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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】2024-01-25
(54)【発明の名称】可変開口アセンブリを伴うミニＣアーム
(51)【国際特許分類】
A61B 6/40 20240101AFI20240118BHJP
A61B 6/42 20240101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
A61B6/00 300G
A61B6/00 300D
A61B6/00 300X
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023537552
(86)(22)【出願日】2021-06-09
(85)【翻訳文提出日】2023-07-13
(86)【国際出願番号】 US2021036619
(87)【国際公開番号】W WO2022139874
(87)【国際公開日】2022-06-30
(31)【優先権主張番号】63/129,266
(32)【優先日】2020-12-22
(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】501214292
【氏名又は名称】ホロジック， インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｌｏｇｉｃ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】２５０ Ｃａｍｐｕｓ Ｄｒｉｖｅ， ０１７５２ Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ， ＭＡ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】ファム， トゥリ
(72)【発明者】
【氏名】ハンスロール， マーク
(72)【発明者】
【氏名】フィリップス， デイビッド
【テーマコード（参考）】
4C093
【Ｆターム（参考）】
4C093AA01
4C093AA08
4C093AA11
4C093EA14
4C093EB12
4C093EB13
4C093EB17
4C093EC04
4C093EC16
4C093EC25
(57)【要約】
移動式撮像システム、または、可変開口アセンブリを伴うミニＣアームが、開示される。ミニＣアームは、検出器と、可動源とを含む。開口アセンブリは、可動源に動作可能に結合される。開口アセンブリは、例えば、Ｘ線ビームが源から検出器に通される可変開口を画定するための第１、第２、第３、および第４のブレード等、複数の独立して制御可能なブレードを含む。一実施形態において、複数のブレードの各々は、独立して制御される。一実施形態において、開口アセンブリは、複数のブレードの各々の位置を検出するための複数のブレードと整列させられるＰＣＢセンサを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ミニＣアーム撮像装置であって、前記ミニＣアーム撮像装置は、Ｃアームアセンブリと、
可動基部と、
前記Ｃアームアセンブリを前記可動基部に結合するアームアセンブリと
を備え、
前記Ｃアームアセンブリは、
第１の端部と、第２の端部と、前記第１の端部と第２の端部との間に延びている湾曲した中間本体部分であって、前記Ｃアームアセンブリは、前記第１の端部に隣接したＸ線源と、前記第２の端部における検出器とを含み、前記湾曲した中間本体部分は、前記第１の端部と第２の端部との間に延びている弧長を画定し、前記Ｘ線源は、前記湾曲した中間本体部分の弧長に沿って、前記検出器に対して移動可能であり、前記ミニＣアームが、前記Ｘ線源が前記湾曲した中間本体部分上の第１の位置にあるとき、第１の画像を入手し、前記Ｘ線源が前記湾曲した中間本体部分上の第２の位置にあるとき、第２の画像を入手することを可能にし、前記第２の位置は、その前記第１の位置と異なり、それによって、患者の解剖学的構造の前記第１および第２の画像は、前記患者の解剖学的構造に対して異なる角度で撮影され、それらは、前記患者の解剖学的構造を移動させることなく入手される、第１の端部と、第２の端部と、前記第１の端部と第２の端部との間に延びている湾曲した中間本体部分と、
Ｘ線ビームが前記Ｘ線源から開口アセンブリを通して前記検出器上に通過するように、前記Ｘ線源に動作可能に結合された開口アセンブリと
を含み、
前記開口アセンブリは、開口を画定する第１、第２、第３、および第４のブレードを備え、前記第１および第２のブレードは、前記開口の反対側に位置付けられ、前記第３および第４のブレードは、前記開口の反対側に、前記第１および第２のブレードに対して直交するように位置付けられ、前記第１、第２、第３、および第４のブレードの各々は、視野を調節するように独立して制御される、ミニＣアーム撮像装置。
【請求項2】
前記開口アセンブリは、第１、第２、第３、および第４のモータを含み、前記第１、第２、第３、および第４のモータは、それぞれ、前記第１、第２、第３、および第４のブレードに動作可能に結合されている、請求項１に記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項3】
前記開口アセンブリは、第１、第２、第３、および第４の送りねじをさらに含み、前記第１の送りねじは、前記第１のモータを前記第１のブレードに結合し、前記第２の送りねじは、前記第２のモータを前記第２のブレードに結合し、前記第３の送りねじは、前記第３のモータを前記第３のブレードに結合し、前記第４の送りねじは、前記第４のモータを前記第４のブレードに結合する、請求項２に記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項4】
前記開口アセンブリは、回転モータと、駆動ベルトとを含み、前記駆動ベルトは、前記回転モータのアクティブ化が前記開口アセンブリを前記Ｘ線源に対して回転させるように、前記開口アセンブリの回転モータとラジアルギヤとの間に延びている、請求項１－３のいずれかに記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項5】
前記開口アセンブリは、前記Ｘ線源の移動を検出するための位置感知システムを含み、前記Ｘ線源の移動の検出時、前記回転モータは、前記開口アセンブリを前記Ｘ線源の移動に合致するように自動的に回転させる、請求項４に記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項6】
前記開口アセンブリは、複数の軸受を含み、前記複数の軸受は、前記開口アセンブリ内に形成された対応する溝の中に乗り、前記開口アセンブリの回転を誘導する、請求項４または５に記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項7】
前記開口アセンブリは、前記第１、第２、第３、および第４のブレードの各々の位置を検出するためのセンサを含む、請求項１－６のいずれかに記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項8】
前記開口アセンブリは、第１のサブアセンブリと、第２のサブアセンブリとを含み、前記第１のサブアセンブリは、前記第１および第２のブレードを含み、前記第２のサブアセンブリは、前記第３および第４のブレードを含む、請求項７に記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項9】
前記センサは、前記第１のサブアセンブリと前記第２のサブアセンブリとの間に位置付けられた誘導センサＰＣＢである、請求項８に記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項10】
前記センサＰＣＢは、上側表面と、下側表面と、第１、第２、第３、および第４のコイルとを含み、前記第１および第２のコイルは、それぞれ、前記上側表面内に、前記第１および第２のブレードと整列して位置付けられ、前記第３および第４のコイルは、それぞれ、前記下側表面内に、前記第３および第４のブレードと整列して位置付けられ、前記第１、第２、第３、および第４のブレードの各々は、標的を含み、前記ブレードの移動は、それぞれの標的がコイルに対して移動し、結果として生じる電磁場を生成することを引き起こす、請求項９に記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項11】
前記開口アセンブリは、前置コリメータと、入射Ｘ線ビームを減衰させるためのフィルタとを含み、前記前置コリメータは、前記開口を通過する前の前記入射Ｘ線ビームのサイズを減少させる、請求項１－１０のいずれかに記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項12】
前記開口アセンブリは、オペレータが前記Ｘ線源から放出される前記Ｘ線ビームのサイズを調節し、所望の視野を選択することを可能にするための個人仕様の拡大ビューを可能にする、請求項１－１１のいずれかに記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項13】
前記患者の解剖学的構造の前記第１および第２の画像は、前記患者の解剖学的構造の異なる放射線図である、請求項１－１２のいずれかに記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項14】
前記患者の解剖学的構造の前記第１の画像と前記第２の画像とは、前記患者の解剖学的構造の３次元レンダリングに組み合わせられる、請求項１－１２のいずれかに記載のミニＣアーム撮像装置。
【請求項15】
ミニＣアームを使用して患者の解剖学的構造の個人仕様の拡大画像を発生させる方法であって、前記ミニＣアームは、独立して制御される開口ブレードを有する開口アセンブリを含み、前記方法は、前記ミニＣアームの検出器上に位置付けられた前記患者の解剖学的構造の初期Ｘ線を撮影することと、
前記患者の解剖学的構造の着目領域を選択することと、
放出されたＸ線ビームを前記選択された着目領域に集中させるように、前記ミニＣアームの前記独立して制御される開口ブレードを調節することと、
前記選択された着目領域をデジタル的に拡大し、前記検出器から前記患者の解剖学的構造を除去することなく、前記患者の解剖学的構造の拡大された画像を発生させることと
を含む、方法。
【請求項16】
前記選択された着目領域をデジタル的に拡大することは、自動的に実施される、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記選択された着目領域をデジタル的に拡大することは、オペレータからの入力時、実施される、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
前記選択された着目領域をデジタル的に拡大することは、前記ユーザによって入力された割合だけ前記画像を拡大することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項19】
前記選択された着目領域をデジタル的に拡大することは、割合倍率を含み、前記割合倍率は、撮像されている前記解剖学的構造に基づく事前設定された倍率である、請求項１５に記載の方法。
【請求項20】
前記患者の解剖学的構造の着目領域を選択することは、コンピュータシステムに動作可能に結合された制御パネルを含むユーザインターフェースを使用することを含み、前記制御パネルは、オペレータが、前記初期Ｘ線の部分を通して循環すること、または前記初期Ｘ線から撮影された一連の画像を通してフリップすることによって前記着目領域を選択することを可能にするためのスイッチまたはボタンのアレイを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項21】
前記患者の解剖学的構造の着目領域を選択することは、コンピュータシステムに動作可能に結合されたフットペダルを含み、フットスイッチは、オペレータが前記着目領域を選択するために前記初期Ｘ線の異なるエリアを通して循環することを可能にするためのフットスイッチのアレイを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項22】
前記患者の解剖学的構造の着目領域を選択することは、オペレータが前記着目領域を選択することを可能にするためのキーボード、タッチスクリーン、またはそれらの組み合わせのうちの１つを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項23】
前記ミニＣアームの検出器上に位置付けられた前記患者の解剖学的構造の初期Ｘ線を撮影することは、前記患者の解剖学的構造の全体ビューの画像を撮影することを含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本願は、その出願全体が参照することによって本明細書に組み込まれる２０２０年１２月２２日に出願され、「Ｍｉｎｉ Ｃ－ａｒｍ ｗｉｔｈ ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」と題された係属中の米国仮特許出願第６３／１２９，２６６号の非仮出願であり、その出願日の利益を主張する。
本願は、その出願全体が参照することによって本明細書に組み込まれる２０２０年１２月２２日に出願され、「Ｍｉｎｉ Ｃ－ａｒｍ ｗｉｔｈ ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」と題された係属中の米国仮特許出願第６３／１２９，２６６号の非仮出願であり、その出願日の利益を主張する。
【0002】
（開示の分野）
本発明は、概して、撮像システムに関し、より具体的に、例えば、Ｘ線場を調節するためのＸ線源に関連付けられた可変開口アセンブリを有するミニＣアーム等の移動式撮像システムに関する。
本発明は、概して、撮像システムに関し、より具体的に、例えば、Ｘ線場を調節するためのＸ線源に関連付けられた可変開口アセンブリを有するミニＣアーム等の移動式撮像システムに関する。
【背景技術】
【0003】
ミニＣアームは、患者の骨および／または組織（集合的に、患者の解剖学的構造）を撮像するための非侵襲的手段を提供する移動式撮像システムである。ミニＣアームは、移動式蛍光透視装置であり、移動式蛍光透視装置は、概して、移動式基部と、アームアセンブリと、Ｘ線源および検出器を含むＣアームアセンブリとを含む。
【0004】
例えば、図１を参照すると、ミニＣアーム１００の従来の実施形態が、示される。図示されるように、ミニＣアーム１００は、基部１２０と、Ｃアームアセンブリ１５０と、Ｃアームアセンブリ１５０を基部１２０に結合するためのアームアセンブリ１３０とを含む。図示されるように、基部１２０は、プラットフォーム１２２と、プラットフォーム１２２の底部表面から延びている複数の車輪１２４とを含み得、それによって、基部１２０、故に、ミニＣアーム１００は、所望に応じて、オペレータによって移動可能に配置され得る。車輪１２４は、オペレータによって選択可能に係止可能であり、それによって、係止状態にあるとき、車輪１２４は、オペレータが基部１２０の場所または向きをシフトさせることなくアームアセンブリ１３０を操作することを可能にする。基部１２０は、キャビネット１２６も含み得る。当業者によって理解されるであろうように、キャビネット１２６は、例えば、ミニＣアーム１００を動作させるための制御部（図示せず）、ミニＣアーム１００の動作のために必要とされる電気構成要素（図示せず）、Ｃアームアセンブリ１５０の延長の平衡を保つために必要とされるカウンタウェイト（図示せず）、制動機システム、コードラップ等を格納するためにサイズを決定され、構成され得る。キャビネット１２６は、例えば、キーボード、１つ以上のモニタ、プリンタ等も含み得る。
【0005】
アームアセンブリ１３０は、第１のアーム１３２と、第２のアーム１３４とを含み得るが、アームアセンブリ１３０が、例えば、１つ、３つ、４つ等、より少ない数またはより多い数のアームを含み得ることを想定されたい。アームアセンブリ１３０は、基部１２０に対するＣアームアセンブリ１５０の可変の設置を可能にする。例示的実施形態に図示されるように、アームアセンブリ１３０、より具体的に、第１のアーム１３２が、垂直方向に調節可能な接続を経由して基部１２０に結合され得る。アームアセンブリ１３０を基部１２０に結合するための他の機構（例えば、旋回可能な接続機構を含む）も、想定される。第２のアーム１３４は、第２のアーム１３４が第１のアーム１３２に対して移動することを可能にするための接合アセンブリを経由して第１のアーム１３２に結合され得る。加えて、第２のアーム１３４は、下記により詳細に説明されるであろうように、軌跡搭載部１７０を経由してＣアームアセンブリ１５０に結合され得る。このように配置されると、アームアセンブリ１３０は、Ｃアームアセンブリ１５０が基部１２０に対して移動可能に位置付けられることを可能にする。
【0006】
すでに言及したように、ミニＣアーム１００はまた、Ｃアームアセンブリ１５０も含む。Ｃアームアセンブリ１５０は、源１５２と、検出器１５４と、源１５２および検出器１５４に結合するための中間本体部分１５６とを含む。当業者によって容易に把握されるであろうように、撮像構成要素（例えば、Ｘ線源１５２および検出器１５４）は、光子を受け取り、光子／Ｘ線を操作可能な電気信号に転換し、操作可能な電気信号は、画像処理ユニット（図示せず）に伝送される。画像処理ユニットは、電気信号を受信し、電気信号を画像に転換するための現在公知である（または、以降開発される）任意の好適なハードウェアおよび／またはソフトウェアシステムであり得る。次いで、画像は、モニタまたはＴＶ画面上に表示され得る。画像は、記憶されること、印刷されること等も可能である。画像は、単一の画像または複数の画像であり得る。
【0007】
Ｃアームアセンブリ１５０の中間本体部分１５６は、湾曲または弧状構成を含む。例えば、中間本体部分１５６は、略「Ｃ」字形状または「Ｕ」字形状を有し得るが、他の形状も、想定される。中間本体部分１５６は、本体部分１５８と、第１の端部部分および第２の端部部分１６０、１６２とを含み、端部部分１６０、１６２は、それぞれ、源および検出器１５２、１５４に結合する。ある実施形態において、本体部分１５８および中間本体部分１５６の第１の端部および第２の端部１６０、１６２は、一体的に形成され得る。代替として、中間本体部分１５６のこれらの部分は、別個に形成され、一緒に結合されることができる。Ｘ線源１５２および検出器１５４は、典型的に、Ｃアームアセンブリ１５０の反対の端部上に搭載され、互いに対して固定された関係にある。Ｘ線源１５２と検出器１５４とは、それらの間に間隙を画定するために、Ｃアームアセンブリ１５０によって十分に間隔を置かれ、その間隙の中で、患者の解剖学的構造が、Ｘ線ビームの経路内に挿入され得る。図示されるように、Ｃアームアセンブリ１５０は、Ｃアームアセンブリ１５０をアームアセンブリ１３０に結合するための軌跡搭載部１７０を含み得る。本体部分１５８は、軌跡搭載部１７０に対して回転または旋回し、照射されるべき患者の解剖学的構造の部分に対して撮像構成要素を位置付けることにおける多様性を提供する。
【0008】
ある事例では、患者の解剖学的構造の複数のＸ線ビューを取得することが、望ましい。例えば、患者の手、手首、肘、足等に対する整形外科手術中、例えば、骨プレート、ねじ、ピン、ワイヤ等の広い範囲の内部および／または外部ハードウェアデバイス（限定する意図を伴わず、本明細書では、集合的に、整形外科デバイスと称される）が、使用され得る。これらの手技のために、外科医は、例えば、埋め込み物設置の深度を査定するために、異なる角度における複数のＸ線図を入手することを所望し得る。現在の技術では、これは、検出器から患者の解剖学的構造を除去し、患者に対して撮像構成要素を位置変更することによって、および／またはＸ線源および検出器に対する患者の解剖学的構造の位置を変更することによって、遂行されることができる。患者の解剖学的構造を移動させることを要求するこれらの方法は、特に、外科手術を実施するとき、または損傷の程度を評価するとき、望ましくない。
【0009】
本改良が有用であり得るのは、これらおよび他の考慮点に関してである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の概要は、詳細な説明において下記にさらに説明される一連の概念を単純化された形態で導入するために提供される。本発明の概要は、請求される主題の重要となる特徴または本質的な特徴を識別することを意図しているわけでも、請求される主題の範囲を決定することの補助として意図しているわけでもない。
【0011】
ミニＣアーム撮像装置が、本明細書において開示される。一実施形態において、ミニＣアーム撮像装置は、Ｃアームアセンブリと、可動基部と、Ｃアームアセンブリを可動基部に結合するアームアセンブリとを備えている。Ｃアームアセンブリは、第１の端部と、第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延びている湾曲した中間本体部分とを含む。Ｃアームアセンブリは、第１の端部に隣接したＸ線源と、第２の端部における検出器とも含み、湾曲した中間本体部分は、第１の端部と第２の端部との間に延びている弧長を画定する。Ｘ線源は、湾曲した中間本体部分の弧長に沿って、および検出器に対して移動可能であり、ミニＣアームは、Ｘ線源が湾曲した中間本体部分上の第１の位置にあるとき、第１の画像を入手し、Ｘ線源が湾曲した中間本体部分上の第２の位置にあるとき、第２の画像を入手することを可能にし、第２の位置は、その第１の位置と異なり、それによって、患者の解剖学的構造の第１および第２の画像は、患者の解剖学的構造に対して異なる角度において撮影され、それらは、患者の解剖学的構造を移動させることなく入手される。Ｃアームアセンブリは、Ｘ線ビームがＸ線源から開口アセンブリを通して検出器上に通過するように、Ｘ線源に動作可能に結合された開口アセンブリも含む。開口アセンブリは、開口を画定する第１、第２、第３、および第４のブレードを備え、第１および第２のブレードは、開口の反対側に位置付けられ、第３および第４のブレードは、開口の反対側に、第１および第２のブレードに対して直交するように位置付けられ、第１、第２、第３、および第４のブレードの各々は、視野を調節するように独立して制御される。
【0012】
一実施形態において、開口アセンブリは、第１、第２、第３、および第４のモータを含み、第１、第２、第３、および第４のモータは、それぞれ、第１、第２、第３、および第４のブレードに動作可能に結合されている。
【0013】
一実施形態において、開口アセンブリは、第１、第２、第３、および第４の送りねじをさらに含み、第１の送りねじは、第１のモータを第１のブレードに結合し、第２の送りねじは、第２のモータを第２のブレードに結合し、第３の送りねじは、第３のモータを第３のブレードに結合し、第４の送りねじは、第４のモータを第４のブレードに結合する。
【0014】
一実施形態において、開口アセンブリは、回転モータと、駆動ベルトとを含み、駆動ベルトは、回転モータのアクティブ化が開口アセンブリをＸ線源に対して回転させるように、開口アセンブリの回転モータとラジアルギヤとの間に延びている。
【0015】
一実施形態において、開口アセンブリは、Ｘ線源の移動を検出するための位置感知システムを含み、Ｘ線源の移動の検出時、回転モータは、開口アセンブリをＸ線源の移動に合致するように自動的に回転させる。
【0016】
一実施形態において、開口アセンブリは、複数の軸受を含み、複数の軸受は、開口アセンブリ内に形成された対応する溝の中に乗り、開口アセンブリの回転を誘導する。
【0017】
一実施形態において、開口アセンブリは、第１、第２、第３、および第４のブレードの各々の位置を検出するためのセンサを含む。
【0018】
一実施形態において、開口アセンブリは、第１のサブアセンブリと、第２のサブアセンブリとを含み、第１のサブアセンブリは、第１および第２のブレードを含み、第２のサブアセンブリは、第３および第４のブレードを含む。
【0019】
一実施形態において、センサは、第１のサブアセンブリと第２のサブアセンブリとの間に位置付けられた誘導センサＰＣＢである。
【0020】
一実施形態において、センサＰＣＢは、上側表面と、下側表面と、第１、第２、第３、および第４のコイルとを含み、第１および第２のコイルは、それぞれ、上側表面内に、第１および第２のブレードと整列して位置付けられ、第３および第４のコイルは、それぞれ、下側表面内に、第３および第４のブレードと整列して位置付けられ、第１、第２、第３、および第４のブレードの各々は、標的を含み、ブレードの移動は、それぞれの標的がそれぞれのコイルに対して移動し、結果として生じる電磁場を生成することを引き起こす。
【0021】
一実施形態において、開口アセンブリは、前置コリメータと、入射Ｘ線ビームを減衰させるためのフィルタとを含み、前置コリメータは、開口を通過する前の入射Ｘ線ビームのサイズを減少させる。
【0022】
一実施形態において、開口アセンブリは、オペレータが、Ｘ線源から放出されるＸ線ビームのサイズを調節し、所望の視野を選択することを可能にするための個人仕様の拡大ビューを可能にする。
【0023】
一実施形態において、患者の解剖学的構造の第１および第２の画像は、患者の解剖学的構造の異なる放射線図である。
【0024】
一実施形態において、患者の解剖学的構造の第１および第２の画像は、患者の解剖学的構造の３次元レンダリングに組み合わせられる。
【0025】
代替実施形態において、ミニＣアームを使用して患者の解剖学的構造の個人仕様の拡大画像を発生させる方法が、開示される。一実施形態において、ミニＣアームは、独立して制御される開口ブレードを有する開口アセンブリを含む。方法は、ミニＣアームの検出器上に位置付けられる患者の解剖学的構造の初期Ｘ線を撮影することと、患者の解剖学的構造の着目領域を選択することと、放出されたＸ線ビームを選択された着目領域に集中させるように、ミニＣアームの独立して制御される開口ブレードを調節することと、選択された着目領域をデジタル的に拡大し、検出器から患者の解剖学的構造を除去することなく、患者の解剖学的構造の拡大された画像を発生させることとを含む。
【0026】
一実施形態において、選択された着目領域をデジタル的に拡大することは、自動的に実施される。
【0027】
一実施形態において、選択された着目領域をデジタル的に拡大することは、オペレータからの入力時、実施される。
【0028】
一実施形態において、選択された着目領域をデジタル的に拡大することは、ユーザによって入力された割合だけ画像を拡大することを含む。
【0029】
一実施形態において、選択された着目領域をデジタル的に拡大することは、割合倍率を含み、割合倍率は、撮像されている解剖学的構造に基づく、事前設定された倍率である。
【0030】
一実施形態において、患者の解剖学的構造の着目領域を選択することは、コンピュータシステムに動作可能に結合される制御パネルを含む、ユーザインターフェースを使用することを含み、制御パネルは、初期Ｘ線の部分を通して循環すること、または初期Ｘ線から撮影された一連の画像を通してフリップすることによってオペレータが着目領域を選択することを可能にするためのスイッチまたはボタンのアレイを含む。
【0031】
一実施形態において、患者の解剖学的構造の着目領域を選択することは、コンピュータシステムに動作可能に結合されたフットペダルを含み、フットスイッチは、オペレータが着目領域を選択するために初期Ｘ線の異なるエリアを通して循環することを可能にするためのフットスイッチのアレイを含む。
【0032】
一実施形態において、患者の解剖学的構造の着目領域を選択することは、オペレータが着目領域を選択することを可能にするためのキーボード、タッチスクリーン、またはそれらの組み合わせのうちの１つを含む。
【0033】
一実施形態において、ミニＣアームの検出器上に位置付けられる患者の解剖学的構造の初期Ｘ線を撮影することは、患者の解剖学的構造の全体ビューの画像を撮影することを含む。
【図面の簡単な説明】
【0034】
実施例として、開示されるデバイスの具体的な実施形態が、ここで、付随の図面を参照して説明されるであろう。
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】
【0056】
【0057】
【0058】
【発明を実施するための形態】
【0059】
図面は、必ずしも縮尺通りではない。図面は、表現にすぎず、本開示の具体的なパラメータを描くことは意図していない。図面は、本開示の例示的実施形態を描写することを意図し、したがって、範囲を限定するものとして見なされるべきではない。図面では、同様の付番は、同様の要素を表す。
【0060】
本開示に従って移動式撮像システムまたはミニＣアーム（「移動式撮像システム」または「ミニＣアーム」は、本明細書では、限定する意図なく同義的に使用される）の源に動作可能に結合されるように配置および構成された開口アセンブリ（例えば、コリメータ）の多数の実施形態が、ここで、以降で、本開示の好ましい実施形態が提示される付随の図面を参照してより完全に説明されるであろう。しかしながら、本開示の開口アセンブリは、多くの異なる形態において具現化され得、本明細書に述べられる実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が開口アセンブリのある例示的特徴を当業者に伝達するであろうように提供される。
【0061】
すでに言及したように、従来のミニＣアームでは、源および検出器は、Ｃアームアセンブリの反対の端部上に搭載され、互いに対して固定されている。結果として、オペレータは、患者の解剖学的構造に対してＣアームアセンブリおよび撮像構成要素を移動させ、異なる角度における患者の解剖学的構造の画像を入手することができるが、これは、検出器から患者の解剖学的構造を除去し、患者に対して撮像構成要素を位置変更すること、および／またはＸ線源および検出器に対する患者の解剖学的構造の位置を変更することを要求する。
【0062】
本開示の１つ以上の特徴によると、例えば、図１に示されるミニＣアーム１００等のミニＣアームは、Ｃアームアセンブリの中間本体部分に対して、および／または検出器に対して移動可能な源を含む。例えば、図２を参照すると、本開示による一例示的実施形態において、ミニＣアームは、源２５２と、検出器２５４と、中間本体部分２５６とを含むＣアームアセンブリ２５０を含み得、源２５２は、Ｃアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６の弧長ＡＬに沿って移動可能である。一実施形態において、Ｃアームアセンブリ２５０は、検出器２５４に対する源２５２の±θ度の移動を可能にし得る。一例示的実施形態において、θは、４５度に等しくあり得る。
【0063】
加えて、および／または代替として、源は、弧長ＡＬに対して横の平面内で移動し得る。いずれの事象においても、源２５２は、例えば、オペレータが検出器２５４の移動を伴うことなく患者の解剖学的構造の複数の画像を入手することを可能にするように位置変更され得る。より具体的に、源２５２をＣアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６の弧長ＡＬに沿って（および／またはそれに対して横方向に）移動させるように配置することによって、外科医は、検出器２５４から患者の解剖学的構造を移動させることなく、例えば、前部／後部ビューまたは後部／前部ビュー（ＰＡ）、および斜めまたは側方ビューを含む患者の解剖学的構造の複数のビューを入手することができる。
【0064】
源２５２は、源２５２をＣアームアセンブリ２５０に移動可能に結合するための任意の公知の機構を経由してＣアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６に移動可能に結合され得る。例えば、一例示的実施形態において、源２５２は、その弧長ＡＬに沿って延びている軌道を経由してＣアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６に結合され得る。源２５２は、軌道に結合され得、それによって、源２５２は、Ｃアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６の弧長ＡＬに沿って延びている軌道に沿って移動させられること、位置変更されること等が可能である。
【0065】
一実施形態において、源２５２は、Ｃアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６の弧長ＡＬに沿って手動で位置付け可能であり得る。例えば、一実施形態において、源２５２は、Ｃアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６の弧長ＡＬに沿ってスライドし得る。一実施形態において、源２５２は、Ｃアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６の弧長ＡＬに沿って連続的に移動可能であることができる。代替として、源２５２は、所定の角度、位置等に位置付け可能であり得る。
【0066】
代替として、および／または加えて、一実施形態において、源２５２は、例えば、電動式制御部によってＣアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６に対して移動させられ得る。例えば、ミニＣアームは、源２５２をＣアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６の弧長ＡＬに沿って移動させるためのモータを含み得る。例えば、一実施形態において、源２５２は、接続部ユニットによってＣアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６に結合され得、接続部ユニットは、出力ギヤに動作可能に結合されたモータを収容し得、出力ギヤは、例えば、駆動ベルトおよびプーリシステム、送りねじ駆動システム等、駆動システムに動作可能に結合され得る。モータのアクティブ化が、出力ギヤを回転させ、出力ギヤは、プーリの周りでベルトを回転させ、ベルトは、源を移動させる。
【0067】
電動式制御部を組み込むことによって、源２５２の移動が、より良好に制御され、したがって、種々の角度位置における画像の精密な入手を促進することができる。このように配置されると、外科医は、前部／後部ビューおよび斜め／側方ビューを含む広範囲の角度からのＸ線画像を発生させることができる。加えて、下記により詳細に説明されるであろうように、ＭＡＶおよび／またはＴＯＭＯ撮像品質でミニＣアームを利用するとき、電動式制御部の利用は、画像の速度および角度の精密な制御が必要とされるので、より重要になる。
【0068】
すでに言及したように、源は、現在公知である（または、以降開発される）任意の好適な機構によって、検出器に対して移動可能、位置変更可能等であり得る。一実施形態において、ミニＣアームは、オペレータが、Ｘ線源またはＸ線源モジュール（用語は、限定または区別する意図を伴わず同義的に使用される）をＣアームアセンブリの弧長に沿って移動させること、位置変更すること等を行うことを可能にする。加えて、および／または代替として、一実施形態において、検出器は、検出器の面に対して直角に通過する軸周りで回転可能であり得る。加えて、および／または代替として、一実施形態において、源は、Ｃアームアセンブリの弧長に対して直角な円弧に沿って移動可能であり得る。源を移動させ、検出器を回転させるための機構に関する追加の詳細が、「Ｍｉｎｉ Ｃ－ａｒｍ ｗｉｔｈ Ｍｏｖａｂｌｅ Ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ／ｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ」と題された米国特許出願（弁理士整理番号第８１０５．００２３Ｚ号および第８１０５．００２３Ｚ２号）（各出願の全内容は、参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれる）に見出されることができる。
【0069】
本開示の１つ以上の特徴によると、源が検出器に対して移動可能であることを可能にすることによって、ミニＣアームは、外科医が複数のＸ線画像、ビュー等を入手することを可能にする。Ｘ線画像は、異なるまたは種々の位置および／または角度において入手され得る。例えば、異なるビューを提供するような複数のＸ線画像が、入手され得、および／または、複数のＸ線画像が、入手され、次いで、３次元モデルまたはレンダリングに操作／組み合わせられ得る。また、例えば、Ｘ線画像は、穿孔手技中に異なる視野角において入手され、連続的な整形外科デバイス測位情報を提供し、故に、外科医が、それらの位置、挿入角度、深度等をリアルタイムで補正することを可能にすることができる。このように配置されると、ミニＣアームは、再撮影率の低減、術後合併症のリスクの低減、および全体的な介入時間および品質の改良を伴う外科手術手技中の整形外科デバイスの改良された査定を促進する。
【0070】
一実施形態において、第１のＸ線画像が、前部／後部または後部／前部角度において撮影され得る一方、第２のＸ線画像が、側方または斜め角度において撮影され得る。加えて、一実施形態において、別個のＸ線画像が、組み合わせられ、患者の解剖学的構造の３次元ボリュームまたはレンダリングを生成し得る。代替として、第１の画像と最後の画像との間の連続的なＸ線画像の入手が、提供され得る。
【0071】
本開示の１つ以上の特徴によると、Ｘ線源またはＸ線源モジュールが検出器に対して移動することを可能にすることによって、ミニＣアームは、多角ビュー（ＭＡＶ）および／またはトモシンセシス（ＴＯＭＯ）画像入手を可能にする。ＭＡＶおよびＴＯＭＯ撮像入手方法は、源から検出器の画像面までのＸ線ビームの角度が変動させられている間（例えば、Ｘ線源ビームと検出器画像面との間の角度は、Ｘ線源ビームの中心が、Ｘ線源と検出器との間の相対移動の範囲の全体を通して検出器の画像面の中心と整列させられたままである間、変動させられ得る）、患者の静的解剖学的構造の蛍光透視画像を入手することを伴う。ＴＯＭＯでは、Ｘ線源は、限定された角度範囲を通して検出器の上を円弧状に移動し、異なる角度からの患者の解剖学的構造の複数の画像を捕捉する。ＴＯＭＯ画像入手は、例えば、４０度（例えば、本明細書により詳細に説明されるであろうように、Ｃアームアセンブリの中間本体部分の弧長の中心から、または、撮像軸、例えば、Ｘ線源が直接的に検出器の上に整列させられたときにＸ線源および検出器を通過する軸に対して±２０度）であり得る角度範囲にわたり、走査中、露光が１度毎またはその程度で行われる連続的入手を伴い得る。これらの画像は、次いで、コンピュータによって、３次元画像の組に再構築または「合成」される。ＭＡＶ画像入手では、Ｘ線源は、患者の解剖学的構造の軸外ビュー（例えば、斜めビューまたは側方ビュー）を含む２つ以上の画像を入手するために移動可能である。
【0072】
ある実施形態において、ＭＡＶ画像入手およびＴＯＭＯ画像入手は、実質的に同一のプロセスを利用し得る。すなわち、ミニＣアームは、種々の図、投影、角度等における複数の画像が入手されることを可能にする。しかしながら、画像処理および表示は、２つのモード（例えば、ＭＡＶ画像入手モードおよびＴＯＭＯ画像入手モード）間で異なり得る。例えば、ＭＡＶに関連して、画像は、異なる角度において入手された２つの別個の２Ｄ画像を横並びに図示する状態で表示され得る。その一方、ＴＯＭＯでは、３Ｄ再構築画像が、発生させられ、次いで、表示され得る。ＭＡＶおよびＴＯＭＯの両方は、入手された画像（例えば、２Ｄ動画タイプ画像）の一続き全体も表示し得る。
【0073】
いずれの事象においても、患者の解剖学的構造を移動させることなく患者の解剖学的構造の複数の角度またはビューを入手するために（例えば、画像は、モーションブラー撮像効果を低減させるように入手されるので、患者の解剖学的構造を検出器との関係において静的に維持することが、好まれる）、画像入手ワークフロー中、Ｘ線源を患者の解剖学的構造および／または検出器に対して移動させることが、好ましい。ミニＣアームに関して、Ｘ線源から検出器の画像面までの距離（ＳＩＤ）は、４５ｃｍを超えることはできない。したがって、ＳＩＤは、Ｘ線源がそのＭＡＶ／ＴＯＭＯ角度範囲を通して移動するにつれて、制御される必要がある（例えば、距離は、画質に対する限定された障害を伴ってわずかに変動することができる）。すなわち、Ｘ線源の移動中、源移動の制御は、ＳＩＤを維持するように制御されなければならない（例えば、Ｘ線源移動の精密な制御は、ＳＩＤが４５ｃｍを超えないようにそれを制御することが望ましい）。
【0074】
ＭＡＶ／ＴＯＭＯ撮像技法に関する追加の詳細が、「Ｍｉｎｉ Ｃ－ａｒｍ ｗｉｔｈ Ｍｏｖａｂｌｅ Ｓｏｕｒｃｅ」と題された国際ＰＣＴ出願（弁理士整理番号第８１０５．００２３ＷＯ号）（各出願の全内容は、参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれる）に見出されることができる。
【0075】
さらに、源が検出器に対して移動させられているとき、またはその間、複数の画像の入手を可能にするために、および／または、高画質画像を確実にするために、本開示の１つ以上の特徴によると、Ｘ線源は、Ｘ線源から放出されるＸ線ビーム野（視野（ＦＯＶ）と称される）を調節するための開口アセンブリを含み得る。一実施形態において、本明細書により詳細に説明されるであろうように、開口アセンブリは、検出器表面上に投影されるビームエリア（視野）のサイズおよび／または形状の制御、調節等を行うための複数の開口ブレード（例えば、第１、第２、第３、および第４の開口ブレード）を含む。本開示の１つ以上の特徴によると、開口アセンブリは、複数の開口ブレードの各々が、独立して制御され、したがって、可変的に位置付けられることを可能にし、検出器表面上に投影されるビームエリア（視野）にわたる完全な自由を可能にする。
【0076】
例えば、開口アセンブリは、Ｘ線源モジュールがその全体可動域を通して進行する間、コリメータの開口サイズを制御する。一実施形態において、Ｘ線源モジュール角度が変化する間、Ｃアーム制御基板は、源モジュールの角度位置に基づいて各開口ブレードの位置を調節する。例えば、一実施形態において、オペレータは、ＭＡＶモードまたはＴＯＭＯモードのいずれかにおいて画像入手を開始し得る。サブシステムは、Ｘ線源モジュールの角度位置を感知、読み取ること等を行い得る。すなわち、センサが、源モジュールの角度位置を感知するために利用され得、情報が、ファームウェアおよび／またはソフトウェアに伝達され得る。次いで、コリメータブレード位置（例えば、開口アセンブリにおけるブレード）と源モジュールの角度とが、例えば、伝達関数または補間を伴うルックアップテーブルを使用して、比較され得る。センサは、ブレード位置を読み取るために使用され得る。例えば、誘導センサが、使用され得る。次いで、コマンドが、それらの位置を調節するために、コリメータブレードモータに送信され得る。次いで、ブレード位置は、調節され、それらの位置を確認するために感知され／読み取られ得る。ステップは、源モジュールがＭＡＶ／ＴＯＭＯのためのその最終位置および／または角度に到達するまで、繰り返され得る。最後に、ブレードモータコマンドが、停止され得る。
【0077】
加えて、および／または、代替として、本開示の１つ以上の特徴によると、下記により詳細に説明されるであろうように、開口アセンブリは、個人仕様のズームまたは拡大走査選択肢を含み得る。例えば、開口アセンブリを利用することおよび／または組み込むことによって、ミニＣアームは、オペレータが、Ｘ線源から放出されるＸ線ビームのエリアまたは野を調節することによって、検出器の表面上に投影されるビームをある着目エリア上に集中するように限定することまたは集中させることを可能にする。その後、着目エリアは、拡大選択肢を使用して拡大されることができる。拡大される割合は、着目領域に基づいてカスタマイズされることまたは事前設定されることができる。
【0078】
図３－４Ｂを参照すると、開口アセンブリ３００の例示的実施形態が、開示される。図示されるように、開口アセンブリ３００は、例えば、図２に示されるＸ線源２５２等のＸ線源または源モジュールに結合される。図示されるように、開口アセンブリ３００は、源２５２からＸ線ビームＢを受け取り、Ｘ線ビームＢがそれを通過することを可能にする。下記により詳細に議論されるであろうように、開口アセンブリ３００は、源２５２から伝送され、開口アセンブリ３００を通過するＸ線ビームＢの形状の改変、修正等を行い得、そして、開口アセンブリ３００は、検出器表面上に投影されるビームエリア（視野）を改変する。
【0079】
開口アセンブリ３００は、現在公知である（または、以降開発される）任意の好適な機構および／または方法によって源２５２に結合され得る。例えば、一実施形態において、図３に図示されるように、源２５２は、１つ以上の留め具によって開口アセンブリ３００の搭載プレート３１０に結合するためのブラケット３０２を含み得る。図示されるように、図３の実施形態において、結合機構（例えば、ブラケットおよび留め具）は、底部搭載設計（例えば、ブラケット３０２が、開口アセンブリ３００の底部部分またはそれに隣接して位置付けられる搭載プレート３１０に結合される）であり得る。代替として、例えば、図４Ａおよび４Ｂを参照すると、開口アセンブリ３００は、１つ以上の留め具によって源２５２に結合するための搭載プレート３１０を含み得る。図示されるように、図４Ａおよび４Ｂの実施形態において、搭載プレート３１０は、開口アセンブリ３００の上側端部またはそれに隣接して位置付けられ得、したがって、開口アセンブリ３００は、上部搭載設計と称され得る。
【0080】
いずれの事象においても、下記により詳細に説明されるであろうように、加えて、図５Ａ－５Ｃを参照すると、開口アセンブリ３００は、源２５２に回転可能に結合され得る。開口アセンブリ３００は、現在公知である（または、以降開発される）任意の好適な機構および／または方法によって源２５２に回転可能に結合され得る。例えば、一実施形態において、図３－５Ｃに図示されるように、開口アセンブリ３００は、モータ３２０のアクティブ化が開口アセンブリ３００を回転させるように、開口アセンブリ３００に動作可能に結合されたモータ３２０を含み得る。例えば、図示されるように、モータ３２０は、駆動ベルトおよびプーリシステム３２５を経由して開口アセンブリ３００に結合され得る。しかしながら、モータ３２０を開口アセンブリ３００に結合するための代替機構も、想定される。例えば、代替実施形態に関連して下記により詳細に説明されるであろうように、モータは、ギヤ駆動されるシステムを経由して開口アセンブリに結合され得る。
【0081】
開口アセンブリ３００は、開口アセンブリ３００が、検出器２５４の移動、回転等に合致するように自動的に回転させられ得るように、位置感知システムを含み得、および／または、それと動作可能に関連付けられ得る。すなわち、例えば、オペレータは、検出器２５４を患者の解剖学的構造に対して所望の位置に位置付け（例えば、手動で位置付け）得る。それに応答して、開口アセンブリ３００は、検出器２５４の位置に合致するように、必要に応じて自動的に回転し得る。例えば、一実施形態において、検出器２５４の手動回転が、位置感知システムによって検出された後、モータ３２０は、開口アセンブリ３００が、検出器２５４の回転に合致するように回転させられるように、自動的にアクティブ化され得る。位置センサシステムは、現在公知である（または、以降開発される）任意の好適な位置感知システムであり得る。例えば、一実施形態において、センサは、ホール効果センサであり得る。しかしながら、代替として、例えば、電位差計、誘導センサ等の他の感知システムも、利用され得る。
【0082】
加えて、図示されるように、開口アセンブリ３００は、開口アセンブリ３００の回転を誘導するために、開口アセンブリ３００内に形成された対応する溝の中に乗るための複数の軸受３２６を含み得る。一実施形態において、軸受３２６のうちの１つは、開口アセンブリ３００の回転中、いかなる間隙またはスロップも除去することを補助するような偏心軸受であり得る。軸受３２６の組み込みは、開口アセンブリ３００の中心回転軸を画定、維持すること等を補助する。
【0083】
図６Ｃを参照すると、開口アセンブリ３００は、前置コリメータ５００と、ＨＶＬフィルタ５２０とを含み得る。フィルタ５２０は、例えば、ビームＢが検出器２５４の表面にわたって均一に分散されること（例えば、均一な強度）を確実にするために入射Ｘ線ビームＢを減衰させるような、アルミニウムフィルタであり得る。前置コリメータ５００は、開口アセンブリ３００の（下記に説明されるであろうような）開口を通過する前の入射Ｘ線ビームＢのサイズを減少させ得る。一実施形態において、前置コリメータ５００の開口のサイズは、開口アセンブリ３００の最大開口（例えば、開口アセンブリ３００のブレードによって提供される最大ビームエリア（視野））よりわずかに大きい。このように配置されると、源２５２からのＸ線ビームＢは、開口アセンブリ３００の中に通過する。Ｘ線ビームＢは、開口アセンブリ３００のブレードを通過する前、Ｘ線ビームＢのサイズを最初に減少させるために、最初に前置コリメータ５００を通過する。
【0084】
図５Ａ－５Ｃを参照し、加えて、図６Ａ－７Ｃを参照すると、開口アセンブリ３００は、第１または上側のサブアセンブリ３３０と、第２または下側のサブアセンブリ３６０とを含み得る。加えて、下記により詳細に説明されるであろうように、一実施形態において、開口アセンブリ３００は、第１または上側のサブアセンブリ３３０と第２または下側のサブアセンブリ３６０との間に位置付けられるセンサＰＣＢ４００を含み得る。
【0085】
図示されるように、例示的実施形態において、第１または上側のサブアセンブリ３３０は、駆動ベルトおよびプーリシステム３２５に動作可能に結合され得る。例えば、図示されるように、一実施形態において、第１または上側のサブアセンブリ３３０は、駆動ベルトを受け取ること、それと相互作用すること等のためのラジアルギヤ３３２を含み得る。
【0086】
一実施形態において、図６Ｂおよび６Ｃに最も詳細に図示されるように、第１または上側のサブアセンブリ３３０は、第１および第２のブレード３４０、３４２を含む。第１および第２のブレード３４０、３４２は、開口の反対側に位置付けられている。加えて、図７Ａ－７Ｃに最も詳細に図示されるように、第２または下側のサブアセンブリ３６０も、開口の反対側に位置付けられた一対のブレード（例えば、第３および第４のブレード３７０、３７２）を含む。第１または上側のサブアセンブリ３３０の第１および第２のブレード３４０、３４２は、第２または下側のサブアセンブリ３６０の第３および第４のブレード３７０、３７２に対して直交するように位置付けられる。このように配置されると、一実施形態において、開口の各側は、独立して調節されることができる（例えば、開口を画定する、長方形または正方形の各側が、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２のうちの１つ以上のものを位置変更することによって、必要に応じて独立して調節されることができる）。このように配置されると、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２によって画定される開口の形状は、検出器の形状と実質的に一致するように成形されることができる。一実施形態において、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２によって画定されるような開口が、その最大サイズにあるとき、開口アセンブリ３００によって提供される視野は、検出器サイズよりわずかに大きくあり得る。その後、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の位置を調節することによって、開口のサイズおよび形状は、所望に応じて調節されることができる（例えば、本明細書に提供されるように、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の各々は、開口のサイズおよび形状を変化させるように独立して移動させられることができる）。例えば、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２は、長方形視野、正方形視野等の間で調節されることができる。理解されるであろうように、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の位置を独立して調節することによって、Ｘ線源から放出されるＸ線ビームは、所望に応じて、調節、限定等が行われることができる。ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の位置を調節することによって、オペレータは、Ｘ線ビームが検出器の表面上に到達する場所および視野のサイズを調節することができる。ある実施形態において、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２は、同時に調節されることができる。
【0087】
ブレード３４０、３４２、３７０、３７２は、任意の好適な形状および／または構成を有し得る。ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の移動は、源２５２から伝送され、開口アセンブリ３００を通過するＸ線ビームＢの形状を改変し、開口アセンブリ３００は、次に、検出器表面上に投影されるビームエリア（視野）を改変する。一実施形態において、第１または上側のサブアセンブリ３３０の第１および第２のブレード３４０、３４２は、第２または下側のサブアセンブリ３６０の第３および第４のブレード３７０、３７２より長さが短い。第１または上側のサブアセンブリ３３０の第１および第２のブレード３４０、３４２のストローク長は、第２または下側のサブアセンブリ３６０の第３および第４のブレード３７０、３７２のストローク長より短くあり得る。一実施形態において、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の各々は、Ｌ字形状を有し得るが、他の形状も、想定される。ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の一部（例えば、長方形部分）が、開口のサイズを画定し、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の残りの部分が、センサＰＣＢ４００上のコイル（例えば、センサＰＣＢ４００は、下記により詳細に説明されるであろうように、第１、第２、第３、および第４のコイル４０６、４０８、４１０、４１２を含む）とのいかなる重複ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の干渉も防止し得る。
【0088】
ブレード３４０、３４２、３７０、３７２は、ブレードが、Ｘ線がブレードを通過することを実質的に防止することを可能にする任意の好適な材料から製造され得る。加えて、ブレードは、Ｘ線がそれを通過することを防止するような任意の好適な厚さであることもできる。一実施形態において、限定ではないが、開口アセンブリのブレードは、タングステンポリマー材料等のプラスチックから形成され得る。
【0089】
一実施形態において、図示されるように、各ブレード３４０、３４２、３７０、３７２は、送りねじ３５４、３５６、３８４、３８６を経由してモータ３５０、３５２、３８０、３８２に動作可能に結合され得る（例えば、各ブレード３４０、３４２、３７０、３７２は、外部的にねじ山が付けられている送りねじ３５４、３５６、３８４、３８６に係合するための内部的にねじ山が付けられているボアまたはナットを含み得る）。このように配置されると、１つ以上のモータ３５０、３５２、３８０、３８２のアクティブ化は、そのそれぞれの送りねじ３５４、３５６、３８４、３８６に回転させ、アクティブ化は、そのそれぞれのブレード３４０、３４２、３７０、３７２の線形位置をそのそれぞれの送りねじ３５４、３５６、３８４、３８６の縦方向長に沿って調節し、それによって、源２５２から伝送され、開口アセンブリ３００を通過するＸ線ビームＢの形状を調節し、開口アセンブリ３００は、次に、視野を改変する（例えば、それぞれのブレード３４０、３４２、３７０、３７２を移動させ、それぞれのブレード３４０、３４２、３７０、３７２間の間隔または開口部が調節されるようにし、それによって、開口アセンブリ３００を通過するＸ線ビームＢの形状および検出器表面上に投影されるビームエリアを調節する）。一実施形態において、モータ３５０、３５２、３８０、３８２は、ステッパモータであり得るが、他の好適なモータおよび対応する駆動システムも、利用されることができる。
【0090】
このように配置されると、一実施形態において、開口アセンブリ３００は、検出器表面上に投影されるビームエリアにわたって無限調節を提供するような、各ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の独立制御を可能にする。例えば、各ブレード３４０、３４２、３７０、３７２を独立して制御することによって、開口アセンブリ３００を通過するＸ線ビームＢのサイズおよび／または形状の左、右、上部、および底部側が、独立して調節されることができる。したがって、Ｘ線源２５２が、（例えば、ＭＡＶまたはＴＯＭＯ撮像中）移動させられるように、源２５２がミニＣアームアセンブリ２５０の中間本体部分２５６の周りで移動または回転させられると、Ｘ線ビームＢは、検出器２５４に対してシフトする。本開示の特徴によると、開口アセンブリ３００（例えば、コリメータ）を通過するＸ線ビームＢのサイズおよび／または形状は、位置変更された源２５２と対応するように調節されることができる。例えば、ＭＡＶ撮像に関連して、開口アセンブリ３００は、患者の解剖学的構造の複数の画像が２つ以上の角度位置において撮影されることを可能にする。ＴＯＭＯに関して、画像再構成ソフトウェアが、患者の解剖学的構造の３次元レンダリングまたはボリュームを生成するために使用され得る。
【0091】
すでに言及したように、開口アセンブリ３００は、各ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の位置を検出するためのセンサを含み得る。センサは、例えば、エンコーダ、ホール効果センサ、誘導センサ等、現在公知である（または、以降開発される）任意の好適なセンサであり得る。一実施形態において、センサは、誘導センサであり得る。例えば、図５Ｃに図示されるように、一実施形態において、開口アセンブリ３００は、第１または上側のサブアセンブリ３３０と第２または下側のサブアセンブリ３６０との間に位置付けられた誘導センサＰＣＢ４００を含み得る。センサＰＣＢ４００は、個々のブレード３４０、３４２、３７０、３７２の各々の位置の監視、決定、検出等を行う。
【0092】
一実施形態において、図８Ａ－８Ｃを参照すると、センサＰＣＢ４００は、上側表面４０２と、下側表面４０４とを含む。加えて、センサＰＣＢ４００は、第１、第２、第３、および第４のコイル４０６、４０８、４１０、４１２を含む。図示されるように、第１および第２のコイル４０６、４０８は、上側表面４０２に位置付けられる。第３および第４のコイル４１０、４１２は、下側表面４０４に位置付けられる。このように配置されると、第１または上側のサブアセンブリ３３０と第２または下側のサブアセンブリ３６０との間に位置付けられるセンサＰＣＢ４００を用いると、第１および第２のコイル４０６、４０８は、第１および第２のブレード３４０、３４２と整列して位置付けられる。同様に、第３および第４のコイル４１０、４１２は、第３および第４のブレード３７０、３７２と整列して位置付けられる。図８Ｃを参照すると、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の各々は、標的（例えば、金属標的）３９０、３９２、３９４、３９６を含む、またはそれと動作可能に関連付けられる。このように配置されると、モータ３５０、３５２、３８０、３８２のアクティブ化が、送りねじ３５４、３５６、３８４、３８６を回転させ、これらの送りねじは、開口アセンブリ３００を通過するＸ線ビームＢのサイズおよび／または形状を調節するように、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２を移動させる。加えて、送りねじ３５４、３５６、３８４、３８６の回転が、金属標的３９０、３９２、３９４、３９６を移動させ、送りねじの回転は、結果として生じる電磁場を生成する。センサＰＣＢ４００内のコイル４０６、４０８、４１０、４１２によって電磁場を検出することによって、各ブレード３４０、３４２、３７０、３７２の位置が、正確に決定されることができる（例えば、センサＰＣＢ４００が、ブレード３４０、３４２、３７０、３７２がセンサＰＣＢ４００上に位置付けられるコイル４０６、４０８、４１０、４１２を横断して移動すると、各ブレード３４０、３４２、３７０、３７２に関連付けられた標的３９０、３９２、３９４、３９６の位置を検出する）。
【0093】
図９Ａ－１２Ｂを参照すると、開口アセンブリの代替実施形態が、図示される。理解されるであろうように、開口アセンブリは、上で説明される開口アセンブリ３００に実質的に類似する。したがって、簡潔さのために、類似の構成要素の議論は、ここでは繰り返されない。しかしながら、上で説明される開口アセンブリ３００と対照的に、開口アセンブリを回転させるための代替機構および／またはブレードを移動させるための代替機構および／またはブレードの位置の決定、検出等を行うための代替機構が、図示される。理解されるであろうように、種々の機構が、開口アセンブリの種々の実施形態間で混合および合致され得る。
【0094】
図９Ａおよび９Ｂを参照すると、開口アセンブリ６００の代替実施形態が、図示される。図示されるように、開口アセンブリ６００は、開口アセンブリ６００の回転を可能にするためのモータ６２０を含む。しかしながら、モータ３２０と対照的に、モータ６２０が、ギヤ駆動されるシステム（例えば、１つ以上の相互接続ギヤ）６２５を経由して開口アセンブリ６００に結合され得る。例えば、モータ６２０に結合される出力ギヤ６２２が、スパーギヤ６２５に結合され得、スパーギヤ６２５は、開口アセンブリ６００に関連付けられたラジアルギヤ６３２に結合され得る。
【0095】
また、開口アセンブリ３００と対照的に、開口アセンブリ６００は、ブレード６４０、６４２、６７０、６７２を制御するための第１および第２のモータ６５０、６８０を含み得る。したがって、左ブレードおよび右ブレード６４０、６４２が、モータ６５０のアクティブ化によって連動して移動する。同様に、上部ブレードおよび底部ブレード６７０、６７２も、モータ６８０のアクティブ化によって連動して移動する。このように配置されると、開口アセンブリ３００と対照的に、開口アセンブリ６００は、４つのブレード全ての独立調節を可能にしない。
【0096】
図１０を参照すると、開口アセンブリ７００の代替実施形態が、図示される。図示されるように、開口アセンブリ７００は、開口アセンブリ７００の回転を可能にするためのモータ７２０を含む。上で説明される開口アセンブリ３００と同様、モータ７２０は、駆動ベルトおよびプーリシステム７２５を経由して開口アセンブリ７００に結合され得るが、例えば、ギヤ駆動されるシステム（例えば、１つ以上の相互接続ギヤ）等の代替結合機構も、利用され得る。加えて、上で説明される開口アセンブリ３００と同様、開口アセンブリ７００も、各ブレードを個々に制御するための第１、第２、第３、および第４のモータ７５０、７５２、７８０、７８２を含み得る。上で説明される開口アセンブリ３００と対照的に、各モータ７５０、７５２、７８０、７８２は、各対応するブレードの位置の測定、検出等を行うために、それに関連付けられたエンコーダ７５１、７５３、７８１、７８３を含み得る。したがって、センサＰＣＢ４００は、省略され得る。
【0097】
図１１を参照すると、開口アセンブリ８００の代替実施形態が、図示される。図示されるように、開口アセンブリ８００は、開口アセンブリ８００の回転を可能にするためのモータ８２０を含む。上で説明される開口アセンブリ６００と同様、モータ８２０は、ギヤ駆動されるシステム（例えば、１つ以上の相互接続ギヤ）を経由して開口アセンブリ８００に結合され得るが、例えば、駆動ベルトおよびプーリシステム等の代替結合機構も、利用され得る。加えて、上で説明される開口アセンブリ３００と同様、開口アセンブリ８００は、各ブレードを個々に制御するための第１、第２、第３、および第４のモータ８５０、８５２、８８０、８８２を含み得る。上で説明される開口アセンブリ３００と対照的に、各モータ８５０、８５２、８８０、８８２は、各ブレードの進行の長さに対して平行に位置付けられ得る送りねじ８５４、８５６、８８４、８８６を含み得る。このように配置されると、開口アセンブリ３００と同様、開口アセンブリ８００は、４つのブレード全ての独立調節を可能にする。図示されるように、センサＰＣＢは、代替として、ＰＣＢの単一側から感知し得る。
【0098】
図１２Ａおよび１２Ｂを参照すると、開口アセンブリ９００の代替実施形態が、図示される。図示されるように、開口アセンブリ９００は、開口アセンブリ９００の回転を可能にするためのモータ９２０を含む。上で説明される開口アセンブリ３００と同様、モータ９２０は、駆動ベルトを経由して開口アセンブリ９００のラジアルギヤに結合され得るが、例えば、ギヤ駆動されるシステム（例えば、１つ以上の相互接続ギヤ）等の代替結合機構も、利用され得る。加えて、上で説明される開口アセンブリ３００と同様、開口アセンブリ９００は、各ブレードを個々に制御するための第１、第２、第３、および第４のモータを含み得る。上で説明される開口アセンブリ３００と対照的に、各モータは、各ブレードに結合するためのギヤ駆動されるシステム９５４、９５６を含み得る。したがって、送りねじは、各モータに関連付けられた第１のギヤと、各ブレードに関連付けられた第２のギヤまたはピニオンとを含むギヤ駆動されるシステムによって取って代わられ得る。
【0099】
図１３Ａおよび１３Ｂを参照すると、本開示の１つ以上の特徴によると、開口アセンブリは、個人仕様のズームまたは拡大選択肢を可能にし得る。より具体的に、開口アセンブリは、オペレータが、患者の解剖学的構造の特定または所望のエリア上で、Ｘ線ビームを限定し、選択および／またはズームインすることを可能にする（例えば、オペレータは、初期Ｘ線図内での拡大のための任意のエリアを選択することができる）。例えば、本開示の特徴による開口アセンブリを利用することおよび／または組み込むことによって、ミニＣアームは、オペレータが、着目領域を選択し、次いで、視野を選択された着目領域に限定することを可能にし得る。
【0100】
例えば、制御パネル等のユーザインターフェースが、Ｘ線源または検出器上（すなわち、Ｃアームアセンブリの一端または他端）に搭載され、システムのコンピュータに結合され、内科医に滅菌野内でシステムに関連付けられた撮像制御機能への容易なアクセスを提供する。制御パネルは、オペレータが、画像の部分を通して循環すること、または一連の画像を通してフリップすることによって着目領域を選択することを可能にするスイッチまたはボタンのアレイを含み得る。Ｘ線源または検出器上の制御パネルに加えて、またはそれに対する代替物として、ユーザインターフェースは、オペレータが、画像の異なるエリアを通して循環し、着目領域を選択することを可能にするためのフットスイッチのアレイを伴うフットペダルを含み得る。他の代替ユーザインターフェースは、例えば、オペレータが、例えば、画像の特定のエリアの描画、スケッチ、輪郭を描くこと等を行うことによって、着目領域を選択することを可能にし得るキーボードまたはタッチスクリーンを含み得る。
【0101】
患者の解剖学的構造の初期Ｘ線画像が、撮影され得る（図１３Ａ）。初期Ｘ線画像は、Ｘ線ビームをコリメートすることなく（すなわち、開口アセンブリが、最大開口サイズを有している状態で）、撮影され得、画像全体が、モニタまたは画面上に表示され得る。オペレータ（例えば、外科医）が、患者の解剖学的構造の特定の部分上に集中することを所望する場合、オペレータは、初期Ｘ線画像内で着目領域を選択し、視野を選択された着目領域に限定し得る。オペレータは、例えば、制御パネルまたはフットペダル等のユーザインターフェースを使用して、着目領域を選択し得る。開口アセンブリのブレードが、次いで、Ｘ線ビームを選択された着目領域に対応する検出器上のエリアに限定するように、独立して制御された開口ブレードを利用して、自動的に調節され得、画像が、次いで、入手され得る。開口アセンブリ内のブレードの独立制御を可能にすることによって、視野が、臨床医にとって着目に値する患者の解剖学的構造の部分上に集中するように調節され得る（図１３Ｂ）。ある実施形態において、オペレータは、着目領域の拡大された画像を所望し得る。これらの実施形態において、入手された画像は、検出器から患者の解剖学的構造を除去することなく、デジタル的に拡大され、表示され得る。拡大のレベルは、ユーザによって入力されるか、または、撮像されている解剖学的構造の部分に関して最適化される、１つ以上の事前設定された拡大に基づいて選択され得る。拡大ステップが、オペレータからの入力に応じて、１ステップシーケンスにおいて、または順次に、視野の調節に応じて自動的に発生し得ることが想定される。
【0102】
特定の着目エリアを選択するための完全自由度を提供することに加えて、拡大ビューが、高品質Ｘ線画像が取得されることを可能にしながら、同時に、患者および／またはオペレータによって経験されるＸ線線量を低減させる。これは、２つのみのビュー、すなわち、大きいビューおよび小さいビューを可能にする現在の拡大動作と対照的である（例えば、現在のミニＣアームは、特定の着目エリアを選択するための自由度を提供せず、むしろ、オペレータが、大きいビューまたはエリア、またはより小さい拡大されたビューまたはエリアの間で選択することのみを可能にする）。代替として、現在の技術は、オペレータが、拡大ビューを取得するために、患者の解剖学的構造を源により近接して移動させることを要求し、それは、患者への照射の危険性を拡大させるだけでなく、患者の解剖学的構造を検出器から離して源に向かって位置変更することも要求する。
【0103】
加えて、本開示の１つ以上の特徴によると、開口アセンブリは、１つ以上のリミットスイッチも含み得る。例えば、第１のリミットスイッチが、回転機構（例えば、モータおよび駆動ベルトおよびプーリシステムまたはギヤ駆動されるシステム）に関連付けられ得る。リミットスイッチは、開口アセンブリの回転のための進行の終了を検出し得る。このように配置されると、較正中、リミットスイッチは、開口アセンブリの較正のためのホーム場所を提供する。加えて、および／または代替として、開口アセンブリ内のブレードの各々は、リミットスイッチを含むか、または、それに関連付けられ得る。例えば、一実施形態において、各ブレードは、ブレードの外側に位置付けられるリミットスイッチを含み得る。リミットスイッチは、ブレードの各々に関してホーム位置を検出し得る。このように配置されると、較正中、リミットスイッチは、ブレードの各々に関してホーム位置を検出するために利用されることができる。
【0104】
源２５２および検出器２５４は、現在公知である（または、以降開発される）任意の好適な源および検出器であり得る。例えば、源２５２は、例えば、Ｘ線源であり得る。検出器２５４は、例えば、限定ではないが、アモルファスシリコン検出器、アモルファスセレン検出器、プラズマベースの検出器等を含む、フラットパネル検出器であり得る。源２５２および検出器２５４は、例えば、手、手首、肘、足等の患者の解剖学的構造の画像を生成する。
【0105】
本開示は、ある実施形態を参照するが、説明される実施形態に対する多数の修正、改変、および変更が、添付の請求項において定義されるような本開示の範疇および範囲から逸脱することなく、可能である。故に、本開示が、説明される実施形態に限定されず、それが、以下の請求項およびその等価物の文言によって定義される完全な範囲を有することが、意図される。任意の実施形態の議論は、説明的にすぎないことが意図され、請求項を含む本開示の範囲がこれらの実施形態に限定されることを示唆することを意図するものではない。言い換えると、本開示の例証的実施形態は、本明細書において詳細に説明されているが、本発明の概念が、別様に種々に具現化され、採用され得ること、および添付の請求項が、従来技術によって限定されるようなものを除いて、そのような変形例を含むと解釈されることを意図していることを理解されたい。
【0106】
前述の議論は、例証および説明の目的のために提示されており、本開示を本明細書に開示される形態または複数の形態に限定することを意図していない。例えば、本開示の種々の特徴は、本開示を簡潔にする目的のために、１つ以上の実施形態または構成にともに群化される。しかしながら、本開示の実施形態または構成の種々の特徴が、代替的実施形態または構成に組み合わせられ得ることを理解されたい。さらに、以下の請求項が、本明細書によって、本参照によって、本詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、それ自体で本開示の別個の実施形態としての役割を果たす。
【0107】
本明細書で使用されるように、単数形で列挙され、用語「ａ」または「ａｎ」を用いて進行される要素またはステップは、そのような除外が明示的に列挙されない限り、複数形の要素またはステップを除外しないものとして理解されるべきである。さらに、本開示の「一実施形態」の呼称は、また、列挙される特徴も組み込む、追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図していない。
【0108】
本明細書で使用されるような、語句「少なくとも１つの」、「１つ以上の」、および「および／または」は、動作において接続的および離接的の両方である、非制約表現である。用語「ａ」（または「ａｎ」）、「１つ以上の」、および「少なくとも１つの」は、本明細書では同義的に使用されることができる。全ての方向呼称（例えば、近位、遠位、上側、下側、上向き、下向き、左、右、側方、縦方向、前面、背面、上部、底部、上方、下方、垂直、水平、半径方向、軸方向、時計回り、および反時計回り）は、読者の本開示の理解を補助するための識別目的のために使用されるにすぎず、特に、位置、向き、または本開示の使用に関して限定をもたらすものではない。接続呼称（例えば、係合される、取り付けられる、結合される、接続される、および接合される）は、広義に解釈されるべきであり、別様に示されない限り、要素の集合間のおよび要素間の移動に対する介在構成要素を含み得る。したがって、接続呼称は、必ずしも、２つの要素が直接接続されており、互いに固定された関係にあることを推測するものではない。全ての回転呼称は、種々の要素間の相対移動を説明する。全ての回転呼称は、種々の要素間の相対移動を説明する。識別呼称（例えば、一次的、二次的、第１の第２の第３の第４の等）は、重要性または優先順位を含意することを意図しておらず、１つの特徴を別のものから区別するために使用される。図面は、図示の目的のためにすぎず、それに添付される図面内に反映される寸法、位置、順序、および相対的サイズは、変動し得る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【国際調査報告】