技術 医療関係者への放射線被曝を減少させるための表示デバイス

0001

本出願は、２０１７年８月４日付で出願された米国仮出願第６２／５４１，３６７号（発明の名称「医療関係者への放射線被曝を減少させるための表示デバイス」）に基づく優先権を主張し、該米国仮出願の開示内容の全てが、参照により、ここに援用される。

0002

放射線医学および心臓医学インターベンショナルラボにおけるヘルスケア従業者にとって、放射線被曝は、深刻な健康リスクをもたらす。医療処置（例えば、血管造影法、心臓生検、ペースメーカー配置、経カテーテルステントまたは心臓弁配置、心拍障害の高周波アブレーション、および右心カテーテル法）のためにＸ線が日常的に用いられる心臓カテーテル処置ラボ内に駐在する心臓医学ヘルスケア従業者についての１つの研究によれば、放射線を用いない領域における同様の従業者と比較して、癌のリスクが３倍増加することが分かっている。これらの発見は、Ａｎｄｒｅａｓｓｉ ＭＧ， Ｐｉｃｃａｌｕｇａ Ｅ， Ｇｕａｇｌｉｕｍｉ Ｇ， ｅｔ ａｌ．による「心臓カテーテルラボ従業者における職業的健康リスク」、Ｃｉｒｃ Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ Ｉｎｔｅｒｖ． ２０１６； Ａｐｒ；９（４）：ｅ００３２７３、および、Ａｎｄｒｅａｓｓｉ ＭＧ， Ｐｉｃｃａｌｕｇａ Ｅ， Ｇｕａｇｌｉｕｍｉ Ｇ， ｅｔ ａｌ．による「長期少量の電離放射線被曝による潜在性頸動脈アテローム性動脈硬化および早期血管老化：心臓カテーテル法ラボスタッフについての遺伝、テロメア、および血管超音波研究」、ＪＡＣＣＣａｒｄｉｏｖａｓｃ Ｉｎｔｅｒｖ． ２０１５ Ａｐｒ ２０；８（４）：６１６−２７．において議論されている。

0003

Ｘ線光子から従業者を保護するためのデバイスが広く用いられている。これらは、従業者が身に着けているＸ線遮断衣類から、天井やＸ線透視台上のレールから吊り下げられているシールド（遮蔽物）または運搬車上の部屋の周囲に巻き付けられたシールドまで、様々である。理想的なシールドは、医者によってアクセスされている身体の領域を覆うために、無菌領域内から容易に配置することができ、医者の両手が身体上において動作することを許容し、医者が術野を視認することを可能とし、さらに、台が再配置された際に患者と共に移動するものである。多くのシールドが、可視光スペクトルを透過させるＸ線遮断材料によって構築されているものの、これらシールドは、通常、天井に取り付けられているか、床面上に巻き取られているか、または、Ｘ線透視台の固定部分に取り付けられている（台の側面上の金属レールに取り付けられている）。この結果、Ｘ線透視台の可動部が再配置された際に、シールドは動かない。さらに、術野に対する可視化とアクセスを可能としつつ、患者の胸または頭の隣で処置を行っている医者を保護することは、事実上不可能である。

0004

理想的な放射線シールドの上述の特性に加えて、画像（例えば、ライブ超音波画像やＸ線画像）またはデータ（例えば、血圧、心拍数、動脈血酸素飽和度、または心電図）のオーバーレイ（画像の重ね合わせ）は、術野から視線を外すことなく、医者に対する患者の状況の情報提供を可能とするものである。

0005

本明細書において記述される本発明は、執刀医の頭部および上側胸部が散乱放射線から保護されると共に、執刀医が術野を視認することを可能とする、透明な再配置可能放射線シールドデバイスに関する。このシールドは、アクセスされている患者の身体および医者の位置に基づいて、最適な患者可視化および放射線保護を得るために、無菌領域内から医者またはラボスタッフによって容易に配置位置に移動され得る。透明なシールドに取り付けられるものはディスプレイであり、起動された際、透明から不透明または部分的に透明なシールドに変化し得、画像、生理的パラメーター、指示、外科手術のための画像ガイダンス、または他の医療情報のようなデータの重ね合わせを可能とする。代替的に、シールドは、患者を視認するための透明なシールドコンポートネントおよび患者データを提供するためにシールド上に配列される複数の別々の非透明ディスプレイと共に、複数のコンポーネントを有していてもよい。また、シールドに取り付けられるのは、執刀医が、術野をより良く視認することを可能とする、または、追加された情報または画像を視認することを可能とする他の機構であってもよい。これら機構は、以下のものを含むが、これに限定されるものではない。

0006

照明は、シールドを介して視認されている領域を照らすために用いられる。発せられる光の周波数スペクトルは、複数の異なる構造を選択的に照らすために、赤外線領域から紫外線領域まで変化してもよい。

0007

同様に、シールドディスプレイに取り付けられたカメラは、執刀医が、術野を視認することを可能とすることができ、さらに、１つの実施形態において、シールドディスプレイ上に撮像された領域をオーバーレイすることができる。画像カメラは、様々な周波数スペクトルで撮像可能であり、執刀医が、術野の様々な様態、例えば、出血、温度差（皮下出血に関する熱等）、動脈および静脈の血流、並びに、表面汚染（紫外線撮像を用いたもの等）を視認することを可能とする。さらに、シールド上のそのような画像ディスプレイは、蛍光色素かん流イメージングのような、既知の他の方法と組み合わせて用いられてもよい。

0008

また、カメラディスプレイ画像は、術野と共通登録され得、これにより、画像が、半透明ディスプレイを介して操作者によって視認される術野のビジュアルビューをオーバーレイする。このような共通登録は、カメラによって撮像された術野内の複数の基準点を用いることにより実現することができる。その後、デジタル画像が、以下の要因を考慮して操作される。

0009

術野に対するシールドの位置および角度。これらの要素は、術野内における複数の基準点のカメラ画像から算出され得る。術野において、複数の点は、互いに離間して既知の位置に存在している。これは、術野内に３つ以上の物理的に接続された基準点の無菌セットや類似マーキングセットを配置し、術野内における複数の点が独立または協働して位置を検出し、コンピューターに送信する方法を含む数多くの方法や、マーキングデバイスによって３つ以上の点の位置を特定し、離間した複数のマーカーの位置を算出する受信デバイスとして検出されるまたは送信するデバイスを用いた操作者によって、達成され得る。複数の基準点を確立し、シールドディスプレイと撮像された面との関係を判別するための１つの追加的な方法は、シールドディスプレイパターン（格子、交差または複数の交差、同心円等）から投影することである。その後、投影されたオブジェクトの幾何学的歪みが、シールド上のカメラに対する撮像領域のトポグラフィーを判別するために用いられ得る。

0010

さらに、透明と不透明とを切り替えるディスプレイの必要がない「ヘッドアップ」ディスプレイが、採用されてもよい。この実施形態において、情報は、操作者による使用のために、シールド上に表示される。ディスプレイは、オフとオンに切り替え可能であり、タッチチパネル制御を用いたスクリーンまたは標準的なスイッチを用いて、様々な箇所に移動することができる。

0011

手術室環境内におけるシールドディスプレイの制御は、汚染されず、または、容易に洗浄可能なスイッチまたは制御機構によって最良に達成される。制御は、シールド上の物理的スイッチ、好ましくは、シールドディスプレイを囲み、容易にふき取り洗浄可能な無菌バリア（透明バック等）を介して操作可能なスイッチ、例えば、薄膜タッチスイッチを用いて達成され得る。代替的に、物理的なタッチを必要としない制御デバイスが採用され得る。これらは、手の位置を特定する検出器（超音波、光、静電容量、または磁気センサー等）、任意の様々なタッチスイッチ、または、ディスプレイシールドを覆うタッチセンサー膜を含む。

0012

手術の間に患者が横たわっている台は、通常、身体の様々な部分をＸ線撮像するために、動かされる。執刀医が身体の同じ部分を視認するようシールドの位置を維持するため、シールドは、患者と共に動かなければならない。１つの実施形態において、シールドディスプレイは、患者が横たわる特殊ソリ、手術台、Ｘ線透視台、または、台がＸ線に対して出入りされるよう動かされた際にシールドが患者と共に動くその他のプラットフォームに取り付けられ得る。ソリは、一方の側のディスプレイに接続される配線および電源と、多端側の画像またはデータソースと、を含んでいる。ソースは、通信ケーブル（有線または光ファイバーケーブル）、パワーサプライケーブル、または、データソースと直接または間接（データソースへの無線または赤外接続を介したもの等）に接続された複合ケーブルであってもよい。

0013

追加的な機構は、ディスプレイスクリーンまたは放射線シールド上に直接オーバーレイされるタッチスクリーン制御デバイスである。タッチスクリーンは、タッチスクリーンが、表面の全てまたは一部分において可視光を透過させる、如何なるタイプ（抵抗、静電容量、または超音波等）であってもよい。タッチスクリーンは、入力デバイスとして他のデバイスに接続されている。そのようなデバイスは、コンピューターモニター、通信デバイス、およびイメージングシステムを備えている。

0014

シールドデバイスの追加的な変更は、シールドが術野を拡大するように、部材を湾曲させることである。１つの例として、これは、小さなデバイスまたは小さな血管を含む外科手術にとって有用となり得る。拡大は、ディスプレイシールドに取り付けられた湾曲された光学媒体を介した方法を含む多くの方法、放射線シールド材料を湾曲させること、または透明ディスプレイ材料を湾曲させることによって、光学的に達際され得る。また、拡大は、カメラから取得された画像またはシールドディスプレイ上の該画像のディスプレイから得られた画像の拡大によって達成され得る。該方法の１つの利点は、光学的な拡大を変更する場合よりも、拡大量をより容易に変更可能であり、さらに、シールドを動かすことなく拡大の領域が変更可能である点である。

0015

Ｗｉｌｓｏｎ ｅｔ ａｌ．による米国特許第１０，１０６，１７２が参照によりここに援用され、該米国特許は、患者が発泡体（フォーム）充填カーボンファイバーシェル上に横たわる処置ソリを記述している。Ｗｉｌｓｏｎ ｅｔ ａｌ．によって記述されたソリは、１つの実施形態において、シェルの外側縁に取り付けられた複数のレールを有しており、デバイスの取り付けを可能としている。本明細書で記述されるデバイスの１つ以上の実施形態において、デバイスは、Ｗｉｌｓｏｎ ｅｔ ａｌ．によって記述されたソリに取り付け可能であり、電子コンポーネントのいくつかが、ソリの内部に収納にされている、または、ソリに取り付けられている。

0016

本明細書で記述されるディスプレイシステムの追加が、Ｘ線イメージングが使用されておらず、Ｘ線イメージングが用いられない他の環境、例えば、手術室または緊急処置室、および、Ｘ線シールドを必要としないであろう他の環境における医療処置を容易にするであろうことは、理解される。しかしながら、ディスプレイ、制御またはイメージングシステムが患者と共に動かされる無菌領域環境においてディスプレイ、制御またはイメージングシステムを操作する能力は、複数の様態において医療関係者の能力を手助けする。

0017

最初に、医療関係者は、移動する台上に置かれている患者に対して外科手術を実行している間に、ディスプレイを読み、制御スクリーンを用いる能力を有しているであろう。第２に、イメージングまたはカメラシステムは、複数の基準点の登録が患者の動きと共に変化しない撮影された領域のコンスタントビューを保持することができる。登録の保持は、より正確な画像分析を可能とし、さらに、時間経過による画像内の変化のより正確な評価（例えば、皮膚トポグラフィーにおける変化を介して出血を検出する等）を可能とする。

0018

特定の実施形態および応用に関して本発明が記述されるが、本分野における当業者であれば、本教示を参照して、特許請求の範囲に記載された発明の原理から逸脱すことなく、または、それを超えることなく、追加的な実施形態および変形を生成することができる。したがって、本明細書の図面および記述は、本発明の理解を容易とするための例として提供されており、本発明の範囲の限定を構成すべきではないことは理解されるべきである。

0019

実施可能な本発明の実施形態、並びに、本発明の実施形態の他の様態、特徴、および利点が、添付の図面を参照して、本発明の実施形態の以下の記述から、明確および明瞭となるであろう。添付の図面は、以下を含む。

0020

図１は、本発明のデバイスの実施形態の前方立面図である。

0021

図２は、本発明のデバイスの実施形態の後方立面図である。

0022

図３は、３−３切断線に沿って取得された図１の実施形態の断面図である。

0023

図４は、本発明のシステムの実施形態の前方立面図である。

0024

図５は、本発明のシステムの実施形態の斜視図である。

0025

図６は、本発明のシステムの実施形態の端面図である。

0026

図７は、本発明のシステムの実施形態の斜視図である。

0027

図８は、本発明のシステムの実施形態の端面図である。

0028

図９は、本発明のシステムの実施形態の斜視図である。

0029

図１０は、本発明のシステムの実施形態の端面図である。

0030

図１１は、１１−１１切断線に沿って取得された図１０のディスプレイの断面図である。

0031

以下、本発明の特定の実施形態が、添付の図面を参照して、記述される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施されてもよく、さらに、本明細書において説明される実施形態に対する限定として構築されるべきではなく、むしろ、これら実施形態は、本開示が詳細かつ完全となるように提供されるものであり、本分野における当業者に、本発明の範囲を完全に伝達するものである。添付の図面に示された実施形態の詳細な説明において用いられる専門用語は、本発明の限定となる意図はない。図面において、同様の番号は、同様の要素を示す。

0032

図面、最初に図１を参照すると、本発明のシールド１０の実施形態が示されている。シールド１０は、それを介して患者が視認可能となる透明部分２０と、複数の制御スイッチ４０を含むコントロール部分３０と、を備えていることがわかる。複数の制御スイッチ４０は、シールド上に設けられ得る任意の機構を制御する。非限定的な例として、図１に示された実施形態は、ディスプレイコントロール４２と、ディスプレイ「オン」スイッチ４４と、基準点コントロール４６と、光照射野コントロール４８と、カメラスイッチ５０と、ディスプレイソース選択子５２、５４、５６、および５８と、を含んでいる。スイッチおよびコントロールは、物理的なボタンおよびノブ、または、他の機械的なデバイスであってもよく、または、シールドは、本分野において既知のタッチスクリーンコントロールを含んでいてもよい。また、シールドは、音声駆動であってもよい。本分野における当業者であれば、シールド１０において提供される制御および機能は、ユーザーのニーズに合わせてカスタム可能であってもよいことは、理解できるであろう。シールド１０は、病院のベッド、設備スタンド、Ｘ線透視装置等に接続可能なアーム６０に取り付けられてもよい。図２は、シールド１０の背面図であり、シールド１０の透明特性を示している。

0033

図３は、図１の３−３切断線に沿って取得されたシールド１０の実施形態の断面図を示している。図３の断面図は、シールド１０の積層構造を示しており、透明タッチスクリーン層７０と、透明コンピューターディスプレイ７２と、透明放射線シールド７４と、を含んでいる。透明コンピューターディスプレイ層７２は、ＬＥＤやＬＣＤのような任意の透明ディスプレイ技術であってもよい。

0034

図４および５は、本発明のシステム１００の実施形態を示している。システム１００は、シールド１０と、本ケースではマットレス１２０を含む患者プラットフォーム１１０と、ソリ１３０と、Ｘ線透視台１４０と、を含んでいる。シールド１０は、図示のように関節接合されたアーム６０に取り付けられている。アーム６０は、ソリ１３０の取り付けレール１５０に取り付けられている。

0035

図６および７は、本発明のシステム１００の実施形態を示している。システム１００のこの実施形態において、シールド１０の透明ディスプレイ７２が電源オンとなっており、生理データを含むオーバーレイ８０を表示している。少なくとも１つの実施形態において、オーバーレイの不透明度は、ユーザーがディスプレイを通して患者を視認することがどれくらい容易であるかを調整することができるよう、調整可能となっている。

0036

図８および９は、本発明のシステム１００の実施形態を示している。システム１００のこの実施形態において、シールド１０の透明ディスプレイ７２が電源オンとなっており、患者の画像を示す第２のウィンドウ８２に並置され、生理データを含むオーバーレイ８０を表示している。

0037

図１０は、本発明のシステム１００の実施形態を示している。この実施形態において、シールド１０は、拡大機構８４を含んでいる。拡大機構は、カメラおよびズーム機構を用いた投影画像を介して、電気的に提供され得る。代替的に、図１１に示されているように、拡大機構８４は、ディスプレイ１０上に配置された湾曲拡大レンズ層７６を含んでいる。透明な拡大レンズ層７６は、ディスプレイ１０上に取り外せないように設けられていてもよいし、ディスプレイ１０に取り付けられた接着層であってもよい。また、拡大レンズ層７６は、ディスプレイ１０に取り付けられた平坦なフレネルレンズシートであってもよいことは想定される。