JP2002509748A - 医療用超音波画像化 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 カテーテル（１）の先端（２）の位置を測定する方法であって、このカテーテルが参照点（Ａ）を通過した距離を連続的にモニタする工程、および先端（２）の配向をモニタする工程、ならびにカテーテルの先端の軌道を再構成する工程を包含する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、医療用超音波画像化に関し、特に、患者に挿入可能なカテーテルで
あって、その遠位端またはその近くに超音波変換器アレイを備える、カテーテル
を利用するようなシステムに関する。

【０００２】 本発明は、医療業務におけるカテーテルの使用に関し、特に、心臓内（心臓の
チャンバ内または冠状動脈内のいずれか）の診断および処置のためのカテーテル
の使用に関する。多くの手順において、身体内におけるカテーテルの先端の位置
についての情報を得ることは、価値あることである。一例は、血管内超音波画像
化（ＩＶＵＳ）であり、この方法では、カテーテルを、ガイドワイヤにより規定
された軌道上に引き戻すことによって、二次元の画像が積み重ねられ得、これに
よってその動脈の内部の三次元表現を与える。本発明者らの英国特許第２，２４
６，６３２号は、そのようなシステムを開示する。現行の方法においては、この
軌道は、他の情報がなければ直線を呈し、従って、その表現がその血管の真の三
次元（３−Ｄ）形状を忠実には表現し得ないことがある。このような手順の別の
例は電気生理学であり、ここでは、心臓の電気的信号が、心臓壁の周囲の多数の
異なる位置で測定され、そして各測定の位置が重要である。

【０００３】 位置の測定のための多数の技術があり、通常は外部の照射に頼る。２つの二平
面Ｘ線の先端の位置を使用して、その先端の三次元における位置が計算されてい
る（Ｃ．Ｒ．ＭｏｌｌのＩＢＭ社内報ＵＫＳＣ１２４，１９８４年９月による、
二平面血管造影からの３−Ｄ再構成）。別の技術は、カテーテル内に配置された
超音波伝達装置および外部超音波画像化を使用する（Ｂｒｙｅｒら、Ｍｅｄｉｃ
ａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏ
ｍｐｕｔｉｎｇ，２６８−２７１頁、１９８５年）。多くの技術は、低周波数磁
場を使用して、カテーテル内に取り付けたコイル内に信号を誘発し、この信号の
振幅は、そのコイルの、印加した外部磁場に対する位置および配向に依存する。
この方法の例が、米国特許第４，０１７，８５８号、同第５，０４２，４８６号
および同第４，０４５，８８１号に記載されている。これのさらなる例が、ＰＣ
Ｔ／ＵＳ９５／０１１０３号に記載され、ここでは、３つの伝達平面コイルが患
者のベッドに配置され、３つの直交する受容コイルがカテーテル内に配置される
。これらの伝達コイルを異なる周波数で励起することと、適切に分析することに
よって、このカテーテルの先端の３つの空間座標および３つの配向角度が、計算
され得る。

【０００４】 カテーテルが患者に挿入された直線距離の測定または制御を試みる、多数のデ
バイスが存在する。身体内でのカテーテルのモーター駆動移動の使用により、カ
テーテル位置を制御するデバイスの１例は、ＷＯ９４／０００５２号に記載され
、位置を測定するデバイスの１例は、ＷＯ９３／２０８７６号に記載される。こ
れらのデバイスは、これらが滅菌場から滅菌ドレープによって分離されなければ
ならないという、重大な欠点を有する。

【０００５】 本発明の目的は、以下を提供することである： ａ）患者の身体内でのカテーテルの遠位端の位置／配向が感知され、同定され得
る、システム； ｂ）カテーテルが患者に挿入された直線距離を測定または制御するための、簡単
なデバイス。

【０００６】 上記ａ）に関して、本発明によるシステムは、データ開始位置からの時点にお
ける、先端の配向およびスカラー軌道長を測定し、そしてこれらから、先端の軌
道の三次元的形状および従って任意の時点における先端の位置を、計算する。

【０００７】 本発明者らにより、カテーテルの先端の配向および位置は、時間履歴（ｔｉｍ
ｅ ｈｉｓｔｏｒｙ）が既知であるならば独立ではないこと（なぜなら、カテー
テルがガイドワイヤを超えて押されるならば、その軸に沿ってのみしか動けない
ので）が理解されたため、このことは可能である。

【０００８】 スカラー軌道；（すなわち、カテーテルが患者に挿入された長さ）は、本発明
者らの同時係属出願第９７１８９８４号に開示するような、直線状の検出器を使
用して、モーターによって制御または測定され得る。しかし、本発明はまた、こ
の目的のための単純化されたデバイスを提供することも考慮する。

【０００９】 本発明によれば、このような直線状の検出器は携帯式であり、カテーテルと同
一の滅菌されたパッケージに組み込まれ、カテーテルと共に使い捨て式であり、
そしてこのカテーテルの手動による駆動に頼る。すなわち、先行技術のデバイス
（これらは、これらの実際の操作の安定した予測可能な引き戻し速度に頼る）に
おいて要求されるようなモーターを含まない。

【００１０】 本発明がいかにして実行され得るかを、ここで、例示のみによって、添付の図
面を参照して、記載する。

【００１１】 （図１） 先端２を有する、曲線からなる長さのカテーテル１を考慮する。ｐが先端の配
向の単位ベクトルであり、ｒが先端２の固定された参照点に対する位置であり、
そしてｌがカテーテル１のその参照点からの距離であるとすると（図１）、所定
の運動の増分ｄｌは、以下により与えられる：

【００１２】

【数１】 したがって、先端の配向およびスカラー軌道長が、特定の開始位置ＲＰからの
全ての時点に置いて既知であるならば、この軌道の３ｄ形状が計算可能であり、
そして任意の時点における先端の位置もまたわかる。このことは、以下のことを
仮定する： ｉ）位置における唯一の変化は、その軌道に沿った移動により引き起こされるも
のである、および ｉｉ）その先端が先に通過した軌道は、変化しない。

【００１３】 カテーテルを超音波試験の間に、ガイドワイヤ上を引き戻す場合のような、小
さい動きについては、これらの仮定の両方が、真である。したがって、以下の２
つの情報の時間履歴の位置を評価することが、必要である： ・カテーテルが参照点を通過した、スカラー距離ｌ（ｔ）； ・カテーテルの先端の、実験室フレームの参照に対する、配向ｐ（ｔ）。

【００１４】 （図２） 図２は、センサデバイスＡ（これについては、図８を参照して、後にさらに詳
細に記載する）を使用してカテーテルの位置を測定するための配置を示す。この
図面において、患者の皮膚が３で示され、センサＡがこの患者の外側に配置され
、患者の皮膚３の左側の、カテーテル１の長さが、患者の内部に配置されている
。

【００１５】 スカラー距離は、患者の外部に配置されてこの患者の外側のカテーテルの部分
が移動した距離を測定する、デバイスＡによって、容易に測定され得る。この距
離は、カテーテルの伸長または他の歪みが無視でき、そして弛みが引き締められ
ないと仮定すれば、カテーテルの先端が移動した距離に等しい。

【００１６】 カテーテルの先端の配向は、配向センサ装置（Ｄで示す）によって決定され、
この装置については、図３〜７を参照して、後にさらに詳細に記載する。

【００１７】 （図８） この図面は、カテーテル位置センサデバイスＡをより詳細に示し、このデバイ
スは、携帯用に設計されている。カテーテルの引き戻しが、臨床医／手術者によ
り手動で達成されるが、信号処理ユニットＢを電気的に接続することによって、
位置の情報が記録され得、ＣＲＴ Ｓｃｒｅｅｎ上への「移動した距離」の表示
が容易にされ得、そして３−ｄデータセットのより正確な再構成および長手方向
の断面のリアルタイムの表示の可能性が達成され得る。あるいは、移動した距離
が、デバイスＡに取り付けられたデジタルディスプレイ上に示される。操作者が
カテーテルを適切な速度範囲で引き戻す限り、モーターの一定の引き戻し速度の
必要性が、この画像化システムへの位置／速度の情報の伝達によって、大部分は
余分となる。円滑な引き戻しが犠牲となるが、モーターを省略することには多数
の利点があり、最も重要なものの１つは、ユニットがより軽く、より小さいもの
である。

【００１８】 携帯式デバイスＡはカテーテルパッケージに含まれ、滅菌された一回使用の使
い捨てユニットとして供給される。カテーテル１をデバイスＡに通しているので
、このカテーテルを血管入口シースまで移動させ得、ここでこのカテーテルは、
いわゆるＴｕｅｙバルブ２０に対して保持される。電力および連絡のために、細
いケーブル２００が、デバイスＡをカテーテルの界面モジュールＣまたは類似の
ユニットに接続し、これが次に、信号処理ユニットＢに接続される。

【００１９】 カテーテルがユニットＡに対して移動するにつれて、ユニットＡがこの運動を
、スピンドル５０およびホイール１５０（これらはカテーテル１を緩く摘む）に
よって検出する。スピンドル５０の回転が、スロット付きホイール６０を通って
取り付けられた光ＬＣＤ伝達器／検出器対７０によって、コードされる。この回
路によって発生されたパルスが、マウスコントローラチップ１４０によって処理
され、これが次いで、位置データの連続した流れをユニットＣ（またはその等価
物）に送り、最終的に、画像化システムＢによって処理される。この方法で、各
画像フレームが「位置を捺印される」。

【００２０】 カテーテル１は、調査の始めにデバイスＡに通され、デバイスＡは研究の間、
カテーテル上に残されて、引き戻しが必要でなくなると、スライドされて外され
る。ピンチローラー機構５０、１５０の設計は重要である。なぜなら、カテーテ
ル１が、滑ることなく、しかしカテーテル１の運動に抵抗があるほど、またはカ
テーテル１の本体が何らかの様式で損傷を受けるほどには強くなく、グリップさ
れなければならないためである。

【００２１】 センサＡは、管状伸長部Ａ１を有し、これを通ってカテーテルが自由に動く。
この管がＴｕｅｙバルブに挿入され、このバルブは締められてこの管を締め付け
得、したがってこのＴｕｅｙバルブとセンサとの間の動きが防止される。迅速交
換デバイスまたはモノレールデバイスとして公知のカテーテルにおいては、ガイ
ドワイヤ４０は、このカテーテルの外側かつこのモノレールデバイスの外側に配
置され、ガイドワイヤ４０は、このカテーテルの外側かつ管Ａ１の外側に配置さ
れ、そしてＴｕｅｙバルブが締められると、管にクランプされる。これによって
、カテーテルが、ガイドワイヤの位置を動かすことなく動かされ得る。あるいは
、Ｔｕｅｙバルブ２０およびユニットＡが単一のユニットに一体化され得る。

【００２２】 ユニットＡの全ての入口開口部が、平滑ろうと８０、１８０、１７０（これら
は好ましくは、Ｔｅｆｌｏｎまたは等価の低摩擦コーティングによって被覆され
る）によって、カテーテル１を所望の位置に穏やかに案内しなければならない。
カテーテル１は、ローラー５０、１５０を通って案内され、このとき横方向の運
動を十分制限することにより、カテーテル１がローラー接触領域の中央部から外
れ得ないことを確実にする。

【００２３】 スロット付きホイール６０のスピンドル５０（これを、カテーテル１がデバイ
スＡを通って動くときに回転させなければならない）は、高摩擦表面を有して、
滑りを回避しなければならない。これを達成するために、スピンドル５８は粗い
表面を有し、ゴム様の化合物で被覆されるか、またはその周囲にわたって細かい
鋸歯状物を有して、そのグリップを増大させ得る。カテーテル−スピンドルの摩
擦に対する他の重要な寄与は、スピンドル３０の直径である。より大きな半径は
より大きな接触表面積を与えるが、より小さな半径のスピンドル５０は、所定の
数のスロットを有するホイールエンコーダーの運動に対して、より大きな感度を
提供する。スピンドル直径とスロット数との多数の組み合わせを、得られる位置
測定解像度と共に、以下の表１に示す。カテーテル１とスピンドル表面５０の両
方の表面特性の詳細な知識、およびローラーホイール１５０により与えられるピ
ンチ力が、この機構のグリップ特性を計算するために必要とされる。所与のエン
コーダーの段階的変化についての最適なスピンドル直径５０の選択は、経験的に
なされる。エンコーダーホイール５０のスロットがより細かいならば、伝達ビー
ムが一度に１より多くのスロットを通って移動するほど広くなりすぎないことを
確実にしなければならない。

【００２４】

【表１】 ピンチホイール１５０の設計への２つの可能なアプローチが存在する。一方の
選択肢は、ホイールに比較的硬い材料（例えば、ナイロン）を使用することであ
り、これは、バネのついた片持ち梁によってカテーテル１に押し付けられる。第
二のアプローチは、ゴムなどの、より柔らかい材料で作製したピンチホイールを
備えることであり、この弾性特性（弾力性）がピンチ力を提供する。後者の選択
肢の１つの利点は、この柔らかい材料が、カテーテル１のあらゆるわずかなよじ
れまたは不規則性を調和させ得ることである。いずれの技術についても、ピンチ
ホイール１５０の位置を調節して様々なピンチ力を提供し得、最適な接触圧が経
験的に見出され得るようにし得ることが、利点である。

【００２５】 エンコーダーホイールの自由な回転は、スピンドルがハウジングに載る位置に
低摩擦材料を使用することによって補助され、これによって潤滑油の使用が回避
される。所望のピンチ力が、引き戻しを行っていないときにカテーテルを損傷す
ることを防止する目的で、スピンドルとローラーとを係合／脱係合し得る機構が
提供され得る。

【００２６】 血液がデバイスＡに入ることを防止する目的で、１セットのブラシまたは低摩
擦バルブが、１７０の位置に提供され得る。

【００２７】 理想的には、３−ｄデータセットの最終的な長手方向の解像度は、スライス間
で０．１ｍｍと０．２ｍｍとの間であるべきである。超音波ビームのスライスの
厚みが約０．２ｍｍであるならば、この５０％の重なりによって、超音波画像の
軸方向および横方向の解像度に偶奇性が与えられる。しかし、このタイプの３−
ｄの獲得（血管造影データから計算されたもののようなカテーテル１の先端の位
置の外部３−ｄなしに）において誤差がよく文書化されているならば、この目的
は適切ではない。より現実的な長手方向の解像度は０．５ｍｍである。この期間
に捕獲されたフレームの位置は等間隔であると考えられ得る（すなわち、カテー
テル１はこの小さな範囲にわたって一定の速度で動くと考えられ得る）。

【００２８】 ユニットＡをユニットＢに接続するケーブルは、カテーテル１をユニットＡ自
体よりも下げないように、軽いことが必要である。図８においては、ケーブル２
０への５ワイヤ接続９０が使用されるが、４ワイヤ接続で十分であり得る。この
ケーブルもまた、滅菌して供給され得る。

【００２９】 ユニットＡの本体１００は、操作者の手によって容易に掴まれるよう設計され
ており、ユニットＡとＴｕｅｙバルブ２０との間の安定な接触の維持を容易にす
る。リセットボタン１２０（マイクロスイッチ）が、操作者の親指によって作動
され得るように、親指グリップ１３０に取り付けられ、これによって、他方の手
はカテーテル１を保持したままであり得る。このリセットは、距離の測定をゼロ
に設定する。ガイドワイヤは、カテーテルと同じバルブを通って移動するが、セ
ンサの位置は通らない。ユニットＡの内部の電気部品を１１０で示す。ピンチロ
ーラーユニット１５０にはバネ張力が与えられ、ネジ１６０を調節する。

【００３０】 （図３） 第一の方法において、カテーテルの先端２の配向が、カテーテルの先端に取り
付けられた３軸固相ジャイロスコープを用いて測定される。ジャイロスコープは
、もとの配向からの配向の変化を決定し、従って時間にわたって積分することに
よって、配向ベクトルｐが確立され得る。小さな固相ジャイロスコープは、振動
センサを使用して構成され得る（参照が加えられる）。適切なデバイスの例は、
ＥＮＶ−０５Ａ ＧＹＲＯＳＴＡＲピエゾジャイロスコープであり、Ｍｕｒａｔ
ａにより製造され、角速度に比例する信号を与える。このジャイロスコープは、
公知のダイ取付け技術を使用して取り付けられる。

【００３１】 ジャイロスコープアセンブリ４が、出力

【化１】 をそれぞれ与える３つの互いに直交したジャイロスコープにより構成されるなら
ば、

【化２】 ω＝角速度

【００３２】

【数２】 ｐ₀＝初期配向 ｃはジャイロスコープデバイスの較正定数である。

【００３３】 （図４） カテーテルの先端２の配向を決定する第二の方法は、この先端に取付けられた
３軸加速度計アセンブリ５（ｘ）、５（ｙ）、５（ｚ）を使用することである。
加速度計アセンブリ５は、微細機械加工されたシリコン片持ち梁（５Ａ、５Ｂ）
の公知の設計に基づき得、これらは直径１〜２ｍｍのカテーテル１の内部に適合
するように、小型化される。小さな加速が全身に既知の方向に適用されるならば
、標準的なベクトル成分の代数学によって、この加速に対するこの加速度計の配
向、および従ってカテーテル１の先端の配向が、計算され得る。この加速は、一
連の非常に小さな変位によって、または小さな振幅の正弦波振動によって、発生
され得る。この変位は０．１ｍｍより小さくあり得、なお十分な加速を発生させ
て、加速度計から十分な信号を作り出す。この振動の振幅は、その方向が予め決
定されている限りは、重要ではない。別の実施態様においては、外部加速は必要
ではなく、加速度計を使用して、この加速時計質量の重量によって生じる力（こ
れは、常に鉛直方向である）を測定する。これは、患者のベッドへの改変が必要
ではないという利点を有する。実際には、この加速度計装置はカテーテル１内の
測鉛線として作用し、これによって断続的な鉛直方向のモニタリングが可能とな
る。適切な加速度計の例は、ＡＤＸＬ０５であり、Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅ
ｓ，Ｎｏｒｗｏｏｄ，ＭＡ ０２０６３−９１０５により製造される。このデバ
イスはパッケージされて供給され、そして本明細書に記載の設計においては、パ
ッケージされていないシリコンダイが、公知のマルチチップモジュール技術を使
用して、カテーテル１に取り付けられる。カテーテル１内のダイの取り付け技術
の１例は、本発明者らの英国特許出願公開第２，２８７，３７５号に記載されて
いる。

【００３４】 （図５） 動脈６内でのカテーテル１の引き戻しに応用可能な第三の方法は、カテーテル
１が角を曲がるときに、その角の外側が内側よりも大きな速度で通過するならば
、配向が変化する、という原理に基づく。超音波エコーの変動、すなわち、図５
における信号ＡおよびＢを使用して、カテーテル１が通過した組織の速度を評価
し得る。

【００３５】 ３−Ｄ引き戻しシーケンスの再構成における誤差の主要な源の１つは、近位端
を引かれたときのカテーテル本体１の運動と、遠位端の画像化先端２の対応する
変位との間の、非線形の関係である。カテーテル１が、ステッパモーター（既知
のステップピッチ）、Ｄ．Ｃ．モーター、または手動のいずれで引き戻されるか
に拘わらず、任意の位置の情報が、カテーテル１の入口点（大腿動脈）における
線形の変位の測定から誘導される。この測定がいかに正確に行われ得ようとも、
この技術は、このカテーテル１の各線形の「引き」が同じ大きさの先端の線形の
運動に変換されることを仮定する。カテーテル１の曲がりくねった経路および弛
みの起こりやすさのために、有意な誤差が、先端の運動の評価において起こり得
る。さらに、屈曲部を通る任意の運動が、誤差において、依然として血管の直線
部分として再構成される。

【００３６】 ３次元空間における先端の位置の検出のための現行の技術は、直交した血管造
影データの使用に頼り、そして両方とも計算処理的に集約されており、かつカテ
ーテル１の配置において比較的込み合っている。

【００３７】 図５に示す本発明の実施態様においては、カテーテル１の先端の位置を、画像
化アレイによって受容された超音波信号の処理によって、正確に記録することが
提唱される。連続的に点弧されるＡ走査線を、このアレイのある位置において比
較することによって、経時的な信号の任意の変化を検出し、定量化することが可
能である。この分脈において、血管壁におけるこのような信号の変化は、ビーム
に対する散乱体積の変位によって引き起こされることがもっともらしい。この変
位は、心周期の間の血管の心理的収縮および拡張（これはまた、血管に対する先
端のわずかな動きをも引き起こし得る）、または引き戻しの間のカテーテル１の
長手方向への運動に起因し得る。管腔内では、赤血球（ＲＢＣ）の通過がまた、
ＲＢＣ散乱の超音波ビームによる一定の通過によって、連続的なＡ走査線間の信
号を分裂させる。

【００３８】 散乱変位の検出は、相互相関またはスペックル追跡の技術によってなされ得る
。いずれの場合においても、血管壁の信号に対応する各Ａ走査の部分は、同定さ
れなければならず、そしてこのような部分から、アルゴリズムが、カテーテル１
の長手方向の運動（引き戻し）による後方散乱と、他の効果（血管の脈動性（ｐ
ｕｌｓａｔｉｌｉｔｙ）および非長手方向運動）による変化とを区別し得なけれ
ばならない。

【００３９】 Ａ走査データの比較への古典的かつ最も通常使用されているアプローチは、相
互相関の比較である。相関係数が、血管壁内での歪み（「弾性画像化」）の計算
において広く使用されており、そして最近は、ＩＶＵＳプローブからのＲＦデー
タを使用して血流をマッピングするために、管腔内でのＲＢＣ散乱の非相関率（
ｄｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｒａｔｅ）が使用されている。後者の応用におい
て、通過する血液による信号の非相関は、血管壁のものより何倍も大きい（時定
数：Ｔｃ_(blood)−１ｍｓｅｃ、（ｗａｌｌ＞＞６ｍｓｅｃを参照））。これに よって、管腔内の信号が最小の誤差でセグメント化され得る。信号の残りのセク
ションにおける非相関の源は、以下のものの組合せに起因する：続く壁の運動（
心周期に調和するビーム内で軸方向に運動する同一の散乱）；壁の圧縮／拡張（
心周期にわたる散乱の密度の変化）；ノイズ（振幅および位相のランダムな変化
）；変換器のビーム特性；およびカテーテル１の任意の長手方向の運動（ビーム
体積に、新たな散乱が入ること／古い散乱が去ること）。

【００４０】 カテーテル１が同心的に配置されると仮定すると、血管の脈動性による散乱効
果は、理論的には、軸方向の非相関（すなわち、ビームの方向に沿って）として
しか現れない；壁の運動（約１ｍｍ、ｓ^-1）は、Ａ走査を位相シフトさせ、非相
関成分を大きくする。したがって、Ａ走査線は、相関係数が計算される前に、位
相が整合されなければならない。圧縮による変化によって、散乱間隔が心周期に
わたって変化するにつれて、信号の局所的な位相および振幅の変化を引き起こす
。これはまた、非相関に寄与するが、壁の運動の人為結果とは異なり、真っ直ぐ
な位相整合によっては除去されない。しかし、ＥＣＧ−ゲーティングを使用して
心拡張期中のフレームを選択するならば、壁の運動および壁の圧縮の効果は最小
化されるべきである。

【００４１】 ＲＦ線の位相を整合したら、相互相関係数が、通常の重なり範囲をゲートした
ウィンドウ内で計算される。血流マッピングについては、短いウィンドウ（最終
的なパラメーター画像の空間的解像度を増大させ、放物線流れに固有の速度勾配
の効果を制限する）と、より長ウィンドウ（非相関評価において誤差がより小さ
い）の交換が存在する。この技術を応用してカテーテルの長手方向の運動を検出
するには、引き戻し速度の評価が各４つの軸方向位置（東西南北）について計算
されることしか要求されない。このデータを用いて画像が作成される必要がない
ので、長い方のウィンドウの方が適しており、相関係数のより正確な測定を与え
るべきである。単一の長いウィンドウを有することにおける唯一の欠点は、急な
角での非相関の測定が、血管管腔での小さな変位とより深い位置でのより大きな
変位との平均から効果的に誘導されることである。

【００４２】 横方向の散乱運動の測定のためには、変換器の較正を行わなければならない。
なぜなら、横方向の変位の非相関の傾きが範囲に依存する（ビームプロファイル
により）ためである。位相整列デバイスを使用することには、より均一なビーム
特性（特に、近距離場における軸方向の強度プロファイルに関して）を有すると
いう潜在的な利点がある。血管壁において非相関を測定することのさらなる利点
は、管腔内とは対照的に、非常に近距離場における測定が、非常に偏心したカテ
ーテル１の位置を除く全てについて回避され、これによって副ローブの影響およ
びカテーテルごとのビームの変化が回避されることである。

【００４３】 相関誤差を１０％より小さくしなければならないならば、画像化システムの２
０ｄＢより大きな信号対ノイズ比が必要であることが、要求される。

【００４４】 非相関技術を使用する引き戻し速度の測定は、本質的に、血流の適用において
測定されるのと同じ現象（超音波ビームを横切る散乱の横方向の変位）を利用す
る。引き戻しの横方向の変位の速度は数オーダー遅いが、両方の応用が、信号非
相関の他の源からの寄与の除去を必要とする。連続的なＡ走査線の位相整合は、
壁の運動に起因する軸方向の非相関を除去するために重要であるが、ある程度の
ＥＣＧ−ゲーティングが、心収縮期の間の組織圧縮の可能な非相関効果を回避す
るために必要である。なぜなら、このＥＣＧ−ゲーティングが散乱密度の増加を
引き起こすからである。

【００４５】 速度が顕著に異なるならば、血管壁の、管腔からのセグメント化が、非相関測
定自身から提供されるべきである。インビボの血流の実験は、血液についての非
相関の時定数（相関関数が１／１０に落ちる時間）が、血管壁についての値＞＞
６ｍｓｅｃ（血管の最小の収縮／拡張が存在する場合に、拡張期中に選択した）
と比較して、１ｍｓｅｃであることを示した。血流測定技術の実験的実行は、４
ｋＨｚ〜５ｋＨｚのパルス繰返し周波数（ＰＲＦ）を使用し、これは、４０〜８
０ｃｍ／ｓの標準的な生理学的血流を測定することが目的である。標的の速度と
、これを定量化するのに必要なＰＲＦとの間に、おおよそ線形の関係を仮定する
と、１ｍｍ／ｓの引き戻し速度が、１０Ｈｚ〜１３Ｈｚ程度に低いＰＲＦによっ
て検出され得る。ＰＲＦが３０Ｈｚならば、約４ｍｍ／ｓまでの引き戻し速度が
、類似の解像度で測定され得るべきである。この実行が成功したならば、３０Ｈ
ｚのフレーム速度で捕獲された引き戻しシーケンスが、オフラインで処理され得
、これによってこれらの正確な３次元再構成が可能となる。４つの磁針方向（東
西南北）の各時間間隔における変位を計算することによって、次に、カテーテル
１の管腔に対する配向が突き止められ得る。これによって、血管の屈曲が適切に
再構成され得る。なぜなら、外側の曲率が内面より大きな変位を生じさせるため
である。

【００４６】 恐らくさほど正確ではないが、相互相関を計算するために、受容された生の信
号の代わりに、復調された１信号が使用され得る。

【００４７】 （図６および７） 先端２の配向を測定する第四の方法は、磁場を使用することである。本発明は
、磁場の配向をのみを測定するので、この場において要求されることは、均一な
ベクトル方向を有することのみである。患者（図示せず）がベッド７に横たわり
、このベッドは、ジェネレーターにより電力供給され、均一なベクトル方向を有
する均一な電流シート（ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｈｅｅｔ）を生じるよう設計された
、電気コイル装置８を備える。

【００４８】 均一なベクトル方向を有する場は、例えば、英国特許第２ ２２６ １３８号
に開示される装置によって、容易に発生され得る。

【００４９】 カテーテルの先端２は、ｘ、ｙおよびｚの方向に互いに直交して位置する、３
つのコイル９ａ、９ｂおよび９ｃの配置を備える。コイル８により発生された場
をコイル９ａ、９ｂ、９ｃに接続する方法は、米国特許第４，０１７，８５８号
、同第４，０４５，８８１号、およびＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号に記載さ
れている。電流シート８は、ベッド７に平行な場を発生させ、カテーテルの先端
２に取り付けられた３つの直交したコイル９ａ、９ｂ、９ｃに接続する。あるい
は、ベッドに取り付けられた２つのコイルが使用され得、これらは直交する場を
発生させ、これらは異なる振動数で励起することから、区別される。次いで、配
向ベクトルが、カテーテル１内の２つのコイルによって確立され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、典型的な曲線からなる長さのカテーテルを概略的に示す。

【図２】 図２は、カテーテルの近位端またはその近くに位置した、カテーテル位置検知
デバイスを示す。

【図３】 図３は、カテーテルの先端の配向を検出するためのジャイロスコープの使用を
示す。

【図４】 図４は、カテーテルの先端の配向を検出するための加速度計の使用を示す。

【図５】 図５は、カテーテルの先端の配向を決定するための超音波エコーの変動の使用
を示す。

【図６】 図６は、カテーテルの先端の配向を測定するための磁場の第一の使用を示す。

【図７】 図７は、カテーテルの先端の配向を測定するための磁場の第二の使用を示す。

【図８】 図８は、本発明による引き戻しデバイスの概略図である。

【図９】 図９は、引き戻しデバイスをより詳細に示す平面透視図であるが、図８の伸長
管シースＡ１を省略してある。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年６月２９日（２０００．６．２９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】 国際出願公開第ＷＯ９８／１１８２３号には、三次元的超音波画像再構成をも
たらすためのシステムが開示される。このシステムにおいては、カテーテルの先
端の記録された位置を使用して、カテーテルの引き戻し軌道を３Ｄで計算する。
このとき、画像化変換器が１つ以上の位置標識変換器の位置に正確には配置され
ないような補正を、考慮する。エコーグラムによる画像が、カテーテルの軌道の
周囲に積み重ねられる。この工程が、３Ｄ再構成である。エコーグラムによるデ
ータのセットの起点が最初に記録された位置に置かれ、次いで連続した画像の各
々が、第一の画像からのその対応する距離に配置される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】 本発明によれば、引き戻しデバイスは、手によって通過して引かれるカテーテ
ル（１）を有するように適合された携帯型ユニット（Ａ）を有し、このユニット
は、カテーテル（１）がそれを通った長さを示す信号を発生させる手段（５０、
６０）、およびユニット（Ａ）をデータプロセッサに電気的に接続する手段（９
０、２００）を組み込み、これによって、患者に挿入されたカテーテルの長さの
指標が提供され得る。そして、このユニットは管状伸長部（Ａ１）を有し、使用
中はこれを通して、カテーテル（１）が通過するよう適合され、そして使用中は
これの外側を、ガイドワイヤ（４）が通るよう適合され、管状伸長部（Ａ）は、
Ｔｕｅｙバルブ（２０）がその上に取り付けられてそこにクランプされるよう適
合されて、Ｔｕｅｙバルブまたは類似のバルブ（）とユニット（Ａ）またはカテ
ーテルセンサとの間の運動を防止することを、特徴とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スペンサー， ティモシー イギリス国 ダブリュー４ ５エスイー ロンドン， チズウィック， シルバー クレセント 68エイ (72)発明者 ステニング， アンソニー イギリス国 ジーユー４ ７ビーエイチ サリー， ギルフォード， メロウ コモ ン， ヘンクレイ デーン 13 Ｆターム(参考） 4C167 AA31 BB63 CC08 CC19 DD10 HH11 HH30 4C301 EE13 EE15 EE17 FF09 GA06 GD10 KK32

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 携帯式ユニット（Ａ）を備える引き戻しデバイスであって、
   カテーテル（１）が該ユニットを通り、そして該ユニットを通して手によって引
   かれるように、該ユニットが適合されており、該ユニットは、それを通過した該
   カテーテル（１）の長さを示す信号を発生する手段（５０、６０）、および該ユ
   ニット（Ａ）をデータプロセッサに電気的に接続する手段（９０、２００）を組
   み込み、これによって、患者に挿入されたカテーテルの長さの指標が提供され得
   る、デバイスであって、該ユニットが管状伸長部（Ａ１）を有し、該管状伸長部
   が、使用中にそれを通して、該カテーテル（１）が通過するよう適合されており
   、かつ使用中にそれの外側を、ガイドワイヤ（４０）が通過するよう適合されて
   おり、該管状伸長部（Ａ）が、Ｔｕｅｙバルブ（２０）がその上に取り付けられ
   てそこにクランプされるよう適合されており、これによって、該Ｔｕｅｙバルブ
   など（）と、該ユニット（Ａ）またはカテーテルセンサとの間の動きを防止する
   ことを特徴とする、引き戻しデバイス。
2. 【請求項２】 前記ユニット（Ａ）が、密封装置（１７０）を備え、これに
   よって使用中に血液が該ユニット（Ａ）に入ることを防止する、請求項１に記載
   の引き戻しデバイス。