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特表2023-504261経皮的外科処置のための挿入のためのホログラフィック拡張現実超音波ニードル・ガイド
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-02
(54)【発明の名称】経皮的外科処置のための挿入のためのホログラフィック拡張現実超音波ニードル・ガイド
(51)【国際特許分類】
A61B 8/00 20060101AFI20230126BHJP
【ＦＩ】
A61B8/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022532712
(86)(22)【出願日】2020-12-03
(85)【翻訳文提出日】2022-07-12
(86)【国際出願番号】 US2020063069
(87)【国際公開番号】W WO2021113483
(87)【国際公開日】2021-06-10
(31)【優先権主張番号】63/025,584
(32)【優先日】2020-05-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/942,857
(32)【優先日】2019-12-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522215584
【氏名又は名称】メディビュー エックスアール、インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ブラック、ジョン
(72)【発明者】
【氏名】ハート、グレッグ
(72)【発明者】
【氏名】ファヒム、ミナ、エス．
【テーマコード（参考）】
4C601
【Ｆターム（参考）】
4C601BB09
4C601EE11
4C601FF03
4C601GA18
4C601GA21
4C601KK31
4C601KK38
(57)【要約】
ホログラフィック拡張現実超音波ニードル・ガイド・システム１００及び方法２００は、ユーザ１０４によって装着可能なヘッドセット１２２などの、拡張現実ディスプレイ１０８を含む。拡張現実ディスプレイ１０８は、仮想超音波画像１１０を描写するように構成される。拡張現実ディスプレイ１０８は、仮想超音波画像１１０上の所望の基準点１１４をユーザ１０４が選択することを可能にするようにさらに構成される。システム１００は、所望の基準点１１４の選択に基づいて、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２を描写するように構成される。システム１００はまた、望ましくない解剖学的構造１３０を横切らないように、ホログラフィック・ニードル・ガイドの軌道１１４を調節するように構成される。拡張現実ディスプレイ１０８は、選択的にロックされた軌道１２８及び位置にホログラフィック・ニードル・ガイド１１２をスタンプするようにさらに構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ユーザによる患者へのニードルの経皮的挿入を案内するためのシステムであって、拡張現実ディスプレイを有し、前記拡張現実ディスプレイは、前記患者の一部分の仮想超音波画像を描写するように構成され、且つ前記仮想超音波画像内の基準点の選択に基づいて前記患者上にホログラフィック・ニードル・ガイドを描写するように構成されている、システム。
【請求項2】
前記拡張現実ディスプレイは、仮想ウィンドウ、前記患者上の仮想超音波投影、及びそれらの組合せから成るグループから選択されるメンバとして、前記患者の前記一部分の前記仮想超音波画像を描写するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
プロセッサ及びメモリを含むコンピュータをさらに有し、前記メモリは、前記患者の前記一部分の前記仮想超音波画像内の前記基準点の選択に基づいて、前記患者上に前記ホログラフィック・ニードル・ガイドを表示するように前記拡張現実ディスプレイに指示する、非一時的プロセッサ実行可能命令を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記拡張現実ディスプレイは、前記ユーザによって装着可能なヘッドセット・ディスプレイを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記コンピュータは、前記ユーザによって装着可能な前記ヘッドセット・ディスプレイと一体化されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記仮想超音波画像は、前記ユーザ、及び前記ユーザとは異なる場所で前記患者への前記ニードルの前記経皮的挿入を案内するリモート・ユーザのうちの少なくとも一方によって、前記基準点を特定するために選択可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記ホログラフィック・ニードル・ガイドの軌道が、前記ユーザ及び前記リモート・ユーザのうちの少なくとも一方によって調節可能である、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
超音波プローブをさらに有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
リアル・タイムで、又は事前記録された画像として、前記超音波プローブから前記患者の前記一部分の前記仮想超音波画像を取得するように構成されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記患者上の少なくとも１つの所定の挿入ポイントを前記ユーザに示すように構成されたニードル挿入ガイドをさらに有し、前記ニードル挿入ガイドは、前記患者上に置かれるように構成された物理テンプレートである、請求項８に記載のシステム。
【請求項11】
前記ニードル挿入ガイドは前記超音波プローブ上に配設され、また前記ニードル挿入ガイドは、前記患者上の前記少なくとも１つの所定の挿入ポイントとして仮想ニードル挿入ポイントを提供するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記患者の構造及び前記ニードルのうちの少なくとも一方の高度可視化を提供するように構成された追跡手段をさらに有し、前記追跡手段は、赤外線マーカ、電磁気トラッカ、光学トラッカ、及びそれらの組合せから成るグループから選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項13】
前記拡張現実ディスプレイは、前記ホログラフィック・ニードル・ガイドに隣接してホログラフィック・エラー・バーを描写するように構成され、前記ホログラフィック・エラー・バーは、前記ホログラフィック・ニードル・ガイドの軌道に対する前記ニードルの位置の差異の所定の閾値からの逸脱を前記ユーザにアラートするように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項14】
ユーザによる患者へのニードルの経皮的挿入を含む外科処置を実施するための方法であって、前記患者の一部分の仮想超音波画像を描写するように構成された拡張現実ディスプレイであって、前記仮想超音波画像内の基準点の選択に基づいて、前記患者上にホログラフィック・ニードル・ガイドを描写するように構成された拡張現実ディスプレイを提供するステップと、
前記患者の前記一部分の前記仮想超音波画像内の前記基準点を選択するステップと、
前記患者の前記一部分の前記仮想超音波画像内の前記基準点の前記選択に基づいて、前記患者上に前記ホログラフィック・ニードル・ガイドを表示するステップと、
前記ホログラフィック・ニードル・ガイドの軌道に沿って前記ニードルを経皮的に挿入するステップと
を含む、方法。
【請求項15】
リアル・タイムで、又は事前記録された画像として、超音波プローブを使用して前記患者の一部分の前記仮想超音波画像を提供するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記患者上に前記ホログラフィック・ニードル・ガイドを表示した後、前記ホログラフィック・ニードル・ガイドに関連付けられた軌道の角度を調節するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項17】
前記ホログラフィック・ニードル・ガイドに関連付けられた軌道の前記角度を調節する前記ステップの後、所望の位置において前記ホログラフィック・ニードル・ガイドをスタンプするステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記ホログラフィック・ニードル・ガイドに沿って前記ニードルを挿入した後、前記ホログラフィック・ニードル・ガイドの前記軌道と比較した前記ニードルの位置を追跡するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項19】
前記ホログラフィック・ニードル・ガイドに沿って前記ニードルを挿入した後、前記ホログラフィック・ニードル・ガイドの前記軌道と比較した前記ニードルの位置の差異の所定の閾値からの逸脱を、前記拡張現実ディスプレイを通じて前記ユーザにアラートするステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項20】
前記ホログラフィック・ニードル・ガイドを表示した後、ニードル挿入ポイントを示すために、前記患者上に視覚合図を表示するための物理デバイスを提供するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、２０２０年５月１５日付けで出願した米国仮出願第６３／０２５，５８４号、及び２０１９年１２月３日付けで出願した米国仮出願第６２／９４２，８５７号の利益を主張する。それにより上記出願の全開示が、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、ホログラフィック拡張現実アプリケーションに関し、より詳細には、ホログラフィック拡張現実を採用する医療アプリケーションに関する。
【背景技術】
【0003】
本セクションは、本開示に関する背景情報を提供するが、これは必ずしも従来技術ではない。
【0004】
超音波案内は、針生検及び局所麻酔などの、多くの針ベースの医療措置にとって標準的なプラクティスになってきている。超音波案内の使用が、これらの措置の安全性及び成功を増加させることが明らかにされてきた。それでも、針（ニードル）を位置付け、向きを合わせる際の難しさにより、針先を誤って識別してしまうことがあり、この場合、針は、望ましくないことに、特定の解剖学的構成又はロケーションを貫通してしまうか、届かないことがある。
【0005】
開業医が自信をもって針を整合させるのを助けるために、特定の技術が使用されることがある。これらの技術は、簡単な機械装置から、先進的な自動針検出ソフトウェアまでの範囲に及ぶ。１つの特定の技術は、超音波画像で見ることができる軌道上で針を案内するための、超音波プローブに取り付けられた物理的な装置である機械式超音波ニードル・ガイドを伴う。詳細には、物理的な超音波必要性ガイドは、通常、プローブのトランスデューサ上に配置された再使用可能ブラケットで、超音波プローブに貼り付けることができる。ニードル・ガイドは、固定又はデザインされた角深度（ａｎｇｌｅ ｄｅｐｔｈ）に基づいて、事前選択及び使用されてもよい。挿入のための異なる軌道に適応させるために、例えば５つまでの異なる所定の角深度など、限られた数の角度の間で選択可能な、位置付け可能なニードル・ガイドも使用することができる。典型的には、これらの物理的なニードル・ガイドは、超音波プローブに連結された再使用可能ブラケットに、取外し可能なように取り付けられる。
【0006】
物理的な超音波ニードル・ガイドは、コスト負担及び限定的な再使用可能性を含む特定の限界をもたらす。実際には、大部分の超音波ニードル・ガイドが、使い捨てとしてデザインされる。このような物理的な超音波ニードル・ガイドは、さらに、ニードル・ガイド又は関連付けられたブラケットと共に使用されるようにデザインされた特殊な超音波トランスデューサを必要とすることがある。特定の所定の角深度が選択され得る場合でも、開業医は、これらの物理的なニードル・ガイドを用いた角度誘導の完全且つ制限のない範囲を与えられることはない。
【0007】
既知のニードル・ガイドも、ベンダ及びプローブ固有のものであり、典型的には、「平面内の」又は「平面に垂直な」角度に限定される。これらは、上述のように、機械式ガイドがサポートする単一の又は少ない角度にユーザが制限されるので、画像化治療の放射線科医などの経験のある臨床医によってしばしば批判される。臨床医は、しばしば、最も良く見えるように、内部手順的に（ｉｎｔｒａｐｒｏｃｅｄｕｒａｌｌｙ）プローブから平面外に針の向きを合わせる必要がある、ガイドとは無関係にプローブを移動させるという柔軟性を要望している。
【0008】
ホログラフィック拡張現実技術が、医療措置、臨床転帰、及び長期患者治療を改善するために、ヘルスケア・アプリケーションにおける、より広範囲に及ぶ用途を見出だそうとしている。これらの拡張現実技術はまた、例えば、患者の転帰を改善することになるコンテンツ固有の情報で、患者の医療設定における実際の環境を強化するのに有用である。例えば、開業医は、医療措置を実施しつつ同じ視野で追加の情報を見ることができ、この場合、開業医は、措置の効率を鈍らせるか、低減させ得る凝視の変更を行う必要がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】米国特許出願公報第２０１８／０３０３５６３号
【発明の概要】
【0010】
したがって、費用効果が高く、医療廃棄物を最小化し、経皮的外科処置を最適化するために角度誘導の完全且つ制限のない範囲を開業医に提供するという、超音波ニードル・ガイド・システム及び方法の継続的な必要性がある。望ましくは、システム及び方法は、ホログラフィック拡張現実を伴い、任意のタイプの超音波トランスデューサと共に使用することができる。
【0011】
本開示によれば、費用効果が高く、医療廃棄物を最小化し、経皮的外科処置を最適化するために角度誘導の完全且つ制限のない範囲を開業医に提供し、任意のタイプの超音波トランスデューサと共に使用することができる、ホログラフィック拡張現実超音波ニードル・ガイド・システム及び方法が、意外にも発見された。
【0012】
１つの実施例では、患者へのユーザによるニードルの経皮的挿入を案内するためのホログラフィック拡張現実超音波ニードル・ガイド・システムは、拡張現実ディスプレイを含む。拡張現実ディスプレイは、患者の部位（すなわち一部分）の仮想超音波画像を描写するように構成される。拡張現実ディスプレイはまた、仮想超音波画像内の基準点の選択に基づいて、患者上にホログラフィック・ニードル・ガイドを描写するように構成される。
【0013】
別の実施例では、ホログラフィック拡張現実超音波ニードル・ガイド・システムを使用する方法は、拡張現実ディスプレイを提供するステップを含み得、拡張現実ディスプレイは、患者の部位の仮想超音波画像を描写するように構成される。拡張現実ディスプレイはまた、仮想超音波画像内の基準点の選択に基づいて、患者上にホログラフィック・ニードル・ガイドを描写するように構成される。方法は、患者の部位の仮想超音波画像内の基準点を選択するステップを含み得る。次に、方法は、患者の部位の仮想超音波画像内の基準点の選択に基づいて、患者上にホログラフィック・ニードル・ガイドを表示するステップを含み得る。その後、方法は、ホログラフィック・ニードル・ガイドの軌道に沿ってニードルを経皮的に挿入するステップを含み得る。
【0014】
さらなる実施例では、本開示のシステム及び方法は、空間コンピューティング、拡張現実、及び人工知能（ＡＩ：ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）を使用してホログラフィック光線を発生させ、物理的なニードル・ガイドの意図した軌道を模倣することによって、意図したニードル軌道のホログラフィック表示を可能にする。このようなシステム及び方法は、任意の拡張現実ディスプレイと共に使用され、任意選択として、電磁気又は光学的追跡を使用してもよい。これは、ホログラフィック・ニードル・ガイドが、計画的に任意の超音波プローブに適合されること、任意の所望の角度に調節されること、及び任意の所望のニードル又はトロカール・サイズを収容するような大きさに作られることを可能にする。
【0015】
一定の実施例では、本開示のシステム及び方法は、ホログラフィックと超音波技術の一意の組合せを含むことができる。少なくとも１つの基準点が仮想超音波画像上で選択されてもよく、この基準点は、患者の構造に対する、システムによって生成された仮想／ホログラフィック・ニードル・ガイドの角度を、ユーザが能動的に変えることを可能にする。システムは、他の従来の超音波プローブを含み得、この超音波プローブは、（例えば、プローブ内のジャイロスコープ及び加速度計を使用した）既知の座標、ジャイロ、及びポジション・センサを有し得る。超音波画像は、１つ又は複数の事前記録された超音波画像を含むことができるか、リアル・タイムに取得された仮想超音波画像を含んでもよい。
【0016】
本開示の様々な実施例が、以下の態様を含むことができる。操作中、慣例的に物理的なブラケットであるはずのニードル・ガイドは、１つの非限定的な実例として、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＨｏｌｏＬｅｎｓ（登録商標）ヘッドセットなどの、ホログラフィック可視化システムを身につけている開業医の視界に「ゴーストされる」又は重ね合わされることが可能である。これは、開業医が、任意の所望の角度で、また、追加の使い捨ての物理的なニードル・ガイドを必要とせずに、ニードル挿入を実施することを可能にする。ニードルの超音波又はＥＭ追跡も、ホログラフィック可視化システムを通じて開業医に採用され、伝えられてもよい。システムはまた、特定の措置におけるニードルの挿入に関連付けられ得る、エラー・バー、又は、受入れ可能な配置の関連付けられたゾーンを生成し得る。
【0017】
本開示のシステム及び方法の使用は、改善されたニードルの可視化、低減された措置時間、より信頼できる臨床転帰、及び任意の物理的な超音波ニードル・ガイド、ブラケット、又は手術室の消毒の必要性の望ましい除去を可能にすることを理解されたい。標的でない創傷を最小化するための重要な構造回避も提供される。有利なことに、本開示のシステム及び方法は、神経ブロック、局所麻酔、血管アクセス、生検、切除、エンドキャビティ、経膣、平面外に対する経直腸、バイプレーン、湾曲経路、任意の可変又は固定角度での直線経路の平面内ニードル案内を含むがこれらに限定されない、広い多様性又は医療措置のために使用され得る。システム及び方法はまた、マンモグラフィ及び関連措置での使用に特によく適合する。
【0018】
さらに他の実施例では、本開示のシステム及び方法は、内部手順的に全て簡単に達成可能な、任意の軌道又は角度を仮想的にサポートするホログラフィックック・ニードル・ガイドを提供することによって、機械式ニードル・ガイドの限界に対処する。ホログラフィック・ニードル・ガイドは、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＨｏｌｏＬｅｎｓ（登録商標）又は他の拡張現実デバイスなどの、立体画法又は立体映像ヘッド・マウント・ディスプレイを通じて見ることができる。ホログラフィック・ニードル・ガイドは、ユーザによって対話可能であり、プローブに制限されないが、ユーザ定義の目的地又は標的への任意のユーザ定義の軌道で、措置者（ｐｒｏｃｅｄｕｒａｌｉｓｔ）のニードルを同様に案内する能力を有する。
【0019】
ホログラフィック・ニードル・ガイドは、機械式ガイドより優れた案内を行い、市場において機械式ガイドを置き換える可能性があることを理解されたい。物理的なガイドをプローブに取り付けるのではなく、ユーザは、代わりに、本開示のアプリケーションを動かす複合現実ヘッドセットを着用する。
【0020】
特定の実施例では、システム及び方法は、ユーザが超音波平面上のニードル・ガイドの標的の目的地を選ぶことによって開始される。セットされると、ホログラフィック標的は、患者の内部の現実の単語の空間に変換される。完全なニードル・ガイドがこの現実世界の位置に例示され、ユーザは、次に、任意の所望の視界を発生させるために超音波プローブを同時に移動させながら、ホログラフィック・ガイドを位置づけ始める。
【0021】
典型的には、超音波平面は、ガイドを「スイープ」アップ及びダウンされ、全ての方向に、ニードル・ガイドの周囲の構造への可視性を提供することが望ましい。このスイーピングは、機械式ガイドでは不可能であり、経験豊かな措置者によって機械式ガイドが支持を失う主要な理由の１つである。
【0022】
開業医は、超音波誘導されたニードル措置を実施するとき、自分の手の両方を必要とする。したがって、ホログラフィック標的のスタンピングを可能にすること、ニードル・ガイド、及び超音波プローブ位置が、ツール（例えば、ニードル又はプローブ）を置き、その後戻すこと、並びに、既知の及び決定されたプローブ位置及び解剖学上の標的に基づいてニードルを挿入したいと思う場所を知ることを開業医にもたらす。
【0023】
適用可能性のさらなる領域は、本明細書で行われる説明から明らかになるであろう。説明及び具体例は、例証の目的だけを意図し、本開示の範囲を限定することを意図していないことを理解されたい。
【0024】
本明細書で説明される図面は、選択された実施例の例証目的のためだけのものであり、全ての可能な実装形態というわけではなく、本開示の範囲を限定することを意図していない。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本開示の１つの実施例による、操作中に、ヘッドセット・ディスプレイを通じて見ることができる仮想超音波スキャンを示す拡張仮想ウィンドウ及び拡張仮想超音波投影を描写する、ホログラフィック拡張現実超音波ニードル・ガイド・システムの透視図である。
【図3】図１及び図２に示されたシステムの透視図であり、本開示の１つの実施例による、ホログラフィック・ニードル・ガイドが表示され、ユーザが、ホログラフィック・ニードル・ガイドの軌道を調節することを描写する。
【図5】本開示の１つの実施例による、ヘッドセット・ディスプレイ身につけ、ホログラフィック・ニードル・ガイドに沿ってニードルを挿入しているユーザの視点から示された、図４の印５において撮られたシステムのユーザの拡大された透視図である。
【図8】超音波スキャンの概略図であり、本開示の１つの実施例による、選択された基準点を伴う超音波スキャンを描写し、仮想ニードル挿入ポイントを表示する。
【図9A】本開示の１つの実施例による、所望のニードル挿入ポイントを決定するためのニードル挿入ガイドの上面図であり、ニードル挿入ガイドを使用するために超音波プローブに隣接して配置された孔を伴う物理テンプレートを描写する。
【図9B】本開示の別の実施例による、所望のニードル挿入ポイントを決定するためのニードル挿入ガイドの側面図であり、ニードル挿入ガイドと共に使用するために超音波プローブに隣接して配置された測定マークを伴う物理テンプレートを描写する。
【図10A】本開示による、ニードル挿入ガイドを生成及び移動させるための方法を示す概略図である。
【図10B】本開示による、ニードル挿入ガイドを生成及び移動させるための方法を示す概略図である。
【図11A】ヘッドアップ・ディスプレイ方法を使用した、ニードル・ガイド標的設定のための段階的フローを示す部分透視図である。
【図11B】ヘッドアップ・ディスプレイ方法を使用した、ニードル・ガイド標的設定のための段階的フローを示す部分透視図である。
【図11C】ヘッドアップ・ディスプレイ方法を使用した、ニードル・ガイド標的設定のための段階的フローを示す部分透視図である。
【図12A】フラッシュライトディスプレイ方法を使用した、ニードル・ガイド標的設定のための段階的フローを示す部分透視図である。
【図12B】フラッシュライトディスプレイ方法を使用した、ニードル・ガイド標的設定のための段階的フローを示す部分透視図である。
【図12C】フラッシュライトディスプレイ方法を使用した、ニードル・ガイド標的設定のための段階的フローを示す部分透視図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
技術の以下の説明は、１つ又は複数の発明の主題、製造、及び使用の性質を帯びた例示にすぎず、本出願における、又は、本出願への優先権を主張して提出され得るような他の出願、若しくは、これらから交付する特許における、特許請求される任意の固有の発明の範囲、用途、又は使用を限定することを意図するものではない。開示された方法に関して、提示されるステップの順序は、本質的に例示的なものであり、したがって、ステップの順序は、特定のステップを同時に実施できる場合を含み、様々な実施例で異なることがある。「ａ」及び「ａｎ」は、本明細書で使用されるとき、項目の「少なくとも１つ」が存在することを示し、可能であれば、複数のこのような項目が存在し得る。別途明確に示される場合を除き、本説明における全ての数量は、単語「約（ａｂｏｕｔ）」によって修飾されるものと理解されることになり、全ての幾何学的及び空間的な説明語は、技術の最も広い範囲を説明する際に、単語「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」によって修飾されるものと理解されることになる。「約」は、数値に適用されるとき、計算又は測定が、値のいくらかのわずかな不正確さ（値の正確さにいくらか近づく、値に近似的に又は適度に近い、ほぼ）を許容することを示す。何らかの理由で、「約」及び／又は「実質的に」で示される不正確さが、この普通の意味で当技術分野において別途理解されない場合、「約」及び／又は「実質的に」は、本明細書で使用されるとき、少なくとも、このようなパラメータを測定又は使用する普通の方法から生じ得る変動を示す。
【0027】
制約のない用語「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）、収める（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）、又は有する（ｈａｖｉｎｇ）などの非制限的な用語の類義語のように、本技術の実施例を説明及び主張するための本明細書で使用され、実施例は、代替として、「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」又は「から本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ」などの、より限定的な用語を使用して説明され得る。したがって、材料、構成要素、又は処理ステップを列挙する任意の所与の実施例に対して、本技術はまた、具体的には、このような追加の材料、構成要素、又は処理が、本出願において明示的に列挙されなくても、（から成るための）追加の材料、構成要素、又は処理を除く、及び、（から本質的に成るための）実施例のかなりの性質に影響を及ぼす追加の材料、構成要素、又は処理を除く、このような材料、構成要素、若しくは処理ステップから成る、又はこれらから本質的に成る実施例を含む。例えば、要素Ａ、Ｂ、及びＣを列挙する構成物又は処理の列挙は、具体的には、要素Ｄが本明細書で除外されるものと明示的に説明されなくても、当技術分野において列挙され得る要素Ｄを除く、Ａ、Ｂ、及びＣから成る、並びにこれらから本質的に成る実施例を想定する。
【0028】
本明細書で言及されるように、範囲の開示は、別途指定されない限り、エンドポイントを含むものであり、全ての別個の値、及び全範囲内のさらに分割された範囲を含む。したがって、例えば、「ＡからＢまで」又は「約Ａから約Ｂまで」という範囲は、Ａ及びＢを含むものである。（量、重量百分率などの）固有のパラメータの値の開示及び値の範囲は、本明細書で有用な他の値及び値の範囲を除外するものではない。所与のパラメータの２つ以上の固有の例示値が、パラメータに対して主張され得る値の範囲のエンドポイントを定義し得ることが想定される。例えば、パラメータＸが値Ａを有するものと本明細書で例示され、値Ｚを有するものと同様に例示される場合、パラメータＸは、約Ａから約Ｚまでの値の範囲を有し得ることが想定される。同様に、（このような範囲がネストされるか、重複するか、別個のものである）パラメータの値の２つ以上の範囲の開示が、開示された範囲のエンドポイントを使用して主張され得る値の範囲の全ての可能な組合せを包括することが想定される。例えば、パラメータＸが、１～１０、又は２～９、又は３～８の範囲の値を有すると本明細書で例示される場合、パラメータＸが、１～９、１～８、１～３、１～２、２～１０、２～８、２～３、３～１０、３～９などを含む他の値の範囲を有し得ることも想定される。
【0029】
要素又は層が、別の要素又は層「の上にある（ｏｎ）」、「に係合される（ｅｎｇａｇｅｄ ｔｏ）」、「に接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」、又は「に連結される（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」と言及されるとき、これは、直接的に、他の要素又は層の上にある、に係合される、に接続される、又は、に連結されるか、介在する要素又は層が存在し得る。対照的に、要素が、別の要素又は層「の直接上にある（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」、「に直接係合される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｅｎｇａｇｅｄ ｔｏ）」、「に直接接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ」、又は「に直接連結される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ」と言及されるとき、介在する要素又は層は存在しなくてもよい。要素間の関係を説明するために使用される他の単語は、同様に解釈されるべきである（例えば、「の間の（ｂｅｔｗｅｅｎ）」対「の直接的に間の（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣接した（ａｄｊａｃｅｎｔ）」対「直接的に隣接した（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｊａｃｅｎｔ）」等）。本明細書で使用されるように、用語「及び／又は」は、関連付けられた挙げられた項目の１つ又は複数の任意及び全ての組合せを含む。
【0030】
用語第１、第２、第３等は、様々な要素、構成要素、領域、層、及び／又はセクションを説明するために本明細書で使用されることがあるが、これらの要素、構成要素、領域、層、及び／又はセクションは、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、層、又はセクションを、別の領域、層、又はセクションと区別するためにしか使用されることはない。「第１」、「第２」などの用語、及び他の数値の用語は、本明細書で使用されるとき、文脈によって明確に示されない限り、シーケンス又は順序を示唆しない。したがって、下記で論じられる第１の要素、構成要素、領域、層、又はセクションは、実例の実施例の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層、又はセクションと呼ばれることがある。
【0031】
「内部（ｉｎｎｅｒ）」、「外部（ｏｕｔｅｒ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下（ｂｅｌｏｗ）」、「より低い（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上（ｕｐｐｅｒ）」、及び同様のものなどの空間的関連語は、図に示されるような、別の要素又は構成に対する１つの要素又は構成（フィーチャ）の関係を説明するために、説明を容易にするために本明細書で使用され得る。空間的関連語は、図に描写された方向に加えて、使用又は操作中のデバイスの異なる方向を包含することを意図することがある。例えば、図のデバイスが逆さになる場合、他の要素又は構成の「下（ｂｅｌｏｗ）」又は「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と説明される要素は、他の要素又は構成の「上（ａｂｏｖｅ）」に向けられるはずである。したがって、実例の用語「下に（ｂｅｌｏｗ）」は、上（ａｂｏｖｅ）と下（ｂｅｌｏｗ）両方の方向を包含することができる。デバイスは、（９０度回転された方向又は他の方向）に別途向けられてもよく、本明細書で使用される空間的に関連した説明語は、適宜解釈される。
【0032】
図１～図７は、医療措置のために、患者１０６へのユーザ１０４によるニードル１０２の経皮的挿入を案内するためのシステム１００を示す。システム１００は、拡張現実ディスプレイ１０８を含む。拡張現実ディスプレイ１０８は、ヘッドアップ・ディスプレイすなわち「ＨＵＤ（ｈｅａｄｓ－ｕｐ ｄｉｓｐｌａｙ）」モードとして知られるモードで、患者１０６の部位の仮想超音波画像１１０を描写するように構成される。拡張現実ディスプレイ１０８はまた、「フラッシュライト」モードとして知られるモードで、仮想超音波画像１１０内の基準点（ｒｅｆｅｒｅｎｅ ｐｏｉｎｔ）１１４の選択に基づいて、患者１０６上にホログラフィック・ニードル・ガイド１１２を描写するように構成される。ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２は、非限定的な実例として、細長い軸、管、又はシリンダの形で仮想的に描写され得、それぞれが、実際の器具の軌道の好ましい角度を示す。有利なことに、システム１００は、費用効果が高く、医療措置からの実際の必要性ガイド及びブラケットの必要性の除去により医療廃棄物を最小化し、経皮的外科処置のための角度誘導の完全且つ制限のない範囲を開業医に提供する。
【0033】
１つの実例では、システム１００は、プロセッサ（図示せず）及びメモリ（図示せず）を有するコンピュータ１１６をさらに含んでもよい。メモリ（図示せず）は、患者１０６の部位の仮想超音波画像１１０内の基準点１１４の選択に基づいて、患者１０６上にホログラフィック・ニードル・ガイド１１２を生成及び表示又は描写するように拡張現実ディスプレイ１０８に指示する非一時的プロセッサ実行可能命令を有してもよい。詳細には、プロセッサ実行可能命令は、図１３に示されるような方法２００に従ってコンピュータ１１６を動作させることを可能にし得る。
【0034】
図１～図２に示されているように、拡張現実ディスプレイ１０８は、仮想ウィンドウ１１８の一部として、及び／又は患者１０６上の仮想超音波投影１２０の一部として、患者１０６の部位の仮想超音波画像１１０を描写するように構成され得る。より詳細な実例では、拡張現実ディスプレイ１０８は、コンピュータ１１６と通信している、ユーザ１０４によって装着可能なヘッドセット・ディスプレイ１２２を含み得る。さらにより詳細な実例では、コンピュータ１１６は、ユーザ１０４によって装着可能なヘッドセット・ディスプレイ１２２に統合され得る。さらにより詳細には、ヘッドセット・ディスプレイ１２２は、例えば、定義を含む全開示が参照により本明細書に本明細書によって組み込まれる、Ｗｅｓｔらへの米国特許出願公報第２０１８／０３０３５６３号で説明されるような、追跡システム（例えば、慣性計測ユニット）、統合ＣＰＵ及びホログラフィック処理ユニット、カメラ、並びにホログラフィック投影レンズを有するＭｉｃｒｏｓｏｆｔ ＨｏｌｏＬｅｎｓ（登録商標）でもよい。当業者は、本開示の範囲内で、他の適切なディスプレイを選択してもよい。
【0035】
コンピュータ１１６によって生成され、患者１０６上に描写される仮想超音波投影１２０は、超音波プローブ１２４に隣接して配置された仮想超音波画像１１０の仮想ディスプレイとしてさらに定義されてもよい。操作中、仮想超音波投影１２０は、仮想超音波投影１２０の位置が超音波プローブ１２４の位置を追うように、超音波プローブ１２４にリンクされてもよい。例えば、超音波プローブ１２４は、光学追跡キューブなどの、（図６、図１１Ａ～図１１Ｃ、及び図１２Ａ～図１２Ｃに示された）追跡手段１２５を提供されてもよい。代替として、仮想超音波投影１２０は、仮想的にロックされた位置（図示せず）においてスタンプ（固定又は記録）されてもよい。より詳細には、仮想超音波投影１２０が、仮想的にロックされた位置（図示せず）においてスタンプされる場合、コンピュータ１１６は、仮想超音波投影１２０の位置を調節するための命令として、ユーザ１０４の動きを認識することはない。
【0036】
詳細な非限定的例では、仮想超音波投影１２０は、例えば、図２に示されているように、操作中に、超音波プローブ１２４の上に直接的に表示されてもよい。有利なことに、患者１０６上の仮想超音波投影１２０は、ユーザ１０４が、仮想超音波画像１１０を監視しながら、患者１０６を見続けることを可能にし得る。
【0037】
図２への参照を続けると、仮想超音波画像１１０は、基準点１１４を識別するためにユーザ１０４によって選択可能であり得る。より詳細な実例では、例えば、図６に示されているように、仮想超音波画像１１０はまた、基準点１１４を識別するためにリモート・ユーザ１２６によって選択可能であり得る。さらにより詳細な実例では、リモート・ユーザ１２６は、患者１０６へのニードル１０２の経皮的挿入を案内するユーザ１０４の場所に関して異なる場所（図示せず）に位置していてもよい。
【0038】
図３に示されているように、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の角度又は軌道１２８は、ユーザ１０４によって調節可能である。詳細な実例では、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８はまた、リモート・ユーザ１２６によって調節可能であり得る。さらにより詳細な実例では、リモート・ユーザ１２６は、患者１０６へのニードルの経皮的挿入を案内するユーザ１０４とは異なる場所（図示せず）に位置していていもよい。有利なことに、ユーザ１０４及び／又はリモート・ユーザ１２６は、あまり侵襲的でない経路をニードル１０２に提供するようにホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８を調節し得る。ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８を調節することによって、他の非標的の解剖学的構造１３０が、より正確且つ効率的に回避され得ることが望ましい。
【0039】
詳細な事例では、コンピュータ１１６は、本開示の範囲内で、自動又は手動でホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８を選択するためのモダリティ又は設定１３２、１３４を定義するように構成され得る。より詳細な事例では、設定１３２、１３４は、（図３に実質的に垂直方向として示された）平面内のモダリティ１３２、（図３に軌道１２８の角度だけ実質的に垂直方向から離れてセットされた方向として示された）平面外のモダリティ１３４、フリー・ハンドのモダリティ（図示せず）、及びその組合せから成るグループから選択され得る。
【0040】
設定１３２、１３４は、患者１０６に関連付けられた平面１３６に比較したホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８の角度に基づく。１つの非限定的な実例では、図３、図１０Ａ、及び図１０Ｂに示されているように、患者１０６の平面１３６は、患者１０６が手術台に横たり、すなわち台の表面と平行である場合、実質的に水平でよい。平面内のモダリティ１３２は、患者１０６の平面１３６に実質的に垂直になるように、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８の向きを合わせているものとして説明され得る。平面外のモダリティ１３４は、平面内のモダリティ１３２の実質的に垂直な角度以外の所定又は所望の角度に、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８の向きを自動的に合わせているものとして説明され得る。コンピュータ１１６が、所望の角度にホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８の向きを自動的に合わせていない場合、フリー・ハンドのモダリティ（図示せず）が使用され得る。その代わりに、フリー・ハンドのモダリティ（図示せず）は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８のための所望の方向を自由に選択することをユーザ１０４に頼る。
【0041】
さらにより詳細な事例では、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２は、シリンダ又はロッド形状の構造として描写され得る。ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２は、選択された基準点１１４に従属し、（図１０Ａ及び図１０Ｂに示された）外部ポイント１１５に又はこれを通じて、患者１０６から外側に延び得る。外部ポイント１１５は、例えば、超音波プローブ１２４のロケーションにおよその中心がある平面１３６上の円又は長円の周辺上のポイントなどの、平面１３６上のポイントでよい。外部ポイント１１５は、ニードル１０２のための最適のアプローチ角度を生成するように構成されたアルゴリズムに基づく自動選択を含む任意の適切な方法によって、又は、ユーザ１０４による手動選択によって、選択されてもよい。
【0042】
操作中、ユーザ１０４は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２をつかむこと、ピンチすること、タップすること、及び／又は保持することによって、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２を選択し得る。ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２をつかむこと、ピンチすること、及び／又は保持することを行いつつ、ユーザ１０４は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２と共にユーザの手を所望の位置に移動させることによって、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８を調節し得る。ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の動きは、選択された基準点１１４に従属する弧として表示され得る。図１０Ａ～図１０Ｂに示されているように、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の動きは、超音波プローブ１２４の位置と相関され得る。フリー・ハンドのモダリティ（図示せず）は、３次元の設定上でさらに調節可能であり得、選択された基準点１１４のまわりの球状のパターンで弧を作ることを可能にする。さらに、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２は、仮想的にロックされた位置（図示せず）においてスタンプされてもよい。より詳細には、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２が、仮想的にロックされた位置（図示せず）においてスタンプされる場合、コンピュータ１１６は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の位置を調節するための命令として、ユーザ１０４の動きを認識することはない。最も詳細な事例では、コンピュータ１１６は、デフォルト設定として平面内のモダリティ１３２を有してもよい。有利なことに、ユーザ１０４は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８をより効率的にセットするために、行われる手術のタイプ、及び患者１０６の解剖学的構造１３０に基づいて、望ましい設定１３２、１３４を選択し得る。当業者は、本開示の範囲内で、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８をセットするための他の適切なモダリティを選択してもよい。
【0043】
図１～図４及び図６に示されているように、システム１００は、超音波プローブ１２４をさらに含んでもよい。詳細な実例では、システム１００は、超音波プローブ１２４から患者１０６の部位の仮想超音波画像１１０を取得するように構成され得る。より詳細な実例では、システム１００は、超音波プローブ１２４から患者１０６の部位の仮想超音波画像１１０をリアル・タイムに取得するように構成され得る。代替の詳細な実例では、患者１０６の部位の仮想超音波画像１１０は、事前記録されてもよい。
【0044】
詳細な実例では、システム１００はまた、ロボット・アーム（図示せず）を含んでもよい。ロボット・アーム（図示せず）は、超音波プローブ１２４とニードル１０２のそれぞれを保持するように構成され得る。より詳細な実例では、リモート・ユーザ１２６は、コンピュータ１１６を使用することによって、ロボット・アーム（図示せず）を移動させることができてもよい。さらにより詳細な実例では、リモート・ユーザ１２６は、患者１０６へのニードル１０２の経皮的挿入を実施するためにロボット・アーム（図示せず）を移動させているユーザ１０４とは異なる場所（図示せず）に位置していてもよい。当業者は、本開示の範囲内で、患者１０６へのニードル１０２の経皮的挿入をリモートに実施する他の適切な方法を選択してもよい。
【0045】
詳細な実例では、システム１００は、（図１１Ａ～図１１Ｃに１３５として示された）追跡手段を含み得る。追跡手段は、患者１０６の解剖学的構造１３０及びニードル１０２の強化された可視化（高度可視化）を提供するように構成され得る。追跡手段は、患者１０６上、若しくはニードル１０２上、又は両方に置かれてもよい。追跡手段（図示せず）は、赤外線マーカ（図示せず）、電磁気トラッカ（図示せず）、画像若しくはモデル・トラッカ（図示せず）、及び／又はＲＦＩＤトラッカ（図示せず）でもよい。非限定的な実例として、電磁気追跡手段（図示せず）は、Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｃ．から市販で手に入る、Ａｕｒｏｒａ（登録商標）追跡システムによって提供され得る。別の非限定的な実例として、赤外線マーカ追跡手段（図示せず）は、Ｈｏｌｏ－ＬＩｇｈｔ ＧｍｂＨから市販で手に入る、Ｓｔｙｌｕｓ ＸＲ（登録商標）追跡システムと共に利用されてもよい。画像又はモデル追跡手段（図示せず）の非限定的な実例は、Ｖｉｓｏｍｅｔｒｙ ＧｍｂＨから市販で手に入る、ＶｉｓｉｏｎＬｉｂ（商標）追跡システムを含み得る。さらに、ＲＦＩＤ追跡手段（図示せず）の非限定的な実例は、Ｘｅｒａｆｙ Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ Ｐｔｅ Ｌｔｄ．から市販で手に入る、Ｘｅｒａｆｙ（登録商標）タグなどの、加圧減菌耐性ＲＦＩＤタグと共に利用されてもよい。
【0046】
図１１Ａ～図１１Ｃを参照すると、システム１００の追跡手段１３５は、患者上に配置された少なくとも１つの光学追跡マーカを含み得る。光学追跡マーカは、患者の体の位置を追跡するように構成される。さらに、光学追跡マーカは、ヘッドセット・ディスプレイ１０８、１２２を通じたユーザによる視界のために動作情報を空間的に固定するようにさらに構成され得る。例えば、動作投影が超音波平面である場合、超音波平面は、光学追跡マーカを介して患者の体に空間的に固定されてもよい。これは、超音波平面を患者の体に固定したままにすることを可能にしつつ、開業医が、追跡されていない器具又はニードル１０２を横に置けるようにすることが望ましい。
【0047】
光学追跡マーカの非限定的な実例は、受動マーカ及び能動マーカを含む。受動マーカは、入ってくる赤外光を反射する逆反射素材から成ってもよい。能動マーカは、赤外線発光ダイオードから成ってもよい。それでも、当業者が、本開示の範囲内で、他のタイプの光学追跡マーカを利用してもよいことを理解されたい。
【0048】
ここで図５を参照すると、システム１００が追跡手段を提供される場合、拡張現実ディスプレイ１０８はまた、ホログラフィック・エラー・バー１３７を描写するように構成され得る。ホログラフィック・エラー・バー１３７は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８と比較したニードル１０２の位置の相違の所定の閾値からの逸脱をユーザ１０４にアラートするようにさらに構成され得る。アラートの非限定的な実例は、視覚色彩変化、聴覚音、視覚信号、及び／又は振動を含み得る。詳細な実例では、患者１０６上のホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の表示は、ニードル１０２の物理的特徴に応じた最小範囲（図示せず）及び最大範囲（図示せず）を含み得る。非限定的な実例として、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２は、患者１０６に挿入されているニードル１０２の物理的な長さ及び直径を描写するように調節可能であり、構成されてもよい。有利なことに、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の表示において、ホログラフィック・エラー・バー１３７、及びニードル１０２の物理的限界を提供することによって、ユーザ１０４は、より正確に、迅速に、且つ自信を持って手術を実施することができる。当業者は、本開示の範囲内で、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８と比較したニードル１０２の位置の相違の所定の閾値からの逸脱を識別し、ユーザ１０４にアラートする他の方法を使用してもよい。
【0049】
図８、図９Ａ、及び図９Ｂに示されているように、システム１００は、本明細書で説明されるような、ホログラフィック必要ガイド１１２と併用して使用するための、ニードル挿入ガイド１３８を含み得る。ニードル挿入ガイド１３８は、患者１０６上に視覚合図を提供する物理デバイスでもよい。ニードル挿入ガイド１３８は、望ましい又は所定のニードル挿入ポイント（ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ）１４０、１４８を示すように構成され得る。詳細な実例では、図９Ａ及び図９Ｂに示されているように、ニードル挿入ガイド１３８は、ホログラフィック必要ガイド１１２のロケーションの近くの、患者１０６上に置かれた物理テンプレート１４２でもよい。より詳細な実例では、物理テンプレート１４２は、ホログラフィック必要ガイド１１２と併用してニードル１０２の所望の軌道（図示せず）を実現するための、望ましいニードル挿入ポイント１４０、１４８のさらなる視覚合図をユーザに与えるために、可能な挿入ポイント１４０をマークする基準に隣接して定義する（図９Ｂに示された）基準マーキングを伴うバー１４４、又は、可能な挿入ポイント１４８をその内側に定義する（図９Ａに示された）線形の行に配置された複数の孔１４６を伴うバー１４５を含み得る。
【0050】
代替の実例では、図８に示されているように、ニードル挿入ガイド１３８は、超音波プローブ１２４上に配置されるか、これに取り付けられてもよい。ニードル挿入ガイド１３８が超音波プローブ１２４上に配置される場合、ニードル挿入ガイド１３８は、患者１０６上の意図したニードル挿入ポイントの、及び、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２と対応する、視覚合図を提供するように構成され得る。
【0051】
図６に示されているように、システム１００の様々な構成要素が、様々なやり方で相互接続され得る。超音波プローブ１２４、ニードル１０２、及びニードル挿入ガイド１３８のそれぞれは、コンピュータ１１６と通信していてよい。コンピュータ１１６はまた、拡張現実ディスプレイ１０８と通信していてよい。コンピュータ１１６はまた、例えば、インターネットなどのワイド・エリア・ネットワーク上でコンピュータ１１６と通信しているリモート・ユーザ１２６の端末又は外部コンピュータを通じて、リモート・ユーザ１２６からデータを配信及び受信してもよい。通信は、適切な有線又はワイヤレス技術手段を通じて提供されてもよい。インターネット接続デバイス（図示せず）も、前述の通信をさらに提供するために利用されてもよい。当業者は、本開示の範囲内で、システム１００内の通信を相互接続及び提供するための他の適切な方法を選択してもよい。
【0052】
図７に示されているように、システム１００の様々な構成要素は、移動可能なカート１５０上に一緒に提供されてもよい。カート１５０は、コンピュータ１１６、拡張現実ディスプレイ１０８、及び超音波プローブ１２４のそれぞれを含み得る。カート１５０は、損傷からの保護を強化するために、拡張現実ディスプレイ１０８をケース１５２に格納してもよい。コンピュータ１１６がカート１５０上に提供される場合、コンピュータ１１６は、コンピュータ１６が通信している外部サーバ１５４及び外部ワイヤレス・ルータ１５６も含み得る。有利なことに、カート１５０は、ユーザ１０４が、医療措置のために患者１０６のロケーション（図示せず）にシステム１００を移動させることを、より簡単に可能にし得る。
【0053】
図１３に示されているように、本技術は、本明細書で説明される、ホログラフィック拡張現実超音波ニードル・ガイド・システム１００を使用する方法２００を含む。方法２００は、拡張現実ディスプレイ１０８を提供するステップ２０２を含み得る。拡張現実ディスプレイ１０８は、患者１０６の部位の仮想超音波画像１１０を描写するように構成され得る。拡張現実ディスプレイ１０８はまた、仮想超音波画像１１０上の基準点１１４の選択に基づいて、患者１０６上にホログラフィック・ニードル・ガイド１１２を描写するように構成され得る。方法２００はまた、超音波プローブ１２４を使用して、患者１０６の部位の仮想超音波画像１１０をリアル・タイムに提供するステップ２０４を含み得る。超音波プローブ１２４によって提供されるリアル・タイムの画像化は、患者１０６の解剖学的構造１３０の、より正確な可視化を可能にし得ることが望ましい。代替として、方法２００は、事前記録された仮想超音波画像１１０を提供するステップ２０６を含み得る。有利なことに、仮想超音波画像１１０が事前記録される場合、ユーザ１０４は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８も調節しながら、超音波プローブ１２４を保持することを必要とされることはない。
【0054】
方法２００は、患者１０６の部位の仮想超音波画像１１０内の基準点１１４を選択するステップ２０８を含み得る。その後、方法２００は、患者１０６の部位の仮想超音波画像１１０上の基準点１１４の選択に基づいて、患者１０６上にホログラフィック・ニードル・ガイド１１２を表示するステップ２１０を含み得る。
【0055】
図１３への参照を続けると、方法２００は、患者１０６上にホログラフィック・ニードル・ガイド１１２を表示した後、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２に関連付けられた軌道１２８の角度を調節するステップ２１２をさらに含み得る。詳細な実例では、コンピュータ１１６は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８を自動選択するための設定１３２、１３４を含み得る。設定１３２、１３４は、平面内のモダリティ１３２、平面外のモダリティ１３４、及び／又はフリー・ハンドのモダリティ（図示せず）から選択されてもよい。
【0056】
図１３に示されているように、方法２００は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２に関連付けられた軌道１２８の角度を調節した後、所望の位置においてホログラフィック・ニードル・ガイド１１２をスタンプするステップ２１４を含み得る。ユーザ１０４が、超音波誘導ニードル措置を実施するとき、自分の手の両方を必要とし得る場合、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２は、仮想的にロックされた位置（図示せず）においてスタンプされてもよい。より詳細には、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２が、仮想的にロックされた位置（図示せず）においてスタンプされる場合、コンピュータ１１６は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８を調節するための命令として、ユーザ１０４の動きを認識することはない。さらにより詳細な実例では、コンピュータ１１６は、基準点１１４、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２、仮想超音波投影１２０、及びその組合せのそれぞれが、仮想的にロックされた位置（図示せず）においてスタンプされることを可能にし得る。有利なことに、スタンプの構成は、ニードル１０２又は超音波プローブ１２４を置き、その後戻すこと、並びに、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２及び基準点１１４に基づいて、ユーザ１０４がニードル１０２を挿入したいと思う場所を知ることをユーザ１０４にもたらす。
【0057】
図１３にさらに示されているように、方法２００は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２を表示した後、ニードル挿入ポイント１４０、１４８を示すために、患者１０６上にニードル挿入ガイド１３８を表示するステップ２１６を含み得る。次に、方法２００は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２に沿ってニードル１０２を挿入した後、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８と比較したニードル１０２の位置を追跡するステップ２１８を含み得る。図５に示されているように、ニードル１０２の位置が追跡される場合、方法２００は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２に沿ってニードル１０２を挿入した後、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８と比較したニードル１０２の位置の相違の所定の閾値からの逸脱を、拡張現実ディスプレイ１０８を通じてユーザ１０４にアラートする別のステップ２２０を有し得る。その後、方法２００は、ホログラフィック・ニードル・ガイド１１２の軌道１２８に沿ってニードルを経皮的に挿入するステップ２２２を含み得る。
【0058】
実例
本開示のシステム１００及び方法２００は、超音波技術とホログラフィックとの一意の組合せとしてさらに説明することができ、これは、図１０Ａ～図１０Ｂ、図１１Ａ～図１１Ｃ、及び図１２Ａ～図１２Ｃを全体的に参照しながら説明される以下の非限定的な実例を考慮してさらに示すことができる。
本開示のシステム１００及び方法２００は、超音波技術とホログラフィックとの一意の組合せとしてさらに説明することができ、これは、図１０Ａ～図１０Ｂ、図１１Ａ～図１１Ｃ、及び図１２Ａ～図１２Ｃを全体的に参照しながら説明される以下の非限定的な実例を考慮してさらに示すことができる。
【0059】
「ニードル・ガイド・オブジェクト」
【0060】
詳細な実例では、ニードル・ガイドは、２点間の線であると定義される。視覚標的は、線の遠位端に置かれる。実際のニードルを実際のガイドに接続するためのフィクスチャに似た、線の近位端におけるゴーストされた形状もある。
【0061】
「対話」
【0062】
特定の実例では、標的は対話可能でなくてもよい。フィクスチャ形状は、対話可能でよく、変換のみを実施し得る（すなわち、回転又は拡大縮小がない）。フィクスチャは、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｔｏｏｌｋｉｔ（ＭＲＴＫ）によって定義されるような、遠くの対話と近くの対話の両方をサポートし得る。「遠くの対話」のために、ユーザは、ハンド・レイをハンドルにポイントし、次に、ピンチ・アンド・ホールドを実施することによってフィクスチャを選択し得る。ピンチされている間、フィクスチャは、ハンド・ジェスチャを通じて変換され得る。「近くの対話」のために、システムは、ＭＲＴＫにおける既存パターンを介したフィクスチャの直接操作をサポートしてもよい。フィクスチャの対話状態は、例えば、（２０２０年１１月２７日に最後にアクセスされた、ｈｔｔｐｓ：／／ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ．ｇｉｔｈｕｂ．ｉｏ／ＭｉｘｅｄＲｅａｌｉｔｙＴｏｏｌｋｉｔ－Ｕｎｉｔｙ／Ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ／ＲＥＡＤＭＥ＿Ｉｎｔｅｒａｃｔａｂｌｅ．ｈｔｍｌにおいて見つけた）ＭＲＴＫ Ｉｎｔｅｒａｃｔａｂｌｅ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｏｖｅｒｖｉｅｗにおいて説明されているような、ＭＲＴＫパターンに従ってもよい。対話状態は以下を含む。ｉ）デフォルト（通常、観察）、ｉｉ）焦点を合わされる（標的にされる、ホバー）、例えば、フィクスチャが光を発し得る、及び、ｉｉｉ）アクティブ（押される）（つかまれる対つかまれない）－フィクスチャが色を青に変化させる。
【0063】
「ニードル・ガイドの視覚仕様」
【0064】
詳細な実例では、線は、エンド・キャップのないシリンダとしてレンダリングされ得る。これは、シリンダをレンダリングすることに伴って問題が生じた場合、本来の線も含み得る。シリンダの材料は、淡いＸ線シェーダでよい。シリンダ上に前向きのレンダリング・オンリがあってもよい。標的は、ビルボード形状でもよい。フィクスチャは、現実世界のプラスチック・オブジェクトに似た、半透明の緑色のＸ線シェーダでもよい。ニードル・ガイド構成のそれぞれのスケールは、以下のようなものであることが可能である。ｉ）標的、１と２分の１（１．５）ｃｍの直径、ｉｉ）シリンダ、４分の１（０．２５）ｃｍの直径、及びｉｉｉ）フィクスチャ、長さが約３（３）ｃｍ。
【0065】
「ニードル・ガイド標的設定」
【0066】
さらに他の実例では、ユーザの人さし指上の近くのカーソルが、デフォルトのＭＲＴＫカーソルでよい。標的設定は、図１１Ａ～図１１Ｃに示されているようなヘッドアップ・ディスプレイ（ＨＵＤ）と、図１２Ａ～図１２Ｃに示されているようなフラッシュライト超音波平面との両方において可能でもよい。標的設定は、視線、ハンド・レイ（遠く）及び直接操作（近く）をサポートし得る。ＨＵＤ又はフラッシュライト平面が標的設定／ホバーされるとき、カーソルは、標的設定／ホバー状態に視覚的に変化し得る。フラッシュライト・モードは、オンとオフをトグルされることが可能である。ＨＵＤは、オンとオフをトグルされることが可能である。
【0067】
ユーザは、次に、以下の１つによって標的ロケーションをコミットし得る。ｉ）ユーザが腕を延ばす、ハンド・レイを向ける、及びＡｉｒＴａｐｓを行うか、「標的を設定する」ボイス・コマンドを発する場合、遠くの対話。又は、ｉｉ）ユーザが、その人さし指で、ＨＵＤ若しくはフラッシュライト超音波平面を直接押す場合、近くの対話。
【0068】
標的ロケーションをコミットすると、以下が起こり得る。第１に、視覚指示が（ＨＵＤ若しくはフラッシュライト又は両方同時に）超音波平面上で発生し得、アクションが受け取られたことを明らかにする（例えば衝撃波）。第２に、ＨＵＤ又はフラッシュライト平面上のコミットされた標的視覚は、コミットされるとすぐに消え去り得る。第３に、ＨＵＤ又はフラッシュライト平面上の標的ロケーションは、世界空間に変換され得る。第４に、ニードル・ガイドがシーン内に現れ得る。第５に、ニードル・ガイドの遠位端が標的ロケーションにおいて初期化され得る。第６に、標的が３Ｄ空間において初期化されると、同じ視覚指標（例えば衝撃波）が発生し得る。第７に、ニードル・ガイドの方向が、超音波平面によって決定され得、初期化されるとき「平面内」でよい。第８に、ニードル・ガイドの円筒形シャフト上の近位のフィクスチャは、デフォルトで、トランスデューサ・プローブの約４ｃｍ「上」（すなわち、患者の外側）でよいので、ユーザは簡単にこれをつかむことができる。
【0069】
ユーザは、ＨＵＤ又はフラッシュライト平面上にいつでも「再び標的を向けること」を可能にされ得る。標的がＨＵＤ上にコミットされると、標的は、フラッシュライト・モードで自動的にポピュレートされることが可能であり、逆もまた同様である。ユーザは、患者と超音波プローブとの間の動きを考慮に入れるために、（図１１Ａ～図１１Ｃ及び図１２Ａ～図１２Ｃに示された）患者上の光学追跡マーカに関連した物理空間及び基準における、標的及びホログラフィック・ニードル・ガイドにおいてロック及びスタンプすることができる。ユーザは、患者上の光学マーカを参照することによって、光学追跡及び標的設定に関連した物理空間及び基準における超音波プローブの位置、並びにホログラフィック・ニードル・ガイドを、ロック及びスタンプすることができる。
【0070】
有利なことに、超音波ニードル・ガイド・システム１００及び方法２００は、費用効果が高く、医療廃棄物を最小化し、経皮的外科処置のための角度誘導の完全且つ制限のない範囲を開業医に提供する。重要なことには、システム１００及び関連する方法２００は、ホログラフィック拡張現実を伴い、任意のタイプの超音波トランスデューサと共に使用することができる。
【0071】
実例の実施例は、本開示が完全なものになり、範囲を当業者に完全に伝えることになるように提供される。本開示の実施例の完全な理解をもたらすように、固有の構成要素、デバイス、及び方法の例など、非常に多くの具体的詳細が示される。具体的詳細が利用される必要がないこと、実例の実施例が多くの異なる形式で具体化され得ること、及び本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことが、当業者には明らかであろう。いくつかの実例の実施例では、よく知られた処理、よく知られたデバイス構造、及びよく知られた技術は詳細に説明されていない。いくつかの実施例、材料、構成物、及び方法の同等の変更、修正、及び変形を本技術の範囲内で行うことができ、実質的に同様の結果を伴う。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13】
【国際調査報告】