(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的形状感知に対する固定具において、
光ファイバを受け、固定する第１の固定装置と、
前記光ファイバを受け、指定された寸法内に維持するファイバ保管エリアと、
可撓性ＯＳＳ使用可能器具を受け、固定する第２の固定装置と、
前記第２の固定装置に入る前に前記光ファイバを受け、既知の幾何学的構成に維持する領域と、
前記固定具を固定具ベースに対して既知の幾何学的関係で結合する少なくとも１つのフィーチャと、
を有する固定具。
【請求項２】
前記固定具が、前記光ファイバを装着する開いた側を含み、前記開いた側を閉じる蓋を有する、請求項１に記載の固定具。
【請求項３】
前記固定具を１以上の追加の固定具に対して既知の幾何学的関係で結合する接続フィーチャを有する、請求項１に記載の固定具。
【請求項４】
前記固定具の機能的部分が前記固定具ベースに別々に取り付け可能及び取り外し可能であることを可能にするモジュール式固定具を有する、請求項１に記載の固定具。
【請求項５】
前記ファイバ保管エリアが、ファイバを保管しかつ許容可能な幾何学的制約内で前記光ファイバの再配置を適合するサービスループ領域を含む、請求項１に記載の固定具。
【請求項６】
他の器具に対する前記固定具の位置合わせを可能にするように前記光ファイバの一部を既知の位置に維持する幾何学的形状フィーチャを有する、請求項１に記載の固定具。
【請求項７】
前記固定具が、複数のＯＳＳ使用可能器具を収容する、請求項１に記載の固定具。
【請求項８】
前記ファイバ保管エリアが、光源の偏光調整を最適化する前記ファイバに対する規定された経路を含む、請求項１に記載の固定具。
【請求項９】
前記領域においてファイバ回転に対する確認を提供するように前記領域に対して遠位に配置された規定されたファイバ経路を有する、請求項１に記載の固定具。
【請求項１０】
光学的形状感知システムにおいて、前記システムが、
支持構造に接続される固定具ベースと、
固定具であって、前記固定具ベースを前記固定具に既知の幾何学的関係で結合する少なくとも１つのフィーチャにより前記固定具ベース上に固定される固定具と、
を有し、前記固定具が、
光ファイバを受け、固定する第１の固定装置と、
前記光ファイバを受け、指定された寸法内に維持するファイバ保管エリアと、
可撓性ＯＳＳ使用可能器具を受け、固定する第２の固定装置と、
前記第２の固定装置に入る前に前記光ファイバを受け、既知の幾何学的構成に維持する領域と、
を有する、システム。
【請求項１１】
前記固定具が、前記光ファイバを装着する開いた側を含み、前記開いた側を閉じる蓋を有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記固定具を１以上の追加の固定具に対して既知の幾何学的関係で結合する接続フィーチャを有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記固定具の機能的部分が前記固定具ベースに別々に取り付け可能及び取り外し可能であることを可能にするモジュール式固定具を有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
ファイバを保管し、許容可能な幾何学的制約内で前記光ファイバの再配置を適合するサービスループ領域を有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
光学的形状感知に対する方法において、
固定具を提供するステップであって、前記固定具が、光ファイバを受け、固定する第１の固定装置と、前記光ファイバを受け、指定された寸法内に維持するファイバ保管エリアと、可撓性ＯＳＳ使用可能器具を受け、固定する第２の固定装置と、前記第２の固定装置に入る前に前記光ファイバを受け、既知の幾何学的構成に維持する領域と、前記固定具を固定具ベースに対して既知の幾何学的関係で結合する少なくとも１つのフィーチャとを有する、ステップ、及び
前記光ファイバの形状を感知するステップ、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療器具に関し、より具体的には、医療応用における形状感知光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的形状感知（ＯＳＳ）は、全体的な長さに沿ったファイバの形状の正確な三次元（３Ｄ）再構成を可能にする技術である。ＯＳＳ使用可能器具内に前記ファイバを一体化することは、装置のいかなる移動も固定の基準系に対して再構成されることができるように前記器具に対して前記ファイバを結合することを要求する。固定の又は静止ローンチ領域を持つことは、前記固定の領域が、相関を実行するように及びサンプルデータに対して基準をマッチングするように再構成アルゴリズムに対する検索テンプレートを提供するので、必要とされる。前記再構成は、また、この固定の領域の後に開始する。前記固定の領域は、ＯＳＳに対する基準系（０，０，０）及び本質的には形状感知空間における座標系を規定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
臨床使用中に、複数の形状感知使用可能器具が、所定の処置中に配置及び交換されることは、起こり得る。１つのシステムアーキテクチャにおいて、各器具は、ユニークなローンチ固定具ベースを使用して手術台に取り付けられることができる。しかしながら、採用される器具の数が増加するにつれて、前記台に取り付けられるコンポーネントの数が、これに応じて増加する。これは、前記台の周りの臨床医の移動を妨害し、結果として散らかった手術フィールドを生じる。加えて、各器具内のＯＳＳファイバは、当該器具のローンチ固定具内に配置された基準系に対する前記器具の形状を再構成するので、各器具は、患者／撮像システム基準系に対して個別に位置合わせされることを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本原理によると、光学的形状感知（ＯＳＳ）に対するローンチ固定具（launch fixture）は、光ファイバを受け、固定するように構成された第１の固定装置を含む。ファイバ保管エリアは、前記光ファイバを受け、指定された寸法内に維持するように構成される。第２の固定装置は、可撓性ＯＳＳ使用可能器具を受け、固定するように構成される。ローンチ領域は、前記第２の固定装置に入れる前に前記光ファイバを受け、既知の幾何学的構成（geometric configuration）に維持するように構成される。フィーチャは、前記ローンチ固定具を固定するように構成されたローンチ固定具ベースに対して調整（aligning）及び固定するために設けられる。
【０００５】
光学的形状感知（ＯＳＳ）システムは、支持構造に接続されるように構成されるローンチ固定具ベース、及びローンチ固定具に対して前記ローンチ固定具ベースを調整及び結合する少なくとも１つのフィーチャにより前記ローンチ固定具ベース上に固定されるように構成されるローンチ固定具を含む。前記ローンチ固定具は、光ファイバを受け、固定するように構成された第１の固定装置と、前記光ファイバを受け、指定された寸法内に維持するように構成されたファイバ保管エリアと、可撓性ＯＳＳ使用可能器具を受け、固定するように構成された第２の固定装置と、前記第２の固定装置に入る前に前記光ファイバを受け、既知の幾何学的構成に維持するように構成されたローンチ領域とを含む。
【０００６】
光学的形状感知（ＯＳＳ）に対する方法は、光ファイバを受け、固定するように構成された第１の固定装置、前記光ファイバを受け、指定された寸法内に維持するように構成されたファイバ保管エリア、可撓性ＯＳＳ使用可能器具を受け、固定するように構成された第２の固定装置、前記第２の固定装置に入る前に前記光ファイバを受け、既知の幾何学的構成内に維持するように構成されたローンチ領域、及びローンチ固定具を固定するように構成されたローンチ固定具ベースに対して調整及び結合する少なくとも１つのフィーチャを持つローンチ固定具を提供するステップ（５０２）と、前記光ファイバの形状を感知するステップとを含む。
【０００７】
本開示のこれら及び他の目的、フィーチャ及び利点は、添付の図面に関連して読まれる例示的な実施例の以下の詳細な説明から明らかになる。
【０００８】
本開示は、以下の図を参照して好適な実施例の以下の説明を詳細に提示する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施例による制御されたファイバ位置決めを持つローンチ固定具を採用する形状感知システムを示すブロック／フロー図である。
【図２】一実施例による制御されたファイバ位置決めを持つローンチ固定具の斜視図である。
【図３】一実施例による１以上のローンチ固定具を固定するように構成されたローンチ固定具ベースの斜視図である。
【図４】一実施例による制御されたファイバ位置決めを持つ複数のスタックされたローンチ固定具を示す斜視図である。
【図５】一実施例による複数のローンチ固定具を保管するローンチ固定具ベースラックの側面図である。
【図６】他の実施例による制御されたファイバ位置決めを持つ複数の形状感知装置を取り扱うローンチ固定具の斜視図である。
【図７】一実施例による取り付け可能／取り外し可能モジュールを持つモジュール式ローンチ固定具の斜視図である。
【図８Ａ】一実施例によるローンチ固定具とローンチ固定具ベースとの間の無菌境界を示す側面図である。
【図８Ｂ】一実施例によるローンチ固定具の遠位部分と近位部分との間の分割された無菌境界を持つ開いたローンチ固定具を示す上面図である。
【図９】一実施例によるローンチ固定具ベースを運ぶレールの上面図である。
【図１０】例示的実施例による光学的形状感知に対する方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本原理によると、ローンチ固定具及びローンチ固定具ベース設計は、手術室における固定された基準に対する１以上の光学的形状感知（ＯＳＳ）使用可能器具の迅速な取り付け及び取り外しを提供する。前記固定具は、手術室における無菌領域と非無菌領域との間の推移ゾーンに配置されることもでき、無菌バリアを壊すことなしに前記非無菌領域内の職員によるＯＳＳ使用可能装置の迅速な交換を可能にする。
【００１１】
一実施例において、前記ローンチ固定具は、隣接する器具の基準系と前記ローンチ固定具ベースの基準系との間の幾何学的関係が、既知であり、各器具が、一度接続されると前記ローンチ固定具ベースに対して自動的に位置合わせされることを保証する。前記ローンチ固定具ベースが、処置の開始前に患者又は撮像基準系に対して位置合わせされると仮定すると、このアーキテクチャは、各器具が共通位置合わせされた基準系において迅速に配置されることを可能にする。加えて、手術室における前記器具の全体的な設置面積は、垂直、水平、又は傾斜スタッキングにより最小化されることができる。
【００１２】
臨床使用中に、複数の形状感知使用可能器具が、所定の処置中に配置及び交換されることは、起こり得る。１つのシステムアーキテクチャにおいて、各器具は、ユニークなローンチ固定具ベースを使用して手術台に取り付けられることができる。しかしながら、採用される器具の数が増加するにつれて、前記台に取り付けられるコンポーネントの数が、これに応じて増加する。これは、前記台の周りの臨床医の移動を妨害し、結果として散らかった手術フィールドを生じる。加えて、各器具内のＯＳＳファイバは、当該器具のローンチ固定具内に配置された基準系に対する前記器具の形状を再構成するので、各器具は、患者／撮像システム基準系に対して個別に位置合わせされることを必要とする。
【００１３】
本原理によると、前記手術室内の前記器具ローンチ固定具の設置面積及び装置を位置合わせするのに費やされる時間が最小化される。前記ローンチ固定具及びローンチ固定具ベースは、再位置合わせが要求されないように基準系間の既定された幾何学的関係を維持しながら装置の迅速な交換を可能にする。この固定の基準系は、ローンチ固定具内に含まれ、前記ローンチ固定具は、前記可撓性器具の近位端に結合され、前記ファイバが安全にしっかりと前記器具に結合されることを可能にする設計フィーチャを含む。前記手術台に堅く接続されうる前記ローンチ固定具ベースにこのローンチ固定具を堅く取り付けることにより、器具基準系と患者／撮像基準系との間の必要とされる変換は、計算されることができる。したがって、前記器具の再構成された形状は、術前及び術中画像上に重ねられ、ナビゲーション目的で使用されることができる。
【００１４】
本発明が、医療器具に関して記載されているが、本発明の教示が、大幅に広く、いかなる光ファイバ形状感知器具にも適用可能であることは、理解されるべきである。一部の実施例において、本原理は、複雑な生物又は機械系を追跡又は分析するのに採用される。特に、本原理は、生物系の内部追跡処置、肺、消化管、排出器、血管等のような体の全ての領域における処置に適用可能である。図面に描かれた要素は、ハードウェア及びソフトウェアの様々な組み合わせで実施されてもよく、単一の要素又は複数の要素に結合されうる機能を提供する。
【００１５】
図面に示された様々な要素の機能は、専用のハードウェア及び適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用により提供されることができる。プロセッサにより提供される場合、前記機能は、単一の専用プロセッサにより、単一の共有プロセッサにより、又は一部が共有されることができる複数の個別のプロセッサにより提供されることができる。更に、用語「プロセッサ」又は「コントローラ」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に示すと解釈されるべきではなく、暗示的に、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ソフトウェアを記憶する読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性記憶装置等を含むことができるが、これらに限定されない。
【００１６】
更に、本発明の原理、態様及び実施例並びにこれらの特定の例を列挙する全ての記述は、これらの構造的及び機能的同等物を含むことを意図される。加えて、このような同等物が、現在既知である同等物及び将来開発される同等物（すなわち、構造に関係なく、同じ機能を実行する開発されたいかなる要素）の両方を含むことが、意図される。したがって、例えば、ここに提示されたブロック図が、本発明の原理を実施する例示的システムコンポーネント及び／又は回路の概念図を表すことは、当業者により理解される。同様に、いかなるフローチャート及びフロー図等が、実質的にコンピュータ可読記憶媒体内で表され、コンピュータ又はプロセッサが明示的に図示されるか否かにかかわらず、このようなコンピュータ又はプロセッサにより実行されうる様々な処理を表すと理解される。
【００１７】
更に、本発明の実施例は、コンピュータ又はいかなる命令実行システムにより又は関連して使用するプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能又はコンピュータ可読記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムの形をとることができる。この説明の目的で、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読記憶媒体は、前記命令実行システム、装置又はデバイスにより又は関連して使用する前記プログラムを含む、記憶する、通信する、伝搬する又は輸送することができるいかなる装置であることもできる。前記媒体は、電子、磁気、光学、電磁、赤外、又は半導体システム（又は装置若しくはデバイス）又は伝搬媒体であることができる。コンピュータ可読媒体の例は、半導体又は固体メモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、剛体磁気ディスク及び光学ディスクを含む。光学ディスクの現在の例は、コンパクトディスク‐読取専用（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク‐読取／書込（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、ブルーレイ（登録商標）及びＤＶＤを含む。
【００１８】
ここで同様の番号が同じ又は同様の要素を表す図面、最初に図１を参照すると、光学的形状感知に対するシステム１００が、本実施例によって例示的に示される。システム１００は、処置が監督及び／又は管理されるワークステーション又はコンソールを含みうる。ワークステーション１１２は、好ましくは、１以上のプロセッサ１１４並びにプログラム及びアプリケーションを記憶するメモリ１１６を含む。メモリ１１６は、形状感知装置又はシステム１０４からの光学的フィードバック信号を解釈するように構成された光学的感知モジュール１１５を記憶し得る。光学的感知モジュール１１５は、医療装置又は器具１０２及び／又は周囲の領域に関連した変形、偏向及び他の変化を再構成するのに前記光学的信号フィードバック（及び他のフィードバック、例えば電磁（ＥＭ）追跡）を使用するように構成される。医療装置１０２は、カテーテル、ガイドワイヤ、プローブ、内視鏡、ロボット、電極、フィルタ装置、バルーン装置、又は他の医療コンポーネント等を含みうる。
【００１９】
装置１０２上の形状感知システム１０４は、セットパターン又は複数のパターンで装置１０２に結合された１以上の光ファイバ１２６を含む。光ファイバ１２６は、ケーブル１２７を介してワークステーション１０２に接続する。ケーブル１２７は、必要に応じて、光ファイバ、電気接続、他の器具類等を含みうる。
【００２０】
光ファイバを用いる形状感知システム１０４は、光ファイバブラッググレーティングセンサに基づきうる。光ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）は、特定の波長の光を反射し、それ以外全てを透過する光ファイバの短いセグメントである。これは、ファイバコアにおいて屈折率の周期的な変化を加えることにより達成され、これは、波長固有誘電体鏡を生成する。ファイバブラッググレーティングは、したがって、特定の波長をブロックするインライン光学フィルタとして、又は波長固有反射器として使用されることができる。
【００２１】
ファイバブラッググレーティングの動作の裏にある基本原理は、屈折率が変化する界面の各々におけるフレネル反射である。一部の波長に対して、様々な周期の反射光は、建設的な干渉が反射に対して存在し、結果的に透過に対する破壊的な干渉が存在するように、同相である。ブラッグ波長は、歪及び温度に対して高感度である。これは、ブラッグ格子が、ファイバ光センサにおいて感知素子として使用されることができることを意味する。ＦＢＧセンサにおいて、測定量（例えば、歪）は、ブラッグ波長のシフトを引き起こす。
【００２２】
この技術の１つの利点は、様々なセンサ素子がファイバの長さにわたって分配されることができることである。構造内に埋め込まれたファイバの長さに沿って様々なセンサ（ゲージ）を３以上のコアと組み合わせることは、このような構造の三次元形状が正確に、典型的には１ｍｍ精度より良好に、決定されることを可能にする。前記ファイバの長さに沿って、様々な位置において、複数のＦＢＧセンサが、配置されることができる（例えば、３以上のファイバ感知コア）。各ＦＢＧの歪測定から、前記構造の湾曲が、当該位置において推測されることができる。複数の測定位置から、合計三次元形状が決定される。
【００２３】
光ファイバブラッググレーティングに対する代案として、従来の光ファイバにおける固有の後方散乱が、利用されることができる。１つのこのようなアプローチは、標準的なシングルモード通信ファイバにおいてレイリー散乱を使用することである。レイリー散乱は、前記ファイバコアにおける屈折率のランダム変動の結果として生じる。これらのランダム変動は、格子長に沿って振幅及び位相のランダム変化を持つブラッグ格子としてモデル化されることができる。単一の長さのマルチコアファイバ内を通る３以上のコアにおいてこの効果を使用することにより、関心表面の３Ｄ形状及び動態が、追われることができる。
【００２４】
一実施例において、ワークステーション１１２は、形状感知装置１０４からフィードバックを受信し、体積１３１内の形状感知装置１０４に対する位置／形状を表示するように構成された画像生成モジュール１４８を含む。空間又は体積１３１内の形状感知装置１０４の画像１３４は、表示装置１１８上に表示されることができる。ワークステーション１１２は、対象（患者）又は体積１３１の内部画像を見るためのディスプレイ１１８を含み、形状感知装置１０４の形状のオーバレイ又は他のレンダリングとして画像１３４を含みうる。ディスプレイ１１８は、ユーザがワークステーション１１２並びにそのコンポーネント及び機能、又はシステム１００内の他の要素とインタラクトすることを可能にしてもよい。これは、キーボード、マウス、ジョイスティック、触覚装置を含みうるインタフェース１２０、又はワークステーション１１２とのインタラクション及びユーザフィードバックを可能にする他の周辺機器又は制御装置により更に容易化される。
【００２５】
ローンチ固定具１５０は、ファイバ１２６又は形状感知装置１０４が、細長い器具１０２に結合されることができ、前記ファイバが、固定の基準系に対する前記器具の形状の変化を測定することを保証するように構成された機械的フィーチャ１５２を含む。各ＯＳＳ使用可能器具１０２は、患者基準系１３６又は撮像基準系１３８又は両方に位置合わせされうる固定の基準系を規定するのにローンチ固定具（１５０）を採用する。
【００２６】
ローンチ固定具ベース１６０は、前記手術室における固定フィーチャ又は支持構造１６２（例えば、手術台又は同様の構造）に堅く取り付けられ、これは、複数のローンチ固定具１５０（及び複数のＯＳＳ使用可能器具１０２）が患者基準系１３６又は撮像基準系１３８又は両方に取り付けられ、共同位置合わせされることを可能にする。他の実施例において、単一の固定具１５０内に１より多いＯＳＳ使用可能器具１０４が存在する。前記ローンチ及びこれらのファイバの座標系は、互いに対して並びに患者及び撮像基準系１３６、１３８に対して既知であり、したがって、これらの装置が例えば一緒に使用されるガイドワイヤ及びカテーテルと併せて使用される場合により高速な使用を可能にする。
【００２７】
他の実施例において、ローンチベース１６０及び／又はローンチ固定具１５０は、ローンチ固定具１５０及び装置１０２の使用を監視するフィーチャを含みうる。例えば、スキャン機構１３５は、ＯＳＳ使用可能器具１０２が使用されていることを自動的に検出するベース１６０又は固定具１５０（例えば、無線周波数スキャナ）内に組み込まれうる。機構１３５は、装置１０２の１回より多い使用（を監視又は防止するのに）において同じ装置がクリップされる回数を監視し得る。機構１３５は、ローンチベース１５０の寿命の終了（例えば１０００の装置が取り付けられた後）を示すインジケータ（例えば、光、カウンタ又はカラーストリップ）を含み、メンテナンスのためにサービスエンジニアに警告しうる。機構１３５の他の構成も考えられる。
【００２８】
一実施例において、撮像システム１１０に対するローンチ固定具ベース１６０（及び／又はローンチ固定具１５０）の位置は、適切なセンサ１３７（位置エンコーダ、磁気追跡等）を使用して追跡される。これは、撮像システム１１０に対する容易な位置合わせを提供する。
【００２９】
ローンチ固定具１５０の他のフィーチャは、これが手術室において無菌領域１５２（点線ボックス１５３の中）及び非無菌領域１５４を分離するゾーンに置きうることである。無菌バリア１５３は、（領域１５４における）装置１５０の近位部分が非無菌であり、（領域１５４における）装置１５０の遠位部分が前記無菌領域であるように設けられてもよく、これは、手術室における無菌領域１５２を汚染しないための機構（装置１５０内のバリア又は密封パーティション）を含む。１つの可能なワークフローにおいて、看護師のような非無菌職員がレーザに対する近位接続を実行し、ローンチベース１６０に対してローンチ固定具１５０をクリップで留めることを可能にし、保護されたＯＳＳ使用可能器具１０４を無菌職員に手渡すことにより、ローンチ固定具１５０は、前記無菌バリアを壊すことなくＯＳＳ使用可能器具１０４の使用を可能にする。他の可能なワークフローにおいて、ローンチベース１６０も無菌であり、無菌カーテン１５５上で支持部１６２に接続する。この組み合わせも、ローンチ固定具１５０が無菌バリア１５３を壊すことなくＯＳＳ器具１０２の使用を可能にするのに採用されることを可能にする。
【００３０】
図２を参照すると、制御された形で可撓性器具１０２にＯＳＳファイバ装置１０４を結合するのに適したローンチ固定具１５０が、例示的に示される。ローンチ固定具１５０は、光ファイバ１０４及びその保護チューブ、ハウジング、又は同様の構造１７３を固定具１５０内に適切にクランプする固定点又は装置１７２を含む。規定された経路１７４は、指定された最小曲げ半径を超過しないようにしながら余分なファイバが固定具１５０内に含められることを可能にするように形成される。この経路１７４は、前記器具がＯＳＳコンソールに接続されている間にＯＳＳレーザシステムの偏光の自動調整が実行されることを可能にするフィーチャをも含みうる。ファイバが、きつい曲げを被る場合、当該曲げを通る光により経験される屈折率は、前記光の向きに依存して変化する。これらの複屈折効果を軽減するために、光学的形状感知測定は、一般に複数の光偏光で実行される。これらの偏光状態を最適に選択（又は「調整」）する１つの技術は、曲げのような既知のフィーチャによる測定された光学的応答を使用することである。このようなフィーチャの一例は、前記ファイバにおいて複屈折効果を誘導する十分な湾曲を持つ規定された経路１７４である。これらの複屈折効果は、システム偏光の自動調整に対して使用されることができる測定された光学的信号におけるユニークなフィーチャを提供する。理想的には、この湾曲は、複屈折効果を増幅するきつい半径を持ち、したがって、いずれに調整を実行するかに関してよりユニークなフィーチャを可能にする。この調整フィーチャは、ローンチ固定具１５０内のローンチ領域１７６の前に存在することができる。
【００３１】
ローンチ領域１７６は、ＯＳＳファイバ装置１０４が規定された形（例えば、直線又は既知の幾何構成）で固定具１５０に物理的に取り付けられることを可能にする。ローンチ領域１７６の前の経路は、前記ファイバが制御された形でローンチ領域１７６に入ることを保証するフィーチャ１７７（例えば、くぎ（pegs）、曲げられた（radiused）フィーチャ）を持ちうる。（経路１７４に含められうる）経路１７８は、バッファ又はサービスループとして機能し、指定された最小曲げ半径を超過しないようにしながら湾曲誘導経路長変化が固定具１５０内の前記ファイバの再配置により適合されることを可能にする。このようなサービスループは、いくつかの異なる形を取りえ、例えば、経路１７８のサービスバッファループは、図２に描かれた１８０度の曲げの代わりに又は加えて９０度、３６０度の曲げを含みうる。経路１７８のギャップ距離１７１は、前記ファイバを操作するたるみ（slack）を提供するが、最小曲げ半径を超過することから前記ファイバを保護する。
【００３２】
固定点又は装置１８０は、固定具１５０に対して可撓性器具１０２をクランプし、表面湾曲／フィレット１８２は、固定具１５０と可撓性器具１０２との間の推移がＯＳＳファイバ１０４の歪測定に負の影響を与えることなく生じることを保証する。機械的設計フィーチャ１８４は、固定具１５０が既知の幾何構成でローンチ固定具ベース１６０（図１）又は他のローンチ固定具に再現可能に接続されることを可能にする。ねじ、磁石、スナップフィット、クリップ、くぎ、又は同様の機構が、これを達成するのに採用されることができる。既知の幾何構成、湾曲又は形状を持つフィーチャ又は複数のフィーチャ１８４は、装置１０２を他のＯＳＳ使用可能装置、前記患者及び撮像基準系１３６、１３８に位置合わせするのに採用されうる。フィーチャ１８４は、固定具１５０をローンチベース１６０に取り付ける目的及び固定具１５０を互いに取り付ける目的の二重目的で採用されうる。フィーチャ１８４は、ベース１６０及び固定具１５０が互いに対して適切に調整されることを保証するように方向性成形（例えば、正方形、三角形等）されうる。
【００３３】
ローンチ固定具１５０は、図２において開いた構成で描かれる。蓋（図示されない）は、開いたローンチ固定具１５０をカバーするように採用されることができるか、又は他のローンチ固定具（図示されない）は、ローンチ固定具１５０を入れ子にしうる又は結合されうる。前記蓋又は追加のローンチ固定具（１５０）は、コンポーネントを（ベース１６０上に）適切にクランプする及びフィーチャ１８６を採用することにより環境から前記ファイバを保護する両方のために適切にねじ留め又は他の形で接続されうる。フィーチャ１８６は、フィーチャ１８４に対して記載された同様の機構を含みうる。
【００３４】
ローンチ固定具１５０の追加のフィーチャは、使用中に前記ローンチ領域のいかなる回転をも補正するのに使用されることができるローンチ領域１７６から遠位の前記ファイバに対する規定された経路１７９を含む。実際に、前記ファイバは、ローンチ領域１７６において適切にクランプされるが、しかしながら、一部の環境において、前記ファイバは、前記クランプ内で「回転」することができ、したがって、いかなる位置合わせも、不正確になることができる。前記ローンチ領域から遠位に既知の形状を持つことにより、この回転は、補正されることができる。規定された経路１７９は、２又は３次元における湾曲した経路、例えば、半円、複合的な曲線（例えば、シヌソイド）、弧、コイル形状等を含みうる。規定された経路１７９は、ローンチ固定具１５０内にローンチ領域１７６に対して遠位に含まれうるか、又は（図２に描かれるように）前記ローンチ固定具に接続する取り外し可能モジュール１６９として含まれうる。
【００３５】
図３を参照すると、ローンチ固定具ベース１６０は、１つの例示的な実施例によって示される。ローンチ固定具ベース１６０は、前記手術室内の固定の基準系（例えば、手術台等）に堅く取り付けるように構成される孔、くぎ、戻り止め、突起等のようなフィーチャ１９０を含む。ローンチ固定具ベース１６０は、既知の幾何学的関係で１以上のローンチ固定具１５０に再現可能に接続される能力を含む。これは、ローンチ固定具１５０又はローンチ固定具１５０上の蓋のより容易な接続及び固定を可能にするように構成された孔、くぎ、戻り止め、突起等のようなフィーチャ１９２を含みうる。
【００３６】
図４を参照すると、３つのローンチ固定具１５０、１５１及び１５３は、鋼棒及び支持構造１６３及び適切なクランプ等を介して手術台（図示されない）に接続されるローンチ固定具ベース１６０に接続される。このアーキテクチャにおいて、個別のローンチ固定具（したがって、ローンチ固定具１５０、１５１、１５３に接続された可撓性器具１０２）の基準系と前記ローンチ固定具ベース１６０との間の変換は、既知である。ローンチ固定具ベース１６０と前記患者又は撮像システム基準系との間の変換が既知であると仮定すると、異なるローンチ固定具１５０、１５１、１５３は、ローンチ固定具ベース１６０に接続され、再位置合わせステップを要求することなく画像ガイドナビゲーションに対して使用されることができる。各ローンチ固定具１５０、１５１、１５３とローンチ固定具ベース１６０との間の前記既知の幾何学的関係は、前記患者／撮像システム基準系に対して各装置を位置合わせするのに費やされる時間を最小化するのに使用されることができる。
【００３７】
一実施例において、ローンチ固定具１５０、１５１、１５３は、ねじ式ボルト１８８を使用してローンチ固定具ベース１６０に堅く取り付けられることができる。蓋１６５は、同様に採用され、固定具１５０、１５１、１５３と一緒に固定されうる。例えば、追加のローンチ固定具１５１、１５３は、より長いボルトを使用して蓋１６５を持つ最初のローンチ固定具１５０に取り付けられることができる。他の実施例において、磁石、クリップ、スナップフィット又は同様の迅速取り付けコンポーネントが、ボルトの代わりに、前記ローンチ固定具を互いに及びローンチ固定具ベース１６０に取り付ける及び取り外すのに採用されうる。迅速な接続又は磁石取り付け機構（例えば、スナップと一緒の構成、クランプ、留め具、実矧ぎ継ぎ等）は、ベース１６０と固定具１５０、１５１、１５３との間及び固定具１５０、１５１、１５３の間の迅速かつ安全だが解放可能な接続を行うのに採用されうる。隣接するローンチ固定具１５０、１５１、１５３（したがって、これらの器具基準系）とローンチ固定具ベース１６０との間の幾何学的関係は、装置が処置中に交換されても複数の装置の再位置合わせが要求されないことを保証するのに使用されることができる。加えて、単一の場所に固定具１５０、１５１、１５３及びベース１６０を配置することにより、クラッタは減少され、組織化された効率的な手術室が維持される。
【００３８】
図５を参照すると、他の実施例において、ローンチ固定具１５０'は、ローンチ固定具ベース１６０に個別に結合する（例えば、互いにスタックされない）。このような実施例の例は、前記固定具が、手術台又は他の基準構造に対して水平に、垂直に又は傾斜してスタックされることができるラックスタイルベース又は同様のアーキテクチャを含む。
【００３９】
一実施例において、接続フィーチャ１６３は、異なるタイプのＯＳＳ使用可能装置１０２を受ける異なる形状を含みうる。例えば、正方形、三角形、円等のフィーチャ１６３が、ローンチ固定具１５０'に接続されたＯＳＳ使用可能装置１０２のタイプを制限するのに採用されうる。例えば、ガイドワイヤは、正方形コネクタを含んでもよく、カテーテルは、丸いコネクタを含んでもよく、内視鏡は、三角形コネクタを含んでもよい。
【００４０】
図６を参照すると、他の実施例において、ローンチ固定具１５０と同様に、単一の固定具２５０内の２つの可撓性器具１０２に２つのＯＳＳファイバ１０４を結合することができるローンチ固定具２５０が、示される。１つのファイバに対する入口点２５４及び１つの可撓性器具１０２に対する出口点２５５が描かれている。１つのファイバに対する入口点２５６及び他の可撓性器具１０２に対する出口点２５７も描かれている。この実施例において、２つの器具１０２が単一の固定具２５０内で採用される場合、一方の器具１０２は、バッファ又はサービスループ２５２を使用してもよく、他方の器具１０２は、サービスループ２５２を採用しえない。しかしながら、サービスループは、他の実施例において両方の器具に対して設けられうる。他の実施例は、より多数の可撓性器具を持つ単一の固定具を採用しうる。ファイバ経路２５８は、上述のように、光源偏光状態の自動調整に対して使用されうる。
【００４１】
図７を参照すると、モジュール式ローンチ固定具３５０が、一実施例によって示される。固定具３５０は、制御された形で可撓性器具にＯＳＳファイバを結合するのに必要とされる選択された要素又はフィーチャを例示的に含む。この特定の実施例におけるローンチ固定具３５０は、レールシステム又はローンチ固定具ベース３６２に対して上に記載された複数の要素の各々を取り付けるのにモジュール式アプローチを採用する。このレール３６２は、手術台に取り付けられ、前記患者及び／又は撮像システム基準系に対して位置合わせされることができる。
【００４２】
ローンチ固定具３５０は、ローンチ領域モジュール３５２、バッファ又はサービスループモジュール３５４、余分ファイバ経路モジュール３５６、ファイバブートクランプモジュール３５８及び可撓性器具１０２に対するクランプモジュール３６０を例示的に含む。他のモジュール３６４は、含められうる。モジュール３５２、３５４、３５６、３５８、３６２、３６４は、ローンチ固定具ベース３６０及び隣接したモジュールから個別に分離可能である。ローンチ固定具３５０のモジュール式実施例は、１以上の可撓性器具を各々持つ複数の可撓性器具及び／又はスタック可能ローンチ固定具を含みうる。各モジュール内のファイバは、必要であればモジュールが容易に変更されることができるように光学的コネクタを含みうる。
【００４３】
図８Ａを参照すると、保護層３８０（例えば、プラスチックフィルム又は無菌カーテン等）は、ローンチベース１６０とローンチ固定具１５０との間に配置され、保護されたプラスチック３８２内の無菌装置が無菌性を維持するパッケージングを持ちながら非無菌ローンチベース１６０をクリップ留めすることを可能にする。他の構成も考えられる。
【００４４】
他の実施例において、ローンチ固定具ベース１６０は、多目的、消毒可能であることができ、無菌カーテン３８３上で接続することができる。ローンチ固定具１５０は、無菌ローンチ固定具ベース１６０に接続されることができ、前記ＯＳＳ装置が無菌フィールド内で使用されることを可能にする。
【００４５】
図８Ｂを参照すると、密封されたオリフィス３８８を持つ保護パーティション３８６（例えば、ステンレス鋼壁）が、ローンチ固定具１５０内に配置され、（器具１０２を持つ）遠位側における無菌装置及び（ファイバ１０４を持つ）近位側における非無菌装置を可能にする。他の構成も考えられる。
【００４６】
図９を参照すると、他の実施例において、ローンチ固定具ベース１６０は、ＯＳＳ使用可能装置１０２が大腿部アクセス対頸動脈アクセスのような異なる場所において体１３１に入るのに使用されることができるようにレール４０２又は他の構造に結合される。ローンチ固定具ベース１６０は、プリセット状態又は場所４０４、４０６に再配置されることができ、クランプ４０８又は他の固定装置により適切にロックすることができる。他の場所に対するこれらの場所４０４、４０６におけるベース１６０の位置、向き及び変換は、既知であり、したがって、複数のＯＳＳ装置１０２を位置合わせすることは、直接的であり、単純である。一実施例において、ローンチ固定具１５０及び／又はローンチ固定具ベース１６０は、レール４０２を用いて又は用いずに異なる位置にロボット制御で作動及び操作されうる（レール４０２もロボット制御で配置されうる）。レール４０２、ローンチ固定具１５０及び／又はローンチ固定具ベース１６０の平行移動及び回転は、医療処置（例えば、血管内、腔内及び／又は整形外科的応用等）又は他の応用に対してロボット制御で提供されうる。他の実施例において、レール４０２に沿った平行移動は、手動で実行されてもよく、患者若しくは撮像座標系又は両方に対する変換は、位置感知装置（電位差計、光学的トラッカ等）を使用してレール４０２に沿って前記位置を測定することにより計算されることができる。ロボットが採用される場合、固定具１５０及びベース１６０は、ロボット座標系に位置合わせされうる。
【００４７】
図１０を参照すると、光学的形状感知（ＯＳＳ）に対する方法は、ブロック５０２において、制御された形で光ファイバを操縦するローンチ固定具を提供するステップを含む。前記ローンチ固定具は、光ファイバを受け、固定するように構成された第１の固定装置と、前記光ファイバを受け、指定された寸法内に維持するように構成されたファイバ保管エリアと、可撓性ＯＳＳ使用可能器具を受け、固定するように構成された第２の固定装置と、前記第２の固定装置に入る前に前記光ファイバを受け、既知の幾何学的構成に維持するように構成されたローンチ領域と、前記ローンチ固定具を固定するように構成されたローンチ固定具ベースを調整し、結合する少なくとも１つのフィーチャとを含む。前記ローンチ固定具は、同様に他のフィーチャ、例えば、（上に記載されたように）前記ファイバローンチ領域の回転を補正するのに使用されることができる規定された経路を含みうる。
【００４８】
ブロック５０４において、前記ローンチ固定具は、最初に前記第１の固定装置内に固定される少なくとも１つのＯＳＳファイバ、及び前記第２の固定装置において固定される少なくとも１つのＯＳＳ使用可能装置を備えられる。前記ＯＳＳファイバは、前記ファイバに対する最小寸法要件を維持しかつ前記要件を超過することなく前記ファイバの動作移動を適合する幾らかのたるみを提供するように構成されたバッファ又はループエリアに収容される。ブロック５０６において、前記ローンチ固定具は、ローンチ固定具ベースに固定される。前記ローンチ固定具ベースは、手術台、レールシステム、ロボット器具、撮像システム等に固定されうる。一実施例において、前記ローンチ固定具ベースは、手術室内の異なる位置に作動されうる。
【００４９】
ブロック５０８において、他のローンチ固定具が、前記ローンチ固定具上にスタックされる及び／又は蓋が前記ローンチ固定具上に配置される。ブロック５１０において、前記ローンチ固定具又は複数の固定具及び／又は固定具ベースは、患者基準系及び撮像基準系の少なくとも一方に位置合わせされるが、他の基準が採用されてもよい。ブロック５１２において、無菌バリアが、前記ローンチ固定具と前記ローンチ固定具ベースとの間又はモジュール式ローンチ固定具のモジュール間で、前記ローンチ固定具を介して採用されうる。ブロック５１４において、前記可撓性ＯＳＳ使用可能器具は、前記光ファイバの形状を感知するのに採用される。
【００５０】
添付の請求項を解釈する際に、
ａ）単語「有する」が、所定の請求項にリストされた要素又は動作以外の存在を除外しない、
ｂ）要素に先行する単語「a」又は「an」が、複数のこのような要素の存在を除外しない、
ｃ）請求項内のいかなる参照符号も、これらの範囲を制限しない、
ｄ）複数の「手段」が、同じアイテム又はハードウェア又はソフトウェア実施構造又は機能により表されてもよい、
ｅ）動作の特定の順序が、特に示されない限り要求されることを意図されない、
と理解されるべきである。
【００５１】
（例示的であるが限定的ではないと意図される）光学的形状感知に対するローンチ固定具が好適な実施例として記載されたが、修正及び変形が、上記の教示を踏まえて当業者によりなされることができることに注意する。したがって、添付の請求項により示されるようにここに開示された実施例の範囲内である開示された開示の特定の実施例において変更がなされうると理解されるべきである。このように詳細を記載され、特に特許法により要求され、請求され、特許証により保護されることを望まれることは、添付の請求項に記載される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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