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公開番号2025017366
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-05
出願番号2024180243,2021538310
出願日2024-10-15,2019-12-27
発明の名称組織又はアーチファクトを検出又は区別するために使用されるシステム及び方法
出願人ブライトシード・エルエルシー,BRITESEED,LLC
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類A61B 10/00 20060101AFI20250129BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】本発明は、外科用器具又は外科用処置を過度に複雑にすることなく、脈管などの組織又はアーチファクトを回避又は分離するための識別の改善を与えることができる、既存のシステム及び方法に対する有利な代替手段を具現化するユーザインタフェースを説明する。
【解決手段】この特許は、脈管などの組織又はアーチファクトを検出又は区別するために使用されるシステム及び方法、特に、少なくとも1つの発光素子と、シャフトの作業端部に配置された少なくとも1つの光センサとをシステムが含む、組織又はアーチファクトを検出又は区別するために使用されるシステム及び方法に関する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
外科用器具を含む外科用システムであって、
前記外科用器具の作業端部に配置された少なくとも１つの発光素子と、
前記外科用器具の作業端部に配置された光センサのアレイであって、前記光センサのアレイ内の個々の光センサが、非脈動成分を含む信号を生成するように適合されている、光センサのアレイと、
前記光センサのアレイに結合されたコントローラと
を備え、
前記コントローラは、アナライザを備え、
前記アナライザは、
前記光センサのアレイ内の個々の前記光センサのそれぞれの信号の前記非脈動成分の曲線を決定し、
前記曲線を平滑化して平滑化曲線を生成し、
前記平滑化曲線の導関数を計算し、
前記平滑化曲線を反転して逆平滑化曲線を生成し、
前記逆平滑化曲線の導関数を計算し、
前記逆平滑化曲線の前記導関数と前記平滑化曲線の前記導関数の差を取り、結果曲線を生成し、
前記結果曲線を平滑化して平滑化結果曲線を生成し、
前記平滑化結果曲線のゼロ交差を推定し、
存在する場合、各ゼロ交差に隣接する点に符号関数を適用して結果を生成し、
存在する場合、各ゼロ交差に隣接する点の前記結果に基づいて、存在する場合、関心領域を識別する
ように構成されている、
外科用システム。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記アナライザは、前記平滑化曲線の３点微分を計算して、前記平滑化曲線の前記導関数を計算するように構成されている、
請求項１に記載の外科用システム。
【請求項３】
前記アナライザは、前記逆平滑化曲線の３点微分を計算して、前記逆平滑化曲線の前記導関数を計算するように構成されている、
請求項１に記載の外科用システム。
【請求項４】
前記アナライザは、前記平滑化結果曲線のゼロ交差を推定する前に、前記平滑化結果曲線を補間するように構成されている、
請求項１に記載の外科用システム。
【請求項５】
前記アナライザは、各ゼロ交差に隣接する点の前記結果に基づいて複数の関心領域を識別し、前記複数の関心領域から領域を識別し、前記領域に関連するアーチファクトを特徴付けるように構成されている、
請求項１に記載の外科用システム。
【請求項６】
前記コントローラは、プロセッサ及びメモリを備え、
前記アナライザは、前記光センサのアレイ内の個々の前記光センサのそれぞれの信号の前記非脈動成分の曲線を決定し、前記曲線を平滑化して平滑化曲線を生成し、前記平滑化曲線の導関数を計算し、前記平滑化曲線を反転して逆平滑化曲線を生成し、前記逆平滑化曲線の導関数を計算し、前記逆平滑化曲線の前記導関数と前記平滑化曲線の前記導関数の差を取り、結果曲線を生成し、前記結果曲線を平滑化して平滑化結果曲線を生成し、前記平滑化結果曲線のゼロ交差を推定し、存在する場合、各ゼロ交差に隣接する点に符号関数を適用して結果を生成し、存在する場合、各ゼロ交差に隣接する点の前記結果に基づいて、存在する場合、関心領域を識別する
ようにプログラムされた前記プロセッサを備えている、
請求項１に記載の外科用システム。
【請求項７】
前記アナライザは、前記識別された関心領域に基づいてアーチファクトを特徴付けるように構成されている、
請求項１に記載の外科用システム。
【請求項８】
前記アナライザは、前記識別された関心領域に基づいて脈管の直径又は有効直径を決定するように構成されている、
請求項７に記載の外科用システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この特許は、脈管などの組織又はアーチファクトを検出又は区別するために使用されるシステム及び方法、特に、少なくとも１つの発光素子と、シャフトの作業端部に配置された少なくとも１つの光センサとをシステムが含む、組織又はアーチファクトを検出又は区別するために使用されるシステム及び方法に関する。
続きを表示（約 3,800 文字）【０００２】
外科分野において、外科処置中にアーチファクト、特に脈管を識別するシステム及び方法は、外科医又は外科チームに貴重な情報を提供する。米国の病院は、手術中の不注意による血管損傷のため、毎年数十億ドルを払い戻し不能なコストとして失っている。さらに、関係する患者は、３２％までの死亡率に直面しており、是正処置を必要とするためさらに９日間病院に留まることが必要となる可能性が高く、数十万ドルではないにしても数万ドルの追加の治療費が発生することになる。結果として、これらの費用を削減又は回避できるように、外科分野において血管などの脈管の存在を正確に決定することを可能にする方法及びシステムから重要な価値が得られる。
【０００３】
外科分野において血管の存在に関する情報を提供するシステム及び方法は、低侵襲外科処置中には特に重要である。従来、外科医は、外科手術中に、血管を識別し、これらの血管への不用意な損傷を避けるために触覚に頼ってきた。腹腔鏡手術及びロボット手術などの低侵襲手術に移行したため、外科医は、手術野内の血管の存在について判断を下すために直接的な視覚化及び触覚を使用する能力を失ってしまった。その結果、外科医は、主として慣習と経験に基づいて手術野に血管が存在するかどうかを判断せざるを得ない。残念ながら、先天的異常、過去の手術による瘢痕、及び体質（例えば肥満）のため、解剖学的な不規則性が頻繁に発生する。このような状況下で、外科医が手術中に（場合によってはリアルタイムで又はリアルタイムに近い状態で）手術野内における脈管の存在及び／又は特性を決定することを可能にするシステム及び方法が大きな利点となるであろう。
【０００４】
一方、手術野内における血管の存在に関する情報を提供するシステム及び方法を備えることは有利であると考えられるが、これらのシステム及び方法が外科的処置をより複雑にするとすれば、当該システム及び方法の採用は妨げられるであろう。従って、システム及び方法は、血管などの組織又はアーチファクトを検出又は区別するためのシステム又は方法を使用する際に外科医又は外科チームがかなり考えたり、システム又は方法を使用するために手術野又は患者をかなり準備したりすることを伴わないことが有利である。
【０００５】
以下でさらに詳細に説明するように、本発明は、外科用器具又は外科用処置を過度に複雑にすることなく、脈管などの組織又はアーチファクトを回避又は分離するための識別の改善を与えることができる、既存のシステム及び方法に対する有利な代替手段を具現化するユーザインタフェースを説明する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の一態様によれば、外科用システムは、外科用器具と、外科用器具の作業端部に配置された少なくとも１つの発光素子と、外科用器具の作業端部に配置された光センサのアレイであって、光センサのアレイ内の個々の光センサが、非脈動成分を含む信号を生成するように適合されている、光センサのアレイと、光センサのアレイに結合されたコントローラとを含む。コントローラは、アナライザを含み、アナライザは、光センサのアレイ内の個々の光センサのそれぞれの信号の非脈動成分の曲線を決定し、曲線を平滑化して平滑化曲線を生成し、平滑化曲線の導関数を計算し、平滑化曲線を反転して逆平滑化曲線を生成し、逆平滑化曲線の導関数を計算し、逆平滑化曲線の導関数と平滑化曲線の導関数の差を取り、結果曲線を生成し、結果曲線を平滑化して平滑化結果曲線を生成し、平滑化結果曲線のゼロ交差を推定し、存在する場合、各ゼロ交差に隣接する点に符号関数を適用して結果を生成し、存在する場合、各ゼロ交差に隣接する点の結果に基づいて、存在する場合、関心領域を識別するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明は、添付図面に関連した以下の説明から、より完全に理解されるであろう。図のいくつかは、選択された構成要素を、他の構成要素をより明確に示すために省略することによって簡略化されている場合がある。いくつかの図中における構成要素の当該省略は、対応する書面による説明で明示的に定義される場合を除き、例示的な実施形態のいずれかにおいて特定の構成要素が存在すること又は存在しないことを必ずしも示すものではない。図面のいずれも、必ずしも縮尺通りではない。
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態に係る外科用システムの概略図である。
図２は、発光素子及び光センサを備えた図１の外科用器具の透過率ベースの実施形態の拡大部分図であり、脈管の部分が発光素子と光センサとの間に配置されているように示されている。
図３は、固定間隔の光センサ及び発光素子を備えた反射率ベースのシステムも装備された図１の外科用器具の実施形態の拡大部分図であり、脈管の部分が発光素子及び光センサに近接するものとして示されている。
図４は、互いに対して調整可能な間隔を有する光センサ及び発光素子を備えた反射率ベースのシステムも装備された外科用器具の別の実施形態の拡大部分図であり、血管の部分が発光素子及び光センサに近接するものとして示されている。
図５は、ビデオシステムと共に使用される外科用システムを例示する、ビデオシステムの一実施形態と組み合わせた本発明の一実施形態に係る外科用システムの概略図である。
図６は、ビデオシステムと共に使用される外科用システムを説明する、ビデオシステムの別の実施形態と組み合わせた本発明の一実施形態に係る外科用システムの概略図である。
図７は、光センサのアレイから受信された信号内の１つ以上の関心領域を検出又は区別するために上述のシステムのいずれかによって使用される方法のフローチャートであり、１つ以上の関心領域の検出又は区別は、組織又は１つ以上のアーチファクトの検出又は区別につながる。
図８は、複数の関心領域の中から、例えば脈管などのアーチファクトに関連する可能性が多かれ少なかれある関心領域を選択するために、上述のシステムのいずれかによって使用される方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書に記載の実施形態は、曲線内の関心領域を検出又は区別するためのシステム及び方法を提供し、それらシステム及び方法は、血管などの組織又はアーチファクトの検出又は区別も含み、それらシステム及び方法は、外科用システム又は外科用器具とともに、又は外科用システム又は外科用器具において使用することができる。そのようなシステムは、外科用器具の作業端部に配置された少なくとも１つの発光素子と、外科用器具の作業端部に配置された光センサのアレイであって、光センサのアレイ内の個々の光センサが、非脈動成分を含む信号を生成するように適合されている、光センサのアレイとを含むことができる。システムは、光センサのアレイに結合されたコントローラを含むことができ、コントローラはアナライザを含む。アナライザは、光センサのアレイ内の個々の光センサのそれぞれの信号の非脈動成分の曲線を決定し、曲線を平滑化して平滑化曲線を生成し、平滑化曲線の導関数を計算し、平滑化曲線を反転して逆平滑化曲線を生成し、逆平滑化曲線の導関数を計算し、逆平滑化曲線の導関数と平滑化曲線の導関数の差を取り、結果曲線を生成し、結果曲線を平滑化して平滑化結果曲線を生成し、平滑化結果曲線のゼロ交差を推定し、存在する場合、各ゼロ交差に隣接する点に符号関数を適用して結果を生成し、存在する場合、各ゼロ交差に隣接する点の結果に基づいて、存在する場合、関心領域を識別するように構成されている。
【００１０】
まず図１～６に目を向けると、このような外科用システム１００の実施形態が図示されている。このシステム１００を使用して、例えば、外科用器具１０６の作業端部１０４に近接した組織Ｔの領域１０２内の脈管Ｖの特性（例えば、存在、直径等）を決定することができる。脈管Ｖは、組織Ｔの領域１０２と共に他の脈管につながっていてよく、さらに、脈管Ｖは、患者の体内にも見いだされる他の器官（例えば心臓）と流体連通するように領域１０２を越えて延びていてもよいことが分かるであろう。さらに、組織Ｔは、図１～４において、特定の深さまで脈管Ｖを完全に取り囲む（周辺及び長さの両方において）ように見えるが、これは、システム１００を使用する全ての例においてそうである必要はない。例えば、組織Ｔは、脈管Ｖの周囲を部分的にのみ取り囲んでいてもよく、及び／又は脈管Ｖの長さの一部だけを取り囲んでいてもよく、あるいは、組織Ｔは、非常に薄い層が脈管Ｖを覆っていてもよい。さらなる例として、脈管Ｖは血管であってもよく、組織Ｔは結合組織、脂肪組織及び／又は肝臓組織であってもよいが、これに限定されない。
（【００１１】以降は省略されています）

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