生体構造を撮像するために使用する光学モーションセンシングシステムであって、体輪郭適合基質及び光学ファイバを含む光学モーションセンサであって、前記体輪郭適合基質が前記生体構造に隣接されるとき、前記体輪郭適合基質が、前記生体構造による任意の運動に返礼するよう、前記生体構造の表面輪郭に対して少なくとも部分的に、構造的に従い、前記光学ファイバは、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に応じて、前記光学ファイバの形状を示すエンコードされた光学信号を生成する前記体輪郭適合基質に少なくとも部分的に埋め込まれる、光学モーションセンサと、前記エンコードされた光学信号に応じて、前記光学ファイバの形状を周期的に再構成するモーショントラッカであって、前記光学ファイバの幾何学的な再構成の間の前記光学ファイバの形状における各変化が、前記生体構造の撮像の間の前記生体構造による運動を表す、モーショントラッカとを有する、光学モーションセンシングシステム。前記体輪郭適合基質に前記生体構造を隣接させることが、前記体輪郭適合基質が前記生体構造につけられることを含む、請求項1に記載の光学モーションセンシングシステム。前記体輪郭適合基質に前記生体構造を隣接させることが、前記体輪郭適合基質が前記生体構造と連続していることを含む、請求項1に記載の光学モーションセンシングシステム。前記生体構造による運動が、前記生体構造の線形運動、前記生体構造による角運動、前記生体構造の構造屈曲、前記生体構造の構造伸長、前記生体構造の構造拡張及び前記生体構造の構造圧縮の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の光学モーションセンシングシステム。前記体輪郭適合基質が、鞘、包帯、帽子及びカテーテルバルーンを含むグループから選択される、請求項1に記載の光学モーションセンシングシステム。前記体輪郭適合基質に埋め込まれる前記光学ファイバの部分が、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に応答する柔軟な形状を持つ、請求項1に記載の光学モーションセンシングシステム。前記体輪郭適合基質に埋め込まれる前記光学ファイバの第1の部分が、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に対して非応答的な柔軟性がない形状を持ち、前記体輪郭適合基質の外側の前記光学ファイバの第2の部分は、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に応答する柔軟な形状を持つ、請求項1に記載の光学モーションセンシングシステム。生体構造を撮像する医療撮像システムであって、体輪郭適合基質及び光学ファイバを含む光学モーションセンサであって、前記体輪郭適合基質が前記生体構造に隣接されるとき、前記体輪郭適合基質が、前記生体構造による任意の運動に返礼するよう、前記生体構造の表面輪郭に対して少なくとも部分的に、構造的に従い、前記光学ファイバは、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に応じて、前記光学ファイバの形状を示すエンコードされた光学信号を生成する前記体輪郭適合基質に少なくとも部分的に埋め込まれる、光学モーションセンサと、前記エンコードされた光学信号に応じて、前記光学ファイバの形状を周期的に再構成するモーショントラッカであって、前記光学ファイバの幾何学的な再構成の間の前記光学ファイバの形状における各変化が、前記生体構造の前記撮像の間の前記生体構造による運動を表す、モーショントラッカと、撮像システムであって、前記モーショントラッカが、前記生体構造の撮像の間、前記生体構造による任意の運動を表す運動追跡データを生成するよう動作可能であり、前記撮像システムは、前記撮像システムによる運動補償アルゴリズムの実行を容易にするよう、前記運動追跡データに応答する、撮像システムとを有する、医療撮像システム。前記生体構造による運動が、前記生体構造の線形運動、前記生体構造による角運動、前記生体構造の構造屈曲、前記生体構造の構造伸長、前記生体構造の構造拡張及び前記生体構造の構造圧縮の少なくとも1つを含む、請求項8に記載の医療撮像システム。前記体輪郭適合基質が、鞘、包帯、帽子及びカテーテルバルーンを含むグループから選択される、請求項8に記載の医療撮像システム。前記モーショントラッカが更に、撮像システムの閉ループ制御を容易にするため閉ループ制御データを生成するよう動作可能である、請求項8に記載の医療撮像システム。フィードバックシステムを更に有し、前記モーショントラッカが更に、前記生体構造の運動を示す少なくとも視覚フィードバック及び音声フィードバックの少なくとも一方を提供するため、フィードバックデータを生成するよう動作可能である、請求項8に記載の医療撮像システム。前記視覚フィードバック及び音声フィードバックの少なくとも一方が、前記生体構造による許容できない運動を示す、請求項12に記載の医療撮像システム。フィードバックシステムを更に有し、前記モーショントラッカが更に、前記生体構造を位置決めすること及び前記生体構造の位置を維持することの少なくとも一方のため、患者制御データを生成するよう動作可能である、請求項8に記載の医療撮像システム。前記モーショントラッカが更に、前記撮像システムの動作側面の少なくとも1つを調整するため、システム制御データを生成するよう動作可能である、請求項8に記載の医療撮像システム。医療撮像方法において、光学モーションセンサを生体構造に隣接させるステップであって、前記光学モーションセンサが、体輪郭適合基質及び光学ファイバを含み、前記体輪郭適合基質が前記生体構造に隣接されるとき、前記体輪郭適合基質が、前記生体構造による任意の運動に返礼するよう、前記生体構造の表面輪郭に対して少なくとも部分的に、構造的に従い、前記光学ファイバは、前記生体構造の撮像の間、前記体輪郭適合基質による任意の互恵的な運動に応じて、前記光学ファイバの形状を示すエンコードされた光学信号を生成する前記体輪郭適合基質に少なくとも部分的に埋め込まれる、ステップと、前記光学ファイバの形状を周期的に再構成するステップであって、前記光学ファイバの幾何学的な再構成の間の前記光学ファイバの形状における各変化が、前記生体構造の前記撮像の間の前記生体構造による運動を表す、ステップとを有する、医療撮像方法。前記生体構造の撮像の間、前記生体構造による任意の運動を補償するステップを更に有する、請求項16に記載の医療撮像方法。前記生体構造の撮像の間の前記生体構造による許容できない運動を表すフィードバックを提供するステップを更に有する、請求項16に記載の医療撮像方法。前記生体構造を位置決めすること及び前記生体構造の位置を維持することの少なくとも一方のためフィードバックを提供するステップを更に有する、請求項16に記載の医療撮像方法。前記生体構造の撮像における少なくとも1つの動作側面を制御することからのフィードバックを提供するステップを更に有する、請求項16に記載の医療撮像方法。しかしながら、運動追跡は、撮像システム例えば、X線蛍光透視システム、3次元超音波システム3DUS、時間分解磁気共鳴撮像システムMRI及びコンピュータ断層撮影システムCT自体の能力に非常に依存する。通常、この種の運動追跡は、撮像フレームレート例えば、3DUSでは12Hzにより制限され、特殊な取得シーケンス及び処理オーバーヘッド例えば、MRIにおける撮像シーケンスでインターリーブされる追跡パルスシーケンスを含む可能性がある。更に、各撮像モダリティに関して、画像フレーム取得及び/又は画像再構成の間のゲート制御トリガーとして、心電図、呼吸及び他の生理的信号を一体化する追加的な能力が必要になる。従って、運動追跡及び後続の補償は、時間がかかり、しばしば固有の高いフレームレート撮像より正確でない例えば、心臓撮像に関して、運動補償されたCT再構成対リアルタイムエコーで見られる。本発明は、現在の運動追跡システムと比較して、高精度でリアルタイムな患者位置情報のための光学モーションセンサを提供する。これは、可能性として画像品質を増加させ、画像取得時間を短縮することができる。より詳細には、本発明は、光学モーションセンサにおいて直接反映される関心ターゲットに固有の運動の追跡及び補償を可能にする。本発明の1つの形は、生体構造の撮像に使用される光学モーションセンシングシステムである。光学モーションセンシングシステムは、光学モーションセンサ及びモーショントラッカを使用する。ここで、光学モーションセンサは、体輪郭適合基質BCCM及び1つ又は複数の光学ファイバを含む。本発明の目的に関して、生体構造という用語は、外部であるか若しくは内部である、又は外部的にアクセスされるか若しくは内部的にアクセスされるかに関係なく、人の体又は動物の体の任意の構造的な特徴として本書において広く定義される。この例は、体胴/四肢及び器官系を含むが、これらに限定されるものではない。生体構造に隣接されると、BCCMは、生体構造による任意の運動に返礼するため、部分的又は完全に、生体構造の表面輪郭に構造的に適合する。より詳細には、BCCMは、生体構造に固定されるか又はこれに隣接することができる。これにより、BCCM構造は、部分的又は完全に、生体構造の表面輪郭に適合するよう、撓曲し、拡張し、展開し、及び/又は圧縮する。そのようなものとして、BCCMは、肯定的又は否定的に、生体構造による任意の線形運動及び/若しくは角運動、並びに/又は生体構造による任意の構造屈曲、拡張、展開及び/若しくは圧縮に返礼する。各光学ファイバは、生体構造の撮像の間、BCCMによる任意の互恵的な運動に応答する光学ファイバの形状を示すエンコードされた光学信号を生成するよう、BCCMに埋め込まれる。モーショントラッカは、対応する光学ファイバの形状を周期的に再構成するよう、各エンコードされた光学信号に応答する。光学ファイバの幾何学的な再構成の間の光学ファイバの形状における各変化は、生体構造の撮像の間の生体構造による運動を表す。例えば、モーショントラッカは、生体構造の撮像の各フレーム又はフレームのシリーズに対する光学ファイバの形状を再構成することができる。これにより、各フレーム又はフレームのシリーズの間の光学ファイバの形状における各変化が、生体構造による線形運動及び/若しくは角運動、並びに/又は生体構造による構造屈曲、拡張、展開及び/若しくは圧縮を表す。本発明の前述及び他の形式並びに本発明の様々な特徴及び利点が、添付の図面と共に読まれる本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明から更に明らかになる。詳細な説明及び図面は、本発明を限定するものではなく、単に説明するものである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等の範囲によって規定される。図1に示されるように、本発明の医学撮像システムは、光学モーションセンシングシステム10、撮像システム60例えば、X線デバイス、MRI、CT、US、IVUS及び1つ又は複数のフィードバックシステム70を使用する。システム10は、BCCM30と1つ又は複数の光学ファイバ40とを含む光学モーションセンサ20、及びモーショントラッカ50を使用する。本発明の目的に関して、BCCM30は、生体構造に隣接される生体構造に固定されるか又はこれに隣接するとき、部分的又は完全に、生体構造の表面輪郭に構造的に適合するよう構成される任意の物品又はデバイスとして本書において広く定義される。図7の説明に関連して更に説明されるように、生体構造の表面輪郭に構造的に適合することにより、生体構造による任意の運動は、BCCM30によって肯定的又は否定的に返礼される。BCCM30の例は、以下に限定されるものではないが、人間の肢を囲む鞘、人間の肢に付く包帯、人間の頭をカバーする帽子及び人間の器官例えば、心臓又は動脈に当接するカテーテルバルーンを含む。本発明の目的に関して、各光学ファイバ40は、変形光学センサーアレイ41を介する連続した内部光学反射を用いて光を送信するよう構造的に構成される任意の物品として、本書において広く定義され、各変形光学センサーアレイ41は、光の特定の波長を反射すると共に光の他の全ての波長を送信するよう構造的に構成される任意の物品として本書において広く定義される。これにより、反射波長は、光学ファイバ40に印加される外部刺激の関数としてシフトされることができる。光学ファイバ40及び変形光学センサーアレイ41の例は、以下に限定されるものではないが、従来において知られるファイバの長さに沿って一体化されるファイバーブラッグ格子アレイを組み込む柔軟で光学的に透過的なガラス又はプラスチックファイバ、及び従来において知られるファイバの長さに沿って生じるその視覚屈折率において自然な変動を持つ柔軟で光学的に透過的なガラス又はプラスチックファイバを含む。BCCM30に埋め込まれる1つ又は複数の光学ファイバ40を用いる動作において、各光学ファイバ40は、従来において知られる変形光学センサーアレイ41を介してエンコードされた光学信号EOS42を生成する。この信号は、光学ファイバ40の任意の瞬間的な形状サンプリングにおける光学ファイバ40の形状を示し、より詳細には、複数の形状サンプリングのコースにわたり、BCCM30が生体構造の運動に返礼するとき発生する光学ファイバ40の形状に対する各変化を示す。従って、エンコードされた光学信号42は、任意の瞬間的な時間における規定された空間内の生体構造の位置及び方向を視覚的に表示することにおいて、及び規定された空間における生体構造の運動追跡を視覚的に表示することにおいて、光学ファイバ40の使用を容易にする。このために、システム10は更に、光学インタフェース51、形状再構成器52、及び光学ファイバ40の部分又は全体の形状を周期的に再構成するためにエンコードされた光学信号42を処理するフィードバック生成器53を組み込むモーショントラッカ50を使用する。本発明の目的に関して、光学インタフェース51は、変形光学センサーアレイ41を介して送信された光の連続した内面反射により生成されるエンコードされた光学信号42を受信する光学ファイバ40を通り光を送信するよう構造的に構成される任意のデバイス又はシステムとして本書において広く定義される。光学インタフェース51の例は、以下に限定されるものではないが、光学ファイバ40を通る光を送信し、及び変形光学センサーアレイ41を介して送信された光の連続した内面反射により生成されるエンコードされた光学信号42を受信する、従来において知られる光学カプラ、ブロードバンドリファレンス反射器及び周波数領域反射計の構成を含む。本発明の目的に関して、形状再構成器52は、撮像システム60が、生体構造の撮像の間の生体構造の運動が原因による生体構造の撮像における運動によりもたらされるゆがみを補償することを可能にするため、光学ファイバ40の形状を部分的又は完全に再構成するためエンコードされた光学信号42を処理し、及びに運動追跡データMTD54aを適切なフォーマットで生成するよう構造的に構成される任意の物品又はデバイスとして広く定義される。より詳細には、光学ファイバ40の幾何学的な再構成の間の光学ファイバ40の形状における任意の変化は、システム60による撮像の間の生体構造による運動を表す。そのようなものとして、運動補償データ51aは、生体構造の任意の検出された及び追跡された運動を撮像システム60に知らせる。これにより、撮像システム60は、生体構造の撮像における任意のゴースト又はぼやけを除去するとまではいかないが最小化するために、既知の画像運動補償アルゴリズムを実行することができる。従って、撮像システム60による高精度の画像再構成が、特に低フレームレート撮像に関して実現されることができる。形状再構成器52の例は、以下に限定されるものではないが、既知の形状再構成技術を実現する任意のタイプのコンピュータにおいてソフトウェア及び/又はファームウェアとしてインストールされる再構成エンジンを含む。特に、既知の形状再構成技術は、光学ファイバ40の形状に一体化される圧力/屈曲測定へとエンコードされる光学信号42を相関させるものである。実際には、再構成エンジンは、撮像システム60に一体化されることができる。本発明の目的に関して、フィードバック生成器53は、撮像システム60及び1つ又は複数のフィードバックシステム70に対して運動フィードバックを与えるために運動追跡データ54をフィードバックデータ55に変換する任意の物品又はデバイスとして本書において広く定義される。第1の例示的な実施形態において、フィードバック生成器53は、撮像システム60がシステムの様々な撮像側面を自動的に調整することを可能にするために、撮像システム60に対して、閉ループ制御データCCD55aを生成及び通信することができる。例えば、閉ループ制御データ55aは、撮像システム60による自動的なスキャン調整を容易にすることができる。これは、撮像システム60に対する患者の位置の決定及び患者の位置決めに基づき構築される生体構造の高品質画像の再構成を含む。第2の例示的な実施形態において、フィードバック生成器53は、生体構造の撮像の間の患者による任意の運動に関して視覚及び/又は音声フィードバックを患者に与えるために、スピーカ及び/又はイヤホンプラグを備えるモニタを持つフィードバックシステム70に対して、ビデオ/オーディオデータVAD55bを生成及び通信することができる。従って、患者は、生体構造の正確な撮像を容易にするため、自分の体の位置、心理的状態及び/又は物理的状態例えば、呼吸深さ及びレートを必要とされるように調整することができる。更に、視覚/音声フィードバックは、正確な撮像のために最大限許される運動の情報を含むことができる。例えば、視覚フィードバックは、2本の平行なラインと、許容される最大の運動を示すラインを伴う点とを含むことができる。この点は、患者の現在の位置を示し、患者の運動が平行なラインの外にあるときはいつでも、音声フィードバックが与えられることができる。従って、患者は、自分の位置を自発的に調整することができる。第3の例示的な実施形態において、フィードバック生成器53は、患者による運動に反対に作用する、及び/又は患者の位置を制御するフィードバックシステムに対して、患者制御データPCD55cを生成及び通信することができる。例えば、患者制御データ55cは、患者による任意の許容できない運動に対処するため、BCCM30又は他の任意の物品若しくはデバイスを介して患者に及ぼされる力へと変換されることができる。また例えば、患者制御データ55cは、撮像システム60に対する患者の位置を維持するため、介入的なデバイス例えば、カテーテルに対する制御信号へと変換されることができる。第4の例示的な実施形態において、フィードバック生成器53は、撮像システム60に関連付けられるフィードバックシステムに対して、又はフィードバックシステム70例えば、外科用器具に関する電磁追跡しているデバイスを持つ別のセンシングシステムに対して、感知制御データSCD55dを生成及び通信することができる。例えば、感知制御データ55dは、画像品質を最適化するため、撮像システム60例えば、MRコイル又はセンシングシステムの特定の感知要素に関して、位置及び/又は方向変化を実行するための信号へと変換されることができる。フィードバック生成器53の例は、以下に限定されるものではないが、1つ又は複数のフィードバックモードを実現する任意のタイプのコンピュータにソフトウェア及び/又はファームウェアとしてインストールされるフィードバックエンジンを含む。実際には、フィードバックエンジンは、形状再構成器52、撮像システム60又はフィードバックシステム70に一体化されることができる。本発明のより詳細な理解を容易にするため、図2~8の説明が以下に与えられることになる。図2に示されるように、光学モーションセンサ21は、部分的又は完全に、BCCM30に埋め込まれる光学ファイバ43を使用する。光学ファイバ43は、1つ又は複数のファイバーブラッグ格子アレイ44を含む。各アレイ44は、近位端部44p及び遠位端部44dを持つ。より詳細には、図3に示される光学ファイバ43の1つのバージョンに関して、光学ファイバ43は、3次元屈曲感知に必要とされる120°間隔に配置される3つのファイバーブラッグ格子アレイ44を持つ。代替的に、図4に示される光学ファイバ43の別のバージョンに関して、3つの光学ファイバ43があり、各光学ファイバ43は、単一のファイバーブラッグ格子アレイ44を持ち、アレイ44は、3次元屈曲感知に必要とされる120°間隔に配置される。光学ファイバ43がBCCM30に埋め込まれる特定の態様は、光学モーションセンサ21のアプリケーションに依存する。例えば、図5に示されるように、光学ファイバ43の部分43aは、患者の肢又は胴を囲む光学モーションセンサ22を形成するよう、BCCM30の鞘バージョン31の壁に埋め込まれる。より詳細には、鞘31は、図7に示されるように患者80の頭を囲むことができる。この例では、一旦BCCM30が患者の頭に配置されれば、鞘31内の光学ファイバ43の部分43aの形状は、患者の頭に対して固定される。一方、患者が、任意の直線方向又は任意の角度方向に自分の頭を移動させるとき、鞘31に対して外側の光学ファイバ43の部分43bの形状は変化することになる。これは、撮像デバイスに対する患者の頭の様々な位置の運動追跡を容易にする。代替的又は同時に、鞘31は、図7に示されるように患者80の胸部を囲むことができる。患者が呼吸するとき、鞘31に含まれる光学ファイバ43aの部分の形状は変化することになる図5。一方、患者が、任意の直線方向又は任意の角度方向に自分の胸を移動させるとき、鞘31に対して外側の光学ファイバ43aの部分の形状は変化することになる。これは、患者による呼吸の深度及び速度の、及び撮像デバイスに対する患者の胸部の様々な位置の運動追跡を容易にする。更なる例によれば、図6に示されるように、複数の光学ファイバ43が、BCCM30のカテーテルバルーンバージョン32の壁を通り平行に延在することができる。カテーテルバルーン32に印加される外部刺激例えば、カテーテルバルーン32に対する心臓押圧の負の返礼として、カテーテルバルーン32が拡張されるか又は圧縮されるとき、カテーテルバルーン32を通り延在する光学ファイバ43の部分の形状は変化することになる。一方、カテーテルバルーン32が任意の直線方向又は任意の角度方向に移動されるとき、カテーテルバルーン32に対して外側の光学ファイバ43の部分の形状図示せずが変化することになる。そのようなものとして、バルーン32の使用は、器官例えば、心臓及び肺の周期的運動を追跡するのに適切である。図7及び8を参照すると、患者80のX線撮像において与えられる本発明の例示的な動作での使用が記載される。第1に、フローチャート90のステップS91は、この手順において利用される各光学ファイバのベースライン形状決定を含む。例えば、図7に示されるように、光学モーションセンサ22aが、患者80の頭を囲み、光学モーションセンサ22bは患者80の胸部を囲み、カテーテルバルーン23が、患者80に挿入されるよう準備される。X線デバイス61を介して患者80を撮像する時間t0より前又はこのt0において、モーショントラッカ55は、センサ22及び23の光学ファイバのベースライン形状を生成するため、その光学インタフェース及び再構成エンジンを作動させる。フローチャート90のステップ92は、追跡される生体構造の運動の許容可能な範囲の手動又は自動的な規定を含む。こうして、例えば、ステップ92は、患者80の頭及び胸部の線形運動及び/又は角運動の許容可能な範囲、患者80の呼吸深さ及びレートの許容可能な範囲、患者80の許容可能な心拍レートの規定を含むことができる。フローチャート90のステップ93は、生体構造の画像シーケンスの取得及び各フレーム又はフレームのシリーズに対する運動追跡例えば、100フレーム毎の運動感知/追跡を含む。これは、画像モニタ62を介して患者80の正確な撮像を表示する運動補償、及び/又はC―アーム63を介したX線デバイス61の閉ループ制御を容易にする。光学ファイバの形状の各再構成において、フローチャート90のステップ94は、対象生体構造の任意の追跡された運動が許容可能かどうかを決定する。許容可能な場合、次のフレーム又はフレームのシリーズが得られる。そうでない場合、前述したようなフィードバックが、フローチャート90のステップ95の間、ビデオ、オーディオ、患者制御及び/又はシステム制御の形で生成される。例えば、フィードバックモニタ71は、2つの平行なライン及び点を表示することができる。ラインは、患者80の頭により許容される最大の運動を示し、点は、患者80の頭の現在の位置を示す。更に、モーショントラッカ52からセンサ22及び23まで延在する点線により表されるように、患者80の位置を制御及び/又は維持するため、フィードバック力が患者80に印加されることができる。本発明の様々な例示的な実施形態が図示及び記載されたが、本書に記載される本発明の例示的な実施形態は、説明的なものであり、本発明の真の範囲を逸脱しない範囲で、様々な変更及び修正がなされること、及び均等物によりその要素が置換されることができることを、当業者であれば理解されるであろう。例えば、本書では本発明がFBGに関して説明されたが、一般に形状感知又はローカライゼーションのためのファイバ光学を含むことを理解されたい。例えば、FBG又は他の光学機器の存在の有無にかかわらず、後退散乱、光学ファイバ力感知、ファイバ位置センサ又はレイリー散乱を用いて、ファイバにおける1つ又は複数の部分における変形の検出から、感知又はローカライゼーションを行うものを含む。更に、その中心の範囲を逸脱しない範囲で本発明の教示に適合する多くの変形例がなされることができる。従って、本発明は、本発明を実行するために想定されるベストモードとして開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むものである。