"動作補償型手術器具システムであって、1つの操作部と1つの可動要素からなる手術器具と、前記可動要素が前記操作部に対して軸方向に動作可能なように前記可動要素を前記操作部に接続する駆動部と、前記可動要素に取り付けられ、前記可動要素の最先端から所定の距離に一端を有する光ファイバを含む光学的検出装置と、を具備し、前記光学的検出装置が、手術中の対象に対する前記可動要素の前記最先端までの距離を決定するための信号を出力するものである動作補償型手術器具システム。請求項1に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記手術器具の前記可動要素を駆動するために、前記駆動部と交信する駆動制御部をさらに有する動作補償型手術器具システム。請求項2に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記距離決定用の前記信号を受信するために前記光学的検出装置と交信し、前記駆動制御部と交信するデータ処理部をさらに備える動作補償型手術器具システム。請求項3に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記データ処理部が、前記対象の縁部、質量中心、または軸方向特性の少なくとも1つを決定するために縁部探索を実行するように構成された動作補償型手術器具システム。請求項4に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記データ処理部が、手術中の前記対象に対する前記動作要素の前記最先端の動きに対応するために、前記駆動部によって駆動される前記動作要素の移動量、移動速度および移動方向を決定するように構成されている動作補償型手術器具システム。請求項1に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記光学的検出装置が、前記光ファイバと光学的に結合される光源と、前記光ファイバと光学的に結合される光学検出器を具備し、前記光学検出器が共通光路コヒーレント断層撮影システムであるように、前記光ファイバが共通の送光受光路を提供するものである動作補償型手術器具システム。請求項6に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記光源が、スーパールミネッセント発光ダイオードである動作補償型手術器具システム。請求項6に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記光源が、波長可変レーザであり、前記光学検出器がフォト検出器である動作補償型手術器具システム。請求項6に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記光学検出器がスペクトロメータである動作補償型手術器具システム。請求項1に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記駆動部が、移動距離が少なくとも20ミリメートル、最大速度が毎秒4ミリメートル、移動分解能が0.5マイクロメートルであるピエゾ電気マイクロモータである動作補償型手術器具システム。請求項1に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記駆動部が、重さが100グラム以下のピエゾ電気マイクロモータである動作補償型手術器具システム。請求項1に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記手術器具が微細手術器具である動作補償型手術器具システム。請求項12に記載の動作補償型手術器具システムであって、前記微細手術器具が、注射、ピック、メス、鉗子、鋏または套管針である動作補償型手術器具システム。動作補償型手術器具システム用の手術器具であって、操作部と、前記操作部に接続される駆動部と、前記操作部に対して軸方向に移動可能であり、前記駆動部に接続される可動要素と、前記可動要素の最先端に対して所定位置に一端を有し、前記可動要素に取り付けられる光ファイバと、を具備し、前記光ファイバが、手術中に対象と前記可動要素の最先端との距離を決定するための信号を出力するように構成された光学的検出装置と光学的に接続されるために使用される手術器具。請求項14に記載の手術器具であって、前記駆動部がピエゾ電気マイクロモータで構成される手術器具。請求項15に記載の手術器具であって、前記ピエゾ電気マイクロモータは、移動距離が少なくとも20ミリメートル、最大速度が毎秒4ミリメートル、移動分解能が0.5マイクロメートルである手術器具。請求項15に記載の手術器具であって、前記駆動部が、重さが100グラム以下のピエゾ電気マイクロモータで構成される手術器具。請求項14に記載の手術器具であって、前記手術器具が微細手術器具である手術器具。請求項18に記載の手術器具であって、前記微細手術器具が、注射、ピック、メス、鉗子、鋏または套管針である手術器具。したがって、微細手術に使用する改善された手術器具およびシステムの必要性が存在している。本発明の実施例に係る動作補償型手術器具システムは、操作部と可動要素を含む手術器具と、それによって可動要素が操作部に対して軸方向に移動可能なように可動要素を操作部に接続する駆動部とを含む。動作補償型手術器具システムは、さらに、可動要素の最先端部から所定距離隔てた位置に一端が存在するように可動要素に取り付けられる光ファイバを含む光学的検出装置を含む。光学的検出装置は、手術対象に対する可動要素の最先端の距離を決定するための信号を出力するように構成されている。本発明の実施例に係る動作補償型手術器具システムは、操作部と、操作部に接続される駆動部と、操作部に対して軸方向に移動するように駆動部と接続される可動要素と、可動要素の最先端部から所定距離隔てた位置に一端が存在するように可動要素に取り付けられる光ファイバと、を含む。光ファイバは、手術中の対象に対する可動要素の最先端の位置を決定するための信号を出力するように構成された光学的検出装置に光学的に結合される。本発明のいくつかの実施形態がいかに説明される。説明する実勢形態においては、特定の術語が明瞭化のために使用される。しなしながら、本発明は選択された特定の術語に限定されることを意図してはいない。関連分野の当業者は、本発明の広い概念を逸脱することなく、他の同等な機材が使用可能であり、他の方法が開発され得ることを認めるであろう。本明細書のどこかで引用されるすべての参照文献は、個々が独立で組み込まれるように参照により組み込まれる。本発明のいくつかの実施形態は、微細手術の正確さおよび安全性を改善するために共通光路光干渉断層CP-OCT距離計に基づく表面追従および移動補償が可能な簡易で小型の手動微細手術器具を提供することができる。本発明のいくつかの実施形態は、CP-OCT距離センサとして1本のファイバプローブを、1次元の動きのために高速ピエゾ電気マイクロリニアモータを使用する。器具先端と手術対象の表面の間の距離は、自動縁探索アルゴリズムによってOCTで決定される。対象の表面は、例えば組織の表面であっても、組織の中であってもよい。マイクロリニアモータはCP-OCT距離計からのフィードバックに基づいてコンピュータによって制御される。本実施例では、本発明の実施形態で使用する微細手術器具は、直径15ミリメートルのプラスチック注射器であり、5マイクロメートル以下で表面の追従が可能である。本実施例においては、内部脂肪層製の模擬表面が実際の組織表面を模擬するために使用され、単一ファイバ一体化マイクロ解剖器具が追従および模擬表面上への正確な切開を実行するための手術端として機能する。本発明のいくつかの実施例は、標準的な手動操作できる微細手術器具と一体化され得るものであり、手術医が安全かつ効果的に精密な手術的処置をすることを可能とする。図1は、本発明の1つの実施形態である動作補償型手術器具システム100のブロック図である。動作補償型手術器具システム100は、操作部104および可動要素106を含む手術器具102を含む。手術器具は、操作部104に対して軸方向110に可動要素106が移動可能なように、可動要素106を操作部104に接続する駆動部108を含んでいる。手術器具システム100は、可動要素106の最先端から所定の距離に一端を有する可動要素106に取り付けられた光ファイバ114を含む光学的検出装置112を備えている。光学的検出装置112は、手術中に対象116からの可動要素106の最先端の位置までの距離を決定するための信号を出力するように構成されている。動作補償型手術器具システム100は、また手術器具102の可動要素106を移動するために駆動部108と交信するように構成された駆動制御部118を含んでいる。動作補償型手術器具システム100は、また距離を決定するための信号を受信するために光学的検出装置112と交信し、駆動制御部118と交信するように構成されたデータ処理部120を含んでいる。図2は、手術器具102の拡大図である。例えば、可動要素106は、中心に光ファイバ124を備える内側針122である。光ファイバ124は、例えば、単一モード光ファイバである。この実施形態において、保護と位置関係保持のための外側針126を具備する。外側針126は外側針保持具128によって保持されている。内側針122はスライダ130に取り付けられており、スライダ130は、外側針保持具128とスライダ130との間に配置され復元力を出すためバックスプリング132を有する。マイクロモータ134は、内側針122を駆動するためにスライダ130を駆動する。SQUIGGLE商品名マイクロモータは、マイクロモータ134のいくつかの実施形態に対して適当であることが分かった。マイクロモータ134は、マイクロモータ134に取り付けられるマイクロモータ線136を有している。データ処理部120は、本発明のいくつかの実施形態によれば、対象116の少なくとも1つの縁、質量中心または軸方向特性を決定するために縁探索を実行するように構成されている。データ処理部120は、専用ハードワイヤド装置であっても、プログラマブル装置であってもよい。例えば、限定されるものではないが、パーソナルコンピュータ、ワークステーションあるいは特定の応用に適した他の電子装置であってもよい。いくつかの実施形態においては、それは1ユニットにまとめられていてもよく、取り付け可能であっても、離れていても、分散していてもよい。いくつかの実施形態において、データ処理部120は、手術中の対象116に対する可動要素106の最先端の動きに対応するために駆動部108によって動かされる可動要素106の動きの量、速度あるいは方向の少なくとも1つを決定するように構成される。いくつかの実施形態において、光学的検出装置112は光ファイバ114に光学的に接続される光源138と光ファイバ114に光学的に接続される光学検出器140を具備する。例えば、2×1光学的カプラ142が、光源138および光学検出器140を光ファイバ114に接続するために含まれていてもよい。ここで、光という術語は広義の意味で使用されている。例えば、赤外光、可視光、紫外線光も術語光の中に含まれる。光ファイバ114は、光検出装置が共通光路光干渉断層距離計であるように共通の送光路および受光路を提供する。いくつかの実施形態において、光源138はスーパールミネッセント発光ダイオードSLEDであってよい。いくつかの実施形態において、光検出器140は、図1に例示されているようにスペクトロメータであってよい。他の実施形態において、光源138が波長走査レーザであり、光検出器140がフォト検出器であってもよい。本発明の広い概念は、これらの特定の例に限定されない。いくつかの実施形態において、駆動部は、移動距離が少なくとも20ミリメートル、最大速度が少なくとも毎秒4ミリメートル、移動分解能が0.5マイクロメートルであるピエゾ電気マイクロモータを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、駆動部は、重さが100グラム以下のピエゾ電気マイクロモータを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において手術器具102は、限定されるものではないが、微細手術器具であってよい。微細手術器具は、例えば、注射、ピック、メス、鉗子、鋏または套管針であってよい。図1の例においては、フーリエ領域CP-OCTシステムは、スーパールミネッセント発光ダイオードSLED光源、高速スペクトロメータおよび広帯域フィルタカプラを含む検出部を備えている。手動操作器具に組み込まれた単一モードファイバは距離検出プローブとして機能する。器具の先端と手術対象表面の間の距離は自動縁探索アルゴリズムによりOCT信号から直接的に決定され、マイクロリニアモータがCP-OCT距離検出器からのフィードバックに基づいてコンピュータによって制御される。CP-OCTシステム部においては、12ビットCCD直線走査カメラe2v,EM4,USA商品名が、OCTスペクトロメータの検出器として使用される。スーパールミネッセント発光ダイオードSLEDλ0=870ナノメートル、Δλ=180ナノメートル、Superlum会社名、アイルランドが光源として使用され、空気中で3.6マイクロメートルの実験的な軸方向分解能を提供する。最少線周期は、毎秒70kA走査の最大線率に対応して、14.2マイクロ秒にカメラ制限される。手動操作器具に組み込まれた単一モードファイバは距離検出プローブとして機能する。器具先端と手術対象表面の間の距離は、自動縁探索アルゴリズムZhangWangWHanJHKangJUAsurfacetopologyandmotioncompensationsystemformicrosurgeryguidanceandinterventionbasedoncommonpathopticalcoherencetomographyIEEETransBiomedEng5623182321ZhangKAkpekEKWeiblingerRPKimDHKangJUandIlevIKNoninvasivevolumetricqualityevaluationofpostsurgicalclearcornealincisionviahighresolutionFourierdomainopticalcoherencetomographyElectronLett4614821483,これらの内容は参照により本明細書に組み込まれるによってOCT信号から直接的に決定され、マイクロリニアモータはCP-OCT距離計からのフィードバックに従ってコンピュータによって制御される。4コアのDELLT7500商品名ワークステーションが、フレーム採取手段、モータ制御器、実時間信号処理およびフィードバック制御を統括するために使用される。図2の例では、手動微細手術器具は、搭載された内部針とともにスライダを駆動するための機械要素として、LEGSLOlS11PiezoMotorABSweden会社名製ピエゾ電気マイクロモータを使用する。LEGSLOlS11商品名モータは、35ミリメートルの動作範囲、毎秒20ミリメートルの最大速度、制御モードに応じた1ナノメートル以下の分解能、10ニュートンの最大駆動力を有する。例えば鉗子、鋏または微細套管針のような種々の微細手術器具は、内部針先端に取り付け可能であり、単一モードCP-OCTファイバプローブが内部針の内側に取り付けられる。図3Aは、直径15ミリメートルのプラスチック注射器の中に組み込まれる、本発明の1つの実施形態に係る手術装置のプロトタイプを示している。図3Bおよび3Cは、一体化された単一モードファイバSMFコア直径5.6マイクロメートル/クラッド直径125マイクロメートルを有する手術着具先端の例を示す。ファイバの先端から手術器具の先端までの所定の距離は、デジタル顕微鏡によって精密に決定される。図3Dは、手術器具のプロトタイプの手での使用状況の例を示す。図4A-4Dは、本発明の1つの実施形態に係るOCT信号に基づいてファイバ先端から対象表面の距離を決定する縁探索アルゴリズムの例を示す。未処理のOCT信号は、まず、信号を平滑化するための1次元平滑フィルタによって濾過され、存在するおそれのあるゴースト縁を除去する。そして、新たなA走査データは、雑音効果を除去するために所定の閾値レベルを使用して処理される。最後に、縁部分は、閾値処理後のデータの微分の最初の零クロスによって与えられる。図5Aおよび5Bは、それぞれ、本発明の実施例に係る手術器具の例の制御フローチャートおよび速度制御曲線を示す。縁探索アルゴリズムは、ある定められた距離Dに維持されることが望ましいCP-OCTプローブと対象の間の距離dを決定するために使用される。速度制御曲線Veは、追従中のオーバーシュートおよび発振を防止するためにアルゴリズム中で使用される。なお、eはdとDの間の偏差である。最初に、例えば表面追従および動作補償を導入した。手術器具の先端は、初期位置から前後に動く反射性の対象表面に対して垂直に向けられる。器具先端は、動きを検出し、対象表面とともに移動することにより所定距離D=1120マイクロメートルを維持するために調整する。dとDの間の変動する偏差は、時間とともに記録され、そして、補償効果は、図6Aのように補償オフモードと補償オンモードの間で偏差値を比較することにより明らかとなる。図6Bは、図6Aの補償オンモード時の偏差の時間変化曲線の拡大図である。補償偏差は±5マイクロメートル以内であり、CP-OCTの分解能と良く一致している。位相誤差は、追従アルゴリズム中に、予測フィルタ23182321を適用することにより、さらに低減され得る。そして、これらの器具が手術者の能力を実際に高めることを示すために、脂質内膜で製造した模擬対象を使用して表面追従および移動補償を使用した場合および使用しない場合について意図的な100マクロメートルの深さで手術切開を実施した。模擬対象に対する切開深さを示すために、高速FD-OCT装置を使用して切開箇所の3D容積測定OCT画像を取得した1177211784。画像容積は、1000X×150Y×512Zボクセルである。図7Aおよび8Aは、切開領域の表面画像を示す。青線および赤線は、切開の上縁および下縁の断面画像軌跡を示す。図7Dおよび8Dに最終的に結合して示すように、表面追従および補償ありの場合の切開は、約100マイクロメートルの一定の切開深さを維持しているのに対し、手だけの切開は100マイクロメートルから250マイクロメートルの不規則な深さとなる。図9は、両方の場合に対する切開軌跡に沿った切開深さの変化を示す。これらの結果は、機能化器具は極めて高精度の切開深さ制御、均一な切開深さを実現し、実際上手の震えを取り除くことを明確に示している。追従器具制御がある場合とない場合の切開深さの変動は、それぞれ、±5マイクロメートルおよび±80マイクロメートルである。本発明のいくつかの実施例に係るCP-OCT距離センサを使用した可搬型微細手術器具が試験された。この器具は、微細手術対象の組織表面に追従可能であり、マイクロメータの計測範囲での器具-組織間の相対的な動きを補正可能である。模擬対象を使用して、切開深さの品質を3次元FD-OCTにより評価し、表面追従および動き補償器具の使用結果は手だけの場合の結果と比較して顕著な改善を示した。このような器具は、他の微細手術に対して広い適用性を有し、手術の正確さと安全を改善することができる。本明細書に図示され記載された実施例は、当業者に本発明の作成方法および使用方法を教示することだけを意図したものである。本発明の実施例の説明において、特定の術語は明瞭さのためだけに使用されている。しかしながら、本発明はそのようにして選択された術語だけに限定されることを意図していない。本発明の上記実施例は、上記開示を考慮すれば当業者にとって明らかなように、本発明を逸脱することなく変更および変形が可能である。従って、請求項およびそれと等価の範囲において、本発明はと規定の説明以外で実施されてもよいことが理解される。"