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特表2023-511959生検のためのＭＲＩ誘導ロボットシステムおよび方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2023-03-23

(54)【発明の名称】生検のためのＭＲＩ誘導ロボットシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

A61B 34/30 20160101AFI20230315BHJP

A61B 5/055 20060101ALI20230315BHJP

【ＦＩ】

A61B34/30

A61B5/055 390

A61B5/055 320

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022544863

(86)(22)【出願日】2021-01-22

(85)【翻訳文提出日】2022-08-30

(86)【国際出願番号】 US2021014628

(87)【国際公開番号】W WO2021150902

(87)【国際公開日】2021-07-29

(31)【優先権主張番号】62/965,070

(32)【優先日】2020-01-23

(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】521355832

【氏名又は名称】プロマクソインコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ディネシュクマー

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンダーナセブ

(72)【発明者】

【氏名】ラムナラヤナン

(72)【発明者】

【氏名】アミットボーラ

【テーマコード（参考）】

4C096

【Ｆターム（参考）】

4C096AA18

4C096AB41

4C096AD03

4C096AD08

4C096AD14

4C096AD19

4C096CA58

4C096DC01

4C096DC22

4C096DC28

4C096FC20

(57)【要約】

誘導ロボットシステムが開示される。誘導ロボットシステムは、対象のリアルタイム撮像のための磁気共鳴撮像装置と、リアルタイムに画像を分析するためのコンピューターシステムと、画像のリアルタイム分析に基づいてロボットアームを誘導するためのロボットシステムとを含む。誘導ロボットシステムを使用する方法も開示される。方法は、対象のライブ磁気共鳴画像を取得することと、ライブ磁気共鳴画像を分析して対象の標的部分を継続的に識別することと、ライブ磁気共鳴画像に基づいてロボットアームを対象の識別された標的部分に向けて誘導することと、対象の標的部分で処置を実行することとを含む。誘導ロボットシステムを使用する非限定的な処置は、例えば、生検、ステント挿入を含み得る。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘導ロボットシステムであって、
対象の磁気共鳴画像を継続的に取得するための磁気撮像装置と、
ロボットアームと、
前記磁気共鳴画像を分析し、前記対象の部分を識別するためのコンピューターシステムと、を含み、
前記磁気共鳴画像が、前記ロボットアームを前記対象の前記部分に誘導するためにリアルタイムで分析される、誘導ロボットシステム。

【請求項2】

前記ロボットアームが、薬剤送達のために構成される構成要素に取り付けられる、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記ロボットアームが、標本を抽出するために前記対象の前記部分に針を挿入するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記ロボットアームが、前記対象の前記部分にステントを配置するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記ロボットアームが、前記対象の前記部分からサンプルを除去するように構成される針に取り付けられる、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記ロボットアームが、前記対象の前記部分を切断することによって前記識別された部分を除去するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記ロボットアームが、複数の針を含むエンドエフェクターに取り付けられる、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記ロボットアームが、一つまたは複数のステントを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記ロボットアームが、一つまたは複数の小線源治療シードを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記ロボットアームが、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、医療処置のリストからの医療処置における検査のために標本を抽出するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

誘導ロボットシステムを使用する方法であって、
対象のライブ磁気共鳴画像を取得することと、
前記ライブ磁気共鳴画像の画像分析を実施して、前記対象の標的部分を継続的に識別することと、
前記ライブ磁気共鳴画像に基づいて、ロボットアームを前記対象の識別された標的部分に向かって自動的に誘導することと、および
前記対象の前記標的部分で処置を行うことと、を含む、方法。

【請求項12】

取得されたライブ磁気共鳴画像が、前記処置を制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

取得されたライブ磁気共鳴画像が、前記処置中に挿入される針の近くの高解像度画像部分と、前記針から遠く離れた低解像度画像部分とを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記処置の実施中に患者の動きに対して取得されたライブ磁気共鳴画像を修正することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

前記針の挿入中の動作アーチファクトに対し、取得されたライブ磁気共鳴画像を修正することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項16】

前記患者の動きを手動で修正するために、既存のアクションをオーバーライドすることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用して前記ＧＵＩを制御することによって、前記ロボットアームを手動で前進させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項18】

前記ロボットアームに取り付けられる針を提供することと、
前記針の位置を捕捉するために自動セグメンテーションを行うことと、
前記針を抜去することと、
前記針を次の標的位置に前進させることと、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項19】

前記処置が、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、医療処置のリストからの一つを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項20】

誘導ロボットシステムを使用する方法であって、
対象の磁気共鳴画像を継続的に取得することと、
前記磁気共鳴画像内の前記対象の標的部分を継続的に識別することと、
ロボットアームに取り付けられる針を前記対象の識別された標的部分に向かって誘導することであって、前記磁気共鳴画像が、前記針を前記対象の前記標的部分に誘導するためにリアルタイムで分析される、誘導することと、
前記対象の前記標的部分に前記針を挿入し、標本を抽出することと、を含む、方法。

【請求項21】

連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像が、前記針の挿入中に制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される、請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像が、前記針の近くの高解像度画像部分と、前記針から遠く離れた低解像度画像部分とを含む、請求項２０に記載の方法。

【請求項23】

前記連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像を自動的に修正して、前記針の挿入中の動きによるブレを補正することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。

【請求項24】

修正された取得されたライブ磁気共鳴画像に基づいて、前記挿入中に、前記針の軌道を自動的に修正することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

既存の誘導軌道をオーバーライドして、前記動きによるブレを手動で修正することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。

【請求項26】

タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用して前記ＧＵＩを制御することによって、前記ロボットアームを手動で前進させることをさらに含む、請求項２０に記載の方法。

【請求項27】

前記針の位置を捕捉するために自動セグメンテーションを行うことと、
前記針を抜去することと、
前記針を次の標的位置に前進させることと、をさらに含む、請求項２０に記載の方法。

【請求項28】

抽出された標本が、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、リストからの医療処置で検査される、請求項２０に記載の方法。

【請求項29】

前記誘導が、磁気共鳴画像を継続的に取得するように構成される磁気撮像装置の中心にある穴を通して、前記針を誘導することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。

【請求項30】

誘導システムを使用する方法であって、
対象のライブ磁気共鳴画像を取得することと、
前記ライブ磁気共鳴画像内の前記対象の標的部分を継続的に識別することと、
機械アームに取り付けられるエンドエフェクターを前記対象の識別された標的部分に向かって誘導することであって、前記エンドエフェクターが複数の針を移送する、誘導することと、
前記複数の針を前記対象の前記標的部分に一度に一つずつ挿入し、前記対象の前記標的部分から複数の標本を抽出することと、を含む、方法。

【請求項31】

取得されたライブ磁気共鳴画像が、前記複数の針の挿入中に制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される、請求項３０に記載の方法。

【請求項32】

取得されたライブ磁気共鳴画像が、挿入された針の近くの高解像度画像部分と、前記挿入された針から遠く離れた低解像度画像部分とを含む、請求項３０に記載の方法。

【請求項33】

前記取得されたライブ磁気共鳴画像を自動的に修正して、前記複数の針の挿入中の動きによるブレを補正することをさらに含む、請求項３０に記載の方法。

【請求項34】

修正された取得されたライブ磁気共鳴画像に基づいて、前記挿入中に挿入された針の軌道を自動的に修正することをさらに含む、請求項３３に記載の方法。

【請求項35】

既存の誘導軌道をオーバーライドして、前記動きによるブレを手動で修正することをさらに含む、請求項３４に記載の方法。

【請求項36】

タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用して前記ＧＵＩを制御することによって、前記機械アームを手動で前進させることをさらに含む、請求項３０に記載の方法。

【請求項37】

挿入された針の位置を捕捉するために自動セグメンテーションを行うことと、
前記挿入された針を抜去することと、
さらなる針を次の位置に挿入することと、をさらに含む、請求項３０に記載の方法。

【請求項38】

抽出された標本が、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、リストからの一つまたは複数の医療処置で検査される、請求項３０に記載の方法。

【請求項39】

前記機械アームに取り付けられる前記エンドエフェクターを、前記対象の前記識別された標的部分に向かって前記誘導することが、磁気共鳴画像を継続的に取得するように構成される片面磁気撮像装置の中心にある穴を通して誘導することを含む、請求項３０に記載の方法。

【請求項40】

誘導ロボットシステムであって、
対象のリアルタイム撮像のための撮像装置と、
画像をリアルタイムで分析するためのコンピューターシステムと、
ロボットアームを含むロボットシステムであって、前記ロボットシステムが、前記画像のリアルタイム分析に基づいて、外科手術処置中に前記ロボットアームを誘導するように構成され、前記ロボットアームが、
近位端と、
ロボット外科手術ツールを保持するように構成される遠位端とを含む、ロボットシステムと、を含み、
前記撮像装置が、前記外科手術処置中に前記ロボットアームの前記近位端と前記対象の中間に配置される、誘導ロボットシステム。

【請求項41】

前記ロボットアームの前記遠位端が、薬剤送達のために構成される構成要素に取り付けられる、請求項４０に記載のシステム。

【請求項42】

前記ロボットアームの前記遠位端が、標本を抽出するために前記対象に針を挿入するように構成される、請求項４０に記載のシステム。

【請求項43】

前記ロボットアームが、前記対象にステントを配置するように構成される、請求項４０に記載のシステム。

【請求項44】

前記ロボットアームが、前記対象からサンプルを除去するように構成される針に取り付けられる、請求項４０に記載のシステム。

【請求項45】

前記ロボットアームがアブレーションツールに取り付けられる、請求項４０に記載のシステム。

【請求項46】

前記ロボットアームの前記遠位端が、複数の針を含むエンドエフェクターに取り付けられる、請求項４０に記載のシステム。

【請求項47】

前記ロボットアームの前記遠位端が、一つまたは複数のステントを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる、請求項４０に記載のシステム。

【請求項48】

前記ロボットアームの前記遠位端が、一つまたは複数の小線源治療シードを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる、請求項４０に記載のシステム。

【請求項49】

【請求項50】

前記ロボットアームが、前記撮像装置内の穴を通って延在し、前記対象に近接して前記ロボットアームの前記遠位端を位置付けるように構成される、請求項４０に記載のシステム。

【請求項51】

前記ロボットアームがモーターを含み、前記撮像装置が、
前記モーターによって生成されるノイズを検出し、
取得された信号から検出されたノイズを除去する、ように構成されたアクティブノイズキャンセレーションモジュールを含む、請求項４０に記載のシステム。

【請求項52】

前記撮像装置が、その中心に穴を有する片面磁気共鳴撮像装置である、請求項４０に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§ １１９（ｅ）に基づき、２０２０年１月２３日に出願された「ＧＵＩＤＥＤＲＯＢＯＴＩＣＳＹＳＴＥＭ，ＭＥＴＨＯＤＳＡＮＤＡＰＰＡＲＡＴＵＳＦＯＲＢＩＯＰＳＹ」と題する、米国仮特許出願第６２／９６５，０７０号の優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

磁気撮像、特に磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）は、現代医学において普遍的である。ＭＲＩは、スクリーニング、生検の計画、および治療の計画、または外科的介入のための診断スキャンを実施するための最良の撮像様式の一つであり続けるが、手術または処置中のガイダンスのためのＭＲＩシステムの使用は困難であり、場合によっては、さまざまな問題のため、非常に限られた成功でしかない。問題の一部は、例えば、ＭＲＩシステムでの撮像に必要な強い磁場に由来する。このような場合、磁気共鳴撮像の間、ＭＲＩシステム内の大きな磁石からの強力な磁気力は、金属または任意の磁気可能な部分を含む外科手術または診断ツールを損傷し得る。一部の事例では、強い磁場はまた、強い磁場の存在下で外科医または医療従事者を危険にさらす場合がある。安全上の理由から、外科医または医療従事者の代わりにロボットまたはロボットシステムを使用する場合、強い磁場が、例えば、制御システムもしくは機構、またはロボットアームを結合する相互接続ジョイントを含む、ロボットのさまざまな構成要素に干渉し得る、従ってロボットを一時的または永久的に誤動作させる可能性がある。従って、ＭＲＩシステムなどの医療撮像装置と連動して効果的かつ正確に動作できるロボットシステムの必要性がある。

【発明の概要】

【0003】

さまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステムが提供される。誘導ロボットシステムは、対象の磁気共鳴画像を継続的に取得するための磁気撮像装置と、ロボットアームと、磁気共鳴画像を分析し、対象の部分を識別するためのコンピューターシステムとを含み、磁気共鳴画像が、ロボットアームを対象の部分に誘導するためにリアルタイムで分析される。

【0004】

システムのさまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、薬剤送達のために構成される構成要素に取り付けられる。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、標本を抽出するために対象の部分に針を挿入するように構成される。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、対象の部分にステントを配置するように構成される。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、部分からサンプルを除去するように構成される針に取り付けられる。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、部分を切断することによって識別された部分を除去するように構成される。

【0005】

さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、複数の針を含むエンドエフェクターに取り付けられる。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、一つまたは複数のステントを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、一つまたは複数の小線源治療シードを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる。

【0006】

さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、医療処置のリストから医療処置における検査のために標本を抽出するように構成される。

【0007】

さまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステムを使用する方法が提供される。方法は、対象のライブ磁気共鳴画像を取得することと、ライブ磁気共鳴画像の画像分析を実行して対象の標的部分を継続的に特定することと、ライブ磁気共鳴画像に基づいてロボットアームを対象の識別された標的部分に向けて誘導することと、対象の標的部分で処置を実行することと、を含む。

【0008】

方法のさまざまな実施形態によれば、取得されたライブ磁気共鳴画像が、処置を制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される。さまざまな実施形態によれば、取得されたライブ磁気共鳴画像が、処置中に挿入される針の近くの高解像度画像部分と、針から遠く離れた低解像度画像部分とを含む。

【0009】

さまざまな実施形態によれば、方法は、処置の実施中に患者の動きのために取得されたライブ磁気共鳴画像を修正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法は、針の挿入中の動作アーチファクトについて取得されたライブ磁気共鳴画像を修正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法は、患者の動きを手動で修正するための既存のアクションをオーバーライドすることをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法は、タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用してＧＵＩを制御することによって、ロボットアームを手動で前進させることをさらに含む。さまざまな実施形態によると、方法は、ロボットアームに取り付けられる針を提供することと、針の位置を捕捉するために自動セグメンテーションを行うことと、針を抜去することと、および針を次の標的位置に前進させることとをさらに含む。

【0010】

本方法のさまざまな実施形態によれば、処置が、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、医療処置のリストからの一つを含む。

【0011】

さまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステムを使用する方法が提供される。方法は、対象の磁気共鳴画像を継続的に取得することと、磁気共鳴画像内の対象の標的部分を継続的に識別することと、ロボットアームに取り付けられる針を対象の識別された標的部分に向けて誘導することとを含み、磁気共鳴画像が、針を対象の標的部分に誘導するためにリアルタイムで分析され、針を対象の標的部分に挿入し、標本を抽出する。

【0012】

本方法のさまざまな実施形態によれば、連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像が、針の挿入中に制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される。さまざまな実施形態によれば、連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像が、針の近くの高解像度画像部分と、針から遠く離れた低解像度画像部分とを含む。

【0013】

さまざまな実施形態によれば、方法は、連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像を自動的に修正して、針の挿入中の動きによるブレを補正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法は、修正された取得されたライブ磁気共鳴画像に基づいて、挿入中に針の軌道を自動的に修正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法は、動きによるブレを手動で修正するために、既存の誘導軌道をオーバーライドすることをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法は、タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用してＧＵＩを制御することによって、ロボットアームを手動で前進させることをさらに含む。さまざまな実施形態によると、方法は、針の位置を捕捉するために自動セグメンテーションを行うことと、針を抜去することと、および針を次の標的位置に前進させることとをさらに含む。

【0014】

本方法のさまざまな実施形態によれば、抽出された標本は、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、リストからの医療処置で検査される。

【0015】

さまざまな実施形態によれば、誘導は、磁気共鳴画像を継続的に取得するように構成される磁気撮像装置の中心にある穴を通して誘導することをさらに含む。

【0016】

さまざまな実施形態によれば、誘導システムを使用する方法が提供される。方法は、対象のライブ磁気共鳴画像を取得することと、ライブ磁気共鳴画像内の対象の標的部分を継続的に識別することと、機械アームに取り付けられるエンドエフェクターを対象の識別された標的部分に向けて誘導することと、エンドエフェクターが複数の針を移送することと、対象の標的部分に一度に一つずつ複数の針を挿入することと、対象の標的部分から複数の標本を抽出することとを含む。

【0017】

本方法のさまざまな実施形態によれば、取得されたライブ磁気共鳴画像が、複数の針の挿入中に制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される。さまざまな実施形態によれば、取得されたライブ磁気共鳴画像が、挿入針の近くの高解像度画像部分と、挿入針から遠く離れた低解像度画像部分とを含む。

【0018】

さまざまな実施形態によれば、方法は、取得されたライブ磁気共鳴画像を自動的に修正して、複数の針の挿入中の動きによるブレを補正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法は、修正された取得されたライブ磁気共鳴画像に基づいて、挿入中に挿入された針の軌道を自動的に修正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法は、動きによるブレを手動で修正するために、既存の誘導軌道をオーバーライドすることをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法は、タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用してＧＵＩを制御することによって、機械アームを手動で前進させることをさらに含む。さまざまな実施形態によると、方法は、挿入された針の位置を捕捉するために自動セグメンテーションを行うことと、挿入された針を抜去することと、さらなる針を次の位置に挿入することとさらに含む。

【0019】

本方法のさまざまな実施形態によれば、抽出された標本が、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、リストからの一つまたは複数の医療処置で検査される。

【0020】

方法のさまざまな実施形態によれば、さまざまな実施形態によれば、対象の識別された標的部分に向かって機械アームに取り付けられるエンドエフェクターの誘導は、磁気共鳴画像を継続的に取得するように構成される片面磁気撮像装置の中心にある穴を通る誘導を含む。

【0021】

さまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステムが提供される。誘導ロボットシステムは、対象のリアルタイム撮像のための撮像装置と、リアルタイムに画像を分析するためのコンピューターシステムと、画像のリアルタイム分析に基づいてロボットアームを誘導するためのロボットシステムとを含む。

【0022】

システムのさまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、薬剤送達のために構成される構成要素に取り付けられる。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、標本を抽出するために対象に針を挿入するように構成される。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、対象にステントを配置するように構成される。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、対象からサンプルを除去するように構成される針に取り付けられる。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、アブレーションを提供するように構成される構成要素または機構に取り付けられる。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、複数の針を含むエンドエフェクターに取り付けられる。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、一つまたは複数のステントを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、一つまたは複数の小線源治療シードを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる。

【0023】

システムのさまざまな実施形態に従い、ロボットアームが、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、医療処置のリストから医療処置における検査のために標本を抽出するように構成される。

【0024】

システムのさまざまな実施形態によれば、撮像装置は、その中心に穴を有する片面磁気共鳴撮像装置である。

【0025】

これらおよび他の態様および実装は、以下で詳細に説明される。前述の情報および以下の詳細な説明は、さまざまな態様および実装の例示的実施例を含み、請求される態様および実装の性質および特徴を理解するための概要またはフレームワークを提供する。図面は、さまざまな態様および実施の例示およびさらなる理解を提供し、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

さまざまな態様の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に特有に記載される。しかしながら、記載される態様は、組織および動作方法の両方に関して、添付図面と併せて以下の説明を参照することによって最も良く理解され得る。

【0027】

【図1A】図１Ａは、本開示のさまざまな態様による、誘導ロボットシステムの概略図である。

【0028】

【図1B】図１Ｂは、本開示のさまざまな態様による、誘導ロボットシステムを使用する方法のフローチャートである。

【0029】

【図2】図２は、本開示のさまざまな態様による、別の誘導ロボットシステムを示す図である。

【0030】

【図3A】図３Ａは、本開示のさまざまな態様による、誘導ロボットシステムのグラフィカルユーザーインターフェイスの概略図である。

【0031】

【図3B】図３Ｂは、本開示のさまざまな態様による、誘導ロボットシステムの撮像中のライブビューの概略図である。

【0032】

【図4】図４Ａは、本開示のさまざまな態様による、前立腺サンプルの計画スキャン中の横断画像を示す概略図である。

【0033】

図４Ｂは、本開示のさまざまな態様による、前立腺サンプルの計画スキャン中の矢状画像を示す概略図である。

【0034】

図４Ｃは、本開示のさまざまな態様による、図４Ａに示された計画スキャンに基づく生検計画の横断画像を示す概略図である。

【0035】

図４Ｄは、本開示のさまざまな態様による、図４Ｂに示す計画スキャンに基づく生検計画の矢状画像を示す概略図である。

【0036】

【図5】図５Ａは、本開示のさまざまな態様による、前立腺サンプルの悪性腫瘍の範囲を提供する生検計画の横断画像を示す概略図である。

【0037】

図５Ｂは、本開示のさまざまな態様による、前立腺サンプルの悪性腫瘍の範囲を提供する生検計画の矢状画像を示す概略図である。

【0038】

図５Ｃは、本開示のさまざまな態様による、前立腺サンプルの低線量小線源治療計画のための横断画像を示す概略図である。

【0039】

図５Ｄは、本開示のさまざまな態様による、前立腺サンプルの低線量小線源治療計画のための矢状画像を示す概略図である。

【0040】

【図6】図６Ａは、本開示のさまざまな態様による、前立腺サンプルの生検計画のための仮想グリッドのない横断画像を示す概略図である。

【0041】

図６Ｂは、本開示のさまざまな態様による、前立腺サンプルの生検計画のための仮想グリッドのない矢状画像を示す概略図である。

【0042】

【図7】図７は、本開示のさまざまな態様による、誘導ロボットシステムを使用する方法のフローチャートである。

【0043】

【図8】図８は、本開示のさまざまな態様による、誘導ロボットシステムを使用する方法の別のフローチャートである。

【0044】

【図9】図９は、本開示のさまざまな態様による、誘導ロボットシステムを使用する方法の別のフローチャートである。

【0045】

【図10】図１０は、本開示のさまざまな態様による、磁気共鳴撮像システムの概略図である。

【0046】

【図11】図１１は、本開示のさまざまな態様による、図１０に示す磁気共鳴撮像システムの分解斜視図である。

【0047】

【図12】図１２は、本開示のさまざまな態様による、図１０に示す磁気共鳴撮像システムの立面図である。

【0048】

【図13】図１３は、本開示のさまざまな態様による、図１０に示す磁気共鳴撮像システムの立面図である。

【0049】

【図14】図１４は、本開示のさまざまな態様による、特定の外科手術処置および介入のための磁気共鳴撮像システムによって撮像するための患者の例示的な位置決めを示す。

【0050】

添付図面は、縮尺に合わせて描かれることを意図していない。対応する参照文字は、いくつかの図全体にわたり対応する部分を示す。明確にするために、全ての図面に全ての構成要素がラベル付けされるわけではない。本明細書に記載する実施例は、本発明の特定の実施形態を一つの形態で例示するものであり、こうした実施例は、いかなる方法によっても本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【発明を実施するための形態】

【0051】

以下の国際特許出願もまた、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
・２０２０年２月１４日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＵＬＴＲＡＬＯＷＦＩＥＬＤＲＥＬＡＸＡＴＩＯＮＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ」と題する、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０１８３５２号、現在国際公開第ＷＯ２０２０／１６８２３３号。
・２０２０年２月２４日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＰＥＲＦＯＲＭＩＮＧＭＡＧＮＥＴＩＣＲＥＳＯＮＡＮＣＥＩＭＡＧＩＮＧ」と題する、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０１９５３０号、現在国際公開第ＷＯ２０２０／１７２６７３号。
・２０２０年２月２４日に出願され、「ＰＳＥＵＤＯ－ＢＩＲＤＣＡＧＥＣＯＩＬＷＩＴＨＶＡＲＩＡＢＬＥＴＵＮＩＮＧＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳＴＨＥＲＥＯＦ」と題する、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０１９５２４号、現在国際公開第ＷＯ２０２０／１７２６７２号。
・２０２０年３月２５日に出願され、「ＳＩＮＧＬＥ－ＳＩＤＥＤＦＡＳＴＭＲＩＧＲＡＤＩＥＮＴＦＩＥＬＤＣＯＩＬＳＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳＴＨＥＲＥＯＦ」と題する、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０２４７７６号、現在国際公開第ＷＯ２０２０／１９８３９５号。
・２０２０年３月２５日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＶＯＬＵＭＥＴＲＩＣＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮＩＮＡＳＩＮＧＬＥ－ＳＩＤＥＤＭＲＩＳＹＳＴＥＭ」と題する、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０２４７７８号、現在国際公開第ＷＯ２０２０／１９８３９６号。および
・２０２０年６月２５日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＩＭＡＧＥＲＥＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＳＩＮＭＡＧＮＥＴＩＣＲＥＳＯＮＡＮＣＥＩＭＡＧＩＮＧ」と題する、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０３９６６７号、現在国際公開第ＷＯ２０２０／２６４１９４号。

【0052】

２０１８年６月８日に出願され、「ＵＮＩＬＡＴＥＲＡＬＭＡＧＮＥＴＩＣＲＥＳＯＮＡＮＣＥＩＭＡＧＩＮＧＳＹＳＴＥＭＷＩＴＨＡＰＥＲＴＵＲＥＦＯＲＩＮＴＥＲＶＥＮＴＩＯＮＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＯＬＯＧＩＥＳＦＯＲＯＰＥＲＡＴＩＮＧＳＡＭＥ」と題する、米国特許出願第１６／００３，５８５号は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0053】

以下の米国仮特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
・２０２０年２月２０日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＵＴＩＬＩＺＩＮＧＡＲＡＤＩＯＦＲＥＱＵＥＮＣＹＲＥＣＥＩＶＥＮＥＴＷＯＲＫＦＯＲＳＩＮＧＬＥ－ＳＩＤＥＤＭＡＧＮＥＴＩＣＲＥＳＯＮＡＮＣＥＩＭＡＧＩＮＧ」と題する、米国仮特許出願第６２／９７９，３３２号。
・２０２０年３月９日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＡＤＡＰＴＩＮＧＤＲＩＶＥＮＥＱＵＩＬＩＢＲＩＵＭＦＯＵＲＩＥＲＴＲＡＮＳＦＯＲＭＦＯＲＳＩＮＧＬＥ－ＳＩＤＥＤＭＲＩ」と題する、米国仮特許出願第６２／９８７，２８６号。および
・２０２０年３月９日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＬＩＭＩＴＩＮＧＫ－ＳＰＡＣＥＴＲＵＮＣＡＴＩＯＮＩＮＡＳＩＮＧＬＥ－ＳＩＤＥＤＭＲＩＳＣＡＮＮＥＲ」と題する、米国仮特許出願第６２／９８７，２９２号。

【0054】

ＭＲＩ誘導ロボットシステムおよび方法のさまざまな態様を詳細に説明する前に、例示的な実施例は、添付図面および説明に図示された部品の構築および配置の詳細に限定されないことに留意されたい。例示的な実施例は、他の態様、変形、および修正において実施または組み込まれてもよく、さまざまな方法で実施または実施され得る。さらに、別段の示唆が無い限り、本明細書で使用される用語および表現は、読者の利便性のために例示的な例を説明する目的で選択されており、その限定を目的としていない。また、以下の記載態様、態様の発現、および／または実施例のうちの一つまたは複数が、他の記載態様、態様の発現、および／または実施例のうちの任意の一つまたは複数と組み合わされ得ることが理解されよう。

【0055】

前立腺生検などの一部の医療処置では、患者は、処置全体の間に一つの特定の身体位置での静止を含む、不快な腹臥位で長時間の処置に耐えることが典型的である。このような長い処置では、ＭＲＩシステムからのガイダンスで金属強磁性針が生検に使用される場合、針は、ＭＲＩシステムの強力な磁石からの引力を経験し、従って、処置の長さの間にその経路から逸脱させ得る。非磁性針を使用する場合でさえ、局所電界歪は、磁気共鳴画像の歪みを引き起こす場合があり従って、針を囲む画像品質は、低品質をもたらし得る。このような歪みを避けるために、複雑な圧縮空気機構を有する空気ロボットが、従来のＭＲＩシステムと連動するように設計される。それでもなお、標的解剖学的構造へのアクセスは、現在利用可能なＭＲＩシステムのフォームファクタのため、依然として困難である。

【0056】

本明細書に提示されるさまざまな実施形態は、例えば、ロボット支援の侵襲的医療処置を含む、医療処置における誘導に使用するように構成される、改善されたＭＲＩシステムを含む。本明細書に開示される技術、方法、および装置は、医療処置においてロボット（一般に、本明細書ではロボットシステムと呼ばれる）を自動的に誘導するためのガイダンスとして、磁気共鳴撮像を使用する誘導ロボットシステムに関する。さまざまな実施形態によれば、開示された技術は、ロボットシステムと、ガイダンスとして磁気共鳴撮像とを組み合わせる。さまざまな実施形態によれば、本明細書に開示されるロボットシステムは、例えば、光学、超音波、Ｘ線、レーザー、または任意の他の適切な診断または撮像手法などの他の適切な撮像技術と組み合わされる。

【0057】

さまざまな実施形態によると、誘導ロボットシステムは、対象のリアルタイム撮像のための磁気共鳴撮像装置と、リアルタイムに画像を分析するためのコンピューターシステムと、画像のリアルタイム分析に基づいてロボットアームを誘導するためのロボットシステムとを含む。さまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステムを使用する方法は、対象のライブ磁気共鳴画像を取得することと、ライブ磁気共鳴画像を分析して対象の標的部分を継続的に特定することと、ライブ磁気共鳴画像に基づいてロボットアームを対象の識別された標的部分に向けて誘導することと、対象の標的部分で処置を実行することと、を含み得る。任意の侵襲的処置を含む処置は、例えば、生検またはステント挿入を含み得るが、これらに限定されない。

【0058】

図１Ａは、さまざまな実施形態による、誘導ロボットシステム１００の概略図である。誘導ロボットシステム１００は、撮像装置１２０、コンピューターシステム１４０、およびロボットシステム１６０を含む。さまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステム１００は、任意に、オペレーター１８０を含む。

【0059】

本明細書に記載されるさまざまな実施形態によると、撮像装置１２０は、磁気共鳴撮像装置である。本明細書に記載されるさまざまな実施形態によると、撮像装置１２０は、片面磁気共鳴撮像装置である。さまざまな実施形態によれば、撮像装置１２０は、例えば、超音波、Ｘ線、ガンマ線、紫外線、赤外線、可視、レーザー、または以前に取得されたスキャン、混合または拡張現実ベースのナビゲーションシステムなどに基づく視覚的ガイダンスを含むが、これに限定されない、任意の他の適切な診断または撮像手法に基づく任意の撮像装置であり得る。さまざまな実施形態によれば、ロボットは、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）の外部の脳処置に使用される定位フレームを置き換えるために使用される。このような場合、磁気共鳴スキャンを使用して処置を計画し、フレームを磁気共鳴画像に登録し、任意の画像ガイダンスの有無に関わらず、フレームを使用して介入を行う。

【0060】

本明細書に記載されるさまざまな実施形態によると、撮像装置１２０は、その近傍に適切な遮蔽を有するロボット装置の配置を可能にする、低磁場磁気共鳴撮像システムである。さまざまな実施形態によれば、撮像装置１２０は、限定されたフリンジ磁場を有するように構成され、その結果、ロボットまたはロボットアームを損傷することなく、ロボットまたはロボットアームをその近傍に配置することができる。さまざまな実施形態によれば、撮像装置１２０は、片面磁気共鳴撮像システムであるように構成される。さまざまな実施形態によれば、撮像装置１２０の片面磁気共鳴撮像システムは、磁石アセンブリーの外側にある撮像領域（例えば、患者の標的解剖学的部分）を有する。さまざまな実施形態によれば、磁石アセンブリーは、片面ＭＲＩシステムで機能するように構成されるいくつかの勾配磁場スパイラルコイルを含む、片面勾配コイルセットを含む。さまざまな実施形態によれば、撮像装置１２０の片面ＭＲＩシステムは、患者が、磁場生成材料および撮像システム構成要素によって一側面で覆われているが、完全には囲まれていないように構成される。片面構成は、患者の動きの制限が少ない一方で、撮像装置１２０からの患者の位置指定および／または除去中の不必要な負担を低減する。このように、患者は、患者の一方の側面のみ上の片面勾配コイルセットの配置で撮像装置１２０内に、閉じ込められたとは感じないであろう。

【0061】

本明細書に記載されるさまざまな実施形態によれば、撮像装置１２０は、患者の画像（または一般に本明細書では「対象」と称される）を連続的に取得するように構成される。本明細書に記載されるさまざまな実施形態によれば、撮像装置１２０は、対象の磁気共鳴画像の連続的取得のために構成される。さまざまな実施形態によれば、撮像装置１２０は、対象のリアルタイムまたはほぼリアル０タイム撮像のために構成される。さまざまな実施形態によれば、撮像装置１２０は、対象のライブ画像、磁気共鳴画像、またはその他の方法で取得するように構成される。

【0062】

本明細書に記載されるさまざまな実施形態によると、コンピューターシステム１４０は、撮像装置１２０に結合される。さまざまな実施形態によれば、コンピューターシステム１４０は、自動的に、またはリアルタイムで画像を分析し、画像から対象の部分を識別するように構成される。さまざまな実施形態によれば、コンピューターシステム１４０は、撮像装置１２０からの磁気共鳴画像を分析し、磁気共鳴画像から対象の部分を識別するように構成される。さまざまな実施形態によれば、コンピューターシステム１４０は、撮像装置１２０から受信された、ライブ画像、磁気共鳴画像、またはその他の方法で対象の標的部分を継続的に識別するように構成される。さまざまな実施形態によれば、コンピューターシステム１４０は、撮像装置１２０からの画像をリアルタイムに、またはほぼリアルタイムに分析し、ロボットシステム１６０にガイダンスを提供するように構成される。

【0063】

さまざまな実施形態によれば、コンピューターシステム１４０は、医師またはオペレーターによって手動で入力される（かつ撮像装置１２０からは取得されない）一つまたは複数の画像を自動的に分析し、その後、分析された画像から対象の部分を識別するように構成される。さまざまな実施形態によれば、コンピューターシステム１４０は、医師またはオペレーターによって分析された一つまたは複数の画像から、対象の部分を識別するように構成される。

【0064】

本明細書に記載されるさまざまな実施形態によると、ロボットシステム１６０は、コンピューターシステム１４０に結合される。さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム１６０は、コンピューターシステム１４０からのガイダンスに基づいて、ロボットアーム（または、本明細書では一般に「ロボットシステム」と呼ばれる）を誘導するように構成される。さまざまな実施形態によれば、ガイダンスは、例えば、ロボットアーム用の実行可能な命令を含む。さまざまな実施形態によれば、実行可能な命令は、ロボットアームを操作するための一連の連続動作を含む。さまざまな実施形態によれば、実行可能な命令は、ロボットアームを対象の識別された標的部分に向かって誘導することをもたらす。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、コンピューターシステム１４０からの命令に基づいて移動するように構成される。

【0065】

さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム１６０は、動作コントローラーおよびロボットアームを含む。さまざまな実施形態によれば、コンピューターシステム１４０からの実行可能な命令は、ロボットアームを操作するための一連の連続動作をもたらす命令を実行するために、動作コントローラーで受信される。さまざまな実施形態によれば、実行可能な命令は、ロボットアームを対象の識別された標的部分に向かって誘導することをもたらす。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、動作コントローラーからの命令に基づいて動くように構成される。さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム１６０の動作コントローラーは、コンピューターシステム１４０上に存在する。

【0066】

さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム１６０は、取得された画像のリアルタイム分析に基づいて、ロボットアーム（本明細書では、「機械アーム」または「機械部材」とも呼ぶ）を対象の識別された標的部分に向けて誘導し、機械アームを部分に誘導するように構成される。さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム１６０は、撮像装置１２０による対象の標的部分の取得された画像の分析に基づいて、ロボットアームを対象の識別された標的部分に向かって自動的に誘導するように構成される。さまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステム１００のリアルタイムまたはほぼリアルタイムな動作は、オペレーター１８０からのさらなる入力なしに自動的に発生する。

【0067】

図１Ａに示すように、誘導ロボットシステム１００、さまざまな実施形態に従って、随意にオペレーター１８０を含む。さまざまな実施形態によれば、オペレーター１８０は、入力または介入が必要な誘導ロボットシステム１００の動作中に介入する。さまざまな実施形態によれば、オペレーター１８０による介入は、例えば、撮像装置１２０での画像取得中、コンピューターシステム１４０で取得された画像の分析中、および／またはロボットシステム１６０のガイダンス中に生じる。さまざまな実施形態によれば、操作１８０は、誘導ロボットシステム１００の動作中にエラーが発生したとき、またはロボット操作中に当然のことながら修正が必要な場合に介入する。

【0068】

図１Ｂは、さまざまな実施形態による、誘導ロボットシステム１００を使用する方法Ｓ１００のフローチャートである。図１Ｂに示すように、方法Ｓ１００、ステップＳ１１０で対象の画像を取得することを含む。さまざまな実施形態によれば、対象の画像の取得は、対象または患者の一つまたは複数の標的解剖学的部分の取得を含む。さまざまな実施形態によれば、画像が、撮像装置または外部ソースから取得される。取得は、磁気撮像、磁気共鳴撮像、超音波、Ｘ線、ガンマ線、紫外線、赤外線、可視、レーザー、または以前に取得されたスキャン、混合または拡張現実ベースのナビゲーションシステムなどに基づく視覚的ガイダンスを含むが、これに限定されない、任意の適切な撮像装置または技術によって実施され得る。さまざまな実施形態によれば、画像が、医師、患者、ユーザー、またはオペレーターなどの外部ソースから取得される。

【0069】

図１Ｂで、方法Ｓ１００は、ステップＳ１２０で自動的に画像を分析して、対象の標的部分を識別することを含む。さまざまな実施形態によれば、取得された画像が、人工知能（ＡＩ）、機械学習、画像または信号のノイズ除去、セグメンテーションアルゴリズム、物体および境界識別、画像登録、適応強度修正、およびパターン認識などを含むがこれに限定されない、一つまたは複数のプロセスを介して分析するために、コンピューターシステム１４０などのコンピューターシステムに自動的にアップロードされる。さまざまな実施形態によれば、取得された画像が、手動で分析され、医師またはオペレーターによって、分析された画像から対象の部分を自動的に識別するために使用される、コンピューターシステム１４０などのコンピューターシステムに入力される。

【0070】

ステップＳ１３０で、方法Ｓ１００は、（自動ガイダンスを介して）ロボットアームを、画像分析に基づいて対象の識別された標的部分に自動的に誘導することを含む。さまざまな実施形態によれば、自動ガイダンスは、対象の標的部分の連続的に取得された画像の分析に基づいて、ロボットアームをリアルタイムでまたはほぼリアルタイムで誘導することを含む。さまざまな実施形態によれば、自動ガイダンスは、画像分析を介した自己修正を含む。さまざまな実施形態によれば、自動ガイダンスは、取得された画像に基づいてロボットアームの軌道を修正するために医師またはオペレーターによる時折の介入を含む。さまざまな実施形態によれば、自動ガイダンスは、代替的または追加の医療処置を実施するために、取得された画像に基づいてロボットアームの軌道を変更するために、医師またはオペレーターによる時折の介入を含む。

【0071】

方法Ｓ１００のさまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、少なくとも６自由度（ＤｏＦ）の移動のために構成される。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、ロボットアームが六つのＤｏＦで移動、回転、または旋回することを可能にする構成で接続される一つまたは複数の機械アーム部分を含む。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、対象のさまざまな解剖学的部分にアクセスするように構成される。

【0072】

さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、六つ未満のＤｏＦを有してもよく、三つのＤｏＦが、ロボットが平面（二つのＤｏＦ）内、および平行軌道（一つのＤｏＦ）に沿って計画内外に移動するだけが必要な経会陰生検などの一部のシナリオに十分であり得る。さまざまな実施形態によれば、平面のｘ軸およびｙ軸の周りの小さな回転を提供するために、さらに二つのＤｏＦのうちの一つが追加されてもよく、これにより、前立腺にアクセスする場合の恥骨弓などの解剖学的構造によって遮蔽または遮断された領域へのアクセスが可能となる。

【0073】

ステップＳ１４０で、方法Ｓ１００は、対象の標的部分で処置を実施することを含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ１００は、例えば、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスを含むが、これに限定されない、適切な医療処置を実施することを含む。

【0074】

図２は、さまざまな実施形態による、例示的な誘導ロボットシステム２００の図解である。図２に示すように、誘導ロボットシステム２００は、磁気撮像装置２２０、コンピューターシステム２４０、およびロボットシステム２６０を含む。誘導ロボットシステム２００は、多くの態様ではロボットシステム１００に類似している。

【0075】

図２に示す例示的な磁気撮像装置２２０は、医療処置中に撮像される患者の一つまたは複数の解剖学的部分へのアクセスを提供するために、片面磁気コイルセット２２４の中心に穴２２２（本明細書では「アクセスポート」とも呼ぶ）を含み得る。さまざまな実施形態によれば、磁気撮像装置２２０は、その機械的構造に対して固定視野（ＦＯＶ）を有する。さまざまな実施形態によれば、固定ＦＯＶは、約４インチの直径および約４インチの長さの円筒形体積、または約４インチの側面を有する立方体体積として定義される。さまざまな実施形態によれば、固定ＦＯＶは、約２インチ直径／側面～約１２インチ直径／側面を範囲とする。一部の他の実施では、ＦＯＶは、受信コイルアレイ（例えば、二重受信コイル）が、合計で約１８～２４インチの側面立方体／円筒をカバーし得る、乳房撮像用途などにより大きくなりえる。

【0076】

定義された固定ＦＯＶ内で、ロボットシステム２６０は、一部の実施形態による、ロボットシステム２６０と磁気撮像装置２２０の撮像ＦＯＶとの間の基準の固定フレームを決定するように較正され得る。このキャリブレーションは、ロボットシステム２６０が、コンピューターシステム２４０を介して磁気撮像装置２２０に動作可能に結合されることを確実にすることができる。

【0077】

セットアップおよびキャリブレーションプロセスは、ロボットシステム２６０および磁気撮像装置２２０を共に使用するためのセットアップを含むことができる。さまざまな実例において、セットアップは、ＭＲ撮像で容易に識別可能な少なくとも四つの非同一平面マーカーを有するＭＲ撮像ファントムの構築を伴う。

【0078】

セットアップ後にシステムを較正するために、以下のステップを実施することができる。第一に、ファントムはスキャナーの視野内で強固に固定することができ、画像を取得することができる。第二に、マークの位置は、画像上で一度に一つずつ視覚的に識別することによって記録することができる。画像上で視認される全ての点のこのセットは、点セットＡ０（次元Ｎｘ３を有する、Ｎは識別された点の数である）と呼んでもよい。特定の例では、識別は、セグメンテーションおよび／または分類によって自動的に行うことができる。第三に、ロボットは、フリードライブモードで操作され、各点セットＡ０にナビゲートされ得る。針先がセットの各点に到達したときのロボットの位置を記録することができる。ロボット座標に記録された全ての点のこのセットは、点セットＢ０（次元Ｎｘ３を有する）と呼ばれることができる。第四に、Ｂ０からＡ０に変換する剛直な線形最小二乗変換を推定することができる（Ｔ：Ｂ０－－＞Ａ０）。これは、ロボットから画像への変換である。この変換の逆は、画像からロボットへの変換である。

【0079】

変換Ｔに基づいてキャリブレーションをテストするために、ファントムを視野内の新しい位置（例えば、Ｘ方向およびＹ方向で１～２ｃｍのシフト）に再配置させることができる。上記の四つのキャリブレーションステップを繰り返して、点セットＡ１およびＢ１を生成することができる。次に、以前に推定された変換ＴをＢ１に適用してＴ（Ｂ１）を得てもよく、Ｔ（Ｂ１）とＡ１との間の二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）を計算し得る。最後に、ＲＭＳＥは、許容可能な閾値および／または値内にあると決定するために検証され得る。

【0080】

図２に描写するように、磁気撮像装置２２０は、ロボットアームが延びて患者または標的部位に到達することができる単一の穴を含む。他の例では、磁気撮像装置２２０は、二つ以上のアクセスポートを含み得る。各アクセス部分は、患者および／または外科手術部位へのアクセスを提供することができる。例えば、複数のアクセスポートの例では、複数のアクセスポートは、異なる方向および／または近位位置からのアクセスを可能にすることができる。

【0081】

図２は、片面磁気コイルセットの中心に穴２２２を有する例示的な磁気撮像装置２２０を示すが、この磁気撮像装置は例示的な目的にのみ使用される。ロボットアーム２６２は、本明細書で論じるように、装置設計（例えば、標準ＭＲＩシステム、片面ＭＲＩ、または任意の他の企図された磁気撮像装置または一般的な撮像装置）に関係なく、任意の磁気撮像装置または撮像装置と動作するよう構成され得る（例えば、撮像装置１２０に関する上記参照）。

【0082】

ロボット支援医療処置のためのツールを誘導するために、ヒトの代わりにロボットを使用することは、特定の例では、たとえ現在利用可能な撮像システムの限界の一部があっても、より安全でより正確なアプローチであり得る。これらの制限は、例えば、現在のＭＲＩシステムの構造設計および幾何学的アーキテクチャーから生じ得る。例えば、全てではないにしても、患者ケアセンターの現在のＭＲＩシステムの大半は、患者が撮像中にＭＲＩ装置のガントリ（足場）内に横たわる磁石構成を利用する。患者を囲む磁石のこの配置は、患者のほとんどの解剖学的部分への直接のアクセスを、最もしばしば禁止的に制限する。従って、患者のさまざまな解剖学的部分へのアクセスを制限しないＭＲＩシステム（または撮像システム全般）が、さまざまな実施形態に従い、特に医療処置におけるガイダンスツールとして使用できるように、ロボットの利点をさらに利用することができる。従って、このようなシステムは、例えば、ガントリの閉じ込め形状から生じる制約または制限なしに、患者の任意の解剖学的部分を標的化するために、特にロボットまたはロボット支援侵襲的医療処置において、追加的に有益であり得る。

【0083】

例えば、図２に示すように、コンピューターシステム２４０は、さまざまな実施形態に従って、磁気撮像装置２２０およびロボットシステム２６０に結合され得る。図１と同様に、コンピューターシステム２４０は、磁気撮像装置２２０から取得された画像をリアルタイムに分析し、取得された画像から患者（または対象）の解剖学的部分を識別するように構成することができる。例えば、医療処置の動作中、磁気撮像装置２２０は、医療処置のために患者の標的解剖学的部分に移動される、針、ステント、またはロボットシステム２６０の端部に取り付けられるものなどの外科手術デバイスも含み得る、ライブ（リアルタイム）またはほぼライブ（リアルタイムに近い）画像を取得するように構成される。針またはステントの撮像は、患者の解剖学的部分の標的部分に対する針またはステントの相対的位置決めを提供する。例えば、針またはステントをＦＯＶ内に挿入するためのロボットシステム２６０のガイダンス中、針またはステントを含む取得された画像の平面は、手動で特定されるよりも継続的に監視される。これは、例えば、針を含有する撮像平面を知っていたという利点を提供する。さまざまな実施形態によれば、取得された画像が、解剖学的部分の標的部分に対する針の相対的位置決めを決定するのに十分な品質でない場合、より高い解像度の画像を取得することができる。さまざまな実施形態によれば、取得された画像が、解剖学的部分の標的部分に対する針の相対的位置決めを決定するのに十分な品質である場合、より低い解像度の画像が、より高い取得速度で撮影されてもよく、これが、医療処置の動作中にリアルタイムまたはほぼリアルタイムな撮像能力を提供する。さまざまな実施形態によれば、磁気撮像装置２２０の画像取得速度は、解像度に応じて、５分当たり約３～１０個の画像から約１個の画像を範囲とする。さまざまな実施形態によれば、磁気撮像装置２２０の範囲の画像取得速度は、最大約６０または１２０画像／秒である。

【0084】

さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム２６０は、磁気撮像装置２２０の外側に配置されるように構成される。図２に示すように、ロボットシステム２６０は、６自由度での移動のために構成されるロボットアーム２６２を含み得る。さまざまな実施形態によれば、ロボットアーム２６２は、ロボットアーム２６２が、一つまたは複数の動作コントローラー２７０を介して６自由度で移動、回転、または旋回することを可能にする構成で接続される、中空シャフト２６４およびエンドエフェクター２６６を含む、一つまたは複数の機械アーム部分（本明細書では一つまたは複数の構成要素とも呼ぶ）を含む。二頭の曲線矢印は、動作コントローラー２７０によって生成される回転運動を示す。さまざまな実施形態によれば、一つまたは複数の動作コントローラー２７０は、サーボモーターを含むがこれに限定されない、機械的アクチュエーターなどのアクチュエーターである。さまざまな実施形態によれば、一つまたは複数の動作コントローラー２７０は、空気式、ばね式、機械式、電気モーター、圧電アクチュエーター、またはそれらの組み合わせなどのアクチュエーターである。

【0085】

さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム２６０のロボットアーム２６２は、磁気撮像装置２２０を通してまたはその周りで、関心のさまざまな解剖学的部分にアクセスするように構成される。さまざまな実施形態によれば、磁気撮像装置２２０の中心にある穴２２２は、医療処置中に患者の関心対象のさまざまな解剖学的部分で動作するために、ロボットシステム２６０のロボットアーム２６２へのアクセスを提供するように特別に設計される。さまざまな実施形態によれば、磁気撮像装置２２０の中心にある穴２２２は、ロボットアーム２６２のサイズを考慮して設計される。例えば、穴２２２は、本明細書に記載されるさまざまなロボットアームなど、それを通してロボットアームを収容するように構成される外周を画定する。さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム２６０のロボットアーム２６２は、磁気撮像装置２２０の側面の周りから患者のさまざまな解剖学的部分にアクセスするように構成される。磁気撮像装置は、２０１８年６月８日に出願され、「ＵＮＩＬＡＴＥＲＡＬＭＡＧＮＥＴＩＣＲＥＳＯＮＡＮＣＥＩＭＡＧＩＮＧＳＹＳＴＥＭＷＩＴＨＡＰＥＲＴＵＲＥＦＯＲＩＮＴＥＲＶＥＮＴＩＯＮＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＯＬＯＧＩＥＳＦＯＲＯＰＥＲＡＴＩＮＧＳＡＭＥ」と題する、米国特許出願第１６／００３，５８５号にさらに記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0086】

さまざまな実施形態によれば、中空シャフト２６４は、エンドエフェクターを作動させる機構のためのハウジングを提供し、長いねじ駆動部、シャフト、または生検サンプルを取るために必要なクイックエンドエフェクターアクションを提供する別の機構を含み得る。さらに、中空シャフトは、複数の針および／またはサンプリングされたコアを格納することができ得る。

【0087】

さまざまな実施形態によれば、図２に示すように、エンドエフェクター２６６は、ロボットアーム２６２の一端に取り付けられる。さまざまな実施形態によれば、エンドエフェクター２６６は、一つまたは複数の針２８０を格納または移送し、および／または一つまたは複数の針２８０を挿入するために、機構、アクチュエーター、ハウジング、または構成、または一つまたは複数のステントまたは小線源治療シードを格納、移送および／または挿入するためのハウジングまたは構成を含む。さまざまな実施形態によれば、エンドエフェクター２６６は、他の多くの適切な医療処置（本明細書では介入とも呼ぶ）の中で、生検サンプルを得るために針２８０を挿入する機構、アブレーションを提供する構成要素もしくは機構、または小線源治療を行うための構成要素もしくは機構を含む。さまざまな実施形態によれば、針２８０は、標本を抽出するために使用され、標本は、針２８０に取り付けられてもよく、針２８０に引き込まれてもよく、または針２８０を使用して標本を抽出することができる任意の他の機構を介し得る。さまざまな実施形態によれば、エンドエフェクター２６６は、挿入される針２８０を選択する最小限の機械的または空気制御を有する。さまざまな実施形態によれば、ロボットアーム２６２の運動または動きは、針２８０を挿入または引き出す。

【0088】

さまざまな実施形態によれば、中空シャフト２６４およびエンドエフェクター２６６を含むロボットアーム２６２の一つまたは複数の機械アーム部分は、非磁性材料から作製され、例えば、動作制御のためのサーボモーターなどのいかなる電気部品も含まない。こうした構成では、ロボットシステム２６０のためのサーボモーターなどの全ての動作度は、患者から離れた方へ向かって磁気撮像装置２２０の一方の側の穴２２２の外側に留まることができる。この構成は、磁気撮像装置２２０の磁石から離れてロボットシステム２６０を安全に格納することを可能にする。この構成では、さまざまな実施形態によると、ロボットシステム２６０は、ロボットアーム２６２の一つまたは複数の機械アーム部分を使用して延びて、穴２２２を通して患者の標的部分に達することができる。さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム２６０は、ロボットアーム２６２の一つまたは複数の機械アーム部分を使用して延在し、穴２２２を通り抜ける代わりに、磁気撮像装置２２０の周りの患者の標的部分に到達することができる。周りで到達する構成は、針（ロボットアーム２６２のエンドエフェクターに取り付けられる）を患者の側から直交方向に挿入することができる、四肢または乳房生検に適している。さまざまな実施形態によれば、針は撮像平面に挿入され、針軌道は撮像平面内に横たわるように較正される。

【0089】

さまざまな実施形態によれば、針２８０は、チタン、非磁性ステンレス鋼、セラミックなどの任意の非磁性材料を含む。特定の実例では、針２８０は、磁気撮像装置との干渉を低減するために、完全に非磁気であり得る。

【0090】

さまざまな実施形態によれば、画像の歪みは、磁気ステンレス鋼針が使用される場合に局所的に発生し得るが、これは特定の場合における一般的な慣行である。磁気針または他の磁気外科手術デバイスの使用による歪みがある場合、歪みは画像処理で除去できる。非磁性針を使用する利点は、画像に歪みを引き起こさないことである。さまざまな実施形態によれば、図２に示すように、生検針などの針２８０は、外側円筒形スリーブ２８２および内側コア２８４を含む。内側スリーブは、サンプリングされた組織を収容するための凹領域を有する。例えば、医療処置または介入の間、内側スリーブは、最初に組織を切断し、組織が凹部の中に入る。このような場合、外側スリーブがすぐに続き、組織のサンプルが凹部に残るように組織を切断する。

【0091】

さまざまな実施形態によれば、中空針を使用して、ステントまたは小線源治療シードを配置する。さまざまな実施形態によれば、中空針は、外側スリーブと、ステント／シードを適切な位置で押し出す内側針とを含む。

【0092】

さまざまな実施形態によれば、針２８０は、１０Ｇ、１２Ｇ、１４Ｇ、１６Ｇおよび１８Ｇを含む、１２Ｇ～１８Ｇに及ぶゲージサイズを含む。さまざまな実施形態によれば、針２８０は、生検用に１６Ｇ～１８Ｇまで、および小線源治療またはアブレーション用に１０Ｇのサイズである。さまざまな実施形態によると、針２８０は、約１５ｃｍ～２５ｃｍの前立腺処置の長さの範囲を有する。

【0093】

さまざまな実施形態によれば、磁気撮像装置２２０は、固定形状を有する低磁場磁気撮像システムである。こうした低磁場磁気撮像システムの動作中、十分に低磁場の磁石は、遮蔽されたロボットサーボモーターに干渉しえない。しかしながら、これらの構成要素の存在および動作は、動作中に磁気撮像装置２２０によって生成される磁場に干渉し得る。磁気撮像中の潜在的な干渉を排除または低減するために、ロボットシステム２６０は、中空シャフト２６４およびエンドエフェクター２６６を含む一つまたは複数の機械アーム部分を介して磁気撮像装置２２０の穴２２２を通って延長され得るロボットアーム２６２と構成される。こうした例では、ロボットツール全体は、外科手術処置中に、穴２２０の遠位および磁気撮像装置２２０の外側とすることができる。さまざまな実施形態によれば、磁気撮像装置は、穴２２２と整列し、撮像ゾーン内の他の領域よりも低い磁気干渉を有する円筒形領域を有するように設計される。例えば、ロボットツールは、コイルから十分に離れて、かつ最も弱い磁場、勾配磁場、および／またはＲＦ磁場を有する撮像ゾーンの領域内に位置付けられ得る。こうした円筒形領域は、ロボットアーム２６２がさまざまな態様に延在し、動作する場所とすることができる。ロボットシステム２６０からの潜在的な磁気干渉をさらに低減または回避するために、ロボットアーム２６２の構成要素の全てまたはほとんどは、非磁性材料から構築することができる。さまざまな実施形態によれば、磁気撮像装置２２０は、患者に近く、磁気干渉源から離れて保持される。例えば、ロボットアームおよび／またはロボットツール用のモーターは、穴２２２の外側に位置付けられ得る。こうした例では、図１４を参照すると、患者は磁気撮像装置２２０に近接し、磁気撮像装置は患者とロボットシステムの間にある。ロボットアームの遠位部分は、磁気撮像装置２２０を通って達して患者に達することができる。さまざまな実施形態によれば、アクティブノイズキャンセレーション技術を使用して、モーターから生成されたノイズを感知し、その後、それを取得されたＭＲＩ信号から除去することができる。さまざまな実施形態によれば、信号処理を使用して、モーターから生成される任意のノイズを除去することができる。例えば、モーターによって生成されるノイズを除去するために、ＭＲＩ信号は、ノイズレスＭＲＩ信号を生成するために能動的に生成されるモーターノイズ除去信号と組み合わせることができる。低磁場磁気撮像システムは、２０２０年２月１４日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＵＬＴＲＡＬＯＷＦＩＥＬＤＲＥＬＡＸＡＴＩＯＮＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ」と題する、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０１８３５２号、現在国際公開第ＷＯ２０２０／１７２６７３，１６８２３３号にさらに記載され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0094】

図３Ａは、さまざまな実施形態による、例示的な誘導ロボットシステムのためのグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）３００の概略図である。図３Ａに示すように、ＧＵＩ３００は、左パネル３１０、中間パネル３２０、および右パネル３４０を含む。図３Ａに示されるＧＵＩ３００は、説明を目的としたものであり、従って、非限定的な例示的なユーザーインターフェイスである。非限定的な実施例として、ＧＵＩ３００は、侵襲的手術処置、ロボットの経会陰前立腺生検で使用するために構成される。

【0095】

図３Ａに示すように、左パネル３１０は、ロボット制御のための複数のボタンを示す。さまざまな実施形態によれば、ボタンは、オペレーターによる静電容量式タッチ、マウス入力、またはジョイスティック入力によって操作または起動される。さまざまな実施形態によれば、左パネル３１０は、ロボットを制御するための、およびさまざまな撮像調整のためのタッチスクリーン制御を含む。さまざまな実施形態によれば、左パネル３１０は、例えば、限定されるものではないが、針の移動の以前の軌道を変更するような、特定のユーザーアクションを含む、以前の入力をオーバーライドするための制御を含む。さまざまな実施形態によれば、左パネル３１０は、対象のライブスキャン中の運動修正のためのボタンを含み得る。

【0096】

中間パネル３２０は、標的３３０（例えば、前立腺３３０）の部分、現在の針位置３２４、現在の針軌道３２６、および前立腺３３０内の標的サンプル位置３２８のライブ画像３２０（用語「ライブ」はまた、本明細書では「連続的に捕捉された」または「連続的に取得された」）を示すライブガイダンスビューを含む。外科手術処置および／または介入の間、術中に「ライブ」画像を取得する。さまざまな実施形態によれば、中間パネル３２０は、現在の針位置３２４、針軌道３２６、およびスキャンから自動的に識別される標的３３０を含む、取得されるライブスキャン画像を示す。針が中間パネル３２０のライブガイダンスビューに示される視野内に進むと、ライブ画像３２０は、針の現在位置、すなわち更新された現在の針位置３２４を連続的に表示する。背景（例えば、シーンの後ろでの処理）では、このビューは、一部の実施例に従って、動きを補正するために、処置前の画像からの対応するビューに連続的に登録される。例えば、スキャンがあるたびに、新しい画像が生成され、任意の動きを補正するために、処置前の画像からの対応するビューとともに再登録される。

【0097】

図３Ａに示すように、右パネル３４０は、例えば、横断ビュー３４２、矢状ビュー３４４、および３次元（３Ｄ）ビュー３４６を含む、計画スキャンのさまざまなビューを含む。横断ビュー３４２は、ターゲット３３０を含む計画スキャンからのスライスを示す。さまざまな実施形態によれば、仮想グリッド３４５は、中空円として横断ビュー３４２に示される、等間隔の潜在的な針位置を示すために使用される。矢状ビュー３４４は、標的３３０を含有する矢状画像を示す。さまざまな実施形態によれば、仮想グリッド３４５は、水平線として矢状ビュー３４４に示される、等間隔の潜在的な針位置を示すために使用される。一部の実施形態によれば、線は、横方向に沿った経会陰アプローチによる潜在的な針軌道を表す。３Ｄビュー３４６は、現在の針位置３２４に基づいて計画画像からの断面図を表示し、針が遠位に前進するにつれてＧＵＩ（例えば、ＧＵＩ３００）上のグラフィックを更新する。

【0098】

図３Ｂは、さまざまな実施形態による、誘導ロボットシステムの撮像中のライブビュー３５０の概略図である。図３Ｂに示すように、ライブビュー３５０は、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸に沿った点線の立方体によって示されるｘ－ｙ－ｚ座標系内にある。撮像は、図３Ｂの視野３６０の中央にある撮像平面３７０によって表される、針が予期される、平面でのみ取得する必要がある。さまざまな実施形態によれば、ライブビュー３５０は、ｚ勾配を内蔵しており、視野３６０内の変化する厚さの一つまたは複数のスラブを励起することができる。代替的な実施形態は、ｚ軸の勾配が組み込まれえない。さまざまな実施形態によれば、ｘおよびｙ勾配は、針を含む撮像平面３７０における撮像のための相エンコードとして埋め込まれる。視野３６０内の点の空間的局在化は、ｘおよびｙ相エンコードの組み合わせによって決定され、ｚ勾配に対応する送信周波数帯である。これらのスラブは、従来の画像スライスおよびスルー画像再構成とは異なるため、複数のスライスに分割することができる。

【0099】

さまざまな実施形態によれば、システムが、視野３６０内の異なるスラブの励起を多重化することによって視野全体を励起し、パルスシーケンス内の異なる時間間隔で異なる帯域幅を送信および受信することによって、視野３６０全体を完全覆うことができる、スライスインターリーブが利用される。（システムに内蔵されるｚ相のため）ｙ相エンコードのみに基づいて、高速で針を含む２次元断面画像を生成できる。例えば、単一次元（例えば、針軌道）でのスライスインターリーブの利用は、高分解能および高速で行うことができる。さまざまな実施形態によれば、サンプリングが１次元でのみ行われる、スライスインターリーブアプローチを使用してｙ相エンコードのみを使用する一方で、厚いスラブの取得に関連する取得および計算コストは事実上存在しない。

【0100】

図３Ｂに示すように、ライブビュー３５０は、撮像平面３７０内に投影された針軌道３８０を表示するように構成される。いくつかの実装形態によれば、針は、図３Ｂに示されるように、ｘｙｚ座標系において正のｚ方向に前進している。さまざまな実施形態によれば、全体積は、より低い詳細で撮像され、その後、針の正確な位置決めを示すために、針軌道３８０の周りの領域が、ライブガイダンス中により詳細に撮像される。さまざまな実施形態によれば、画像のより高い解像度の部分を針に近く、低解像度画像部分を画像中の他の場所に含むハイブリッド画像で十分であり得る。ハイブリッド撮像アプローチは、撮像取得時間、すなわち、より速い撮像のさらなる改善を提供することができ、一方で、標的３３０の位置に対する針の正確な位置決めを決定するために必要とされる領域に十分な詳細を維持することができる。

【0101】

取得された画像の画像取得速度と解像度との間の追加のトレードオフは、ｋ空間アンダーサンプリング、平行撮像、およびマルチスライス画像取得を使用した圧縮感知など、ハードウェアおよび／またはソフトウェアアプローチを使用した適切な最適化技術によって達成され得る。これらの手法は、一般的な画像信号対ノイズ比のコストで画像取得をスピードアップすることを目指している。データシンメトリーとデータ圧縮技術を活用して、画像を再構築するために必要な最小限のデータを取得する。

【0102】

前立腺などのいくつかの標的解剖学的構造は、針誘導介入に対して固有の課題を呈する。例えば、前立腺は、軟組織に囲まれており、前立腺に入る経直腸的トランスデューサまたは針からの任意の圧力の結果として動きやすい。例えば、針が前立腺に挿入されると、前立腺は押し離され、挿入されると、腺は元の位置または何らかの他の位置に戻れる。同様に、針を抜去するとき、腺は押し戻されてその位置を変え続けることができる。これは、解剖学的構造と撮像との間の登録が誤っている可能性があるため、ロボットとの剛直な基準フレームを使用しようとすると特に問題となる。

【0103】

さまざまな実施形態によれば、運動修正方法は、ライブ画像と、計画画像からの対応する断面との間の画像類似性指標を使用して、動きを動的に推定するために使用される。さまざまな実施形態によれば、これは、ｋ－空間自体における動き検出および修正によってさらに強化される。ｋ－空間での修正は、再構成される画像に動作アーチファクトがないことを確保する一方で、画像ベースの登録は、ロボットの正確な配置における動きによって引き起こされる誤差を最小化する。例えば、患者の肉眼的な動きおよび局所的な腺の変形は、磁気共鳴の可視基準マーカーを使用して分離し、別々に修正することができる。動きは、例えば、ＭＲＩ画像のフレームの比較から決定することができる。測定される動きは、ロボットによって知られている基準のロボットフレームに適用され、標的の解剖学的構造およびロボットは、それらの対応を維持する。例えば、測定される動きは、標的解剖学的構造およびロボットの参照フレームを更新して、ロボットが標的解剖学的構造に対して正しい経路で移動することを可能にする。基準マーカーを使用して、対応を決定することもできる。

【0104】

誘導ロボット処置または介入については、処置を計画するための標的解剖学的構造について、磁気撮像スキャンが取られる。これらのスキャン（計画スキャン）は、一つまたは複数のコントラストタイプを使用した、磁気（例えば、磁気共鳴）画像スキャンを含み得る。画像が、生検のために疑わしい悪性腫瘍に、および画像誘導療法のために悪性腫瘍の範囲に、手動でまたは自動的に分類され得る。さまざまな実施形態によれば、画像誘導処置は、計画画像が取得された直後に、すなわち、ライブ撮像、または後で実施され得る。後で実施される処置のためのさまざまな実施形態によれば、処置前の解剖学的スキャンは、計画画像を現在の基準フレームにマッピングするために実施される。以下の図は、ガイド付きロボット処置を利用する処置のさまざまな実施形態を示す。

【0105】

図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは、仮想テンプレートベースまたはグリッドベースのアプローチに対する異なるビュー（例えば、横断および矢状ビュー）を示す。

【0106】

図４Ａは、さまざまな実施形態による、前立腺サンプル４３０の計画スキャン中の横断ビュー４００ａを示す概略図である。図４Ｂは、さまざまな実施形態による、前立腺サンプル４３０の矢状ビュー４００ｂを示す概略図である。図４Ａおよび４Ｂに示すように、前立腺サンプル４３０の計画画像が、横断ビュー４００ａおよび矢状ビュー４００ｂの両方で、疑わしい領域４３５（例えば、悪性の可能性または悪性が確認）を示すようにマーキングされ得る。図４Ａおよび４Ｂに示されるように、仮想テンプレートグリッド４４５が、図４Ａの針の潜在的な位置に対し等間隔の中空ドット、および図４Ｂの潜在的な針軌道に対し直線として示されている。さまざまな実施形態によれば、中空ドットの間隔は、所望の針位置または軌道に基づいて変化し得る。

【0107】

図４Ｃは、さまざまな実施形態に従って、図４Ａに示される計画スキャンに基づく生検計画の横断ビュー４００ｃを示す概略図である。図４Ｄは、図４Ｂに示す前立腺サンプル４３０の計画スキャンに基づく生検計画の矢状ビュー４００ｄを示す概略図である。図４Ｃに示すように、疑わしい領域４３５から生検サンプルを取得できるグリッド４４５の四つの位置（例えば、四つの塗りつぶされたドット）が、サンプル位置４５５で示される。同様に、図４Ｄは、疑わしい領域４３５を包含するサンプル位置４５５に対応する、矢状ビュー４００ｄのグリッド４４５の二つの直線軌道線を示す。丸と直線で示される生検計画は、標的の疑わしい領域４３５全体をカバーしている。

【0108】

図５Ａおよび５Ｂはそれぞれ、さまざまな実施形態による、前立腺サンプル５３０の境界ボックスを配置することによって、悪性腫瘍の範囲を決定するための予後計画の横断ビュー５００ａおよび矢状ビュー５００ｂを示す。図５Ａおよび５Ｂでは、前立腺サンプル５３０の予後計画が、横断ビュー５００ａおよび矢状ビュー５００ｂの両方で、疑わしい領域５３５（例えば、悪性の可能性または悪性が確認）を示すようにマーキングされる。図５Ａおよび５Ｂに示されるように、仮想テンプレートグリッド５４５が、図５Ｂの潜在的な針位置に対し等間隔の中空ドット、および図５Ａの潜在的な針の軌跡に対し直線として示されている。図５Ａおよび５Ｂに示されるように、前立腺サンプル５３０の予後計画は、図５Ａの十六個の塗りつぶされたドット、および図５Ｂの四つの塗りつぶされた線として示されている、サンプル位置５５５によって示される境界ボックスを提供する。サンプル位置５５５は、疑わしい領域５３５における疑わしいまたは既知の悪性腫瘍を包含して、予後の範囲を決定する。この予後は、能動的監視、または処置の種類および範囲などの疾患管理経路を決定するために使用され得る。

【0109】

図５Ｃは、さまざまな実施形態による、前立腺サンプル５６０の低線量小線源治療計画に対する横断ビュー５００ｃを示す概略図である。図５Ｄは、さまざまな実施形態による、矢状ビュー５００ｄの概略図を示す。図５Ｃおよび５Ｄに示されている前立腺サンプル５６０の低線量近小線源治療計画は、図５Ｃの前立腺サンプル５６０全体内の塗りつぶされたドット、および図５Ｄの前立腺サンプル５６０全体内の破線として示されている、サンプル位置５６５によって示されている。さまざまな実施形態によれば、低線量小線源治療は、図５Ｃと５Ｄに示されるように、前立腺サンプル５６０を治療するために使用され得る。一部の他の実施形態では、低線量小線源治療は、前立腺サンプル５６０の部分を治療するために使用され得る。

【0110】

図６Ａは、さまざまな実施形態による、仮想グリッドなしの前立腺サンプル６３０の生検計画の横断ビュー６００ａを示す概略図である。図６Ｂは、さまざまな実施形態による、前立腺サンプル６３０の生検計画に対する矢状ビュー６００ｂの概略図を示す。図６Ａおよび６Ｂに示すように、前立腺サンプル６３０の生検計画が、横断ビュー６００ａおよび矢状ビュー６００ｂの両方で、疑わしい領域６３５（例えば、悪性の可能性または悪性が確認）を示すようにマーキングされる。図示されているように、図６Ａおよび６Ｂに示されている前立腺サンプル６３０の生検計画は、針挿入のためのグリッドによって制限されない。図６Ａおよび６Ｂに示されているように、前立腺サンプル６３０の生検計画は、疑わしい領域６３５内のいくつかの選択されたサンプル位置６５５を含む。サンプル位置６５５が、図６Ｂに三つの塗りつぶされたドット、および図６ｂの塗りつぶされた線として示されている。

【0111】

本明細書に記載のさまざまな実施形態によれば、図２のロボットシステム２６０は、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、６Ａ、および６Ｄに関して図示および説明された処置または介入のいずれにも使用することができる。図２に示すように、ロボットシステム２６０は、６自由度での移動のために構成されるロボットアーム２６２を含む。撮像視野内の基点でのキャリブレーション後、例えば、図３Ａまたは３Ｂでは、ロボットアーム２６２は、例えば、図３Ｂに示すように、針先をｘ－ｙ平面の任意の点に移動させることができる。さまざまな実施形態によれば、ロボットアーム２６２は、例えば、図４Ａ、４Ｃ、５Ａまたは５Ｃに示すように、オーバーレイされた仮想テンプレートのグリッドパターン内の任意のポイント、または例えば、図６Ａに示すように、テンプレートを使用しないアプローチで視野内の任意の他の場所に位置合わせできる。さまざまな実施形態によれば、針の挿入は、ロボットアーム２６２を、図３Ｂに示されるようにｚ方向に沿って、または図４Ｂ、４Ｄ、５Ｂ、５Ｄ、または６Ｂに示すように、左から右へ、またはその逆に前進させることによって行われる。

【0112】

上述のように、さまざまな実施形態によれば、ロボットアーム２６２は、アクチュエーター、または一つまたは複数の短い針を保持できるアームの端部にエンドエフェクター２６６などの一つまたは複数の動作コントローラー２７０を含むように構成される。さまざまな実施形態によれば、アクチュエーター２７０は、完全に機械的であり、ロボットシステム２６０の基部近くのサーボモーターによってトリガーされる。さまざまな実施形態によれば、アクチュエーターは、針を平面内に位置付けるための空気アクチュエーターである。さまざまな実施形態によれば、アクチュエーターは空気制御され、ロボットシステム２６０全体の他の構成要素は、一つまたは複数のサーボモーターによって機械的に制御される。さまざまな実施形態によれば、アクチュエーターを含むロボットシステム２６０のほぼ全ての構成要素は、一つまたは複数のサーボモーターによって機械的に制御される。

【0113】

さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム２６０のロボットアーム２６２は、例えば、経会陰前立腺処置で平行な線に沿って動くように拘束される。さまざまな実施形態によれば、追加的な自由度（６度の自由度に加えて）は、ロボットアーム２６２に取り付けられる針が、前立腺肥大の場合など、恥骨弓領域を通過して操作されるように、角運動を含む。さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム２６０は、さまざまな軌道を通して体内の同じ位置に近づくことができるように、外部の遠隔動作中心（ＲＣＭ）を維持するように移動するように制約される。ＲＣＭモデルでは、ロボット機構は、それによって作動するツールが常にロボット機構に対して固定点を通過する軌道を有するように移動する。例えば、低侵襲の信号ポート介入については、ＲＣＭは、本体への入口ポートに固定されたままにしてもよく、ロボット機構は、異なる角度を通して、工具を本体内の異なる位置に前進させることができる。さまざまな実施形態によれば、ＲＣＭ中心は、一つのアクセス穿刺／ポートのみを通して複数の位置をサンプリング／治療することを容易にするために、患者の身体の表面上にあり得る。

【0114】

さまざまな実施形態によれば、オペレーターは、生検計画がすでに決定される場合、アクチュエーター内に複数の針２８０をあらかじめ装填し得る。そのような場合、生検計画は、例えば、図４Ｃ、４Ｄ、５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂに関して説明したように、全ての計画された場所からサンプル標本を取得することを含む。こうした実装では、ロボットアーム２６２は、複数の針２８０を使用して、一度に複数のサンプルを取得するように構成される。このような場合、前立腺サンプルは、経尿道管（図示せず）を使用して定位置に保持される必要があり得る。前立腺の動きは針の挿入方向に沿ってのみであり、同時に挿入される全ての針に対して等しくなるため、針２８０のうちの一つのみを追跡するのに十分であり得る。このように、中央針の運動修正は、全ての針２８０の動きを修正するのに十分であり得る。

【0115】

さまざまな実施形態によると、針２８０は、一度に一つずつ挿入され得る。こうした構成では、針挿入の所定の順序が、次の標的位置の撮像に対する針挿入の効果を最小化するように、最適化されたサンプリングスキームとともに使用される。この実装では、アクチュエーターは、挿入のために全ての針を同時に保持しないが、カートリッジまたはエンドエフェクター２６６内に複数の針を保持し、一度に１本の針を挿入および抜去する。これは、ロボットアーム２６２全体を穴２２２にわたって抜去することを避けるために行われる。

【0116】

さまざまな実施形態によれば、針２８０は、針に取り付けられるＲＦコイルまたはメタ材料を有する。さまざまな実施形態によれば、ＲＦコイルまたはメタ材料は、磁気撮像装置２２０の受信コイルチェーンに結合するように構成される。この実装により、無線結合およびコンピューターによってデジタル化される受信コイルネットワークへの情報の転送が可能となる。さまざまな実施形態によれば、付着したＲＦコイルまたはメタ材料は、挿入中に針を囲む組織からの信号変換を増加させてもよく、これは、磁気撮像装置２２０によるスキャン中に取得された画像品質を改善する。

【0117】

さまざまな実施形態によれば、例えば、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、６Ａ、および６Ｄに関して説明されたものなどの誘導ロボット処置に使用される誘導ロボットシステム２００は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析ネットワークを利用する追加の構成を含む。さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム２６０上のＮＭＲ分析ネットワークは、穴２２２内のより高い磁場を利用して、収集された生検標本に対してスペクトル分析を行うように構成される。異なる組織タイプが、異なるＮＭＲスペクトルを有することが知られているため、各標本中の組織のタイプおよび量は、標本が取得された直後に、迅速に特徴付けることができる。さまざまな実施形態によると、標本から収集および分析された追加のＮＭＲ情報は、組織型に対するリアルタイムフィードバックに使用され、生検コアの病理に関連する可能性のある追加情報を提供することができる。

【0118】

さまざまな実施形態によれば、例えば、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、６Ａ、および６Ｄに関して説明されたものなどの誘導ロボット処置に使用される誘導ロボットシステム２００は、誘導のために超音波を利用する追加の構成を含む。さまざまな実施形態によれば、超音波を取得するための装置は、誘導ロボットシステム２００の外部にある。さまざまな実施形態によれば、超音波を取得するための装置は、例えば、エンドエフェクター２６６の近くのロボットアーム２６２に統合された誘導ロボットシステム２００に統合される。さまざまな実施形態によれば、超音波で補充された誘導ロボットシステム２００は、より速い撮像更新を提供する、または手術または介入中に対象内の静脈および動脈を局在化するための磁気ガイダンスを改善することができる。

【0119】

誘導ロボットシステム１００または誘導ロボットシステム２００が磁気撮像技術を使用する追加の医療処置、操作、または介入には、例えば、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、および経直腸ＨＩＦＵが含まれ得るが、これらに限定されない。

【0120】

経直腸ＨＩＦＵについては、さまざまな実施形態によれば、ロボットシステム２６０は、その軸の周りで経直腸ＨＩＦＵトランスデューサを回すために使用される。さまざまな実施形態によれば、オペレーターまたは医師は、最初にトランスデューサを挿入し、次いで患者を磁気撮像視野に移動させる。これらの実装では、ロボットアーム２６２は、磁気撮像装置２２０の穴２２２を通って進入し、トランスデューサまたはそのホルダ内にラッチするように構成される。

【0121】

誘導ロボットシステム１００または誘導ロボットシステム２００が磁気撮像技術を使用する追加の医療処置、操作、または介入は、乳房生検を含む。乳房生検では、手術は前立腺生検と似ているが、挿入の方向は異なる。例えば、乳房生検に使用されるロボットシステム２６０は、ロボットアーム２６２の一つまたは複数の機械アーム部分を使用して延びて、穴２２２を通り抜ける代わりに、磁気撮像装置２２０の周りの乳房の標的部分に達するように構成され得る。構成は、針２８０が乳房の側面から挿入される、乳房生検に特に適している。

【0122】

誘導ロボットシステム１００または誘導ロボットシステム２００が磁気撮像技術を使用する追加の医療処置、操作、または介入には、脳深部刺激法（ＤＢＳ）が含まれる。ＤＢＳについては、例えば、処置または介入の前に、事前に計画して、針軌道がいかなる重要な構造も通らないことを確認する。さまざまな実施形態によれば、重要な構造は、自動または手動で事前にセグメント化、識別、またはマーキングされる。次に、これらの構造は、処置中にライブ画像上にオーバーレイすることができる。ライブガイダンス中、画像が、重要な構造が損傷または侵害されないように、直接的な可視化下で、針２８０が正確な位置に挿入されることを確実にするために取得される。さまざまな実施形態によれば、複雑さを最小化するために、脳へのエントリーに対してエントリーポイントが選択されたら、ＲＣＭモデルを使用し得る。

【0123】

誘導ロボットシステム１００または誘導ロボットシステム２００が磁気撮像技術を使用する追加の医療処置、操作、または介入は、脳生検を含む。さまざまな実施形態によれば、脳生検は、例えば、図３Ａに示すように、ライブガイダンスパネルでオペレーターに表示される、投影された針軌道を使用して実施される。中間パネル３２０のライブガイダンスパネル上の情報を確認した後、オペレーターは針の挿入を開始することを決定できる。さまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステム２００は、脳の標的位置を記録するように構成される。さまざまな実施形態によれば、オペレーターは、脳の標的位置の取得された画像を検討し、画像内のそれぞれの位置とともに各所見の病理所見を入力する。

【0124】

誘導ロボットシステム１００または誘導ロボットシステム２００が磁気撮像技術を使用する追加の医療処置、操作、または介入には、肝臓および腎臓生検が含まれる。さまざまな実施形態によれば、肝臓および腎臓の生検は、一つのエントリーポイントで挿入して標本を取得することを含む。さまざまな実施形態によれば、複雑さを最小化するために、脳への進入のためにエントリーポイントが選択されると、遠隔中心または動き（ＲＣＭ）モデルを使用し得る。

【0125】

誘導ロボットシステム１００または誘導ロボットシステム２００が磁気撮像技術を使用する追加の医療処置、操作、または介入は、肺生検を含む。さまざまな実施形態によると、肺生検は、ロボットシステムを利用して気管を通して管の挿入を含む。

【0126】

本明細書に記載されるさまざまな実施形態によると、誘導ロボットシステム１００または誘導ロボットシステム２００は、例えば、冠動脈ステントまたは脳ステントなどのステントの挿入のための医療処置、操作、または介入に利用され得る。本明細書に記載されるさまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステム１００または誘導ロボットシステム２００は、強度変調放射線治療ガイダンスに使用され得る。

【0127】

図７は、さまざまな実施形態による、誘導ロボットシステム２００を使用する例示的な方法Ｓ２００のフローチャートである。図７に示すように、方法Ｓ２００は、ステップＳ２１０で対象の磁気共鳴画像を取得することを含む。さまざまな実施形態によれば、対象の画像の取得は、対象または患者の一つまたは複数の標的解剖学的部分の取得を含む。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴画像が、磁気撮像装置２００または外部ソースなどの磁気共鳴撮像装置から取得される。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴画像が、医師、患者、ユーザー、またはオペレーターなどの外部ソースから取得される。

【0128】

図７に示すように、方法Ｓ２００は、ステップＳ２２０で、ライブ磁気共鳴画像の画像分析を実行して、対象の標的部分を継続的に識別することを含む。さまざまな実施形態によれば、取得された磁気共鳴画像が、人工知能（ＡＩ）、機械学習、画像または信号のノイズ除去、セグメンテーションアルゴリズム、物体および境界の識別、画像登録、適応強度修正、およびパターン認識などを含むがこれに限定されない、一つまたは複数のプロセスを介して分析するために、コンピューターシステム２４０などのコンピューターシステムに自動的にアップロードされる。さまざまな実施形態によれば、取得された磁気共鳴画像が、手動で分析され、医師またはオペレーターによって、分析された画像から対象の部分を自動的に識別するために使用される、コンピューターシステム２４０などのコンピューターシステムに入力される。

【0129】

ステップＳ２３０で、方法Ｓ２００は、（自動ガイダンスを介して）ロボットアーム２６２などのロボットアームを、ライブ磁気共鳴画像に基づいて対象の識別された標的部分に自動的に誘導することを含む。さまざまな実施形態によれば、自動ガイダンスは、対象の標的部分の連続的に取得された磁気共鳴画像の分析に基づいて、ロボットアームをリアルタイムまたはほぼリアルタイムに誘導することを含む。さまざまな実施形態によれば、自動ガイダンスは、画像分析を介した自己修正を含む。さまざまな実施形態によれば、自動ガイダンスは、取得された磁気共鳴画像に基づいてロボットアームの軌道を修正するために、医師またはオペレーターによる時折の介入を含む。さまざまな実施形態によれば、自動ガイダンスは、代替的または追加の医療処置を実施するために、取得された磁気共鳴画像に基づいてロボットアームの軌道を変更するために、医師またはオペレーターによる時折の介入を含む。

【0130】

方法Ｓ２００のさまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、ロボットアーム２６２などの６自由度での移動のために構成される。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、ロボットアームが６自由度で移動、回転、または旋回することを可能にする構成で接続される、一つまたは複数の機械アーム部分を含む。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームが、対象のさまざまな解剖学的部分にアクセスするように構成される。

【0131】

方法Ｓ２００のさまざまな実施形態によれば、ロボットアーム２６２による針の挿入中に重要な構造が損傷されない。例えば、前立腺生検のさまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステム２００は、対象の標的部分に挿入されるロボットアーム２６２に取り付けられる針が、尿道を通過するか、または膀胱に入るのを回避するように構成される。小線源治療のさまざまな実施形態によれば、針は前立腺を超えて膀胱内に貫通せず、直腸または膀胱を切除しない。

【0132】

さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ２００に従い、取得されたライブ磁気共鳴画像が、処置を制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される。さまざまな実施形態によれば、取得されたライブ磁気共鳴画像が、処置中に挿入される針の近くの高解像度画像部分と、針から遠く離れた低解像度画像部分とを含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ２００は、処置の実施中に動作するために取得されたライブ磁気共鳴画像を修正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ２００は、針の挿入中に動作するために取得されたライブ磁気共鳴画像を修正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ２００は、動きを手動で修正するために、既存のアクションをオーバーライドすることをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ２００は、タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用してＧＵＩを制御することによって、ロボットアームを手動で前進させることをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ２００は、標本を抽出した後、針の位置を捕捉するために自動セグメンテーションを行うこと、針を抜去すること、および針を次の標的位置に前進させることをさらに含む。

【0133】

ステップＳ２４０で、方法Ｓ２００は、対象の標的部分で処置を実施することを含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ２００は、例えば、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスを含むが、これに限定されない、適切な医療処置を実施することを含む。さまざまな実施形態によれば、処置を行うことは、例えば、生検のために、標本を抽出することを含む。

【0134】

図８は、さまざまな実施形態による、誘導ロボットシステム２００を使用する方法Ｓ３００の例のフローチャートである。図８に示すように、方法Ｓ３００は、ステップＳ３１０で、対象の磁気共鳴画像を連続的に取得することを含む。さまざまな実施形態によれば、対象の画像の取得は、対象または患者の一つまたは複数の標的解剖学的部分の取得を含む。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴画像が、磁気撮像装置１００もしくは２００などの磁気共鳴撮像装置、または外部ソースから取得される。さまざまな実施形態によれば、磁気共鳴画像が、医師、患者、ユーザー、またはオペレーターなどの外部ソースから取得される。

【0135】

ステップＳ３２０で、方法Ｓ３００は、磁気共鳴画像において対象の標的部分を継続的に識別することを含む。さまざまな実施形態によれば、取得された磁気共鳴画像が、標的部分を識別する前に、人工知能（ＡＩ）を含むがこれに限定されない一つまたは複数のプロセスを介して分析するために、コンピューターシステム２４０などのコンピューターシステムに自動的にアップロードされる。さまざまな実施形態によれば、取得された磁気共鳴画像が、手動で分析され、医師またはオペレーターによって、分析された画像から対象の部分を自動的に識別するために使用される、コンピューターシステム２４０などのコンピューターシステムに入力される。

【0136】

ステップＳ３３０で、方法Ｓ３００は、ロボットアーム２６２などのロボットアームを対象の識別された標的部分に向かって誘導することを含み、磁気共鳴画像が、ロボットアームを部分に誘導するためにリアルタイムで分析される。さまざまな実施形態によれば、連続的に取得された磁気共鳴画像が、リアルタイムまたはほぼリアルタイムに分析され、対象の標的部分を継続的に識別する。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームの誘導は、画像分析による自己修正を含む。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームの誘導は、連続的に取得された磁気共鳴画像に基づいてロボットアームの軌道を修正するために、医師またはオペレーターによる時折の介入を含む。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームの誘導は、代替的または追加の医療処置を実施するために、連続的に取得された磁気共鳴画像に基づいてロボットアームの軌道を変更するために、医師またはオペレーターによる時折の介入を含む。

【0137】

ステップＳ３４０で、方法Ｓ３００は、対象の標的部分に針を挿入し、標本を抽出することを含む。挿入中、ロボットアーム２６２による針挿入中に重要な構造は損傷しない。例えば、前立腺生検のさまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステム２００は、対象の標的部分に挿入されるロボットアーム２６２に取り付けられる針が、尿道を通過することまたは膀胱内に進入することを回避するように構成される。小線源治療のさまざまな実施形態によれば、針は前立腺を超えて膀胱に貫通せず、直腸または膀胱を切除しない。

【0138】

方法Ｓ３００のさまざまな実施形態によれば、連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像が、針の挿入中に制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される。さまざまな実施形態によれば、連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像が、針の近くの高解像度画像部分と、針から遠く離れた低解像度画像部分とを含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ３００は、連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像を自動的に修正して、針の挿入中の動きによるブレを補正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ３００は、修正された取得されたライブ磁気共鳴画像に基づいて、挿入中に針の軌道を自動的に修正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ３００は、動きによるブレを手動で修正するために、既存の誘導軌道をオーバーライドすることをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ３００は、タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用してＧＵＩを制御することによって、ロボットアームを手動で前進させることをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ３００は、標本を抽出した後、針の位置を捕捉するために自動セグメンテーションを実行することと、針を抜去することと、針を次の標的位置に前進させることと、をさらに含む。さまざまな実施形態によれば、ロボットアームに取り付けられる針の対象の特定された標的部分への誘導は、磁気共鳴画像を継続的に取得するように構成される磁気撮像装置の中心で穴を通り誘導することを含む。

【0139】

ステップＳ３４０のさまざまな実施形態に従い、抽出された標本が、例えば経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスを含むが、これに限定されない、医療処置における分析用である。

【0140】

図９は、さまざまな実施形態による、誘導ロボットシステム２００を使用する例示的な方法Ｓ４００のフローチャートである。図９に示すように、方法Ｓ４００は、ステップＳ４１０で対象のライブ磁気共鳴画像を取得することを含む。さまざまな実施形態によれば、対象のライブ磁気共鳴画像の取得は、対象または患者の一つまたは複数の標的解剖学的部分の取得を含む。さまざまな実施形態によれば、ライブ磁気共鳴画像が、磁気撮像装置１００または２００などの磁気共鳴撮像装置から取得される。

【0141】

ステップＳ４２０で、方法Ｓ４００は、ライブ磁気共鳴画像において対象の標的部分を継続的に識別することを含む。さまざまな実施形態によれば、取得されたライブ磁気共鳴画像が、標的部分を識別する前に、人工知能（ＡＩ）を含むがこれに限定されない一つまたは複数のプロセスを介して分析するために、コンピューターシステム２４０などのコンピューターシステムに自動的にアップロードされる。さまざまな実施形態によれば、取得されたライブ磁気共鳴画像が、手動で分析され、医師またはオペレーターによって、分析された画像から対象の部分を自動的に識別するために使用される、コンピューターシステム２４０などのコンピューターシステムに入力される。

【0142】

ステップＳ４３０で、方法Ｓ３００は、機械アームに取り付けられるエンドエフェクターを対象の特定された標的部分に向けて誘導することを含む。さまざまな実施形態によれば、エンドエフェクターは、複数の針を移送するように構成される。

【0143】

ステップＳ４４０で、方法Ｓ３００は、対象の標的部分に一度に一つずつまたは順次複数の針を挿入し、対象の標的部分から複数の標本を抽出することを含む。ステップＳ４４０のさまざまな実施形態によれば、ロボットアーム２６２による針の挿入中に、対象の重要な構造が損傷されない。例えば、前立腺生検のさまざまな実施形態によれば、誘導ロボットシステム２００は、対象の標的部分に挿入されるロボットアーム２６２に取り付けられる針が、尿道を通過することまたは膀胱内に進入することを回避するように構成される。小線源治療のさまざまな実施形態によれば、針は前立腺を超えて膀胱に貫通せず、直腸または膀胱を切除しない。

【0144】

方法Ｓ４００のさまざまな実施形態によれば、取得されたライブ磁気共鳴画像が、複数の針の挿入中に制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される。さまざまな実施形態によれば、取得されたライブ磁気共鳴画像が、挿入針の近くの高解像度画像部分と、挿入針から遠く離れた低解像度画像部分とを含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ４００は、取得されたライブ磁気共鳴画像を自動的に修正して、複数の針の挿入中の動きによるブレを補正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ４００は、修正された取得されたライブ磁気共鳴画像に基づいて、挿入中に挿入された針の軌道を自動的に修正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ４００は、既存の誘導軌道をオーバーライドして、動きによるブレを手動で修正することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ４００は、タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用してＧＵＩを制御することによって、機械アームを手動で前進させることをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、方法Ｓ４００は、標本を抽出した後、挿入された針の位置を捕捉するために自動セグメンテーションを行うこと、挿入された針を抜去すること、およびさらなる針を次の位置に挿入することをさらに含む。さまざまな実施形態によれば、対象の識別された標的部分に向かって機械アームに取り付けられるエンドエフェクターの誘導は、磁気共鳴画像を継続的に取得するように構成される片面磁気撮像装置の中心の穴を通る誘導を含む。

【0145】

ステップＳ４４０のさまざまな実施形態に従い、複数の抽出された標本が、例えば経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスを含むが、これに限定されない、一つまたは複数の医療処置における分析用である。

【0146】

図１０～１４は、磁気共鳴撮像システム７００を示す。図１０および１１に示すように、磁気共鳴撮像システム７００はハウジング７２０を含む。ハウジング７２０は、前方表面７２５を含む。さまざまな実施形態によれば、前方表面７２５は、凹面の前方表面であり得る。さまざまな実施形態によれば、前方表面７２５は、凹んだ前方表面であり得る。

【0147】

図１０および１１に示すように、ハウジング７２０は、永久磁石７３０、無線周波数送信コイル７４０、勾配コイルセット７５０、電磁石７６０、および無線周波数受信コイル７７０を含む。図１２および１３に示すように、永久磁石７３０は、アレイ構成に配置される複数の磁石を含み得る。永久磁石７３０を形成する複数の磁石は、図１２の立面図に示すように、表面全体を覆い、図１３の側面選択図に示すように、横方向のバーとして図示される。主に図１０を参照すると、メイン永久磁石アレイは、システムの複数の側面から患者にアクセスするための少なくとも一つのアクセス開口７３５を含み得る。

【0148】

さまざまな実施形態によれば、永久磁石７３０は、関心領域７９０に静磁場を提供する。さまざまな実施形態によれば、永久磁石７３０は、図１２および１３に示すような平行構成の複数の円筒形永久磁石を含み得る。さまざまな実施形態によれば、永久磁石７３０は、例えば、Ｎｄ系磁性材料など、希土類系磁性材料を含むがこれに限定されない、任意の適切な磁性材料を含み得る。図１０に示すように、メイン永久磁石は、磁気撮像システム７００の本体を通してシステムの反対側から患者にアクセスするための少なくとも一つのアクセス開口７３５を含み得る。

【0149】

さまざまな実施形態によると、図１４に図示した磁気共鳴撮像システムを使用して、患者は、所望の解剖学的スキャンのタイプに応じて、任意の数の異なる位置に位置付けられ得る。図１４は、腹部領域がスキャンされるときの例示的な位置を示す。患者は、横方向位置に表面上に横たわることができる。図示したように、腹部スキャンでは、患者は、テーブルに最も近いアームが伸張され、他方が身体の側面にある状態で、穴に面して横向きに横たわるように位置付けられてもよい。腹部領域は、それが穴の正面にあるように位置付けることができる。ロボットシステムは、ロボットシステムが患者から離れているように、磁気共鳴撮像システムの反対側に配置することができる。ロボットシステムのロボットアームが、磁気共鳴撮像システムのアクセス開口を通って達して、患者に対して処置を実施することができる。この例示的なセットアップでは、ロボットシステム、次に磁気共鳴撮像システム、次に患者がある。このセットアップの例は、患者を磁気共鳴撮像システムに近づけ、ロボットシステムのアームが、アクセス開口を通して患者に向かって達することのみを可能にし、これにより、ロボットシステムのモーターを磁気共鳴撮像システムから遠ざけ、磁気共鳴撮像との干渉を低減する。他の例では、ロボットシステムのアームは、磁気共鳴撮像システムの側面の周りに達して、患者に達し得る。両方の例において、磁気共鳴撮像システムは、患者およびロボットアームの近位部分の中間にある。

【実施例】

【0150】

実施例１
誘導ロボットシステムであって、対象の磁気共鳴画像を連続的に取得するための磁気撮像装置と、ロボットアームと、磁気共鳴画像を分析し、対象の部分を識別するためのコンピューターシステムとを含み、磁気共鳴画像が、ロボットアームを対象の部分に誘導するためにリアルタイムで分析される、システム。

【0151】

実施例２
ロボットアームが、薬剤送達のために構成される構成要素に取り付けられる、実施例１のシステム。

【0152】

実施例３
ロボットアームが、標本を抽出するために部分に針を挿入するように構成される、実施例１および２のうちのいずれか一つのシステム。

【0153】

実施例４
ロボットアームが、部分にステントを配置するように構成される、実施例１、２、および３のうちのいずれか一つのシステム。

【0154】

実施例５
ロボットアームが、部分からサンプルを除去するように構成される針に取り付けられる、実施例１、２、３、および４のうちのいずれか一つのシステム。

【0155】

実施例６
ロボットアームが、部分を切断することによって識別された部分を除去するように構成される、実施例１、２、３、４、および５のうちのいずれか一つのシステム。

【0156】

実施例７
ロボットアームが、複数の針を含むエンドエフェクターに取り付けられる、実施例１、２、３、４、５、および６のうちのいずれか一つのシステム。

【0157】

実施例８
ロボットアームが、一つまたは複数のステントを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる、実施例１、２、３、４、５、６、および７のうちのいずれか一つのシステム。

【0158】

実施例９
ロボットアームが、一つまたは複数の小線源治療シードを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる、実施例１、２、３、４、５、６、７、および８のうちのいずれか一つのシステム。

【0159】

実施例１０
ロボットアームが、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、医療処置のリストから医療処置における検査のために標本を抽出するように構成される、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、および９のうちのいずれか一つのシステム。

【0160】

実施例１１
誘導ロボットシステムを使用する方法であって、対象のライブ磁気共鳴画像を取得することと、ライブ磁気共鳴画像の画像分析を実施して、対象の標的部分を継続的に識別することと、ライブ磁気共鳴画像に基づいて、ロボットアームを対象の識別された標的部分に向かって自動的に誘導することと、対象の標的部分で処置を行うことと、を含む、方法。

【0161】

実施例１２
取得されたライブ磁気共鳴画像が、処置を制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される、実施例１１の方法。

【0162】

実施例１３
取得されたライブ磁気共鳴画像が、処置中に挿入される針の近くの高解像度画像部分と、針から遠く離れた低解像度画像部分とを含む、実施例１１および１２のうちのいずれか一つの方法。

【0163】

実施例１４
処置の実施中に患者の動きに対して取得されたライブ磁気共鳴画像を修正することをさらに含む、実施例１１、１２、および１３のうちのいずれか一つの方法。

【0164】

実施例１５
針の挿入中に動作アーチファクトのために取得されたライブ磁気共鳴画像を修正することをさらに含む、実施例１１、１２、１３、および１４のうちのいずれか一つに記載。

【0165】

実施例１６
患者の動きを手動で修正するための既存のアクションをオーバーライドすることをさらに含む、実施例１１、１２、１３、１４、および１５のうちのいずれか一つの方法。

【0166】

実施例１７
タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用してＧＵＩを制御することによって、ロボットアームを手動で前進させることをさらに含む、実施例１１、１２、１３、１４、１５および１６のうちのいずれか一つの方法。

【0167】

実施例１８
実施例１１、１２、１３、１４、１５、１６、および１７のうちのいずれか一つの方法であって、ロボットアームに取り付けられる針を提供することと、自動セグメンテーションを実施して針の位置を捕捉することと、針を抜去することと、針を次の標的位置に前進させることと、をさらに含む、方法。

【0168】

実施例１９
処置が、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、医療処置のリストからの一つを含む、実施例１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、および１８、のうちのいずれか一つの方法。

【0169】

実施例２０
誘導ロボットシステムを使用する方法であって、対象の磁気共鳴画像を連続的に取得することと、磁気共鳴画像内の対象の標的部分を継続的に識別することと、ロボットアームに取り付けられる針を対象の識別された標的部分に向かって誘導することであって、磁気共鳴画像が、針を対象の標的部分に誘導するためにリアルタイムで分析される、誘導することと、針を対象の標的部分に挿入し、標本を抽出することと、を含む、方法。

【0170】

実施例２１
連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像が、針の挿入中に制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される、実施例２０の方法。

【0171】

実施例２２
連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像が、針の近くの高解像度画像部分および針から遠く離れた低解像度画像部分を含む、実施例２０および２１のうちのいずれか一つの方法。

【0172】

実施例２３
連続的に取得されたライブ磁気共鳴画像を自動的に修正して、針の挿入中の動きによるブレを補正することをさらに含む、実施例２０、２１、および２２のうちのいずれか一つの方法。

【0173】

実施例２４
修正された取得されたライブ磁気共鳴画像に基づいて、挿入中に針の軌道を自動的に修正することをさらに含む、実施例２３に記載の方法。

【0174】

実施例２５
動きによるブレを手動で修正するために、既存の誘導軌道をオーバーライドすることをさらに含む、実施例２３の方法。

【0175】

実施例２６
タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用してＧＵＩを制御することによって、ロボットアームを手動で前進させることをさらに含む、実施例２０、２１、２２、２３、２４、および２５のうちのいずれか一つの方法。

【0176】

実施例２７
実施例２０、２１、２２、２３、２４、２５、および２６のうちのいずれか一つの方法であって、針の位置を捕捉するために自動セグメンテーションを実行することと、針を抜去することと、針を次の標的位置に前進させることと、をさらに含む、方法。

【0177】

実施例２８
抽出された標本が、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、リストからの医療処置で検査される、実施例２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、および２７のうちのいずれか一つの方法。

【0178】

実施例２９
誘導は、磁気共鳴画像を継続的に取得するように構成される磁気撮像装置の中心で穴を通して針を誘導することをさらに含む、実施例２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、および２８のうちのいずれか一つの方法。

【0179】

実施例３０
誘導システムを使用する方法であって、対象のライブ磁気共鳴画像を取得することと、ライブ磁気共鳴画像内の対象の標的部分を継続的に識別することと、機械アームに取り付けられるエンドエフェクターを対象の識別された標的部分に向かって誘導することであって、エンドエフェクターが複数の針を移送する、誘導することと、複数の針を対象の標的部分に一度に一つずつ挿入し、対象の標的部分から複数の標本を抽出することと、を含む、方法。

【0180】

実施例３１
取得されたライブ磁気共鳴画像が、複数の針の挿入中に制御するための機能的ボタンを含むグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）内に表示される、実施例３０の方法。

【0181】

実施例３２
取得されたライブ磁気共鳴画像が、挿入針の近くの高解像度画像部分および挿入針から遠く離れた低解像度画像部分を含む、実施例３０および３１のうちのいずれか一つの方法。

【0182】

実施例３３
複数の針の挿入中の動きによるブレを補正するために、取得されたライブ磁気共鳴画像を自動的に修正することをさらに含む、実施例３０、３１、および３２のうちのいずれか一つの方法。

【0183】

実施例３４
修正された取得されたライブ磁気共鳴画像に基づいて、挿入中に挿入された針の軌道を自動的に修正することをさらに含む、実施例３３の方法。

【0184】

実施例３５
動きによるブレを手動で修正するために既存の誘導軌道をオーバーライドすることをさらに含む、実施例３０、３１、３２、３３、および３４のうちのいずれか一つの方法。

【0185】

実施例３６
タッチ入力、マウス入力、またはジョイスティック入力を使用してＧＵＩを制御することによって、機械アームを手動で前進させることをさらに含む、実施例３０、３１、３２、３３、３４、および３５のうちのいずれか一つの方法。

【0186】

実施例３７
実施例３０、３１、３２、３３、３４、３５、および３６のうちのいずれか一つの方法であって、挿入された針の位置を捕捉するために自動セグメンテーションを実行することと、挿入された針を抜去することと、さらなる針を次の位置に挿入することと、を含む、方法。

【0187】

実施例３８
抽出された標本が、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、リストからの一つまたは複数の医療処置で検査される、実施例３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、および３７のうちのいずれか一つの方法。

【0188】

実施例３９
対象の識別された標的部分に向かって機械アームに取り付けられるエンドエフェクターの誘導が、磁気共鳴画像を継続的に取得するように構成される、片面磁気撮像装置の中心の穴を通る誘導を含む、実施例３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、および３８のうちのいずれか一つの方法。

【0189】

実施例４０
誘導ロボットシステムであって、対象のリアルタイム撮像のための撮像装置と、画像をリアルタイムで分析するためのコンピューターシステムと、ロボットアームを含むロボットシステムであって、画像のリアルタイム分析に基づいて、外科手術処置中にロボットアームを誘導するように構成され、ロボットアームが、近位端およびロボット外科手術ツールを保持するように構成される遠位端を含む、ロボットシステムと、を含み、撮像装置が、外科手術処置中にロボットアームの近位端および対象の中間に位置する、誘導ロボットシステム。

【0190】

実施例４１
ロボットアームの遠位端が、薬剤送達のために構成される構成要素に取り付けられる、実施例４０のシステム。

【0191】

実施例４２
ロボットアームの遠位端が、標本を抽出するために対象に針を挿入するように構成される、実施例４０および４１のうちのいずれか一つのシステム。

【0192】

実施例４３
ロボットアームが、対象にステントを配置するように構成される、実施例４０、４１、および４２のうちのいずれか一つのシステム。

【0193】

実施例４４
ロボットアームが、対象からサンプルを除去するように構成される針に取り付けられる、実施例４０、４１、４２、および４３のうちのいずれか一つのシステム。

【0194】

実施例４５
ロボットアームがアブレーションツールに取り付けられる、実施例４０、４１、４２、４３、および４４のうちのいずれか一つのシステム。

【0195】

実施例４６
ロボットアームの遠位端が、複数の針を含有するエンドエフェクターに取り付けられる、実施例４０、４１、４２、４３、４４、および４５のうちのいずれか一つのシステム。

【0196】

実施例４７
ロボットアームの遠位端が、一つまたは複数のステントを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる、実施例４０、４１、４２、４３、４４、４５、および４６のうちのいずれか一つのシステム。

【0197】

実施例４８
ロボットアームの遠位端が、一つまたは複数の小線源治療シードを移送するように構成されるエンドエフェクターに取り付けられる、実施例４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、および４７のうちのいずれか一つのシステム。

【0198】

実施例４９
ロボットアームが、経会陰生検、経会陰ＬＤＲ小線源治療、経会陰ＨＤＲ小線源治療、経会陰レーザーアブレーション、経会陰冷凍アブレーション、経直腸ＨＩＦＵ、乳房生検、脳深部刺激法（ＤＢＳ）、脳生検、肝生検、腎生検、肺生検、冠動脈ステント挿入、脳ステント挿入、および強度変調放射線治療ガイダンスからなる、医療処置のリストから医療処置における検査のために標本を抽出するように構成される、実施例４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、および４８のうちのいずれか一つのシステム。

【0199】

実施例５０
ロボットアームが、撮像装置内の穴を通って延在して、対象に近接したロボットアームの遠位端を位置付けるように構成される、実施例４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、および４９のうちのいずれか一つのシステム。

【0200】

実施例５１
実施例４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、および５０のうちのいずれか一つのシステムであって、ロボットアームがモーターを含み、撮像装置が、モーターによって生成されるノイズを検出し、取得された信号から検出されたノイズを除去するように構成されるアクティブノイズキャンセルモジュールを含む、システム。

【0201】

実施例５２
撮像装置が、その中心に穴を有する、その片面磁気共鳴撮像装置である、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、および５１のうちのいずれか一つのシステム。

【0202】

いくつかの形態が図示および説明されるが、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に限定または限定する意図は出願人の意図ではない。これらの形態に対する多数の修正、変形、変化、置換、組み合わせ、および等価物が実装されてもよく、本開示の範囲から逸脱することなく、当業者に生じるであろう。さらに、記述された形態に関連する各要素の構造は、代替的に、要素によって実行される機能を提供するための手段として記述され得る。また、特定の構成要素について材料が開示される場合、他の材料を使用し得る。従って、前述の説明および添付の特許請求の範囲は、開示された形態の範囲内にある全てのかかる修正、組み合わせ、および変形を網羅することが意図されることが理解されるべきである。添付の特許請求の範囲は、かかる全ての修正、変形、変更、置換、修正、および均等物を網羅することを意図している。

【0203】

前述の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート、および／または実施例の使用による、さまざまな形態の装置および／またはプロセスが記載される。そのようなブロック図、フローチャート、および／または実施例が一つまたは複数の機能および／または動作を含む場合、こうしたブロック図、フローチャート、および／または実施例内の各機能および／または動作は、個々のおよび／または集合的に、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または実質的に任意の組み合わせによって実装され得ることが、当技術分野の人々によって理解されるであろう。当業者は、本明細書に開示された形態のいくつかの態様が、全体的または部分的に、１台以上のコンピューターで実行される一つまたは複数のコンピュータープログラムとして（例えば、一つまたは複数のコンピューターシステムで実行される一つまたは複数のプログラムとして）、一つまたは複数のプロセッサーで実行される一つまたは複数のプログラムとして（例えば、一つまたは複数のマイクロプロセッサーで実行される一つまたは複数のプログラムとして）、ファームウェアとして、または実質的にそれらの任意の組み合わせとして、集積回路において同等に実装され得ること、および回路を設計すること、および／またはソフトウェアおよび／またはファームウェアのコードを書くことが、本開示に照らして当業者の技術の範囲内であることを認識するであろう。さらに、当業者は、本明細書に記載される主題の機構が、さまざまな形態で一つまたは複数のプログラム製品として分配されることができ、本明細書に記載される主題の例示的な形態が、実際に分配を実施するために使用される特定のタイプの信号移送媒体にかかわらず適用されることを理解するであろう。

【0204】

論理をプログラムしてさまざまな開示された態様を実施するために使用される命令は、動的ランダムアクセスメモリー（ＤＲＡＭ）、キャッシュ、フラッシュメモリー、または他の記憶装置など、システム内のメモリー内に記憶され得る。さらに、命令は、ネットワークを介して、または他のコンピューター可読媒体を介して配布することができる。従って、機械可読媒体は、フロッピーディスク、光ディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリー（ＣＤ－ＲＯＭ）、光磁気ディスク、読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、消去可能でプログラム可能な読み出し専用メモリー（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能でプログラム可能な読み出し専用メモリー（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気カードまたは光カード、フラッシュメモリー、または電気、光、音響、またはその他の形式の伝播信号を介してインターネットを介して情報を送信する際に使用される有形の機械可読ストレージ（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）を含むが、これらに限定されない、機械（例えば、コンピューター）によって読み取り可能な形式で情報を格納または送信するための任意のメカニズムを含み得る。従って、非一時的コンピューター可読媒体は、電子命令または情報を、機械（例えば、コンピューター）によって可読な形態で保存または伝送するのに適した、任意のタイプの有形の機械可読媒体を含む。

【0205】

本明細書の任意の態様で使用されるように、「制御回路」という用語は、例えば、ハードワイヤード回路、プログラム可能な回路（例えば、一つまたは複数の個々の命令処理コア、処理ユニット、プロセッサー、マイクロコントローラー、マイクロコントローラーユニット、コントローラー、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）、プログラム可能なロジックデバイス（ＰＬＤ）、プログラム可能なロジックアレイ（ＰＬＡ）、またはフィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む、コンピュータープロセッサー）、状態マシン回路、プログラム可能な回路によって実行される命令を格納するファームウェア、およびそれらの任意の組み合わせを指し得る。制御回路は、集合的にまたは個別に、より大きなシステム、例えば、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、タブレットコンピューター、サーバー、スマートフォンなどの一部を形成する回路として具体化され得る。従って、本明細書で使用される「制御回路」には、少なくとも一つの個別の電気回路を有する電気回路と、少なくとも一つの集積回路を有する電気回路と、少なくとも一つの特定用途向け集積回路を有する電気回路と、コンピュータープログラムによって構成された汎用コンピューター装置（例えば、プロセスを少なくとも部分的に実行するコンピュータープログラムによって構成された汎用コンピューター、および／または本明細書に記載のデバイス、またはプロセスを少なくとも部分的に実行するコンピュータープログラムによって構成されたマイクロプロセッサー、および／または本明細書に記載のデバイス）を形成する電気回路と、メモリーデバイスを形成する電気回路（例えば、ランダムアクセスメモリーの形式）と、および／または通信装置を形成する電気回路（例えば、モデム、通信スイッチ、光電気機器）とが含まれるが、これらに限定されない。当業者であれば、本明細書に記載される主題が、アナログもしくはデジタルの様式またはそれらのいくつかの組み合わせで実施され得ることを認識するであろう。

【0206】

本明細書の任意の態様で使用される場合、用語「ロジック」は、前述の動作のいずれかを行うように構成されるアプリケーション、ソフトウェア、ファームウェア、および／または回路を指し得る。ソフトウェアは、ソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット、および／または非一時的コンピューター可読記憶媒体に記録されたデータとして具現化され得る。ファームウェアは、メモリーデバイス内でハードコードされた（例えば、不揮発性）コード、命令、または命令セット、および／またはデータとして具現化され得る。

【0207】

本明細書の任意の態様で使用される場合、用語「構成要素」、「システム」、「モジュール」などは、コンピューター関連エンティティ、つまり、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェアのいずれかを指すことができる。

【0208】

本明細書の任意の態様で使用される場合、「アルゴリズム」は、所望の結果をもたらすステップの自己整合的な順序を指し、ここで「ステップ」は、必ずしも、記憶、移動、結合、比較、およびその他操作されることができる電気または磁気信号の形態を取る必要はないが、物理的量および／または論理状態の操作を指す。これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数字などと呼ぶのが一般的である。これらおよび類似の用語は、適切な物理量と関連付けられてもよく、これらの量および／または状態に適用される単に便利なラベルである。

【0209】

ネットワークは、パケット切替ネットワークを含み得る。通信装置は、選択されたパケット切替ネットワーク通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。一つの通信プロトコルの例は、通信制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を使用して通信を可能にすることができるイーサネット通信プロトコルを含み得る。イーサネットプロトコルは、２００８年１２月に公開された「ＩＥＥＥ８０２．３Ｓｔａｎｄａｒｄ」と題する、ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒ（ＩＥＥＥ）によって発行されたイーサネット規格および／または本規格のそれ以降のバージョンに準拠してもよく、または適合し得る。別の方法としてまたは追加的に、通信装置は、Ｘ．２５通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。Ｘ．２５通信プロトコルは、国際電気通信連合電気通信標準化部門（ＩＴＵ－Ｔ）によって公布された標準に準拠してもよく、または適合し得る。別の方法としてまたは追加的に、通信装置は、フレームリレー通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。フレームリレー通信プロトコルは、国際電信電話諮問委員会（ＣＣＩＴＴ）および／または米国規格協会（ＡＮＳＩ）によって公布された標準に準拠してもよく、または適合し得る。代替的にまたは追加的に、トランシーバーは、非同期転送モード（ＡＴＭ）通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。ＡＴＭ通信プロトコルは、２００１年８月に公開された「ＡＴＭ－ＭＰＲＳＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ２．０」と題する、ＡＴＭＦｏｒｕｍによって公開されたＡＴＭ規格および／または本規格のそれ以降のバージョンに準拠してもよく、または適合し得る。もちろん、異なる、および／または開発後の接続指向ネットワーク通信プロトコルが、本明細書で同様に意図される。

【0210】

前述の開示から明らかなように特に明記されていない限り、前述の開示を通じて、「処理する」、「コンピューティングする」、「計算する」、「決定する」、「表示する」などの用語を使用する議論は、コンピューターシステムのレジスターおよびメモリー内の物理的（電子的）量として表されるデータをコンピューターシステムのメモリーまたはレジスター、またはその他のそのような情報ストレージ、送信、または表示装置内の物理量として同様に表される他のデータに操作し、変換する、コンピューターシステムまたは同様の電子コンピューター装置の動作およびプロセスに言及することを理解されたい。

【0211】

一つまたは複数の構成要素は、本明細書では、「構成される」、「構成可能」、「動作可能／動作する」、「適合される／適合可能」、「できる」、「一致できる／一致する」などと呼んでもよい。当業者は、文脈上別段の要求がない限り、「構成される」は、一般にアクティブ状態構成要素および／または非アクティブ状態構成要素および／またはスタンバイ状態構成要素を包含し得ることを認識するであろう。

【0212】

用語「近位」および「遠位」は、本明細書では、外科手術器具のハンドル部分またはハウジングを操作する臨床医を基準にして使用される。用語「近位」は、臨床医および／またはロボットアームに最も近い部分を指し、用語「遠位」は、臨床医および／またはロボットアームから離れて位置する部分を指す。利便性および明確さのために、図面に関して、本明細書において、空間用語、例えば「垂直」、「水平」、「上」、および「下」が使用され得ることがさらに理解されるであろう。しかしながら、ロボット外科手術ツールは、多くの配向および位置において使用され、これらの用語は、限定および／または絶対的であることを意図するものではない。

【0213】

当業者であれば、一般に、本明細書で、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）で使用される用語が、一般に「オープン」用語（例えば、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は「含むがこれに限定されない」と解釈されるべきであり、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は「含むがそれに限定されない」などと解釈されるべきである、等）として一般に意図されることを理解するであろう。導入される特定の数の請求項の記述が意図される場合、そのような意図は請求項に明示的に記述され、そのような記述が存在しない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者によってさらに理解されるであろう。例えば、理解を助けるために、以下の添付の請求項は、請求項の記述を導入するための導入句「少なくとも一つ」および「一つまたは複数」の使用を含み得る。ただし、そのようなフレーズの使用は、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記述の導入が、同じ請求項に「一つまたは複数」または「少なくとも一つ」などの導入句と「ａ」や「ａｎ」（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は通常、「少なくとも一つ」または「一つまたは複数」を意味すると解釈される）などの不定冠詞が含まれている場合でも、そのような導入された請求項の記述を含む特定の請求項を、そのような記述を一つだけ含む請求項に限定すると解釈されるべきではない。請求項の記述を導入するために使用される特定の物品の使用についても同様である。

【0214】

さらに、導入された請求項の記述の特定の数が明示的に記述される場合でも、当業者は、そのような記述が通常、少なくとも記述された数を意味すると解釈されるべきであることを認識するであろう（例えば、他の修飾語句がない「二つの記述」のあからさまな記述は、通常、少なくとも二つの記述、または二つ以上の記述を意味する。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣなどのうちの少なくとも一つ」に類似する慣例を使用している、例において、一般的に、このような構造は、当業者が、慣例を理解するという意味で意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、ＡおよびＢを一緒に有するシステム、ＡおよびＣを一緒に有するシステム、および／またはＡ、Ｂ、およびＣを一緒に有するシステムを含むが、これらに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ等のうちの少なくとも一つ」に類似している慣例を使用している、例において、一般的に、このような構築は、当業者が、慣例を理解するという意味で意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、ＡおよびＢを一緒に有するシステム、ＡおよびＣを一緒に有するシステム、および／またはＡ、Ｂ、およびＣを一緒に有するシステムを含むが、これらに限定されない）。説明、特許請求の範囲、または図面のいずれにおいても、文脈が別段の指示をしない限り、二つ以上の代替的な用語を提示する、通常、離接的な用語および／または語句が、当該用語のうちの一つ、当該用語のいずれか、または両方の用語を含む可能性を企図するために理解されるべきであると、当業者であればさらに理解されるであろう。例えば、語句「ＡまたはＢ」は、典型的には、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むと理解されるであろう。

【0215】

添付の特許請求の範囲に関して、当業者は、その中に列挙された動作が一般に任意の順序で行われてもよいことを理解するであろう。また、さまざまな動作フロー図が配列で示されるが、さまざまな動作が図示されたもの以外の他の順序で行われてもよく、または同時に行われてもよいことが理解されるべきである。こうした代替的順序の例としては、文脈が別段の指示をしない限り、重複、インターリーブ、中断、再順番、増分、準備、補足、同時、逆、またはその他のバリアント順序が挙げられる。さらに、文脈上別段の指示がない限り、「応答する」、「関連する」、または他の過去型形容詞などの用語は、一般に、こうしたバリアントを除外することを意図していない。

【0216】

「一態様」、「ある態様」、「ある例示」、「一つの例示」などへの任意の言及は、態様に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも一つの態様に含まれることを意味することに留意すべきである。従って、本明細書全体を通してさまざまな場所における句の「一態様において」、「ある態様において」、「ある例示において」、「一つの例において」の外観は、必ずしも全て同じ態様を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造または特性は、一つまたは複数の態様では、任意の適切な様式で組み合わせられてもよい。

【0217】

本明細書において参照され、および／または任意のアプリケーションデータシートに列挙される任意の特許出願、特許、特許以外の公開、またはその他の開示資料は、本明細書に組み込まれた資料と矛盾しない限りにおいて、本明細書に参照により組み込まれる。従って、および必要な範囲で、本明細書に明示的に記載される本開示は、参照により本明細書に組み込まれる任意の相反する材料に優先する。参照により本明細書に組み込まれると言われるが、本明細書に明記される既存の定義、声明、またはその他の開示資料と矛盾する任意の資料またはその一部は、その組み込まれた資料と既存の開示資料との間にいかなる矛盾も生じない範囲でのみ、組み込まれる。

【0218】

要約すると、本明細書に記載される概念を採用することから生じる多数の利益が説明される。一つまたは複数の形態の前述の説明は、例示および説明の目的で提示される。開示される正確な形態を網羅または限定することを意図するものではない。改変または変形は、上記の教示に照らして可能である。一つまたは複数の形態は、原理および実践的適用を説明するために選択および説明され、それによって、意図される特定の使用に好適なさまざまな修正を用いて、当業者がさまざまな形態を利用することを可能にする。本書で提出された請求項は、全体的な範囲を定義することが意図される。

【図1A】