対して互いに異なる、第１および第２の既定画像を含み得る。例えば参照は、少なくとも第１の組織位置および第２の組織位置の画像を含み得る。第１および第２の組織位置は、所定のデバイスが、外科的処置の間等の、所定の処理中に画像化することが期待される位置であり得る。場合によっては、参照物は、処理が正確に実施される場合、所定の視覚化センサが、所定の処理中に、画像化するはずである異なる位置の多重画像を含む。参照はまた、例えば対象となる所定の処理が正確に実施されている場合、センサによって見られるはずのない組織位置の画像等の、視覚化センサが、所定の処理中に、見るはずのない異なる組織位置の画像をもまた含み得る。したがって、いくつかの参照物は、全外科的処置等の全処理中に、正確におよび不正確に配置されたとき、デバイスの位置を追跡する多重画像を含み得る。
【０１０９】
参照物の一連の画像データは、１つ以上の色記述子データおよび解剖学的記述子データを含み得る。色記述子データとは、所定の内部組織部位、およびそれらの構成要素の特定の色に基づくデータを意味する。例えば内部組織部位は、各々が独特の色を有する１つ以上の組織を含み得る。例えば筋肉、神経、骨等といった異なる組織は、異なる色を有し得る。この独特の色は、色記述子データとして、参照画像の中に存在し得、画像処理モジュールによって採用され得る。解剖学的記述子データとは、内部組織部位にある１つ以上の組織構造の特定の形状に基づくデータを意味する。例えば筋肉、神経、骨等といった異なる組織は、異なる形状を有する。これらの異なる形状は、解剖学的記述子データとして画像データの中に存在する。
【０１１０】
上でまとめたように、画像処理モジュールは、内部組織部位（例えば、対象となる所定の処理中に獲得された）の受信された画像データを参照物と比較する。画像処理モジュールによって実施される比較は、あらゆる便利なデータ処理プロトコルを使用して達成され得る。この比較ステップにおいて採用され得るデータ処理プロトコルは、色記述子データおよび／または解剖学的記述子データに基づいて、受信された画像データおよび参照物を比較し得る。対象のデータ比較プロトコルは、平均の色強度等の、データの記述子と保管された値との間の平均絶対差、および構造の原理軸と保管された値との間の相関の程度を含むがそれらに限定されない。
【０１１１】
この比較ステップを実行するにあたり、画像処理モジュールは、受信された画像データと比較するために、自動的に参照物から適切な画像を選択するように構成され得る。場合によっては、画像処理モジュールは、デバイスの定められた位置に基づいて、適切な参照画像データの一連を選択することによって、受信された画像データを参照物と比較するように構成される。例えば画像処理モジュールは、デバイスについての位置的な情報を入手し得（例えばデバイス上のセンサから獲得され得るか、または手動で入力および所定の画像に関連づけられ得るように）、次いで、デバイスが受信されている画像データを獲得したとき、デバイスの場合と同一の位置のための参照画像を選択する。あるいは、画像処理モジュールは、類似性パラメータに基づいて、適切な一連の画像データを自動的に選択し得る。例えば、画像処理モジュールは、比較ステップで使用するために、参照物から、最も類似した一連の画像データを自動的に選択し得る。
【０１１２】
画像処理モジュールは、アラート信号が発信されるべきかどうかを決定するために、受信された画像データを参照物と比較する。言い換えると、画像処理モジュールの出力は、アラート信号が発信されるべきかどうかに関する決定である。画像処理モジュールが、アラート信号が発信されるべきであると決定する場合、それはアラート信号を発信し得るか、またはアラート信号を発信するために、システムの別個のモジュールに指示し得る。
【０１１３】
アラート信号は、発信されるとき、システムの本質に応じて異なり得る。アラート信号は、対象となる所定のシステムパラメータが許容されることを、システムのオペレータに対して確認する、所定のシステムパラメータまたは信号についての警戒信号であり得る。いくつかの実施形態では、アラート信号は、デバイスについての機能情報を含み得る。例えば、これらの実施形態において、アラート信号は、例えば組織修正器が何らかの方法で損なわれてはいない等の、所定のデバイスが適切に機能しているという情報を含み得る。例えば、外科的処置の間に発生し得る１つの課題は、ＲＦ電極が破損または欠損することである。画像処理モジュールは、この発生を自動的に検出し、ユーザにＲＦ電極が破損状態にあるという情報を提供するアラート信号を発信し得る。いくつかの実施形態では、アラート信号は、デバイスについての位置的な情報を含み得る。例えば、アラート信号は、所定のデバイス（または組織修正器等のそれらの構成要素）が、正確に空間的に配置されているかどうかについての情報を含み得る。これらの実施形態において、アラート信号は、組織修正器が正確に空間的に配置されていないといった、デバイスの組織修正器が非目標組織に接触しているとの情報を含み得る。
【０１１４】
システムは、種々の異なる方法でアラート信号を採用するように構成され得る。システムは、例えばシステムのアラート信号出力を介して、システムのユーザにアラート信号を提供するように構成され得る。さらに、または代替的に、システムは、アラート信号の発信に基づいて、システムの１つ以上の動作パラメータを自動的に変調するように構成され得る。例えば、画像処理モジュールが、組織修正器が非目標組織に接触していることを見つけ出し、したがってアラート信号を生成する場合、アラート信号は、例えば電源を切ることによって、組織修正器の動作を自動的に変調し得る。場合によっては、アラート信号は自動的にシステムを停止し得る。
【０１１５】
画像処理モジュールは、所望に応じて、例えばデジタル信号処理ソフトウェア等のソフトウェア、例えば回路等のハードウェア、またはそれらの組み合わせとして実施され得る。図１４は、実施形態にしたがって、画像処理モジュールのフロー図を提供する。図１４で、画像処理モジュール１４００は、１４０５において電力を投入される。ステップ１４０５での電力投入に続いて、システムは、対象の領域１４１０に対応する一連の画像データから成る参照物、ならびに色記述子１４２０および解剖学的記述子１４２５を読み込む。次いで、システムはステップ１４３０でのビデオ画像データを受信し、ステップ１４４０で受信されたビデオ画像データを処理する。ビデオの各所定のフレームについて、画像処理モジュール１４００は、ステップ１４５０で、色および解剖学的記述子を抽出し、受信された画像データを参照記述子と比較するために、これらの抽出された記述子を使用する。ステップ１４７０で、システムはアラート信号を発信するべきかどうかを決定する。システムは、いくつかの異なるアラート信号閾値に基づいて、アラート信号を発信するべきかどうかを決定し得る。アラート信号閾値は、例えば画像の中の構造的要素（例えば組織修正器）、色記述子、構造記述子等の、画像パラメータについての値である。閾値を超過しない（例えば、システムが正しい色または構造が画像の中に存在することを理解する）場合、画像処理モジュールは示されるとおり、ビデオ画像データの次のフレームに移り得る。あるいは、修正する色および／または構造の少なくとも１つが画像の中に存在しない等、閾値を超過する場合、画像処理モジュールはステップ１４８０でアラート信号を生成する。アラート信号は、組織修正器が損なわれているかどうか、組織修正器が不正確に配置されているかどうか等の、システムおよび／または処理の何らかが誤っているとの簡易な警戒をユーザ（外科医等）に提供する等の、いくつかの異なるタイプの情報を含み得る。これらの例において、ユーザは、処理パラメータを中断または修正するための指標としてアラート信号を使用し得る。場合によっては、アラート信号は、システムの動作パラメータを、例えば組織修正器の動作パラメータを自動的に修正することによって、システムの電源を切ることによって等、何らかの方法で自動的に修正し得る。
【０１１６】
参照物と比較するように構成される、そのような画像処理モジュールに関する追加的な詳細は、米国出願第１２／４３７，１８６号で提供され、かかる開示は参照によって本明細書で組み入れられる。これらの実施形態の画像処理モジュールが、統合型遠位端組織修正器を含むデバイスと共にそれらを使用する観点から説明されている一方で、画像処理モジュールは種々の異なるタイプのデバイスと共に採用され得るため、統合型遠位端組織修正を含まないデバイスもまた、これらの本発明の特定の実施形態の範囲に包含されることに留意されたい。
【０１１７】
上で概説されたように、ある実施形態においては、プロセッサは白色光下、近赤外光下で獲得された画像データ、または両種類の光の照明下で取得されたデータの組み合わせから、すなわちマルチスペクトルまたは複合ビデオを製作するために、ビデオを製作するように構成され得る。例えば、目標組織部位が比較的に流体を含まない場合、ユーザは白色光照明下で部位を見ることを望み得る。あるいは、目標組織部位が流体で満たされている場所では、ユーザは近赤外照明下で部位を見ることを望み得る。
【０１１８】
図１５は、実施形態に従って、白色および／または近赤外光下で獲得された画像データからビデオを製作するように構成された、プロセッサの動作体制の概略図を提供する。図１５で例示されるように、カメラの電源投入１５３１に続き、カメラは、ＮＩＲＬＥＤがオン、および白色光１５３３がオフの状態で、ビデオフレーム１５３２のＮＩＲ光バッファを獲得する。さらにカメラは、ＮＩＲＬＥＤがオフ、および白色光１５３５がオンの状態で、ビデオフレーム１５３４の白色光バッファを獲得する。得られたビデオデータは、奥行き１５３７を有する複合ビデオを製作するために、ステップ１５３６で処理される。ステップ１５３８で、ユーザは、白色光照明下のみで獲得された白色光ビデオ、または白色光照明下で獲得されたビデオと近赤外照明下で獲得されたビデオとの複合ビデオを見ることの選択を与えられる。複合ビデオとは、白色光照明および近赤外照明の両方の下で獲得された画像データを組み入れるビデオ画像を意味する。図１５では示されないが、プロセッサはまた、ユーザに、近赤外画像データのみを見ることの選択を提供されるように構成され得る。ユーザの選択は、ステップ１５３９で例示されるように、ＬＥＤをコントロールするために採用され得る。
【０１１９】
方法
本発明の態様はまた、対象の内部目標組織を画像化および／または修正する方法をも含む。したがって、本発明の態様は、本発明の組織修正デバイスを用いて、内部組織部位を画像化する方法をさらに含む。種々の内部組織部位が、本発明のデバイスを用いて画像化され得る。ある実施形態においては、方法は、低侵襲的方法による椎間板の画像化の方法である。簡易な説明のために、方法はここで主として、画像化ＩＶＤ目標組織部位の画像化の観点からさらに説明される。しかしながら、デバイスは、種々の独特の目標組織部位を画像化するために使用され得るため、本発明はその限りではない。
【０１２０】
例えば椎間板の外部、髄核等の、椎間板またはその部分の画像化に関して、そのような方法の実施形態は、例えば、髄核、髄核の内部部位等の、椎間板またはその部分との関係を見る際に、本発明の低侵襲的椎間板画像化デバイスの遠位端を配置することを含む。関係を見るとは、遠位端が、対象の目標組織部位の５ｍｍ以内を含む、１０ｍｍ以内等の、４０ｍｍ以内に配置されることを意味する。
【０１２１】
発明の方法は、視覚化センサを用いて、内部組織部位の画像データを獲得すること、次いで画像データを、本発明のシステムの画像処理モジュールに転送することを含み得る。発明の方法はまた、画像データを、本発明の画像処理モジュールを含むシステムの中に受信することをも含み得る。方法はさらに、画像処理モジュールによって受信される画像データから製作される画像を見ることを含む。
【０１２２】
デバイスを見る際に、所望の目標組織に関連して遠位端を配置することは、カニューレまたは開創器管等の、アクセスデバイスの使用を通じることを含む、あらゆる便利なアプローチを使用して達成され得、それは所望に応じて、トロカールを装着されてもよく、されなくてもよい。目標組織を見ることのできるような関係で、画像化デバイスの遠位端を配置することに続き、例えば椎間板またはその部分等の目標組織は、画像データを入手するために、照明および視覚化要素の使用を通じて、画像化される。本発明の方法に従って獲得された画像データは、例えば表示手段として、モニターまたは他の便利な媒体を使用して、画像の形態でユーザに出力される。他の実施形態で、画像はビデオであり得る一方で、ある実施形態においては、画像はスチル画像である。
【０１２３】
ある実施形態においては、組織の視野に加え、方法は組織修正のステップを含む。例えば方法は、例えば組織の切断、および洗浄または洗い流すことの組み合わせを使用する等、組織除去のステップを含み得る。例えば方法は、例えば洗浄ルーメンによって導入され、吸引ルーメンによって除去される流体を使用して、画像化された組織位置の少なくとも一部を洗い流すこと等によって、少なくとも組織の一部を切断すること、次いで部位から切断された組織を除去することを含み得る。
【０１２４】
内部目標組織部位は大幅に異なり得る。対象の内部目標組織部位は、心臓の位置、血管の位置、整形外科的関節、中央神経システム位置等を含むがそれらに限定されない。ある場合においては、内部目標組織部位は脊髄組織を備える。
【０１２５】
対象方法は、種々の哺乳類への使用に好適である。対象の哺乳類は、例えば馬、犬等のレース動物、例えば馬、雄牛等の作業用動物、および人間を含むがそれらに限定されない。いくつかの実施形態では、対象方法が実践される哺乳類は人間である。
【０１２６】
図３Ａで描写されるデバイスを採用する方法の一例は、次のステップを含む。デバイスの第１遠位端３００は、アクセスデバイス３１０を通じて、目標組織切開領域に導入される。アクセスデバイス３１０は、従来の開創器管等のあらゆる便利なデバイスであり得る。図３Ａで示されるように、アクセスデバイス３１０は、７．０ｍｍの内径および９．５ｍｍの外径を有する。この段階で、カメラ３２０の配向は、１つの側面（図中、左側面）に偏向される。挿入中、カメラ（図中、右側）の視野と対向する側面上にある電極３４０は、それがデバイス３００の遠位先端から遠位的に現れるように、遠位的に変換される。また挿入中、遠位的に変換される電極３４０は、ＲＦ電流を供給し、導電性流体を洗浄することによって作動させられ、結果的にデバイスの挿入中に組織切開をもたらす。カメラが偏向された側面（図中、左側面）のさらなる組織切開のために、カメラ（図中、左側面）の視野と同一の側面にある電極３４０は、それがカメラの近位側面上にある内視鏡プローブから側方に現れるように、遠位的に変換される。変換される間、同一の電極（図中、左側面）は、ＲＦ電流を供給し、導電性流体を洗浄することによって作動させられ、結果的に組織切開をもたらす。この時点で、デバイス３００の全末端は、所望の組織切開が獲得されるまで、近位的におよび遠位的に変換され得る。第１の位置における組織切開が終了すると、デバイスは、１８０度回転させられ得、さらなる組織が上で説明されるステップを使用して除去される。
【０１２７】
実用性
対象組織修正デバイスおよび方法は、周囲の組織への損傷を最小限に抑えながら、対象の内部目標組織を画像化および／または修正するために望ましい、種々の異なる応用において用途を見出す。対象デバイスおよび方法は、外科的処置等、しかしそれに限定されない、多くの応用において用途を見出し、ここで柔軟な組織、軟骨、骨、靱帯等を含むがそれらに限定されない、種々の異なるタイプの組織が除去され得る。対象となる特定の処理は、脊髄融合（脊椎骨間融合術（ＴＬＩＦ）等）、全体人工椎間板置換術（ＴＤＲ）、部分人工椎間板置換術（ＰＤＲ）、髄核の全てまたは一部が椎間板（ＩＶＤ）スペース、関節形成、および同類のものから除去されるような処置を含むがそれらに限定されない。そのようなものとして、本発明の方法はまた、例えば椎間板が、存在する病状を治療するために、何らかの方法で修正される等の処置方法をも含む。対象の処置方法は、環状切除術、髄核摘出術、椎間板切除術、輪置換術、核置換術、および膨隆または脱出した椎間板に起因した減圧術を含むがそれらに限定されない。画像化デバイスが用途を見出す追加的な方法は、米国公開公報第２００８０２５５５６３号で説明されるそれらを含む。
【０１２８】
ある実施形態においては、対象デバイスおよび方法は、周囲の組織への熱損傷を最小限に抑えながら、髄核の切開を促進する。さらに、対象デバイスおよび方法は、髄核を切開および除去するプロセスにおいて、切断、または輪もしくは他の隣接する構造（神経根等）への別の方法による損傷を引き起こす危険性を最小限に抑えながら、ＩＶＤの外殻の内部、または輪の領域全体への外科医の近接性を促進し得る。
【０１２９】
さらに、対象デバイスおよび方法は、高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ）外科手術アブレーション、心臓組織アブレーション、新生物組織アブレーション（例えば癌組織アブレーション、肉腫組織アブレーション等）、マイクロ波アブレーション処理、および同類のものを含むアブレーション処理等であるがそれらに限定されない、他の処理において用途を見出し得る。対象となるさらに追加的な応用は、例えば骨折修復、骨再形成等の、整形外科的応用、例えば靱帯修復、軟骨除去等の、スポーツ医学応用等、脳神経外科的応用、および同類のものを含むがそれらに限定されない。
【０１３０】
本発明のデバイスは、組織タイプに応じて、オペレータに可変の触覚フィードバックを提供する。例えば、組織修正器（例えばＲＦ電極）等の遠位端構造が、機械的線形アクチュエータ（例えば上述のように）によって、線形的に変換されるような実施形態において、オペレータは、線形的に変換する遠位端構造によって接触されている組織のタイプに応じて、異なる触覚特性を経験し得る。これらの異なる触覚特性は次いで、異なるタイプの組織を識別するために、ユーザによって採用され得る。言い換えると、発明のデバイスは、使用中、デバイスの遠位端が接触している状態で、組織の本質に応じて、外科医等のオペレータに異なる知覚を提供し得る。そのようなものとして、デバイスおよび本発明の方法はまた、組織識別の応用に用途を見出し、ここでデバイスは、例えばデバイスの遠位端が、柔軟な組織、軟骨、骨等に接触しているかどうか等、デバイスの遠位端が接触している内部組織の特定の本質を決定するために採用される。
【０１３１】
上で概説されたように、いくつかの実施形態では、組織修正器の変調波形をその線形変換波形と同期化することは、追加的な効果を提供する。例えば、電極が接触する硬い組織からの電極の急速な収縮は、組織修正器が近位端位置に近づくときに、組織修正器を硬い組織から空隙によって物理的に隔離された状態にする。いくつかの実施形態では、組織修正器先端は、上述のように、組織修正器が近位端位置またはその付近にあるときのみ作動させられる。これは組織修正エネルギーを、硬い、硬組織とは対称的に、柔軟な、弾性の組織に優先的に送達する効果を有する。別段の定めがある場合、これは弾性係数に基づいて組織識別を提供する。融合、全体人工椎間板置換術、および部分人工椎間板置換術といった、細胞核物質の除去を必要とする脊髄外科応用の場合、変調波形の線形変換波形との同期化は、組織修正エネルギーの椎間板輪（硬い、硬組織）および椎体の終板（硬い、硬組織）への送達を最小限に抑えながら、組織修正エネルギーの髄核（柔軟な、弾性の組織）への送達を促進する。さらに、組織修正器の周期的線形変換は、それが電極を除去するときに、周囲の組織に対する増大した熱効果、無効なまたは不連続の組織切開、組織修正器先端における炭化したまたは別の方法で修正された組織の蓄積、またはそれらの組み合わせをもたらすような、電極が組織に粘着する状況を防ぐことに役立つ。加えて、組織修正器の周期的線形変換は、切開された組織をより小さな破片に刻むことに役立ち、したがって切開された組織の吸引を促進する。
【０１３２】
キット
対象方法を実践するにあたって使用するためのキットもまた提供され、ここでキットは上述のように、上のデバイス、および／または対象システムの構成要素の１つ以上を含み得る。キットはさらに、例えばガイドワイヤ、アクセスデバイス、流体源等の、さら他の構成要素を含み、それは対象方法の実践にあたって用途を見出し得る。種々の構成要素は、例えば共にまたは別個に、所望に応じてパッケージ化され得る。
【０１３３】
上述の構成要素に加え、対象キットは、対象方法を実践するために、キットの構成要素を使用するための使用説明書をさらに含む。対象方法を実践するための使用説明書は、概して好適な記録媒体に記録される。例えば、使用説明書は、紙またはプラスチック等の、基板にプリントされ得る。そのようなものとして、使用説明書は、キットの容器の標識、またはそれらの構成要素の（すなわちパッケージまたはサブパッケージに関連する）形等で、添付文書としてキットに存在し得る。他の実施形態では、使用説明書は、電子保管データファイルとして、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ディスケット等の、好適なコンピュータ可読の保管媒体上に存在する。さらに他の実施形態においては、実際の使用説明書は、キットの中に存在しないが、遠隔源から、例えばインターネットを介して、使用説明書を獲得する手段が提供される。本実施形態の一例は、使用説明書を見ることができるウェブアドレス、および／または使用説明書をそこからダウンロードすることができるウェブアドレスを含むキットである。使用説明書と同様に、使用説明書を獲得するかかる手段は、好適な基板に記録される。
【０１３４】
上記の発明は、理解を明確にするため、例示や実施例を用いて詳しく記述したが、添付の特許請求の範囲の精神または範囲から逸脱することなく、ある種の変更および修正をそれに加えてもよいことは、本発明の開示を鑑みて、当業者には容易に明らかである。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるであろうため、本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明する目的ためのみであって、限定するように意図されていないことをもまた理解されたい。
【０１３５】
したがって、上述は、単に本発明の原理を例示したものにすぎない。当業者は、本明細書においては明確に記述または図示されていないが、本発明の原理を具体化し、本発明の精神および範囲の範疇である様々な構造を工夫することができることは理解されよう。さらに、本明細書において記載されている全ての実施例および条件付き言語には、主として、当分野をさらに発展させるべく、読者による本発明の原理および本発明者等による寄与の概念の理解を補助するためのものであることが意図されており、また、これらの実施例および条件付き言語は、記載されているこのような特定の実施例および条件に限定されるものとして解釈してはならない。さらに、本明細書における、本発明の原理、態様および実施形態、ならびにそれらの特定の実施例を記述しているあらゆる供述には、それらの構造的および機能的均等物の両方が包含されることが意図される。また、このような均等物には、現在知られている均等物および将来的に開発される均等物の両方、つまり、開発される、構造には無関係に同じ機能を実行するあらゆる構成要素が含まれることが意図される。したがって本発明の範囲は、本明細書で図示および記述される例示的実施形態に限定されることを意図していない。むしろ、本発明の範囲および精神は、添付の特許請求の範囲によって具体化される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ＡＢ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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