(57)【要約】針を保持し位置決めするための医療支援デバイスが、提供される。この装置は、低侵襲的穿刺治療において針を位置決めするために特に有用である。この装置は、２つの回転要素と、回転要素に取り付けられた少なくとも１つの針ガイドとを備える。針ガイドは、針状器具の挿入方向を案内し、針または他の針状器具を案内するガイド部分を含み、この場合第１の位置にある針の穿刺点は、針ガイドが針を第２の位置に案内するときの穿刺点とは異なる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療支援デバイスであって、
第１の回転軸と第１の回転自由度とを有する第１の回転要素と、
第２の回転軸と第２の回転自由度とを有する、前記第１の回転要素に取り付けられた第２の回転要素であって、前記第２の回転軸は前記第１の回転軸と交差する、第２の回転要素と、
前記第２の回転要素に取り付け可能であり、針状器具の挿入の方向を案内するように構成された少なくとも１つの針ガイドとを備え、
前記少なくとも１つの針ガイドは、第１の針状器具を第１の穿刺開始点から案内し、第２の針状器具を、前記第１の穿刺開始点とは異なる第２の穿刺開始点から案内する少なくとも１つのガイド部分を含み、
前記少なくとも１つの針ガイドは、前記第１の針状器具を案内するときは第１の位置にあり、前記第２の針状器具を案内するときは第２の位置にあり、または
第１の針ガイドが、針状器具を前記第１の穿刺開始点から案内する第１のガイド部分を含み、第２の針ガイドが、針状器具を前記第２の穿刺開始点から案内する第２のガイド部分を含む、医療支援デバイス。
【請求項２】
前記第２の回転要素に同時にまたは順次取り付けられる少なくとも第１の針ガイドおよび第２の針ガイドを備える、請求項１に記載の医療支援デバイス。
【請求項３】
前記第１の針ガイドおよび第２の針ガイド各々は、前記針ガイドを区別する可視的または電子的識別マーカーを有する、請求項２に記載の医療支援デバイス。
【請求項４】
前記第１の穿刺開始点および前記第２の穿刺開始点が、前記第１の位置および前記第２の位置における前記針ガイドの異なった挿入角度により、異なっている、請求項１に記載の医療支援デバイス。
【請求項５】
前記第１の穿刺開始点および前記第２の穿刺開始点の異なる場所が、前記第１の位置および前記第２の位置における前記第１および第２の穿刺開始点によって画定された平面上方の前記針ガイドまたは複数のガイドの種々の高さによるものである、請求項１に記載の医療支援デバイス。
【請求項６】
前記２つの回転要素の可能な角度を、指定されたターゲット位置ならびに２つの回転要素および前記針ガイドの配置に基づいて決定するように構成された角度算出ユニットをさらに備える、請求項１に記載の医療支援デバイス。
【請求項７】
干渉分析ユニットであって、前記指定された種々のターゲット位置に対して、挿入方向を示す直線を、前記角度算出ユニットによって見いだされた各ターゲット位置に対する前記２つの回転要素の前記可能な角度から決定し、直線間の距離が、使用される前記針状器具の直径より大きく、または等しくなるように、干渉の無い挿入方向の組み合わせを決定するように構成される、干渉分析ユニットをさらに備える、請求項６に記載の医療支援デバイス。
【請求項８】
前記干渉分析ユニットが、直線間の前記距離が最も大きい挿入方向の組み合わせ、または任意の１つの組み合わせを、干渉の無い挿入方向の前記組み合わせから選択する、請求項７に記載の医療支援デバイス。
【請求項９】
干渉の無い挿入方向の前記組み合わせを提示するように構成された提示ユニットをさらに備える、請求項７または８に記載の医療支援デバイス。
【請求項１０】
前記医療支援デバイスが、同時に異なる方向を向く前記２つ以上の針ガイドを備え、異なる方向を向く前記２つ以上の針ガイドの１つは、前記２つの回転要素の前記回転軸の交差部を通過する方向を向き、他方は、前記交差部からの距離が、使用される前記針状器具の直径より大きく、または等しくなるような方向を向く、請求項６に記載の医療支援デバイス。
【請求項１１】
前記針ガイドが、自由度を有し、器具を案内する方向が変更可能である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の医療支援デバイス。
【請求項１２】
前記針ガイドが、挿入後に前記針形状器具を解放するように構成される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の医療支援デバイス。
【請求項１３】
前記２つの回転要素各々が、位置検出ユニットを有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の医療支援デバイス。
【請求項１４】
前記２つの回転要素の少なくとも１つが、駆動ユニットを有し、各回転要素が、前記位置検出ユニットによって得られた位置情報に基づいて、前記角度算出ユニットによって見いだされ前記干渉分析ユニットによって選択された角度まで移動される、請求項１４に記載の医療支援デバイス。
【請求項１５】
医療撮像装置と、前記医療撮像装置によって撮像することができる少なくとも３つのマーカーとをさらに備える、請求項１から１５のいずれか１項に記載の医療支援デバイス。
【請求項１６】
医療支援デバイスであって、
少なくとも１つの回転自由度を有する少なくとも１つの回転可能な部分と、
前記回転可能な部分に取り付けられ、ガイド部分を有する少なくとも１つの針ガイドであって、
（ａ）針状器具の挿入方向を案内し、
（ｂ）前記針状器具の挿入後に前記針状器具から分離するように構成される、針ガイドとを備え、
前記ガイド部分は、前記針ガイドが第１の位置に位置決めされたとき、前記針状器具を第１の穿刺開始点まで案内するように構成され、
前記ガイド部分は、前記針ガイドが第２の位置に位置決めされたとき、または第２の針ガイドの前記ガイド部分は、前記針状器具を、前記第１の穿刺開始点とは異なる第２の穿刺開始点まで案内するように構成される、医療支援デバイス。
【請求項１７】
前記ガイド部分が、前記ガイド部分内の切欠部から出ることによって前記針状器具から分離するように構成される、請求項１５に記載の医療支援デバイス。
【請求項１８】
方法であって、
医療支援デバイスを患者に取り付けるステップであって、前記医療支援デバイスは、第１の回転要素と、第２の回転要素と、少なくとも２つの針ガイドとを備える、取り付けるステップと、
画像データに基づく治療的介入のために前記患者内に少なくとも第１の場所および第２の場所を画定するステップと、
第１の針を第１の針ガイドに取り付けるステップと、
前記第１の針ガイドを前記医療支援デバイスに取り付けるステップと、
前記第１の回転要素および前記第２の回転要素を、治療的介入のために前記第１の場所によって画定された位置に回転させるように前記医療支援デバイスに指示するステップと、
前記第１の針を前記患者に挿入するステップと、
前記第１の針を前記医療支援デバイスから解放するステップと、
第２の針を第２の針ガイドに取り付け、前記第２の針ガイドを前記医療支援デバイスに取り付けるステップと、
前記第１の回転要素および前記第２の回転要素を、治療的介入のために前記第２の場所によって画定された位置まで回転させるように前記医療支援デバイスに指示するステップと、
前記第２の針を前記患者に挿入するステップであって、前記第２の針は、前記患者への挿入中前記第１の針と接触しない、挿入するステップと、
前記第２の針を前記医療支援デバイスから解放するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、針を保持し位置決めするための医療支援デバイスに関する。より詳細には、本発明は、穿刺治療における１つまたは複数の針の位置決めに関する。
【背景技術】
【０００２】
医学的処置において、患者のＱＯＬ（生活の質）を向上させるために、低侵襲的治療の必要性が高まっている。そのような状況では、経皮的穿刺切除および経皮的穿刺冷凍手術などの経皮的穿刺治療が、低侵襲的治療として開発されている。
【０００３】
しかし、経皮的穿刺治療の場合、穿刺ターゲット部位を直接見ることができず、したがって穿刺は、ＭＲＩ装置、ＣＴ装置などを用いて得られた医用画像に基づいて実施される必要がある。しかし、これらの医療撮像装置を使用するため、画像をリアルタイムで得ることはできない。特別なＭＲＩ装置を使用して画像をリアルタイムに得ることができるが、その場合、狭い空間で作業を実施する必要がある。いずれの場合も、正確にターゲットに到達することは難しく、したがってこの工程には時間がかかる。
【０００４】
そのような状況において、米国特許出願公開第２０１１／０１９０７８７号明細書で示す穿刺支援機構が、ＭＲＩ装置、ＣＴ装置などを使用して得られた医用画像を使用する医療支援として提案されている。米国特許出願公開第２０１１／０１９０７８７号明細書によれば、装置に取り付けられたマーカーが、医用画像上で認識され、装置の姿勢が見い出される。この姿勢および穿刺ターゲットの位置に基づいて、穿刺の方向および深さを決定することができ、穿刺が支援される。この機構の場合、異なる穿刺ターゲットに向けて同じ挿入点から針を挿入することができ、したがって、穿刺による外傷が最小限に抑えられる。加えて、この機構はサイズを低減することができ、患者は、このデバイスを取り付けた状態で既存の医療撮像装置に入ることができる。
【０００５】
複数の異なるターゲット位置に器具が挿入される状態で実施される術式が、経皮的穿刺治療としてますます使用されている。
【０００６】
しかし、手術医が複数の異なるターゲット位置に器具を挿入しようとするとき、米国特許出願公開第２０１１／０１９０７８７号明細書に開示される構成の場合のように、設置位置が変更されない限り、器具は同じ挿入点から挿入される。このため、手術医が２番目および次の器具を挿入しようとするとき、器具は互いに干渉し合い、２つ以上の器具の挿入を実行することはできない。
【０００７】
米国特許出願公開第２００５／００８０３３３号明細書では、異なるターゲット位置における複数の器具の挿入が、格子状位置決めユニットを使用して達成される。しかし、専用の運搬台が必要とされ、したがってデバイスは大きくなり、既存の撮像装置に使用することは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そのような問題を鑑みて、器具間の干渉を簡単な機構によって回避することが望まれる。したがって、デバイスを患者に再設置する必要なく、器具間の干渉をほとんど全く有さずに器具をターゲット部位に留置することができる、複数の器具（針など）と共に使用することができる装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
医療支援デバイスであって、第１の回転軸と第１の回転自由度とを有する第１の回転要素と、第２の回転軸と第２の回転自由度とを有する、第１の回転要素に取り付けられた第２の回転要素であって、第２の回転軸は第１の回転軸と交差する、第２の回転要素と、第２の回転要素に取り付け可能であり、針状器具の挿入の方向を案内するように構成された少なくとも１つの針ガイドとを備える、医療支援デバイスが提供される。この装置では、少なくとも１つの針ガイドは、第１の針状器具を第１の穿刺開始点から案内し、第２の針状器具を、第１の穿刺開始点とは異なる第２の穿刺開始点から案内する少なくとも１つのガイド部分を含み、少なくとも１つの針ガイドは、第１の針状器具を案内するときは第１の位置にあり、第２の針状器具を案内するときは第２の位置にあり、または、第１の針ガイドは、針状器具を第１の穿刺開始点から案内する第１のガイド部分を含み、第２の針ガイドは、針状器具を第２の穿刺開始点から案内する第２のガイド部分を含む。
【００１０】
一部の実施形態は、医療支援デバイスであって、少なくとも１つの回転自由度を有する少なくとも１つの回転可能な部分と、回転可能な部分に取り付けられ、ガイド部分を有する少なくとも１つの針ガイドであって、（ａ）針状器具の挿入方向を案内し、（ｂ）針状器具の挿入後に針状器具から分離するように構成される、針ガイドとを備え、ガイド部分は、針ガイドが第１の位置に位置決めされたとき、針状器具を第１の穿刺開始点まで案内するように構成され、ガイド部分は、針ガイドが第２の位置に位置決めされたとき、または第２の針ガイドのガイド部分は、針状器具を第１の穿刺開始点とは異なる第２の穿刺開始点まで案内するように構成される、医療支援デバイスを提供する。
【００１１】
他の実施形態は、方法であって、医療支援デバイスを患者に取り付けるステップであって、医療支援デバイスは、第１の回転要素と、第２の回転要素と、少なくとも２つの針ガイドとを備える、取り付けるステップと、画像データに基づく治療的介入のために患者内に少なくとも第１の場所および第２の場所を画定するステップと、第１の針を第１の針ガイドに取り付けるステップと、第１の針ガイドを医療支援デバイスに取り付けるステップと、第１の回転要素および第２の回要素を、治療的介入のために第１の場所によって画定された位置まで回転させるように医療支援デバイスに指示するステップと、第１の針を患者に挿入するステップと、第１の針を医療支援デバイスから解放するステップと、第２の針を第２の針ガイドに取り付け、第２の針ガイドを医療支援デバイスに取り付けるステップと、第１の回転要素および第２の回転要素を、治療的介入のために第２の場所によって画定された位置まで回転させるように医療支援デバイスに指示するステップと、第２の針を患者に挿入するステップであって、第２の針は、患者への挿入中第１の針と接触しない、挿入するステップと、第２の針を医療支援デバイスから解放するステップとを含む、方法を提供する。
【００１２】
本発明のさらなる目的、特徴、および利点は、本発明の例示的な実施形態を示す添付の図を併用して、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態の機械的部分の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の概略構成を示す図である。
【図３】針ガイドの第１の例の３面図である。図３（ａ）は、正面図である。図３（ｂ）は、平面図である。図３（ｃ）は、斜視図である。
【図４】針ガイドの第２の例の３面図である。図４（ａ）は、正面図である。図４（ｂ）は、平面図である。図４（ｃ）は、斜視図である。
【図５】穿刺中の針の状態の図である。
【図６】第２の実施形態の機械的部分の概略構成を示す図である。
【図７】第２の実施形態の機械的部分の概略断面図である。
【図８Ａ】第２の実施形態のブロック図である。
【図８Ｂ】第１の実施形態のブロック図である。
【図９】本明細書において説明するコンピュータシステムのブロック図である。
【図１０】自由度を有する第１の針ガイド機構を示す図である。
【図１１】自由度を有する第２の針ガイド機構の３面図である。図１１（ａ）は、正面図である。図１１（ｂ）は、平面図である。図１１（ｃ）は、側面図である。
【図１２】自由度を有する第３の針ガイド機構の３面図である。図１２（ａ）は、正面図である。図１２（ｂ）は、平面図である。図１２（ｃ）は、側面図である。
【図１３】第３の実施形態の機械的部分の概略構成を示す図である。
【図１４】第３の実施形態の機械的部分の概略構成の切断図である。
【図１５】第４の実施形態の機械的部分の概略構成を示す図である。
【図１６】第５の実施形態の機械的部分の概略構成の切断図である。
【図１７】第５の実施形態の機械的部分の概略構成の切断図である。
【図１８Ａ】医療支援デバイスの回転中、針状器具が通り抜けることができる円錐形状容積部を示す概略図である。
【図１８Ｂ】針ガイドの高さが異なる２つの針状器具の円錐形状容積部を示す概略図である。
【図１８Ｃ】針ガイドの角度が異なる２つの針状器具の円錐形状容積部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明では、開示する本発明を実施することができる実施形態の例示である添付の図を参照する。しかし、本開示の新規性および範囲から逸脱することなく、当業者が他の構造的および機能的改変を開発してよいことを理解されたい。
【００１５】
第１の実施形態
構成
本発明の第１の実施形態を、図１、図５（ａ）および５（ｂ）、ならびに図６から図まで参照して説明する。最初に、本実施形態の医療支援デバイスの機械的部分の概略構成を、図１を参照して説明する。
【００１６】
機械的構成
図１では、各回転要素または回転要素内の移動可能な部分の構造は、簡単にするために省略する。最初に、機械的部分１のベース１５は、穿刺される対象物上に固定ユニット（図示せず）によって固定され、取り付けられる。
【００１７】
環状の、またはリング形状の第１の回転要素１１（回転機構としても規定される）の据え付け部分は、ベース１５に取り付けられる。
【００１８】
次に、弧状の第２の回転要素１２（回転機構としても規定される）の据え付け部分は、回転要素１１の移動可能な部分に取り付けられる。このとき、回転要素１１および回転要素１２は、図２に示すように、第２の回転要素１２の移動可能な部分の回転中心を表す第２の回転要素１２の回転軸２２が、第１の回転要素１１の移動可能な部分の回転中心を表す第１の回転要素１１の回転軸２１に対して垂直であるように構成される。
【００１９】
針ガイド１３は、第２の回転要素１２の移動可能な部分に取り付けられる。
【００２０】
針ガイド１３は、切欠部を有する。針状器具１０を切欠部に沿って挿入することにより、器具１０の挿入方向は案内される。
【００２１】
第１の回転要素１１および第２の回転要素１２には、任意選択により、スケール状位置検出ユニット６ａおよび６ｂが設けられ、このスケール状位置検出ユニットによって、各回転要素の回転角度を検出することができる。
【００２２】
したがって、使用において、医療支援デバイスは、ヒトの胴体などの対象物上に位置決めされ、２つの回転要素は、針ガイドの切欠部に沿って挿入されたときの針状器具の最適なまたは所定の軌道を画定するように回転される。
【００２３】
各機構の詳細な説明
機械的部分１の各回転要素の自由度の配置およびその移動の範囲を、図２を参照して説明する。
【００２４】
図２では、針ガイド１３および位置検出ユニット６ａおよび６ｂは、簡単にするために省略する。針状器具１０もまた省略する。その代わり、器具の方向を示す直線２０を描く。
【００２５】
まず、本実施形態において座標軸を規定する方法を説明する。ＸＺ平面は、機械的部分の底面を含む平面として画定され、Ｙ軸は、ＸＹ平面に対して垂直な軸として画定される。これ以後、座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の値を示す。
【００２６】
第１の回転要素１１の移動可能な部分は、回転軸２１が底面に対して垂直であるように配置される。図２では、第１の回転要素１１の移動可能な部分は、回転軸２１がＹ軸と一致するように配置される。この実施形態では、第１の回転要素１１の移動可能な部分は、少なくとも±１８０度回転可能である。
【００２７】
次に、第２の回転要素１２の移動可能な部分は、回転軸２２が第１の回転要素１１の回転軸２１に対して垂直であるように配置される。図２では、第２の回転要素１２の移動可能な部分は、回転軸２２がＺ軸と一致するように配置される。しかし、回転軸２２は固定されない。第１の回転要素１１の移動可能な部分が任意の角度で回転されたとき、回転軸２２もまた回転される。たとえば、第１の回転要素１１が９０度回転されたとき、回転軸２２はＸ軸と一致する。
【００２８】
Ｙ軸に対応する位置として０度が規定されたとき、第２の回転要素１２の移動可能な部分は、これに対して正および負の方向両方に回転可能である。
【００２９】
図３（ａ）から３（ｃ）および図４（ａ）から４（ｃ）に示す異なる方向を向く針ガイド１３は、互いに交換可能である。したがって、図３および／または図４の構成を有するいくつかの針ガイドを針ガイド上に位置決めすることができる。図３（ａ）および図４（ａ）は正面図であり、図３（ｂ）および図４（ｂ）は平面図であり、図３（ｃ）および図４（ｃ）は等角投影図である。図４（ａ）から４（ｃ）に示す針ガイド１３ｂには切欠部が設けられ、それによって針状器具１０を、第１の回転要素１１の回転軸２１と第２の回転要素１２の回転軸２２の交差部２３を通過しない方向に案内する。
【００３０】
他方では、図３（ａ）から３（ｃ）に示す針ガイド１３ａにも切欠部が設けられ、それによって針状器具１０を、２つの回転軸の交差部２３を通過する方向に案内する。
【００３１】
この実施形態では、簡単にするために、図４（ａ）から４（ｃ）に示す針ガイド１３ｂのみを使用する場合に関して説明が与えられる。同様に図４では、針ガイドを、切欠部に関して異なる角度を有して形成することができる。これにより、２つの回転要素の回転軸の交差部に対して異なる近位性を有する入口点まで、針を案内する針ガイドを実現する。
【００３２】
一部の実施形態では、図３および４に示すように、針ガイドの切欠部の形状は三角形である。他の実施形態では、切欠部は、半円、正方形、矩形、または一部の他の形状を有するものである。他の実施形態では、本明細書に説明するような切欠部の代わりに、針ガイド１３は、針を案内するために使用することができる貫通孔を含むことができる。一部の実施形態では、切欠部に加えて、追加の要素を針ガイドの一部として組み込むことができる。この追加の要素は、たとえば、患者が針留置後に呼吸を再開することを可能にするために、針を保持し、次いで位置決め後に解放するように構成され得る。
【００３３】
動作
図８Ｂは、本実施形態における、ユーザを含むシステム構成を示すブロック図である。本実施形態における各ブロックの動作ならびに入力および出力信号を、図８Ｂを参照して説明する。
【００３４】
ユーザは、入力デバイス２００によって複数のターゲット位置を医療支援デバイスの座標系内に指定する。
【００３５】
角度算出ユニット２は、入力ターゲット位置ごとに２つの回転要素のターゲット角度の２つの組み合わせを見い出し、これらを干渉分析ユニット３に出力する。たとえば、２つのターゲット位置Ｐａ（ｘａ，ｙａ，ｚａ）およびＰｂ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）が入力されたとき、ターゲット位置Ｐａに対するターゲット角度（θａ１，θａ２）および（θａ１’，θａ２’）の組み合わせが、出力される。ターゲット位置Ｐｂに対するターゲット角度（θｂ１，θｂ２）および（θｂ１’，θｂ２’）の組み合わせが、出力される。
【００３６】
一部の実施形態では、ターゲット位置は座標として入力される。他の実施形態では、ターゲット位置は、ユーザにより、（たとえばタッチまたはポィンティングデバイスによって）断層医用画像上に直接的に位置を示すことによって提供される。
【００３７】
算出は、一般的な逆運動学の算出でよいため、その説明は省略する。
【００３８】
干渉分析ユニット３は、針状器具１０を挿入する方向を示す直線２０の方程式を、角度算出ユニット２からのターゲット角度入力の組み合わせから見いだす。次いで、干渉分析ユニット３は、さまざまなターゲットまでの直線間の距離を、見いだされた直線の方程式から見いだす。
【００３９】
たとえば、干渉分析ユニット３は、直線Ｌａおよび直線Ｌａ’の方程式を、ターゲット角度（θａ１，θａ２）および（θａ１’，θａ２’）の組み合わせから見い出し、直線Ｌｂおよび直線Ｌｂ’の方程式を、ターゲット角度（θｂ１，θｂ２）および（θｂ１’，θｂ２’）の組み合わせから見いだす。
【００４０】
次いで、干渉分析ユニット３は、直線間の距離が最大である組み合わせを、４つの組み合わせＬａ−Ｌｂ、Ｌａ−Ｌｂ’、Ｌａ’−Ｌｂ、およびＬａ’−Ｌｂ’から選択する。この実施形態では、Ｌａ−Ｌｂが選択される。ターゲット角度の選択された組み合わせは、提示部分４上に提示される。
【００４１】
提示部分４は、たとえば、モニタなどのディスプレイユニットでよく、これは、医用画像のディスプレイ内に組み込まれ得る。代替的に、提示部分は、たとえば、装置上に配置された小さいディスプレイでよい。
【００４２】
このとき、干渉分析ユニット３において実施される算出は、三次元空間内の２つの直線間の距離を見いだすための一般的な算出であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
ユーザは、任意選択により、提示部分４上に提示されたターゲット角度を確認し、図１の第１の回転要素１１および図１の第２の回転要素１２を提示されたターゲット角度になるように手動で回転させる。このとき、ユーザは、第１の回転要素１１および第２の回転要素１２の位置を、回転要素１１および１２上に設けられた位置検出ユニット６ａおよび６ｂを参照することによって手動で変更する。代替の実施形態では、回転要素１１および１２の位置決めは自動化され、提示部分は任意選択である。
【００４４】
その結果、針ガイド１３は、ターゲット位置Ｐａを向く。針状器具１０ａをこの姿勢の針ガイド１３の切欠部に沿って挿入することにより、器具を図５（ａ）に示すようにターゲット位置Ｐａに挿入することができる。
【００４５】
次に、ターゲット位置Ｐｂを穿刺するために、器具１０ａを挿入したままで、ターゲット位置Ｐａと同様に、回転要素の移動可能な部分は、回転要素１１および１２がそのターゲット角度θｂ１およびθｂ２になるように移動される。
【００４６】
その結果、針ガイド１３は、ターゲット位置Ｐｂを向く。針状器具１０ｂをこの姿勢にある針ガイド１３の切欠部に沿って挿入することにより、器具をターゲット位置Ｐｂに挿入することができる。
【００４７】
したがって、図５（ｂ）に示すように、針状器具１０は、ターゲット位置Ｐａおよびターゲット位置Ｐｂの両方に挿入される。
【００４８】
図９は、コンピューティングユニット１００のハードウェアの一例を示す。プロセッサ１０１は、ハードディスクデバイス１０３内に記憶されたプログラムコードを読み取り、実行して、さまざまなタイプのプロセスおよび制御を実行する。ラム１０２は、プロセッサ１０１によって実行されたプログラムコードなどの情報を一時的に記憶する。ハードディスクデバイス１０３は、上記の図８Ｂによって説明するプロセスおよび／または動作を実施するためのプログラムコードおよびさまざまなタイプの日付を記憶する。入力デバイスインターフェース１０４は、キーボード、マウス、ジョイスティック、またはタッチパッドなどの入力デバイス２００から、コンピュータユニット１００へのユーザ入力を受け入れる。出力デバイスインターフェース１０５は、ディスプレイおよび記録装置などの出力デバイスにデータを出力する。周辺インターフェース１０６は、外部デバイス（たとえば機械的部分１）とのデータおよび／または信号通信を実施する。
【００４９】
このようにして、２つの回転要素を有する、穿刺を支援する医療支援デバイスでは、器具を複数の異なるターゲット位置に挿入するとき、器具を互いに干渉させることなく、それらのターゲット位置に挿入することができる。
【００５０】
このようにして、２つの回転要素を有する、穿刺を支援する医療支援デバイスでは、器具を複数の異なるターゲット位置に挿入するとき、器具を互いに干渉させることなく、それらのターゲット位置に挿入することができる。
【００５１】
機械的部分１は、テープ、接着剤などで対象物に固定され得る。ベース１５には、ベルト状器具が取り付けられた部分を設けることができ、機械的部分１をベルトなどによって対象物に固定することができる。機械的部分１をボルトによって対象物に固定することができる場合、ベース１５には、ボルトまたは他の固定要素を中に挿入する穴が設けられ得る。
【００５２】
回転要素は、必ずしも環状（リング形状）および弧状である必要はなく、２つの直交回転軸を有する機構であればよい。
【００５３】
位置検出ユニット６は、必ずしもスケール状である必要はなく、たとえばエンコーダまたはポテンショメータなどの光学または電気検出器でよい。この場合、現在の角度は、提示ユニット４など上に表示され得る。
【００５４】
これらの実施形態では、第１の回転要素１１の移動可能な部分は、±１８０度で回転することができる。しかし、本発明はこれに限定されない。回転角度が、±１４５度、±９０度、または±４５度などの±１８０度未満であっても、本発明を適用することができる。
【００５５】
第２の回転要素１２の移動可能な部分の移動範囲は、広くすることができる。移動範囲が広くなるにつれて、同じ設置位置からの穿刺の範囲も広くなる。しかし、本発明では、この範囲は、穿刺ターゲット位置が範囲以内にある限り限定されない。
【００５６】
針ガイド１３の形状は、必ずしも図３および４に示すような三角形状の切欠部などの切欠部である必要はなく、たとえば、管状形状、円筒形状、トラフ形状、または２つの部分がその間に器具を保持するような形状（たとえば、互いに保持されまたはヒンジ連結された針ガイドの２つの部分とする２つの三角形、矩形、または半円の切欠部）であってよい。
【００５７】
一部の実施形態では、簡単にするために、針ガイド１３ｂのみが使用される場合に関して説明されている。しかし、その基点の近傍の場所は、針ガイド１３ｂだけでは穿刺できない。そのような場合、針ガイド１３ｂを針ガイド１３ａと交換することにより、基点の近傍の穿刺を可能にする。
【００５８】
この実施形態では、２つのタイプの針ガイド１３が示されているが、本発明は、これに限定されず、異なる角度の３つ、４つ、５つ、またはそれ以上の針ガイド１３を使用することができる。一部の実施形態では、針ガイド１３は、第２の回転要素１２が回転する平面内で傾斜される。しかし、案内方向を示す直線が２つの回転要素の回転軸の交差部２３を通過しない限り、本発明はこれに限定されず、針ガイド１３は、別の方向に傾斜されてよく、または平行移動されてもよい。
【００５９】
針ガイド１３は、図１０（ａ）から１０（ｃ）、図１１（ａ）から１１（ｃ）、および図１２（ａ）から１２（ｃ）に示すものなどの自由度を有する機構を有することができ、それにより、穿刺の方向および角度を自由に変更することができる。
【００６０】
図１０（ａ）、１１（ａ）および１２（ａ）は正面図であり、図１０（ｂ）、１１（ｂ）および１２（ｂ）は平面図であり、図１０（ｃ）、１１（ｃ）、および１２（ｃ）は側面図である。針ガイド１３は、第２の回転要素１２の移動可能な部分１２ｂに取り付けられ、自由度の方向に設けられた溝１３０および固定ねじ１３１により、所定の自由度でのみ移動可能である。固定ねじ１３１を締め付けることにより、針ガイド１３を設定角度に固定することができる。
【００６１】
図１０は、第２の回転要素の回転軸に対して平行な回転軸周りの自由度を達成する構成の一例を示す。図１１は、第２の回転要素の回転軸に対して垂直な回転軸周りの自由度を達成する構成の一例を示す。図１２は、穿刺方向を変更することなく、第２の回転要素の回転軸の方向に針ガイド１３を平行移動させることを可能にする構成の一例を示す。
【００６２】
図１０（ａ）から１０（ｃ）、図１１（ａ）から１１（ｃ）および図１２（ａ）から１２（ｃ）に示す針ガイド１３の機構を互いに独立して説明しているが、これらを組み合わせてもよく、または同じ自由度を達成するために別の構成を有する機構を設けてもよい。
【００６３】
一部の実施形態では、干渉分析ユニット３によって決定された１つだけの組み合わせが、提示部分４上に提示される。しかし、本発明はこれに限定されない。たとえば、４つの組み合わせの直線および各組み合わせにおける２つの直線間の距離を提示することができ、それにより、ユーザは使用すべき組み合わせを選択することができる。好ましくは、干渉を引き起こす組み合わせは回避される。
【００６４】
穿刺ターゲット位置の数は２つである。しかし、本発明はこれに限定されない。穿刺ターゲット位置の数は、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上であってよい。この場合、干渉分析ユニット３内で処理される組み合わせの数は、２のｎ乗であり、この場合、ｎはターゲットの数である。
【００６５】
ターゲット位置が多くなると、器具間の干渉が発生する可能性が増大する。したがって、針ガイド１３の１つまたは複数は、基点からさらに遠くの地点に針を向けるように構成することができ、または複数の針ガイド１３は、これらを交換することができるように異なる方向を向くように構成することができる。
【００６６】
第２の実施形態
構成
本発明の第２の実施形態を図６から図８Ａを参照して説明する。最初に、この実施形態の医療支援デバイスの機械的部分の概略構成を図６および図７を参照して説明する。
【００６７】
機械的構成
図６では、各回転要素内の移動可能な部分の構造は、簡単にするために省略する。米国特許出願公開第２０１４／０２７９７９号明細書に説明するような回転要素の実施形態が、参照によって本明細書に組み込まれる。使用において、機械的部分１のベース１５は、最初に、穿刺される対象物上に、固定ユニット（図示せず）によって固定され取り付けられる。これは、たとえば、患者の胴体を含む。
【００６８】
図７は、ＺＹ平面に沿って切断された図６の構成の断面図である。
【００６９】
環状またはリング形状の第１の回転要素１１の据え付け部分は、固定ユニットに取り付けられる。
【００７０】
環状の第２の回転要素１２の据え付け部分は、回転要素１１の移動可能な部分に、支持部分１４をそれらの間において取り付けられる。回転要素１１および回転要素１２は、第２の回転要素１２の移動可能な部分の回転軸２２が、第１の回転要素１１の移動可能な部分の回転軸２１に対して所定の角度αで傾斜され、ＸＹＺ座標の基点においてこの軸と交差するように構成される。
【００７１】
針ガイド１３（図示せず）は、第２の回転要素１２の移動可能な部分に取り付けられる。第１の実施形態のように、針ガイド１３は、切欠部を有する。針状器具１０を切欠部に沿って挿入することにより、器具１０の挿入方向が案内される。直線２０は、この実施形態において針ガイド１３が針状器具１０を案内する方向を示す。
【００７２】
図８Ｂのブロック図に示すように、第１の回転要素１１および第２の回転要素１２には、位置検出ユニット６ａおよび６ｂが設けられ、この位置検出ユニットによって、各回転要素の回転角度を検出することができる。位置検出ユニット６ａおよび６ｂは、各回転要素１１および１２の回転角度を示す信号を出力する。位置検出ユニット６ａおよび６ｂからの信号出力は、制御部分５ａおよび５ｂに入力される。
【００７３】
第１の回転要素１１は、トランスミッション機構（図示せず）によってベース上に設けられた駆動源７ａに連結され、移動可能な部分は、駆動源７ａによって駆動される。同様に、第２の回転要素１２は、トランスミッション機構（図示せず）によって支持部分１４上に設けられた駆動源７ｂに連結され、移動可能な部分は、駆動源７ｂによって駆動される。
【００７４】
一部の実施形態では、マーカー３０が、医療支援デバイスに取り付けられる。したがって、一部の実施形態は、ＭＲＩ、ＣＴまたはＭＲＩおよびＣＴの両方によって撮像され、機械的部分１に取り付けられる、少なくとも３つのマーカー３０を含む。一部の実施形態では、４つ、５つ、またはそれ以上のマーカー３０が取り付けられる。
【００７５】
システム構成および動作
次に、この実施形態におけるシステムを図９のブロック図を参照して説明する。ここでは、図９のハードディスクデバイス１０３は、以下の図８Ａを用いて説明するプロセスおよび／または動作を実施するためのプログラムコードおよびさまざまなタイプの日付を記憶する。
【００７６】
最初に、対象物上に設置された機械的部分１の断層画像が、ＭＲＩまたはＣＴによって得られる。座標変換ユニット８は、機械的部分１上に取り付けられたまたは別の形で設置された複数のマーカー３０を断層画像から検出し、この医用画像に基づいて複数のマーカー３０間の位置関係から機械的部分１の設置位置および姿勢を算出する。ユーザは、断層画像上に複数のターゲット位置を指定する。これらの位置は、座標変換ユニット８と、角度算出ユニット２と、干渉分析ユニット３と、１つまたは複数の制御部分５ａおよび５ｂとを含むコンピューティングユニット１００に送信される。
【００７７】
座標変換ユニット８は、断層画像上で指定された複数のターゲット位置を、機械的部分１の算出された設置位置および姿勢に基づいて機械的部分１の座標系内の複数のターゲット位置に変換し、これらを角度算出ユニット２に出力する。
【００７８】
角度算出ユニット２は、入力ターゲット位置ごとに２つの回転要素のターゲット角度の２つの組み合わせを見いだし、これらを干渉分析ユニット３に出力する。たとえば、２つのターゲット位置Ｐａ（ｘａ，ｙａ，ｚａ）およびＰｂ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）が入力されたとき、ターゲット位置Ｐａに対するターゲット角度（θａ１，θａ２）および（θａ１’，θａ２’）の組み合わせが、出力される。ターゲット位置Ｐｂに対するターゲット角度（θｂ１，θｂ２）および（θｂ１’，θｂ２’）の組み合わせが、出力される。
【００７９】
干渉分析ユニット３は、針状器具１０が挿入される方向を示す直線２０の方程式を、角度算出ユニット２からのターゲット角度入力の組み合わせから見いだす。次いで、干渉分析ユニット３は、異なるターゲットへの直線間の距離を、見いだされた直線の方程式から見いだす。
【００８０】
たとえば、干渉分析ユニット３は、直線Ｌａおよび直線Ｌａ’の方程式を、ターゲット角度（θａ１，θａ２）および（θａ１’，θａ２’）の組み合わせから見い出し、直線Ｌｂおよび直線Ｌｂ’の方程式を、ターゲット角度（θｂ１，θｂ２）および（θｂ１’，θｂ２’）の組み合わせから見いだす。
次いで、干渉分析ユニット３は、直線間の距離が最大である組み合わせを、４つの組み合わせＬａ−Ｌｂ、Ｌａ−Ｌｂ’、Ｌａ’−Ｌｂ、およびＬａ’−Ｌｂ’から選択する。この実施形態では、Ｌａ−Ｌｂが、直線間の距離が最も大きい組み合わせとして選択される。最大距離は、可能な干渉を最小限に抑えるように選択される。他の実施形態では、距離が最大である組み合わせを選択する必要はない。
【００８１】
この実施形態では、干渉分析ユニット３は、ターゲット角度θａ１を、第１の回転要素１１の制御部分である制御部分５ａに出力する。加えて、干渉分析ユニット３は、ターゲット角度θｂ１を、第２の回転要素１２の制御部分である制御部分５ｂに出力する。
【００８２】
制御部分５ａは、干渉分析ユニット３からのターゲット角度θａ１の入力および第１の回転要素１１に取り付けられた位置検出ユニット６ａに基づき、第１の回転要素１１上に設けられた駆動源７ａに駆動命令を出力することによって、第１の回転要素１１の移動可能な部分の位置を制御する。詳細には、制御部分５ａは、位置検出ユニット６ａから得られた現在の角度とターゲット角度θａ１との間の差に基づいて駆動命令を出力し、ターゲット角度θａ１に到達するように制御を実施する。
【００８３】
同様に、制御部分５ｂは、ターゲット角度θｂ１および第２の回転要素１２に取り付けられた位置検出ユニット６ｂから得られた信号に基づいて、第２の回転要素１２に設けられた駆動源７ｂに駆動命令を出力することによって、第２の回転要素１２の移動可能な部分の位置を制御する。
【００８４】
代替的に、駆動命令を回転要素の制御部分に出力する代わりに、干渉分析ユニット３は、回転要素の回転位置を出力し、次いで回転要素の手動調整を可能にすることができる。別の代替策では、干渉分析ユニット３は、回転要素の回転を引き起こすための駆動命令および回転位置の両方を出力することができ、それにより、自動式回転をユーザが確かめることができる。
【００８５】
その結果、針ガイド１３は、ターゲット位置Ｐａを向く。針状器具１０ａをこの姿勢にある針ガイド１３の切欠部に沿って挿入することにより、器具をターゲット位置Ｐａに挿入することができる。
【００８６】
次に、ターゲット位置Ｐｂを穿刺するために、器具１０ａを挿入したままで、駆動源７ａおよび７ｂは、回転要素１１および１２がそのターゲット角度θｂ１およびθｂ２になるように駆動される。その結果、針ガイド１３は、ターゲット位置Ｐｂを向く。針状器具１０ｂをこの姿勢にある針ガイド１３の切欠部に沿って挿入することにより、器具１０ａを干渉することなく器具１０ｂをターゲット位置Ｐｂに挿入することができる。
【００８７】
第３の実施形態
本発明の第３の実施形態を図１３から図１４を参照して説明する。最初に、異なる設計の交換可能な針ガイドを使用する装置を、図１３を参照して説明する。しかし、第１および第２の実施形態に説明するような針ガイドもまた、この実施形態の教示と組み合わせることができる。
【００８８】
図１３では、着脱式針ガイドの装置の一例が提示される。簡単にするために、２つの対合面２４および２５のみを示す。組み合わされたとき、これらの表面は、たとえば図６に説明するように第２の回転要素１２を形成する。下側対合面２４は、第１の回転要素またはベース（図示せず）に取り付けられる。
【００８９】
針ガイドは、ユーザの意思で取り付け、取り外すことができる。たとえば、針ガイドを溝の内外に、ピン状構造上へと摺動させることができ、またはこれは、固定し、装置から取り外すためのスナップ閉鎖具を含むことができる。回転要素１２の取り外し可能な対合面２５は、針ガイド１３を含む。針ガイド２５の取り外し可能な対合面は、下側対合面２４の上部のボス２６を針ガイド２５の上側対合面上の穴２７に押し込むことにより、安全な位置に取り付け、安全な位置から取り外すことができる。
【００９０】
各針ガイド１３は、先に挿入した針と衝突させることなく針状器具１０を挿入できるように独自の形状を有することができる。
【００９１】
１つの例示的な実施形態では、各針ガイド上の切欠部は、これらが異なる高さで載置するように形成され得る。これは、２つの回転要素１１および１２の回転軸の交差部の上方または下方である入口点まで針を案内する。図１４では、異なる高さの２つの針ガイド１３および１３ｂは、重ねられる。この図では、この例は、ガイド１３が下側リングの回転軸２１と交わる異なる点を示す。
【００９２】
第４の実施形態
本発明の第４の実施形態では、挿入される個々の針ごとに独自のかつ事前に設定された針ガイドを使用するシステムを、図１５Ａ〜１５Ｃを参照して説明する。
【００９３】
複数の針の挿入中、各針ガイドを所定の順序で使用することができる。これらの針ガイドは設計を変えて、各針が独自の挿入路を有し、先に挿入された針または後の針と干渉しないことを確実にすることができる。
【００９４】
ユーザは、各設計独自の針ガイド上のマーキングによって、使用すべき針ガイドを決定することができる。
【００９５】
マーキングは、数字、文字、色、もしくは名前、またはその任意の変形または組み合わせを含むことができる。図１５は、識別のための独自のマーキングを各々がその上に有する３つの異なって設計された針ガイドの一例を示す。
【００９６】
手順ワークフローまたはソフトウェアは、使用すべき順序をユーザに教えることができる。
【００９７】
ソフトウェアは、運動学アルゴリズムを変更して各針ガイドの独自の設計に合わせて調整することができる。
【００９８】
ユーザ１９は、ワークフローで示すように第１の針ガイド１３を選択し、これを第２の回転要素１２に取り付ける。ユーザ１９は、ソフトウェアによってターゲットを制御装置に送信し、ロボットは、回転要素を回転させて第１の針ガイドとターゲットを位置合わせする。ユーザ１９は、次いで、針をターゲットに到達するまでガイド内に挿入する。針がターゲットに到達した後、ユーザ１９は、第１の針ガイド１３を第２の回転要素１２から取り外し、これを破棄する。ユーザ１９は、次いで、ワークフローによって示すように第２の針ガイド１３をとり、これを第２の回転要素１２に取り付ける。ユーザ１９は、ソフトウェアによってターゲットを制御装置に送信し、ロボットは、回転要素を回転させて第２の針ガイドとターゲットを位置合わせする。ソフトウェアはすでに針ガイドを使用する順序を認識しているため、ユーザはソフトウェアのいかなる設定も変更する必要はない。ユーザは、針を挿入し、すべての針が留置されるまでこのプロセスを反復する。
【００９９】
第５の実施形態
本発明の第５の実施形態を図１６から図１７を参照して説明する。
【０１００】
最初に、挿入される個々の針ごとにユーザ選択された針ガイドを使用するシステムを説明する。
【０１０１】
複数の針の挿入中、ユーザは、使用すべき針ガイドを決定することができるため、次の針の挿入は、前に挿入した針と衝突することはない。代替的には、針ガイドを所定の順序でキット内に設けることができ、この場合、針ガイドの各々は、順序通りに使用されると、患者の皮膚または前の針を移動させなくても、互いに衝突することはない。
【０１０２】
デバイスおよび関連するソフトウェアは、どの針ガイドが挿入されるかを検出し、運動学アルゴリズムを更新して現在のガイドに合わせることができる。
【０１０３】
次に、挿入される針ごとにどの針ガイド設計であるかを感知するシステムを、図１６から図１７を参照して説明する。
【０１０４】
図１６では、キーデザイン２８を使用して針ガイド識別が感知されるシステムにおいて使用される針ガイドの一例を示す。簡単にするために、針ガイドおよびキー２８のみを示す。この設計では、種々のピンが、針ガイドに取り付けられたキー２８の形状に応じて押し下げられる。押さえられるピンの組み合わせに基づき、針ガイドの識別を解読することができる。
【０１０５】
図１７では、光学センサ２９が針ガイド上の独自のマーキングを検出して何が使用されているかを識別するシステムの一例が、示される。簡単にするために、マーキングのみが示される。この設計では、視覚的マーキングは、光学センサ２９によって検出され、ソフトウェアは、どの針ガイド設計が検出されたマーキングと合致するかを決定することができる。
【０１０６】
他の実施形態では、医療支援デバイスにどの針ガイドを設けるかを決定する他の方法が使用されてよい。これらの方法は、情報を運動学アルゴリズムに提供して特有のホルダを有する針の挿入を規定することができる、他のタイプのセンサ、ピン、または他の構造を含むことができる。
【０１０７】
第６の実施形態
図１８に示すように、枢動点（ｐｉｖｏｔ  ｐｏｉｎｔ）３０が存在し、これは、針ガイド１３を使用するとき、到達可能な容積部３２内のすべてのターゲット位置に到達するために、針または他の針状器具が通過しなければならないものである。針到達可能な容積部３２は、円錐形状容積部であり、ここでは、円錐の先端部は、枢動点３０に配置され、患者内に延びる。枢動点３０は、患者の皮膚３４に対していくつかの場所内に配置され得る。たとえば、枢動点３０は、皮膚３４の上方、皮膚３４上、または患者内にあることができる。これは、医療支援デバイスの設計によって、任意選択により、患者に装着された任意の他のデバイスまたは構成要素によって規定することができる。たとえば、装置が最初に皮膚に枢動点を有する医療支援デバイスの下にＲＦコイルを追加することで、枢動点を皮膚の表面の上方の位置に移動させることができる。枢動点３０が患者の皮膚３４（図１８に示すように）上または患者内の場所と一致する場合、これは、針ガイド１３と共に複数の針を使用するときに正確なターゲット決めを妨げる。前の針は枢動点３０を通ることになるため、挿入するには、各針路を、前の針の周りを移動するように変更しなければならない。枢動点３０はまた、交差部２３からずらずこともできる。枢動点３０が患者の上方に配置される場合、枢動点を通る複数の針の所望の針路は、複数の針を使用する場合であっても針を重複せずに維持することができる。たとえば、第１の針が留置された後、ユーザ１９は、次の針を挿入する間、第１の針を傾斜させて針をずらすことができる。第１の針はすでに患者内に配置されていることにより、先端部は据え付けられており、患者の外側に残る針の部分だけが枢動点３０から離れるように曲がる。
【０１０８】
高さ変更の論議
次の実施形態では、図１８Ｂに示すように、医療支援デバイスは、対象者に留置されたときに被験者の上方に配置される遠隔運動中心（ＲＣＭ）を有する。針ガイドの高さが変更され、したがって針の枢動点３０を変更する。図１８Ｂに示すように、同じ角度が維持され、高さがＹ方向に上方にシフトされた場合、枢動点３０は上方向にシフトする。このシフトは、複数の効果を有する。１つの効果は、最初の針路３８におけるシフトによる、最初の穿刺点３６におけるシフトである。新しい穿刺点４０が、針路４２の後に作り出される。たとえば、枢動点３０が元は皮膚の表面にあり、その後、枢動点３０が上方向にシフトされる場合、最初の穿刺点３６は、外方向にシフトされる。別の効果は、固定された針長さを想定する場合の到達可能な容積部３２の変化である。枢動点を変更することにより、到達可能な容積部３２がシフトされる。したがって、使用においては、第１の針状器具は、第１の穿刺開始点に挿入され、次いで、医療支援デバイス（または医療支援デバイスの一部分）が上方向に、患者の皮膚から離れるように移動される。次に、第２の針状器具は、第１の穿刺開始点とは異なる第２の穿刺開始点内に挿入される。
【０１０９】
角度変更の論議
針ガイドの角度が変更される実施形態では、複数の効果が存在する。これらの効果は、前の実施形態で説明したような針ガイドの高さを変更する場合に類似する効果である。高さが維持される場合、角度のシフトは、新しい穿刺点を作り出す。たとえば、図１８Ｃでは、θは、針が第１の穿刺開始点３６において皮膚に入るときの、皮膚３４の表面に対する最初の針路３８の元の角度を表し、Φは、針ガイド角度を変更することによって作り出された第２の針路４２と皮膚３４との間の角度を表す。角度の変更により、最初の穿刺開始点３６において患者に入る代わりに、入口点は、上方向に第２の穿刺開始点４４までシフトされる。別の効果は、針長さが維持されるときに見ることができる。針の到達可能な容積部３２を表す円錐形状が、変更される。角度θを有する場合、円錐形はより狭くなり、表面を超えてより深く到達することができる。角度Φを有する場合、円錐形はより広くなり、より浅い容積部に到達する。したがって、使用においては、第１の針状器具は、針ガイドが針を角度θで保持する第１の穿刺開始点に挿入される。第２の針状器具は、針を角度φで保持する第２の針ガイドによって挿入される。この第２の針は、第１の穿刺開始点から異なる第２の穿刺開始点に挿入される。
【０１１０】
針ガイドの角度変更および高さ変更の組み合わせ
【０１１１】
針ガイド１３の高さおよび角度を変更する組み合わせの結果、各個々の変更の効果が組み合わされる。たとえば、枢動点３０は、針ガイド高さおよび角度を変更する効果を組み合わせることによって、針の到達可能な容積部の形状を変更しながら維持され得る。
【０１１２】
例：算出
この例の構成では、第２の回転要素の傾斜αは、２０度に設定され、針状器具１０の直径は、２ｍｍに設定される。第１の回転要素１１の最初の位置は、第２の回転軸２２がＹＺ平面内にあるような位置に設定される。第２の回転要素１２の最初の位置は、回転軸の交差部２３と交差する（この説明における針ガイドとは異なる）針ガイド１３が取り付けられたとき、案内方向を示す直線はＹ軸と一致するように設定される。針ガイド１３の案内方向を示す直線は、機械的部分１が最初の位置にある状態において、ＸＹＺ座標上の２つの点（０ｍｍ，５０ｍｍ，０ｍｍ）および（５ｍｍ，０ｍｍ，０ｍｍ）を通過する直線に設定される。この直線は、パラメータｔを使用して以下の方程式（１）によって表される。
【数１】
2018520790.tif 000003
【０１１３】
２つのターゲット位置Ｐａ（ｘａ，ｙａ，ｚａ）およびＰｂ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）は、Ｐａ（１０ｍｍ，−５０ｍｍ，２０ｍｍ）およびＰｂ（−５ｍｍ，−４０ｍｍ，１０ｍｍ）に設定される。
【０１１４】
ターゲット位置Ｐａが角度算出ユニット２に入力されたとき、２つの回転要素のターゲット角度の以下の組み合わせが出力される：
（θａ１＝−９１．１１度，θａ２＝４０．２３度）
（θａ１’＝１４４．２４度，θａ２’＝−９９．０９度）
【０１１５】
同様に、ターゲット位置Ｐｂが角度算出ユニット２に入力されたとき、２つの回転要素のターゲット角度の以下の組み合わせが出力される。
（θｂ１＝−１２４．１１度，θｂ２＝８．８７度）
（θｂ１’＝７０．９８度，θｂ２’＝−７５．１７度）
【０１１６】
次に、干渉分析ユニット３は、各姿勢において針ガイド１３の案内方向を示す直線Ｌａ，Ｌａ’、Ｌｂ、およびＬｂ’を、機械的部分１の構成および回転要素のターゲット角度の入力組み合わせから見いだす。
【０１１７】
次いで、干渉分析ユニット３は、４つの可能な組み合わせＬａ−Ｌｂ、Ｌａ−Ｌｂ’、Ｌａ’−Ｌｂ、およびＬａ’−Ｌｂ’の各々における２つの直線間の距離を見いだす。この例では、組み合わせごとの２つの直線間の距離は、以下の通りである。
Ｌａ−Ｌｂ：３．６５ｍｍ
Ｌａ−Ｌｂ’：４．４５ｍｍ
Ｌａ’−Ｌｂ：８．９３ｍｍ
Ｌａ’−Ｌｂ’：２．２８ｍｍ
【０１１８】
この実施形態では、２つの直線間の距離が最も大きい組み合わせが、選択される。したがって、Ｌａ’−Ｌｂが選択される。これに基づき、駆動源７ａおよび７ｂは回転要素をターゲット角度に向かって駆動する。
【０１１９】
器具１０の直径が２ｍｍに設定されるので、この直径を考慮にいれても、２つの針状器具１０ａおよび１０ｂは、これらが互いに最も近くにある場合であっても互いから６．９３ｍｍ離れ、したがって、これらは、互いに干渉することなくそのそれぞれのターゲット位置を穿刺することができる。
【０１２０】
この実施形態では、角度算出ユニット２、干渉分析ユニット３、および制御部分５は、別個のユニットとして説明される。しかし、これは、概念的分離のものである。たとえば、これらユニットを、ソフトウェアの構成部分としてＣＰＵ内に同時に組み込むことができる。代替的には、単一ソフトウェアプログラムが、複数の機能を実施することができる。一部の実施形態では、角度算出ユニット２、干渉分析ユニット３、および制御部分５の１つまたは複数は、ファームウェアの専用部分である。
【０１２１】
上記で説明した実施形態では、穿刺ターゲット位置の数は２つである。しかし、本発明はこれに限定されない。穿刺ターゲット位置の数は、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上であってよい。より多くの針が使用されるとき、さまざまな器具間の干渉が起こる可能性は増大する。したがって、針ガイド１３を基点からさらに離れた点に向けることができ、または異なる方向を向く複数の針ガイド１３を準備することができる。こうして、わずかな針を留置するだけでよいとき、２つの回転要素の回転軸の交差部からわずかだけ向きの異なる針ガイド１３を有する針ホルダを使用することができ、より多くの針が手順に示されるとき、より大きい向きの違いを有する針ガイドが使用されることが企図される。針留置装置は、偏向に必要とされる相違に対処するために異なる、複数の交換可能な針ガイドを含むことができる。
【０１２２】
複数の方向を向く複数の針ガイド１３は交換可能であるが、本発明はこれに限定されない。たとえば、異なる方向を向く針ガイドを第２の回転要素の移動可能な部分の０度および１８０度の位置に設けることができ、干渉分析ユニット３の分析結果に基づき使用すべき針ガイドを選択することができる。
【０１２３】
針ガイド１３は、第１の実施形態のように、図１０（ａ）から１０（ｃ）、図１１（ａ）から１１（ｃ）および図１２（ａ）から１２（ｃ）に示すものなどの自由度を有する機構を有することができ、それにより、穿刺方向を自由に変更することができる。
【０１２４】
マーカー３０がこの実施形態において図６に示すようにベース１５上に配設されるが、本発明はこれに限定されず、マーカー３０は、第１の回転要素１１または第２の回転要素１２上に配設されてよい。この場合、各回転要素の角度を検出し、支援デバイスの座標系内に各マーカー３０の位置を記録することが必要になり得る。他の実施形態では、たとえば針、直径、クライオ、ラジオ、針挿入の基準高さなどの種類を識別するためにマーカーを使用することができる。
【０１２５】
この実施形態では、回転要素１１および１２ならびに駆動源７ａおよび７ｂは、トランスミッション機構によって連結される。トランスミッション機構は、たとえば、ギアまたはタイミングベルトを使用して構築され得る。
【０１２６】
医療支援デバイスは、患者上に留置するように設計される。したがって、一部の実施形態における使用では、第１の針状器具は、針ガイドによって案内され、所定の角度において、針が患者の皮膚を穿刺する所定の第１の穿刺開始点を有する患者内に挿入される。
【０１２７】
本発明の実施形態の１つの例では、医療支援デバイスは、患者の肝臓の上方に留置される。医療支援デバイスが患者に取り付けられている間、ＭＲＩ画像が得られる。最初のＭＲＩ画像を使用して、挿入軌道が計画される。この計画は、たとえば、ＭＲＩ画像を示すタッチスクリーン上で位置点に触れることによって、無線周波アブレーションのための肝病変内の種々の場所を選択することを含むことができる。座標変換ユニットは、画像上のこれらの位置を座標系内のターゲット位置に変換する。角度算出ユニット２は、次いで、入力ターゲット位置ごとに対して正しい針挿入パラメータを提供する２つの回転要素のターゲット角度の組み合わせを算出し、このパラメータを干渉分析ユニット３に出力する。次いで、医療支援デバイスは、針状器具ガイドを第１の位置に移動させるように指示される。このプローブ場所は、処置内画像（ｉｎｔｒａ−ｐｒｏｃｅｄｕｒａｌ  ｉｍａｇｅ）によって確認され得る。ユーザは、次いで、場所を確かめ、針状デバイスを患者の肝臓に挿入することができる。任意選択により、針状デバイスは、部分的に挿入されてよく、針状器具をすべて挿入する前に確認画像を得ることができる。
【０１２８】
本発明の実施形態はまた、（より完全には「固定コンピュータ可読記憶媒体」とも称され得る）記憶媒体上に記録されたコンピュータ実行可能命令（たとえば１つまたは複数のプログラム）を読み出し、実行して、上記で説明した実施形態の１つまたは複数の機能を実行する、および／または上記で説明した実施形態の１つまたは複数の機能を実施するための１つまたは複数の回路（たとえば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））を含む、システムまたは装置のコンピュータによって、また、システムまたは装置のコンピュータにより、たとえば、コンピュータ実行可能命令を記憶媒体から読み出し、実行して上記で説明した実施形態の１つまたは複数の機能を実施し、および／または１つまたは複数の回路を制御して上記で説明した実施形態の１つまたは複数の機能を実施することによって実施される方法によって実現され得る。コンピュータは、１つまたは複数のプロセッサ（たとえば中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロ処理ユニット（ＭＰＵ））を備えることができ、別個のコンピュータまたは別個のプロセッサのネットワークを含んで、コンピュータ実行可能命令を読み出し、実行することができる。コンピュータ実行可能命令は、たとえば、ネットワークまたは記憶媒体からコンピュータに提供することができる。記憶媒体は、たとえば、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、分散コンピューティングシステムの記憶装置、光学ディスク（コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、またはブルーレイディスク（ＢＤ）（商標）など）、フラッシュメモリデバイス、メモリーカードなどを含むことができる。
【０１２９】
説明を参照する際、開示する例の完璧な理解をもたらすために、特有の詳細が記載される。他の場合では、本開示を不必要に長くしないように、よく知られた方法、手順、構成要素、および回路は、詳細には説明していない。
【０１３０】
例示的な実施形態をいくつかの図を参照して以下に説明するが、ここでは、複数の図および実施形態を通して、同じ参照番号は、同一または対応する部分を示す。したがって、同じ参照番号を有するそのような部分の説明は、複数の図に関して反復されない。
【０１３１】
要素または部分が、本明細書において、別の要素または部分「上にある」、別の要素または部分に「接する」、「連結される」、または「結合される」と示される場合、これが直接的に他の要素または部分上にある、接する、連結されるまたは結合されることが可能であり、または介入要素または部分が存在してもよいことを理解されたい。これとは対照的に、要素が別の要素または部分「上に直接的にある」、別の要素または部分に「直接的に連結される」、または「直接的に結合される」と示される場合、介入要素または部分は存在しない。用語「および／または」は、使用されるとき、提供される場合、関連して挙げられた物品の１つまたは複数のあらゆるすべての組み合わせを含む。
【０１３２】
さまざまな図において例示する１つの要素または別の要素もしくは特徴との特徴関係を説明するための説明を容易にするために、「真下」、「下」、「下方」、「下側」、「上方」、「上側」、「近位」、「遠位」などの空間的相対用語を本明細書において使用することができる。しかし、空間的相対用語は、図に示す配向に加えて、使用および動作における装置の種々の配向を包含するよう意図されることを理解されたい。たとえば、図内のデバイスがひっくり返された場合、他の要素または特徴の「下方」または「下」は、他の要素または特徴「の上方に」配向される。したがって、「下方」などの相対空間的用語は、上方および下方両方の配向を包含することができる。装置は、別の形で配向されてよく（９０度でまたは他の配向で回転される）、本明細書において使用する空間的相対記述子は、それにしたがって解釈されるものである。同様に、相対空間用語「近位」および「遠位」もまた、適用可能である場合、交換可能とすることができる。
【０１３３】
本明細書では、用語「約」または「ほぼ」は、当業者によって決定された、指定された特定のパラメータの許容可能な範囲内であることを意味し、これは、その値がどのように測定されたかまたは決定されたか、たとえば、試料調製および測定システムの限界に部分的によるものである。たとえば「約」は、所与の値の２０％のまでの範囲、より好ましく１０％までの範囲を意味する。
【０１３４】
第１、第２、第３などという用語は、さまざまな要素、構成要素、領域、部分および／またはセクションを説明するために本明細書において使用され得る。これらの要素、構成要素、領域、部分、および／またはセクションは、これらの用語によって限定されてはならないことを理解されたい。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、部分、またはセクションを、別の領域、部分、またはセクションから区別するためのみに使用されている。したがって、以下に論じる第１の要素、構成要素、領域、部分、またはセクションは、本明細書の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、部分またはセクションと呼ぶことができる。
【０１３５】
本明細書において使用する専門用語は、特定の実施形態を説明するためにすぎず、限定的であるようには意図されない。本明細書では、単数形「１つ（ａ）」「１つ（ａｎ）」および「その」は、内容が明確に別途示さない限り、複数形も含むよう意図される。用語「含む」および／または「含んでいる」は、本明細書において使用するとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、明示的に述べられない他の１つまたは複数の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素および／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことをさらに理解されたい。
【０１３６】
図に例示する例となる実施形態を説明する際、明確にするために、特有の専門用語が使用される。しかし、本特許明細書の開示は、そのように選択された特有の専門用語に限定されるようには意図されず、各特有の要素が、同様の方法で動作するすべての技術的等価物を含むことを理解されたい。本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、本発明の変形形態および改変形態を加えることができることが明らかである。明細書をさらに検討すると、本発明の別の態様、目的、および利点が当業者に明らかになるであろう。
【０１３７】
上記の説明はさまざまな実施形態の例および特有の詳細を提供するが、説明する実施形態の一部の特徴および／または機能は、説明する実施形態の範囲から逸脱することなく、改変形態を導くことが理解されよう。上記の説明は、本発明を例示するように意図され、その範囲は、本明細書に付属する特許請求の範囲の言語によってのみ限定される。特許請求の範囲は、すべてのそのような改変形態および等価の構造および機能を包含するように、最も広い解釈に従うものとする。
【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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【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１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【国際調査報告】
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