JPH05508099A - 脈管内撮像用装置及びその方法 - Google Patents

脈管内撮像用装置及びその方法

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JPH05508099A JP92510598A JP51059892A JPH05508099A JP H05508099 A JPH05508099 A JP H05508099A JP 92510598 A JP92510598 A JP 92510598A JP 51059892 A JP51059892 A JP 51059892A JP H05508099 A JPH05508099 A JP H05508099A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 20、前記長手方向位置合せ用パターン位置合せ用部材が、グレースケールパタ ーンである、請求の範囲第17項に記載の細長い部材。
21、前記長手方向位置合せ用パターン位置合せ用部材が2進パターンである、 請求の範囲第17項に記載の細長い部材。
22、患者の脈管構造の超音波式撮像のために役立つ細長い部材を洗浄するため の方法において、 ボート付きマニホルドに連結された近位端部と閉鎖された遠位端部を伴う細長い シースを提供する段階; マニホルドのボートを通して内腔内に、近位及び遠位の開口部をもちしかもシー スの内腔の直径よりも小さい外径を有する洗浄用管状部材を設置する段階;洗浄 用内腔の遠位端部がシースの閉鎖された遠位端部近くにあり一方洗浄用管状部材 の近位端部はマニホルドのボートから近位に延びるようにシースの中に洗浄用管 状部材を前進させる段階; 洗浄用管状部材を通してその近位端部から遠位端部へ流体をフラッシングする段 階; シース内で流体を加圧する段階; マニホルドの第2のボートを通してシースから流体の一部を排出する段階;シー ス内に残りの流体を保持するべくマニホルドを密封する段階;シースから洗浄用 管状部材を引き出す段階;及び駆動ケーブルに接続されたトランスジューサをシ ースの内腔内に設置する段階、 を含む洗浄方法。
23、患者の脈管構造の超音波式撮像のために役立つ細長い部材を洗浄するため の方法において、 ボート付きマニホルドに連結さた近位端部と閉鎖された遠位端部を伴い、主内腔 と外側内腔を有し、主内腔はその近位端部にてマニホルドのボートに連結されさ らに主内腔の遠位端部は外側内腔と連絡しているような細長いシースを提供する 段階; 外側内腔の近位端部内へそして主内腔を通してその中に流体をフラッシングする 段階; シース内の流体を加圧する段階; マニホルドのボートを通してシースから流体の一部分を排出する段階;シース内 に残りの流体を保持するべくマニホルドを密封する段階;及びシースの内腔内へ 駆動ケーブルに接続されたトランスジューサを設置する段階; を含む洗浄方法。
24、患者の脈管構造の超音波式撮像のために役立つ細長い部材を洗浄するため の方法において、 ため込まれた気体が中を通って拡散できるような材料で作られた透過性シールを その遠位端部に伴う内腔をもち、同様にボート付きマニホルドに連結された近位 端部をも有する細長いシースを提供する段階;シースの内陸内にため込まれた気 体がその中を通って拡散できるようにしながら、内腔の近位端部の中に流体をフ ラッシングする段階;シース内の流体を加圧する段階; シース内に流体を保持するためマニホルドを密封する段階;及び駆動ケーブルに 接続されたトランスジューサを(?)内に設置する段階;を含む洗浄方法。
25、患者の体の小さな脈管の超音波式撮像のための撮像デバイス内で使用する ための駆動ケーブルにおいて、この撮像デバイスには、患者の体の小さな脈管内 に位置づけ可能な遠位端部及び体の外側に位置づけ可能な近位端部を伴う細長い 部材、この細長い部材の遠位端部に位置づけられ脈管の壁を走査するべく操作可 能であるトランスジューサ、トランスジューサへ及びトランスジューサからパル スを発生及び受理するためトランスジューサの近位端部に接続された駆動ケーブ ル、及び駆動ケーブルを用いて前記トランスジューサへ及びこのトランスジュー サから電気信号を伝送するべく操作可能な信号プロセッサがついており、さらに 、 外側層化コイルアセンブリ;及び この層化コイルアセンブリの内側にある心線、を含む駆動ケーブル。
26、前記外側層化コイルアセンブリにはさらに前記心線のまわりに複数の同軸 コイル層が含まれている、請求の範囲第25項に記載の駆動ケーブル。
27、前記複数の同軸コイル層が前記心線のまわりに3つの同軸コイル層を含ん でいる、請求の範囲第26項に記載の駆動ケーブル。
28、前記外側層化コイルアセンブリがさらに少なくとも1つの平坦な電線の層 で構成されている、請求の範囲第26項に記載の駆動ケーブル。
29、前記コイル層の各々はらせん巻きにされた平坦な電線の複数の個々のより 線で構成されている、請求の範囲第27項に記載の駆動ケーブル。
30、前記複数のコイル層の各々の層は多数の個々のより線で構成されている、 請求の範囲第26項に記載の駆動ケーブル。
31、前記複数の個々の層の各々は、すぐ隣りの層から反対らせん方向に巻きつ けられている、請求の範囲第26項に記載の駆動ケーブル。
32、前記外側層化コイルアセンブリの高い導電率の材料のメッキを包含してい る、請求の範囲第25項に記載の駆動ケーブル。
33、前記心線が内部導体とこの内部導体から絶縁体によって分離された外部導 体をもつ同軸ケーブルを含む、請求の範囲第25項に記載の駆動ケーブル。
34、前記外部導体が、複数の電線で構成された編組シールドを含む、請求の範 囲第33項に記載の駆動ケーブル。
35、前記編組シールドが複数の平坦な電線で構成されている、請求の範囲第3 4項に記載の駆動ケーブル。
36、前記外部導体には高導電率の材料のメッキが包含されている、請求の範囲 第33項に記載の駆動ケーブル。
37、約0.018インチの直径を有する、請求の範囲第25項に記載の駆動ケ ーブル。
38、患者の体の小さな脈管の超音波式撮像を目的とし、近位端部が体の外側に あるのに対して遠位端部は脈管内に位置づけすることができる細長い部材、この 細長い部材の遠位端部にあり超音波パルスで脈管を走査するべく操作可能なトラ ンスジューサ、遠位端部でトランスジューサに連結されこのトランスジューサへ 及びこのトランスジューサから電気信号を伝送するべく操作可能な遠位駆動ケー ブル、近位駆動ケーブル、トランスジューサへ及びトランスジューサからパルス を発生及び受理するため近位駆動ケーブルの近位端部に接続された信号プロセッ サ、トランスジューサを回転させるべく近位駆動ケーブルの近位端部に接続され たモーター、及び遠位駆動ケーブルと近位駆動ケーブルを接続するための結合用 部材を有する撮像デバイスにおいて、さらに、細長い部材及び遠位駆動ケーブル の近位端部に接続され、細長い部材と遠位駆動ケーブルの間の回転運動を可能に するように適合された遠位区分、及び遠位区分に解除可能な形で連結でき、駆動 ケーブルの近位部分に接続されている近位区分、 を含む結合用部材。
39、遠位区分には、 細長い部材に連結されたスリーブ部分及び遠位駆動ケーブルに接続された前記ス リーブ部分の内側にある第1の回転同軸部材、 が含まれている、請求の範囲第38項に記載の結合用部材。
40、近位部分には、 近位駆動ケーブルに接続されたスリーブ部分、このスリーブ部分の内部にあり、 前記第1の回転同軸部材とがみ合い可能な形で保合できる第2の回転同軸部材: 第2の回転可能同軸部材から定置型電気導体まで電気信号を転送するため前記第 2の回転同軸部材に接続された電気信号転送装置;及び近位にはモータに遠位に は第2の回転可能な同軸部材に接続された回転駆動軸、 が含まれている、請求の範囲第39項に記載の結合用部材。
41、 ii電気信号転送装置は、 前記第2の回転同軸部材;及び 前記第1の導体へ及び第1の導体から前記第2の導体へ電気信号を伝送すること ができる第1の導体に対して滑動可能な形で係合された第2の導体、が含まれて いる、請求の範囲第40項に記載の結合用部材。
42、前記導体はブラシ及びスリップリングである、請求の範囲第41項に記載 の結合用部材。
43、患者の体の小さな脈管の超音波式撮像のための撮像デバイスにおいて、患 者の脈管内に位置づけ可能な遠位端部と体の外側に位置づけ可能な近位端部を有 する細長い部材、 細長い部材を遠位端部にあり脈管の壁を走査するべ(操作可能なトランスジュー サ、 前記トランスジューサに接続されこのトランスジューサへ及びトランスジューサ から電気信号を伝送するべく操作可能な遠位端部をもつ回転可能な遠位部分、 回転する近位部分とそれに隣接する定置式近位部分を含む近位部分、を有する駆 動ケーブル、 前記駆動ケーブルの前記定置型近位部分に接続された、前記トランスジューサへ 及びこのトランスジューサからパルスを発生させ受理するための信号プロセッサ 、 前記駆動ケーブルの前記回転可能な近位部分の近位端部に接続された、前記トラ ンスジューサを回転させるためのモータ、及び前記駆動ケーブルの前記近位及び 遠位部分を解除可能な形で連結するための結合用部材、 を含む撮像デバイス。
44、 、患者の体の小さな脈管の超音波式撮像のための撮像デバイス内で用い るためのデータ処理アーキテクチャにおいて、この撮像デバイスには、小さい脈 管内に位置づけできる遠位端部及び体の外側に位置づけ可能な近位端部を伴う細 長い部材、細長い部材の遠位端部に位置づけされ脈管の壁を走査するべく操作可 能なトランスジューサ、トランスジューサへ及びトランスジューサから電気信号 を伝送するべく操作可能でトランスジューサに接続された駆動ケーブル、及びト ランスジューサへ及びトランスジューサからパルスを発生及び受理するため駆動 ケーブルの近位端部に接続された信号プロセッサが含まれており、トランスジュ ーサにより生成された信号から誘導された極座標データを処理するべく適合され た生データパイプライン;生データバイブラインからのデータを直交座標データ へ変換し直交座標データを出力するため参照用テーブル及び生データバイブライ ンに対する応答性をもつ手段、及び 変換用手段の出力に応える図形データパイプラインを含むデータ処理用アーキテ クチャ。
45、人間の脈管構造の小さな脈管の中へ進入しその内部から小さな脈管を撮像 するための撮像用ガイド線において、 従来のカテーテルの内腔を介して人間の脈管構造の小さな脈管の中へ位置づけす るのに通した寸法を有し、従来のカテーテルのガイド線内腔内に位置づけされこ れを介して人間の脈管構造の小さな脈管内へと前進させられるようなサイズをも つ細長い駆動軸; 細長いシャフトの遠位部分に連結され、同様にカテーテルの内腔を介して人間の 脈管構造の小さな脈管内へ位置づけされるべく寸法決定されているトランスジュ ーサ部分; 細長い駆動軸を介して近位制御装置からトランスジューサ電気信号を送るため、 又同様に近位駆動装置から細長い駆動軸へ機械的エネルギーを送り撮像のためト ランスジューサを回転させるだめの、細長いシャフトの近位端部に接続された近 位区分、 を含む撮像用ガイド線。
46、前記細長い駆動軸が約o、oisインチ以下である、請求の範囲第45項 に記載の撮像用ガイド線。
47、前記トランスジューサは、超音波信号が中を通過しうる約0.012イン チの寸法をもつアパーチャを有するトランスジューサハウジングマウント内に取 り付けられている、請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
48、前記トランスジューサ部分は、 複数の分離した要素か−ら成る正面部分を有する圧電センサ、で構成されている 、請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
49、前記分離した要素は、正面内に形成されたスライスをもつ単一の圧電材料 で形成されている、請求の範囲第48項に記載の撮像用ガイド線。
50、前記スライスが駆動軸の長手方向軸に平行である、請求の範囲第49項に 記載の撮像用ガイド線。
51、前記複数の要素のうちの2本又はそれ以上が、その同時励起を目的として 単一対のケーブルリード線に接続されている、請求の範囲第49項に記載の撮像 用ガイド線。
52、前記トランスジューサ部分を形成する要素が全て、その全ての同時励起を 目的として単一対のケーブルリード線に接続されている、請求の範囲第49項に 記載の撮像用ガイド線。
53、前記要素が要素の厚みを横断して連結されている、請求の範囲第49項に 記載の撮像用ガイド線。
54、前記要素が要素の幅を横断して連結されている、請求の範囲第49項に記 載の撮像用ガイド線。
55、前記トランスジューサ部分は、中を超音波信号が通過しうる1つのアパー チャをもつトランスジューサハウジングマウント内に取りつけられており、この アパーチャは円形をしており、かつ駆動軸の長手方向軸に平行な直線としてスラ イスが形成されている、請求の範囲第49項に記載の撮像用ガイド線。
56、前記トランスジューサ部分は、中を超音波信号が通過しうる1つのアパー チャをもつトランスジューサハウジングマウント内に取りつけられており、この アパーチャは円形をしており、かつ円形要素を形成する円形同心スライスとして スライスが形成されている、請求の範囲第49項に記載の撮像用ガイド線。
57、前記トランスジューサ部分は、中を超音波信号が通過しうる1つのアパー チャをもつトランスジューサハウジングマウント内に取りつけられており、この アパーチャは円形で、スライスはらせん状要素を形成するらせんスライスとして 形成されている、請求の範囲第49項に記載の撮像用ガイド線。
58、センサ及びマウントの表面は、とり囲む流体との間の表面張力を増大する べく処理を受けている、請求の範囲第47項に記載の撮像用ガイド線。
59、トランスジューサ部分上のアパーチャ全体上に形成された保護シース、を さらに含む、請求の範囲第47項に記載の撮像用ガイド線。
60、前記シースは、前記トランスジューサ部分の前の空間を充たす表面をもつ 形状で形成されている、請求の範囲第59項に記載の撮像用ガイド線。
61、インピーダンスが1つの層から別の層へ指数的に続く一連の層で形成され 前記トランスジューサ部分上のアパーチャ全体上に位置づけられた指数整合層、 をさらに含む、請求の範囲第47項に記載の撮像用ガイド線。
62、前記トランスジューサ部分の裏側にある裏打ち層;及び裏打ち層に隣接し てとりつけられたスプライン構造、をさらに含む、請求の範囲第45項に記載の 撮像用ガイド線。
63、前記トランスジューサ部分がくさびの幾何形状のトランスジユーサである 、請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
64、前記くさび幾何形状トランスジューサの裏打ち表面の1つが、前記表面か らの反射を減衰するべく上に位置づけられた四分の一波長回折格子面を有する、 請求の範囲第63項に記載の撮像用ガイド線。
65、信号を送受するため近位区分に連結され、さらに急速に移動する血液の散 乱戻り信号をろ過するためのベクトル平均回路を詰む制御装置、をさらに含む、 請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
66、前記トランスジューサ部分は、 第1の周波数で作動するための第1のセンサー;及びもう1つの周波数で作動す るための、前記第1のセンサーの上にある第2のセンサで構成されている、請求 の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
67、前記トランスジューサ部分に接続されこの部分から遠位に延びており、か (して脈管内カテーテルの位置決定のため及び脈管内カテーテルのガイド線内腔 を用いてアクセス可能な動脈の特徴を撮像するために撮像用ガイド線を用いるこ とができるようになっている柔軟性のあるバネ先端部、かさらに含まれている、 請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
68、トランスジューサ区分に対し柔軟性のある先端部を接続するひずみ軽減区 分、かさらに含まれる、請求の範囲第67項に記載の撮像用ガイド線。
69、前記ひずみ軽減区分が漸進的に増大する心線直径を含む、請求の範囲第6 8項に記載の撮像用ガイド線。
70、撮像のため前記トランスジューサ部分が回転させられているとき動脈との 関係において前記先端部が静止状態にとどまることができるようにするため前記 先端部に連結されており、前記揚傷用ガイド線がかじ取りに用いられるときこの 先端部をトランスジューサ部分にロックする解除可能なロック用手段をさらに含 む、請求の範囲第67項に記載の撮像用ガイド線。
71、前記解除可能なロック用手段は、前記先端部に連結されておりかくしてピ ストンが加圧されたとき前記先端部がトランスジューサ部分にロックされるよう になっている油圧ピストンに対し、流体圧力を与えるための手段、 を含む、請求の範囲第70項に記載の揚傷用ガイド線。
72、心線、 前記心線をとり囲む絶縁層、 前記絶縁層をとり囲むシールド層、 前記シールド層をとり囲むコイル層 が前記駆動ケーブルに含まれている、請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド 線。
73、前記心線には、 多重より線のメッキ銅線 が含まれている、請求の範囲第72項に記載の撮像用ガイド線。
74、前記心線は、0.001インチ未満の厚みまで高い導電率の材料でメッキ されている、請求の範囲第73項に記載の撮像用ガイド線。
75、前記心線は銀メンキされている、請求の範囲第73項に記載の撮像用ガイ ド線。
76、前記心線は、 長手方向の剛性を高めるため高い弾性係数をもつ材料の単線(中実線)、を含ん でいる、請求の範囲第72項に記載の撮像用ガイド線。
77、前記心線は、ステンレス鋼、タングステン及びベリリウム銅から成る一群 の中から選択された1つの材料で構成されている、請求の範囲第76項に記載の 撮像用ガイド線。
78、前記絶縁層は、テフロン、ガラスより線、ガラスの中実押出成形品、カイ ナールより線及びセラミクス押出成形品から成る一群の中から選択された1つの 材料で形成されている、請求の範囲第72項に記載の揚傷用ガイド線。
79、前記絶縁層には、 前記心線と前記シールド層の間の長手方向の動きを制限するための手段、が含ま れている、請求の範囲第78項の揚傷用ガイド線。
80、前記シールド層は、矩形の銀メッキされた銅線の編組で形成されている、 請求の範囲第72項に記載の撮像用ガイド線。
81、前記外側コイル層は、銅及びステンレス鋼から成る一群の中から選択され た1つの材料で形成されている、請求の範囲第72項に記載の撮像用ガイド線。
82、前記細長い駆動軸は約0.014インチ以下である、請求の範囲第45項 に記載の撮像用ガイド線。
83、介入処置と組合わせた、−人の人間の心血管系の1領域の超音波式撮像の 方法において、 介入による治療装置を用いてこの人間の脈管構造の領域で治療処置を行なう目的 でその遠位部分に結びつけられた介入治療装置を有し、しかもこの遠位部分が部 位に近くなるように患者の脈管構造内にカテーテルを位置づけするためガイド線 を中に受け入れることのできる内腔を中に有しているカテーテルを位置づけする 段階; 超音波トランスジユーサが人間の脈管構造の領域にくるように結びつけられた介 入装置を有するカテーテルの内腔を通して患者の脈管構造内に、遠位端部に超音 波トランスジユーサをもつ撮像用ガイド線を位置づけする段階;及び遠位端部に 超音波トランスジューサをもつ撮像ガイド線で人間の脈管構造の領域を走査する 段階、 を含む方法。
84、前記撮像用ガイド線はこの線を脈管内で位置づけするのに用いることので きる遠位先端部を含んでおり、さらに、 カテーテルに先立って人間の脈管構造の領域内に撮像用ガイド線をルーティング する段階、及び 撮像用ガイド線の上でカテーテルを前送りする段階が含まれている、請求の範囲 第83項に記載の方法。
85、トランスジューサ部分が部位にある間揚傷用ガイド線を回転させることに よって撮像する段階; かさらに含まれる、請求の範囲第84項に記載の方法。
86、撮像のために回転させられる前に撮像用ガイド線全体上にシースをルーチ ングする段階、 かさらに含まれる、請求の範囲第84項に記載の方法。
87、撮像用ガイド線の先端部が撮像中シースから遠位に延びる、請求の範囲第 86項に記載の方法。
88、撮像用ガイド線の先端部が、撮像のための回転の前にシース内に引き戻さ れる、請求の範囲第86項に記載の方法。
89、撮像用ガイド線が1ヘルツの分数の速度で回転させられる、請求の範囲第 85項に記載の方法。
90、撮像用ガイド線は手動式に回転させられる、請求の範囲第85項に記載の 方法。
91、前記撮像用ガイド線のトランスジューサ部分が前記介入治療装置の下にあ る間撮像用ガイド線を回転させる段階、 をさらに含む、請求の範囲第85項に記載の方法。
92、介入治療装置を用いて人間の脈管構造の領域で治療処置を行なう段階ミが さらに含まれている、請求の範囲第85項に記載の方法。
93、介入治療処置を行なった後、介入治療装置を引き出す段階かさらに含まれ ている、請求の範囲第92項に記載の方法。
94、介入治療装置を引き出した後、揚傷用ガイド線で部位において撮像する段 階、かさらに含まれている、請求の範囲第94項に記載の方法。
95、撮像用ガイド線全体上で第2の介入カテーテルを前送りする段階、かさら に含まれる、請求の範囲第94項に記載の方法。
96、介入治療カテーテルと撮像用ガイド線を合わせてもう1つの動脈位置まで 移動させる段階、 かさらに含まれる、請求の範囲第84項に記載の方法。
97、カテーテルはその遠位端部に短かいガイド線内腔を存し、通常使用中の体 内のカテーテルの一部分の中に短かいガイド線内腔への近位人口がある、請求の 範囲第83項に記載の方法。
98、近位ガイド線内腔入口まで撮像用ガイド線上に補強用シースを位置づけす る段階、 かさらに含まれている、請求の範囲第97項に記載の方法。
99、分離した従来のガイド線を用いてカテーテルを位置づけする段階;及びカ テーテルのガイド線内腔内への撮像用ガイド線の位置づけに先立って、カテーテ ルのガイド線内腔から従来のガイド線を引き出す段階、かさらに含まれている、 請求の範囲第83項に記載の方法。
1004者の体の小さな脈管の超音波撮像のための撮像デバイス内で使用するた めのデータ処理用アーキテクチャにおいて、撮像デバイスには、小さな脈管の中 から患者の体の小さな脈管を走査するため脈管内に位iづけされるべく寸法決定 され適合されたトランスジューサ、トランスジューサに接続された遠位端部を有 しトランスジューサへ及びトランスジューサから電気信号を送るため及びトか/ スジスーサを回転させて人間の体の脈管を超音波で走査するため操作可能な駆動 ケーブル、及び駆動ケーブルを介してトランスジューサへ及びI・ランスジエー サから信号を発生及び受理するよう適合された信号プロセッサが備わっており、 トランスジューサが生成した信号から誘導された極座標データを処理するべ(適 合された生データパイプライン、 小さな脈管への撮像デバイスの前送り又は小さい脈管がらの撮像デバイスの引き 出しの間に生成された生データを記録するため前記パイプラインに連結された手 段、 生データパイプラインからのデータを直交座標データに変換し直交座標データを 出力するため、生データパイプライン及び参照用テーブルに対し応答性をもつ手 段;及び 変換手段の出力に対する応答性をもつ図形データパイプラインを含むデータ処理 用アーキテクチャ。
101、患者の体の小さな脈管の超音波撮像を目的とし、小さな脈管の中から患 者の体の小さな脈管を走査するため脈管内に位置づけされるべく寸法決定され適 合されたトランスジューサ、トランスジューサに接続された遠位端部を有しトラ ンスジューサへ及びトランスジューサから電気信号を送るため及びトランスジュ ーサを回転させて超音波で人間の体の脈管を走査するため操作可能な駆動ケーブ ル、駆動ケーブルを介してトランスジューサへ及びトランスジューサから信号を 発生及び受理するよう適合された信号プロセッサ、及びトランスジューサを回転 するべく駆動ケーブルに連続するよう適合されたモータを含む撮像デバイスにお いて、信号プロセッサ及びモーターに近位駆動ケーブルを連結する結合用部材で あって、 駆動ケーブルの近位端部にモータを解除可能な形で連結するための機械的コネク タ; 駆動ケーブルの近位端部に解除可能な形で連結すべ(適合された回転する部分; 信号プロセッサとに接続され、信号プロセッサと回転部分の間で信号を伝送する ための非回転部分; を有しこの回転部分と非回転部分が信号送信径路に沿って互いに接触していない ような非接触型信号伝送装置、 を含む結合用部材。
102、前記回転部分及び非回転部分はさらに前記回転部分と非回転部分の間で 信号を伝送し検知するための容量性検知手段 を含んでいる、請求の範囲第101項に記載の結合用部材。
103、前記回転及び非回転部分はさらに前記回転部分と非回転部分の間で信号 を伝送し検知するための磁気手段、を含んでいる、請求の範囲第101項に記載 の結合用部材。
104、患者の体の小さな脈管の超音波撮像のための撮像デバイスにおいて、中 から超音波パルスで脈管を走査するため信号を発生及び受理するための信号プロ セッサに連結することができるデバイスであワて、中から超音波パルスで人間の 脈管構造を走査するため人間の脈管構造の小さい脈管内に位置づけされるべく寸 法決定されたトランスジ1−サ;遠位部分でトランスジューサに接続され、人間 の脈管構造の小さな脈管内に位置づけするのに遺した寸法を有し、しかも信号プ ロセンサとトランスジ、−サの間で中で電気信号を伝送するよう適合された細長 い駆動軸;及び撮像デバイスと結びつけられ、撮像デバイスについてのデバイス 特有の情報を記憶し信号プロセンサーとこのデバイスが接続されている場合この プロセッサにより読みとり可能となるべく適合された情報記憶媒体を含む撮像デ バイス。
105、前記情報記憶媒体が、駆動軸に連結された部分内にある、請求の範囲第 104項に記載の撮像デバイス。
106、前記情報記憶媒体がEEFROMである、請求の範囲第105項に記載 の撮像デバイス。
明a滑 脈管内撮像用装置及びその方法 発皿ユ豊量 本発明は、超音波撮像デバイス及びその使用及び製造方法に関する0本発明は特 に、冠状脈管内に位置づけその画像を得ることのできる超音波撮像デバイスに関 する。
患者の体の一部分の超音波撮像は、最良の治療タイプ及び推移を決定するための さまざまな医学的実践の分野において有効な手段を提供する。超音波技術による 患者の冠状脈管の撮像は、患者の体内の挟挿の程度についての貴重な情報を医師 に提供することができ、又血管形成術又は関節切除術といった処置を指示するか 又はより侵襲性の処置を認可できるかを見極める上で一助となりうる。しかしな がら、上述のような医学上の決断を下す上で有効なものでありうる充分に高い解 像度で遠位冠状脈管の超音波画像を得るには、いくつかの重大な障害を克服する 必要がある。これらの障害のうち最も重大なものは、超音波検知装置のサイズに 関するものである。
人体器官の高解像度の超音波画像を得るには、超音波センサ(すなわち送受信器 )をその器官の充分近くにもってきて超音波パルスで器官を走査することが一般 に必要である。他の比較的密度の高い器官及び組織によってとり囲まれた人体内 奥深くにある器官の超音波撮像には、プローブ上にセンサーを接続させセンサー とプローブをその器官の近くさらにはその器官の内部に位置づけることが必要で ある。心臓及びそれに連結された脈管はこのタイプの器官である。カテーテル、 ガイド線及びプローブを大腿動脈といったような動脈を介して遠くの部位から冠 状脈管構造内に挿入することが周知の技術であること、さらには、医師が関心を もつ情報のいくつかが冠状脈管の内壁上の挟挿の程度であることから、プローブ に接続された超音波センサを大腿動脈といった遠くの動脈部位を介して冠状簾管 構造の遠位領域内に位置づけして冠状動脈壁の超音波画像を得ることができるこ とが望ましいと思われる。
撮像が役立つ脈管路の遠位領域内の脈管としては、冠状動脈、頭や脳の脈管に通 じる動脈及び後頚動脈といった各類動脈に端を発する分岐脈管、牌動脈及び胸郭 の器官に通じる下賜間膜動脈及び腎動脈などがある。これらの領域内に位置づけ されるためには、超音波センサ及びプローブのサイズは、動脈脈管を横断するた めのみならず脈管の管腔を閉塞しないようにするための比較的小さいものでなく てはならない、カテーテル、プローブ又はセンサーといった装置が血管内に位置 づけされると、これはこの血管内ならびにその近くの脈管内の血流を制限するよ うな一定の容積を占有する。動脈内に1つの装置が位置づけされると、その動脈 内の血液の流れは、装置の外周と脈管の内壁の間に実際に作り出されている1つ の環状領域(すなわち「リング」形断面の部域)に制約される。このことは通常 、脚の大腿動脈又は大動脈といった大量の血流を伴う大動脈内又はきわめて近位 の冠状動脈においては問題にならない、これらの大動脈においては、装置によっ てひき起こされるあらゆる制約は比較的小さいものであり、血液流は比較的大量 である。しかしながら、脳に通じる後頭動脈といった遠いところにある小さな動 脈又は心臓の右側及び左側に遣しる3、 0 ms以下のサイズの冠状動脈にお いては、血液の流れの制約はことごとく最小限におさえなくてはならない。これ らの小さい1i管を閉塞すると結果として心臓の冠状動脈内の血流が喪失する可 能性があり、こうして重症の胸部の痛み又は不整脈、虚血及び頻拍応答といった 生理学的変化などの有害ないくつかの効果がもたらされ得る。これらの効果は患 者にとって脅威的なものであり、その上ひとたび始まってしまうと安定化するの が困難である。
その上、これらの後者の脈管はひしように小さいものであるばかりでな(アテロ ーム硬化症といった拘束性障害が存在する可能もある脈管なのである。アテロー ム硬化性疾患ならびに血液の流れを塞ぐその他の血栓の形成は、血液組織界面の 血液動力学のため、これらの比較的小さい動脈内で発生する。この事実を反映し て、現在血管形成術は主として直径2.0〜3.5−の寸法範囲の脈管内で行な われている。このような障害は、これらの脈管の管腔の断面積をさらに減少させ ることになる。
従ってこのような脈管の超音波画像を得るのに脈管内プローブ装置を用いること に対する1つの重大な障害は、このプローブが、一部分閉塞されている可能性の あるこれらの小さい動脈の中に位置づけられるばかりでなくそれが中に位置づけ られる脈管の管腔を完全に又はほぼ完全に閉塞することのないほどに充分小さい 寸法を有するものでなくてはならないという点にある。従って、遠位冠状利用分 野のために用いるべき超音波センサー装置のためには、このプローブは、冠状脈 管内に適当に位置づけされかつそのまわりに充分な血液の流れを可能にするのに 充分小さいものでなくてはならない、遠位冠状脈管構造での使用のためには、セ ンサ装置の外径は、最も遠位の脈管においてでさえ血流の環状領域を提供するよ う直径約0.040インチ(1■曽)でなくてはならない。
脈管系内に置くことを目的とする超音波撮像デバイスは、先行特許(例えば特許 第4,794.931号)の中で開示されている。しかしながらこれらの先行技 術に基づく装置は、はとんどが周辺脈管構造のみでの使用に限って有効であり、 冠状深動脈には有効でないといった数多くの欠点をもっていた。3.5フレンチ (1,2m1i)以上の直径をもつ先行技術の装置はそのサイズのため、非常に 近位の冠状動脈のみに制限されることになる。4.5フレンチ(1,5mm)以 上の直径をもつ先行技術の装置は、その寸法のため冠状動脈のきわめて近位の場 所、周辺脈管又はきわめて近位の器官脈管に制限される。さらに、これらの制約 条件に加えて、先行技術に基づく超音波プローブ装置は、有効な情報を提供する のに充分な高い詳細度及び解像度が欠如した画像を生成していた。
これらは、遠位冠状脈管にぴったり合う充分に小さい寸法をもち、しかも高品質 の超音波画像のために必要とされる機械的及び電気的特性を有する超音波プロー ブ装置を作る上での重大な障害である0例えば、大腿動脈を介してといったよう に遠くの経皮的部位から深い冠状脈管内にプローブ装置を位置づけするためには 、プローブ装置はその長さ全体にわたり高水準の長手方向可とう性を有していな くてはならない、このような深い冠状脈管ならびにこれらの脈管から発する数多 くの分岐へのアクセス用の脈管経路は、極めて曲がりくねったものでありうる。
脈管系内のいくつかの部域においては、超音波プローブ装置は3/16インチ( 4,7ms+)以下の曲率半径のいくつかの屈曲部を横断しなければならない場 合がある。従って、プローブ装置は、脈管路のほぼあらゆる曲率でも横断できる ようにその長さ全体にわたって長手方向に高度の可とう性を有していなくてはな らない。
プローブ装置に望まれるもう1つの機械的特性は、安定したねじり透過度である 。装置は、冠状動脈の全体面積の半径方向走査を行なうため遠位端部に回転する 超音波センづ−を含まなければならない場合、長手方向に可とう性をもつのみな らずねじり剛性も有していなくてはならない、超音波装置の回転は、センサーま で延びている駆動軸が画像のゆがみをひきおこし得る角度的偏向を受けないよう に、達成されなくてはならない、超音波センサーが走査を行なう場所を命じる連 続的角運動のため、センサーの駆動軸の遠位端部で角度的偏向が起こった場合、 これは、超音波表示画像上で明らかとなる角度的偏向という人工産物を結果とし てもたらし得る。この人工産物は、回転するセンサーの駆動軸が「ホイップ」を 受けたときに発生しうる。「ホイップ」というのは、回転中のシャフトの角度的 偏向の結果としての(in4of)センサー駆動軸の角度的減速及び加速である と言うことができる。トランスジューサ駆動軸が回転するにつれて、駆動軸がね じり荷重下での動的変化を受けやすくするのに充分なほどこの駆動軸のねじり剛 性が低い場合、駆動軸は角度的偏向を受ける可能性がある。これは又、動的ねじ り荷重が高く又変化する場合、角度的偏向を受けうる。
作動中、ねじり荷重の相対的変化は最小限でなくてはならず、従って誘発された あらゆる「ホイップ」は低いねじり剛性をもつシャフトのせいであるとすること ができる。シャフトホイップに結びつけられる加速及び減速は、変化するねしり 荷重分布の下での運動エネルギーから位置エネルギーへのエネルギーの変化によ って説明することができる0例えば、センサー駆動軸が付加的なねじり抵抗に遭 遇するにつれて、その角速度は低下し、減速及びシャフトの角度的偏向をひき起 こす、シャフトが付加的抵抗を受けない場合、角度的偏向及びシャフト剛性から の位置エネルギーの形でシャフト内に保存されたエネルギーは放出され、角度的 加速及びシャフトの角速度の増加がひき起こされる。
画像の質及び精度は、恒常なセンサー角速度により左右される0画像構成は、恒 常なセンサー速度をとり、従って予想上のセンサ角速度と実際のセンサー角速度 の間の相対的な加速又は減速は画像のゆがみをひき起こすことになる。
たとえセンサーが上述のような最小のサイズ及び機械的特性を有していたとして も、装置の値は、それ自体音響パルス信号及び電気信号の伝送の両方に正比例す る超音波画像の質によって左右される。従って、センサを位置づけ回転させるた めに必要な機械的特性に加えて、装置は、高品質の電気及び音響信号も提供しな ければならない。これには、電気信号の高い信号雑音比、内部電子整合コンポネ ントを必要としないシステム全体のインピーダンス整合及び1つの画像を提供す るのに充分な譬の信号を達成するための電圧所要量の極小化といったいくつかの 特定的物性が含まれると考えられる。
従って、本発明の目的は、先行技術の制限条件を克服し、中に位置づけ可能なト ランスジューサプローブを用いて小さな直径の体内脈管の超音波走査を可能にす るような装置を提供することにある。
本発明のもう1つの目的は、高い解像度つまり高品質の超音波画像情報を得るこ とを可能にする装置、及びその使用・製造方法を提供することにある。
見肌q要約 本発明は、近位端部が体の外側に位Iづけできるのに対し患者の体の脈管内に位 置づけすることのできる遠位端部を有する細長い部材を含む、脈管内部音波撮像 のための装置及びその使用及び製造方法を提供する。この装置は同様に、細長い 部材の遠位端部にあるトランスジューサ、及びこのトランスジューサへパルスを 発生しこのトランスジューサから受信するために細長い部材の近位端部に接続さ れた信号プロセッサをも含んでいる。装置は好ましくはトランスジューサを回転 させるためのモータ及びモータと信号プロセッサにトランスジューサを連結させ るための駆動ケーブルを含む、この駆動ケーブルは、トランスジューサへ及びト ランスジューサから電気信号を伝送するべく操作可能である。
凹面Ω厘璽良鋭朋 図1は、超音波式撮像用装置の現在好まれている実施B捧の概略図である。
図2は、図1に描かれている超音波式撮像装置の遠位部分の垂直縦断面図である 。
図3は、図2のライン3−3′に沿って切り取った超音波式撮像用装置の遠位部 分の断面図である。
図4は、図2内のライン4−4′に沿って切りとられた超音波式撮像用装置の遠 位部分の断面図である。
図5は、駆動ケーブルの部分的に分解した一部分の平面図である。
図6は、図4に描かれているシステムの細長い部材の一実施態様の断面図であ図 7aは、第1の代替的位置合せ機能の構成を示す図6に描がれた細長い部材の実 施態様のライン7−7′に沿って切りとった断面図である。
図7bは、第2の代替的位置合せ機能の構成を示す図6に描がれた細長い部材の 実施態様のライン7−7′に沿って切りとった断面図である。
図8a及び8bは、音響的位置合せに関する処理段階のブロックダイヤグラムで ある。
図9は、第1の洗浄方法を示す図6に示された細長い部材の変形実施a様の断面 図である。
図10は1、第2の洗浄方法を示す細長い部材の第2の変形実施態様の断面図で ある。
図11は、図9の実施態様のライン10−10’に沿った断面図である。
図12は、第3の洗浄方法を示す細長い部材の第3の変形実施態様の一部分の断 面図である。
図13は、図4に示された結合解除部材の平面図である。
図14は、図13に示されたトランスジェーサピンアセンブリの垂直縦断面図で ある。
図15は、図13に示されたスリップリングアセンブリの垂直縦断面図である。
図16は、図1に示された近位駆動ケーブルの部分断面図を伴う平面図である。
図17は、本発明の第1の実施1!欅におけるバルサについての信号振幅と時間 の関係を表わすダイアグラムである。
図48は、駆動方向に対して垂直なセンサからの半径方向距離と信号強度の関係 を示すダイアグラムである。
図19は、駆動方向に対して垂直なセンサからの半径方向の距離と信号の強度の 関係を示すダイアグラムである。
図20は、図18の断面図A−A’に沿った位置と信号強度の関係を表わすダイ アグラムである。
図21は、図18の断面図B−8’に沿った位置と信号強度の関係を表わすダイ アグラムである。
図22は、パルサの較正済み波形のブロックダイアグラムである。
図23は、トランスジューサセンサのもう1つの実施態様の斜視図である。
図24は、本発明のもう1つの実施態様である撮像用ガイド線の遠位端部の平面 図である。
図25は、本発明のセンサハウジングのさらにもう1つの実施B様の平面図であ る。
図26は、本発明のセンサハウジングのさらにもう1つの実施態様の平面図であ る。
図27は、3次元撮像のための本発明のもう1つの実施J1!様の平面図である 。
図28は3次元位置合せのためのバリエーションが表わされた、細長い部材の変 形実施態様の遠位区分の図である。
図29は、ラインA−A’に沿った図28に示されている実施態様の断面図であ る。
図30は、代替的駆動機構を使用する本発明のさらにもう1つの実施態様の遠位 端部の平面図である。
図31は、図30に示されているものの一変形実施態様である。
図32は、本発明の一変形実施B様のデータ及び図形パイプラインのブロックダ イアグラムである。
図33は、本発明の一変形実施11様における神経回路網アーキテクチャの利用 を示すダイアグラムである。
図35は、撮像用ガイド線の第1の好ましい実施態様の側面立面図である。
図36は、図35の撮像用ガイド線で使用するためのスライスされたトランスジ ューサセンサの好ましい実施B様の側面立面図である。
図36aは、図36のスライスされたトランスジューサセンサの断面図である。
図37は、図36及び図36aのスライスされたトランスジューサセンサの上面 図である。
図36.38及び39は各々、図36及び36aのスライスされたトランスジェ ーサセンづの代替的構造の平面図を示す。
図40は、トランスジューサセンサ上にシースを組込んだ図35の撮像用ガイド 線内で用いるためのトランスジューサセンサの好ましい実施態様の側面立面図で ある。
図40aは、図40のトランスジューサセンサのラインA−A’に沿った断面図 である。
図41は、指数整合層を組込んだ図35の撮像用ガイド線内で用いるためのトラ ンスジ」、−サの一変形實施MM樟の側面立面図である。
図41aは、図41のトランスジューサセンサのラインA−A’に沿った断面図 である。
図42は、成形シース整合層を組込んだ図35の撮像用ガイド線内で使用するた めのトランスジューサセンサの好ましい実施態様の側面立面図である。
図42aは、図42のトラ〉・スジューサセンサのラインA−A’に沿った断面 図である。
図43は、スプライン減衰裏打ち支持体を組込んだ図35の撮像用ガイド線内で 使用するためのトランスジューサセンサの一寞施isの側面立面図である。
図43aは、図43のトランスジューサセンサのラインA−A’に沿った断面図 である。
図44は、図35の撮像用ガイド線において使用するためのくさび形トランスジ ューサセンサの一実施態様の側面立面図である。
図44aは、図44のトランスジューサセンサのラインA−A’に沿った断面図 である。
図45は、図35の撮像用ガイド線において使用するための多重トランスジュー サセンサの一実施!a欅の側面立面図である。
図45aは、図45のトランスジューサセンサのラインA−A’に沿った断面図 である。
図46は、図35の撮像用ガイド線の遠位先端部の構造の一実施!a捧の側面立 面図である。
図47は、ロック用先端部機構を組込んだ図35の揚傷用ガイド線の遠位先端部 構造の一変形B樟の側面立面図である。
図48は、図35の撮像用ガイド線の駆動ケーブル構造の一実施態様の部分的に 分解された斜視図である。
図49.50及び51は各々、図35の撮像ガイド線の近位端部区分の変形実施 1!様の斜視図を示しいる。
図52は、図35の撮像用ガイド線と共に用いるための延長線の側面立面図であ る。
図53は、図35の撮像用ガイド線を駆動するための電気的及び機械的接続を行 なうための駆動インターフェイスの側面断面図である。
図54a及び54bは各々、図35の撮像用ガイド線の近位端部区分のための支 持用手段の変形実施1!様を示している。
図55は、図35の撮像用ガイド線のためのホルダー装!の側面断面図である。
図56は、図1又は35の撮像装置のためのパイプラインアーキテクチャの一実 施態様を示す流れ図である。
図57は、容量性非接触スリップリングアセンブリを内蔵する図15のスリップ リングアセンブリの一変形実施m様の側面断面図である。
図58は、電磁式非接触スリップリングアセンブリを内蔵する図15のスリップ リングアセンブリの一変形実施態様の側面断面図である。
図59は、基本的製品情報を記録するための撮像装置内にEEFROMを組込ん だ図1又は図35の撮像装置の一変形実施a様の側面断面図である。
図60は、図1又は35の撮像装置と共に使用するためのcath lab ( カテーテルラボ)の患者テーブル及び備品の一実施態様の斜視図である。
れている の− な− ■−之入之ム 図1を参照すると、超音波撮像システム20の概略図が示されている。このシス テムは、細長い部材26の遠位端部でシステム20の遠位端部にあるセンサーア センブリ24を含む、細長い部材26は、近位端部が患者の体から外に延びてい るのに対して遠隔な部位内又はその近くに細長い部材の遠位端部が位置づけられ ることになるように、大腿動脈といった遠隔部位を介して患者の心血管系内に経 皮的に位置づけすることができる。この細長い部材26はその遠位端部にセンサ ーアセンブリ24を含む、細長い部材26はさらに、その遠位端部にあるセンサ アセンブリと患者の体から外へ延びる近位端部の間で電気信号を伝送するための 手段を含んでいる。細長い部材26はさらに遠位脈管部位の走査を行なうべくセ ンサーアセンブリを操作するための手段も含んでいる。好ましい一実施11様に おいては、センサーアセンブリ24を操作するだめの手段及びセンサアセンブリ へ及びセンサアセンブリから電気信号を伝送するための手段が、細長い部材26 の内側にある遠位駆動ケーブル28によって提供されている。センサアセンブリ 分上4は、遠位駆動ケーブル28の遠位端部に接続されている。遠位駆動ケーブ ル28はその近位端部で結合用部材30に接続され、この結合用部材はシステム 20の近位端部にあるコンポーネントに連結する。特定的に言うと、結合用部材 30は、近位駆動ケーブル32に遠位駆動ケーブル28を解険可能な形で結合し 7又それらを結合解除するのに役立つ、近位駆動ケーブル32ば、信号処理ユニ ット34に連結する第1の脚部33とモータ36に連結する第2のり部35を含 んでいる。信号処理ユニット34とモータ36の両方に接続されているのは5、 モーター36及び信号処理ユニット34を作動させるのに役立つ制御ユニット3 8である。これらのコンポーネントについては以下でさらに詳しく記述する。
本発明のこの実施B欅は、人間の患者の小さな遠位脈管内での超音波診断用撮像 のために特に適合されている。これらの脈管は標準的に言ってわずか最高4.5 −の直径をもつ、特に、当該実施態様は、脈管の残留直径が1.5 am未満で ありうるような深層器官脈管内で用いるように適合されている。しかしながら、 本発明の実施態様はその他の寸法をもつ脈管内でもこれらの他のサイズの脈管内 で相応する利点をもたらしながら利用できるように容易に適合できるものである ということも理解されたい、1.2閤鑵という直径を結果としてもたらすような 潜在的挟挿をもつ約3.5 Ilmの直径の脈管内での使用のために好ましい実 施B様において、超音波撮像システムの遠位部分の全体的最大直径は好ましくは 約3.2フレンチ(1,07腸閘又は0.42インチ)以下であり、好ましくは システムの遠位部分は3.0フレンチ(1,0−一)未満の全体的直径をもつ。
作動中、信号処理ユニット34は、近位駆動ケーブル32(以下でさらに詳しく 記述する)及び遠位駆動ケーブル28の内部で近位電気伝送ケーブルを介してセ ンサーアセンブリ24に伝送される電気パルスを発生ずる。信号処理ユニシト3 4は同様にこれらのケーブルを介してセンサーアセンブリ24から電気パルスを も受けとる。同時に、モーター36は、近位駆動ケーブル32(以下に記すよう な)の内側にある近位駆動軸を回転させるように作動し、この近位駆動軸の方は それ自体、遠位駆動ケーブル28を介してそれが接続されているセンサーアセン ブリ24を回転させることになる。センサーアセンブリ24の回転は、反射をパ ルス送りし受理しながら、センサーアセンブリ24近くの部域の半径方向超音波 走査という効果をもたらす。この実施a欅においては、モータ36は、500R PMから180ORPMの速度でトランスシュ・−サアセンブリ24を回転させ るよ・)に作動づ−るが、好ましい回転速度は約11000RPである。
システムのさまざまな:lIンボーネントの設計及び構造は好ましくはコンビ、 1−タによりモデリングされ、最適な全体的システム性能を提供するべく反復さ れる。
例えば、最適な性能を得るためには、信号処理ユニット34からセンサアセンブ リ24までのシステム全体を通してのインピーダンスは、インピーダンスの不整 合によってひき起こされる全てのインタフェイスにおける反射を除去するため入 念に整合される0反射はパルスのリンギングをひき起こしかくして半径方向の解 像度を減少させることから、システム内の反射を除去することによって、パルス の整定かより迅速なものとなる。その他の必要条件と一貫して、システムのセン サーアセンブリ24の端部においてはインピーダンスの調整のための電位が制限 されていることから、センサーアセンブリ24に近いシステムコンポーネントの 残りのものはそれに整合させられる。この実施1!様においては、50オームの システムインピーダンスが選択される。50オームのシステムインピーダンスの 場合、近位機器として同軸ケーブルといったような容易に入手可能な工業規格コ ンポーネントを用いることが可能である。このインピーダンスに整合され0.5 O−atという有効表面積をもつ適切なセンサを製作し使用すること力呵能であ る。同様に、50オームのインピーダンスで1、遠位駆動ケーブル28及び近位 駆動ケーブル32が作られる。結合用部材30のインピーダンスはシステムの残 りのものに特定的に整合されていない、結合用部材は例えば0.5オ一ム未満の 低い抵抗を有する。しかしながら、結合用部材の未整合インピーダンス部分の長 さは、わずか約0.75インチとなるように作られる。30Mhzの好ましい作 動周波数では、未整合インビ〜ダンスをもつこの長さの一セグメントがシステム の電気伝送導体内に存在する可能性があるが、これが重大な反射をひき起こすこ とはない。
信号処理ユニット34(パルサを含む)は、信号の電圧レベルで、反射を除去す るため同様にシステムのインピーダンスすなわち50オームに整合されたインピ ーダンスで選択される。システムの信号処理端部において成端が整合されたもの である場合、信号はケーブル部材の長さに対し感応しない、このことは、モータ 36及び信号処理ユニットを医師の通るところ以外例えばケーブルの下又はその 他の適当な場所に位置づけすることができるという利点をもたらす。
■、丸Z丈二ヱ之Z1y 図2を参照すると、第1の現在好まれている実施1s様のセンサーアセンブリ2 4を含む撮像システム20の遠位部分の垂直縦断面図が描かれている。センサー アセンブリ24は、細長い部材26の内側にある。センサーアセンブリ24は、 その近位端部において駆動ケーブル28に接続されている。
センサーアセンブリ24は、トランスジューサセンサ42が中に取りつけられて いるセンサーハウジング40を含んでいる。トランスジューサハウジング40は 、円筒形の壁と開放端部を有する中空の一般に管状の部材である。ハウジング4 0は、細長い管状部材26の内腔43の内側での位置づけ及び回転を提供するよ うな寸法をもつ。好ましい一実施!!様においては、ハウジング40は0.03 0インチの外径をもつ、これは駆動ケーブル28の直径に等しいものでありうる 。
好ましい一実施B様においては、ハウジング40は、304ステンレス鋼の金属 管である。
トランスジューサセンサは、交互にパルス送りモードと検知モードで作動する。
パルス送りモードでは、電気的に励起された時点でトランスジューサセンサ42 は、細長い部材を通って動脈環境内へと走行する圧力波パルスを生成する。検知 モードでは、トランスジューサセンサ42は、トランスジューサに反射し戻され た圧力波を受理した結果として1つの電気信号を生成する。これらの反射は、撮 像中の動脈環境内の密度の変化を通して走行する圧力波によって生成される。ト ランスジューサセンサ42によって生成された電気信号は、当該技術分野におい ては既知の以下にさらに詳述する方法により動脈環境の画像の生成のため信号処 理ユニット34に伝送し戻される。
図2及び図3を参照すると、トランスジューサセンサ42は、第1及び第2の金 属被覆された導電性表面@45a及び45bが接着されている[・ランスジエー サコア材料44、整合層46、金属被覆された表面に接着された裏打ち層47及 び単数又は複数の接着側層を含む複数の全く異なる層から構成されている。この 構造は、トランスジ5.−サに約1. OX 0.5−雪の作用面積を提供する 。トランスジューサのインピーダンスは作用面積の一次関数であり、従って約1 .OXo、5m−の作用表面積をもつ装置についてインピーダンスは約50オー ムである。
上皇z3ジューサセンサのコて社料 好ましい一実施態様において、トランスジューサセンサ42のトランスジューサ コア44は平坦なPZT(ジルコンチタン酸鉛)タイプのセラミックス材料の矩 形片である。このようなPZT材料は、20代半ばの音響インピーダンスと約5 000m/秒の音速を存する。この速度で、30MHzのセンサの厚みは約0. 003インチである。この厚みでPZT材料は、処理中に短絡が発生しないよう に小さな粒子サイズで選択されなくてはならない、PZT材料は、0.5X1. 25−鴎の矩形形状に合わせてカットされる。を線及び整合層がとりつけられた 後の作用面積は約0.5 X 1. O−一である。
トランスジューサセンサの 性層− 第1及び第2の導電性層45a及び45bは、それぞれトランスジューサコア4 4の各面とに位置づけされる。導電性層45a及び45bは、金、銀、銅又はニ ッケルといった一定数の導電性材料で構成されていてよい、しかしながら、いく つかのその他の材料、元素又は合金も適している0例えば金の下にクロムを使用 するなどコア材料に対する接着性を提供するべく各導電性層の下には付加的な層 が必要とされる可能性もある。優れた性能を得るためには、導電性層の抵抗は、 その一方の端部からもう一方の端部まで1オ一ム未満でなくてはならない。
トランスジューサセンサの ム : 整合層46は、流体内へのエネルギーのより優れた結合を可能にするべくトラン スジューサセンサ42とそのまわりの流体の間のインピーダンス変換を提供する 。この変換は周波数に依存する。トランスジューサとそれに隣接する媒体の間に 差が存在する場合、整合層を使用することができる。整合層の使用は、より強く より鋭いパルス、従ってより優れた画像を提供する。整合層の最適化された値範 囲は3.8〜4.2 (X 10’ kg/m”秒)である、整合層に用いられ る材料は、0.95X(4分の1波長厚み)の厚みのP V D F (Kyn ar)であってよい。整合層46は、薄いにかわ層を用いて第1の導電性層45 aに接着される。整合層46は、トランスジューサの有効サイズすなわち0.5 X1.Om−にほぼ適合する表面寸法をもつ。
上久Z人ムー寸史Z1115層: 整合層46からコア44の反対側の表面上で導電性層45bに接着されているの が、裏打ち膓47である。この裏打ち層は、トランスジューサの非邊像側から発 出する音響エネルギーを吸収するのに役立ぢ、又トランスジューサに戻ってくる コ4不ルギー反射を最小限におさえるのを助ける。トランスジト−サコアから裏 打ち層まで走行するエネルギー量は、コア及び裏打ち層の音響インピーダンスの 関数であるや生成され裏打ち材料内に入るエネルギーは、コア内に反射し戻され てそこで信号にゆがみを与えることができるようにならないよう充分前に減衰さ れなくてはならない。裏打ち層47のインピーダンスは、トランスジューサセン サ42が電気的励起が停止された後わずかな間だけ振動しエネルギーが動脈壁へ 又は動脈壁からトランスジューサの裏側へ反射されるのを妨げるように最適な減 衰を提供するように選択される。こうしてトランスジューサセンサ42は、パル スからのリンギングによる干渉が全く無いか又は最小限しか無い状態で動脈環境 から反射された圧力波をいつでも受理できるようになる。裏打ち層のインピーダ ンスは、コンピュータモデリングによって決定することができ、この実施態様に おいては、5〜7 (X 10’ kg/m” sec )の範囲内で選択され る。裏打ち層のために用いられる化合物は好ましくはタングステン及びシリコン ゴムの温キ物である。この混合物の音響インピーダンスは、さまざまなサイズの タングステン粉末粒子をシリコンゴム内に混合することにより変化させることが できる。この混合物は、非常に高い減衰を有することから、裏打ちのために非常 に優れている。
裏打ち1147は、裏打ちタイプの材料五に塗布された薄いにかわ層を用いて導 電性層45bに接着されていてよい。
裏打ち層47は、作用面積のサイズすなわち約0.5X1.0+−に適合する表 面寸法を有する。パルス送り後の充分なリングダウンを可能にするため、裏打ち 層47には好ましくはセンサハウジング40、駆動ケーブル、細長い部材などの 寸法と一貫性ある最大厚みつまり深さの寸法が備えられる。
図3に示されているように、当該実施B11においては、裏打ち層47は駆動ケ ーブル28及び/又はハウジング40の断面に等しい寸法に合わせて作られてい てよい、こうして、センサのリングダウン時間を提供するため最大サイズを有し しかも冠状動脈環境内法(はめ込まれるのに充分小さい裏打ち層が可能となる。
裏打ち層の厚みは約0.012インチであってよい。
トランスジューサセンサ42は、その側面48及び49によりハウジング40の 壁50の内部に連結されている。トランスジューサセンサ42は、センサアセン ブリ24の中心軸が、トランスジューサセンサ42の平坦な表面によって規定さ れた平面の中を通るか又はそれに近づくようにとり付けられている。従って、ト ランスジューサの平坦な表面はその回転軸に対して垂直に面している。こうして 、整合層及び裏打ち層の寸法を最大限にすることが可能となる。この構造は同様 に、駆動ケーブル28の遠位端部にハウジングを挿入、接続することによりセン づ一アセンブリ24を駆動ケーブル28にしっかりと取りつけることをも可能に する。
ハウジング40は、その円筒壁の中に互いから反対側に位置づけされた第4の音 響ウィンドウ(又はアバーナヤ)52及び第2のウィンドウ53を有している。
これらのウィンドウは好ましくは矩形の形状をもち、その平行な辺はハウジング 40の長手方向にあり、丸味を帯びた辺は弦方向にある。これらのウィンドウは 、ハウジングの円筒形の壁の材料の一部分を除去するものの、トランスジューサ の側面48及び49を上に接着できるハウジング40の壁50の狭い帯状部54 及び55は残すことによって、形成することができる。好ましい実施1!様にお いては、両方のウィンドウ52及び53は約0.6X2.、Qwmである。セン サーアセンブリ24において、トランスジューサセンサ42は、超音波信号がト ランスジューサセンサ42から第1のウィンドウ52を通った発出されるように 、第1のウィンドウ52に直接面したハウジング40内に取りつけられ位置づけ られる。
ウィンドウのサイズ及び幾何形状はパルス発生特性に関係づ番ツられ、開示され ているウィンドウ幾何形状の利点は、バルサの作動の説明と合わせて以下に記さ れている。
これらのウィンドウ52及び53は、センサーアセンブリ24の製造及び試験の 間も役立ち得る。センサーアセンブリは、ウィンドウの内側で試験されるセンサ と試験されるケーブルの間で電線を接続することによって駆動ケーブル28へ取 りMUる前に製造・試験されうる。駆動ケーブルへの取付げに先立ってセンづ一 一−/セ゛7・ブリをふるい分けするこの能力は、トランスジヱーサ駆動軸アセ ンブリの歩どまりを劇的に増加させる。同様にハウジングの設計は又、平滑な丸 味を帯びた端部及びIII長い部材26とハウジング40の間のはめ合いにより 、回転中の細長い部材の中のトランスジ5−サの心合せをも可能にする。
図4を参照すると、センサアセンブリ24はその近位端部で駆動ケーブル28の 遠位端部に接続、されている、特定的に言うと、トランスジューサセンサ42の 第1の導電性層45aは、駆動ケーブルの心線60の内部導体5日の遠位端部に 接続されている。駆動ケーブル28の外部層化フィル部分62の遠位端部が、ハ ウジング40に接続される。これらの接続は、エポキシ接着剤を用いて行なうこ とができる。心線60の外部導体63(基準面導体とも呼ばれる)が、エポキシ 樹脂を用いて密封されているや心線60の基準面導体63は、駆動ケーブル28 の外部層化コイル部分62を介してハウジング40に電気的に接続されている。
好ましい一実施態欅においては、駆動ケーブルの遠位端部で接続されている単一 のトランスジューサハウジング内に単一のトランスジューサが取り付けられてい る。しかしながら、その他の実施11様においては、以下で記述するように、脈 管の一定長の走査を行なうため駆動ケーブルの端部で、単数又は複数のハウジン グを伴う複数のトランスジューサを直列に接続することが可能である。このよう な多重トランスジューサの実施!!様においては、信号処理ユニット及びトラン スジューサと合わせて適切な切換え用装置を用いてパルス送り及びデータ受信を 調整することができる。
■、駆lυ==乙火 図5を参照すると、部分的に分解された状態で駆動ケーブル28の一部分が描か れている9組立てられた撮像システム20においては、駆動ケーブル28は細長 い部材26の内側に位置づけされ、上述のとおり、センサーアセンブリ24に接 続されている。駆動ケーブル28はセンサーアセンブリ24に対する機械的及び 電気的リンクの両方として役立つ。
駆動ケーブル2日は、センサーアセンブリ24に対して近位にある信号処理ユニ ットから(近位駆動ケーブル32を介して)電気信号を導きセンサアセンブリ 特性及び電気的特性の両方を提供しながら冠状脈管での利用のために適する最小 限の寸法の駆動ケーブルを提供するために、駆動ケーブルの電気コンポーネント は機械的動作の伝達も同様に提供する。従って駆動ケーブル2日は、超音波信号 で冠状護管構造を走査するためセンサーアセンブリ24を回転させる目的で、近 位駆動ケーブル32内にある駆動軸を介して近位にあるモータ36にセンサーア センブリ24を連結している。
高品質の電気信号伝送を提供するため、駆動ケーブル28は、制御された整合イ ンピーダンス、低い信号損失そして高周波数での高い遮へいと導電率を有する。
上述のように、駆動ケーブル28内の整合インピーダンスに対する需要は、反射 を除去するために信号処理ユニット34からセンサーアセンブリ24まで撮像シ ステム全体のインターフェイスにおけるインピーダンスを整合することに対する 必要条件から生じるものである。システムのセンサーアセンブリ24の端部にお けるインピーダンスを調整することが比較的むずかしいことから、駆動ケーブル 28を含むシステムの残りのコンポーネントはトランスジューサセンサ42のイ ンピーダンスに整合される。従って、駆動ケーブル28のインピーダンスはセン サーアセンブリ24のインピーダンスに整合され、この実施1!様においては5 0オームに設定される。
機械的に言うと、駆動ケーブル28は高いねじり剛性(すなわち作用ねじり荷重 の下での最小限の角度的偏向)を有していながら、しかも、冠状脈管内の経皮的 位置づけを可能にするべく長手方向(軸方向)の可とう性も有している。さらに 、上述のように、駆動ケーブル28は同様に、患者の冠状脈管構造内での位置づ けに適した寸法的特性も有し、特定的に言うと、駆動ケーブル28は曲がりくね った冠状動脈を通り抜けるための低い縦断面直径をもつ。当該実施態様はこれら の特徴を一部分、同軸多層駆動ケーブル構造によって提供している。駆動ケーブ ル28は、以下で説明するように、外側層化コイルアセンブリ62の内側にある 心線60を含λ2でいる。
心線60は、駆動ケーブル28の中心にある。心線60は、絶縁された内部導体 58を含む、心線の[II径は0.014インチで、その内部導体は38 AW G (46AWGのより線7本)の銅線である。内部導体58は、絶縁体層66 を形成するテフロンコーティングによってとり囲まれている、テフロンは、一定 のインピーダンスについてより小さいケーブル、より低い損失そしてより高い電 気的伝送速度を可能にする比較的低い誘電率のため、心線60の内部導体58の ための絶縁体として用いられる。
絶縁された内部導体58のまわりには、心線60の外部電気シールドを形成する 編組みシールドの形の外部導体63がある。このW組みシールドは好ましくは、 各回転方向に4本ずつの8本の銀メッキされた矩形銅より線70で構成されてい る。特定的に言うと、各々のより線は、50マイクロインチの銀メッキを伴う0 .001 Xo、00 ツイフチの無酸素高導電性(OFHC)銅である。
編組みシールドの構成のためにこれらの寸法の平線を使用することによって、低 い1組縦断面を保ちながら心線60のすぐれた被覆が可能となる。この平線編組 は、駆動ケーブル28の断面全体に対してわずか約0.004インチしか貢献し ない、さらに、各々のより線の7ミルの断面積は、標準的な編組用機器で編組を 形成するのに充分な強度を提供する。外部導体63の編組みシールドに平線を使 用することも同様に、駆動ケーブル28を通しての電気的伝送にとっての利点を 提供する。
本質的に大きな表面積をもつ平線編組みシールドは、寸法的に同等の丸線編組み シールドに比べると低い抵抗の導体を作り出す(すなわち低いケーブル損失)。
11流は抵抗の最も少ない経路に・従って編組みシールドの中を走行するため、 シールドのために矩形のm組を用いると重複する電線において大きい表面積を提 供し、そこにおけるより低い抵抗接触が可能となる。
外部導線63上に銀メッキを使用することは、さらにいくつかの利点を提供する 。まず第1に、壊メッキは、腐食に対する高品質の環境的密封性を提供する。
その上1、外部導線63の編組シールドの平導線上の銀メッキは同様に、「表皮 効果」により高い電気周波数でのシールドの電気抵抗を有利にも減少させる。高 周波数での導線を通っての電気的伝送は、信号周波数が増大するにつれて電流が 増々導体の外周内を走行する傾向をもつという現象である「表皮効果」を示す、 撮像システムの作動周波数においては、大部分の1を流は、導体の表面から0. 0005インチ未満以内のところで導体内を運ばれることになる。これば、銀が 銅に比べ低い抵抗率を有することから列部導線63が訳メッキを伴って作られで いる1つの理由である。一定の与えられた厚みについて、銅ベース内よりも鈑屡 内でより多くの電流が流れることtこなる。
銀メッキを用いるもう1つの理由は、外部導体63の編組みシールドの重複する 接合部において低い電気抵抗を維持する一助となるその非腐食特性にある。従っ て、絶縁された内部電線に対する銀メッキされた編組みシールドの適用は、かく して、合計直径0.030インチ(0,75m5)未満で50オームの高品質小 型同軸ケーブルを形成する。
駆動ケーブル28の中には、心線60のまわりに層化コイルアセンブリ62があ る。好ましい一寛施態様においては、層化コイルアセンブリ62は、最適なトル ク伝達のための多層多より線コイルを含む。当該実施態様の層化コイルアセンブ リ62は、三つの層74.76及び78で構成されている。各コイル層は3つの 別々の電線のより線から成り、例えばコイル層78はより線80.82及び84 から成る。各々のより線は、0.001 xo、00 ツイフチの寸法をもつ5 0マイクロインチの銀メッキのほどこされた無酸素高導電性(OFHC)銅リボ ン線で構成されていてよい0層化コイルアセンブリのこの構造は、より線1本あ たりのねじり荷重を減少させることにより適切なトルク伝達(又は剛性)を提供 する。
これら3つの層74.76及び78は、相対する巻き方向ですぐ隣り層に適用さ れる。例えば、コイル層74はコイル層76とは反対のらせん方向に巻きとられ 、コイル層76はコイル層7日の方向とは反対のらせん方向に巻きとられている (ただし、コイル層78はコイル層74と同じらせん方向に巻きとられることに なる)。コイルの巻きどり方向は、システムの作動中に層化ヒコイルアセンプリ が自らの七に締まる傾向をもち、位置つは中ケーブルの長手方向可とう性を減少 させることなく作動中に駆動ケーブルに付加的なねじり剛化効果を与えることに なるような形で、駆動ケーブルの回転方向と一貫性をもつように決定される。
I・ルク剛性を増加さゼると、1.1イル層あたりの角度的偏向は減少する。
ここでもヌ、層化コイルアセンブリに平線を使用することにはいくつかの利点が ある。平線を使用すると、駆動ケーブルの低い断面形状、例えばわずか約0.0 28インチという断面形状を維持する一助となる。これは、等価の慣性モーメン トの丸線が使用された場合C,二可能であるものに比べて著しく小さいものであ る。さらに、多数の平線コイルを使用すると、冠状動脈内の駆動ケーブルの設置 を容易にするコイルとより線の間の固有のすべり面による著しいシャフトの可と う性が得られる。
層化コイルアセンブリ62のための銀メッキされた0FHC銅の利用は有利にも 駆動ケーブルの電気特性にも利益を与える。銀メッキされた0FHC銅の使用は 、その他の導体よりも低い抵抗(導体内の「表皮効果」による高周波数抵抗と直 流抵抗の両方)及び遮へいの有効性を提供する。これらの特性は、駆動ケーブル 28を通しての電気信号の減衰を減少させ、ケーブルの整合インピーダンスの生 成の一助となる。これらの電気特性は、信号対雑音比を改善しインピーダンス整 合用コンポーネントに対する必要性を無べすることにより、システム全体の性能 を高める。
駆動欠ニブ土Φ製造方法 駆動ケーブル28は、次の手順に従って作ることができる。
まず第1に、心線60が作られる。基準面導体のための編組シールドはコクブン 編組機を用いて直径0.014インチのテフロン絶縁心線の全体にわたって構成 される。コクブン編組み機は、1つのからみ合った編組を作り上げるために織合 わさる悪星動作で動<編組線を収納する16個のボビンを使用する。軌道速度で 表わしたボビンの運動及び編組部域を通っての中央心線の送り速度は、21八馬 力のEmerson Motors、 P/N3120 406といった2つの 調速モータにより制御される。心線巻きとりブーりのモータ速度とボビンの回転 は、仕上がったシャフトの機械的及び電気的特性を確実なものにするため予め定 められた値に調整される。これは、Focus 1.速度制御m装置を用いて行 なうことができる。
コクブン[組機をセットアツプするには、以下の方法に従う、テフロンの絶縁さ れた内部線58を、縦組機のボビンキャリッジの(rンターガイドの中に通す。
内部線及びその上に編組むべきリボン線はもろいものであることから、線サポー ト、逆張力及び編組線進入角誘導を提供する付加的な心線ガイド装置をコクブン 編組機につけ加える。同様に、編組平線用のボビンで与えられる逆張力をそのも との値の約35%にまで減少さゼ′た。編組み工程中の小さな直径の編組み線の 動きを制御するため、修正した上部ガイドをつけ加えた。
コクブン縦岨機は、]6のより線編岨を作り出す16個のボビンのためのボジシ ッンを提供している。比較的粗い編組を生成するためには、これらのボビンのう ち8つを除去する。除去される8つのボビンは、残りのとじ込まれた編組が各方 向の4本のより線で構成されるように、交互に各方向の4本から成る。
編組機を始動させ1.ボビンキャリッジ及び編組巻き取りホイールモータ速度を 調整する。ボビンキャリッジ速度を395+/−5RPMに設定する。編組巻き 取りホイール速度は530+/−5RPMに設定する0編組機の構成は、ボビン キャリッジモータに5:lの歯車減速機がとりつけられ同様に編組巻きとりホイ ールモータが30=1の歯車減速機を使用し適切なキャリッジ及び巻き取り速度 を提供するように、修正される。
内部線は、編組機の主ガイド及び上部広幅ガイドを通って導かれ、巻きとりホイ ールにしっかりと取りつけられる。
0.001インチX0.00フインチの銀メッキされた0FHC銅リボン線を収 納するボビンを上部ガイドの中に通し、一度に1本のより線の割合でimiの巻 きとりホイールに取りつける0手動式キャリッジクランクを用いて、内部線上で 編組を開始させるため5回ボビンキャリッジを全回転させる。
内部線上へのmAl1の開始後、rA組をシアノアクリレ−1・接着剤を用いて 既存の編組長さ全体にわたって心線に接着させる。
キャリッジモータと巻き取りホイールモータの両方を同時に切り換えることによ って編組機を始動させる。モータ速度をその予め設定された値との関係において 確認する0次に、0.33フィート/分の編組機のおおよその生産量に基づいて &lI&llされたコアケーブルの所要長さを生産するのに充分な時間、m組機 を作動させる。
編組長さの完了時点で、編組は0.5インチの接合長にわたりシアノアクリレー ト接着剤を用いて編組を接着する。編組を接合部域でカットし編組機がらとり外 す、心線部分を完成させる。
次に、心線60に層化コイル部分63をっけ加える。66インチの一定長の心線 を提供する0Mi組がほぐれないように0.5インチの長さにわたりシアノアク リレート接着剤を用いて外部導体63の編組線端部を接着することによって、層 化コイル部分62の付加のために心wa60を準備する。
Accuwinder CW−16A型を用いて心線6oに対する層化コイル部 分62の適用を行なう、心線を、巻線機の主軸台及び心押し台のチャックの中に 装荷する。
0.001インチX0.00フインチの銀メッキされた0FHC銅リボン線の3 つのスプールを巻線機のスプールキャリッジ上に装てんする。1sを個別に巻線 機の2つのガイド及び2つのテンシヲニングクランプの中そして最後に3線リー ド角ガイドの中に通す、線は3線ガイドホイールの下そしてリード角ガイドの上 に導かれなくてはならない、テンシゴニングクランプは軽いテンションに設定さ れる。
スプールキャリッジをその初期巻取り位置へと移動させる。これは、リード角線 ガイドが主軸台から約0.25インチ(軸方向に)そして心線から約0.005 インチ(半径方向に)となるように位置づけされる。ガイド調整は、その止めネ ジをゆるめることによって行なわれる。
第1の多重より線コイル74は、巻線機の回転方向スイッチが時耐回り(CW) 位1にある状態で巻かれる9この巻線回転方向には、3オのコイルより線が心線 の下側に導かれ主軸台スピンドルに固定されていることが必要である。
巻線コンピュータ制御装置には巻vA機自体と合わせて動力供給を行なう1巻線 機に対するコンビブー夕による制御は、巻線プログラムU L T RA−3D を介して、コイルピッチ−0,0232インチ、最大巻線速度−178ORPM といった巻線パラメータを開始するこ七によって得られる。線が心線に近づくリ ード角はリード角ガイドとコイルピッチを用いて制御する0巻線制御プログラム を巻線機へとダウンロードする。
0.3〜0.5重量ボンドに達するまで、心線にゆっくりと軸方向テンションを 加える。操作レバーを低下させる。速度制御ノブを用いて巻線機速度をゆっくり と60%の最大値まで増大させる。0.3〜0.5重量ボンドに維持するよう、 巻線工程中心線テンションを連続的に監視する。
リード角ガイドが心押し台チャックから軸方向に1インチ以内になるまで、巻線 を続行する。操作レバーをもち上げ速度制御を0%まで低下させることによって 巻取り工程を停止させる。0.5インチの接合長全体にわたり主軸台および心押 し台の場所で心線にコイルを接着する。コイル74を形成するために用いた3本 のより線を心線60でカットし、このとき心線6oに損傷を与えないように気を つける。第2の相対するコイル76への適用に備えて、スプールキャリッジを主 軸台の場所に戻す。
心押し台プーリーを、巻線機駆動軸とは独立して動くことができるようにゆるめ る。第1のコイルに予め装荷する目的で(心押し台チャックの前部を見た時)C CW(反時計回り)方向に心押し台スピンドルを5回全回転させる。心押し台ブ ーりを締める。
看取るべき3本のリボン線をリード角ガイド上で3線ガイドの下に導き、心線上 に置く;線を一時的に主軸台スピンドルに固定する0巻線機の回転方向スイッチ を反時計回り(CCW)位置まで移動させる。操作レバーを下げ、速度制御を6 0%まで漸進的に増大させる。心線テンションは、0.3〜0.5重量ポンドに 維持する。
リード角ガイドが心押し台チオツクから軸方向に1フィート以内にくるまで、巻 取りを続行する。操作レバーをもち上げ速度制御を0%まで低下させることによ り、巻取り工程を止める。この層76内のコイルを、0.5インチの接合長さ全 体にわたり、主軸台及び心押し台の場所で心線6oに接着する。コイル76を形 成するのに使用された3本のより線を心線60でカットし、このとき心線6oを 損傷しないように注意する。第3のコイル78の適用に備えてスプールキャリッ ジを主軸台の場所まで戻す。
巻線機駆動軸とは独立して動くことができるように、心押し台プーリーをゆるめ る。第2のコイルを予め装荷する目的で(心押し台チャックの前面を見て)CW (時計)回り方向に心押し2台スピンドルを5回全回転させる。心押し台プーリ を締める。
巻取るべきリボン線を1,3線ガイドの下、リードガイドの上で導き、心線の下 に置く9線を一時的に主軸台スピンドルに固定する0巻線機の回転方向スイノチ トを時計回り(CW )位置に移動させる。操作レバーを下げ、速度制御を60 %まで漸進的に増加させる。心線テ゛/シッンを0.3〜0.5重量ポンドに維 持する。
巻取りは、リー ド角ガイドが心押し台チャックから軸方向に1フィート以内に くるまで続けられる。操作レバーをもち」げ速度制御を0%まで湾、少させるこ とにより巻取り工程を停止させる。0.5インチの接合長にわたり主軸台及び心 押し台の場所で心線にフィルを接着させる。コイル78を形成するのに用いられ た3本のより線を心、&1160でカットし、ここでも又心線60に損傷を与え ないように注意する。スプールキャリフジは主軸台の場所まで戻される。
巻線コンビニ−タブログラムからは、コンビエータキーボードで拡張(エスケー プ)キー(esc)を押し、操作レバーを下げ、漸進的に速度制御を0%以上に 持ち上げるごとによって退出することができるやこのシーケンスは、主メニュー まで退出するか続行するかのユーザープロンプトを作成する。ユーザーを主メニ ューまで戻すには、IM」キーを押す。
完成した駆動ケーブル2日は巻線機から除去する。主軸台にある残りのコイルよ り線は、l・リミングによって除去する。
と述の方法を用いて、50オームのインピーダンス、10〜12%の低い!気信 号損失及び、10〜50MHzの範囲内の高い周波数(30Mhzの好ましい作 動周波数を含む)における高いシールド及び信号伝導率をもつ駆動ケーブル28 の好ま1〜い一実施態様が得られる。上述の方法に従って作られたケーブルは、 所要周波数範囲全体にわたり0.9〜L4Db損失という比較的低い損失を有す ることができる。好ましい実施態様において、駆動ケーブル28は、約0.03 5インチの内径をもつ細長い部材の内腔内部での使用に適L7た0、028イン チの直径を上述のように、蕨管内撮像システム20の作動中、駆動ケーブル2日 及びセンサーアセンブリ24は、トランスジューサセンサ42が励起され監視さ れている間一定の角速度で回転する。この回転を人体内に収容するために、駆動 ケーブル28及びセンサーアセンブリ24は可とう性の細長い部材26の中に置 かれる。
この細長い部材26は、駆動ケーブル28とセンサーアセンブリ24の両方を閉 じ込めるばかりでなくトランスジューサセンサ42を冠状脈管構造内の望ましい 場所に位置づけするのにも役立つ非回転式で生体適合性のあるシースで構成され ている0図6を参照すると、好ましい実施a様においては、細長い部材26は、 患者の体外に延びる近位部分84と冠状動簾内に位置づけることのできる遠位部 分82含有する管状シース80を含んでいる。このシース80の近位部分84は 、定置(回転しない)コンポーネント、特定的に言うとそれ自体結合解除用部材 30のハウジング(以下に説明され図14に描かれているような)に連結されて いるカテーテルマニホルド85に固定されている0図1.2及び4に示されてい るように、センサーアセンブリ24は、細長い部材26の内腔特定的に言うとそ の遠位部分内のシース80の内腔86の中に!かれている。
シース80の内側にあるトランスジューサセンサ42から5色者の体内t・の超 音波信号の伝送を可能にしく又それを再び反射し戻す)ために、シース80又は 少なくともその遠位部分は、超音波信号に対するi!!通性をもつ材料で作られ ている。
当該実施態様においては、シース80又はその遠位部分はTPX材料特定的に言 うと、メチルペンテン共重合体プラスチックで作られている。TPX材料は水に 近い音響インピーダンス、低い摩擦係数及び優れた機械特性を有する。TPX材 料の音響インピーダンスは水に近いことから、シースと血液との界面ではきわめ てわずかな信号反射しか作り出されない、この特性のため、TPA材料はトラン スジューサに対し透明に見えることができる。
最も好ましい実施amにおいては、シース80は、ポリウレタン材料で形成され ている。シースを超音波の通路に対し透過性あるものにするため、トランスジュ ーサセンサ43は、例えば10度といったやや前方向の傾動角度でハウジング4 0の中にとりつけられている。こうして、反射無しに超音波がシース80の中を 通過できることになる7冠状脈管構造内での位置づけに適した低い断面形状をも つシース80が形成される。好ましい一実施a樟においては、このシース80は 、0.040インチの外径をもつ、TPX材料は押出し成形プロセスに向いてお り、容易に非常に壁寸法まで引き抜きできる。この実施態様においては、シース の壁直径は0.0025であり、内側内腔の直径は0.035である。
身体に対して非回転界面を提供することに加えて、シース80はその他の特徴を 提供する。TPX材料は低い摩擦係数を有するため、内部駆動ケーブル28とシ ース80の内腔86の壁の間に低い摩擦抵抗支え面を提供する。
その上、シース80は、ケーブル取扱いのための優れた「押し可能性」を発達さ せるため駆動ケーブル28に対する機械的サポートを提供する。TPX材料は、 押出し成形された共重合体としTの優れた機械的特性を有する。TPX材料の機 械的強度は駆動ケーブル20の軸方向剛性と合いまって充分な「押L7可能性」 度すなわち、冠状動脈内?Jセンナーア(・ンブリ24を位Iづけするためのシ ・−スアセンブリ内の構造的サポー トを生み出す。
遠位端部近くのソース80の内腔86内にあるのは、内側内腔シール87である 。この内側内腔シール87はシース80の内部と唖者の血管の間に障壁を打ち立 てるのに役立つ。こうして血管は、駆動ケーブル28及びセンサーアセンブリ2 4の回転によってひき起こされた乱流から遮へいされる。センサーアセンブリ2 4がシース80内に位置づけされると、センサアセンブリ24の遠位端部は、内 側内腔シール87から約0.050インチのところにくる。
シース80の遠位端部には、誘導用先端部(チップ)88がある。誘導用先端部 8日は、内側内腔シール87から遠位で、シース80の内腔86内に位置づけら れてよい、誘導用先端部88は薄い白金線のコイルといった放射線不透過性の材 料で構成されていてよい、白金は、固有の放射線不透過性をもちコイル形状に巻 きとられた状態で、柔かく可とう性ある放射線不透過性の破砕耐性ある先端部を 作り出す、シース80の内腔86内部にコイルをとりつけることにより、シース 80の平滑な外部表面を保持することが可能となり、かくして誘導用カテーテル を通しての又場合によっては冠状動脈内へのシース80の操作が容易になる。
上述のように、シース80の近位端部にはカテーテルマニホルド85がある。
このカテーテルマニホルド85は、シース80の内腔86と連絡し一般に心合せ された第1のつまり主のボート89及び、同じくシース80の内腔86と連絡し た第2のポート90を有する。シース80の近位端部の外側のまわりにはひずみ 軽減コイル91がありシース80とカテーテルマニホルド85の間に延び接着さ れている。カテーテルマニホルド85は、以下で説明するように結合解除用部材 30にシース80を連結するために用いられる。駆動ケーブル2Bは、主ボート 8つを介してシ・−ス80内に設置される。以下で説明するように、シース80 の洗浄(フラッシング)のためrに第2のポート90を用いることができる。
シース80は同様に、作動中にトランスジューサの角度的方向づけを連続的に較 正するための回転補償手段をも提供できる。回転する超音波式撮像デバイスに付 随する欠点の1つは、近位端部の符号器とカテーテルの遠位先端部にあるセンサ の間の角度的ゆがみである。このゆがみには主とL2て2つのタイプがある。ず なわち経時的に変化rるものと回転段階に固定されたものである。固定されたゆ がみは各サイクル毎に反復可能なトルク変動をひき起こすWl擦又は剛性によっ てひき起こされる。これば、はぼ全ての回転要素に成る程度発見できるものであ る。
経時的に変化するゆがみは、画像を周期的に回転させる。この主要な源は心臓の 動きであり、これは細長い部材を湾曲させ心臓の拍動と周期的な摩擦トルクの変 動をひき起こす。
当該実施態様は、音響インデクサを用いてこの問題に対する解決法を提供してい る。音響インデクサというのは、回転の見当合せを提供するためシース上に置か れるか又はシース内に組込まれる場所のマーキングである。この見当合せは、信 号処理に容易に識別されうるような形で構成される。
図7a及び7bを参照すると、シース80の遠位部分内の壁内に円周方向に回転 補償マーカー92を組み入れることができる。マーカー92は、図7aに描かれ ているようにシース80の内部表面上に組入れられたスプライン又はパターンで あってもよいし、或いは又図7bに描かれているようにシースの外表面上にある ものでもよい、好ましくは、マーカー92はシースの壁の円周のまわりに互いか ら45度の周期的位置で置かれている。マーカー92は、可変的厚みのシース材 料からできていてよいが、2つの異なる材料でできていてもよい、これらのマー カー92はちょうどセンサーの領域内に作られていてもよいし、或いは又シース の長さ全体にわたって延びていてもよい。各々の壁厚変化は、信号処理ユニット 34によって認識することができ、作動中のトランスジューサの角度的位置を確 認するのに用いることができる。厚みの段階は、さまざまな傾斜率で作ることが できる。シース壁内の1つのパターンで、信号処理ユニットは画像の距離的変動 を追従することができる。1つのエラ・ジ又は特徴を追従し不変に保つことによ り、経時的に変動するゆがみが補正される。この補正能力は、トランスジューサ の角速度変化による1つの画像内のあらゆる不一致を除去する。
45度毎に厚みが変化する図7a及び7bに示されているような音響位置合せマ ーカーの1パターンを使用することにより、固定ゆがみを補正することができる 0周期的に、シースを表わす画像のデータを解析し2て、1−リガーの適正な時 間的間隔どりを決定する。このデータは、可変的な時間的間隔どっかなされたパ ルスの能力をもつパルサーに転送される。パルサーにモーターの同期化を提供す るモータに接続された一回転あたり1000パルスの符号器を用いることにより 、必要とされるパターンを生成するのに十二分な解像度が得られる。スクリーン は200個のパイ形の角度的部分に分割され、これらの部分は各々ベクトルと呼 ばれる。200ベクトルのスクリーンについて、パルサーは、1000パルスを 必要とされる間隔に分割することによって一回転あたり200パルスを発生する 必要がある。
図8a及び8bには、位置合せデータ処理のブロックダイヤグラムが示されてい る。実時間構成は実時間でエツジをlラッキングし、図8aに表わされているよ うに非常に2、速にパルスパターンを調整する。データは、生データパイプライ ンからインターセプトされ処理されてパルサーコンピュータに転送される。心臓 の鼓動に合わセ゛て画像を較正し時間−動作効果を除去するために、EKG信月 が有効である。非実時間構成も、図8bに表わされているとおり、はぼ同じよう に効果的に用いることができる。ここでは、データは主プロセツサにより捕獲さ れ処理され、結果は適切な時間で励起をパルス送りするパルサーコンビ1.−夕 まで送られる。
基本的に同し結果を生み出すもののこの方法の一変形態様は、モーター符号器の 増分毎にセンサにパルスを加え、パイプライン処理における各ベクトルの位置を 決定する。
虹lu部社Φ製造 上述のように、エポキシ樹脂又はその他の適当な接着剤を用いてカテーテルマニ ホルド85内に管状部分をまず接着することによって、シース80を作ることが できる。シース80は、洗浄ボートマニホルド85内への進入の遠位側まで延び ていなくてはならない。接着剤がシースの内腔86内に流れ込まないように注意 しなくてはならない1次に、マニ、幻しドハブ内にひずみ軽涛」イル91を設置 することができる。このとき、ハブに接着剤が充てんされる。その後、このアセ ンブリを硬化させる。
最大直径0.025インチの先端部をもつ接着剤塗布用注射器を用いて、接着性 内腔シール87がシース80の遠位端部に設置される。シール87は好ましくは シース80の遠位先端部から0.5インチのところにある。シール87は全長0 、1. O0インチでなくてはならない0次に、遠位マーカーコイルが設置され る。
注射器を用いて、設置に先立ちマーカーの遠位端部から0.05インチのところ に接着剤が塗布される。遠位マーカー・は、シース80の遠位端部内に設置され る。
マーカーコイルはシースのシール87と0.05インチだけ干渉してよい、その 後4時間140°Fでアセンブリを硬化させる。
洗浄方法 グ)するための手段を含んでいる。センサーアセンブリ24のまわりにため込ま れた気体や汚染物質が存在すると、撮像システムの性能は低下する。トランスジ ューサセンサ42の表面上のあらゆる気体又は汚染物質は、重大な反射を発生さ せ基本的にその領域においてトランスジューサを盲にする可能性がある。洗浄プ ロセスは、全ての気体及び汚染物質が除去されるようにする。
センサーアセンブリ24及びシース80の洗浄は次の3つの代替的システムによ って提供されうる:すなわち、 図9を参照すると、洗浄システムの第1の実施1!様では、シース80の内腔8 6の直径よりも小さい直径をもつ可とう性の管状部材でありうるような洗浄用内 腔93が使用される。この洗浄用内腔93には、内腔86の遠位シール87近く のカテーテルマニホルドの第2のボート90を通して送り込むことができる0次 にこの洗浄用内腔93は洗浄用媒体と共に加圧される。洗浄用内腔93はゆっく りとシース80から引き出され、この間圧力は洗浄用媒体上で維持されている。
このプロセスは、洗浄用媒体がマニホルドの主ポート89の近位端部から流れ、 洗浄用内腔が除去されてしまうまで続行される。
図10及び11を参照すると、洗浄用システムの第2の実施態様が描かれている 。この第2の洗浄の実施態様では、2重内腔つまり主内腔95と外側内腔96を 有するシース94が用いられている。外側内腔96は、シース94の遠位端部へ の洗浄用流路を提供し、この遠位端部において内腔95及び96の間の開口部9 7を通して主内腔94の遠位端部と連絡している。
代表的には水である洗浄用媒体は、圧力下で近位カテーテルマニホルドの洗浄ボ ート98を通って、近位端部から遠位端部まで洗浄用内腔96を通って、開口部 97を通して主内腔95内へと連続的に供給され、媒体がマニホルドの主ポート から流れ出るまで遠位端部から近位端部まで主内腔95を通って送り戻される。
図12を参照すると、洗浄システムの第3の実施態様が描かれている。この実施 態様には、ため込まれた気体が洗浄用加圧の間に外に拡散できるようにシースの 遠位先端部内に透気性シール100を有するシース99が含まれている。シール 100は、シース内腔内の空気質量を適正に短い時間内に遠位先端部部域を通っ て拡散させることができるような透気性をもつ、相補的な形で、シールの多孔率 は水の質量移送を制限するのに充分低いものである。すなわち、シールの多孔率 と合いまって水の表面張力は質量移送を妨げている。このシールは、2〜200 0.000ng/ (s−m−Pa)の範囲内の透過率をもつ材料で作られてい てよい、この透過率範囲は、6.895kPa〜689.5kPaの洗浄用圧力 の変動及び1秒〜1200秒の洗浄時間の両方を網羅する。好ましい実施態様に おいては、2.54−一の長さのシールを通しての202.7kPaの洗浄用圧 力での20秒以内でのシース洗浄のための透過率は1290.1+g/ (s− m−Pa)である。
■、殖金点績金脛除 図13を参照すると、細長い部材26(その内側に遠位駆動ケーブルを伴う)は 、その近位端部でマニホルド85を用いて結合用部材3oに連結されている。
結合用(及び結合解除用)部材30は、遠位駆動ケーブル28を近位駆動ケーブ ル32に連結し、この近位駆動ケーブル32の方は近位にあるコンポーネントす なわち信号処理ユニット34及びモータ36に連結する。結合用部材3oを用い て、撮像システム20は、システムの遠位トランスジューサ側を患者の体の外側 にある一カ所で近位コンポーネントから結合及び結合解除する手段を提供する。
この結合用部材30は、撮像システム20にとってのい(っかの利点を提供する 。遠位センサの結合及び結合解除を提供することにより、t!eh’−−プル2 8及びセンサーアセンブリ24の細長い部材26内への装荷及び取り扱いが容易 になる。同様に、結合及び結合解除用の手段を提供することにより、撮像システ ム20は、コンポーネントの寸法が冠状脈管構造内の位置づけの制約条件によっ て制限されていない結合場所から近位での電気的及び機械的伝達のためのより大 きいサイズのより安価なコンポーネントを利用することができる。かくして、モ ータ36とセンサアセンブリ24の間の機械的リンクを維持する一方で、回転す る駆動ケーブル28からより安価で市販されている定置式の50オームの同軸ケ ーブルまで、非常に重要な電気的情報を転送することができる。
電気的伝送のために用いられる残りのコンポーネントのために要求されるように 、結合用部材30による電気的情報の転送は好ましくはトランスジューサに整合 された制御されたインピーダンス環境内で維持される。
結合場所において、機械的トルクの伝達は、より安価に製造できるより大きい市 販のコンポーネントの近くで移送されうる。さらに近位駆動ケーブル32と遠位 駆動ケーブル28の間の結合点で、体内での駆動ケーブルに対するねじり過荷重 を防ぐため、機械的「ヒエーズ」を具備することも可能である。
結合用部材30の中で、遠位駆動ケーブル28内で同じコンポーネントにまとめ られた電気的及び機械的機能は、近位駆動ケーブル32の内側の機械的伝送用の ものと電気的伝送用のものという別々の隣接するケーブルに分割される。従って 、結合解除用部材30の中では、遠位駆動ケーブル28内では作用速度で回転し ている心線によって行なわれる電気信号の伝送は、近位信号処理ユニットに接続 された非回転同軸ケーブルへ転送される。
結合用部材30は、患者の体の外にくるように、センサーアセンブリ24から約 60インチの近位に位置づけることができる。結合用部材3oは、内部にがみ合 せ可能な同軸コネクタ対が収納されているスリーブ101で構成されている。
撮像システムのこの実施yimにおける結合用部材30は、機械的に結合された 2つのアセンブリによって提供される。すなわち、センサーアセンブリ24及び 細長い部材26といったシステムの遠位側のコンポーネントに連結するトランス ジューサビンアセンブリ102と、信号処理ユニット34やモータ36などのシ ステムの近位端部上のコンポーネントに連結するスリップリングアセンブリ10 4である。
結合用部材スリーブ101は、トランスジューサビンアセンブリ102の一部で ある第1のつまり遠位のスリーブ部分106及びスリップリングアセンブリ10 4の一部である第2のつまり近位のスリーブ部分108によって形成されている 。これらのスリーブ部分106及び108は、アルミニムといった金属で作られ ていてよい、スリーブ部分106及び108は、結合用ナツト110を用いて合 わせて保持される。従って、結合用ナラ)110は、以下で説明するようにシス テムの作動中近位にあるスリップリングアセンブリ104及びその中に合わせて 置かれたそれぞれの同軸コネクタの半部分に遠位にあるトランスジューサビンア センブリ102を固定するための手段を提供する。このナツト110は遠位コン ポーネントを近位にあるコンポーネントから切断又は連結するよう除去すること も締めつけることもできる。
図14及び図15を参照すると、連結用ナツト110はスリーブ部分106の上 に滑動可能な形ではめ合わさり、スリーブ部分の近位端部上の肩部112に突き 当たる、結合用ナツト110は、図15に示されているように、スリップリング スリーブ部分108の外部上の相応する雄ねじ115と係合するため、近位方向 に向けられたその内部の雌ねじ114を有している。
スリーブ部分106及び108の各々の中には、かみ合い可能な同軸コネクタ対 の1つの半部分が具備されている0図14及び図15に示されているように、か み合せ可能な同軸コネクタ対の雄コンポーネント116はトランスジューサビン アセンブリ102の内にあり、かみ合せ可能な同軸コネクタ対の雌コンポーネン ト117はスリップリングアセンブリ104内にある。この同軸コネクタのかみ 合さった対116及び117は、トランスジューサビンアセンブリ102とスリ ップリングアセンブリ104の間の電気的及び機械的の両方の分離点を提供する 。かみ合ったコネクタの半部分の間の機械的結合は、雄同軸コネクタシールドバ ネ接点116と雌同軸コネクタシェル119の間の干渉により加えられたバネ力 によって制御される。かみ合せ可能な同軸対の雄およびせ雌コンポーネントの間 に生成されたこのバネ力は、トルクが結合用部材30を横切って伝達されうるよ うにする。このかみ合せ可能な同軸対は、結合用部材30内で連結されるべく変 更されたAsphenol Corp、によって作られているような市販の同軸 コネクタ対であってよい。
この内部同軸連結は、駆動ケーブル28及びトランスジューサセンサ42に整合 された制御されたインピーダンスつまり50オームのインピーダンスで行なわれ る。結合用部材30内のインピーダンスをこれらのコンポーネントと整合させる ことにより、上述のように不整合信号反射を避けることができる。
図14を参照すると、トランスジューサビンアセンブリ102は、トランスフェ ーサピンアセンブリ102内部での駆動ケーブルの回転を可能にするため駆動ケ ーブル28の近位端部に連結されている。
トランスジューサビンアセンブリ102のスリーブ部分106の遠位端部にあり これを覆っているのは、中に1本の通路121をもつスリーブキャップ120で ある。このスリーブキャップ120は、スタンピング又は圧縮ばめ又はその他の 手段によりスリーブ部分106に固定されている。スリーブキャップ120は、 遠位に延び、中には通路121の遠位部分があるようなニップル部分122を含 んでいる。このニップル部分122は、スリーブキャップ120に連結されてい るか或いは又スリーブキャップ120で形成されていてもよい、ニップル122 の外部にあるネジ山128は、マニホルド85の近位端部内にある雌ネジと係合 する。圧縮0リング129がニップル122の遠位端部とマニホルド85の間に 具備され、しっかりとしたはめ合いを確保していてもよい。
エンドキャップ120から近位でスリーブ106内部にありスリーブ106に連 結されているのは、コネクタ軸受130及び軸受保持リング131である。軸受 130及びエンドキャップ120はトランスジューサビンアセンブリ102の内 部部分132を構成する。軸受130は、ビンアセンブリの外部シェルの内部で 自由に回転するよう、青銅でてきていてもよいし或いは又油が含浸されていても よい、トランスジューサビンアセンブリ102の内部部分132にくるように、 駆動ケーブル28には駆動ケーブルクランプ134が固定されている。クランプ 134は、接着剤又はその他の手段により駆動ケーブル28に固定することがで きる。ひずみ軽減スリーブ136がクランプ134に連結されていてもよいし、 或いは又クランプ134の遠位表面上に形成されていてもよく、このスリーブは 、ニップル122を通って1つの場所(例えば0.75インチのところ)まで駆 動ケーブル28上で遠位に延びる。ひずみ軽減スリーブ136はテフロンででき ていてよい。
クランプ134のまわりにあるのは、シェル138である。シェル138は、ネ ジ山などを用いて一緒に固定することのできる第1のシェル半部分139と第2 のシェル半部分140で構成されている。シェル半部分139及び140が合わ せて固定されると、これらは同様に圧縮によってその間にクランプ134をも固 定する。シェル138は5両方弁駆動ケーブル28を収容するよう通路121と 心合せされている遠位開口部141と近位開口部142を含んでいる。開口部1 41は同様にひずみ軽減スリーブ136の一部分も収容することができる。近位 開口部142内にブッシング143を置(ことも可能である。このブッシング1 43はテフロン製でよい。シェル138の遠位側に連結されているのは、同軸コ ネクタ対の雄部分116である。
駆動ケーブル28はこうして、トランスジューサビンアセンブリ102内に回転 可能な形で固定されている。駆動ケーブル2日、クランプ134、ひずみ軽減ス リーブ136、シェル半部分139及び140、ブッシング143及び雄同軸コ ネクタ116は回転可能である。
図15を参照すると、結合用部材30の近位手部分を形成するスリップリングア センブリ104が描かれている。スリップリングアセンブリ104内では、電気 信号は回転可能な遠位コンポーネントから回転不可能な近位コンポーネントまで 転送される。すなわち、遠位で回転するコンポーネントによって運ばれている電 気信号の伝送は非回転コンポーネントに近位で転送される。さらにスリップリン グアセンブリ104においては、機械的トルクを遠位で伝送するのと同じコンポ ーネントによって運ばれる電気信号は、機械的トルクを伝達するものとは分離し たコンポーネントによって近位で運ばれる。
上述のように、スリップリングアセンブリ104は、非回転式結合用部材スリー ブ101を形成するためネジ山115及び結合用ナツト110によってトランス ジューサビンスリーブ部分106に連結する近位端部を有するスリーブ部分10 8を含んでいる。スリップリングエンドキャップ158がスリップリングスリー ブ108の近位端部に連結しこれを覆っている。スリップリングエンドキャップ 158は、中で中央に心合せされた第1の開口部160及びこの第1の開口部1 60からオフセットされた第2の開口部162を含む、第1の開口部160内に ありこの中に延びているのはスリップリング駆動軸164である。近位ブッシン グ166が第1の開口部160の中でスリップリング駆動軸164のまわりに位 置づけされている。外部スリップリング167及び内部スリップリング168が 、スリップリング駆動軸164に連結されている。外部及び内部スリップリング 167及び168は、かみ合わされたコネクタ対の雌部分117の近位部分を形 成する修正された同軸コネクタ170に遠位で連結されている。近位ブッシング 171は、かみ合った同軸対の雌部分117のまわりでスリーブ部分10Bの近 位端部内にとりつけられている。
スリップリングエンドキャップ158内の第2の開口部162を通して、近位駆 動ケーブル32からリード線172及び174が延びている。特定的に言うと、 リード線172は信号導体に接続し、リード線174は、以下で説明するとおり 近位駆動ケーブル32内に同軸ケーブルの基準面導体に接続している。リード線 172の遠位端部は内部ブラシリング176に接続し、リード線174の遠位端 部は外部ブラシリング178に接続している。内部及び外部ブラシリング176 及び178は真ちゅうで作られていてよく、幅は約0.063インチでよい、内 部ブラシリング176とエンドキャップ158の間には内部バネ180があり、 外部ブラシリング178とエンドキャップ158の間には外部バネ1B2がある 。
内部及び外部バネ180及び182は、それぞれ内部及び外部ブラシリング17 6及び178をエンドキャップ158から離れて遠位方向にバイアスさせる。
内部ブラシリング176は一組の内部ブラシ184を圧迫し、外部ブラシリング 173は−mの外部ブラシ186を圧迫する。これら2組のブラシ184及び1 86は互いに同軸的に取りつけられている。好ましい一実施!a様においては、 各組のブラシ184及び186には3つのブラシが含まれている(各組の2つの ブラシのみが図15に示されている)、各ブラシは、そのそれぞれの組の中のも う2つのブラシに対して120度の間隔で位置づけされている。
内部ブラシ組184と外部ブラシ組186はブラシガイド188により滑動可能 な形で保持されている。ブラシガイド188は、スリップリングスリーブ108 の内部内にとりつけられている。ブラシガイド188は、各々3本ずつの2組の ブラシ184及び186を保持するため中を通って互いから120度のところに ある各々3つの2&llのスロット(すなわち合計6つのスロット)をもつ円筒 形のプラグである。ブラシガイド188は同様に、スリップリング駆動シャフト 164が中を通る大きな中央開口部189をも含んでいる。
内部バネ180によりバイアスされて内部ブラシ組184は内部リング168を 圧迫しその上に載っている。内部リング168は信号を導くために用いられ、同 軸コネクタ117の内部導体にとりつけられている。外部バネ182にバイアス された状態で、外部ブラシ[186は外部リング167を圧迫しその上に載って いる。基準面信号に対する接続のため外部リング167が用いられ、同軸コネク タ117及び/又はスリーブ108内の基準面導体にとりつけられている。
ブラシは、静止した内部及び外部ブラシリング176及び178及び回転する内 部及び外部スリップリング168及び167の間で電気信号情報を転送するため の径路を提供する。好ましい一実施態様においては、ブラシは、銀グラファイト で作られている。銀グラファイトは非常に導電性が高く自己潤滑性あるブラシ材 料を提供する。スリップリングと同軸コネクタ117及びスリップリングとブラ シの両方の間で利用できる導電性接触部域を増大させるため、比較的大きい真ち ψうのスリップリングが使用される。大きい接触部域を使用することにより、ス リップリングアセンブリ104を通しての信号損失及び電気抵抗が低減されるこ とになる。
スリップリングアセンブリ104内では、同軸コネクタ117、スリップリング 駆動輪164及びスリップリング167及び168のみが、作動中に回転する。
ブラシ組184及び186、ブラシリング176及び178、ブラシガイド18 8及びスリーブ108は全て、作動中定置状態にとどまっている。
黴械広桔企 電気的伝送の提供に加えて、スリップリングアセツブ1月04は同様に結合部材 30を横切っての機械的トルクの伝達をも供給する。スリップリングアセンブリ 104内のバネ180及び182は、トランスジューサ駆動ケーブル28によっ て生み出されたねじり荷重を支持する摩擦力を発達させる。かみ合わさったコネ クタの半部分104と106の間の機械的結合は、雄同軸コネクタシールド接点 116と雌同軸コネクタシェル117の間の干渉によって生成されるバネ力によ って提供される。このバネ力は、かみ合ったコネクタ対116及び117の間に 摩擦ばめを生み出し、結合用部材30を横切ってトルクが伝達できるようにする 。好ましい実施1!様においては、スリップリングアセンブ104内のトルク伝 達は、コネクタ半部分116及び117の間の相対的なすべりが発生する前に3 インチ−オンスの最大トルクを提供するようバネ力を調整することによって調整 される。こうして、ビンアセンブリシェルではなく駆動軸アセンブリに対するト ルク伝達を確実に行なうシステム内の機械的「ヒエーズ」機能が与えられる。
トランスジューサビンアセンブリ102とスリップリングアセンブリ104から 成る結合用部材30は使用が容易であり、患者の部域内の閉塞を削除するか又は 削減する。こうして、患者のすぐ近くにかさ高いコンポーネントを置く必要なく 患者の冠状脈管構造内で細長い部材26及びセンサーアセンブリ24を容易に設 置し操作することができるようになる0組立てた状態の結合用部材30は、直径 約0.75インチ長さ約4インチの円筒形状を有する。(トランスジューサビン アセンブリ102は直径約0.75インチ長さ1.75インチである)。
スリップリングアセンブリ104が0.5インチ未満の長さの部分を除いて電気 的伝送のための制御されたインピーダンスのコンポーネントを使用している。こ の特徴により、インピーダンスの不整合による信号反射の減少が得られる。
■、近位狙飲欠二1上 近位駆動ケーブル32の遠位端部は、図15に示されているようにスリップリン グスリーブ部分108の近位端部に連結する。近位駆動ケーブル32の遠位端部 は、スリップリングアセンブリスリーブ部分108に連結する近位ケーブルシー ・ス190を含む、近位ケーブルシース190は熱収縮管材料の一区分で形成さ れている。ケーブルシースi0の内部に具備されているのは、モーター36に対 し近位で連結している駆動軸と信号処理ユニット34に近位で連結している近位 同軸ケーブル194である。、駆動軸192及び近位同軸ケーブル194は、駆 動軸192がシース190の中心軸にほぼ沿って心合せされ同軸ケーブル194 がそこからオフセットされた状態で互いに隣接している。ケーブルシース190 から近位で、駆動ケーブル192と近位同軸ケーブル194は近位ケーブル被覆 195内にとじ込められている。
i!動軸192はシース190内部のスリップリング駆動軸164に連結する。
この連結はDEL−RIN@で作られた管状部材でありうる軸継手196を用い て行なわれも上述のように、スリップリング駆動軸164はその連結部がら遠位 に駆動軸192までスリップリングアセンブリ104内^とスリップリングアセ ンブリ、Tノドキャップ158内の開口部160を通って延びている。駆動軸1 92は好まし、くは、モータの作動によって回転しこの回転をスリップリングア センブリまで駆動ケーブル及びトランスジューサアセンブリ24上へと伝達でき るよう長手方向の可とう性を有ししかもねじり剛性がある。駆動軸192は高張 力鋼又はステツL・ス鋼で作られた可とう性ケーブルであってよい、 S、 S  WhiteInduqtrial Productq、 b+c、のシャフト 4098−9といったような市販の可とう性駆動軸を用いることも可能である。
同様に近位ケーブルシース190内部にあるのは、近位同軸ケーブル194の遠 位端部である。近位同軸194の基準面導体198の遠位端部は基準面リード& 91174の近位端部に連結し、近位同軸ケーブル194の信号導体200の遠 位端部は信号リード線172の近位端部に接続する。同軸ケーブル194は好ま しくは可とう性があり定置型である。すなわち、駆動軸192と共に回転しない 。
インピーダンス整合を目的として同軸ケーブル194の信号及び基準面導体20 0及び198の間には整合用コンデンサ202を接続してもよい、(整合用コン デンサ202は通常、図15に示されていない熱収縮カバーを存する)、近位同 軸ケーブル194は、Be1den Corporationから入手できるR (1,178B/Nといった市販の50オームの同軸ケーブルであってよい。
図16を参照すると、近位ケーブル32、駆動軸192及び近位同軸ター・−プ ル194は、近位ケーブルカバー195の内側で互いに隣接して近位ケーブルシ ース190から近位に延びている。近位同軸ケーブル194は、ずずメッキされ た銅の編組で作ることのできる絶縁シールド206の中に閉じ込めることができ る。
駆動軸192は、回転しない金属スリーブ208内に閉じ込められる。分岐用部 材210において、同軸ケーブル194及び駆動*h192は分離する。分岐部 材210は熱収縮管材料で作ることができるゆ分岐用部材210から、同軸ケー ブル194は、信号処理ユニット34にはめ込むことのできる同軸コネクタ21 4まで同軸ケ・−プルジャケット212の内部を近位で延びている。分岐用部+ 1’210から、駆動軸192は、モ・−ター36に対する接続を提供するべく 結合用コネクタ218まで駆動軸ジャケット216の内部を近位で延びている。
モータは4、Maxon MotofCo。、型番号REO35−071−39 EAB200Aといった直流40ワツトの希土類モータであってよい。
■、δ火i二及び着号処理作東 信号処理ユニット34は、センサーによって撮像に使用される音波に変換される 高エネルギーパルスを発生するパルサーを含んでいる。同じピーク電圧について 半サイクルパルサーの2倍のエネルギーを与えさらにより優れた整定を与えるこ とから、全単サイクルパルサー用いられる。高圧回路と細長い部材の間の絶縁の ためには、変圧器が用いられる。高速整定か重賞である場合、直流周波数成分無 しの巡回波形のためには、高周波変圧器が比較的設計しやすい、センサの1つの 全単サイクルパルスは、1つのインパルスに比べてリングダウン時間の増大がほ とんど無い戻り信号を生成する。1を超えるサイクル数の増大は全て、はぼ正比 例してリングダウン時間を増大させる。
優れた画像のためには、信号の質が非常に重要である。このことはすなわち、急 速な一40dBレベルまでのリングダウンを伴う高い振幅を意味する。よりシャ ープなパルス及びより優れた信号のリングダウンを提供するパルサー技術が利用 される。従来のパルサーは、一定の与えられた周波数で整数の半サイクル数のパ ルス形状を実現する。擬債ランダムパルスを発生することのできるパルサーは、 トランスジー1、−ザを励起し、一定の振幅及び正しい時刻で一連のパルスによ り反射を整定してしまうことができる。
」−述のように、センサーウィンドウのサイズ及び形状は、得られる超音波画像 の質に直接間係している。2次元での超音波撮像(すなわち動脈壁の断面の)は 、音響的に言−1,て3次元の問題である。ここで再び図2〜4を参照すると、 優れた撮像システムのための目標は、例えば動!M壁に対して半径方向のX方向 に、対象となる距離全体にわたり清くシャープな回転ビームを得ることにある。
しかじながL)このビームは、当然のことながら全ての方向に伝播する。半径方 向から2つの側面方向におIJるビームの性能は、センサーの音響光学と呼ばれ る。2つの側面方向x、及びXよ (すなわち半径方向に対して垂直な方向)に おいて、ビームの形状はセンサーからの距離、センサの焦点、物理的形状及び作 動周波数の間数である。動脈壁の円形走査を行なう撮像デバイスについては、半 径方向の解像度はパルス波形の伝播サイクル数によって制限される。
この時間又は距離は、代表的には図17に示されているように、波形の40dB の振幅点によって決定される。
矩形のトランスジューサセンサーを用いることは、冠状脈管の奥深くで用いるた めの非常に小さい脈管内超音波装置を作るための1つの鍵である。円形アパーチ ャに関して幾分かのトレードオフはあるものの、非常に小さいサイズにおいては 、矩形のアパーチャから最高の性能が得られる。
ビーム形状は1、それぞれの方向におけるハウジングのアパーチャサイズの関数 である。この関数は、Zを近視野距離、AをアパーチャサイズそしてLを波長と して、Z−A’/Lで表わされる。(音の周波数及び媒体速度によって規定され るような)波長が0.056m5の上述の0.5X1.Oamのウィンドウにつ いては、近視野はX方向に1.1ms、y方向C4,5IJ雌である。近視野の 意義は、遊点合せされていないセンサについて、ピーク、幅がほぼ近視野の長さ を通るアパーチャの幅であるということにある。近視野においては、ビームは全 ての方向で急速に変化する。これは建設的及び破壊的干渉パターンからのもので ある。遠視野においては、ビームはより均質で発散する。遠視野は、光源が点光 源であるかのように挙動する。集束された結晶については、ビームは近視野の限 界まで集束されうる。集束されたビームは、集束された領域においてこの領域の 外側の集束さねていない領域に比べ狡いが、より急速に発散する。
冠状領域内の脈管内題音波のためにば、半径的5mmまでの腔像を得ろことが追 求されている。a述のような寸法をもつウィンドウについては、矩形の形状の利 点は、エネルギーがx7iIll!に広がっている場合でも1F方向のエネルギ ー・は図18−21に示さメ1ているように対象i!域の距離全体を通して比較 的一定にとどまっているという点にある。X方向において又はこの明細書で用い られているようr倒面方l11ρおいては、ビームのサイズは、対象半径全体を 通して優れた脈管内丙倣を生成するのに確かに使用可能なものである。このサイ ズの円形アパーチャについては、ビームが全ての方向に均等に広がっていること から強さは非常に急速に減少することになる。矩形アパーチャは、表面積が大き くなればなるほど優れたv!i離対二対エネルギー減少係をもつ−0,5mm以 下のアパーチャについては、矩形の形状は、円形形状に比ペアパーチャにとって より望ましいいくつかの特性を上述のように、半径方向解像度にとって、信号の リングダウンは非常に重要であり、インパルス励起に対重る単ザイクル応答を有 することが望ましくなる。代表的には、使用される励起は、半サイクルタイプの インパルス励起か或いは又整数の正弦波サイクルである。
より速い−40D bのリングタウン時間をひき起こすのに修正パルス波形より もむし、ろ主パルスを使用する励起を用いることには著しい利点がある。その理 由としては主として2つある。トランスジューサのコンピン、−タモプリングか ら結果として得られる反復最適化プログラムの目標は、最も幅広い周波数[l! !にわたり平滑な位相及び絶対値をもつシステj伝達関数を生成することにある 。これは、ピークパルス振幅の2乗の値をピーク後の時間加重された絶対値の積 分で除去した値を最適化することによって達成される。非インパルス励起を用い ることにより、励起のフーリエ変換は励起の周波数スペクトルが1インパルスと 異なるような形で異なっている。理想的なインパルスは、一定の絶対値の周波数 成分を有する。コンビエータが1つの離散的時間増分から次の増分に波形を変動 させることができるようにすることにより、最適な励起波形を生成することがで きるやコンビ5、−タモデルには、無限でない裏打ち距離、表面の不規則性、機 械的許容限界、インピーダンスの不整合などの制限がある。これらの変数の結果 、現在の装置の性能はモデルが予測したものから逸脱するものとなっている。基 本的に装置を較正するのに同じ技術を用いることにより、最適化された励起を使 用して成る種の反射や不完全さを阻止することができる。
この回路は、1つのコンビエータによって予め定められた波形に出力をプログラ ミングできるような高速デジタル−アナログ(D/A)変換器を用いて実施可使 である(図22を参照のこと)。この出力は、必要とされるあらゆる所要I/ベ ルまて増幅可能である5、最適化された波形は数百ナノセカンドにわたり生成さ れ、画像データが受信される前に整定される。
■、付迦窯IIT末しジー1−a碧欅 人、iンi二q!1: 図23を参照すると、トランスジJ、−サセンサの構造についての一変形実AM 様が措かれている。センサを製造する1、rあたつアは、1つの装置から次の装 置まで均質なビームを与え、製造の容易な構成にすることが望ましい。システム 性能のすぐれたくり返し精度のたぬと同時に画像強化に必要なその他のより先進 的なデータ条件づけアルゴリズノ、を実施する創めに、均質なビームが必要であ る。
図23を参照すると、トランスジューサセンサの一変形実施!!様が描かれてい る。図2〜4に示されている上述の実施!Is様の場合と同様に、図23のトラ ンスジューサセンサは、トランスジ、−サコア、そのいずれかの側面に接着され た導11性層、裏打ち層及び整合層を含む複数の別々の層で構成されている。図 23に示されている実施態様において、整合1’1301 (PVDF材料でで きていてよい)は、センサー】ア44よりも寸法が大きく、近位端部上に張り出 し303を含んでいる。この張り出し303は、センサコア44上の導電性表面 45aと同軸駆動ケーブル(図示せず)の中心導体の間の電気的接触を可能にし ている。こうして非零に均等な作用面積と共U−より優れたトランスジ1−サ表 面も同時V得られることになる。この実施態様は同様に、2W造を著しく容易に する。これらの特長は、導電性裏打ち305を使用することによってさらに強め られる。この導電性裏打ち305はセンサの裏面とセンサーホルダの間に電気的 接触を提供する。センサーホルダは、駆動ケーブルの外部君1体(図示せず)に 電気的に接続されている。導電性裏打ちは、銀、タングステン、鋼、金又はその 他のい(つかの元素又は合金といった敗多くの真なる材料で構成することができ る。整合層301はPVDF又はその他の材料で作られていてよい、その他の変 形実施態様には、信号をその接続部まで運ぶためセンサーの前面及び裏面の両方 の上に導電性層を有するPVDFタイプの材料を使用するものなどがある。セン サの裏側には、その方向に出てくるエネルギを吸収するのに減衰服が必要となり うる。2つの接続は駆動ケーブル同軸電気接続部に1終結されることになる。さ らにもう1つの変形態様は、駆動ケーブルの構造内に可とう性回範を組込むこと によりセンサコアから駆動ケーブルの近位部分まで導電性仕上げの整合層及び導 電性仕上げの裏打ち層を延ばすことである。2つ導電性表面を電気的に絶縁さ( るために、層の間に絶縁層が組込まれている。これには、カテーヂル内で電気セ ンサ構造内の継手が全く必要でない。
B、撮像11L」 本発明の一変形実施態様は、ガイド線の機能を超音波撮像装置のものと組合わせ ることができるものである。ガイド線の役目は、患者の脈管構造内の対象となる 場所まで通り抜けし、バルーン血管形成術といった処置のためガイド線上のカテ ーテルを所定の場所に位置づけることにある。このような処置の前、簾中及び後 で動脈を撮像する装置があることが望まわることから、ガイド線と撮像デバ・イ スの機能を組合せることが有利であろう、大部分のカテーテルは、それがひとた び所定の位置に来た時点でガイド線をひき出し撮像用ガイドmjt+の代りに入 わることができるような形で同軸設計のものとなっている。
現在、ガイド線は、0.018インチ以下の寸法で用いられる。上述の実施態様 においては、駆動ケーブル28は0.026インチの直径を有し、約0.002 X0、040インチの作用面積をもつトランスジューサセンサを収納している。
駆動ケーブルの機能t)!/ガイド線機能と組み合わセるためには、駆動ケーブ ルのt決は直径約0.018インチのサイズまで減小されることになる。トラン スジブ、−±センサは0.01フインチに近いハウジングアパーチャを伴うもの とt、て作られる。
−のサイズでは、画像のIll像度は上述の実施態様におけるものきほぼ同じで ある。
水明細書の他の部所で記述されているlI像強度化技術を用いると、現在達成さ れているものと同じ位に又はそわ以上に優れた#像を得ることが可能である。セ ンサーのためには、より高い1波数をもつより薄いトランスジ4−す又は異なる 材料を使用する。二とができる。
撮像用ガ・fド#350の遠位端部が図24に示さ第1ている。す・イズイモ0 ゜026・インチから0.018インチまで減小さ1士る丸めに3つのフィルと 1・つの8線編組の代りに2つのコイルと1つの2重編組を使用するという点を 除い゛(、駆動ケーブル352乞よと述のものとけば同様に構成することができ る。これは、中心導体及び絶縁のために0.010インチを残して0.008イ ンチ5?IA部フィルと導体を減小させるという結果をもたらす。
1つの態様においでは、m徴用ガイド線のm或は、駆動ケーブルに対するトラン スジューサセンサの取りつけにおいて上述の実施態様から逸脱する可能性が高い にの撮像用ガイド線において、センサの作用面積の幅は駆動ケーブルの直径−Z 二はぼ等j7い、その他の点においては、撮像用ガイド線のトランスジューづ− センサ部分のII成は0、上述の実施態様のものに極めてa似したものとなる、 この駆動テーブル352は、その遠位端部に取りつけられたセンサーホルダ35 4を有する。反対11にあるウィンドウをもつ上述の45 ′、z−11ハウジ ングとは異なり、この実施態様の七二、ザーマウント354は、トランスジュー サ開口部から反対側にある第2のウィンドウを含まない。その代り、゛2ウンl □ 354は、トランスジューサセンサ356の下の物理的サポートを提供する 。同様に、サイズ制約条件のため、トランスジューサセンサのIL側には裏打ち 材料のための余地がほとんど無い。このことは、いくつかの異なる方法によって 補償されうる0例えば、流体への結合に整合層が全く必要とされないようにセン サーを低い音響インビー・ダンスをもつ共重合体材料で作ることができ、こうし てさらに裏打ちサポートとセンサ材料の間のインピーダンス差は充分大きいもの となるため1接取りつけられたPZTに士べはるかに小さいエネルギーしか裏打 ち内に入らなくなる0代替的には、裏打ちサポート内に入るエネルギーは、裏打 ちサポートのために多孔性焼結型金属といったような材料を用い較正されたパル ス波形で反射を削除するご七によって、幾分か散逸かつ散乱させることができる 。共重合体材料での土製なII!題は、I〕33係数が比較的低いことである。
(D33は、厚み方向における誘電率である)。
これにより、同じ表面積のセンサはより大きいインピーダンスをもつこと1なる 。
このインピーダンス差は、本明細書内の他の場所で記述されている技術のいくつ かを用いることにより補償され得る。或いば又、信号を更に低いインピーダンス までパフコアリングするためセンサのとなりに能動回路を設r″4′るこ2−も ′?″きる。
撮像用ガイド線の実施態様においてはPZTU料を使用することもできるが1、 これらには、前面1合層と裏面減結合層が必要である可111w!−が鳥いい裏 打ち1戒には、センサーと裏打ちサポートの両方との関係においてそのインピー ダンスが偉いものである半波長減結合器が含まれていてよい。この裏打ち減結合 器は整合層のものとは反対の要領で作動する8すなわち、4分の1#長が結合を 助りているところで、半波長厚が2つのインピーダンス間のエネルギー伝達を減 結合するのを助けているゆ 撮像用ガイド線においては、センサーの裏側及び駆動ケーブルの外部導体まで0 、裏打ちサポートを通し下電気的接続が行なわわる。前面接続は、上述の実施態 様においてど同じ方法で行なわれる。共重合体の変形態様については、接続は、 中心駆動ケーブル線の1本を用いて、導電性エポキシ又は低温はんだを用いて今 夏被覆された共重合体表面に直接リード線を接続すること釘より行なわれる61 、盪皇月!並上菫ニ倉体煎棗激 本書に記されているよ)に撮像泪ガイド線は、脈管内処習のために用いらtする 従来のカテーテルのガイド線内腔内に位1づけらねるべく寸法決定さね411合 された脈管内線の遠位#部にあるs!音波センサを有する脈管内撮像デバイスで ある。
このような影でこの撮像用ガイド線はいくつかの著しい利点を有する。Pl、t げ9、この撮像用ガイド線は、カテーテルが前送りされる目的地である動脈の地 点で撮像するべ〈従来のカテーテルのガイド線内腔により提供される経路を利用 することができる。さらに、い(つかの実施態様において、この撮像用ガイド線 には、脈管内カテーテルを位置・プlすするため従来のガイド線として撮像用ガ イド線を使用てきるようにするための例えば柔軟性あるバネ先端部といった従来 のガイド線の機能、ならびにアクセス可能な脈管内IIi域を撮像することを可 能にするための例えばセン1−といった撮像の機能、をX儂することができる。
上述の!!雪で利用されるために、図34に示されているような撮像ガイド績4 50の一実施態様が提供されるや撮像用ガイド線450は、先端部区分452、 セン号−区分454、駆動ケーブル区分456及び近位コネクタ区分458を含 む、上述のように、撮像用ガイド線のための基本的必要条件は、それが、従来の 介入用カテーテル内のガイド線内腔を通してばめ合えるようなサイズの列部断面 形状4rQTIる。とである、 0WPWPCC011SPECPROIIPT iを用いるカテー□チルに1%て、@″W″A”N*Y@さらに開動ケーブル区 分456はきわめて直線であるべきである。、11気的に再うと、駆動ケーブル 45Gは好ましくは最小限の損失で片端からもう一方の!llB〜、信号を送る ことができる。センサ・−インピーダンスを適切にV合するためには、U*ケー ブル456内の高いインピーダンスが好ましい。
駆動ケーブル45Gの電気インピーダンスは好ましくは20〜100オ・−ムの 間にある。
駆動ケーブル456の一実族態様が図48に示されている。駆動ケーブル456 は、心線564、絶縁層566、シールド層568及びコイル層570を含んで いる。心線564はいくつかの代替的構造を有していてよい、1つの実施態様で は、心線564は単線で形成されている0代替的にげ、心線を多重より線の綱又 は銀メッキされた鋼線で形成してもよい、後者の実施態様は優れた電気的特性を 提供し、駆動ケーブル456を比較的柔軟性あるものにする。しかしながら多重 より線構造は充分な長手方向の剛性を提供できない。従って、好ましくは、高い 弾性係数を有し従って長手方向の剛性を増大させるような材料で心線を形成する ごどが可能である。ステンレス鋼、タングステン及びベリリウム鋼といった材料 が好まれる。当然のことながら、最も高い降伏強さく耐力)及び最も高い導電率 を有することからタングステンが最も好まれる。
心線564において低い電気損失を提供するため、心線563の外部表面に対し て高い導電率の材料が適用される。心線563の外部表面に適用するための好ま れる材料としては、銀又は鋼がある。最高の導電率を有することから銀が最も好 まれる。これらの材料は、侵れた電気的伝送に適した厚みまで容易にメッキされ る。高い周波数では、電流は導体の表面近くにどどまり、従って心線全体にわた る0.001インチの導体メッキで充分である。好ましい実施態様においては、 機械的及び電気的な両方の必要条件を考慮に入れて、コーティングの理想的厚み は0.001インチ未満である。
撮像用ガイド線内の絶縁層566は導電性のコア層564を導電性のシールド層 568から分離している。電気的な目的で、この層566は非導電性であり、好 ましくはできるかぎり低い誘電率を有する。心線564のために単線が用いられ る場合、心線564と外部コイル568の間の長手方向の動作を111I!する ための手段を絶縁性層566の中に組み入れることが好ましい。この絶縁性N5 64がテフロンで作られている場合、M間で直接接着を行なうことはむずかしい かもしれない、この場合には、駆動ケーブル456とセンサーハウジング354 0間の継手において心線564と外部層の間の動きを制限することができる。こ れは好ましくは、センサーハウジング354に連結されることになる外部層とコ ア564の間の接着のための非導電性のスリーブを用いることによって達成され る。
このスリーブはガラスセラミック又はその他の硬質の非導電性材料から作られる 。
駆動ケーブルの一定長に沿って層の間を接着するために、層を合わせて連結する のににかわ又はその他の接着用材料を用いることができるようさまざまなパター ンでテフロン内に穴が形成される。
絶縁層566のためには、テフロン以外の材料も使用できる。このようなその他 の材料としては、ガラスより線又はガラスの中実押出し成形材、カイナールより 線又はセラミック押出し成形材などがある。押出し成形材は、心線上に外へ一定 の与えられた直径まで中実で均質な層を形成する0次により線をエポキシ樹脂で 接着して、唯一の高強度材料を生み出すのに繊維及び結合剤を使用するファイバ ーグラス又はその他の複合構造物ときわめて似た複合材層を形成する。
シールド層56Bは同軸信号ケーブルの外部層を作り上げるため絶縁層566全 体の上にわたって位置づけられている。シールド568は電線の編組又はコイル から作ることができる。好ましい一実施態様においては、これらの電線は矩形の 銀メッキされた銅線である。最小直径の駆動ケーブルを提供するため、単一層の コイルを用いることができる。低い抵抗のシールド層が、RF(高周波)発出の 遮へい及び妨害感受性を提供している。ケーブル損失は、コアとシールドの合1 1抵抗の関数であり、従ってできるかぎり低い抵抗をもつシールドを提供するこ とが望ましいいこのような理由から、シールド層のために編組又は2重コイルが 用いられることが舎丁まれる。
駆動ケーブルとガイド線の両方の機能を遂行するため、優れたトルク伝達のため に外部コイルM570が必要とされる。この列部コイル層570は、銅又は代替 的にはステンレス鋼といったその他の金属で形成される。剤Uコイル層570の 近位区分においτは、全ての贋をその一定長にわたって結合して撮像用ガイド線 のその部分をdi線で剛性あるものにするよう、結合剤が用いられる。この近位 区分は、撮像用ガイド線の近位コネクタからこの撮像用ガイド線と共に用いられ ることになるガイドカテーテルの端部に相応する場所までである。この距離は、 代表的には130G−である、こうして、撮像用ガイド線の遠位区分は、それが 隙間のない湾曲部を突き進まなければならない場合に比較的可とう性の高いもの となることができる。
撮像用ガイド線駆動ケーブル456の近位区分内に付加的な剛性を提供するため のもう1つの代替的方法は、近位区分に沿って金属コイル列部層570の上にも ・)1つの材料層を提供することである。この付加的な層は、ガラス、ケブラー 又はその他の高強度材料の金属以外のより線で形成することができる。このより 線は、コアケーブル570全体にわたってコイル又はm紀要の中で用いられるこ とになる3次により線をエポキシ樹脂で接着して、独特の高強度材料を結果と1 、て得るべく繊維及び結合剤を用いるコア・イバグラス又はその他の複合構造物 にきオ)めて似た複合材層を形成することができる。上述のように、これは、1 つの区分が1つの繊維及び結合剤からできもう1つの区分が同じ又は異なる繊維 及び結合剤又はその組合ゼからできているような2重区分複合材であってよい。
5、農棗里烹ヱ上貞凶立笠匿分 ここで再び図34を参照すると、撮像用ガイド線の近位区分458が複数の機能 を提供している。これらの機能としては、信号伝送のための電気的接点の接続、 撮像中のトルク伝達、方向を決定できるようにするため積法て提供され用いられ るトルク及び長手方向mOWPWPCCOMSPECPROMPTa@ −W  −A −N * Yprovidedなどが含まれる。絶対的な位置情報につい ては、グレースケール符号化が好ましいものてありうる。グレースケール符号化 は、1つの状態から他の状態まで進む上でわずか1個のビットだけが変化すると いう特性をもつ、2進スケーリングで、2進又はその他のコードのための2つの 符号化された値の間の境界において全てのビットを確実に同時に変化させる方法 は全く存在しないことから、こうj2て、例えば2道スケールに比べ誤りは防止 される。
半径方向の音響位置合わ(及び3次元側方位f合わせの両方のためのパターンが シース上に同時に存在することも可能である0両方のパターンは共に、シース材 料で形成さねでいてもよいし又は真なる材料から形成されていてもよい。一方の パターンをシースの内側に形成するのに対し、他方のパターンをもう一方の倒に 形成してもよい。同様にこわらのパターンを同一表面上に形成することもできる 。
F、凍凡!聾U像!査貫 音響的回転位置合せを使用することにより、機械的駆動軸又はケーブルの近位角 位置とは無関係にセンサーの角位置を決定することが可能になる、この能力によ り、機械的駆動軸以外の手段を回転する音響ビームで脈管を走査するために用い ることが可能である0図30に措かれた本発明のもう1つの実施態様においては 、機械的駆動ケーブル以外の手段によって駆動される回転音響ビームで患者の脈 管を走査するための回転式撮像デバイス408が提供されている0図示されてい る実施態様においては、回転式油IEM409によって回転可能な鏡410が駆 動されている0回転する油圧源は、ジェット形又はフィン形タービンであると考 えられる。タービン412は回転方向に鏡410を推進することになる。鏡41 0の回転速度は流体の流速を変化させることによって@御することができる。流 体を用いることにより、機械的駆動装yc、:比べ回転するシャフトからの摩擦 がほとんど無いことから鏡410の回転は非ゞケに平滑なものとなる。平滑な回 転を提供するため軸受414を具備することが可能である。パルス送り及び速度 監視のためのパルサーへのフィードバックは、上述のように回転方向にシース上 の音響位置合せパターン416を用いて提供されることになる。鏡から遠位又は 近位にトランスジェーサセン慢418を取りつけることができ、音響パルスを回 転する鏡410の角度づけされた面の方へ導くべくその照準を定めることができ る。
この構成は、その他のWA能をii!81に組込むための利点を提供する。装置 の長さの大部分にわたり運動する部分が全く気いため、その他の機構を付加する ために利用可能な実質的な余地が存在する0例えば、装置にバルーンを組入れる ことも可能である。油圧行程はすでに存在することになり、バルーンが鏡を駆動 するために使用されたものと同じ流体に対しボートを有している場合、バルーン を膨張させるのになすべきことば、出力浦遠とは無関係に入力圧力をIll@す ることだけである。こうして膨張圧力ならびに鏡回転速度の両方をamすること が可能となる。
もう1つの実施!!槍1.X:おいては、回転センサ420へ及び回転センサか らの信号゛を、図31に示されてt)るコニ f)i、−力j−3−ηノ上の言 置ケーブルへ結合するのに人すノグリングホルダ422を用いることによって、 回転式鏡の代りに!!21転するセンサ420を使用することが−ごきる。観の 場合について」二連の実施!!!槍で記述しているのとちょうど同じように、油 圧タービン424がこの装置を駆動することになる。前述の実施態様の場合と同 様に、装νのシー入部分上に音響符号化パターン426が含み込まれるこ七にな る。、−の実施!!様は、装置の中心を通ってガイド線42Bを取り込むのに充 分なノくきさの穴を中に有する菖い裏打ちを伴った形でセン′9420を設計で きるという利点をもつ、こうして、装置を線上設置できることになる。
G、 ラーニニ三fj央ノ(ガーイー712二(た65(二二十チー各jg超行 波脈管内撮像においては、パルス送り中のトランスジューサと表示中の画像の間 で大量のデータが処理される必要があり、この処理のためにはさまざまな手段を 使用することができる。例えば、処理は全アナログから全デジタルまでの範囲で ありうるい大部分のデジタルシステム!こおいては、条件づけさゎた信号がブ゛ −り収集を通して収集され、コンビプ、−夕によって処理されいくつかの図形ハ ヘドウェ−Tを通して表示される。このことは、制限された量の転送しか行なわ れこいないかぎり、コンピュータ母線の上で達成されうる。曳行のシステムは、 デジタル条件づけ及び画像処理において非常に基礎的なものであり1、二のアプ ローチを利用することができる。
超音波画像を強化し特徴抽出を提供するためには、デジタル条件づけ機能を用い ることが好まI−い。このことは、画像を合理的に迅速に生成するのに必要な付 加的なデータ伝送を提供するため興なるデータフローアーキテクチャを必要とす る可能性が高い0図32は、このアーキテクチャを提供するパイプライン構造を 描いている。このアーキテクチャには、2重のパイプラインすなわち生データ用 のパイプラインと図形データ用のパイプラインが名まれでいる。センサー/条件 づけからのアナログ入力は、高速データ収集開路から収集される。このr!!i 路は生データパイプラインを同期化し、データをパイプラインを下ってより低速 で転送する。データは、大時間又はほぼ実時間で1つの機能から次の機能へと移 行させられる。このパイプラインは基本的に51w1データを処理する。極領域 内にははるかに少ないデータしかないので、できるかぎりこのデータを処理する のが好ましい。二わらの処N機能には、たたみこみ(tfi) W$瞼、ツー  リエ変換終理、神経1算処理又はその他の生データの強化及び特徴抽出を行なう ための技術が含まれていると考えられる。
生データパイプラインの端部では、データは「参照用テーブル」([、tJT) を通して図形データストリームへと変換される。このL U Tは基本的に、極 線から矩形への変換を実行する。生データから図形データを生成する方法はこの 他にもあるが、これが好ましい方法である。図形データを次に図形パイプライン 内で取り扱うことができる。ここで実行される処理機能は、好ましくは極座標で はなく直交座標で行なわれるべきものであるやこわらの機能には、J7ジ検出、 面積計算/操作、論理Iii素ヱッジ平滑化、その他のオペレージ苦ンRび画像 オーバーレイが含まれていると考えられる。
このアーキテクチ−は、最小限の時間的遅延でデータを収集し1つの機能から次 の機能へ・処理できる、Eとから、豚管内撮徴用の利用分野には理想的なもので ある。パイプライン構造は特W&強化(エンハンスメント)及び付加のために非 常に柔軟性あるものであり、新しいパイプライン機能を付加するためには適切な 場所の間でケーブルを交換するだけでよいのである。、−の構造け、必要なかぎ りの可変的な数のパイプライン要素を収容することができる。これらのパイプラ イン機能のいくつかは生データの記録及び再生のための備えを含んでいる。同4 Ii1:、介入用カテーテルのガイド綿内腔を通してカテーテルを前送りさねた り引き出され六二すするにつれて生データをバッファIJングするfi能も具備 する、−とができる。
こうして、切開場所から芦状勲智までの動転全体についての情報が医腫に提供さ れることになる。このデータば、そねが猜得した時点で目に見えるものとなる必 要がない可能性が高いが、処置後のオフライン解析のために利用可能となる。生 f−夕は、ji高1ギガバイトのデータを記憶できるWORMなどの光デイスク 上に記憶できる。カテーテルのガイド線内腔内を撮像用ガイド線が前身又は引き 戻しされrいる比較的短かい時間中、データは約100 Mbyte/分の速度 で生成さねていると見積らねている。
このアーキテクチャヤでの小さな責化としてげ、平行なパイプラインの付加があ 5、こわは例犬ば、生データ収集出力を取り込み、第2のLUTへ分岐させ次に 初期間形バイブライン機能において2つを組合わせることによって行なうことが できる。こうしてλクリーンの翼なる場所で同時に同じ生データの2つの表示を 行なうことが可能となる7より但、速の3次元再構成又は強化された4I徴検出 4−同時に示し、なから実時間強化表示が望まれる場合に2、このことが望まし いものとなる。
子連のようなデータパイプライン及び図形パイプラインアーキテクチャば1つの システム環境内に有利にも組込まれている6図56け、1つのタイプのシステム 環境内にψ合されたパイプライン構造を示(、ている、[F]56は、中央シス テムCP TJがパイプラインのセットアツプ及びIN成を取り扱うことができ るようにするためアーキテクチャの通信部分をいかに実現できるかを示している 。これによりユーザ入力は、データのす一バーL・イ、画像及び信号条件づけの 変更を遂行できるようになる。すべてのパイプライン機能がコモンバスへの直接 的インターコニイスを必要とするわけではない、コモンバス接続に対する一つの 代替案は、いもづる接続された通信である。ここでは、共通のプロセッサが、直 列又は並列の通信リンクを用いてセットアツプ及び構成のタスクを実行すること ができる。全体的システム構成の中に外部!l1111装置をX備することも可 能である。この制御装置はシステムに指令を出すこともできるし、或いは又シス テム上の機能に対し直接メモリマツピングされてもよい、このシステム間通信は 、当業者には既知で認められたものである技術を使用することができる。第1の 方法では、外部@御袋薯を直列又は並列に接続してシステムのCPUと通信させ ることがアきる、キーホールドの場合と同様に、これらの指令は待合ゼされ処理 されてもよい1.7、或いは又同期化された指令の実行及び通信のため初期接続 手順が起こってもよい7メそりマツピングさねた外部システムamは4、外部シ ステムにシステムコモンバスの制御をとらせ、ハードウェア及びメモリを直接ア クセスすることV″よ1.て実行されろ。
夏]、實p1」紹ηす1h閂ゑ解遵(デコンボリエーシ珊ン)音波撮像における 重要な最終目的は、Ii像の高い解像度である。できるだけ特徴が解明なW像を 得ることが望まれる。解像度に対する9重限条件の1つは、周波数に伴う信号の 減衰である。はるかに憂い信号封板背比が存在するならば、より高い周波数が使 用でき、一定の与犬、られたサイズのアパーチャの#置に対しより高い解像度の 画像が生み出されることになる。代替的には4、同?二解像度をもつより小さい 装置を製造する、二とが可能である。解像度は、2つの点がかろうじて区別でき る距離として定義づけできる。従来の撮像技術を使った音波ビームでは、画像の 解像度は、対象となる点におけるビーム幅の一関数である。
超音波!I+@L−おいては、干渉性の音響フィールドが使用されているため一 定の離れた距離のと2ころで2つの反射体が干渉位相に応じて1つヌは2つの物 体C胃。
え得るという事実により、このことは複雑になっている。干渉バター・ン又は「 スペックル」は、一定の与えられた幅のビームで実際可能なものに比べ高い解像 度の物体分離の意味を与えることができる。このスペックルパターンは、いくつ かの物性を連関させるか又は材料を識別するために有意なものの可能性がある質 感(テクスチャー)を材料に与えることから、役に立つものでありうる。
近視野においては5.集束されていないビームは、センサ表面から半径方向に又 ビームを通して横方向に点から点へ、急速に変化する。解像度を数量化し定義づ けすることは、近視野においては困難である。より均等なビーム内での撮像は、 より予測可能な結果を提供することができる。集束されたビーム内では、ビーム が幾分か予測可能であるIi域が2つある。遠視野では、ビームは、円形アパー チャについては風通しのよいディスクの形をし、ており矩形アパーチャについて は数学的正弦関数の形をしている。
信号に間し1、では、たたみ込み(7ンボリエーシ曽ン)というのは、伝達関数 を用いて1つの出カバターンの影に臀隈パターン入力を時間的に合計することで ある。たたみ込み解除というのは、一定の与えられた出力から入カバターンが見 い出される逆のプロセスである。たたみ込み解除に関しては、決定された入力の 精度は、測定された出力関数の精度と伝達関数の精度の関数である。
伝達関数は、音波撮像についても同様に存在するが、同様に2次元空間及び時間 においてである。2次元空間伝達関数は、一定の与えられた半径における音波ビ ームの強度に正比例する。この問題は上述のものよりもさらにむずかしいもので あるが、同じ基本原理があてはまる。
音波ビームについては、時間の−・関数としてのビーム形状及び点強度の知識は 、収貴さ第1たWI輸についてたたみ込み解除を行なうにあたっての主要な変数 である。
ビーム形状及び点IA度の値は、ビームがそこからやってきてそこを通り進んで きた場所の回折/反射、センサーのアパーチャ、表面、均質性、センサー構造許 容誤差の関数である。何らかの詳一度でビームの値を知ることは、計算又は測定 される場合非常に時間のかかる仕事である。集束された111においてではな( 近視野においては、ビーム形状はセンサーからの距離が変化するにつれて急速に 変動していく、集束された領域及び遠視野においては、ビームはより均質でかつ 予測可能である。これらの領域内ては、4たたみ込み解除は幾分か役に立つもの となる。
ビームのその他の部域内では、センサー技術がより均質な音波ビームを生成する につれて、この技術は画像全体を強化することになる。現行のシステムについて は、大部分の撮像は、回転的に側面方向に遠視野内で行なわれる。
このルーチンから結果として得られる恩恵は、より鮮明な見かけの解像度とより 高い信号対腿音比である。サイドローブの絶対値及び主ビームサイズは、画像の 解像度の主要な決定因子である。たたみ込み解除は、これらの因子の両方によっ て設定された限界に改良を加えることになる。大部分の場合そうであるように、 雑音波形が音波伝達関数とわずかな類似性を有している場合、雑音は減少する。
たたみ込み解除を実行するための標準的技術は、フーリエ解析を用いることであ る。こねは、出力のフーリエ変換をとり、これをフーリエ伝達関数で除し、逆フ ーリエ変換をとり、結果を用いることによって行なわれる。伝達関数が時間及び 空間と共に変化するシステムについては、精確な手順はこの単純な例よりもさら に複雑なものである。これは、現行の条件づけ機器にとっては非常に時間のかか るルーチンであるが、プロセスがいかに高速であるか及びどれほどの画像改善が 結果として得られるかに応じて直接的又は並行した形で前述のデータパイプライ ン内にプロセッサの並列ネットワークを組み入れることが可能である。
■−!菫皿路!豊量檎聞 特徴検出は非常に複雑なamである。最終目的は、コンピュータが動脈のさまざ まな層及びアテロームを識別し標識付けすることができるよ・)にすることにあ る0表示されたパターンから真に識別可能なものであるアテロームのタイプは、 灰化斑である。これは、後方に閉塞された領域を伴・う明るい部域により表され ているため目で見まちがうことはない。アテローム性動脈硬化症を患った動脈の 表示Walのこの特徴をいかに識別するかを学ぶことは人間にと。て容5なこと であるにゼよ、領域を識別しマーキングするためのプログラムを書くことは非常 にむずかしいものである。物体及び特徴の検出のための技術と画像処理は現在、 技術的精巧度に関して1つと非常に初期の段階にある。はとんどのコンピュータ 物体検出は、一連の画像変換オペレージ曽ンを行なうことによって実行される。
正しい順序は通常オペレージ1ンライブラリからのオペレージ盲ンの異なる組合 せを試行することによって反復的に発見される。正しい物体検出はなおいくつか の組合せかその他の組合せに比べて、より高いヒツト率を有するような確率的な 事象である。
その他の技術としては、異なる特徴を見極めるためデータを解析するべくフーリ エ解析又はその他の数学的モデリング技術を行なうことが含まれる。材料の公表 された初期解析のいくつかから、特徴検出のために互いに区分されなくてはなら ない材料の大部分がひじょうに近い物理的特性を有するということがわかる。
関心の的である音響特性は、音響インピーダンス、インピーダンス変動、テクス チャ、密度、速度、減衰てあり、全て周波数の関数である。物理的パラメータに は幾分か変動が見られるが、それでもなお、超音波データから獲得し、た情報か ら変数を相関関係づけするのはすばらしい仕事である。
神経回路網は、非常に困難な一定数の問題を解決する上でひじょうに役に立つも のごあることかわかっている。これらは現在、音声認識、自律的車両誘導及び入 力を望ましい出力にモデリングするための明確かつ高速な規則が全く蕉いような この問題に似たようなその他数多くの複雑な問題のために使用されている。
神経回路網は、層状化された形で組織された一定数の加重総和ノードとして定義 づけされるスケーリング可能なアーキテクチャである。因33では、3111F !!!回路網の相互接M:を示ずダイヤグラムが描かれている。各層のノードは 、その値を前送りすると共にその他の層にフィードバックする0層の数ならびに 一層あたりのノード数はいくつであってもよい。
神経回路網に対する主要な利点は、入力ノード上の正しい加重(重みづけ)が学 習プロセスによって確認できるという1:とにある、回路網は、それを入力しπ 呈しそれに正しい出力を告げることによってプログラミングされる。数多くの例 でこれを反復的に行なうことにより、4回路網は、最も精確な答えを与えるには 加重値がどんなものである必要があるのかを決定することができる。
神経間vsIW4を用いて動脈の超音波走査において特徴を決定することは、最 も良いアプローチである0回路網が正しい答えを学習した後、データを実時間で 処理するため回路を開発することができる。当初、回路網は、住データパイプラ イン内を進むデータについて作動するように設計されることになる。ここで回路 llは、入力として一度に制限された数のベクトルに対して作用することができ る。こうして回路は、部品の実開的レベルに保たれる。1つのベクトルからの入 力生データを取り扱うには、500の点を取り扱うことが必要である。一定数の 完全なベクトルが処理されるためには、多数の入力が結果としてもたらされる。
さらに合理的なアプローチは、各ベクトルからの詞、限された数の点を有する回 路網を用い、より多くのベクトルを使うことである。25の半径方向の点及び5 乃至10i1のベクトルを取り扱う回路を現在利用可能なハードウェアと共に開 発することができ、しかもこの回路はデータを1つの出力特徴に低減するのに役 立つような音波ビームからの全ての近隣情報を収納している。
J、 形スリップリング 機械的に回転する撮像トランスジニー号の場合、主要な関心事の1つは、撮像デ バイスの近位端部から回転駆動軸と近位電子部品の間で優れた電気的接触を作り 上げることに関するものである。上述の3Frサイズの撮al装置内の第1の好 ましい実施態様においては、撮像装置の細長いシャフトから近位電子部品までの 電気信号の伝送は機械的接触形スリップリングアセンブリ104によって提供さ れる。上述のようにこのスリップリングアセンブリは優れた伝送を提供するが、 変形実施態様においては、回転部品と非回転部品の間で電気信号を結合するのに 非接触形の手段を用いたならば、有利でしかもインタフェイスを単純化てきる可 能性がある。この伝送リングを提供するための2つの代替的手段は、静電結合と 電磁結合である。
信号結合アセンブリの第1の変形実施態様は図57に示されている。この実施態 様は、静電結合を利用している。m転式接触リングと非回転式接触リングの間の キャパシタンス(静電容量)が充分大きいものである場合、静電結合を用いるこ とができる。キャパシタンスは、表面積、ギャップ距離及び実効誘電率の関数で ある。30Mhaの信号について、100pFは、適当な結合を提供するのに十 二分なキャパシタンスである。これより大きいか又は小さい値でも大丈夫である 。
容量性接触リング600は長手方向に間隔どりされた形で示されているが、代替 的にはリング600を半径方向に位置づけすることも可能である。半径方向に位 Iづけする場合、1つのリングを内径上に、又もう1つの接触リングをアセンブ リの外径上に響くことになる。
静電又は電磁のいずれかの非接触形スリップリングの場合には、機械的エネルギ ーはくさび構成又は摩擦ばめによって伝達される0例えば磁気駆動機構によって というふうに、機械的エネルギーを伝達するのに用いることのできる手段は他に もある。回転する接触リングを磁気材料から外に出すことによって又アセンブリ 内に永久磁石を設置することによって、スリップ及び駆動軸は物理的接触簾しに 回転されうる。同様な原理がステツバ(ステップ)モーターにおいても用いられ る7回転式接触リングが追従することになる適切な回転磁界を生成するか又はス テッパの回転に続く回転段階を通して中心を駆動させることになる階段形多相磁 界を生成する周知の方法がいくつか存在する。
図58は、磁気非接触形スリップリングアセンブリ604の一実施態様を示1゜ ている、この変形実施態様は、回転式及び非回転式の変圧器コイル608及び6 10を含んでいる。エネルギーは磁界により磁気回路を通して伝達される。この 実施態様での考慮事項は、2つのコイルの間の結合を減少するエアギャップであ る。このような理由から、ギャップ面積612はこの問題を最小限におさえるべ く拡大される。
K、 E E P ROM*−P=−!11超音波式撮像カテーテルの、:れら の好ましい実施態様及び変形実施態様においては、装置に依存するパラメータが 沢山ある。現在、全ての撮像デバイス依存0呻は手動式に入力されるか又はいく つかの1illタイプ情報を提供すべく接触ビンを人ね換えること釘よっ丁入力 される。これらのパラメータは、装置タイプ、周波数、装WI通L1号及び生崖 憤報といったような単純なものでありうるやセンサに依存するその他の撮像パラ メータとしては、較正波形バルサのために用いられるパラメータ又は、上述のよ うにfI像強化ルーチン内で用いられる音波波形を記述する係数などが含まわる 。この情報は2、撮像が始まる前にシステム内に入力さねなくてはならない。し かしながら、コ・−ザーに強制的にシステム内に手動式に情報を入力させるのは 、ユーザーにあまり好まれる方法ではない。
本書で論述されている実施態様のいずれかの中に組入れることのできる1つの機 能は、自動的撮像装置情報入力を提供する。この機能を組込んだ実施態様が図5 9に示されている。装置依存型の情報は持久記憶装置媒体614内に記憶される 。このような記憶媒体はERFROMである。この実施態様においては、情報は 、撮像用カテーテル又は撮像用ガイド線が駆動装置及び制御システム3B内にグ ラブ差込みされた時点で、入手可能となる。接続のための手段は直接配線であっ ても良い11、或いは又絶縁された読取り手段音用いることもできる。情報を伝 ;寥するには、最低2本の電線が標準的に必要とされる。3本の線の外で作動し 広い記憶容量範囲を有する共通の逐次BEPROM装置が利用可能7ある。同様 に利用可能ではあるもののさほど望まj〜くないのは並列アクセス持久記憶装置 である。
、−の情報を入力するもう1つの容易な方法は、別のデータカード又はディスク t−X億する、二々である。これはシステムにプラグインでき、コンピュータI I御装置は撮像前C情報を設けることができる。
L、力−一−ルーボとリソ((査 撮像用カテーテルヌはガイド線を用いるためにば、駆動用及び電気的接続を行な わなくてはならない、この種の活動を達成し容易にするためのセットアツプが、 図60に示されている0図60は、患者用テーブル622の縁部にとりつけられ た状態でモーターボックス620を示している。ガチ冒つの首のように曲った装 置624がテーブル622上にカテーテルコネクタを延ばし、撮像用カテーテル 又はガイド線を所定の位置に保持している。撮像中、撮像用カテーテル又はガイ ド線をまっすぐに保つことが重要である。このガチーウの首のように曲った装置 624は、撮像が遂行されるにつれて医者に追従すべく前後運動を容易に可能に する。撮像の前後で、このガン首形装W624及び撮像用カテーテルは、患者用 テーブル622上のクラッタのいくつかを除去し撮像用駆動軸が曲がらないよう 保護するため押し戻して外す4−とがてきるやこのガン首装w624はその支持 用構造の内列にケーブルを有していてよい。ガチ観つの首のように曲った装W6 24は好ましくは1、一定の距離のところで重量を支え2つの3次元点の間で移 動できるような物理的構成及び構造を有する。
カテーテルラボラトリにおける超音波式撮像は現在、超音波撮像システムをカテ ーテルラボの中に東で運び、システムとカテーテルをセットアツプして次に撮像 するといったやり方で行なわれている。カテーテル・ラボの七ノトア、ブによっ て異なるその他のシステム統合方法も存在する。従来のカテーテルラボのセット アツプでは、モータ630と条件づリユニット(MCU)632の間で直接接続 が行われる。モータは標準的にカート上のキャビネット内にあり、MCUはテー ブル上に取りつけられている。この構成では、近位駆動ケーブルは床を横切って 横たわり、システムが囲障のとなりに無い場合人がつまづ(可能性があるいシス テムが医師のとなりに無い場合には、M CUは床、テーブル上又は天井から吊 るしたコネクタを有しているべきであるや好ましいセットアツプに従うと、MC U632のケーブルがテーブル622が動かされた時点でこれに追従するよう、 テーブル622にコネクタ634が取りつけられている。システムは同様にプラ グ636を有し、ポータプル構成のためにプラグを外すことが可能である。この 構成においては、xsii透視装置からのビデオ入力端及び医師のす−バーヘッ ドモニター上での表示のためのビデオ出力端のためのコネクタも存在する。
その他のシステム構成としては、既存の又は修正されたカテーテルラボamハー ドウェアの中に統合されたラックマウントシステムがある。この構成では、シス テムはすでにオンライン状態にあり、医師が撮像処置を行なう必整がある時点で MCU620がテーブル622に取りつけられ、プラグが差込まれる。この時点 で撮像を開始することができる。外ss+usi装置はシステム指令を出すこと ができ、ビデオ出力は多重化され、医師のオーバーヘッドスクリーンに表示され る。
もう1つの代替的構成は、システムをMCU620内部に設置できるようにする ものである。これは、システムの電子部品が、テーブルラック上に置く適正サイ ズの箱の中に入るのに充分小さいものである場合に可能となる。ここでは、外部 1l11i!I装置から遠隔操作できるユニット上の手動インターフェイスがあ る。同様に、内部に小型モニタを具備することもできるが、好ましいヴコ、−イ ング方法は、外部でオーバーヘッドモニタ上で見ることである。この構成におい ては、通信、ビデオ信号及び電源用のプラグが1つある。
以上で詳述した説明は制限的意味をもつものではなくむしろ例示的なものとみな され、全ての等漬物を含む以下のクレームは本発明の118を規定する目的をも つものであるということを理解されたい。
センサーからの半径方向距離 断面A−A FIG、21 断面B−B ロー 要約番 本発明は、特に冠状脈管の超音波撮像用装置、その使用方法及びその製造方法で ある。
本装置は、患者の小さい脈管内に位置することかできる遠位端部(28)を育す る細長い部材(26)と体外に位置する近位端部−(32)、細長い部材の遠位 端部にあって、超音波パルスで遠位の冠状脈管を走査するために操作できるトラ ンスジューサ及び細長い部材の近位端とトランスジューサへパルスを発生しまた トランスジューサからパルスを受信するためのトランスジューサとに接続された 信号プロセッサ(34)を含む。またモータ(36)はトランスジューサを回転 するための細長い部材の近位端部に接続される得る。制御装置(38)はモータ と信号プロセッサを操作する。
国際調査報告 ″“41′n+a゛6+、(R′′” PCr/1Js9210::117

Claims (106)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.近位端部が体の外部に位置づけできるのに対し遠位端部は脈管内に位置づけ できる直径約1.0mmの可とう性のある細長い部材、細長い部材の遠位端部に 位置づけされ、脈管壁を走査すべく操作可能なトランスジューサセンサ; 前記トランスジューサセンサへ及びこのセンサからパルスを発生し受理するため 前記細長い部材の近位端部に接続された信号条件づけ用装置を含む撮像デバイス 。
  2. 2.前記細長い部材の直径が約1.07mm未満である、請求の範囲第1項に記 載のデバイス。
  3. 3.前記細長い部材を前記信号プロセッサに対し前記細長い部材を接続すること を目的とし、患者の体の外側に置くべく寸法決定及び適合されている結合用部材 をさらに含む、請求の範囲第1項に記載のデバイス。
  4. 4.前記細長い部材、前記トランスジューサセンサ及び前記信号条件付け装置が 整合した電気インピーダンスをもち、かくして別々のインピーダンス整合用コン ポーネントの必要性が無くなっている、請求の範囲第1項に記載のデバイス。
  5. 5.前記トランスジューサセンサに接続された遠位駆動ケーブル、前記信号プロ セッサに接続された近位駆動ケーブル、前記遠位及び近位駆動ケーブルを接続す る結合用部材を含み、さらにこの遠及び近位駆動ケーブルは前記トランスジュー サセンサのものに整合した電気的伝送インピーダンスを有する、請求の範囲第4 項に記載のデバイス。
  6. 6.前記結合用部材の長さは、不整合インピーダンスによるいかなる反射も前記 信号処理ユニットの作動周波数で生成されないようなものである、請求の範囲第 5項に記載のデバイス。
  7. 7.近位端部は患者から外に延びているのに対し患者の冠状脈管内に位置づけ可 能は遠位端部を有する可とう性ある管状トランスジューサシース;前記シースと の閥係において駆動ケーブルを回転させるため近位端部にてモータに接続され、 又電気パルスを発生し受理するためその近位端部にて信号処理ユニットにも接続 されている、前記シースの内腔内にある駆動ケーブル;前記駆動ケーブルの遠位 端部に接続され前記シースとの関係においてこの遠位端部と共に回転可能であり 、このシース内で一般にこの駆動ケーブルの中央軸に沿って位置づけされ、かつ この軸に対し垂直に面するように方向づけされた一般に平坦な表面を有するトラ ンスジューサ部分を含む、センサー部分を含む、患者の冠状脈管のための超音波 式撮像用装置。
  8. 8.前記トランスジューサ部分にはさらに、コア部分; このコア部分の相対する面上にある導電性層:前記コア部分の一面上の導電性層 全体にわたり位置づけられた整合用層;及び 前記整合用層からみて前記コア部分の反対側の面上で導電性層全体にわたり位置 づけられた裏打ち層 が含まれている、請求の範囲第7項に記載の超音波式撮像用装置。
  9. 9.前記裏打ち層は厚みが約0.012インチである、請求の範囲第8項に記載 の超音波式撮像用装置。
  10. 10.前記センサ部分にはさらに、 前記トランスジューサ部分が中に取りつけられ、このトランスジユーサ部分の表 面に隣接し前記駆動ケーブルに対し半径方向に向けられた第1のウィンドウを有 する細長い中空部材を含むハウジング部材、が含まれている、請求の範囲第7項 に記載の超音波式撮像用装置。
  11. 11.前記ハウジング部材にはさらに、第1のウィンドウからは反対側で前記駆 動ケーブルに対して半径方向に向けられた第2のウィンドウを有する細長い中空 部材がさらに含まれている、請求の範囲第10項に記載の超音波式撮像用装置。
  12. 12.第1のウィンドウが全体に矩形をしておりその大きい方の寸法が前記軸に 対して平行な方向にある、請求の範囲第10項に記載の超音波式撮像用装置。
  13. 13.前記トランスジューサ部分が、前記軸に対して平行な方向に大きい方の寸 法がある全体として矩形の有効部域を含む、請求の範囲第7項に記載の超音波式 撮像用装置。
  14. 14.前記センサー部分にはさらに、駆動ケーブルの遠位端部でトランスジュー サ部分に接続された電荷結合素子が含まれている、請求の範囲第7項に記載の超 音波式撮像用装置。
  15. 15.前記センサー部分はさらに、駆動ケーブルの遠位端部で取り付け用ホルダ 内に位置づけされ取りつけられた多数のセンサが含まれている、請求の範囲第7 項に記載の超音波式撮像用装置。
  16. 16.患者の体の小さい脈管の超音波式撮像を目的とし、近位端部が体の外側に あるのに対して遠位端部は脈管内部にある細長い部材、この細長い部材の遠位端 部に置かれ超音波パルスで脈管を走査するべく操作可能なトランスジューサ、こ のトランスジューサ及びこのトランスジューサから電気信号を送信するべく操作 可能でトランスジューサに接続されている駆動ケーブル、及びトランスジューサ ヘ及びトランスジューサから電気パルスを発生及び受理するための駆動ケーブル の近位端部に接続された信号プロセッサを有するデバイスにおいて、トランスジ ューサからの超音波信号に対し透過性ある材料で形成されかくして信号はシース の壁を通して患者の体へとその超音波走査を目的として伝送されうるようになっ ている遠位部分を少なくとも有するシース、を含む細長い部材。
  17. 17.前記スース上に位置づけられトランスジューサの前記パルス送りによって 検出でき、かくしてトランスジューサの位置を決定できるような位置合せマーカ ー、がさらに含まれている請求の範囲第16項に記載の細長い部材。
  18. 18.前記位置合せ用部材にはさらに、トランスジューサの角位置を決定できる 円周方向の位置合せ用パターンが含まれている、請求の範囲第17項に記載の細 長い部材。
  19. 19.前記位置合せ部材にはさらに、トランスジューサの長手方向位置を決定で きる長手方向の位置合せ用パターンが含まれている、請求の範囲第17項に記載 の細長い部材。
  20. 20.前記長手方向位置合せ用パターン位置合せ用部材が、グレースケールパタ ーンである、請求の範囲第17項に記載の細長い部材。
  21. 21.前記長手方向位置合せ用パターン位置合せ用部材が2進パターンである、 請求の範囲第17項に記載の細長い部材。
  22. 22.患者の脈管構造の超音波式撮像のために役立つ細長い部材を洗浄するため の方法において、 ポート付きマニホルドに連結された近位端部と閉鎖された遠位端部を伴う細長い シースを提供する段階; マニホルドのポートを通して内腔内に、近位及び遠位の開口部をもちしかもシー スの内腔の直径よりも小さい外径を有する洗浄用管状部材を設置する段階;洗浄 用内控の遠位端部がシースの閉鎖された遠位端部近くにあり一方洗浄用管状部材 の近位端部はマニホルドのポートから近位に延びるようにシースの中に洗浄用管 状部材を前進させる段階; 洗浄用管状部材を通してその近位端部から遠位端部へ流体をブラッシングする段 階; シース内で流体を加圧する段階; マニホルドの第2のポートを通してシースから流体の一部を排出する段階;シー ス内に残りの流体を保持するべくマニホルドを密封する段階;シースから洗浄用 管状部材を引き出す段階;及び駆動ケーブルに接続されたトランスジューサをシ ースの内腔内に設置する段階、 を含む洗浄方法。
  23. 23.患者の脈管構造の超音波式撮像のために役立つ細長い部材を洗浄するため の方法において、 ポート付きマニホルドに連結さた近位端部と閉鎖された遠位端部を伴い、主内腔 と外側内腔を有し、主内腔はその近位端部にてマニホルドのポートに連結されさ らに主内腔の遠位端部は外側内腔と連絡しているような細長いシースを提供する 段階; 外側内腔の近位端部内へそして主内腔を通してその中に流体をフラッシングする 段階; シース内の流体を加圧する段階; マニホルドのポートを通してシースから流体の一部分を排出する段階;シース内 に残りの流体を保持するべくマニホルドを密封する段階;及びシースの内腔内へ 駆動ケーブルに接続されたトランスジューサを設置する段階; を含む洗浄方法。
  24. 24.患者の脈管構造の超音波式撮像のために役立つ細長い部材を洗浄するため の方法において、 ため込まれた気体が中を通って拡散できるような材料で作られた透過性シールを その遠位端部に伴う内陸をもち、同様にポート付きマニホルドに連結された近位 端部をも有する細長いシースを提供する段階;シースの内腔内にため込まれた気 体がその中を通って拡散できるようにしながら、内腔の近位端部の中に流体をブ ラッシングする段階;シース内の流体を加圧する段階; シース内に流体を保持するためマニホルドを密封する段階;及び駆動ケーブルに 接続されたトランスジューサを(?)内に設置する段階;を含む洗浄方法。
  25. 25.患者の体の小さな脈管の超音波式撮像のための撮像デバイス内で使用する ための駆動ケーブルにおいて、この撮像デバイスには、患者の体の小さな脈管内 に位置づけ可能な遠位端部及び体の外側に位置づけ可能な近位端部を伴う細長い 部材、この細長い部材の遠位端部に位置づけられ派管の壁を走査するべく操作可 能であるトランスジューサ、トランスジューサへ及びトランスジューサからパル スを発生及び受理するためトランスジューサの近位端部に接続された駆動ケーブ ル、及び駆動ケーブルを用いて前記トランスジューサヘ及びこのトランスジュー サから電気信号を伝送するべく操作可能な信号プロセッサがついており、さらに 、 外側層化コイルアセンブリ;及び この層化コイルアセンブリの内側にある心線、を含む駆動ケーブル。
  26. 26.前記外側層化コイルアセンブリにはさらに前記心線のまわりに複数の同軸 コイル層が含まれている、請求の範囲第25項に記載の駆動ケーブル。
  27. 27.前記複数の同軸コイル層が前記心線のまわりに3つの同軸コイル層を含ん でいる、請求の範囲第26項に記載の駆動ケーブル。
  28. 28.前記外側層化コイルアセンブリがさらに少なくとも1つの平坦な電線の層 で構成されている、請求の範囲第26項に記載の駆動ケーブル。
  29. 29.前記コイル層の各々はらせん巻きにされた平坦な電線の複数の個々のより 線で構成されている、請求の範囲第27項に記載の駆動ケーブル。
  30. 30.前記複数のコイル層の各々の層は多数の個々のより線で構成されている、 請求の範囲第26項に記載の駆動ケーブル。
  31. 31.前記複数の個々の層の各々は、すぐ隣りの層から反対らせん方向に巻きつ けられている、請求の範囲第26項に記載の駆動ケーブル。
  32. 32.前記外側層化コイルアセンブリの高い導電率の材料のメッキを包含してい る、請求の範囲第25項に記載の駆動ケーブル。
  33. 33.前記心線が内部導体とこの内部導体から絶縁体によって分離された外部導 体をもつ同軸ケーブルを含む、請求の範囲第25項に記載の駆動ケーブル。
  34. 34.前記外部導体が、複数の電線で構成された編組シールドを含む、請求の範 囲第33項に記載の駆動ケーブル。
  35. 35.前記編組シールドが複数の平坦な電線で構成されている、請求の範囲第3 4項に記載の騒動ケーブル。
  36. 36.前記外部導体には高導電率の材料のメッキが包含されている、請求の範囲 第33項に記載の駆動ケーブル。
  37. 37.約0.018インチの直径を有する、請求の範囲第25項に記載の駆動ケ ーブル。
  38. 38.患者の体の小さな脈管の超音波式撮像を目的とし、近位端部が体の外側に あるのに対して遠位端部は脈管内に位置づけすることができる細長い部材、この 細長い部材の遠位端部にあり超音波パルスで脈管を走査するべく操作可能なトラ ンスジューサ、遠位端部でトランスジューサに連結されこのトランスジューサヘ 及びこのトランスジューサから電気信号を伝送するべく操作可能な遠位駆動ケー ブル、近位駆動ケーブル、トランスジューサへ及びトランスジューサからパルス を発生及び受理するため近位駆動ケーブルの近位端部に接続された信号プロセッ サ、トランスジューサを回転させるべく近位駆動ケーブルの近位端部に接続され たモーター、及び遠位駆動ケーブルと近位駆動ケーブルを接続するための結合用 部材を有する撮像デバイスにおいて、さらに、細長い部材及び遠位駆動ケーブル の近位端部に接続され、細長い部材と遠位駆動ケーブルの間の回転運動を可能に するように適合された遠位区分、及び遠位区分に解除可能な形で連結でき、駆動 ケーブルの近位部分に接続されている近位区分、 を含む結合用部材。
  39. 39.遠位区分には、 細長い部材に連結されたスリーブ部分及び遠位駆動ケーブルに接続された前記ス リーブ部分の内側にある第1の固転同軸部材、 が含まれている、請求の範囲第38項に記載の結合用部材。
  40. 40.近位部分には、 近位駆動ケーブルに接続されたスリーブ部分、このスリーブ部分の内部にあり、 前記第1の回転同軸部材とかみ合い可能な形で係合できる第2の回転同軸部材; 第2の回転可能両軸部材から定置型電気導体まで電気信号を転送するため前記第 2の回転同軸部材に接続された電気信号転送装置;及び近位にはモータに遠位に は第2の回転可能な同軸部材に接続された回転駆動軸、 か含まれている、請求の範囲第39項に記載の結合用部材。
  41. 41.電気信号転送装置には、 前記第2の回転同軸部材;及び 前記第1の導体へ及び第1の導体から前記第2の導体へ電気信号を伝送すること ができる第1の導体に対して滑動可能な形で係合された第2の導体、が含まれて いる、請求の範囲第40項に記載の結合用部材。
  42. 42.前記導体はブラシ及びスリップリングである、請求の範囲第41項に記載 の結合用部材。
  43. 43.患者の体の小さな脈管の超音波式撮像のための撮像デバイスにおいて、患 者の脈管内に位置づけ可能な遠位端部と体の外側に位置づけ可能な近位端部を有 する細長い部材、 細長い部材を遠位端部にあり脈管の壁を走査するべく操作可能なトランスジュー サ、 前記トランスジューサに接続されこのトランスジューサへ及びトランスジューサ から電気信号を伝送するべく操作可能な遠位端部をもつ回転可能な遠位部分、 回転する近位部分とそれに隣接する定置式近位部分を含む近位部分、を有する駆 動ケーブル、 前記駆動ケーブルの前記定置型近位部分に接続された、前記トランスジューサへ 及びこのトランスジューサからパルスを発生させ受理するための信号プロセッサ 、 前記駆動ケーブルの前記回転可能な近位部分の近位端部に接続された、前記トラ ンスジューサを回転させるためのモータ、及び前記駆動ケーブルの前記近位及び 遠位部分を解除可能な形で連結するための結合用部材、 を含む撮像デバイス。
  44. 44.患者の体の小さな脈管の超音波式撮像のための撮像デバイス内で用いるた めのデータ処理アーキテクチャにおいて、この撮像デバイスには、小さい脈管内 に位置づけできる遠位端部及び体の外側に位置づけ可能な近位端部を伴う細長い 部材、細長い部材の遠位端部に位置づけされ脈管の壁を走査するべく操作可能な トランスジューサ、トランスジューサへ及びトランスジューサから電気信号を伝 送するべく操作可能でトランスジューサに接続された駆動ケーブル、及びトラン スジューサへ及びトランスジューサからパルスを発生及び受理するため駆動ケー ブルの近位端部に接続された信号プロセッサが含まれており、トランスジューサ により生成された信号から誘導された極座標データを処理するべく適合された生 データパイプライン;生データパイプラインからのデータを直交座標データヘ変 換し直交座標データを出力するため参照用テーブル及び生データパイプラインに 対する応答性をもつ手段、及び 変換用手段の出力に応える図形データパイプラインを含むデータ処理用アーキテ クチャ。
  45. 45.人間の脈管構造の小さな脈管の中へ進入しその内部から小さな脈管を撮像 するための撮像用ガイド線において、 従来のカテーテルの内腔を介して人間の脈管構造の小さな脈管の中へ位置づけす るのに適した寸法を有し、従来のカテーテルのガイド線内腔内に位置づけされこ れを介して人間の脈管構造の小さな脈管内へと前進させられるようなサイズをも つ細長い駆動軸; 細長いシャフトの遠位部分に連結され、同様にカテーテルの内腔を介して人間の 脈管構造の小さな脈管内へ位置づけされるべく寸法決定されているトランスジュ ーサ部分; 細長い駆動軸を介して近位制御装置からトランスジューサ電気信号を送るため、 又同様に近位駆動装置から細長い駆動軸へ機械的エネルギーを送り撮像のためト ランスジューサを回転させるための、細長いシャフトの近位端部に接続された近 位区分、 を含む甘用かイド線。
  46. 46.前記細長い駆動軸が約0.018インチ以下である、請求の範囲第45項 に記載の撮像用ガイド線。
  47. 47.前記トランスジューサは、超音波信号が中を通過しうる約0.012イン チの寸法をもつアパーチャを有するトランスジューサハウジングマウント内に取 り付けられている、請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
  48. 48.前記トランスジューサ部分は、 複数の分離した要素かち成る正面部分を有する圧電センサ、で構成されている、 請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
  49. 49.前記分離した要素は、正面内に形成されたスライスをもつ卓一の圧電材料 で形成されている、請求の範囲第48項に記載の撮像用ガイド線。
  50. 50.前記スライスが駆動軸の長手方向軸に平行である、請求の範囲第49項に 記載の撮像用ガイド線。
  51. 51.前記複数の要素のうちの2本又はそれ以上が、その同時励起を目的として 単一対のケーブルリード線に接続されている、請求の範囲第49項に記載の撮像 用ガイド線。
  52. 52.前記トランスジューサ部分を形成する要素が全て、その全ての同時励起を 目的として単一対のケーブルリード線に接続されている、請求の範囲第49項に 記載の撮像用ガイド線。
  53. 53.前記要素が要素の厚みを横断して連結されている、請求の範囲第49項に 記載の撮像用ガイド線。
  54. 54.前記要素が要素の幅を横段して連結されている、請求の範囲第49項に記 載の撮像用ガイド線。
  55. 55.前記トランスジューサ部分は、中を超音波信号が通過しうる1つのアパー チャをもつトランスジューサハウジングマウント内に取りつけられており、この アパーチャは円形をしており、かつ駆動軸の長手方向軸に平行な直線としてスラ イスが形成されている、請求の範囲第49項に記載の撮像用ガイド線。
  56. 56.前記トランスジューサ部分は、中を超音波信号が通過しうる1つのアパー チャをもつトランスジューサハウジングマウント内に取りつけられており、この アパーチャは円形をしており、かつ円形要素を形成する円形同心スライスとして スライスが形成されている、請求の範囲第49項に記載の撮像用ガイド線。
  57. 57.前記トランスジューサ部分は、中を超音波信号が通過しうる1つのアパー チャをもつトランスジューサハウジングマウント内に取りつけられており、この アパーチャは円形で、スライスはらせん状要素を形成するらせんスライスとして 形成されている、請求の範囲第49項に記載の撮像用ガイド線。
  58. 58.センサ及びマウントの表面は、とり囲む流体との間の表面張力を増大する べく処理を受けている、請求の範囲第47項に記載の撮像用ガイド線。
  59. 59.トランスジューサ部分上のアパーチャ全体上に形成された保護シース、を さらに含む、請求の範囲第47項に記載の撮像用ガイド線。
  60. 60.前記シースは、前記トランスジューサ部分の前の空間を充たす表面をもつ 形状で形成されている、請求の範囲第59項に記載の撮像用ガイド線。
  61. 61.インピーダンスが1つの層から別の層へ指数的に続く一連の層で形成され 前記トランスジューサ部分上のアパーチャ全体上に位置づけられた指教整合層、 をさらに含む、請求の範囲第47項に記載の撮像用ガイド線。
  62. 62.前記トランスジューサ部分の裏側にある裏打ち層;及び裏打ち層に隣接し てとりつけられたスプライン構造。 をさらに含む、請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
  63. 63.前記トランスジューサ部分がくさびの幾何形状のトランスジューサである 、請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
  64. 64.前記くさび幾何形状トランスジューサの裏打ち表面の1つが、前記表面か らの反射を減衰するべく上に位置づけられた四分の一波長回折格子面を有する、 請求の範囲第63項に記載の撮像用ガイド線。
  65. 65.信号を送受するため近位区分に連結され、さらに急速に移動する血液の散 乱戻り信号をろ過するためのベクトル平均回路を結む制御装置、をさらに含む、 請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
  66. 66.前記トランスジューサ部分は、 第1の周波数で作動するための第1のセンサー;及びもう1つの周波数で作動す るための、前記第1のセンサーの上にある第2のセンサで構成されている、請求 の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
  67. 67.前記トランスジューサ部分に接続されこの部分から遠位に延びており、か くして脈管内カテーテルの位置決定のため及び脈管内カテーテルのガイド線内腔 を用いてアクセス可能な動脈の特徴を撮像するために撮像用ガイド線を用いるこ とができるようになっている柔軟性のあるバネ先端部、がさらに含まれている、 請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド線。
  68. 68.トランスジューサ区分に対し柔軟性のある先端部を接続するひずみ軽減区 分、がさらに含まれる、請求の範囲第67項に記載の撮像用ガイド線。
  69. 69.前記ひずみ軽減区分が漸進的に増大する心線直径を含む、請求の範囲第6 8項に記載の撮像用ガイド線。
  70. 70.撮像のため前記トランスジューサ部分が回転させられているとき動脈との 関係において前記先端部が静止状態にとどまることができるようにするため前記 先端部に連結されており、前記撮像用ガイド線がかじ取りに用いられるときこの 先端部をトランスジューサ部分にロックする解除可能なロック用手段をさらに含 む、請求の範囲第67項に記載の撮像用ガイド線。
  71. 71.前記解除可能なロック用手段は、前記先端部に連結されておりかくしてピ ストンが加圧されたとき前記先端部がトランスジューサ部分にロックされるよう になっている油圧ピストンに対し、流体圧力を与えるための手段、 を含む、請求の範囲第70項に記載の撮像用ガイド線。
  72. 72.心線、 前記心線をとり囲む絶縁層、 前記絶縁層をとり囲むシールド層、 前記シールド層をとり囲むコイル層 が前記駆動ケーブルに含まれている、請求の範囲第45項に記載の撮像用ガイド 線。
  73. 73.前記心線には、 多量より線のメッキ銅線 が含まれている、請求の範囲第72項に記載の撮像用ガイド線。
  74. 74.前記心線は、0.001インチ未滴の厚みまで高い導電率の材料でメッキ されている、請求の範囲第73項に記載の撮像用ガイド線。
  75. 75.前記心線は銀メッキされている、請求の範囲第73項に記載の撮像用ガイ ド線。
  76. 76.前記心線は、 長手方向の剛性を高めるため高い弾性係数をもつ材料の単線(中実線)、を含ん でいる、請求の範囲第72項に記載の撮像用ガイド線。
  77. 77.前記心線は、ステンレス鋼、タングステン及びベリリウム銅から成る一群 の中から選択された1つの材料で構成されている、請求の範囲第76項に記載の 撮像用ガイド線。
  78. 78.前記絶縁層は、テフロン、ガラスより線、ガラスの中実押出成形品、カイ ナールより線及びセラミクス押出成形品から成る一群の中から選択された1つの 材料で形成されている、請求の範囲第72項に記載の撮像用ガイド線。
  79. 79.前記絶縁層には、 前記心線と前記シールド層の間の長手方向の動きを制限するための手段、が含ま れている、請求の範囲第78項の撮像用ガイド線。
  80. 80.前記シールド層は、矩形の銀メッキされた銅線の編組で形成されている、 請求の範囲第72項に記載の撮像用ガイド線。
  81. 81.前記外側コイル層は、銅及びステンレス鋼から成る一群の中から選択され た1つの材料で形成されている、請求の範囲第72項に記載の撮像用ガイド線。
  82. 82.前記細長い躯動軸は約0.014インチ以下である、請求の範囲第45項 に記載の撮像用ガイド線。
  83. 83.介入処置と組合わせた、一人の人間の心血管系の1領域の超音波式撮像の 方法において、 介入による治療装置を用いてこの人間の脈管構造の領域で治療処置を行なう目的 でその遠位部分に結びつけられた介入治療装置を有し、しかもこの遠位部分が部 位に近くなるように患者の脈管構造内にカテーテルを位置づけするためガイド線 を中に受け入れることのできる内腔を中に有しているカテーテルを位置づけする 段階; 超音波トランスジューサが人間の脈管構造の領域にくるように結びつけられた介 入装置を有するカテーテルの内腔を通して患者の脈管構造内に、遠位端部に超音 波トランスジューサをもつ撮像用ガイド線を位置づけする段階;及び遠位端部に 超音波トランスジューサをもつ撮像ガイド線で人間の脈管構造の領域を走査する 段階、 を含む方法。
  84. 84.前記撮像用ガイド線はこの線を脈管内で位置づけするのに用いることので きる遠位先端部を含んでおり、さらに、 カテーテルに先立って人間の脈管構造の領域内に撮像用ガイド線をルーティング する段階、及び 撮像用ガイド線の上でカテーテルを前送りする段階が含まれている、請求の範囲 第83項に記載の方法。
  85. 85.トランスジューサ部分が部位にある間撮像用ガイド線を回転させることに よって撮像する段階; がさらに含まれる、請求の範囲第84項に記載の方法。
  86. 86.撮像のために回転させられる前に撮像用ガイド線全体上にシースをルーチ ングする段階、 がさらに含まれる、請求の範囲第84項に記載の方法。
  87. 87.撮像用ガイド線の先端部が撮像中シースから遠位に延びる、請求の範囲第 86項に記載の方法。
  88. 88.撮像用ガイド線の先端部が、撮像のための回転の前にシース内に引き戻さ れる、請求の範囲第86項に記載の方法。
  89. 89.撮像用ガイド線が1ヘルツの分数の速度で回転させられる、請求の範囲第 85項に記載の方法。
  90. 90.撮像用ガイド線は手動式に回転させられる、請求の範囲第85項に記載の 方法。
  91. 91.前記撮像用ガイド線のトランスジューサ部分が前記介入治療装置の下にあ る間撮像用ガイド線を回転させる段階、 をさらに含む、請求の範囲第85項に記載の方法。
  92. 92.介入治療装置を用いて人間の脈管構造の領域で治療処置を行なう段階、が さらに含まれている、請求の範囲第85項に記載の方法。
  93. 93.介入治療処置を行なった後、介入治療装置を引き出す段階がさらに含まれ ている、請求の範囲第92項に記載の方法。
  94. 94.介入治療装置を引き出した後、撮像用ガイド線で部位において撮像する段 階、がさらに含まれている、請求の範囲第94項に記載の方法。
  95. 95.撮像用ガイド線全体上で第2の介入カテーテルを前送りする段階、がさら に含まれる、請求の範囲第94項に記載の方法。
  96. 96.介入治療カテーテルと撮像用ガイド線を合わせてもう1つの動脈位置まで 移動させる段階、 がさらに含まれる、請求の範囲第84項に記載の方法。
  97. 97.カテーテルはその遠位端部に短かいガイド線内腔を有し、通常使用中の体 内のカテーテルの一部分の中に短かいガイド線内腔への近位入口がある、請求の 範囲第83項に記載の方法。
  98. 98.近位ガイド線内腔入口まで撮像用ガイド線上に補強用シースを位置づけす る段階、 がさらに含まれている、請求の範囲第97項に記載の方法。
  99. 99.分離した従来のガイド線を用いてカテーテルを位置づけする段階;及びカ テーテルのガイド線内腔内への撮像用ガイド線の位置づけに先立って、カテーテ ルのガイド線内腔から従来のガイド線を引き出す段階、がさらに含まれている、 請求の範囲第83項に記載の方法。
  100. 100.患者の体の小さな脈管の超音波撮像のための撮像デバイス内で使用する ためのデータ処理用アーキテクチャにおいて、撮像デバイスには、小さな脈管の 中から患者の体の小さな脈管を走査するため脈管内に位置づけされるべく寸法決 定され適合されたトランスジューサ、トランスジューサに接続された遠位端部を 有しトランスジューサへ及びトランスジューサから電気信号を送るため及びトラ ンスジューサを回転させて人間の体の脈管を超音波で走査するため操作可能な転 勤ケーブル、及び駆動ケーブルを介してトランスジューサへ及びトランスジュー サから信号を発生及び受理するよう適合された信号プロセッサが備わっており、 トランスジユーサが生成した信号から誘導された極座標データを処理するべく適 合された生データパイプライン、 小さな脈管への撮像デバイスの前送り又は小さい脈管からの撮像デバイスの引き 出しの間に生成された生データを記録するため前記パイプラインに連結された手 段、 生データバイブラインからのデータを直交座標データに変換し直交座標データを 出力するため、生データパイプライン及び参照用テーブルに対し応答性をもり手 段;及び 変換手段の出力に対する応答性をもつ図形データパイプラインを含むデータ処理 用アーキテクチャ。
  101. 101.患者の体の小さな脈管の超音波撮像を目的とし、小さな脈管の中から患 者の体の小さな脈管を走査するため脈管内に位置づけされるべく寸法決定され適 合されたトランスジューサ、トランスジューサに接続された遠位端部を有しトラ ンスジューサヘ及びトランスジューサから電気信号を送るため及びトランスジュ ーサを回転させて超音波で人間の体の脈管を走査するため操作可能な駆動ケーブ ル、駆動ケーブルを介してトランスジューサヘ及びトランスジューサから信号を 発生及び受理するよう適合された信号プロセッサ、及びトランスジューサを回転 するべく駆動ケーブルに連続するよう適合されたモータを含む撮像デバイスにお いて、信号プロセッサ及びモーターに近位駆動ケーブルを連結する結合用部材で あって、 駆動ケーブルの近位端部にモータを解除可能な形で連結するための機械的コネク タ; 駆動ケーブルの近位端部に解除可能な形で連結すべく適合された回転する部分; 信号プロセッサとに接続され、信号プロセッサと回転部分の間で信号を伝送する ための非回転部分; を有しこの回転部分と非回転部分が信号送信径路に沿って互いに接触していない ような非接触型信号伝送装置、 を含む結合用部材。
  102. 102.前記回転部分及び非回転部分はさらに前記回転部分と非回転部分の間で 信号を伝送し検知するための容量性検知手段 を含んでいる、請求の範囲第101項に記載の結合用部材。
  103. 103.前記回転及び非回転部分はさらに前記回転部分と非回転部分の間で信号 を伝送し検知するための磁気手段、を含んでいる、請求の範囲第101項に記載 の結合用部材。
  104. 104.患者の体の小さな脈管の超音波撮像のための撮像デバイスにおいて、中 から超音波パルスで脈管を走査するため信号を発生及び受理するための信号プロ セッサに連結することができるデバイスであって、中から超音波パルスで人間の 脈管構造を走査するため人間の脈管構造の小さい脈管内に位置づけされるべく寸 法決定されたトランスジユーサ;遠位部分でトランスジューサに接続され、人間 の脈管構造の小さな脈管内に位置づけするのに適した寸法を有し、しかも信号プ ロセッサとトランスジューサの間で中で電気信号を伝送するよう適合された細長 い駆動軸;及び撮像デバイスと結びつけられ、撮像デバイスについてのデバイス 特有の情報を記憶し信号プロセッサーとこのデバイスが接続されている場合この プロセッサにより読みとり可能となるべく適合された情報記憶媒体を含む撮像デ バイス。
  105. 105.前記情報記憶媒体が、駆動軸に連結された部分内にある、請求の範囲第 104項に記載の撮像デバイス。
  106. 106.前記情報記憶媒体がEEPROMである、請求の範囲第105項に記載 の撮像デバイス。
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