JP2001524339A - System and method for directing operation of a device, particularly to a medical target - Google Patents

System and method for directing operation of a device, particularly to a medical target

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JP2001524339A
JP2001524339A JP2000522829A JP2000522829A JP2001524339A JP 2001524339 A JP2001524339 A JP 2001524339A JP 2000522829 A JP2000522829 A JP 2000522829A JP 2000522829 A JP2000522829 A JP 2000522829A JP 2001524339 A JP2001524339 A JP 2001524339A
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respect
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パルティエリ・ヨアフ
セガレスク・ビクター
ネイガー・ロン
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Abstract

(57)【要約】 特に医療用の標的物に対して機器動作を誘導するためのシステム及び方法を提供する。本発明の一側面において、システムは機器の動きを画像として見られる標的物に対して誘導する。システムには、標的物を含む画像を形成するための少なくとも1つのスキャンニング装置、基準位置から放射エネルギを送るための第1の基準位置における少なくとも1つの送信機、幾つかの位置検出器、およびデータ処理装置が含まれる。位置検出器には、放射エネルギを受取るための機器における少なくとも1つの位置検出器、放射エネルギを受取るためのスキャンニング装置における少なくとも1つの位置検出器、及び装置またはスキャンニング装置の何れかにおける放射エネルギを受取るための少なくとも1つの位置検出器が含まれる。スキャンニング装置に対する機器の計算位置の精度をモニターするために、データ処理装置は送信器および各位置検出器と機能的に通信する。 (57) Abstract A system and method are provided for guiding device operation to a medical target in particular. In one aspect of the invention, the system guides movement of the device relative to a target viewed as an image. The system includes at least one scanning device for forming an image including the target, at least one transmitter at a first reference position for transmitting radiant energy from the reference position, several position detectors, and A data processing device is included. The position detector includes at least one position detector in an instrument for receiving radiant energy, at least one position detector in a scanning device for receiving radiant energy, and radiant energy in either the device or the scanning device. At least one position detector for receiving the position information. The data processing device is in operative communication with the transmitter and each position detector to monitor the accuracy of the instrument's calculated position relative to the scanning device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 技術分野 本発明は、誘導システムおよび安全システムに関連し、さらに標的物に対して
機器動作を誘導するためのそれらの使用方法に係るものである。本発明は、超音
波、CTまたはMRIのような結像(画像形成)システムと接続して、体内の標的物 に対して生体組織を通しての吸引、バイオプシー針、内視鏡等の医療機器動作を
誘導するような医療用として特に有効である。
[0001] Technical Field The present invention relates to the induction system and the safety system, in which further relates to a method of their use for inducing device operation with respect to targets. The present invention connects to an imaging (image forming) system such as ultrasound, CT, or MRI to perform suction of a target in the body through a living tissue, operation of a biopsy needle, an endoscope, and other medical devices. It is particularly effective for medical use such as guidance.

【0002】 発明の背景 誘導システムは、体内の特定の標的物に向けて種々のタイプの医療機器(例え
ば、吸引及びバイオプシー針、内視鏡等)を誘導することを目的とするような医
療用に用いられる。例えばバイオプシー針を誘導する場合、通常位置センサが針
の頂部に取付けられ、空間における絶対位置が決定される。標的の組織が位置す
る身体の一部は、超音波、CT、MRIのような結像システムによって画像形成され る。画像システムによって表示された平面の絶対位置は、位置センサによって同
様に決定することが可能であり、よって標的の組織に対する針(needle)の相対的
位置と方向を計算することができる。一旦これらの値が決定されると、医師が標
的物に向けたバイオプシー針(或いは他の医療用機器)の方向を確認することを
可能するために、標的物に向けた針の予想される経路を計算して画像として表示
することができる。誘導のために超音波の画像を用いるそのような複合的機器が
、特許申請PCT/IL96/00050(1997年2月6日公開;ここで言及することにより本明
細書の一部とする)に開示されている。そのような場合、超音波のスキャン平面
の位置と方向は、超音波変換器に取付けられたセンサによって測定される。
BACKGROUND guidance system invention, for medical as its object to induce various types of medical devices (e.g., aspiration and biopsy needle, an endoscope, etc.) towards a specific target of the body Used for For example, when guiding a biopsy needle, usually a position sensor is attached to the top of the needle to determine its absolute position in space. The part of the body where the target tissue is located is imaged by an imaging system such as ultrasound, CT, MRI. The absolute position of the plane displayed by the imaging system can be similarly determined by the position sensor, so that the relative position and orientation of the needle with respect to the target tissue can be calculated. Once these values have been determined, the expected path of the needle towards the target to allow the physician to determine the direction of the biopsy needle (or other medical device) towards the target. Can be calculated and displayed as an image. Such a hybrid instrument that uses ultrasound images for guidance is described in patent application PCT / IL96 / 00050 (published February 6, 1997; incorporated herein by reference). It has been disclosed. In such cases, the position and direction of the ultrasound scan plane is measured by a sensor mounted on the ultrasound transducer.

【0003】 要求された測定を達成するための最も一般的な方法は、空間の固定された位置
に配置された送信機から一組の信号を送信することによるものであり、その信号
は、バイオプシー針(或いは誘導される他の機器)に取付けられた一組のセンサ
によって受信される。この場合、送信機及び受信機の各々は、個々の直交座標の
組に関連付けられる。送信機の直交座標に対する受信機の直交座標の相対的位置
及び方向は、送信機の直交座標の原点から受信機の直交座標の原点へと向かう移
動ベクトルによって、また3次元のローテーション行列によって与えられる。受
信機によって受信される送信機の信号は、前記ベクトル及び行列の成分を決定す
るのに十分である。従って、送信機の直交座標に対する機器の位置及び方向を計
算することができる。この目的で使用される信号は、光、高周波(RF)または低
周波(LF)の電磁波等である。
[0003] The most common way to achieve the required measurements is by transmitting a set of signals from a transmitter located at a fixed location in space, the signals being transmitted by a biopsy. It is received by a set of sensors attached to the needle (or other device to be guided). In this case, each of the transmitter and the receiver is associated with an individual set of rectangular coordinates. The relative position and orientation of the receiver's Cartesian coordinates relative to the transmitter's Cartesian coordinates are given by the motion vector from the transmitter Cartesian coordinate origin to the receiver Cartesian coordinate origin and by a three-dimensional rotation matrix. . The transmitter signal received by the receiver is sufficient to determine the components of the vector and matrix. Therefore, the position and direction of the device with respect to the rectangular coordinates of the transmitter can be calculated. The signals used for this purpose are light, high frequency (RF) or low frequency (LF) electromagnetic waves, and the like.

【0004】 前述の方法は、受信センサ付近に存在する障害物及び/又は干渉する電磁場に
よって生じる測定誤差に対して不安定である。医療インターベンションプロシジ
ャ(medical intervention procedures)の場合には、そのような測定誤差によっ て患者の身体に取返しのつかない危害を及ぼす可能性があり、そのようなことは
防止しなければならない。
[0004] The foregoing method is unstable with respect to measurement errors caused by obstacles and / or interfering electromagnetic fields present near the receiving sensor. In the case of medical intervention procedures, such measurement errors can cause irreparable harm to the patient's body and must be prevented.

【0005】 発明の開示 本発明の目的は、前述の標的物に向けて機器の動作を誘導するのに有効である
システムおよび方法を提供することにある。詳述すると、本発明の目的は、体内
の標的物に向けて医療機器を誘導するために用いるシステムおよび方法を提供す
ることにあり、そのシステムおよび方法は指示を与え、つまり患者の身体に重大
な危害を及ぼす可能性のある測定誤差の原因となる障害物及び/又は干渉する電
磁場が存在する場合に、警報を作動させる。
[0005] disclosure purposes of the present invention the invention is to provide a an effective system and method to induce the operation of the device towards the targets described above. In particular, it is an object of the present invention to provide a system and method used to guide a medical device toward a target within the body, the system and method providing instructions, i.e., critically affecting the patient's body. Activate an alarm when there are obstacles and / or interfering electromagnetic fields that cause measurement errors that can cause serious harm.

【0006】 本発明の1つの側面においては、標的物に向けて機器の動きを誘導するための
システムであって、空間の基準位置から放射エネルギを伝送するための基準位置
における送信装置と、標的物に向けて誘導される機器における位置センサであっ
て、送信装置から放射エネルギを受信して空間の基準位置に対する機器の位置に
対応する出力を生じさせる位置センサと、位置センサの出力を受信して基準位置
に対する機器の位置を計算するデータ処理装置と、標的物をスキャンするスキャ
ンニング装置における位置センサであって、送信装置から放射エネルギを受信し
て空間の前記基準位置に対するスキャンニング装置の位置に対応する出力を生じ
させる位置センサと、位置センサの出力を受取って基準位置に対する機器の位置
を計算し、またスキャンニング装置/画像形成平面に対する誘導される機器の位
置を計算するデータ処理装置とを含むことを特徴とする前記システムを提供する
。そのようなシステムが、我々の特許申請PCT/IL96/00050(ここで言及すること
により本明細書の一部とし、また第1の誘導システムとして引用する)に開示さ
れている。
In one aspect of the present invention, a system for directing movement of a device toward a target, comprising: a transmitter at a reference position for transmitting radiant energy from a reference position in space; A position sensor in a device guided toward an object, the position sensor receiving radiant energy from a transmitting device to generate an output corresponding to the position of the device with respect to a reference position in space, and receiving an output of the position sensor. A data processing device for calculating the position of the device with respect to a reference position, and a position sensor in the scanning device for scanning a target, wherein the position of the scanning device with respect to the reference position in space receiving radiant energy from a transmitting device A position sensor that produces an output corresponding to the position sensor, and receives the output of the position sensor to calculate the position of the device relative to a reference position. And a data processing device for calculating the position of the guided equipment with respect to the scanning plane / imaging plane. Such a system is disclosed in our patent application PCT / IL96 / 00050, which is hereby incorporated by reference and which is referred to as the first guidance system.

【0007】[0007]

【外3】 [Outside 3]

【0008】 (a)第1のベクトルで同様に定義される第1の送信機(T1)に対する位置セ
ンサの位置及び方向を測定し、 (b)第2のベクトルで同様に定義される第2の送信機(T2)に対する位置セ
ンサの位置及び方向を測定し、 (c)第1のベクトル及び第2のベクトルから2つの送信機の間の測定ベクト
ル(→)(T12)mを計算し、 (d)既知のベクトル(→)(T12)と測定ベクトル(→)(T12)mとを比較し、 (e)測定ベクトル(→)(T12)mと既知のベクトル(→)(T12)との差の絶対 値に対応する出力を生じさせる。
(A) measuring the position and orientation of a position sensor with respect to a first transmitter (T1), also defined by a first vector, (b) a second, similarly defined by a second vector Measuring the position and direction of the position sensor with respect to the transmitter (T2) of (c), and calculating a measurement vector (→) (T 12 ) m between the two transmitters from the first vector and the second vector. (D) comparing the known vector (→) (T 12 ) with the measured vector (→) (T 12 ) m, and (e) measuring the measured vector (→) (T 12 ) m with the known vector (→) An output corresponding to the absolute value of the difference from (T 12 ) is generated.

【0009】 記載した好適実施例における更なる特徴によれば、データ処理装置には警報機
が含まれ、ステップ(e)で生じた出力を予め決定されたしきい値と比較してし
きい値を越える場合に警報機を作動させる。
According to still further features in the described preferred embodiments the data processing device includes an alarm and compares the output produced in step (e) with a predetermined threshold. Activate the alarm when exceeding.

【0010】 記載した好適実施例におけるまた更なる特徴によれば、機器が医療用機器であ
り、詳述すると身体を通して体内の標的物に誘導されるバイオプシー針のような
インターベンション機器(interventional device)であ。複数のスキャンライン に沿ってスキャンニング装置で体をスキャンする画像形成システムが準備される
。スキャンニング装置には、第1及び第2の送信機から放射エネルギを受信する
第2の位置センサが含まれる。データ処理装置は、空間の既知の位置に対する第
2の位置センサの位置、つまりスキャンニング装置の位置に対応する出力を生じ
させる。データ処理装置は、前記第2の位置センサに関して前述のステップ(a
)から(e)を実施し、スキャナーに対する測定ベクトル(→)(T12)mに関する
出力誤差を生じさせ、予め決定されたしきい値と比較して警報機を作動させるた
めに、2つの出力誤差の大きい方を利用する。
[0010] According to still further features in the described preferred embodiments the device is a medical device, and in particular an interventional device such as a biopsy needle guided through the body to a target in the body. In. An image forming system is prepared for scanning a body with a scanning device along a plurality of scan lines. The scanning device includes a second position sensor that receives radiant energy from the first and second transmitters. The data processing device produces an output corresponding to the position of the second position sensor relative to a known position in the space, ie, the position of the scanning device. The data processing device may perform the step (a) with respect to the second position sensor.
) To (e) to produce an output error for the measurement vector (→) (T 12 ) m for the scanner and to activate the alarm in comparison with a predetermined threshold. Use the one with the larger error.

【0011】 好適実施例に記載の更なる特徴によれば、スキャンニング装置は超音波スキャ
ナー(変換器)であり、また第1および第2の送信機が、空間において既知のベ
クトル(→)(T12)で定義される既知の長さ及び方向を有するアームの対向する 端部に取付けられる。
According to still further features in the described preferred embodiments, the scanning device is an ultrasound scanner (transducer) and the first and second transmitters are vectors known in space (→) ( attached to opposite ends of the arm having a known length and direction defined by T 12).

【0012】 また、本発明は標的物に向けて機器の動作を誘導するための方法を提供する。[0012] The present invention also provides a method for directing operation of a device toward a target.

【0013】 本発明は、余分な(重複した)送信機、余分な受信機及び/又は交互通信機構
(alternating signaling mechanisms)を備えることによりシステムの安全性を保
障するための装置および方法を提供する。
The present invention provides redundant (redundant) transmitters, redundant receivers and / or alternate communication mechanisms.
(Alternating signaling mechanisms) Provided are an apparatus and a method for ensuring system security by providing (alternating signaling mechanisms).

【0014】 本発明は、余分な送信機、余分な受信機及び/又は交互通信機構を備えること
によりシステムの安全性を保障するための追加の誘導システム、装置および方法
を開示する。
The present invention discloses additional guidance systems, devices and methods for ensuring system security by providing extra transmitters, extra receivers, and / or alternate communication mechanisms.

【0015】 詳述すると、本発明の目的は、体内の標的物に向けて医療機器を誘導するため
に用いるシステムおよび方法を提供することにあり、そのシステムおよび方法は
指示を与え、つまり患者の身体に重大な危害を及ぼす可能性のある測定誤差の原
因となる障害物及び/又は干渉する電磁場が存在する場合に、警報を作動させる
In particular, it is an object of the present invention to provide a system and method for use in directing a medical device to a target within the body, the system and method providing instructions, ie, providing a patient with Activate an alarm when there are obstacles and / or interfering electromagnetic fields that cause measurement errors that can cause serious harm to the body.

【0016】 本発明の更なる特徴および利点が、以下の説明により明らかになるであろう。[0016] Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

【0017】 好適実施例の説明 図1に示すシステムは、特許申請PCT/IL96/00050(ここで言及することにより
本明細書の一部とし、またここで第1の誘導システムとして参照する。)に記載
された誘導システムに基づく本発明の超音波結像システムの実施例を示すもので
あり、操作領域1においてバイオプシー針2を身体3を通して体内の標的物4に
誘導するためのものである。身体3、針2、及び標的物4は、表示画面7に標的
物4の画像を生じさせるデータ処理装置6に接続されている超音波変換器(スキ
ャナー)5(或いは他の同様なスキャンニング装置)によって全て結像される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The system shown in FIG. 1 is described in patent application PCT / IL96 / 00050 (herein incorporated by reference and hereby referred to as the first guidance system). 1 shows an embodiment of an ultrasonic imaging system according to the present invention based on the guidance system described in (1), for guiding a biopsy needle 2 through a body 3 to a target 4 in the body in an operation area 1. The body 3, the needle 2 and the target 4 are connected to an ultrasound transducer (scanner) 5 (or other similar scanning device) connected to a data processing device 6 that produces an image of the target 4 on a display screen 7. ) Are all imaged.

【0018】 2以上の送信機(少なくともこれらの送信機の1つは「余分な(redundant)」 、即ち付加的なものである)に基づく安全システムが、第1の誘導システムに組
み込まれる。針2は、予め決められた位置に位置センサー8(通常は受信機(Rn ))を有する。超音波トランスデューサー5は、予め決められた位置に位置セン
サー9(通常は受信機(Ru))を有する。
A safety system based on two or more transmitters (at least one of these transmitters being “redundant” or additional) is incorporated into the first guidance system. The needle 2 has a position sensor 8 (usually a receiver (R n )) at a predetermined position. The ultrasonic transducer 5 has a position sensor 9 (usually a receiver (R u )) at a predetermined position.

【0019】 符号10で示される送信機は、光、磁気又は電磁放射のような放射エネルギを
、概ねDCから高い周波数までの周波数レンジにおいて、好ましくは信号で2つの
位置センサー8、9に対して送信する。2つの位置センサー8及び9は送信装置
10(好ましくは送信機ユニットとして知られる2つの送信機10a、10b(
T1、T2))から放射エネルギを受取り、送信装置10によって占有される空間の
基準位置に対する針2及び変換器5の各々の位置に対応する出力を生じさせる。
データ処理装置6は、送信装置10、針の位置センサ8、及び変換器の位置セン
サ9からの情報を受信する。データ処理装置はこのデータを処理して表示画面7
に標的物4に対する針2の予想される位置及び軌道を表示し、それにより標的物
4に向けて針2の動きを誘導して医師を補助する。
The transmitter, designated 10, transmits radiant energy, such as optical, magnetic or electromagnetic radiation, to the two position sensors 8, 9 in the frequency range, generally from DC to higher frequencies, preferably by signal. Send. The two position sensors 8 and 9 comprise a transmitter 10 (preferably two transmitters 10a, 10b (also known as transmitter units).
T 1 , T 2 )) receives radiant energy and produces an output corresponding to the position of each of the needle 2 and the transducer 5 relative to a reference position in the space occupied by the transmitting device 10.
The data processing device 6 receives information from the transmitting device 10, the needle position sensor 8, and the transducer position sensor 9. The data processing device processes the data and displays the data on the display screen 7.
Displays the expected position and trajectory of the needle 2 with respect to the target 4, thereby assisting the physician in guiding the movement of the needle 2 toward the target 4.

【0020】 更に、図1におけるシステムの構成及び操作の詳細ならびに用いることのでき
る別の類似のシステムが、特許申請PCT/IL96/00050に開示されている(ここで言
及することにより本明細書の一部とする)。
Further details of the construction and operation of the system in FIG. 1 as well as another similar system that can be used are disclosed in patent application PCT / IL96 / 00050, which is hereby incorporated by reference. Part).

【0021】 PCT/IL96/00050に記載のシステムにおいて、信号を針2の位置センサ8に送る
ため、及び変換器の位置センサ9に送信するために、送信装置10には単一の送
信機が含まれる(米国特許第4,945,305号(Blood)参照)。送信機の位置は、2
つの位置センサに対して空間における基準として役立つ。
In the system described in PCT / IL96 / 00050, a single transmitter is included in the transmitter 10 for sending signals to the position sensor 8 of the needle 2 and for transmitting to the position sensor 9 of the transducer. (See U.S. Pat. No. 4,945,305 (Blood)). Transmitter position is 2
Serves as a reference in space for one position sensor.

【0022】 前述のように、その領域(特に位置センサ8、9の付近)における障害物及び
/又は電磁場のような干渉フィールド(interfering fields)によって測定誤差が
生じ、針2の誘導において医師がそれを信頼した場合、患者に対し重大な危害を
及ぼし得る。従って図1のシステムにおいては、患者に危害を及ぼし得るような
重大な測定誤差を生じさせる付近の障害物又は干渉フィールドが存在する場合に
、医師に(例えば、警報機18の作動により)警告する有効な装置が含まれ、そ
の結果、医師は障害物が取り除かれるまで表示された測定値に依存しない。
As mentioned above, obstacles and / or interfering fields such as electromagnetic fields in that area (especially in the vicinity of the position sensors 8, 9) cause measurement errors, which in the guidance of the needle 2 cause the physician to Can be seriously harmful to patients. Thus, in the system of FIG. 1, a physician is alerted (eg, by activating alarm 18) when there are nearby obstacles or interference fields that cause significant measurement errors that could harm the patient. A valid device is included so that the physician does not rely on the displayed measurements until the obstacle is removed.

【0023】 この目的のために、送信装置10には好ましくは送信機ユニットとして知られ
る2つの送信機10a、10b(T1及びT2)が含まれ、ここで1つは「余分な」
即ち付加的なものであり、また各々はベクトル(→)T12によって定義される既 知の空間的関係を有するアーム11の対向する端部にそれぞれ設置されている。
アーム11は、ベース部13上に設置されたスタンド12で支持されている。
For this purpose, the transmitting device 10 preferably comprises two transmitters 10 a, 10 b (T 1 and T 2 ), known as transmitter units, one being “extra”
That is, they are additive and are each located at opposite ends of an arm 11 having a known spatial relationship defined by a vector (→) T 12 .
The arm 11 is supported by a stand 12 installed on a base 13.

【0024】 図示した例において、2つの送信機10a、10b(T1、T2)は任意の方向を
向いており、従って2つの送信機と関連する2組の直交座標は、互いに平行か、
或いは非平行でもよい。図2に示すように、座標の原点の離隔は既知で固定のベ
クトル(→)T12によって示され、それは機器の構成により決定され、従って既 知或いは予め測定可能なものである。図1及び図2に示した安全システムは送信
機の重複性(redundancy)に基づき、また各送信機ユニットの位置に対する各受信
機の位置が測定される(送信機ユニットの位置は基準位置である)。
In the example shown, the two transmitters 10a, 10b (T 1 , T 2 ) are in any direction, so that the two sets of Cartesian coordinates associated with the two transmitters are parallel to each other,
Alternatively, they may be non-parallel. As shown in FIG. 2, apart from the origin of the coordinate is indicated by known fixed vector (→) T 12, it is determined by the configuration of the device is therefore capable already known or previously measured. The security system shown in FIGS. 1 and 2 is based on the redundancy of the transmitters, and the position of each receiver is measured relative to the position of each transmitter unit (the position of the transmitter unit is a reference position). ).

【0025】 アーム11、即ち固定ベクトル(→)T12が誤差の影響を増大するほど十分に 大きく、障害物又は干渉フィールドの存在によりそのような事が起きた場合、装
置を比較的小型にするようにそれを十分に短くすべきである。ここで述べた用途
の場合、アーム11の長さは好ましくは0.1から1.0m(最も好ましくは約35cm) である。
The arm 11, the fixed vector (→) T 12, is large enough to increase the effect of the error, and if such occurs due to the presence of obstacles or interference fields, the device is relatively small. So it should be short enough. For the application described here, the length of the arm 11 is preferably between 0.1 and 1.0 m (most preferably about 35 cm).

【0026】 図2において、既知のベクトル(→)T12によって、送信機10a(T1)から の送信機10b(T2)の位置及び方向が示されている。針2の位置センサ8の方
向及び位置は、送信機T1に対しては第1のベクトル(→)dn,t1によって表され 、また送信機T2に対しては第2のベクトル(→)dn,t2によって表される。同様 に、超音波変換器5の位置センサ9の位置及び方向は、送信機T1に対しては第3
のベクトル(→)du,t1によって表され、送信機T2に対しては第4のベクトル( →)du,t2によって表される。
In FIG. 2, the position and direction of the transmitter 10b (T 2 ) from the transmitter 10a (T 1 ) are indicated by a known vector (→) T 12 . The direction and position of the position sensor 8 of the needle 2 is represented by a first vector (→) d n, t1 for the transmitter T 1 and a second vector (→) for the transmitter T 2 . ) D n, t2 . Similarly, the position and orientation of the position sensor 9 of the ultrasonic transducer 5, the third for the transmitter T 1
Is represented by the vector (→) d u, t1, with respect to the transmitter T 2 represented by a fourth vector (→) d u, t2.

【0027】 針の位置センサ8に対する先端2’の位置は(→)Lnによって示され、また超
音波位置センサ9に対する先端の位置は(→)dnt,u,Tii=1,2によって表される (ここで指標Tiは、測定が送信機T1又はT2によって行われたことを示す)。
The position of the tip 2 ′ with respect to the needle position sensor 8 is indicated by (→) L n , and the position of the tip with respect to the ultrasonic position sensor 9 is indicated by (→) d nt, u, Ti i = 1,2. represented (where the index T i indicates that the measurement is performed by the transmitter T 1 or T 2).

【0028】 対向する端部で2つの送信機10a、10b(T1、T2)を支持するアーム11
は空間において固定されているので、送信機T1に対する送信機T2の位置及び方向
を示すベクトル(→)T12(前述のように予め既知のもの)は、システムの操作 の際には固定されたままである。しかし、システムの操作において針2が扱われ
るとき、2つの送信機T1及びT2の各々に対する針センサ8の位置及び方向を表す
第1及び第2のベクトル(→)dn,t1および(→)dn,t2は、針の動きと共に連続
的に変化する。同様に送信機10a及び10b(T1及びT2)の各々に対する超音
波変換器の位置センサ9の位置及び方向を表す第3及び第4のベクトル(→)du ,t1 および(→)du,t2は、超音波変換器5の動きに伴い連続的に変化する。
Arm 11 supporting two transmitters 10a, 10b (T 1 , T 2 ) at opposite ends
Is fixed in space, the vector (→) T 12 (previously known as described above) indicating the position and direction of the transmitter T 2 with respect to the transmitter T 1 is fixed during operation of the system. It has been done. However, when the needle 2 is handled in the operation of the system, first and second vectors (→) d n, t1 and () representing the position and orientation of the needle sensor 8 with respect to each of the two transmitters T 1 and T 2. →) d n, t2 changes continuously with the movement of the needle. Similarly, third and fourth vectors (→) d u , t 1 and (→) d representing the position and direction of the position sensor 9 of the ultrasonic transducer with respect to each of the transmitters 10 a and 10 b (T 1 and T 2 ). u and t2 change continuously with the movement of the ultrasonic transducer 5.

【0029】 位置センサ8、9の出力と送信装置10に対するデータは、任意の適切な方法
(例えば、有線または無線14、15、16、17の各々)によってデータ処理
装置6に通信される。それらから受信したデータに基づき、データ処理装置6は
、送信機10a、10b(T1及びT2)に対するセンサ8、9の位置を測定する。
The outputs of the position sensors 8, 9 and the data for the transmitting device 10 are communicated to the data processing device 6 by any suitable method (eg, each of wired or wireless 14, 15, 16, 17). Based on the data received therefrom, the data processing unit 6 measures the position of the transmitter 10a, the sensor 8, 9 for 10b (T 1 and T 2).

【0030】 データ処理装置6は計算するための入力データを処理し、前述の特許申請PCT/
IL96/00050に開示の方法で、標的物4に向かう針2の予期される軌道を表示画面
7に表示する。しかし、詳細は後述するが好ましくはアルゴリズム11、12、
13、14の方式において、データ処理装置は追加の処理を連続的に行う(誤差
分析プロシジャを構成する図3a〜図3c参照)。
The data processing device 6 processes the input data for calculation, and processes the above-mentioned patent application PCT /
The expected trajectory of the needle 2 toward the target 4 is displayed on the display screen 7 in the manner disclosed in IL96 / 00050. However, details will be described later, but preferably algorithms 11, 12,
In the methods 13 and 14, the data processing device performs additional processing continuously (see FIGS. 3A to 3C constituting an error analysis procedure).

【0031】 後述するように、誤差分析プロシジャの目的(安全システムの目的だけでなく
)は、針を標的物に誘導するためのこれらの計算及び画面表示に医師が依存して
患者に危害を及ぼす要因となる測定誤差を生じさせる近傍の障害物が存在する場
合でも、警報機18(図1)の作動などによって医師に警告することである。
As described below, the purpose of the error analysis procedure (as well as the purpose of the safety system) is to rely on the physician to rely on these calculations and screen displays to guide the needle to the target and harm the patient. Even if there is a nearby obstacle causing a measurement error as a factor, the doctor is warned by operating the alarm 18 (FIG. 1) or the like.

【0032】 アルゴリズム11 ベクトル(→)T12は、機械的な測定によって決定できる。またそれは干渉の ない環境における測定によって決定することができる。例えば、先端に取付けら
れた位置センサを有する針を干渉のない環境に置き、そこで送信機10a及び1
0b(T1及びT2)に関連する座標に対してセンサの位置を測定することができる
。実際の測定は例えばレーザーのような光学的手段によって、或いは位置を測定
するための別の任意の既知の方法によって測定することができる。
Algorithm 11 The vector (→) T 12 can be determined by mechanical measurements. It can also be determined by measurements in an interference-free environment. For example, a needle having a position sensor mounted on the tip is placed in an interference free environment where the transmitters 10a and 1
The position of the sensor can be measured relative to the coordinates associated with 0b (T 1 and T 2 ). The actual measurement can be measured by optical means, for example a laser, or by any other known method for measuring position.

【0033】 このアルゴリズムの場合、図3aに示されたブロック120(一般にオフライ
ンで測定)は、ベクトル(→)T12を定義するためにデータ処理装置6によって 実施された誤差分析プロシジャの開始状態である。最初にデータ処理装置は、位
置ベクトル距離(→)dn,t1、及び送信機10a(T1)に対する針2の位置セン サ8の位置及び方向を規定する方向行列Mn,t1を測定する(ブロック121)。 次に位置ベクトル(→)dn,t2及び送信機10b(T2)に対する針の位置センサ 8の位置及び方向を規定する行列Mn,t2を測定する。これらの測定から、次にデ ータ処理装置は次に示す計算によって送信機T1に対する送信機T2の位置を定義す
るベクトル(→)(T12)mの測定値を計算する(ブロック123)。
In the case of this algorithm, the block 120 (measured off-line generally) shown in FIG. 3 a is the starting state of the error analysis procedure performed by the data processor 6 to define the vector (→) T 12. is there. First, the data processing device measures a position vector distance (→) d n, t1 and a direction matrix M n, t1 that defines the position and direction of the position sensor 8 of the needle 2 with respect to the transmitter 10a (T 1 ). (Block 121). Next, a position vector (→) d n, t2 and a matrix M n, t2 that defines the position and direction of the needle position sensor 8 with respect to the transmitter 10b (T 2 ) are measured. From these measurements, the data processor then calculates the measurements of the vector (→) (T 12 ) m that defines the position of transmitter T 2 with respect to transmitter T 1 by the following calculation (block 123): ).

【0034】[0034]

【数1】 (Equation 1)

【0035】 次に示すように、2つの送信機T1及びT2の間の既知のベクトル(→)T12の値 は、2つの送信機の間の測定されたベクトルの値から差し引かれ、誤差(Δn) が計算される(ブロック124)。As shown below, the value of the known vector (→) T 12 between the two transmitters T 1 and T 2 is subtracted from the value of the measured vector between the two transmitters, The error (Δn) is calculated (block 124).

【0036】[0036]

【数2】 (Equation 2)

【0037】[0037]

【外4】 [Outside 4]

【0038】[0038]

【数3】 (Equation 3)

【0039】 ブロック129において、ブロック124及び128の各々で決定された2つ
の誤差のより大きいものに関して計算がなされる。2つの誤差のうちより大きい
ものはE11によって定義され、ブロック130において一段階の分析或いは連続 的な分析がなされる(詳細は図3e参照)。一段階の分析は、E11としきい値Th1 1 (最大許容誤差)とを比較することからなり(ブロック131)、もしそれを 越えた場合には警報18が作動する(ブロック132)。これにより医師に対し
て、障害物によって誤差が生じて画面7の計算値及び表示が信頼できるものでは
ないことが警告される。
At block 129, a calculation is made for the greater of the two errors determined in each of blocks 124 and 128. Greater than the two errors that are defined by E 11, the analysis of one step at block 130 or a continuous analysis is made (see Figure 3e details). One step of the analysis consists in comparing the E 11 and the threshold Th 1 1 (maximum allowable error) (block 131), the alarm 18 is activated if the if exceeds it (block 132). This alerts the doctor that the calculated values and display on the screen 7 are not reliable due to errors caused by obstacles.

【0040】 アルゴリズム12 後述するように図3bに示したアルゴリズム12の実行は、先の2つの送信機
10a、10b(T1及びT2)の間の相対位置の情報を必要としない。
Algorithm 12 As will be described later, the execution of the algorithm 12 shown in FIG. 3B does not require information on the relative position between the two transmitters 10a and 10b (T 1 and T 2 ).

【0041】 T1に対する針のセンサ8及び超音波変換器のセンサ9の位置の測定の後に(ブ
ロック141及び142;ブロック121及び125の各々と同様)、データ処
理装置が次の式によって超音波変換器の位置センサ9に対する針位置センサ8の
位置を計算する(ブロック143)。
After measuring the position of the needle sensor 8 and the ultrasonic transducer sensor 9 with respect to T 1 (blocks 141 and 142; similar to each of blocks 121 and 125), the data processing device determines the ultrasound by the following equation: The position of the needle position sensor 8 relative to the transducer position sensor 9 is calculated (block 143).

【0042】[0042]

【数4】 (Equation 4)

【0043】 同様にブロック146において、データ処理装置は超音波変換器の位置センサ
9に対する針位置センサ8の位置を計算し、それはT2に関する測定に基づき(→
)dn,u,T2と定義される(ブロック144及び145;ブロック122及び12 6の各々と同様)。
Similarly, at block 146, the data processor calculates the position of the needle position sensor 8 relative to the position sensor 9 of the ultrasound transducer, which is based on the measurement for T 2 (→
) D n, u, T2 (blocks 144 and 145; similar to blocks 122 and 126, respectively).

【0044】 ブロック147において、計算されたベクトルの差はE12と定義され、次の式 で計算される。At block 147, the calculated vector difference is defined as E 12 and is calculated as follows:

【0045】[0045]

【数5】 (Equation 5)

【0046】 E12の値は、図3aのE11と同様の方法で処理することができる。The value of E 12 can be processed in a similar manner as E 11 in FIG. 3a.

【0047】 アルゴリズム13 後述するように図3cに示すアルゴリズム13の実行は、送信機10a、10
bの間の相対的な空間的関係の情報を必要としない。
Algorithm 13 As described below, the execution of algorithm 13 shown in FIG.
No information on the relative spatial relationship between b is needed.

【0048】 アルゴリズム13は、超音波変換器の位置センサ9に対する針の先端2’(添
字「nt」で示される)の位置の計算に基づくことを除けば、アルゴリズム12と
同様であり、ここでベクトルは(→)dnt,uで表される。
The algorithm 13 is similar to the algorithm 12 except that it is based on the calculation of the position of the needle tip 2 ′ (indicated by the subscript “nt”) with respect to the position transducer 9 of the ultrasonic transducer. The vector is represented by (→) d nt, u .

【0049】 始めに、前述のブロック141及び142(図3b)に対応するブロック16
1、162で示されたステップが実行される。次にデータ処理装置6は、以下に
示す式によりT1送信に基づき、超音波変換器の位置センサに対する針の先端2’
の位置を計算する(ブロック163)。
First, block 16 corresponding to blocks 141 and 142 (FIG. 3b) described above
The steps indicated at 1,162 are performed. Next, the data processing device 6, based on the T 1 transmitted by the formula shown below, the tip 2 of the needle relative to the position sensor of the ultrasonic transducer '
Is calculated (block 163).

【0050】[0050]

【数6】 (Equation 6)

【0051】 同様に、ブロック164及び165におけるT2に対する測定によって、データ
処理装置はブロック166において、超音波変換器の位置センサ9に対する針の
先端2’の位置を計算する(T2送信に基づき(→)dnt,u,T2と定義される)。E1 3 で定義される2つのベクトルの差は以下の式を用いてブロック167で計算さ れる。
Similarly, by measuring for T 2 in blocks 164 and 165, the data processor calculates the position of the needle tip 2 ′ with respect to the ultrasonic transducer position sensor 9 in block 166 (based on the T 2 transmission). (→) defined as d nt, u, T2 ). The difference of two vectors defined by E 1 3 is calculated in block 167 using the following equation.

【0052】[0052]

【数7】 (Equation 7)

【0053】 次に値E13は、前述の図3a及び図3bにおけるE11又はE12と同様の方法で処 理することができる。Next, the value E 13 can be processed in the same way as E 11 or E 12 in FIGS. 3a and 3b described above.

【0054】 式6において(→)Ln以外のベクトルを用いることによりアルゴリズム13の
変更が可能である。
The algorithm 13 can be changed by using a vector other than (→) L n in Expression 6.

【0055】 アルゴリズム14 図3dのフローチャートで示されたアルゴリズム14はアルゴリズム11の変
更例である。そのアルゴリズムは、前述のアルゴリズム11のブロック120か
ら122のステップで開始される。次にデータ処理装置6は、ブロック121及
び122の測定値に基づき、ブロック173において別の送信機10a(T1)に
対する送信機10b(T2)の方向行列を計算する。その方向行列は次のように定
義される。
Algorithm 14 Algorithm 14 shown in the flow chart of FIG. 3d is a modification of algorithm 11. The algorithm starts with steps 120-122 of algorithm 11 described above. Next, the data processing device 6 calculates a directional matrix of the transmitter 10b (T 2 ) with respect to another transmitter 10a (T 1 ) at block 173 based on the measured values of the blocks 121 and 122. The direction matrix is defined as follows.

【外5】 [Outside 5]

【0056】 次にブロック174において以下の式に従いその方向行列の値と既知の方向行
列[MT2,T1]とが比較され、結果として出力E141が生じる。
Next, at block 174, the value of the directional matrix is compared with the known directional matrix [M T2, T1 ] according to the following equation, resulting in an output E 141:

【0057】[0057]

【数8】 (Equation 8)

【0058】 ここでLrefは予め定義されたベクトルである。Here, L ref is a predefined vector.

【外6】 [Outside 6]

【0059】 値E14は、前述の図3a及び3bのE11又はE12と同様の方法で処理することが できる。The value E 14 can be processed in a manner similar to E 11 or E 12 in FIGS. 3a and 3b described above.

【0060】 誘導の計算(超音波で結像する標的物4に関する針の先端2’)と同様のパラ
メータに基づいているので、多くのケースの場合アルゴリズム13及び提案され
たその変更例は好ましいものであることに注目されたい。
Since in many cases the algorithm 13 and its proposed variant are preferred, since they are based on parameters similar to the calculation of the guidance (needle tip 2 ′ with respect to the ultrasound-imaging target 4). Note that

【0061】 送信機の重複性アルゴリズム12及び13の変更例は、N個の送信機ユニット (ここでN>2で好ましくは奇数)によって行われる同様の測定に基づくものであ り得る。この場合、データ処理装置6は、測定を明確化するために、異なる送信
機ユニットに関して行われたP(N/2以上の整数)以上の測定が一致するかを確認
する。
A variation of the transmitter redundancy algorithms 12 and 13 may be based on similar measurements made by N transmitter units, where N> 2 and preferably odd. In this case, the data processing device 6 checks whether or not the measurements P (an integer greater than or equal to N / 2) performed for different transmitter units match in order to clarify the measurements.

【0062】 アルゴリズム11から14及びそれらの変更例が開示される一方で、余分な送
信機を有するシステムに対する追加のアルゴリズムもまた認められる。
While algorithms 11 to 14 and their variants are disclosed, additional algorithms for systems with extra transmitters are also recognized.

【0063】 送信機ユニットが同時に送信されない場合には、この方法を用いるのに際して
移動の影響を回避するために追加の配慮がなされるべきである。詳述すると、動
作は観察され且つ/又は補償されるべきである。カルマンフィルタ又は他の線形
若しくは非線形の推定法則を含むそのようなアルゴリズムがここでは用いられる
If the transmitter units are not transmitting at the same time, additional considerations should be taken in using this method to avoid movement effects. In particular, operation should be observed and / or compensated. Such algorithms including Kalman filters or other linear or non-linear estimation rules are used here.

【0064】 図3eは、逐次解析(図3aから図3dのブロック130参照)を示すフロー
チャートである。逐次解析への入力は、アルゴリズム11、12、13、14及
び/又はここで説明した別のアルゴリズム(全て個別のもの)の何れかの出力で
あり得る。E11(ブロック181a)、E12(ブロック181b)等のような測定
誤差をモニターする値は、使用可能とされた必須のスイッチS11、S12と共にレジ
スタスイッチS11、S12、S13等を使用可能とすることによって所望により一緒に 或いは個別に逐次解析することが可能である。使用可能な値はバッファー183
に格納され、そこでそれらに対して以下の解析の1つが実行される。
FIG. 3 e is a flowchart showing the sequential analysis (see block 130 in FIGS. 3 a to 3 d). The input to the sequential analysis may be the output of any of the algorithms 11, 12, 13, 14 and / or another algorithm described herein, all separate. Value for monitoring the measurement error, such as E 11 (block 181a), E 12 (block 181b) is available register switches S11, S12, S13, etc. with essential switches S11, S12 that are available As a result, it is possible to perform sequential analysis together or individually as desired. Available values are buffer 183
Where one of the following analyzes is performed on them:

【0065】 (a)m out of k = k個の測定値の中からm個の「間違った(bad)」値を調査 する(ブロック184) (b)Counter =「間違った」測定値を受信したときにVal1だけ増加し、「正
しい(good)」測定値を受信したときにVal2だけ減少する(ブロック185) (c)Other Analysis:これは例えば、各安全性の測定がしきい値からの差に
従って係数(重み)を受取る逐次解析を含む(ブロック186) 用いられる好適な解析は、所望によりスイッチSW11、SW12、SW13のようなスイ
ッチを使用可能とすることにより選択される。分析ブロックの出力は連続的に意
志決定(decision-maker)ブロック188に入力され、必要な場合は警報で合図す
る(ブロック189)。誘導システムが機能する限りにおいて、安全システムは
、安全な測定を継続することによって測定の精度をモニタする(ブロック190
)。
(A) Investigate m “bad” values out of m out of k = k measurements (block 184) (b) Counter = Receive “wrong” measurements Increases by 1 when received and decreases by 2 when a "good" measurement is received (block 185). (C) Other Analysis: This means, for example, that each security measurement has a threshold. the difference (block 186) suitable analysis used including sequential analysis to receive coefficients (weights) in accordance with the from is selected by the enable switch such as a desired switch SW 11, SW 12, SW 13 . The output of the analysis block is continuously input to a decision-maker block 188, which signals an alarm if necessary (block 189). As long as the guidance system functions, the safety system monitors the accuracy of the measurement by continuing the safe measurement (block 190).
).

【0066】 図4は、既知の空間的関係における送信機10a(T1)及び10b(T2)が必
要でないことを除けば、図1で示した誘導システム及び安全システムと同様であ
る。安全システムのベクトル図は図2で示したものに従う。アルゴリズム12、
13又はそれらの変更例は、安全システム及びその使用方法と共に用いることが
できる。
FIG. 4 is similar to the guidance and safety systems shown in FIG. 1, except that transmitters 10 a (T 1 ) and 10 b (T 2 ) in a known spatial relationship are not required. The vector diagram of the safety system follows that shown in FIG. Algorithm 12,
Thirteen or variations thereof can be used with the safety system and its use.

【0067】 図5aは、送信機T1及びT2並びに受信機8(Rn)、9(Ru)の位置が交換され
ていることを除けば、図1に示した誘導システム及び安全システムと同様である
。受信機8’、9’(R1、R2)(前述の図1の受信機8、9に相当)は基準位置
にあり、送信機10a’、10b’(Tu及びTn)(前述の図1の送信機10a及
び10bに相当)が超音波変換器5及び針2にそれぞれ取付けられている。図5
bに示すように、受信機9’(R1)及び送信機10a’、10b’(T1、T2)の
みからなるシステムは、PCT/IL96/00050に記載の第1の誘導システムと同様のシ
ステムに帰着する。前述のように、基準位置に対する超音波変換器5及び針2の
位置の測定が行われる。誘導システム及び安全システム(受信機R1、R2及び送信
機Tn、Tu)のベクトル図は、図2に示したものに従う(TiからRi(i=1,2)への 適切な指標の置換を除く)。アルゴリズム11、12、13、14又はそれらの
変更例は、安全システム及びその使用方法と共に用いることができる。
FIG. 5 a shows the guidance and safety system shown in FIG. 1 except that the positions of the transmitters T 1 and T 2 and the receivers 8 (R n ), 9 (R u ) are exchanged. Is the same as The receivers 8 ′, 9 ′ (R 1 , R 2 ) (corresponding to the receivers 8, 9 in FIG. 1 described above) are at the reference position, and the transmitters 10 a ′, 10 b ′ (T u and T n ) (described above) (Corresponding to the transmitters 10a and 10b in FIG. 1) are attached to the ultrasonic transducer 5 and the needle 2, respectively. FIG.
As shown in FIG. 2B, a system consisting only of the receiver 9 '(R 1 ) and the transmitters 10a' and 10b '(T 1 , T 2 ) is similar to the first guidance system described in PCT / IL96 / 00050. System. As described above, the positions of the ultrasonic transducer 5 and the needle 2 with respect to the reference position are measured. The vector diagram of the guidance and safety system (receivers R 1 , R 2 and transmitters T n , Tu ) follows that shown in FIG. 2 (from T i to R i (i = 1,2) appropriate) Excluding the replacement of various metrics). The algorithms 11, 12, 13, 14 or variations thereof can be used with the safety system and its use.

【0068】 図5bは、送信装置がトランシーバー20a、20b(TR1、TR2)(通常は受
信機に接続された送信機ユニットで形成される)に置き換えられ、また受信機が
針2に取付けられたリフレクター(reflector)21(RL1)及び超音波変換器5に
取付けられたリフレクター22(RL2)に置き換えられたことを除けば、図1に 示す誘導システム及び安全システムと同様のものである。安全システムのベクト
ル図は、図2に示したものに従う。アルゴリズム11、12、13、14或いは
それらの変更例は、安全システム及びその方法と共に用いることができる。
FIG. 5 b shows that the transmitter is replaced by transceivers 20 a, 20 b (TR 1 , TR 2 ) (usually formed by a transmitter unit connected to the receiver) and the receiver is attached to the needle 2 1 except that the reflector 21 (RL 1 ) and the reflector 22 (RL 2 ) attached to the ultrasonic transducer 5 are replaced. is there. The vector diagram of the safety system follows that shown in FIG. Algorithms 11, 12, 13, 14 or variations thereof can be used with the safety system and method.

【0069】 図6は、受信機の重複性に基づく、PCT/IL96/00050に開示の第1の誘導システ
ムと共に用いられる第2の安全システムを示す。発明の装置には以下に示すよう
に若干の変更が加えられている。送信装置10には単一の送信機ユニット10a
(T1)のみが含まれるが、送信機ユニットの追加も認められる。針2か超音波変
換器5のどちらか或いはその両方は、付加的な(余分な)センサ受信機を有する
。任意の干渉が(針2及び超音波変換器5における)個々のセンサ8、9の各々
に作用する可能性を最大にするために、センサ(1つのセンサは余分)は可能な
限り遠くに離隔され、また機器において異なる方向にあることが好ましい。
FIG. 6 shows a second security system used with the first guidance system disclosed in PCT / IL96 / 00050, based on receiver redundancy. The device of the invention is slightly modified as described below. The transmitter 10 has a single transmitter unit 10a
Only (T 1 ) is included, but additional transmitter units are allowed. Either the needle 2 or the ultrasound transducer 5 or both have an additional (extra) sensor receiver. In order to maximize the possibility of any interference affecting each of the individual sensors 8, 9 (at the needle 2 and the ultrasound transducer 5), the sensors (one extra) should be separated as far as possible. And preferably in different directions in the equipment.

【0070】 或いは、制御位置センサ23a、23b(通常は受信機RCa、RCb;前述のもの
に相当)は開放領域1に設置される。これらの制御位置センサ23a、23bは
、前述の任意の干渉をモニタするためのみに機能し、また互いに既知の或いは固
定された位置関係でセンサの一群として配置される。更に、基準制御位置センサ
24(通常は受信機Rref;前述のものに相当)は、送信機10a(T1)に対して
既知の或いは固定された位置において要素11上に配置される。
Alternatively, the control position sensors 23 a, 23 b (usually the receivers RC a , RC b ; equivalent to those described above) are installed in the open area 1. These control position sensors 23a, 23b serve only to monitor any of the aforementioned interferences and are arranged as a group of sensors in a known or fixed positional relationship with each other. Furthermore, a reference control position sensor 24 (usually a receiver R ref ; equivalent to the one described above) is arranged on the element 11 at a known or fixed position with respect to the transmitter 10a (T 1 ).

【0071】 受信機の重複性に基づく、第1の誘導システムと共に用いられる安全システム
は、前述の1以上の受信機の配置に基づくものであり、また全てを一緒に実行す
る必要がないことに注意されたい。
The safety system used with the first guidance system, based on receiver redundancy, is based on the arrangement of one or more receivers described above, and not all need to be performed together. Please be careful.

【0072】 針2のセンサ8(受信機)及び超音波変換器5のセンサ9(受信機)、送信機
ユニット10a(T1)及び制御センサ23a、23b(受信機)(もし使用され
る場合は)及び基準センサ24(受信機)(もし使用される場合は)は、ワイヤ
レス接続或いはワイヤ接続14、16、17、25、26(前出)によってデー
タ処理装置6に接続される。次にデータ処理装置は、センサ8、9、23a、2
3b、24及び送信機ユニット10a(T1)から受信したデータをアルゴリズム
21、22、23(後述)の何れかに従い処理し、干渉をモニタし、測定の質が
予め決められた限界以下となった場合に医師に警告する。
The sensor 8 (receiver) of the needle 2 and the sensor 9 (receiver) of the ultrasonic transducer 5, the transmitter unit 10a (T 1 ) and the control sensors 23a, 23b (receiver) (if used) ) And the reference sensor 24 (receiver) (if used) are connected to the data processing device 6 by wireless or wired connections 14, 16, 17, 25, 26 (supra). Next, the data processing device detects the sensors 8, 9, 23a,
3b, 24 and the data received from the transmitter unit 10a (T 1 ) are processed according to one of the algorithms 21, 22, 23 (described below) to monitor interference and the quality of the measurement is below a predetermined limit. Alert your doctor if you do.

【0073】 或いは、余分な送信機及び余分な受信機の両方を伴う安全システムが、前述の
第1の誘導システムと共に用いるためのシステムを構築することが可能である。
同様に、後述するように前述の余分な送信機及び余分な受信機は、第2、第3の
誘導システム又はその代替物を伴う安全システムにおいて用いることができる。
Alternatively, a security system with both extra transmitters and extra receivers can build a system for use with the first guidance system described above.
Similarly, the extra transmitters and extra receivers described above can be used in a security system with a second or third guidance system or alternative as described below.

【0074】 図7は、図6の誘導システム及び安全システムの使用で必要とされる種々のベ
クトルを示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating various vectors required in using the guidance and safety systems of FIG.

【0075】 図6の安全システムと共に用いられるアルゴリズム21、22、23は以下の
通りである。
The algorithms 21, 22, 23 used with the safety system of FIG. 6 are as follows.

【0076】 アルゴリズム21 アルゴリズム21は、2つの受信機の相対位置が既知であるという過程に基づ
く。それは例えば、針2に取付けられた1組のセンサ8(Rna、Rnb)、及び/又
は超音波変換器5に取付けられた1組のセンサ9(Rua、Rub)(受信機)、およ
び/又は1組の制御センサ23a、23b(RCa、RCb)(受信機)のような既知
の固定された空間的位置関係において配置された任意の受信機の組に適用するこ
とができる。これらの全ての受信機の組は通常以下(アルゴリズム中)において
はRa及びRbとして示す。
Algorithm 21 Algorithm 21 is based on the process that the relative positions of two receivers are known. It may be, for example, a set of sensors 8 (R na , R nb ) mounted on the needle 2 and / or a set of sensors 9 (R ua , R ub ) mounted on the ultrasonic transducer 5 (receiver) , and / or a set of control sensors 23a, 23b to be applied to (RC a, RC b) of any receiver located at known, fixed spatial relationship such as (receiver) set it can. The set of all these receivers is generally denoted below (in the algorithm) as Ra and Rb .

【0077】 1組の位置センサ間のベクトルは、機械的測定により(アプリオリに)決定す
ることができる。またそれは干渉のない環境における測定によって決定すること
ができる。実際の測定は、例えばレーサーのような光学的手段によって、或いは
位置を測定するための任意の別の既知の方法によって行われる。
The vector between a set of position sensors can be determined (a priori) by mechanical measurements. It can also be determined by measurements in an interference free environment. The actual measurement is made by optical means, for example a racer, or by any other known method for measuring position.

【0078】 アルゴリズム21は以下の通りである。The algorithm 21 is as follows.

【0079】 このアルゴリズムの場合、図8aの2つの位置センサの間のベクトルを定義す
るためのブロック220(通常はオフラインで測定される)が誤差分析プロシジ
ャの開始状態である。
For this algorithm, the block 220 (usually measured off-line) for defining the vector between the two position sensors in FIG. 8 a is the starting state of the error analysis procedure.

【0080】 データ処理装置は、送信機ユニットT1に対する受信機Raの位置を測定し(ブロ
ック221)、位置ベクトル(→)dRa,T1及び方向行列MRa,T1を同様に定義する
。次に送信機ユニットT1に対する受信機Rbの位置を測定し(ブロック222)、
位置ベクトル(→)dRb,T1及び方向行列MRb,T1を同様に定義する。
[0080] The data processing device measures the position of the receiver R a for transmitter unit T 1 (block 221), the position vector (→) d Ra, similarly define T1 and orientation matrix M Ra, T1. Then measures the position of the receiver R b for the transmitter unit T 1 (block 222),
A position vector (→) d Rb, T1 and a direction matrix M Rb, T1 are similarly defined.

【0081】 ブロック224において、データ処理装置は、(→)dRa,T1及びMRa,T1並びに
(→)dRb,T1及びMRb,T1から2つの受信機(Ra及びRb)の間の測定されたベクト
ル(→)(dRb,Ra)mを計算する。ブロック226において、測定されたベクトル(
dRb,Ra)mは2つの受信機の間の既知のベクトル(dRb,Ra)と比較され、それらの差
に関する出力E21を生じさせる。
At block 224, the data processing device determines that the two receivers (R a and R b ) from (→) d Ra, T1 and M Ra, T1 and (→) d Rb, T1 and M Rb, T1 Calculate the measured vector (→) (d Rb, Ra ) m between. At block 226, the measured vector (
d Rb, Ra) m is compared with the known vector between two receivers (d Rb, Ra), produces an output E 21 for those differences.

【0082】 値E21は、図3aのE11と同様の方法で処理することが可能である。The value E 21 can be processed in a similar way to E 11 in FIG. 3a.

【0083】 アルゴリズム22 アルゴリズム22は、基準制御位置センサ24(Rref)が送信機10a(T1
に対する既知の固定された位置に配置された場合には常に適用することができる
。ブロック240において、位置ベクトル(→)dRref,T1及び方向行列MRref,T1 として定義される送信機T1に対する制御位置センサRrefの実際の位置は、アルゴ
リズム11の値(→)T12またはアルゴリズム21の値(→)dRb,Raと同様に決 定することができる。
Algorithm 22 In the algorithm 22, the reference control position sensor 24 (R ref ) transmits the signal to the transmitter 10a (T 1 ).
Can be applied whenever it is placed in a known fixed position with respect to In block 240, the actual position of the control position sensor R ref with respect to the transmitter T 1 defined as the position vector (→) d Rref, T1 and the direction matrix M Rref, T1 is determined by the value (→) T 12 of the algorithm 11 or It can be determined in the same way as the value (→) d Rb, Ra of the algorithm 21.

【0084】 データ処理装置は、送信機ユニットT1に対する受信機Rrefの位置を測定し(ブ
ロック241)、位置ベクトル(→)(dRef,T1)m及び方向行列[MRef,T1]mを同様
に定義する。測定された値(ベクトル)(→)(dRef,T1)mは、既知のベクトル(
→)dRef,T1と比較され(ブロック244)、E221で定義されるそれらの差の出 力を生じさせる。測定された方向行列[MRef,T1]mは、既知の方向行列MRef,T1と 比較され(ブロック246)、E221で定義されるそれらの差の出力を生じさせる
The data processing device measures the position of the receiver R ref with respect to the transmitter unit T 1 (block 241), and the position vector (→) (d Ref, T1 ) m and the direction matrix [M Ref, T1 ] m Is similarly defined. The measured value (vector) (→) (d Ref, T1 ) m is a known vector (
→) is compared with d Ref, T1 (block 244), producing an output of their difference as defined by E 221 . The measured direction matrix [M Ref, T1 ] m is compared with the known direction matrix M Ref, T1 (block 246), producing an output of their difference defined by E 221 .

【0085】 次に値E221及びE222は、図3aのE11と同様の方法で処理することができる。The values E 221 and E 222 can then be processed in a manner similar to E 11 in FIG. 3a.

【0086】 アルゴリズム23 このアルゴリズムは、針に取付けられた少なくとも2つの受信機8(Rna及びR nb )(その内の1つは余分)及び/又は超音波変換器5に取付けられた2つの受
信機9(Rua及びRub)(その内の1つは余分)が存在する場合には常に実行する
ことができる。
[0086]Algorithm 23 This algorithm uses at least two receivers 8 (RnaAnd R nb ) (One of which is extra) and / or two receivers attached to the ultrasonic transducer 5
Shinki 9 (RuaAnd Rub) (One of them is extra) whenever it exists
be able to.

【0087】 データ処理装置は送信機T1に対する受信機Rnaの位置を測定し(ブロック26 1)、位置ベクトル(→)dRna,T1及び方向行列MRna,T1を同様に定義する。[0087] The data processing device measures the position of the receiver R na for the transmitter T 1 (block 26 1), the position vector (→) d Rna, similarly define T1 and orientation matrix M Rna, T1.

【0088】 データ処理装置は送信機T1に対する受信機Ruaの位置を測定し(ブロック26 2)、(→)dRua,T1及びMRua,T1を同様に定義する。[0088] The data processing device measures the position of the receiver R ua for the transmitter T 1 (block 26 2), (→) d Rua, similarly define T1 and M Rua, T1.

【0089】 Rna及びRuaの測定値に基づき、超音波位置センサ9に対する針の先端2’の位
置が計算され(ブロック264)、(→)dnt,u,pair(Rna,Rua)を同様に定義す る。
Based on the measured values of R na and R ua , the position of the tip 2 ′ of the needle with respect to the ultrasonic position sensor 9 is calculated (block 264), and (→) d nt, u, pair (Rna, Rua) is calculated. Define similarly.

【0090】 送信機10a(T1)に対する受信機Rubの位置が測定され(ブロック265) 、(→)dRnb,T1及びMRnb,T1を同様に定義する。The position of the receiver R ub with respect to the transmitter 10a (T 1 ) is measured (block 265) and (→) d Rnb, T1 and M Rnb, T1 are defined similarly.

【0091】 Rnb及びRuaの測定値に基づき、超音波位置センサ9に対する針の先端2’の位
置が計算され(ブロック266)、(→)dnt,u,pair(Rnb,Rua)が同様に定義さ れる。
Based on the measured values of R nb and R ua , the position of the tip 2 ′ of the needle with respect to the ultrasonic position sensor 9 is calculated (block 266), and (→) d nt, u, pair (Rnb, Rua) is calculated. Defined similarly.

【0092】 データ処理装置は計算されたベクトル(→)dnt,u,pair(Rna,Rua)及び(→)d nt,u,pair(Rnb,Rua) を比較し(ブロック268)、以下の式のように出力E23を 生じさせる。The data processing device calculates the calculated vector (→) dnt, u, pair (Rna, Rua)And (→) d nt, u, pair (Rnb, Rua) (Block 268) and output E astwenty threeCause.

【0093】[0093]

【数9】 (Equation 9)

【0094】 値E23は、図3aのE11と同様の方法で処理することができる。The value E 23 can be processed in a similar way to E 11 in FIG. 3a.

【0095】 超音波変換器5に追加の余分な受信機(Rub)が取付けられた場合、このアル ゴリズムに追加の測定を加えることができる。これらの2つの追加の測定は、こ
こで4組の受信機が存在することに基づき、それによって超音波変換器5に対す
る針の先端の位置を計算することができる。
If an additional extra receiver (R ub ) is attached to the ultrasonic transducer 5, additional measurements can be added to this algorithm. These two additional measurements are now based on the fact that there are four sets of receivers, from which the position of the needle tip with respect to the ultrasound transducer 5 can be calculated.

【0096】 アルゴリズム23の変更例は、前記(誘導される)装置に配置されたN個の位 置センサに関して同様の測定を行うことに基づく(ここでN>2、好ましくは奇数 )。この場合、測定を明確化するために、アルゴリズムは異なる位置センサに関
して行われたP(N/2以上の整数)以上の測定が一致する(特定の予め決められた
制限内にある)ことを確認する。
A variant of the algorithm 23 is based on making similar measurements for N position sensors located on the (guided) device (where N> 2, preferably odd). In this case, to clarify the measurements, the algorithm verifies that the measurements P (an integer greater than or equal to N / 2) made on different position sensors are consistent (within certain predetermined limits). I do.

【0097】 アルゴリズム21から23及びその変更例が開示される一方で、余分な受信機
を有するシステムのためのアルゴリズムの追加もまた認められる。
While algorithms 21 to 23 and their variants are disclosed, the addition of algorithms for systems with extra receivers is also permitted.

【0098】 前述の安全システムのための余分な受信機は、図5aの誘導システムと共に用
いることができる。ここで受信機は、基準位置として役立つ。更に、システムの
実行には、針2及び/又は超音波変換器5の余分な送信機の追加が含まれる。前
述のように、この安全システムはアルゴリズム23を用いることができる。
The extra receiver for the safety system described above can be used with the guidance system of FIG. 5a. Here, the receiver serves as a reference position. Furthermore, the implementation of the system includes the addition of an extra transmitter of the needle 2 and / or the ultrasound transducer 5. As described above, this security system can use algorithm 23.

【0099】 或いは、前述の安全システムのための余分なトランシーバーは、図5bにおけ
る誘導システムと共に用いることができる。ここで、トランシーバーは基準位置
として役立つ。更に、そのシステムの実行には、針2及び/又は超音波変換器5
の余分なリフレクターの追加が含まれる。前述のように、この安全システムはア
ルゴリズム23を用いることができる。
Alternatively, the extra transceiver for the safety system described above can be used with the guidance system in FIG. 5b. Here, the transceiver serves as a reference position. Further, the implementation of the system requires the needle 2 and / or the ultrasonic transducer 5
Includes the addition of extra reflectors. As described above, this security system can use algorithm 23.

【0100】 第1の誘導システム(PCT/IL96/00050に開示)(及び後述する誘導システム)
と共に用いられる別の安全システムは、送信/信号/周波数が交互(ホッピング
)であり得る。
First Guidance System (disclosed in PCT / IL96 / 00050) (and Guidance System described below)
Another security system used with may be transmission / signal / frequency alternating (hopping).

【0101】 例えば、第1の誘導システムにおいては米国特許第4,495,305 号(Blood)及び 米国特許第4,054,881号(Raab)(ここで言及することにより本明細書の一部とす る)に開示のような位置決め(positioning)システムが用いられ、後述する図9 aに示すように送信機T1の送信が変更され得る。For example, in a first guidance system, as disclosed in US Pat. No. 4,495,305 (Blood) and US Pat. No. 4,054,881 (Raab), which are incorporated herein by reference. Do positioning (positioning) system is used, transmission of the transmitter T 1 as shown in FIG. 9 a to be described later can be changed.

【0102】 測定の1つのサイクル(サイクルK)において、送信機T1は、始めにアンテナX
から、次にアンテナYから、最後にアンテナZから送信する。測定の次のサイクル
(サイクルK+1)において、送信機T1は、アンテナX及びY(同時)から、次にア ンテナX及びZ(同時)から、最後にアンテナY及びZ(同時)から送信する。2つ
のサイクルにおいて実施される測定は、障害物及び/又は干渉する電磁界によっ
て種々の影響を受ける。データ処理装置6は、サイクルKにおいて実施される測 定に従い、超音波位置センサ9に対する針の先端2’を測定し、(→)dnt,u,Cy cle Kを同様に定義する。次にデータ処理装置は、サイクルK+1において実施され
る測定に従い、超音波位置センサ9に対する針の先端2’を測定し、(→)dnt, u,Cycle K+1を同様に定義する。次に(→)dnt,u,Cycle K及び(→)dnt,u,Cycl e K+1を比較し、ES1で定義されるその2つの測定の差と等しい出力を生じさせる
。その値ES1は、図3aのE11と同様の方法で処理することが可能である。
In one cycle of the measurement (cycle K), transmitter T 1 initially receives antenna X
, Then from antenna Y, and finally from antenna Z. In the next cycle of measurement (cycle K + 1), the transmitter T 1, from the antenna X and Y (co), then from the antenna X and Z (co), from the last antenna Y and Z (co) Send. The measurements performed in the two cycles are variously affected by obstacles and / or interfering electromagnetic fields. The data processing device 6 measures the tip 2 ′ of the needle with respect to the ultrasonic position sensor 9 according to the measurement performed in the cycle K, and similarly defines (→) dnt, u, Cycle K. The data processor then measures the tip 2 'of the needle relative to the ultrasonic position sensor 9 according to the measurements performed in cycle K + 1, and similarly defines (→) dnt, u, Cycle K + 1. . Next (→) d nt, compared u, Cycle K and (→) d nt, u, the Cycl e K + 1, causing a difference equal to the output of the two measurements that are defined by E S1. The value E S1 can be processed in a similar way to E 11 in FIG. 3a.

【0103】 米国特許第4,495,305号(Blood)には両方のタイプの測定サイクルが開示されて
いるが、干渉に起因する測定誤差をモニタするために、可能な複合システムにお
ける位置決めシステム及びそうでないシステムの実行を区別している。
Although US Pat. No. 4,495,305 (Blood) discloses both types of measurement cycles, in order to monitor measurement errors due to interference, a positioning system in a possible complex system and a system in which it is not, are described. The execution is distinguished.

【0104】 前記第1の誘導システムと共に用いるための信号が交互に伝送されること(sig
nal alternation)に基づく別の安全システムは、米国特許第4,945,305号(Blood)
に記載のような位置決めシステムを用いる場合、後述する図9bのように示され
る。
Signals for use with the first guidance system are transmitted alternately (sig
Another safety system based on nal alternation) is U.S. Pat.No. 4,945,305 (Blood)
When using a positioning system as described in Fig. 9b, it is shown as Fig. 9b described below.

【0105】 米国特許第4,945,305号(Blood)に記載のような送信機は、結果として生じる測
定サイクル(例えば、サイクルK及びサイクルK+1)において、種々のパルス波形
及び/又はパルス幅を送信する。データ処理装置は(→)dnt,u,Cycle K及び( →)dnt,u,Cycle K+1(前出)を計算する。2つのサイクルにおいて行われた測 定は、障害物及び/又は干渉する電磁界によって種々の影響を受ける。次にデー
タ処理装置6は前述の測定値を比較し、ES2で定義されるそれらと等しい出力を 生じさせる。その値ES2は、図3aのE11と同様の方法で処理することが可能であ
る。
A transmitter such as described in US Pat. No. 4,945,305 (Blood) transmits various pulse waveforms and / or pulse widths in the resulting measurement cycle (eg, cycle K and cycle K + 1). . The data processing device calculates (→) dnt, u, Cycle K and (→) dnt, u, Cycle K + 1 (described above). The measurements made in the two cycles are affected differently by obstacles and / or interfering electromagnetic fields. Next, the data processing device 6 compares the measurements described above, causing them equal output which is defined by E S2. The value E S2 can be processed in the same way as E 11 in FIG. 3a.

【0106】 米国特許第4,054,881号及び第4,314,251号(共にRaab)(ここで言及すること
により本明細書の一部とする)に記載のようなシステムを用いる場合、後述する
図9cに示すように、周波数ホッピングに基づく安全システムを用いることがで
きる。
When using a system as described in US Pat. Nos. 4,054,881 and 4,314,251 (both Raab) (herein incorporated by reference), as shown in FIG. , A safety system based on frequency hopping can be used.

【0107】 送信機は、結果として生じる測定サイクルにおいて種々の周波数キャリアを送
信する(周波数ホッピング)。2つのサイクルで実施される測定は、障害物及び
/又は干渉する電磁界によって種々の影響を受ける。従って、データ処理装置は
2つの測定値を比較し、ES3で定義される2つの測定の差と等しい出力を生じさ せる。その値ES3は、図3aのE11と同様の方法で処理することができる。
The transmitter transmits various frequency carriers in the resulting measurement cycle (frequency hopping). The measurements performed in the two cycles are variously affected by obstacles and / or interfering electromagnetic fields. Thus, the data processor compares the two measurements and produces an output equal to the difference between the two measurements defined by ES3 . The value E S3 can be treated in the same manner as E 11 in Figure 3a.

【0108】 前記第1の誘導システムと共に用いるための追加の安全システムは、米国特許
'305号(Blood)、及び'881号(Raab)及び'521号(Raab)に記載のような位置決めシ ステムを用いる場合、行列Aのユニタリ性(unitarity)を調査することにより形成
することができる。ここで行列Aは、米国特許'305号における受信機の姿勢行列(
attitude marix)である。従って、データ処理装置は以下のように計算を行う。
An additional safety system for use with the first guidance system is disclosed in US Pat.
When using a positioning system as described in '305 (Blood), and' 881 (Raab) and '521 (Raab), it can be formed by examining the unitarity of matrix A. it can. Here, matrix A is the attitude matrix of the receiver in U.S. Pat.
attitude marix). Therefore, the data processing device performs the calculation as follows.

【0109】[0109]

【数10】 (Equation 10)

【0110】[0110]

【数11】 [Equation 11]

【0111】 ここで、matrix_normは行列正規形を表し、またλmax(AT*A)、λmin(AT*A)は 、行列AT*Aの最大の固有値及び最小の固有値を表す。Here, matrix_norm represents a matrix normal form, and λ max (A T * A) and λ min (A T * A) represent the maximum eigen value and the minimum eigen value of the matrix A T * A.

【0112】 値Eun1又は値Eun2は、図3aのE11と同様の方法で処理することが可能である 。The value E un1 or E un2 can be processed in the same way as E 11 in FIG. 3a.

【0113】 図10は第2の誘導システムを示すものである。詳述すると、図10は体内の
標的物に向けて医療用機器を誘導するのに用いる第2の誘導システム及びその方
法を提供するものである。
FIG. 10 shows a second guidance system. More specifically, FIG. 10 provides a second guidance system and method for guiding a medical device to a target within a body.

【0114】 この誘導システムにおいて、スタンド32に設置された関節をなすアーム30
に取付けられた針2を除けば、全ての構成要素は、前述のPCT/IL96/00050に記載
の第1の誘導システムと同様であり、また類似の機能を有する。関節をなすアー
ム30及びスタンドは、米国特許第5,647,373号において開示されている(ここ で言及することにより本明細書の一部とする)。
In this guidance system, the joint arm 30 installed on the stand 32
Except for the needle 2 attached to the first, all components are similar and have a similar function to the first guidance system described in PCT / IL96 / 00050 mentioned above. An articulating arm 30 and stand are disclosed in U.S. Patent No. 5,647,373, which is hereby incorporated by reference.

【0115】 送信機10a(T1)は、スタンド32上の基準位置に配置される。センサ9(
好ましくは受信機Ru)は、超音波変換器5に設置される。前述のように、センサ
9及び送信機10aは、有線又は無線14、17によってデータ処理装置6と通
信し、それによりデータ処理装置6は、基準位置に対する超音波変換器5の位置
を測定することが可能となる。
The transmitter 10a (T 1 ) is arranged at a reference position on the stand 32. Sensor 9 (
Preferably the receiver R u) is installed in the ultrasonic transducer 5. As described above, the sensor 9 and the transmitter 10a communicate with the data processing device 6 by wire or wireless 14, 17, whereby the data processing device 6 measures the position of the ultrasonic transducer 5 with respect to the reference position. Becomes possible.

【0116】 前述のように、この第2の誘導システム及びその代替物は、位置決めシステム
及びトラッキングシステムが規定されるように配置された受信機及び送信機を有
し得る。これらの受信機及び送信機は改変することが可能であり、その結果PCT/
IL96/00050に従って、要求する位置決めシステム及びトラッキングシステムは、
磁気的、音響的、或いは電気光学的なもの、又はそれらの組合せ(前述のものに
加え)である。
As described above, this second guidance system and its alternatives may have a receiver and a transmitter arranged such that a positioning system and a tracking system are defined. These receivers and transmitters can be modified so that PCT /
In accordance with IL96 / 00050, the required positioning and tracking systems are:
Magnetic, acoustic, or electro-optical, or a combination thereof (in addition to those described above).

【0117】 アーム30は、基準位置に対し機械的に較正され、針2を含むその動作は、前
述のワイヤ或いはワイヤレス接続によってデータ処理装置6に送信される。これ
により、データ処理装置6は、基準位置に対する針の位置を測定することが可能
となる。データ処理装置6は、これらの測定から、超音波の結像平面に対する針
2の位置を計算する。標的物4に対する針2の予測された軌道が、画面7に表示
可能であり、よって標的物4に向けて針2の動作を誘導して医師を補助する。
The arm 30 is mechanically calibrated to a reference position, and its operation including the needle 2 is transmitted to the data processing device 6 by the aforementioned wire or wireless connection. Thereby, the data processing device 6 can measure the position of the needle with respect to the reference position. From these measurements, the data processor 6 calculates the position of the needle 2 with respect to the ultrasound imaging plane. The predicted trajectory of the needle 2 with respect to the target 4 can be displayed on the screen 7, thus guiding the movement of the needle 2 towards the target 4 to assist the doctor.

【0118】 この第2の誘導システム及びその代替物は、X線、コンピュータ断層撮影のよ うな別のスキャンニング装置と共に用いることもできる(PCT/IL96/00050参照)
The second guidance system and its alternatives can also be used with another scanning device such as X-ray, computed tomography (see PCT / IL96 / 00050)
.

【0119】 前述の第1の誘導システムに関連する全ての安全システムは、この第2の誘導
システムと共に用いることができる。例えば、第2の送信機(T2)がスタンド3
2に設置されたとき、余分な送信機に基づく安全システムが形成される。これら
の「送信機重複性」安全システムは、前述の図2に示したものに従うベクトル図
を有し、前述のアルゴリズム11、12、13、14の何れかの安全アルゴリズ
ムを用いることができる。
All safety systems related to the first guidance system described above can be used with this second guidance system. For example, if the second transmitter (T 2 )
When installed at 2, a security system based on extra transmitters is formed. These "transmitter redundancy" security systems have a vector diagram according to that shown in FIG. 2 above, and can use any of the security algorithms 11, 12, 13, 14 described above.

【0120】 或いは、2以上のポジションセンサ、受信機(少なくとも1つは余分)が超音
波変換器5に配置され、または制御位置センサ(図6の23a、23b、24)
が図6に示すように操作領域1に配置され、結果として前述と一致するような受
信機重複性の安全システムが生じる。これらの「受信機重複性」安全システムは
、前述の図7に従うベクトル図を有し、前述のアルゴリズム21、22、23の
何れかの安全アルゴリズムを用いることができる。
Alternatively, two or more position sensors, receivers (at least one extra) are arranged on the ultrasonic transducer 5, or control position sensors (23a, 23b, 24 in FIG. 6)
Are located in the operating area 1 as shown in FIG. 6, resulting in a safety system of receiver redundancy which is consistent with the above. These "receiver redundancy" security systems have the vector diagram according to FIG. 7 described above and can use any of the security algorithms 21, 22, 23 described above.

【0121】 前述の信号が交互に伝送されることに基づく安全システムは、これらの第2の
タイプの誘導システムと共に用いることができる。
Safety systems based on the alternating transmission of the aforementioned signals can be used with these second types of guidance systems.

【0122】 その第2のタイプの誘導システムの追加の変更例は、送信機T1及び受信機Ru
位置を交換することによって、また受信機を基準位置に配置することによって、
或いは送信機をトランシーバーと置き換え且つ受信機をリフレクターと置き換え
ることによって構築することが可能である。
[0122] Additional modifications of the second type of guidance system, by exchanging the position of the transmitter T 1 and receiver R u, also by placing the receiver at the reference position,
Alternatively, it can be constructed by replacing the transmitter with a transceiver and replacing the receiver with a reflector.

【0123】 針2が解放状態であり、また超音波変換器5が関節をなすアーム30及びスタ
ンド32に取付けられるとき、図10に基づく別の誘導システムが構築される。
前述のように、針2にはそれに取付けられたセンサ8(好ましくは受信機(R1
)が含まれ、またスタンド32にはそれに取付けられた送信機(T1)が含まれ、
ここでセンサ8及び送信機(T1)の各々は、有線又は無線によってデータ処理装
置6と通信を行う。前述の第2の誘導システムに対する全ての変更例は、このタ
イプのシステムにも適用する。
When the needle 2 is in the released state and the ultrasonic transducer 5 is mounted on the articulated arm 30 and the stand 32, another guiding system according to FIG. 10 is constructed.
As mentioned above, the needle 2 has a sensor 8 (preferably a receiver (R 1 )) attached to it.
) And the stand 32 includes a transmitter (T 1 ) attached to it,
Here, each of the sensor 8 and the transmitter (T 1 ) communicates with the data processing device 6 by wire or wirelessly. All modifications to the second guidance system described above also apply to this type of system.

【0124】 図11aに第3の誘導システムを示す。詳述すると、図11aは体内の標的物
に向けて医療用機器を誘導するために用いる第3の誘導システム及びその方法を
提供するものである。
FIG. 11a shows a third guidance system. In particular, FIG. 11a provides a third guidance system and method for guiding a medical device to a target within a body.

【0125】 第3の誘導システムは、第1及び第2の誘導システムと異なり、空間において
追加の基準位置を用いることなく超音波変換器5に対する針2の位置を直接測定
する。(第1及び第2の誘導システムにおいては、空間における基準位置に対し
て、針2の位置及び超音波変換器5の位置が始めに測定される。これらの2つの
測定値より、超音波変換器5に対する針2の相対的位置が計算される(PCT/IL96
/00050参照)。) この第3の誘導システムには、針2に取付けられた位置センサ8(通常は受信
機(R))及び超音波変換器5に取付けられた送信機10b’(T)(前述の図1
の送信機10bに相当)が含まれる。前述のように、位置センサ8及び送信機1
0b’(T)は、有線或いは無線16、35によってデータ処理装置6と通信す る。送信機10b’(及び従ってスキャンニング装置及びスキャンニング平面)
に対する針の先端2’の位置は、(前記第1の誘導システムの場合ように)追加
の基準位置の必要なしに、次の式に従って直接測定される。
The third guidance system differs from the first and second guidance systems in that the position of the needle 2 relative to the ultrasonic transducer 5 is measured directly without using an additional reference position in space. (In the first and second guidance systems, the position of the needle 2 and the position of the ultrasonic transducer 5 are first measured relative to a reference position in space. From these two measurements, the ultrasonic conversion is performed. The relative position of needle 2 with respect to instrument 5 is calculated (PCT / IL96
/ 00050). This third guidance system includes a position sensor 8 (usually a receiver (R)) attached to the needle 2 and a transmitter 10b '(T) attached to the ultrasonic transducer 5 (see FIG. 1 above).
Corresponding to the transmitter 10b). As described above, the position sensor 8 and the transmitter 1
0b ′ (T) communicates with the data processing device 6 by wire or wireless 16, 35. Transmitter 10b '(and thus scanning device and scanning plane)
The position of the needle tip 2 ′ with respect to is measured directly according to the following equation without the need for an additional reference position (as in the first guidance system).

【0126】[0126]

【数12】 (Equation 12)

【0127】 ここで標的物4に対する針2の予想される軌道が表示画面7 に表示可能であり、従ってPCT/IL96/00050に記載のように、標的物4に向けて針
2の動きを誘導することにより医師を補助する。
Here, the expected trajectory of the needle 2 with respect to the target 4 can be displayed on the display screen 7, thus guiding the movement of the needle 2 toward the target 4 as described in PCT / IL96 / 00050. Assist the doctor by doing.

【0128】 この第3の誘導システム及びその代替物は、PCT/IL96/00050に記載のようなX 線、コンピューター断層撮影のような別のスキャンニング装置と共に用いること
ができる。 前述のように、この第3の誘導システム及びその代替物は、位置決めシステム及
びトラッキングシステムが規定されるように配置された受信機及び送信機を有し
得る。これらの受信機及び送信機は改変することが可能であり、その結果PCT/IL
96/00050に従って、要求する位置決めシステム及びトラッキングシステムは、磁
気的、音響的、或いは電気光学的なもの、又はそれらの組合せ(前述のものに加
え)である。
This third guidance system and its alternatives can be used with another scanning device such as X-ray, computed tomography as described in PCT / IL96 / 00050. As mentioned above, this third guidance system and its alternatives may have a receiver and a transmitter arranged such that a positioning system and a tracking system are defined. These receivers and transmitters can be modified, resulting in PCT / IL
According to 96/00050, the positioning and tracking systems required are magnetic, acoustic, or electro-optical, or a combination thereof (in addition to those described above).

【0129】 図11bは、図11aに示すシステムの代替システムを示す。このシステムに
おいては、針2及び超音波変換器5における受信機R及び送信機Tの位置がそれぞ
れ交換されている。図11cは、図11aのシステムの代替システムを示す。こ
のシステムにおいては、送信機12はトランシーバー20’(前出)によって置
き換えられ、また受信機はリフレクター21によって置き換えられている。或い
は、トランシーバーが針2に配置され、またリフレクター21が超音波変換器5
に配置される。
FIG. 11b shows an alternative to the system shown in FIG. 11a. In this system, the positions of the receiver R and the transmitter T in the needle 2 and the ultrasonic transducer 5 are exchanged, respectively. FIG. 11c shows an alternative to the system of FIG. 11a. In this system, the transmitter 12 has been replaced by a transceiver 20 '(supra) and the receiver has been replaced by a reflector 21. Alternatively, the transceiver is located on the needle 2 and the reflector 21 is
Placed in

【0130】 図12は、図11aのシステムで実施される誘導の計算のベクトル図であり、
それは図11b及び図11c及びその代替物に適用可能なように、その方法の原
則に従って改変することができる。
FIG. 12 is a vector diagram of the calculation of the guidance implemented in the system of FIG.
It can be modified according to the principles of the method as applicable to FIGS. 11b and 11c and its alternatives.

【0131】 前述の全ての安全システムは、この第3の誘導システム及びその代替物と共に
用いることができる。例えば、図13は余分な送信機に基づく安全システムを示
す。この安全システムが第3の誘導システムと関連して用いられ、センサ8(通
常は受信機R)が針2に配置され、また少なくとも2つ(好ましくは2つ)の送 信機10b’(T1,T2)が超音波変換器5に配置される(送信機のうちの1つは
「余分な」もの)。前述のように、全ての送信機及び受信機は、ワイヤ或いはワ
イヤレス通信によってデータ処理装置6と通信する。或いは、送信機(T1,T2
が針2に配置され、またセンサ(受信機)8が、超音波変換器5に配置され得る
。これらの送信機重複性の安全システムは、ベクトルの変化を説明するための必
要な修正を伴い、前述のアルゴリズム11、12、13、14の何れかの安全ア
ルゴリズムを用いることができる。
All the safety systems described above can be used with this third guidance system and its alternatives. For example, FIG. 13 shows a security system based on an extra transmitter. This safety system is used in conjunction with a third guidance system, wherein a sensor 8 (usually a receiver R) is located on the needle 2 and at least two (preferably two) transmitters 10b '(T 1 , T 2 ) are placed in the ultrasonic transducer 5 (one of the transmitters is “extra”). As mentioned above, all transmitters and receivers communicate with the data processing device 6 by wire or wireless communication. Or the transmitter (T 1 , T 2 )
May be located on the needle 2 and a sensor (receiver) 8 may be located on the ultrasonic transducer 5. These transmitter redundancy security systems can use any of the previously described algorithms 11, 12, 13, 14 with the necessary modifications to account for vector changes.

【0132】 図14は、図13のシステムのベクトル図である。この図は、それらの代替物
に適用するために、その方法の原理に従い修正することができる。
FIG. 14 is a vector diagram of the system of FIG. This figure can be modified according to the principles of the method to apply to those alternatives.

【0133】 図15は、余分な受信機を用いる安全システムを示す。針2には2つの位置セ
ンサ8(受信機)(Rna ,Rnb)(受信機の少なくとも1つは余分なもの)を取付
けることが可能である。送信機10b’(T)は超音波変換器5に取付けられる 。或いは、既知の空間的位置関係における制御受信機23a、23b(前出)(
RCa,RCb)を操作領域1に配置することができる。更に、基準位置センサ(制御
受信機)24(Rref)(図6のものに相当)は、(第1の誘導システムに関し述
べたように)送信機から既知の固定された位置に配置されることが好ましい。或
いは、2つの受信機8を超音波変換器5に配置することもでき、一方で送信機1
0b’を針2に配置することも可能である。全ての送信機及び受信機は、前述の
ようにワイヤ或いはワイヤレス通信によってデータ処理装置6と通信する。これ
らの受信機重複性の安全システムは、ベクトルの変化を説明するための必要な修
正を伴い、アルゴリズム21、22、23の何れかの安全アルゴリズムを用いる
ことができる。
FIG. 15 shows a security system using an extra receiver. It is possible to mount two position sensors 8 (receivers) (R na , R nb ) (at least one of the receivers is extra) on the needle 2. The transmitter 10b '(T) is attached to the ultrasonic transducer 5. Alternatively, the control receivers 23a and 23b in the known spatial positional relationship (described above) (
RC a , RC b ) can be arranged in the operation area 1. In addition, a reference position sensor (control receiver) 24 (R ref ) (corresponding to that of FIG. 6) is located at a fixed position known from the transmitter (as described for the first guidance system). Is preferred. Alternatively, two receivers 8 can be arranged in the ultrasonic transducer 5, while the transmitter 1
It is also possible to place 0b 'on needle 2. All transmitters and receivers communicate with the data processing device 6 by wire or wireless communication as described above. These receiver redundancy security systems can use any of the security algorithms 21, 22, 23 with the necessary modifications to account for vector changes.

【0134】 図16は、図15に示す受信機重複性のシステムのベクトル図を示す。FIG. 16 shows a vector diagram of the receiver redundancy system shown in FIG.

【0135】 図17は、送信機及び受信機の両方が余分である第3の誘導システムと共に用
いられる安全システムを示す。位置センサ8(通常は受信機(Rn))(前出)及
び送信機10a’(Tn)(図1の送信機10aに相当)は針に配置され、また位
置センサ9(通常は受信機(Ru))(前出)及び送信機10b’(Tu)は、超音
波変換器5に配置される。前述のように、全ての送信機及び受信機は、ワイヤ或
いはワイヤレス通信によってデータ処理装置6と通信する。
FIG. 17 shows a security system used with a third guidance system where both the transmitter and the receiver are redundant. Position sensor 8 (typically a receiver (R n)) (supra) and a transmitter 10a '(T n) (corresponding to the transmitter 10a of FIG. 1) is disposed in the needle, and the position sensor 9 (the normal reception The transmitter (R u )) (described above) and the transmitter 10 b ′ (T u ) are arranged in the ultrasonic transducer 5. As mentioned above, all transmitters and receivers communicate with the data processing device 6 by wire or wireless communication.

【0136】 或いは、余分な送信機及び余分な受信機を伴う安全システムは、前述の第2及
び第3の誘導システムと共に用いるための安全システムを構築することが可能で
ある。
Alternatively, a security system with extra transmitters and extra receivers can build a security system for use with the second and third guidance systems described above.

【0137】 前述の信号が交互に伝送されることに基づく安全システムは、これらの第3の
タイプの誘導システムと共に用いることができる。
A safety system based on the alternating transmission of the aforementioned signals can be used with these third types of guidance systems.

【0138】 本発明を幾つかの実施例に関し説明してきたが、それらは単なる例証に過ぎず
、種々の変更及び応用が可能であることを認識されたい。本発明の範囲は、特許
請求の範囲に規定されている。
Although the invention has been described with respect to several embodiments, it will be recognized that they are merely illustrative and that various modifications and applications are possible. The scope of the present invention is defined in the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

本発明は、添付した図面に関する例示のみによって説明する。本明細書におい
て、同一の要素または類似の要素については同様の参照符号で表す。
The present invention will be described by way of example only with reference to the accompanying drawings. In this specification, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals.

【図1】 本発明により構築された超音波によって機器の動作を誘導するためのシステム
の一形態を示す図である。この場合、標的物に向けた医療用バイオプシー針であ
り、余分な送信機に基づく安全システムを用い、ここで送信機の間の相対的位置
関係は既知である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a system for guiding the operation of a device by ultrasonic waves constructed according to the present invention. In this case, a medical biopsy needle aimed at the target, using an extra transmitter-based safety system, where the relative positional relationships between the transmitters are known.

【図2】 標的物に向けてバイオプシー針の動作を誘導するための図1のシステムの使用
に関連する種々のベクトルを示す図である。
2 illustrates various vectors associated with using the system of FIG. 1 to direct movement of a biopsy needle toward a target.

【図3a】 本発明のシステム動作のための安全アルゴリズム(Safety Algorithm)11を示
すフローチャートである。
FIG. 3a is a flowchart showing a safety algorithm 11 for system operation of the present invention.

【図3b】 本発明のシステム動作のための安全アルゴリズム12を示すフローチャートで
ある。
FIG. 3b is a flowchart illustrating a security algorithm 12 for system operation of the present invention.

【図3c】 本発明のシステム動作のための安全アルゴリズム13を示すフローチャートで
ある。
FIG. 3c is a flowchart illustrating a security algorithm 13 for system operation of the present invention.

【図3d】 本発明のシステム動作のための安全アルゴリズム14を示すフローチャートで
ある。
FIG. 3d is a flowchart illustrating a security algorithm 14 for system operation of the present invention.

【図3e】 安全アルゴリズム11、12、13、14の出力に対して行ない得る逐次解析
の実行を示すフローチャートである。
FIG. 3e is a flowchart showing the execution of a sequential analysis that can be performed on the outputs of the safety algorithms 11, 12, 13, and 14.

【図4】 本発明により構築された超音波によって機器の動作を誘導するためのシステム
の一形態を示す図である。この場合、標的物に向けた医療用バイオプシー針であ
り、余分な送信機に基づく安全システムを用い、ここで送信機の間の相対的位置
関係は未知のものである。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a system for guiding the operation of a device by using ultrasonic waves constructed according to the present invention. In this case, a medical biopsy needle aimed at the target, using an extra transmitter-based safety system, where the relative positional relationships between the transmitters are unknown.

【図5a】 図1の誘導システム及び安全システムを示す図であり、ここでは送信機及び受
信機の位置が交換されている。
FIG. 5a shows the guidance system and the safety system of FIG. 1, wherein the positions of the transmitter and the receiver are exchanged.

【図5b】 図1の誘導システム及び安全システムを示す図であり、ここで送信機はトラン
シーバーに交換され、また受信機はリフレクターに交換されている。
FIG. 5b shows the guidance system and the safety system of FIG. 1, wherein the transmitter has been replaced by a transceiver and the receiver has been replaced by a reflector.

【図6】 本発明により構築された超音波によって機器の動作を誘導するためのシステム
の一形態を示す図である。この場合、標的物に向けた医療用バイオプシー針であ
り、余分な受信機に基づく安全システムを用いる。
FIG. 6 is a diagram showing one embodiment of a system for guiding the operation of a device by ultrasonic waves constructed according to the present invention. In this case, a medical biopsy needle aimed at the target, using a safety system based on an extra receiver.

【図7】 標的物に向けてバイオプシー針の動作を誘導するための図6のシステムの使用
に関連する種々のベクトルを示す図である。
FIG. 7 illustrates various vectors associated with using the system of FIG. 6 to guide movement of a biopsy needle toward a target.

【図8a】 本発明のシステム動作のための安全アルゴリズム21を示すフローチャートで
ある。
FIG. 8a is a flowchart illustrating a security algorithm 21 for system operation of the present invention.

【図8b】 本発明のシステム動作のための安全アルゴリズム22を示すフローチャートで
ある。
FIG. 8b is a flowchart illustrating a safety algorithm 22 for system operation of the present invention.

【図8c】 本発明のシステム動作のための安全アルゴリズム23を示すフローチャートで
ある。
FIG. 8c is a flowchart illustrating a security algorithm 23 for system operation of the present invention.

【図9a】 交互の信号(ホッピング)に基づく安全システムに関する種々の波形を示す図
である。
FIG. 9a shows various waveforms for a safety system based on alternating signals (hopping).

【図9b】 交互の信号(ホッピング)に基づく安全システムに関する種々の波形を示す図
である。
FIG. 9b shows various waveforms for a safety system based on alternating signals (hopping).

【図9c】 交互の信号(ホッピング)に基づく安全システムに関する種々の波形を示す図
である。
FIG. 9c shows various waveforms for a safety system based on alternating signals (hopping).

【図10】 本発明により構築された超音波によって機器の動作を誘導するための第2の誘
導システムを示す図である。この場合、標的物に向けた医療用バイオプシー針で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing a second guidance system for guiding the operation of a device by ultrasonic waves constructed according to the present invention. In this case, a medical biopsy needle aimed at the target.

【図11a】 本発明により構築された超音波によって機器の動作を誘導するための第3の誘
導システムを示す図である。この場合、標的物に向けた医療用バイオプシー針で
ある。
FIG. 11a is a diagram showing a third guidance system for guiding the operation of a device by ultrasonic waves constructed according to the present invention. In this case, a medical biopsy needle aimed at the target.

【図11b】 図11aの誘導システムを示す図であり、ここでは送信機及び受信機の位置が
交換されている。
FIG. 11b shows the guidance system of FIG. 11a, wherein the positions of the transmitter and the receiver are exchanged.

【図11c】 図11aの誘導システムを示す図であり、ここでは単一/複数の送信機がトラ
ンシーバーに交換され、また単一/複数の受信機がリフレクターに交換されてい
る。
FIG. 11c shows the guidance system of FIG. 11a, where single / multiple transmitters are replaced by transceivers and single / multiple receivers are replaced by reflectors.

【図12】 図11a〜図11cのシステムの使用に関連する種々のベクトルを示す図であ
る。
FIG. 12 shows various vectors associated with the use of the system of FIGS. 11a to 11c.

【図13】 余分な送信機に基づく安全システムを用いる本発明の第3の誘導システムを示
す図である。
FIG. 13 shows a third guidance system of the present invention using a safety system based on redundant transmitters.

【図14】 標的物に向けて針の動きを誘導するための図13のシステムの使用に関連する
種々のベクトルを示す図である。
FIG. 14 illustrates various vectors associated with using the system of FIG. 13 to direct needle movement toward a target.

【図15】 余分な受信機に基づく別の安全システムを用いる本発明の第3の誘導システム
を示す図である。
FIG. 15 illustrates a third guidance system of the present invention using another security system based on redundant receivers.

【図16】 標的物に向けて針の動きを誘導するための図15のシステムの使用に関連する
種々のベクトルを示す図である。
16 illustrates various vectors associated with using the system of FIG. 15 to direct needle movement toward a target.

【図17】 余分な送信機および余分な受信機に基づく安全システムを用いる本発明の第3
の誘導システムを示す図である。
FIG. 17 shows a third embodiment of the present invention using a security system based on extra transmitters and extra receivers.
It is a figure which shows the guidance system of.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG, KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,L U,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO ,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG, SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,U G,US,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 ネイガー・ロン イスラエル国ハイファ35847・ハロテムス トリート 5 (72)発明者 ハレベン・マイケル イスラエル国ハイファ34753・フロイトス トリート 22 Fターム(参考) 4C060 MM24 4C301 EE11 EE19 FF17 GD02 GD06 JA04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG , KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Nager Ron Haifa 35847 Halotems Treat, Israel 5 (72) Invention Halleben Michael Haifa 34753, Freud's Treat, Israel 22 F term (reference) 4C060 MM24 4C301 EE11 EE19 FF17 GD02 GD06 JA04

Claims (84)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 標的物に向けて機器の動きを誘導するためのシステムであ
って、 空間の基準位置から放射エネルギを伝送するための基準位置における送信装置
と、 標的物に向けて誘導される前記機器における位置センサであって、前記送信装
置から放射エネルギを受信して空間の前記基準位置に対する前記機器の位置に対
応する出力を生じさせる前記位置センサと、 前記位置センサの出力を受信して前記基準位置に対する前記機器の位置を計算
するデータ処理装置とを有する前記システムにおいて、 前記送信装置には、既知のベクトル(→)T12で定義される既知の空間的関係 にある第1の送信機(T1)及び第2の送信機(T2)の各々が含まれ、 また前記データ処理装置が、 (a)第1のベクトルで同様に定義される前記第1の送信機(T1)に対する前
記位置センサの位置及び方向を測定し、 (b)第2のベクトルで同様に定義される前記第2の送信機(T2)に対する前
記位置センサの位置及び方向を測定し、 (c)前記第1のベクトル及び第2のベクトルから2つの前記送信機の間の測
定ベクトル(→)(T12)mを計算し、 (d)既知のベクトル(→)(T12)と測定ベクトル(→)(T12)mとを比較し、 (e)測定ベクトル(→)(T12)mと既知のベクトル(→)(T12)との差に対応 する出力を生じさせる、ことを特徴とするシステム。
1. A system for directing movement of a device toward a target, comprising: a transmitting device at a reference position for transmitting radiant energy from a reference position in space; and a system directed to the target. A position sensor in the device, the position sensor receiving radiant energy from the transmitting device to generate an output corresponding to the position of the device with respect to the reference position in space, and receiving an output of the position sensor in the system having a data processor to calculate the position of the device relative to the reference position, the on transmission apparatus, a first transmission in a known spatial relationship defined by a known vector (→) T 12 A second transmitter (T1) and a second transmitter (T2), wherein the data processing device comprises: (a) the first transmitter (T1) also defined by a first vector; (B) measuring the position and orientation of the position sensor with respect to the second transmitter (T2), also defined by a second vector, (c) measuring the position and orientation of the position sensor with respect to the second transmitter (T2). Calculating a measurement vector (→) (T 12 ) m between the two transmitters from the first vector and the second vector; (d) a known vector (→) (T 12 ) and a measurement vector (→ (T 12 ) m, and (e) producing an output corresponding to the difference between the measured vector (→) (T 12 ) m and the known vector (→) (T 12 ). System to do.
【請求項2】 前記データ処理装置に警報機が含まれ、ステップ(e)で
生じた前記出力を予め決定されたしきい値と比較してしきい値を越える場合に前
記警報機を作動させることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
2. The data processing device includes an alarm and compares the output generated in step (e) with a predetermined threshold to activate the alarm if the threshold is exceeded. The system of claim 1, wherein:
【請求項3】 前記データ処理装置が、前記測定ベクトル(→)(T12)m
前記既知のベクトル(→)(T12)の絶対値を比較することを特徴とする請求項1 若しくは2に記載のシステム。
3. The data processing device according to claim 1, wherein the measured vector (→) (T 12 ) m is compared with an absolute value of the known vector (→) (T 12 ). System.
【請求項4】 前記機器が、体内の生体組織を通して中の標的物に向けて
誘導される医療用機器であることを特徴とする請求項2若しくは3に記載のシス
テム。
4. The system according to claim 2, wherein the device is a medical device guided through a living tissue in a body toward a target in the body.
【請求項5】 前記医療用機器がインターベンション機器であり、また前
記位置センサが前記侵襲的(インターベンション)機器に対して予め決められた
位置に配置されることを特徴とする請求項4に記載のシステム。
5. The medical device according to claim 4, wherein the medical device is an intervention device, and the position sensor is arranged at a predetermined position with respect to the invasive device. The described system.
【請求項6】 前記身体が、複数のスキャン平面に沿ってスキャンニング
装置で体をスキャンする画像形成システムによって結像されることを特徴とする
請求項5に記載のシステム。
6. The system of claim 5, wherein the body is imaged by an imaging system that scans the body with a scanning device along a plurality of scan planes.
【請求項7】 前記スキャンニング装置が、前記第1及び第2の送信機か
ら放射エネルギを受信して空間の前記基準位置に対する前記第2の位置センサの
位置、つまり前記スキャンニング装置の位置に対応する出力を生じさせる第2の
位置センサを含み、 【外1】
7. The scanning device receives radiant energy from the first and second transmitters and adjusts the position of the second position sensor with respect to the reference position in space, that is, the position of the scanning device. Including a second position sensor that produces a corresponding output;
【請求項8】 前記スキャンニング装置が超音波スキャナーであることを
特徴とする請求項7に記載のシステム。
8. The system according to claim 7, wherein said scanning device is an ultrasound scanner.
【請求項9】 前記第1及び第2の送信機が、既知のベクトル(→)(T12 )で定義される空間の既知の位置に対する既知の長さ及び方向を有するアームに おいて、対向する端部に取付けられることを特徴とする請求項1乃至8の何れか
に記載のシステム。
9. The method according to claim 1, wherein the first and second transmitters are opposed to each other in an arm having a known length and a direction with respect to a known position in a space defined by a known vector (→) (T 12 ). 9. A system according to any of the preceding claims, wherein the system is attached to the end of the vehicle.
【請求項10】 前記アームが、0.1から1.0mの長さを有することを特徴 とする請求項9に記載のシステム。10. The system according to claim 9, wherein the arm has a length of 0.1 to 1.0 m. 【請求項11】 前記アームが、35cmの長さを有することを特徴とする請
求項10に記載のシステム。
11. The system according to claim 10, wherein said arm has a length of 35 cm.
【請求項12】 標的物に向けて機器の動作を誘導するための方法であっ
て、 空間の基準位置において送信装置から放射エネルギを伝送する過程と、 前記標的物に向けて誘導される前記機器に位置センサを設置する過程であって
、前記位置センサが前記送信装置から放射エネルギを受取って空間の前記基準位
置に対する前記機器の位置に対応する出力を生じさせる、前記設置過程と、 前記位置センサの出力をデータ処理装置で処理して前記基準位置に対する前記
機器の位置を計算する過程とを含む前記方法において、 前記送信装置には、既知のベクトル(→)T12で定義される既知の空間的関係 にある第1の送信機(T1)及び第2の送信機(T2)の各々が含まれ、 また前記データ処理装置が、 (a)第1のベクトルで同様に定義される前記第1の送信機(T1)に対する前
記位置センサの位置及び方向を測定し、 (b)第2のベクトルで同様に定義される前記第2の送信機(T2)に対する前
記位置センサの位置及び方向を測定し、 (c)前記第1のベクトル及び第2のベクトルから2つの前記送信機の間の測
定ベクトル(→)(T12)mを計算し、 (d)既知のベクトル(→)(T12)と測定ベクトル(→)(T12)mとを比較し、 (e)測定ベクトル(→)(T12)mと既知のベクトル(→)(T12)との差に対応 する出力を生じさせる、ことを特徴とする方法。
12. A method for directing operation of a device toward a target, comprising: transmitting radiant energy from a transmitter at a reference location in space; and the device being directed toward the target. Installing the position sensor on the position sensor, wherein the position sensor receives radiant energy from the transmitting device to produce an output corresponding to the position of the device relative to the reference position in space; and in the method of processing the output of the data processing apparatus and a process of calculating the position of the device relative to the reference position, the transmission device, known space defined by the known vector (→) T 12 Each of a first transmitter (T1) and a second transmitter (T2) in a logical relationship, and wherein the data processing device comprises: Measuring the position and orientation of the position sensor with respect to one transmitter (T1); and (b) determining the position and orientation of the position sensor with respect to the second transmitter (T2), also defined by a second vector. (C) calculating a measurement vector (→) (T 12 ) m between the two transmitters from the first vector and the second vector; (d) a known vector (→) (T 12) and the measurement vector (→) (T 12) compares the m, an output corresponding to the difference between (e) measurement vector (→) (T 12) m and the known vector (→) (T 12) Producing.
【請求項13】 前記データ処理装置が、ステップ(e)で生じた前記出
力を予め決定されたしきい値と比較してしきい値を越える場合に前記警報機を作
動させることを特徴とする請求項12に記載の方法。
13. The data processing device, wherein the data generated in step (e) is compared with a predetermined threshold value, and the alarm device is activated if the threshold value is exceeded. The method according to claim 12.
【請求項14】 前記データ処理装置が、前記測定ベクトル(→)(T12)m と前記既知のベクトル(→)(T12)の絶対値を比較することを特徴とする請求項 12若しくは13に記載の方法。14. The data processing device according to claim 12, wherein the data processing device compares the absolute value of the measurement vector (→) (T 12 ) m with the absolute value of the known vector (→) (T 12 ). The method described in. 【請求項15】 前記既知のベクトル(→)(T12)が、機械的に測定され ることを特徴とする請求項12乃至14の何れかに記載の方法。15. The method according to claim 12, wherein the known vector (→) (T 12 ) is measured mechanically. 【請求項16】 前記既知のベクトル(→)(T12)が、位置センサを針の 先端に取付けることによって決定され、前記針が干渉のない環境に置かれ、前記
第1及び第2の送信機に対する前記後者の位置センサの位置を測定することを特
徴とする請求項12乃至14の何れかに記載の方法。
16. The known vector (→) (T 12 ) is determined by attaching a position sensor to the tip of a needle, the needle is placed in an interference free environment, and the first and second transmissions are determined. A method according to any of claims 12 to 14, wherein the position of the latter position sensor with respect to the machine is measured.
【請求項17】 前記機器が、体内の生体組織を通して中の標的物に向け
て誘導される医療用機器であることを特徴とする請求項12乃至16の何れかに
記載の方法。
17. The method according to claim 12, wherein the device is a medical device guided through living tissue in a body toward a target therein.
【請求項18】 前記医療用機器がバイオプシー針であり、前記位置セン
サが前記バイオプシー針に対して予め決定された位置に配置されることを特徴と
する請求項17に記載の方法。
18. The method of claim 17, wherein the medical device is a biopsy needle and the position sensor is located at a predetermined position relative to the biopsy needle.
【請求項19】 前記身体が、複数のスキャン平面に沿ってスキャンニン
グ装置で体をスキャンする画像形成システムによって結像されることを特徴とす
る請求項18に記載の方法。
19. The method of claim 18, wherein the body is imaged by an imaging system that scans the body with a scanning device along a plurality of scan planes.
【請求項20】 前記スキャンニング装置が、前記第1及び第2の送信機
から放射エネルギを受信して空間の前記基準位置に対する前記第2の位置センサ
の位置、つまり前記スキャンニング装置の位置に対応する出力を生じさせる第2
の位置センサを含み、 【外2】
20. The scanning device receives radiant energy from the first and second transmitters and adjusts the position of the second position sensor with respect to the reference position in space, that is, the position of the scanning device. Second to produce a corresponding output
Including the position sensor of
【請求項21】 前記スキャンニング装置が超音波スキャナーであること
を特徴とする請求項20に記載の方法。
21. The method according to claim 20, wherein said scanning device is an ultrasound scanner.
【請求項22】 前記第1及び第2の送信機が、既知のベクトル(→)(T 12 )で定義される空間の基準位置に対する既知の長さ及び方向を有するアームに おいて、対向する端部に取付けられることを特徴とする請求項12乃至14の何
れかに記載の方法。
22. The first and second transmitters transmit a known vector (→) (T 12 15. An arm having a known length and direction with respect to a reference position in a space defined by the formula (1), attached to opposite ends.
The method according to any of the above.
【請求項23】 前記アームが、0.1から1.0mの長さを有することを特徴 とする請求項22に記載の方法。23. The method according to claim 22, wherein the arm has a length of 0.1 to 1.0 m. 【請求項24】 前記アームが、35cmの長さを有することを特徴とする請
求項23に記載の方法。
24. The method according to claim 23, wherein said arm has a length of 35 cm.
【請求項25】 画像として見ることのできる標的物に向けて機器の動作
を誘導するためのシステムであって、 前記標的物を含む前記画像を形成するための少なくとも1つのスキャンニング
装置と、 第1の基準位置から放射エネルギを伝送するための前記基準位置における少な
くとも1つの送信機と、 前記放射エネルギを受取るための、前記機器における少なくとも1つの第1の
位置センサと、 前記放射エネルギを受取るための、前記少なくとも1つのスキャンニング装置
における少なくとも1つの第2の位置センサと、 前記機器又は少なくとも1つの前記スキャンニング装置の何れかにおける前記
放射エネルギを受取るための少なくとも1つの第3の位置センサと、 少なくとも1つの前記スキャンニング装置に対する前記機器の計算された位置
の精度をモニタするために、少なくとも1つの前記送信機及び少なくとも1つの
前記第1、第2、第3の位置センサの各々と機能的に通信するデータ処理装置と
を有することを特徴とするシステム。
25. A system for directing operation of a device towards a target viewable as an image, the system comprising: at least one scanning device for forming the image including the target; At least one transmitter at the reference position for transmitting radiant energy from one reference position; at least one first position sensor in the device for receiving the radiant energy; and for receiving the radiant energy At least one second position sensor in said at least one scanning device; and at least one third position sensor for receiving said radiant energy in either said device or at least one said scanning device. Calculating the device for at least one of the scanning devices And a data processing device operatively communicating with at least one of said transmitter and each of said at least one of said first, second and third position sensors to monitor accuracy of said position. System to do.
【請求項26】 少なくとも1つの前記第1、第2、第3の位置センサの
各々が、受信機を含むことを特徴とする請求項25に記載のシステム。
26. The system of claim 25, wherein each of the at least one first, second, and third position sensors includes a receiver.
【請求項27】 少なくとも1つの前記位置センサの各々が、1つの位置
センサであることを特徴とする請求項25に記載のシステム。
27. The system according to claim 25, wherein each of the at least one position sensor is one position sensor.
【請求項28】 前記第1の基準位置が、空間における固定された既知の
位置であることを特徴とする請求項25に記載のシステム。
28. The system according to claim 25, wherein the first reference position is a fixed known position in space.
【請求項29】 前記基準位置が未知のものであることを特徴とする請求
項25に記載のシステム。
29. The system according to claim 25, wherein the reference position is unknown.
【請求項30】 少なくとも1つの前記スキャンニング装置が、1つのス
キャンニング装置を含むことを特徴とする請求項25に記載のシステム。
30. The system according to claim 25, wherein the at least one scanning device comprises one scanning device.
【請求項31】 少なくとも1つの前記第3の位置センサが、前記機器に
存在し、少なくとも1つの前記第1の位置センサ及び少なくとも1つの前記第3
の位置センサの前記相対位置が既知であることを特徴とする請求項30に記載の
システム。
31. At least one said third position sensor is present in said device, at least one said first position sensor and at least one said third position sensor.
31. The system of claim 30, wherein the relative positions of the position sensors are known.
【請求項32】 少なくとも1つの前記第3の位置センサが、前記スキャ
ンニング装置に存在し、少なくとも1つの前記第2の位置センサ及び少なくとも
1つの前記第3の位置センサの前記相対位置が既知であることを特徴とする請求
項30に記載のシステム。
32. At least one said third position sensor is present in said scanning device, and said relative position of at least one said second position sensor and at least one said third position sensor is known. 31. The system of claim 30, wherein the system is.
【請求項33】 前記放射エネルギを受取って前記データ処理装置と機能
的に通信するために、第2の基準位置に少なくとも1つの第4の位置センサを更
に含むことを特徴とする請求項25に記載のシステム。
33. The apparatus of claim 25, further comprising at least one fourth position sensor at a second reference position for receiving the radiant energy and functionally communicating with the data processing device. The described system.
【請求項34】 少なくとも1つの前記第4の位置センサが、互いに関連
する位置における2つの受信機を含むことを特徴とする請求項33に記載のシス
テム。
34. The system according to claim 33, wherein the at least one fourth position sensor includes two receivers at a position relative to each other.
【請求項35】 前記第2の基準位置が、固定された既知の位置であるこ
とを特徴とする請求項34に記載のシステム。
35. The system according to claim 34, wherein the second reference position is a fixed known position.
【請求項36】 前記第2の基準位置が、未知のものであることを特徴と
する請求項34に記載のシステム。
36. The system according to claim 34, wherein the second reference position is unknown.
【請求項37】 前記放射エネルギを受取って前記データ処理装置と機能
的に通信するために、前記第1の基準位置から見て既知で固定された位置におい
て少なくとも1つの第4の位置センサを更に含むことを特徴とする請求項25に
記載の方法。
37. At least one fourth position sensor at a known and fixed position relative to the first reference position for receiving the radiant energy and functionally communicating with the data processing device. 26. The method of claim 25, comprising.
【請求項38】 少なくとも1つの前記送信機が、1つの送信機を含むこ
とを特徴とする請求項25に記載のシステム。
38. The system of claim 25, wherein at least one of said transmitters comprises one transmitter.
【請求項39】 少なくとも1つの前記送信機が、そのうちの1つが余分
である2つの送信機を含むことを特徴とする請求項25に記載のシステム。
39. The system of claim 25, wherein at least one of the transmitters comprises two transmitters, one of which is redundant.
【請求項40】 画像として見ることのできる標的物に向けて機器の動作
を誘導するためのシステムであって、 前記標的物を含む前記画像を形成するための少なくとも1つのスキャンニング
装置と、 基準位置から放射エネルギを伝送するための前記基準位置における少なくとも
1つの送信機であって、前記放射エネルギが、異なる測定サイクルにおいて交互
になるように送信された信号の形態である、前記送信機と、 前記放射エネルギを受取って空間の前記基準位置に対する前記機器の位置に対
応する出力を生じさせるための、前記機器における少なくとも1つの位置センサ
と、 前記放射エネルギを受取って空間の前記基準位置に対する前記機器の位置に対
応する出力を生じさせるための、少なくとも1つの前記スキャンニング装置にお
ける少なくとも1つの位置センサと、 少なくとも1つの前記スキャンニング装置に対する前記機器の計算された位置
の精度をモニタするために、少なくとも1つの前記送信機及び少なくとも1つの
前記位置センサの各々と機能的に通信するデータ処理装置とを有することを特徴
とするシステム。
40. A system for directing operation of an instrument towards a target viewable as an image, the system comprising: at least one scanning device for forming the image including the target; At least one transmitter at the reference position for transmitting radiant energy from a location, wherein the radiant energy is in the form of a signal transmitted alternately in different measurement cycles; and At least one position sensor in the device for receiving the radiant energy to produce an output corresponding to a position of the device with respect to the reference position in space; and the device for receiving the radiant energy with respect to the reference position in space. At least one of said scanning devices to produce an output corresponding to the position of At least one position sensor; and operatively communicating with each of the at least one transmitter and the at least one position sensor to monitor accuracy of a calculated position of the device with respect to the at least one scanning device. And a data processing device.
【請求項41】 前記位置センサが、受信機であることを特徴とする請求
項40に記載のシステム。
41. The system according to claim 40, wherein said position sensor is a receiver.
【請求項42】 前記受信機が磁気的であり、少なくとも1つの前記送信
機が電磁エネルギを放出することを特徴とする請求項41に記載のシステム。
42. The system of claim 41, wherein said receiver is magnetic and at least one said transmitter emits electromagnetic energy.
【請求項43】 前記信号が、DC又はAC信号を含む異なる測定サイクルに
おいて交互になるように送信されることを特徴とする請求項40に記載のシステ
ム。
43. The system of claim 40, wherein the signals are transmitted alternately in different measurement cycles including DC or AC signals.
【請求項44】 3つの独立したアンテナを更に含むことを特徴とする請
求項43に記載のシステム。
44. The system of claim 43, further comprising three independent antennas.
【請求項45】 前記送信機が、第1の測定サイクルにおいて、少なくと
も部分的に連続して各アンテナから伝送し、また第2の測定サイクルにおいて、
対をなすアンテナから少なくとも部分的に連続して伝送することを特徴とする請
求項44に記載のシステム。
45. The transmitter transmits at least partially continuously from each antenna in a first measurement cycle and in a second measurement cycle
The system of claim 44, wherein the transmission is at least partially continuous from the paired antennas.
【請求項46】 前記第1の基準位置が、空間における固定された既知の
位置であることを特徴とする請求項40に記載のシステム。
46. The system according to claim 40, wherein the first reference position is a fixed known position in space.
【請求項47】 前記基準位置が未知のものであることを特徴とする請求
項40に記載のシステム。
47. The system according to claim 40, wherein the reference position is unknown.
【請求項48】 少なくとも1つの前記送信機が、1つの送信機を含むこ
とを特徴とする請求項40に記載のシステム。
48. The system of claim 40, wherein at least one of said transmitters comprises one transmitter.
【請求項49】 少なくとも1つの前記送信機が、そのうちの1つが余分
である2つの送信機を含むことを特徴とする請求項40に記載のシステム。
49. The system of claim 40, wherein at least one of the transmitters comprises two transmitters, one of which is redundant.
【請求項50】 画像として見ることのできる標的物に向けて機器を誘導
するためのシステムであって、 前記画像を形成するための映像装置と、 基準位置から放射エネルギを伝送するための前記基準位置における少なくとも
1つの送信機と、 前記画像を形成するための映像装置であって、前記放射エネルギを受取って前
記基準位置に対する前記映像装置の位置に比例する出力を生じさせるための少な
くとも1つの位置センサを含む前記映像装置と、 前記基準位置に対して較正される、誘導される前記機器を保持するための関節
をなすアームと、 前記映像装置に対する機器の位置を計算して前記画像に標的物に対する前記機
器の位置を表示するために、少なくとも1つの前記送信機、少なくとも1つの前
記位置センサ、及び前記関節をなすアームと機能的に通信するデータ処理装置と
を含むことを特徴とするシステム。
50. A system for guiding an instrument toward a target viewable as an image, comprising: an imager for forming the image; and the reference for transmitting radiant energy from a reference position. At least one transmitter at a location, and at least one location for receiving an image of said radiant energy to produce an output proportional to the location of said imaging device relative to said reference location. An imaging device including a sensor; an articulated arm for holding the guided device calibrated with respect to the reference position; and calculating a position of the device with respect to the imaging device to target the image. At least one of said transmitter, at least one of said position sensors, and said articulating System characterized in that it comprises a data processing device communicating beam functionally.
【請求項51】 前記機器が針を含むことを特徴とする請求項50に記載
のシステム。
51. The system according to claim 50, wherein said device comprises a needle.
【請求項52】 前記装置が、超音波装置、CT装置、MRI装置、及びX線装
置からなるグループから選択されることを特徴とする請求項50に記載のシステ
ム。
52. The system of claim 50, wherein said device is selected from the group consisting of an ultrasound device, a CT device, an MRI device, and an X-ray device.
【請求項53】 前記放射エネルギを受取るための前記映像装置における
少なくとも1つの追加の位置センサであって、前記映像装置に対する前記機器の
計算された位置の精度をモニタするための前記データ処理装置と機能的に通信す
る少なくとも1つの追加の前記位置センサを更に含むことを特徴とする請求項5
0に記載のシステム。
53. at least one additional position sensor in the imaging device for receiving the radiant energy, the data processing device for monitoring the accuracy of a calculated position of the device with respect to the imaging device; The system of claim 5, further comprising at least one additional said position sensor operatively communicating.
The system according to claim 0.
【請求項54】 少なくとも1つの前記送信機において、前記伝送された
放射エネルギが異なる測定サイクルにおいて交互になるように送信される信号の
形態であり、 前記データ処理装置が、前記映像装置に対する前記機器の計算された位置の精
度をモニタするために、少なくとも1つの前記送信機、少なくとも1つの前記位
置センサ、及び前記関節をなすアームと機能的に通信することを特徴とする請求
項50に記載のシステム。
54. In the form of a signal transmitted at at least one of the transmitters such that the transmitted radiant energy alternates in different measurement cycles, the data processing device comprising: 51. The method of claim 50, operatively communicating with at least one of the transmitters, at least one of the position sensors, and the articulating arm to monitor the accuracy of the calculated position of the joint. system.
【請求項55】 少なくとも1つの前記送信機が、1つの送信機を含むこ
とを特徴とする請求項50に記載のシステム。
55. The system of claim 50, wherein the at least one transmitter comprises one transmitter.
【請求項56】 少なくとも1つの前記送信機が、そのうちの1つが余分
である2つの送信機を含み、前記データ処理装置が、前記映像装置に対する前記
機器の計算された位置の精度をモニタするために、前記2つの送信機、少なくと
も1つの前記位置センサ、及び前記関節をなすアームと機能的に通信することを
特徴とする請求項50に記載のシステム。
56. At least one said transmitter comprising two transmitters, one of which is redundant, wherein said data processing device monitors the accuracy of a calculated position of said device with respect to said video device. 51. The system of claim 50, wherein the system is in operative communication with the two transmitters, at least one of the position sensors, and the articulating arm.
【請求項57】 画像として見ることのできる標的物に向けて機器を誘導
するためのシステムであって、 前記画像を形成するための映像装置と、 基準位置から放射エネルギを伝送するための前記基準位置における少なくとも
1つの送信機と、 前記基準位置に対して較正される、映像装置を保持するための関節をなすアー
ムと、 誘導される機器であって、前記放射エネルギを受取って前記基準位置に対する
前記機器の位置に比例する出力を生じさせるための少なくとも1つの位置センサ
を含む前記機器と、 前記映像装置に対する機器の位置を計算して前記画像に標的物に対する前記機
器の位置を表示するために、少なくとも1つの前記送信機、少なくとも1つの前
記位置センサ、及び前記関節をなすアームと機能的に通信する前記データ処理装
置とを含むことを特徴とするシステム。
57. A system for navigating a device towards a target viewable as an image, comprising: an imager for forming the image; and the reference for transmitting radiant energy from a reference location. At least one transmitter at a location, an articulated arm for holding an imaging device, calibrated against the reference location, and a guided device for receiving the radiant energy and relative to the reference location. The device including at least one position sensor for producing an output proportional to the position of the device; and calculating a position of the device with respect to the video device to display the position of the device with respect to a target in the image. , The at least one transmitter, the at least one position sensor, and the data processing in operative communication with the articulating arm System characterized in that it comprises a location.
【請求項58】 前記機器が、針を含むことを特徴とする請求項57に記
載のシステム。
58. The system of claim 57, wherein said device comprises a needle.
【請求項59】 前記放射エネルギを受取って前記基準位置に対する前記
機器の位置に比例する出力を生じさせるための前記機器における少なくとも1つ
の追加の位置センサと、 前記映像装置に対する前記機器の計算された位置の精度をモニタするための前
記データ処理装置と機能的に通信する少なくとも1つの追加の前記位置センサと
を更に含むことを特徴とする請求項57に記載のシステム。
59. At least one additional position sensor in the device for receiving the radiant energy to produce an output proportional to the position of the device relative to the reference position, and a calculated value of the device for the imaging device 58. The system of claim 57, further comprising at least one additional said position sensor in operative communication with said data processing device for monitoring position accuracy.
【請求項60】 少なくとも1つの前記送信機において、前記伝送された
放射エネルギが異なる測定サイクルにおいて交互になるように送信される信号の
形態であり、 前記データ処理装置が、前記映像装置に対する前記機器の計算された位置の精
度をモニタするために、少なくとも1つの前記送信機、少なくとも1つの前記位
置センサ、及び前記関節をなすアームと機能的に通信することを特徴とする請求
項57に記載のシステム。
60. In the form of a signal transmitted at at least one of the transmitters such that the transmitted radiant energy alternates in different measurement cycles, the data processing device comprising: 58. The system of claim 57, operatively communicating with at least one of the transmitters, at least one of the position sensors, and the articulating arm to monitor the accuracy of the calculated position of the at least one transmitter. system.
【請求項61】 少なくとも1つの前記送信機が、1つの送信機を含むこ
とを特徴とする請求項57に記載のシステム。
61. The system of claim 57, wherein the at least one transmitter comprises one transmitter.
【請求項62】 少なくとも1つの前記送信機が、そのうちの1つが余分
である2つの送信機を含み、前記データ処理装置が、前記映像装置に対する前記
機器の計算された位置の精度をモニタするために、前記2つの送信機、少なくと
も1つの前記位置センサ、及び前記関節をなすアームと機能的に通信することを
特徴とする請求項57に記載のシステム。
62. at least one of said transmitters including two transmitters, one of which is redundant, wherein said data processing device monitors the accuracy of a calculated position of said device with respect to said video device. 58. The system of claim 57, further comprising operably communicating with the two transmitters, at least one of the position sensors, and the articulating arm.
【請求項63】 スキャンニング装置によって結像された標的物に向けて
誘導される機器をフリーハンドで方向づけるためのシステムであって、 予め決められた位置において前記スキャンニング装置に取付けられた放射エネ
ルギを伝送するための少なくとも1つの送信機と、 少なくとも1つの前記送信機から放射エネルギを受取って前記誘導される機器
の前記スキャンニング装置に対する相対位置に比例する出力を生じさせるための
、前記誘導される機器に取付けられた少なくとも1つの位置センサと、 前記スキャンニング装置に対する前記誘導される機器の位置を計算して前記画
像に標的物に対する前記誘導される機器の位置を表示するために、少なくとも1
つの前記送信機、少なくとも1つの前記位置センサと機能的に通信するデータ処
理装置とを含むことを特徴とするシステム。
63. A system for freehand-directing a device guided to a target imaged by a scanning device, said radiant energy being attached to said scanning device at a predetermined location. At least one transmitter for transmitting radiated energy from the at least one transmitter to produce an output proportional to a relative position of the guided device with respect to the scanning device. At least one position sensor attached to the scanning device; and at least one position sensor for calculating a position of the guided device with respect to the scanning device and displaying the position of the guided device with respect to a target in the image.
A system comprising: one of said transmitters; and a data processing device in operative communication with at least one of said position sensors.
【請求項64】 前記データ処理装置が、少なくとも1つの前記送信機、
少なくとも1つの前記位置センサと、それらの間の有線または無線によって機能
的に通信することを特徴とする請求項63に記載のシステム。
64. The data processing device comprising: at least one of the transmitter;
64. The system of claim 63, operatively communicating with at least one of said position sensors by wire or wirelessly therebetween.
【請求項65】 少なくとも1つの前記送信機及び少なくとも1つの前記
位置センサが、位置決めシステム及び追跡システムを規定することを特徴とする
請求項63に記載のシステム。
65. The system of claim 63, wherein the at least one transmitter and the at least one position sensor define a positioning system and a tracking system.
【請求項66】 前記位置決めシステム及び追跡システムが、磁気的であ
ることを特徴とする請求項65に記載のシステム。
66. The system according to claim 65, wherein said positioning system and tracking system are magnetic.
【請求項67】 前記位置決めシステム及び追跡システムが、音響的であ
ることを特徴とする請求項65に記載のシステム。
67. The system according to claim 65, wherein said positioning system and tracking system are acoustic.
【請求項68】 前記位置決めシステム及び追跡システムが、電気光学的
であることを特徴とする請求項65に記載のシステム。
68. The system according to claim 65, wherein said positioning system and tracking system are electro-optical.
【請求項69】 少なくとも1つの前記送信機が、1つの送信機を含むこ
とを特徴とする請求項63に記載のシステム。
69. The system of claim 63, wherein said at least one transmitter comprises one transmitter.
【請求項70】 少なくとも1つの前記送信機が、そのうちの1つが余分
である2つの送信機を含み、前記データ処理装置が、前記スキャンニング装置に
対する前記機器の計算された位置の精度をモニタするために、前記2つの送信機
及び少なくとも1つの前記位置センサと機能的に通信することを特徴とする請求
項63に記載のシステム。
70. The at least one transmitter includes two transmitters, one of which is redundant, wherein the data processing device monitors the accuracy of the calculated position of the device with respect to the scanning device. 64. The system of claim 63, wherein the system is in operative communication with the two transmitters and at least one of the position sensors.
【請求項71】 少なくとも1つの前記位置センサが、1つの位置センサ
を含むことを特徴とする請求項63に記載のシステム。
71. The system of claim 63, wherein said at least one position sensor comprises one position sensor.
【請求項72】 少なくとも1つの前記位置センサが、そのうちの1つが
余分である2つの位置センサを含み、前記データ処理装置が、前記スキャンニン
グ装置に対する前記誘導される機器の計算された位置の精度をモニタするために
、少なくとも1つの前記送信機及び前記2つの位置センサと機能的に通信するこ
とを特徴とする請求項63に記載のシステム。
72. At least one of said position sensors includes two position sensors, one of which is redundant, and wherein said data processing device is adapted to calculate a calculated position accuracy of said guided equipment with respect to said scanning device. 64. The system of claim 63, operatively communicating with at least one of the transmitter and the two position sensors to monitor.
【請求項73】 少なくとも1つの前記送信機において、前記伝送された
放射エネルギが異なる測定サイクルにおいて交互になるように送信される信号の
形態であり、 前記データ処理装置が、前記スキャンニング装置に対する前記誘導される機器
の計算された位置の精度をモニタするために、少なくとも1つの前記送信機及び
少なくとも1つの前記位置センサと機能的に通信することを特徴とする請求項5
0に記載のシステム。
73. At least one of the transmitters is in the form of a signal transmitted such that the transmitted radiant energy is alternated in different measurement cycles, wherein the data processing device comprises: 6. The method of claim 5, further comprising: operatively communicating with at least one of the transmitters and at least one of the position sensors to monitor the accuracy of the calculated position of the guided equipment.
The system according to claim 0.
【請求項74】 スキャンニング装置によって結像された標的物に向けて
誘導される機器をフリーハンドで方向づけるためのシステムであって、 予め決められた位置において前記スキャンニング装置に取付けられた放射エネ
ルギを伝送するための少なくとも1つの送信機と、 少なくとも1つの前記送信機から放射エネルギを受取って前記誘導される機器
に対する前記スキャンニング装置の相対位置に比例する出力を生じさせるための
、前記スキャンニング装置に取付けられた少なくとも1つの位置センサと、 前記スキャンニング装置に対する前記誘導される機器の位置を計算して前記画
像に標的物に対する前記誘導される機器の位置を表示するために、少なくとも1
つの前記送信機、少なくとも1つの前記位置センサと機能的に通信するデータ処
理装置とを含むことを特徴とするシステム。
74. A system for freehand-directing an instrument guided to a target imaged by a scanning device, the system comprising a radiant energy attached to the scanning device at a predetermined location. At least one transmitter for transmitting the signal; and the scanning for receiving radiant energy from the at least one transmitter to produce an output proportional to a position of the scanning device relative to the guided equipment. At least one position sensor attached to the device; and at least one to calculate a position of the guided device with respect to the scanning device and display the position of the guided device with respect to a target in the image.
A system comprising: one of said transmitters; and a data processing device in operative communication with at least one of said position sensors.
【請求項75】 前記データ処理装置が、少なくとも1つの前記送信機、
少なくとも1つの前記位置センサと、それらの間の有線または無線によって機能
的に通信することを特徴とする請求項74に記載のシステム。
75. The data processing device comprising: at least one of the transmitters;
75. The system of claim 74, operatively communicating with at least one of the position sensors by wire or wireless between them.
【請求項76】 少なくとも1つの前記送信機及び少なくとも1つの前記
位置センサが、位置決めシステム及び追跡システムを規定することを特徴とする
請求項74に記載のシステム。
76. The system of claim 74, wherein at least one of the transmitter and at least one of the position sensors define a positioning system and a tracking system.
【請求項77】 前記位置決めシステム及び追跡システムが、磁気的であ
ることを特徴とする請求項74に記載のシステム。
77. The system according to claim 74, wherein said positioning system and tracking system are magnetic.
【請求項78】 前記位置決めシステム及び追跡システムが、音響的であ
ることを特徴とする請求項74に記載のシステム。
78. The system of claim 74, wherein said positioning system and tracking system are acoustic.
【請求項79】 前記位置決めシステム及び追跡システムが、電気光学的
であることを特徴とする請求項74に記載のシステム。
79. The system according to claim 74, wherein said positioning system and tracking system are electro-optical.
【請求項80】 少なくとも1つの前記送信機が、1つの送信機を含むこ
とを特徴とする請求項74に記載のシステム。
80. The system of claim 74, wherein the at least one transmitter comprises one transmitter.
【請求項81】 少なくとも1つの前記送信機が、そのうちの1つが余分
である2つの送信機を含み、前記データ処理装置が、前記スキャンニング装置に
対する前記機器の計算された位置の精度をモニタするために、前記2つの送信機
及び少なくとも1つの前記位置センサと機能的に通信することを特徴とする請求
項74に記載のシステム。
81. At least one of the transmitters includes two transmitters, one of which is redundant, wherein the data processing device monitors the accuracy of the calculated position of the device with respect to the scanning device. 75. The system of claim 74, wherein the system is in operative communication with the two transmitters and at least one of the position sensors.
【請求項82】 少なくとも1つの前記位置センサが、1つの位置センサ
を含むことを特徴とする請求項74に記載のシステム。
82. The system of claim 74, wherein at least one of said position sensors comprises one position sensor.
【請求項83】 少なくとも1つの前記位置センサが、そのうちの1つが
余分である2つの位置センサを含み、前記データ処理装置が、前記スキャンニン
グ装置に対する前記誘導される機器の計算された位置の精度をモニタするために
、少なくとも1つの前記送信機及び前記2つの位置センサと機能的に通信するこ
とを特徴とする請求項74に記載のシステム。
83. The at least one position sensor includes two position sensors, one of which is redundant, wherein the data processing device is configured to calculate the accuracy of the calculated position of the guided device with respect to the scanning device. 75. The system of claim 74, wherein the system is in operative communication with at least one of the transmitter and the two position sensors to monitor.
【請求項84】 少なくとも1つの前記送信機において、前記伝送された
放射エネルギが異なる測定サイクルにおいて交互になるように送信される信号の
形態であり、 前記データ処理装置が、前記スキャンニング装置に対する前記誘導される機器
の計算された位置の精度をモニタするために、少なくとも1つの前記送信機及び
少なくとも1つの前記位置センサと機能的に通信することを特徴とする請求項7
4に記載のシステム。
84. In at least one of the transmitters, the transmitted radiant energy is in the form of a signal transmitted such that the radiant energy alternates in different measurement cycles, wherein the data processing device is configured to transmit the radiant energy to the scanning device. 8. The method of claim 7, further comprising: operatively communicating with at least one of the transmitters and at least one of the position sensors to monitor accuracy of a calculated position of a guided device.
5. The system according to 4.
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