JP4549624B2 - 無線位置センサー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に体内追跡システムに関し、特に、体内における一定の物体の位置および配向を追跡するための無線式の方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの外科手術用、診断用、治療用および予防用の医療処置はセンサー、治療装置、チューブ、カテーテル、移植片およびその他の装置を体内に配置することを必要としている。これらの処置は、例えば、
治療用または診断用の目的のための各種電極の挿入、
患者の循環系または消化系の中に薬物、栄養物およびその他の流体の注入を容易にするための各種チューブの配置、
心臓またはその他の種類の外科手術を容易にするための各種プローブまたは外科装置の挿入、および
各種生検またはその他の診断処置等の広範囲にわたる。
【０００３】
多くの場合において、装置の挿入は外科手術またはカテーテル法の際中等のような一定の限られた時間に行なわれる。また、別の場合には、供給用チューブまたは整形外科用の移植片が長期の使用のために挿入される。さらに、好ましくはＸ線画像処理を使用することなく、患者の体内における各種物体の位置および配向を正確に決定するためのリアル−タイムの情報を提供する必要性が存在している。
【０００４】
それぞれの開示内容が本明細書に参考文献として含まれるベン−ハイム（Ben-Haim）に発行されている特許文献１および特許文献２はホール効果装置、コイル、またはその他のプローブ上に担持されているアンテナ等の１個以上の場のセンサーにより一定の体内プローブの各座標が決定される各種システムを記載している。これらのシステムは一定の医療用プローブまたはカテーテルに関する３次元の位置情報を発生するために使用される。好ましくは、一定のセンサー・コイルがカテーテルの中に配置されていて、外部から供給される磁場に応答して各種信号を発生する。この磁場は既知の相互に離間している場所における一定の外部基準フレームに固定されている３個の放射コイルにより発生される。これら放射コイルの場にそれぞれ応答して発生される各信号の振幅は上記センサー・コイルの位置を計算するために検出および使用される。各放射コイルは好ましくは別の放射コイルの周波数とは異なる一定の既知の周波数で一定の場を発生して、上記センサー・コイルにより発生される各信号が周波数により異なる放射コイルにそれぞれ対応する成分に分離可能になるようにするための駆動回路により駆動される。
【０００５】
開示内容が本明細書に参考文献として含まれるベン−ハイム（Ben-Haim）他に発行されている特許文献３は専門家でない人々でも使用できる体内チューブの位置の確認用の簡単化された装置を記載している。物体の初期的な位置が一定の基準位置として決定され、その物体がその初期的な位置に留まっているか否かを決定するために後続の測定が行なわれる。この測定は位置を決定する物体の本体部分に固定されている一定のセンサーとの間で送受信される１個以上の信号に基づいている。この信号は超音波、紫外線波、高周波（ＲＦ）、または静的または回転状の電磁場とすることができる。
【０００６】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるベン−ハイム（Ben-Haim）他に譲渡されている特許文献４はカテーテルの先端部分に関する６次元の位置および配向の情報を発生するシステムを記載している。このシステムは、例えば、カテーテル先端部の近く等の、カテーテル内における一定の位置決め可能な部位に近接している複数のセンサー・コイル、および一定の外部基準フレーム内に固定されている複数の放射コイルを使用している。これらのコイルは各放射コイルにより発生される磁場に応答して信号を発生し、これらの信号が６種類の位置および配向の座標の計算を可能にする。
【０００７】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるドロン（Doron）他に発行されている特許文献５は患者の体内からの空間的位置決め情報を提供するための遠隔測定システムを記載している。このシステムは（ａ）体外から受信した一定の電力信号を遠隔測定装置に電力供給するための電力に変換するための第１のトランスデューサまたは変換器、（ｂ）体外から受信される一定の位置決め用の場の信号を受信するための第２のトランスデューサ、および（ｃ）上記位置決め用の場の信号に応答して体外の一定の部位に一定の位置決め信号を送信するための第３のトランスデューサを有する移植可能な遠隔測定装置を備えている。
【０００８】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるアッシェ（Ashe）に発行されている特許文献６は多数周波数式ＡＣ磁気信号を利用している一定の送信用アンテナに対する一定の受信用アンテナの６種類の自由度における位置および配向を測定するための装置を記載している。この送信用の要素は互いに既知の位置および配向の２個以上の送信用アンテナにより構成されている。これらの送信用アンテナはＡＣ励起により同時的に駆動され、各アンテナはその周波数範囲における１個以上の特異的な位置を占有している。上記受信用アンテナは送信されるＡＣ磁場および導電性の各種金属により生じるひずみを測定する。その後、コンピューターが上記ひずみの成分を抽出してこれを各受信信号から除去することにより、適正な位置および配向の出力を提供する。
【０００９】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるファン・スティーンウィック（Van Steenwyck）他に発行されている特許文献７はカテーテルに取り付けられている一定のコイル内に信号を誘発してこの誘発された信号の振幅および位相をモニターすることに基づくカテーテル位置決め装置を記載している。
【００１０】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるベスツ（Besz）他に発行されている特許文献８、およびヒルシ（Hirschi）他に発行されている特許文献９は一定の放射要素が、例えば、カテーテル等の医療用チューブに固定されていて、このチューブの位置が上記要素から放射されるエネルギーに応じて決定される装置および方法を記載している。
【００１１】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるゴールデン（Golden）他に発行されている特許文献１０は医療用チューブに固定されている一定の磁石により発生される静磁場の強度勾配を感知することにより患者の体内における一定の医療チューブを位置決めするための装置および方法を記載している。
【００１２】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるスロトール（Strohl）他に発行されている特許文献１１、およびシャピロ（Shapiro）他に発行されている特許文献１２は一定の供給された磁場が一定のカテーテルの先端部分におけるコイルの中に電流を誘発する装置および方法を記載している。これらの電流に基づいて、上記カテーテルの相対的な位置が決定される。
【００１３】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるアッカー（Acker）他に発行されている特許文献１３は一定の感知用空間のそれぞれ反対側に配置された各ヘルムホルツ・コイルからの均一の場および同一の各コイルにより発生される勾配状の場を使用する磁気的な位置および配向の決定用システムを記載している。これらの場の供給中に一定のプローブにおいて検出されるそれぞれの場の成分をモニターすることにより、このプローブの位置および配向が導き出せる。このプローブの表現を被験体の別に取得した画像に重ね合わすことにより、この被験体に対するプローブの位置および配向が示される。
【００１４】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるブラデン（Bladen）他に発行されている特許文献１４はセンサーにおいて検出される磁場を発生することにより、好ましくは３次元において、一定のセンサーの位置を位置決めするための装置を記載している。これらの磁場は複数の位置から発生されて、単一のコイル・センサーの配向および位置の両方を決定可能にする。
【００１５】
体内のプローブの位置の検出に基づく市販の電気生理学的および物理学的なマッピング・システムが現在において利用可能である。これらの内で、バイオセンス・ウェブスター社（Biosense Webster Inc.）（ダイアモンド・バー、カリフォルニア州）により開発および販売されているカルト（CARTO）（商標）は自動化およびカテーテル位置による局所的な電気的活性のマッピングのためのシステムである。
【００１６】
本明細書に参考文献として含まれる非特許文献１はアセンション・テクノロジー（Ascension Technology）（バーリントン、バーモント州）により作成されている「ミニバード（miniBIRD）」装置を記載している。この装置は「一定の３次元（3D）空間を充たすように２次元（2D）の各切片の位置および配向を再構成することにより各内部器官およびそれらの移動を測定する。各センサーは−５ｍｍ程度に小さく−各プローブ、器具、または人体内部の胎児の頭部にさえ取り付けることができる。これらのミニ−トラッカー（mini-trackers）はリアル−タイムにおいて６種類の自由度（ｘ，ｙ，ｚ、揺れ、ピッチおよび回転により与えられる場合の位置および配向）による各超音波プローブまたは器具の空間的位置を測定する。このミニバードは各磁場を測定して各信号をリアル−タイムの各３次元測定値に変換することにより動作する。各測定（１秒あたりに１４４まで存在する）工程の開始において、この装置における３軸送信機が一定のパルス化ＤＣ信号により駆動する。その後、このセンサーは送信されてくる磁場パルスを測定する。この電子装置は送信用および受信用の各要素を制御して受信した各信号をリアル−タイムの位置および配向の各測定値に変換することにより、正確なデータの収集を行なう。その後、このデータは超音波または内視鏡により提供される状態と同様の心臓、血管、胃、骨盤およびその他の領域の各内部画像の３次元再構成のために用いることができる。」
【００１７】
【特許文献１】
米国特許第５，３９１，１９９号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，４４３，４８９号明細書
【特許文献３】
米国特許第６，１９８，９６３号明細書
【特許文献４】
ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９６／０５７６８号明細書
【特許文献５】
米国特許第６，２３９，７２４号明細書
【特許文献６】
米国特許第６，１７２，４９９号明細書
【特許文献７】
米国特許第４，１７３，２２８号明細書
【特許文献８】
米国特許第５，０９９，８４５号明細書
【特許文献９】
米国特許第５，３２５，８７３号明細書
【特許文献１０】
米国特許第５，４２５，３８２号明細書
【特許文献１１】
米国特許第４，９０５，６９８号明細書
【特許文献１２】
米国特許第５，４２５，３６７号明細書
【特許文献１３】
米国特許第５，５５８，０９１号明細書
【特許文献１４】
米国特許第５，９１３，８２０号明細書
【非特許文献１】
クレオパトラ・アルフェニト（Cleopatra Alfenito），「マイクロツール・オープンズ・３Ｄ・ウィンドウ・イントゥ・ザ・ヒューマン・ボディ（Microtool Opens 3D Window into the Human Body）」，メディカル・イメージング（Medical Imaging），１２（１１）巻，１９９７年１１月
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一部の態様の目的は体内の各物体の位置および配向のリアル−タイムの決定のための改善された装置および方法を提供することである。
【００１９】
本発明の一部の態様の別の目的は高周波信号に基づく改善された位置測定装置および方法を提供することである。
【００２０】
本発明の一部の態様のさらに別の目的は体内の物体の位置および配向を決定するための改善された装置および方法を提供することであり、この装置はＭＲＩまたはＸ線透視法等の別の位置決め技法の非存在下に動作できる。
【００２１】
本発明の一部の態様のさらに別の目的は体内の物体の位置に対応する一定のセンサーを提供することであり、このセンサーは配線および内部電力供給源のいずれも必要としない。
【００２２】
本発明の一部の態様の付加的な目的は体内マッピング用の装置を提供することであり、この装置は軽量で小形である。
【００２３】
本発明の一部の態様のさらに付加的な目的は体内マッピング装置を提供することであり、この装置は既存の各マッピング支援システムの中に容易に一体化できる。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の好ましい実施形態において、患者の体内に配置された一定の物体の位置および配向を感知するための装置は一定の電力コイル、感知コイル、および信号処理チップを含む無線位置トランスポンダを備えている。一般的に、このトランスポンダはカテーテルまたは移植片等の体内に挿入される一定の装置に固定される。外部に配置された駆動装置が、好ましくはメガヘルツの範囲内の一定周波数を有する、一定の高周波（ＲＦ）信号を送り、上記トランスポンダ内の電力コイルを駆動することにより上記チップに電力供給する。加えて、体外に固定された各位置における一組の磁場発生器が一般的にキロヘルツの範囲内のそれぞれ異なる周波数で各磁場を生成する。これらの磁場は上記感知コイル内を流れる各電流を生じ、これらの電流はこの感知コイルの各磁場発生器に対する空間的な位置および配向により決まる。上記処理チップはこれらの電流をそれぞれの高周波信号に変換し、これらの信号は上記電力コイルにより外部に配置された信号処理装置に送信される。この装置は表示および記録のために各信号を処理して上記物体の位置および配向の各座標を決定する。
【００２５】
従って、上記カルト（CARTO）（商標）システム等の現行の医療用追跡システムに比べて、本発明のトランスポンダは上記感知コイルと外部処理装置との間のあらゆる配線接続を必要とせずに体内における一定の物体の位置および配向を決定可能にする。この種の無線動作は上記処理装置に対する配線が容易に行なえない移植可能な各装置の位置を可視化する場合に特に有利である。また、一定の位置センサーを先端部において動作するために、カテーテルのような、一定の侵襲性のプローブの中を通す必要のある線の数を減少することにおいても有用である。これらの線の数を減少することにより、そのプローブの直径を減少することが一般的に可能になる。さらに、本発明のトランスポンダは２個のコイルのみを使用しており、単一のコイルが電力入力および信号出力の両方に作用し、内部電力供給源が全く存在していないので、当該技術分野において知られている無線トランスポンダよりも実質的に小さく作成できる。
【００２６】
好ましくは、クロック同期化装置が上記外部駆動装置および磁場発生器の両方により生成される各信号を同期化するために用いられる。最も好ましくは、上記ＲＦ駆動信号の周波数は上記磁場の各周波数の整数倍であるように設定される。このクロック同期化は上記トランスポンダ・チップが上記センサー・コイルからの信号の信号／ノイズ比を高めるために位相敏感検波を使用することを可能にする。この各センサー信号の位相は好ましくは上記センサー・コイルの軸の１８０°逆における信号内に生じると考えられるあいまいさ（ambiguity）を解明するためにも使用される。
【００２７】
あるいは、または、さらに、上記トランスポンダは多数個のセンサー・コイル、好ましくは、上記ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９６／０５７６８号において記載されているような、３個の相互直交式のコイルを備えることができる。この場合に、全ての６種類の位置および配向の座標があいまいさを伴うことなく決定できる。
【００２８】
本発明の一部の好ましい実施形態におけるさらに別の利点はこれらが上記カルト（CARTO）（商標）マッピング・システム等の既存の電磁カテーテル追跡システムの中に容易に一体化できることである。このような実施形態において、上記駆動装置および上記無線トランスポンダの電力コイルに対して空間を通して通信するための付属の受信機がカテーテルからの各位置信号を通常において運ぶ線またはワイヤーの代わりに上記追跡システムの処理装置に対して接続している。この受信機は上記電力コイルから受け取る各信号を予備処理して、これらの信号を位置決めおよび表示のために上記追跡システム内の既存の信号プロセッサーに渡す。
【００２９】
それゆえ、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための装置が提供され、当該装置は、
上記物体の近くにおいて異なるそれぞれの周波数で各電磁場を生じることに適合している複数の場の発生器と、
上記物体に対して一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
上記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
上記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結している少なくとも１個のセンサー・コイルと、
上記電流を示す一定の出力信号を発生するように上記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結している制御回路と、
上記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを上記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに上記装置は、
上記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該信号に応じて、上記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている。
【００３０】
好ましくは、上記少なくとも１個のセンサー・コイル内の電流は上記１個以上の場の発生器の異なる周波数における周波数成分を有しており、上記制御回路により発生される信号は上記電流の周波数成分を示す。
【００３１】
加えて、または、あるいは、上記１個以上の場の発生器はそれぞれの場の周波数で電磁場を発生することに適合しており、上記ＲＦ駆動装置は一定の駆動周波数でＲＦ駆動用の場を放射することに適合しており、上記１個以上の場の発生器および上記ＲＦ駆動装置は上記場の周波数および駆動周波数が相互に同期化されるように動作するために連結されている。
【００３２】
さらに、または、あるいは、上記制御回路は上記電磁場における一定の位相に対して上記少なくとも１個のセンサー・コイル内を流れる電流の位相を示すように上記出力信号を発生することに適合している。
【００３３】
好ましい実施形態において、上記制御回路は電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータを備えており、このコンバータは上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中を流れる電流に応じて変化する出力周波数において上記出力信号を発生するように連結されている。
【００３４】
一部の好ましい実施形態において、上記トランスポンダは、上記物体と共に、被験体の体内に挿入されることに適合しているが、上記１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置は体外に配置される。好ましくは、体内に挿入するための、上記物体は細長いプローブであり、上記トランスポンダはこのプローブ内に固定されて上記受信器が当該プローブの先端部の各座標を決定することを可能にする。あるいは、上記物体は一定の移植片を含み、上記トランスポンダはこの移植片内に固定されて上記受信機が体内における当該移植片の各座標を決定することを可能にする。好ましい実施形態において、上記移植片は股関節部移植片を含み、この股関節部移植片は大腿頭部および股臼部を有しており、上記トランスポンダはこれら大腿頭部および股臼部にそれぞれ固定される複数のトランスポンダを含み、上記信号受信機はこれらのトランスポンダからの出力信号に応じて上記大腿頭部と股臼部との間の距離を決定することに適合している。
【００３５】
好ましくは、上記制御回路は上記電力コイルにより当該制御回路に送られる電気的エネルギーのみにより電力供給されて動作することに適合している。
【００３６】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための装置が提供され、当該装置は、
一定の駆動周波数において上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
上記駆動周波数に同期化して、それぞれの場の周波数において上記物体の近くに各電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
上記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
上記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
上記電流を示す一定の出力信号を発生するように上記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている制御回路と、
上記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを上記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに上記装置は、
上記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該信号に応じて、上記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている。
【００３７】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための装置が提供され、当該装置は、
上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
上記物体の近くにおいて電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
上記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
上記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
上記電流の振幅および上記各電磁場の位相に対する当該電流の位相を示す一定の出力信号を発生するように上記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている制御回路と、
上記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを上記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに上記装置は、
上記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該信号により示される上記電流の振幅および位相に応じて、上記物体の配向を決定することに適合している信号受信機を備えている。
【００３８】
好ましい実施形態において、上記少なくとも１個のセンサー・コイルは単一のセンサー・コイルを含み、上記信号受信機は、上記電流の示された位相に応じて、上記トランスポンダの配向の方向を決定することに適合している。
【００３９】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための装置が提供され、この装置は、
上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
上記物体の近くにおいて電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
上記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
上記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う一定の出力信号を発生するように上記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータと、
上記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを上記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに上記装置は、
上記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、上記出力周波数に応じて、上記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている。
【００４０】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の被験体の体内において動作するための無線位置トランスポンダが提供され、当該トランスポンダは、
上記トランスポンダの近くにおける上記被験体の体に供給される１種類以上の電磁場に応じて少なくとも１個のコイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のコイルと、
上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う一定の出力信号を発生するように上記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されていて、その出力周波数が上記被験体の体内における上記トランスポンダの各座標を示すような電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータと、
上記トランスポンダの近くにおける上記被験体の体に供給される高周波（ＲＦ）駆動用の場を受信することに適合していて、この駆動用の場からの電気的エネルギーを上記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信して当該信号が上記被験体の体の外部における処理回路により受信されて各座標の決定に使用可能になるように連結されている電力コイルを備えている。
【００４１】
好ましい実施形態において、上記センサー・コイル、Ｖ／Ｆコンバータおよび電力コイルは、上記被験体の体内に挿入するために、一定の細長いプローブの中に一体に固定されて、上記処理回路がそのプローブの先端部の各座標を決定することを可能にすることに適合している。
【００４２】
別の好ましい実施形態において、上記センサー・コイル、Ｖ／Ｆコンバータおよび電力コイルは、一定の移植片の中に一体に固定されて、上記処理回路が上記被験体の体内におけるその移植片の各座標を決定することを可能にすることに適合している。
【００４３】
好ましくは、上記Ｖ／Ｆコンバータは上記電力コイルにより当該コンバータに送られる電気的エネルギーのみにより電力供給されて動作することに適合している。
【００４４】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための方法が提供され、当該方法は、
上記物体の近くにおいて異なるそれぞれの周波数で各電磁場を発生するように複数の場の発生器を位置決めする工程と、
上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
上記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、上記各電磁場に応じて上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、上記センサー・コイル内に流れる電流を示す一定の出力信号を上記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
上記電力コイルを用いて上記無線トランスポンダから上記出力信号を送信する工程と、
上記出力信号を受信および処理して上記物体の各座標を決定する工程を含む。
【００４５】
好ましい実施形態において、上記出力信号を発生する工程は上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する一定の出力周波数を伴う信号を発生する工程を含む。
【００４６】
一部の好ましい実施形態において、上記方法は上記トランスポンダを上記物体と共に一定の被験体の体内に挿入する工程を含み、上記複数の場の発生器およびＲＦ駆動装置を位置決めする工程が当該１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置を体外に配置する工程を含む。これらの実施形態の一例において、上記物体は一定の移植片を含み、上記トランスポンダを上記物体に固定する工程は当該トランスポンダを上記移植片に固定する工程を含み、上記出力信号を受信して処理する工程は上記体内における移植片の各座標を決定する工程を含む。一般的に、この移植片は大腿頭部および股臼部を有する股関節部移植片を含み、上記トランスポンダを固定する工程は複数のトランスポンダをそれぞれ上記大腿頭部および股臼部に固定する工程を含み、上記移植片の各座標を決定する工程は上記各トランスポンダからの出力信号に応じて上記大腿頭部と股臼部との間の距離を決定する工程を含む。好ましくは、この距離を決定する工程は術中および術後の両方における各トランスポンダを用いて上記距離を検出する工程を含む。
【００４７】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための方法が提供され、当該方法は、
一定の駆動周波数で上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
上記駆動周波数に同期化して、それぞれの場の周波数で上記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
上記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、上記各電磁場に応じて上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、上記センサー・コイル内に流れる電流を示す一定の出力信号を上記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
上記電力コイルを用いて上記無線トランスポンダから上記出力信号を送信する工程と、
上記出力信号を受信および処理して上記物体の各座標を決定する工程を含む。
【００４８】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための方法が提供され、この方法は、
上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
上記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
上記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、上記各電磁場に応じて上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅および上記各電磁場の位相に対する当該電流の位相を示す一定の出力信号を上記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
上記電力コイルを用いて上記無線トランスポンダから上記出力信号を送信する工程と、
上記出力信号を受信して、当該出力信号により示される上記電流の振幅および位相を処理することにより、上記物体の配向を決定する工程を含む。
【００４９】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための方法が提供され、当該方法は、
上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
上記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
上記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、上記各電磁場に応じて上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する一定の出力周波数を有する一定の出力信号を上記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
上記電力コイルを用いて上記無線トランスポンダから上記出力信号を送信する工程と、
上記出力信号を受信および処理して、上記出力周波数に応じて、上記物体の各座標を決定する工程を含む。
【００５０】
本発明は以下の各添付図面を伴うその好ましい各実施形態の詳細な説明によりさらに完全に理解することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の好ましい実施形態に従う、被験体２６の心臓２４をマッピングするための、マッピング・システム２０の概略的で絵画的な図である。このシステム２０は一定の細長いプローブ、好ましくはカテーテル３０、を備えており、このカテーテル３０は使用者２２により上記心臓の一定の室内に上記被験体における一定の静脈または動脈を通して挿入される。このカテーテル３０は、当該カテーテルの先端部分の近くに、一定の無線位置トランスポンダ４０を備えている。このトランスポンダ４０は図２において詳細に示されている。随意的に、上記カテーテル３０は上記と同種類の２個以上のトランスポンダを備えており、これらは当該カテーテルの長さに沿って相互に離間していて、このカテーテルに沿う多数の位置における位置および配向の各座標を提供する。
【００５２】
上記トランスポンダ４０を動作するために、被験体２６は、例えば、一定の磁場を発生するための場の発生器コイル２８を含む一定のパッドを当該被験体の下に配置することにより、発生される一定の磁場の中に置かれる。各コイル２８は異なるそれぞれの周波数で各電磁場を発生するための駆動回路３２により駆動される。これらの発生器コイル２８は上記被験体（患者）２６の外部に配置されている。好ましくは、一定の基準の電磁センサー（図示せず）が患者に対して固定されて、例えば、患者の背部にテープ留めされて、上記トランスポンダ４０を収容しているカテーテル３０が患者の心臓の中に進入する。好ましくは一定のコイルの形態における、補助アンテナ５４が上記トランスポンダにＲＦ出力を供給して、以下において詳細に説明されているように、当該トランスポンダからの各信号を受信する。このアンテナ５４により心臓内のトランスポンダ４０から受信される各信号はコンソール３４に送られ、このコンソール３４がこれらの信号を分析してその結果をモニター３６に表示する。この方法により、上記基準センサーに対する、上記カテーテル３０内のトランスポンダ４０の正確な位置が確認されて視覚的に表示できる。さらに、このトランスポンダ４０は心臓の筋肉の収縮により引き起こされる上記カテーテルの移動も検出できる。
【００５３】
上記システム２０の特徴の一部は上記カルト（CARTO）（商標）システムにおいて実施されており、心臓の電気的および機械的な機能のマップ３８を生成するための当該システムの使用方法を含む。また、上記カテーテル３０およびシステム２０のそれぞれの設計の別の態様が米国特許第５，３９１，１９９号、同第５，４４３，４８９号および同第６，１９８，９６３号において記載されている。しかしながら、上記トランスポンダ４０およびこれに付随のコンソール３４中の、以下において説明されている、駆動装置および信号処理用の各回路は本発明において独特のものである。
【００５４】
次に、図２および図３において、これらは本発明の好ましい実施形態に従う、トランスポンダ４０の詳細部分およびコンソール３４中の駆動用および処理用の各回路の詳細部分をそれぞれ概略的に示している。図２において示されているように、トランスポンダ４０は一定の制御チップ４４に連結している電力コイル４２および感知コイル４６を有している。コイル４２は好ましくは１ＭＨｚよりも高い範囲内の高周波信号を送受信するように最適化されている。一方、コイル４６は好ましくは１ｋＨｚ乃至３ｋＨｚの範囲内で動作するように設計されており、上記各コイル２８における各周波数がそれぞれの電磁場を発生する。あるいは、適用における要求により指定される場合に、別の周波数の範囲も使用可能である。このトランスポンダ４０の全体は一般的に２ｍｍ乃至５ｍｍの長さおよび２ｍｍ乃至３ｍｍの外径であり、上記カテーテル３０の内部に都合良く嵌合できる。
【００５５】
図３において示されているように、コンソール３４はＲＦ出力駆動装置５０を備えており、この装置５０は、好ましくは２ＭＨｚ乃至１０ＭＨｚの範囲内で、一定の電力信号を発するようにアンテナ５４を駆動する。この電力信号は電力コイル４２内に一定の電流を生じ、この電流はチップ４４により整流されてその各内部回路に電力供給するために用いられる。一方、上記場の発生器コイル２８により生成される各電磁場はセンサー・コイル４６の中に流れる一定の電流を生じる。この電流は各発生器コイル内を流れる各駆動電流と同じ周波数における各周波数成分を有している。これらの電流成分は上記センサー・コイルの軸に対して平行な方向に各発生器コイルにより生成されるそれぞれの磁場の成分強度に対して比例している。従って、各電流の振幅は固定された各発生器コイル２８に対するコイル４６の位置および配向を示す。
【００５６】
上記チップ４４は異なる場の周波数で上記コイル４６の中を流れる各電流を測定する。このチップ４４はこの測定値を一定の高周波信号にコード化した後に、この信号を電力コイル４２を介してアンテナ５４に送り戻す。好ましくは、上記チップ４４は電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータ４８を備えており、このコンバータ４８は一定のＲＦ信号を生成し、このＲＦ信号の周波数は一定の負荷を跨いで流れる上記センサー・コイルの電流により生成される電圧に比例している。好ましくは、上記チップ４４により生成されるＲＦ信号は５０ＭＨｚ乃至１５０ＭＨｚの範囲内の一定の搬送周波数を有している。このようにして生成されるＲＦ信号は各コイル２８により生成される各場のそれぞれの周波数において経時的に変化する３種類の異なる周波数変調（ＦＭ）成分により変調される。この変調の大きさは上記３種類の周波数における現在の各成分に対して比例する。このように、振幅変調ではなく、周波数変調を使用することの利点は、トランスポンダ４０からアンテナ５４にセンサー・コイルの各振幅測定値を送ることより、その信号内の情報（すなわち、周波数）がその信号が通過する必要のある体組織における可変の減衰による影響を受けないことである。
【００５７】
あるいは、上記チップ４４は一定のサンプリング回路およびアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ（各図面において示されていない）を備えることができ、このコンバータはセンサー・コイル４６内を流れる電流の振幅をデジタル化する。この場合に、チップ４４は一定のデジタル的に変調した信号を生成し、上記電力コイル４２による送信のためにその信号をＲＦ変調する。デジタル的なコード化および変調の任意の適当な方法がこの目的のために使用できる。また、信号処理および変調の別の方法が当該技術分野における熟練者において明らかになる。
【００５８】
上記電力コイル４２により送信されるＦＭ型またはデジタル変調型の信号はアンテナ５４に連結している受信機５６により受け取られる。この受信機はこの信号を復調してコンソール３４内の信号処理回路５８に対して適当な入力を生成する。一般的に、受信機５６はトランスポンダ４０からの各信号を増幅、フィルター処理およびデジタル化する。このデジタル化された信号は処理回路５８により受信および使用されて、カテーテル３０の位置および配向が計算される。一般的に、回路５８は汎用コンピューターにより構成されており、このコンピューターは受信機５６からの各信号を処理するためにプログラムされていて適当な入力回路を備えている。この回路５８により得られる情報はマップ３８を生成するか、あるいは、例えば、オペレータ２２に対して別の診断情報または案内情報を提供するために用いられる。
【００５９】
本発明の別の実施形態において、上記駆動装置５０、受信機５６およびアンテナ５４はカルト（CARTO）（商標）システム等の既存の追跡システムを改装するために備えられている。この既存システム内のコンソール３４はカテーテルの位置および配向を決定するための既存の処理回路５８を用いて、当該カテーテル３０内の１個以上のセンサー・コイルから各線を介して受信される信号を受信および処理するように設計されている。それゆえ、この別の実施形態においては、受信機５６はセンサー・コイル４６により生成される可変の各電流信号を再構成するためにトランスポンダ４０により生成される各信号を変調する。これらの既存の処理回路はこの情報を使用して、センサー・コイルの各電流が有線接続により受信されていた場合と同じように、カテーテルの位置および配向を決定する。
【００６０】
好ましくは、コンソール３４はクロック同期化回路５２を有しており、この回路５２は駆動回路３２およびＲＦ出力駆動装置５０を同期化するために用いられる。最も好ましくは、ＲＦ出力駆動装置５０は上記場の各発生器２８の各駆動周波数の整数倍である一定の周波数において動作する。これにより、チップ４４は電力コイル４２により受信されるこのＲＦ信号をその電力供給源としてだけでなく一定の周波数基準としても使用できる。この基準を用いて、チップ４４はセンサー・コイル４６により発生される各電流信号に対する位相敏感式の処理を適用して、上記各コイル２８により発生される各駆動用の場に対して同一位相のセンサー・コイル電流を検出することができる。また、受信機５６も、同様の様式で、クロック同期化回路５２からの入力を用いて、当業界において知られているような、位相敏感式の処理方法を適用できる。このような位相敏感検波法はトランスポンダ４０がセンサー・コイル４６内の各電流信号における低い振幅にかかわらず一定の向上した信号／ノイズ（Ｓ／Ｎ）比を達成することを可能にする。
【００６１】
図２において示されている単一のセンサー・コイル４６は、各場の発生器コイル２８と関連して、処理回路５８が３次元の位置情報および２次元の配向情報を生成することを可能にするために十分である。さらに、上記配向の第３の次元（一般的に、カテーテル３０のその長手軸回りの回転）の情報は、必要とされる場合に、機械的な情報により、あるいは、２個以上のトランスポンダがそのカテーテル内において使用されている場合に、それぞれの各座標の比較により、推断できる。あるいは、上記トランスポンダ４０は、例えば、上記ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９６／０５７６８号において記載されているように、多数個のセンサー・コイル、好ましくは３個の相互に直交しているコイルにより構成できる。この場合に、各処理回路はカテーテル３０の全ての６種類の位置および配向の座標を明確に決定できる。
【００６２】
上記トランスポンダ４０の各配向座標の決定における可能なあいまいさの別の点は上記センサー・コイル４６内を流れる各電流の大きさが当該コイルの軸の方向と逆方向において不変であることである。言い換えれば、このセンサー・コイルの軸に対して垂直な平面を介して１８０°だけトランスポンダ４０をフリップすること（flipping）がその電流の振幅に全く影響を及ぼさない。一部の状況において、この対称的な応答性はそのトランスポンダの各座標の決定において１８０°の誤差を生じる可能性がある。
【００６３】
上記センサー・コイルの電流の大きさがそのコイルの軸をフリップすることにより影響を受けないが、その１８０°の反転は各場の発生器２８により生成される駆動用の各電磁場の位相に対してその電流の位相を逆にする。クロック同期化回路５２はこのような位相の反転を検出し、それゆえ、１８０°の回転における配向のあいまいさを解消できる。各場の発生器２８を駆動する各電流に対して上記チップ４４により受信機５６に戻されるＲＦ信号の変調を同期化することにより、この受信機５６が各駆動電流に対するセンサー・コイル４６内の各電流の位相を決定することが可能になる。さらに、これらのセンサー電流が各駆動電流に対して同一相であるか１８０°ずれた位相であるかを調べることにより、処理回路５８は上記トランスポンダが向いている方向を決定できる。
【００６４】
図４は本発明の好ましい実施形態に従う一定の整形外科処置における各位置トランスポンダの使用方法を示している概略的で絵画的な図である。搭載式の電力供給源を伴わずに、上記トランスポンダ４０のような、各無線トランスポンダを使用する利点はこれらのトランスポンダを挿入可能な各装置内に挿入するかこれに取り付けて、その後の基準として患者の体内に留めることができることである。図４において示されている実施形態は股関節部の移植手術を示しており、この手術において、外科医は人工大腿部６０の頭部を人工股臼部６２の中に位置決めすることを必要とされている。一般的に、上記の処置を行なう前に、外科医はその手術の領域を可視化するためにＸ線またはＣＴの各画像を撮影するが、リアル−タイムの３次元の可視化の恩恵を受けることなく実際の手術を行なわねばならない。
【００６５】
図４において示されている実施形態において、小形の各トランスポンダ６４が大腿部６０に埋め込まれており、さらに、小形の各トランスポンダ６６が股臼部６２の領域内における各骨盤の中に埋め込まれている。これらのトランスポンダ６４および６６は好ましくは図２において示されているトランスポンダ４０に類似している。最も好ましくは、各トランスポンダは異なる搬送周波数でアンテナ５４に対して各信号を送り戻して、受信機５６がこれらのトランスポンダを区別できるように構成されている。種々の開始時において、上記股臼部に近接している上記大腿部の頭部を伴うＸ線画像が撮影される。この画像はコンピューターにより読み取られて一定のコンピューター・モニター上に表示される。各トランスポンダ６４および６６はこのＸ線画像において見ることができ、この画像内におけるこれらの位置が、処理回路５８により決定されるような、それぞれ位置座標により登録される。この手術中において、各トランスポンダの移動が回路５８により追跡され、当業界において知られている画像処理技法により、この移動情報を用いてモニター上の画像内の大腿部および股臼部の相対的な位置が更新される。外科医はこの更新された画像を用いることにより、手術中にＸ線の露光を繰り返すことを必要とせずに、上記大腿頭部を股臼部の中に適正に配置することができる。
【００６６】
上記手術の終了後に、好ましくは、各骨の間に適正な関係が維持されていることを確かめるために、各トランスポンダ６４および６６（これらは各移植片内に残っている）の相対的な位置が定期的に調べられる。この種の位置モニター処理は回復中および長期にわたる移植片の状態のモニターの両方において有用である。例えば、このようなモニター処理は上記大腿部の上記股臼部からの分離の増加を検出するために使用でき、このような分離は、一部の場合において、さらに深刻な骨の損傷に先行することが知られている。
【００６７】
図１および図４は本発明の好ましい各実施形態に従う無線位置トランスポンダにおける２種類の特定の適用例のみを示しているが、別の適用例も当該技術分野における熟練者において当然に明らかになり、これらもまた本発明の範囲内に含まれると考えられる。例えば、限定的な意味ではないが、これらのトランスポンダは内視鏡および各種供給チューブ等の別の種類の侵襲性の道具に対して、ならびに、膝、脊椎およびその他の場所において使用する整形外科用の移植片等の別の移植可能な装置に対して固定できる。
【００６８】
従って、当該技術分野における熟練者であれば、本発明が上記において特定的に図示および説明されているものに限定されないことが当然に認識されると考える。むしろ、本発明の範囲は上記において説明されている種々の特徴、ならびに、従来技術において存在しないこれらの変形例および変更例の組み合わせおよび部分的な組み合わせの両方を含み、これらの変形例および変更例は上記の説明を読むことにより当該技術分野における熟練者において当然に考え出せると考えられる。
【００６９】
本発明の実施態様および参考例は以下の通りである。
（Ａ）一定の物体を追跡するための装置において、
前記物体の近くにおいて異なるそれぞれの周波数で各電磁場を生じることに適合している複数の場の発生器と、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
前記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
前記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結している少なくとも１個のセンサー・コイルと、
前記電流を示す一定の出力信号を発生するように前記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結している制御回路と、
前記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを前記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに前記装置が、
前記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該信号に応じて、前記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている装置。
（Ｂ）一定の物体を追跡するための装置において、
一定の駆動周波数において前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
前記駆動周波数に同期化して、それぞれの場の周波数において前記物体の近くに各電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
前記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
前記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
前記電流を示す一定の出力信号を発生するように前記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている制御回路と、
前記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを前記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに前記装置が、
前記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該信号に応じて、前記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている装置。
（Ｃ）一定の物体を追跡するための装置において、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
前記物体の近くにおいて電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
前記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
前記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
前記電流の振幅および前記各電磁場の位相に対する当該電流の位相を示す一定の出力信号を発生するように前記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている制御回路と、
前記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを前記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに前記装置が、
前記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該出力信号により示される前記電流の振幅および位相に応じて、前記物体の配向を決定することに適合している信号受信機を備えている装置。
（Ｄ）一定の物体を追跡するための装置において、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
前記物体の近くにおいて電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
前記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
前記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う一定の出力信号を発生するように前記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータと、
前記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを前記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに前記装置が、
前記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、前記出力周波数に応じて、前記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている装置。
（Ｅ）一定の被験体の体内において動作するための無線位置トランスポンダにおいて、
前記トランスポンダの近くにおける前記被験体の体に供給される１種類以上の電磁場に応じて少なくとも１個のコイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のコイルと、
前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う一定の出力信号を発生するように前記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されていて、その出力周波数が前記被験体の体内における前記トランスポンダの各座標を示す電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータと、
前記トランスポンダの近くにおける前記被験体の体に供給される高周波（ＲＦ）駆動用の場を受信することに適合していて、この駆動用の場からの電気的エネルギーを前記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信して当該信号が前記被験体の外部における処理回路により受信されて各座標の決定に使用可能になるように連結されている電力コイルを備えているトランスポンダ。
（Ｆ）一定の物体を追跡するための方法において、
前記物体の近くにおいて異なるそれぞれの周波数で各電磁場を発生するように複数の場の発生器を位置決めする工程と、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
前記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、前記各電磁場に応じて前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、前記センサー・コイル内に流れる電流を示す一定の出力信号を前記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
前記電力コイルを用いて前記無線トランスポンダから前記出力信号を送信する工程と、
前記出力信号を受信および処理して前記物体の各座標を決定する工程を含む方法。
（Ｇ）一定の物体を追跡するための方法において、
一定の駆動周波数で前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
前記駆動周波数に同期化して、それぞれの場の周波数で前記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
前記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、前記各電磁場に応じて前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、前記センサー・コイル内に流れる電流を示す一定の出力信号を前記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
前記電力コイルを用いて前記無線トランスポンダから前記出力信号を送信する工程と、
前記出力信号を受信および処理して前記物体の各座標を決定する工程を含む方法。
（Ｈ）一定の物体を追跡するための方法において、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
前記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
前記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、前記各電磁場に応じて前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅および前記各電磁場の位相に対する当該電流の位相を示す一定の出力信号を前記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
前記電力コイルを用いて前記無線トランスポンダから前記出力信号を送信する工程と、
前記出力信号を受信して、当該出力信号により示される前記電流の振幅および位相を処理することにより、前記物体の配向を決定する工程を含む方法。
（Ｉ）一定の物体を追跡するための方法において、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
前記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
前記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、前記各電磁場に応じて前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する一定の出力周波数を有する一定の出力信号を前記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
前記電力コイルを用いて前記無線トランスポンダから前記出力信号を送信する工程と、
前記出力信号を受信および処理して、前記出力周波数に応じて、前記物体の各座標を決定する工程を含む方法。
（１）前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流が前記１個以上の場の発生器の異なる周波数における各周波数成分を有しており、前記制御回路により発生される信号が前記電流の各周波数成分を示す実施態様（Ａ）に記載の装置。
（２）前記１個以上の場の発生器がそれぞれの場の周波数において各電磁場を発生することに適合しており、前記ＲＦ駆動装置が一定の駆動周波数において前記ＲＦ駆動用の場を放射することに適合しており、これら１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置がそれぞれの場の周波数および駆動周波数が相互に同期化されるように動作するように連結されている実施態様（Ａ）に記載の装置。
（３）前記制御回路が、前記各電磁場の位相に対して、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の一定の位相を示すように前記出力信号を発生することに適合している実施態様（Ａ）に記載の装置。
（４）前記制御回路が一定の電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータを含み、当該コンバータが前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流に応じて変化する出力周波数を伴う一定の出力信号を発生するように連結されている実施態様（Ａ）に記載の装置。
（５）前記トランスポンダが、一定の被験体の体内に、前記物体と共に挿入されることに適合しており、前記１個以上の場の発生器および前記ＲＦ駆動装置が前記被験体の外部に配置される実施態様（Ａ）に記載の装置。
【００７０】
（６）前記物体が、前記体内に挿入するための、細長いプローブにより構成されており、前記トランスポンダが当該プローブの中に固定されていて、前記受信機が当該プローブの先端部の各座標を決定することを可能にしている実施態様（５）に記載の装置。
（７）前記物体が一定の移植片により構成されており、前記トランスポンダが当該移植片の中に固定されていて、前記受信機が前記体内における当該移植片の各座標を決定することを可能にしている実施態様（５）に記載の装置。
（８）前記移植片が股関節部移植片を含み、当該股関節部移植片が一定の大腿頭部および一定の股臼部を備えており、前記トランスポンダがこれらの大腿頭部および股臼部にそれぞれ固定される複数のトランスポンダを含み、前記信号受信機がこれらのトランスポンダからの出力信号に応じて前記大腿頭部と前記股臼部との間の距離を決定することに適合している実施態様（７）に記載の装置。
（９）前記制御回路が前記電力コイルにより当該制御回路に送られる電気的エネルギーのみにより電力供給されて動作することに適合している実施態様（Ａ）に記載の装置。
（１０）前記制御回路が、前記ＲＦ駆動用の場に応じて、前記電力コイルから一定の周波数同期化信号を受信して、当該周波数同期化信号を前記出力信号の発生に適用するように連結されている参考例（Ｂ）に記載の装置。
【００７１】
（１１）前記ＲＦ駆動用の場の駆動周波数が前記１個以上の場の発生器の各電磁場の周波数の整数倍である参考例（Ｂ）に記載の装置。
（１２）前記制御回路が、前記場の周波数の前記駆動周波数に対する同期化に応じて、前記出力信号を発生して、前記各電磁場の位相に対して、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の位相を示すことに適合している参考例（Ｂ）に記載の装置。
（１３）前記制御回路が電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータを有しており、当該コンバータが前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流に応じて変化する出力周波数を伴う出力信号を発生するように連結されている参考例（Ｂ）に記載の装置。
（１４）前記トランスポンダが一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入されることに適合しており、前記１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置が前記被験体の体外に配置される参考例（Ｂ）に記載の装置。
（１５）前記少なくとも１個のセンサー・コイルが単一のセンサー・コイルを含み、前記信号受信機が、前記電流の示された位相に応じて、前記トランスポンダの配向の方向を決定することに適合している参考例（Ｃ）に記載の装置。
【００７２】
（１６）前記制御回路が電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータを有しており、当該コンバータが前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流に応じて変化する出力周波数を伴う出力信号を発生するように連結されている参考例（Ｃ）に記載の装置。
（１７）前記トランスポンダが一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入されることに適合しており、前記１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置が前記被験体の体外に配置される参考例（Ｃ）に記載の装置。
（１８）前記トランスポンダが一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入されることに適合しており、前記１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置が前記被験体の体外に配置される参考例（Ｄ）に記載の装置。
（１９）前記センサー・コイル、Ｖ／Ｆコンバータおよび電力コイルが、前記被験体の体内に挿入するために、一定の細長いプローブの内部に一体に固定されて、前記処理回路が当該プローブの先端部の各座標を決定することを可能にすることに適合している参考例（Ｅ）に記載のトランスポンダ。
（２０）前記センサー・コイル、Ｖ／Ｆコンバータおよび電力コイルが、前記被験体の体内に挿入するために、一定の移植片の内部に一体に固定されて、前記処理回路が前記被験体の体内における当該移植片の各座標を決定することを可能にすることに適合している参考例（Ｅ）に記載のトランスポンダ。
【００７３】
（２１）前記Ｖ／Ｆコンバータが前記電力コイルにより当該コンバータに送られる電気的エネルギーのみにより電力供給されて動作することに適合している参考例（Ｅ）に記載のトランスポンダ。
（２２）前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中の電流が前記１個以上の場の発生器の異なる周波数における各周波数成分を有しており、前記出力信号を発生する工程が前記電流の各周波数成分に応じて前記出力信号を発生する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
（２３）前記１個以上の場の発生器および前記ＲＦ駆動装置を位置決めする各工程が当該１個以上の場の発生器のそれぞれの場の周波数を前記ＲＦ駆動装置の一定の駆動周波数に同期化する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
（２４）前記出力信号を発生する工程が、前記各電磁場の位相に対して、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の位相を示すように前記出力信号を生成する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
（２５）前記出力信号を発生する工程が前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う信号を発生する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
【００７４】
（２６）さらに、前記トランスポンダを一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入する工程を含み、前記複数の場の発生器および前記ＲＦ駆動装置を位置決めする各工程が当該１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置を前記被験体の体外に配置する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
（２７）前記物体が前記被験体の体内に挿入するための一定の細長いプローブを含み、前記トランスポンダを前記物体に固定する工程が当該トランスポンダを前記プローブに固定する工程を含み、前記出力信号を受信および処理する工程が前記被験体の体内におけるプローブの先端部の各座標を決定する工程を含む参考例（２６）に記載の方法。
（２８）前記物体が一定の移植片を含み、前記トランスポンダを前記物体に固定する工程が当該トランスポンダを前記移植片に固定する工程を含み、前記出力信号を受信および処理する工程が前記被験体の体内における移植片の各座標を決定する工程を含む参考例（２６）に記載の方法。
（２９）前記移植片が股関節部移植片を含み、当該股関節部移植片が一定の大腿頭部および一定の股臼部を備えており、前記トランスポンダを固定する工程が複数のトランスポンダをこれらの大腿頭部および股臼部にそれぞれ固定する工程を含み、前記移植片の各座標を決定する工程がこれらのトランスポンダからの出力信号に応じて前記大腿頭部と前記股臼部との間の距離を決定する工程を含む参考例（２６）に記載の方法。
（３０）前記距離を決定する工程が術中および術後の両方の期間内において各トランスポンダを用いて前記距離を検出する工程を含む参考例（２９）に記載の方法。
【００７５】
（３１）前記出力信号を発生する工程が前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場から得られる電気的エネルギーのみにより電力供給される状態で前記トランスポンダを動作する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
（３２）前記出力信号を発生する工程が、前記ＲＦ駆動用の場に応じて、前記電力コイルから一定の周波数同期化信号を受信する工程、および当該周波数同期化信号を前記出力信号の発生に適用する工程を含む参考例（Ｇ）に記載の方法。
（３３）前記ＲＦ駆動用の場の駆動周波数が前記１個以上の場の発生器の各電磁場の場の周波数の整数倍である参考例（Ｇ）に記載の方法。
（３４）前記出力信号を発生する工程が前記場の周波数の前記駆動周波数に対する同期化に応じて前記出力信号を生成して、前記各電磁場の位相に対して、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の位相を示す工程を含む参考例（Ｇ）に記載の方法。
（３５）前記出力信号を発生する工程が前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う信号を発生する工程を含む参考例（Ｇ）に記載の方法。
【００７６】
（３６）さらに、前記トランスポンダを一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入する工程を含み、前記ＲＦ駆動装置および前記１個以上の場の発生器を位置決めする各工程が当該ＲＦ駆動装置および１個以上の場の発生器を前記被験体の体外に配置する工程を含む参考例（Ｇ）に記載の方法。
（３７）前記少なくとも１個のセンサー・コイルが単一のセンサー・コイルを含み、前記振幅および位相を処理する工程が前記電流の示された位相に応じて前記トランスポンダの配向の方向を決定する工程を含む参考例（Ｈ）に記載の方法。
（３８）前記出力信号を発生する工程が前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流に応じて変化する出力周波数を伴う信号を発生する工程を含む参考例（Ｈ）に記載の方法。
（３９）さらに、前記トランスポンダを一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入する工程を含み、前記ＲＦ駆動装置および前記１個以上の場の発生器を位置決めする各工程が当該ＲＦ駆動装置および１個以上の場の発生器を前記被験体の体外に配置する工程を含む参考例（Ｈ）に記載の方法。
（４０）さらに、前記トランスポンダを一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入する工程を含み、前記ＲＦ駆動装置および前記１個以上の場の発生器を位置決めする各工程が当該ＲＦ駆動装置および１個以上の場の発生器を前記被験体の体外に配置する工程を含む参考例（Ｉ）に記載の方法。
【００７７】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、体内の各物体の位置および配向のリアル−タイムの決定のための改善された装置および方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態に従う、心臓内におけるカテーテルの位置を追跡するためのシステムの概略的で絵画的な図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態に従う、カテーテル内における無線位置トランスポンダの各詳細部分を示している、当該カテーテルの概略的側面図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態に従う、無線位置感知システムにおいて使用されている駆動装置および処理回路における各要素を概略的に示しているブロック図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態に従う、一定の関節移植片内における各無線位置トランスポンダの使用方法を示している概略的で絵画的な図である。
【符号の説明】
２０ マッピング・システム
２４ 心臓
２６ 被験体
２８ 発生器コイル
３０ カテーテル
３２ 駆動回路
３４ コンソール
３６ モニター
３８ マップ
４０ 無線位置トランスポンダ
４２ 電力コイル
４４ 制御チップ
４６ 感知コイル
４８ コンバータ
５４ 補助アンテナ
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に体内追跡システムに関し、特に、体内における一定の物体の位置および配向を追跡するための無線式の方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの外科手術用、診断用、治療用および予防用の医療処置はセンサー、治療装置、チューブ、カテーテル、移植片およびその他の装置を体内に配置することを必要としている。これらの処置は、例えば、
治療用または診断用の目的のための各種電極の挿入、
患者の循環系または消化系の中に薬物、栄養物およびその他の流体の注入を容易にするための各種チューブの配置、
心臓またはその他の種類の外科手術を容易にするための各種プローブまたは外科装置の挿入、および
各種生検またはその他の診断処置等の広範囲にわたる。
【０００３】
多くの場合において、装置の挿入は外科手術またはカテーテル法の際中等のような一定の限られた時間に行なわれる。また、別の場合には、供給用チューブまたは整形外科用の移植片が長期の使用のために挿入される。さらに、好ましくはＸ線画像処理を使用することなく、患者の体内における各種物体の位置および配向を正確に決定するためのリアル−タイムの情報を提供する必要性が存在している。
【０００４】
それぞれの開示内容が本明細書に参考文献として含まれるベン−ハイム（Ben-Haim）に発行されている特許文献１および特許文献２はホール効果装置、コイル、またはその他のプローブ上に担持されているアンテナ等の１個以上の場のセンサーにより一定の体内プローブの各座標が決定される各種システムを記載している。これらのシステムは一定の医療用プローブまたはカテーテルに関する３次元の位置情報を発生するために使用される。好ましくは、一定のセンサー・コイルがカテーテルの中に配置されていて、外部から供給される磁場に応答して各種信号を発生する。この磁場は既知の相互に離間している場所における一定の外部基準フレームに固定されている３個の放射コイルにより発生される。これら放射コイルの場にそれぞれ応答して発生される各信号の振幅は上記センサー・コイルの位置を計算するために検出および使用される。各放射コイルは好ましくは別の放射コイルの周波数とは異なる一定の既知の周波数で一定の場を発生して、上記センサー・コイルにより発生される各信号が周波数により異なる放射コイルにそれぞれ対応する成分に分離可能になるようにするための駆動回路により駆動される。
【０００５】
開示内容が本明細書に参考文献として含まれるベン−ハイム（Ben-Haim）他に発行されている特許文献３は専門家でない人々でも使用できる体内チューブの位置の確認用の簡単化された装置を記載している。物体の初期的な位置が一定の基準位置として決定され、その物体がその初期的な位置に留まっているか否かを決定するために後続の測定が行なわれる。この測定は位置を決定する物体の本体部分に固定されている一定のセンサーとの間で送受信される１個以上の信号に基づいている。この信号は超音波、紫外線波、高周波（ＲＦ）、または静的または回転状の電磁場とすることができる。
【０００６】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるベン−ハイム（Ben-Haim）他に譲渡されている特許文献４はカテーテルの先端部分に関する６次元の位置および配向の情報を発生するシステムを記載している。このシステムは、例えば、カテーテル先端部の近く等の、カテーテル内における一定の位置決め可能な部位に近接している複数のセンサー・コイル、および一定の外部基準フレーム内に固定されている複数の放射コイルを使用している。これらのコイルは各放射コイルにより発生される磁場に応答して信号を発生し、これらの信号が６種類の位置および配向の座標の計算を可能にする。
【０００７】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるドロン（Doron）他に発行されている特許文献５は患者の体内からの空間的位置決め情報を提供するための遠隔測定システムを記載している。このシステムは（ａ）体外から受信した一定の電力信号を遠隔測定装置に電力供給するための電力に変換するための第１のトランスデューサまたは変換器、（ｂ）体外から受信される一定の位置決め用の場の信号を受信するための第２のトランスデューサ、および（ｃ）上記位置決め用の場の信号に応答して体外の一定の部位に一定の位置決め信号を送信するための第３のトランスデューサを有する移植可能な遠隔測定装置を備えている。
【０００８】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるアッシェ（Ashe）に発行されている特許文献６は多数周波数式ＡＣ磁気信号を利用している一定の送信用アンテナに対する一定の受信用アンテナの６種類の自由度における位置および配向を測定するための装置を記載している。この送信用の要素は互いに既知の位置および配向の２個以上の送信用アンテナにより構成されている。これらの送信用アンテナはＡＣ励起により同時的に駆動され、各アンテナはその周波数範囲における１個以上の特異的な位置を占有している。上記受信用アンテナは送信されるＡＣ磁場および導電性の各種金属により生じるひずみを測定する。その後、コンピューターが上記ひずみの成分を抽出してこれを各受信信号から除去することにより、適正な位置および配向の出力を提供する。
【０００９】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるファン・スティーンウィック（Van Steenwyck）他に発行されている特許文献７はカテーテルに取り付けられている一定のコイル内に信号を誘発してこの誘発された信号の振幅および位相をモニターすることに基づくカテーテル位置決め装置を記載している。
【００１０】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるベスツ（Besz）他に発行されている特許文献８、およびヒルシ（Hirschi）他に発行されている特許文献９は一定の放射要素が、例えば、カテーテル等の医療用チューブに固定されていて、このチューブの位置が上記要素から放射されるエネルギーに応じて決定される装置および方法を記載している。
【００１１】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるゴールデン（Golden）他に発行されている特許文献１０は医療用チューブに固定されている一定の磁石により発生される静磁場の強度勾配を感知することにより患者の体内における一定の医療チューブを位置決めするための装置および方法を記載している。
【００１２】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるスロトール（Strohl）他に発行されている特許文献１１、およびシャピロ（Shapiro）他に発行されている特許文献１２は一定の供給された磁場が一定のカテーテルの先端部分におけるコイルの中に電流を誘発する装置および方法を記載している。これらの電流に基づいて、上記カテーテルの相対的な位置が決定される。
【００１３】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるアッカー（Acker）他に発行されている特許文献１３は一定の感知用空間のそれぞれ反対側に配置された各ヘルムホルツ・コイルからの均一の場および同一の各コイルにより発生される勾配状の場を使用する磁気的な位置および配向の決定用システムを記載している。これらの場の供給中に一定のプローブにおいて検出されるそれぞれの場の成分をモニターすることにより、このプローブの位置および配向が導き出せる。このプローブの表現を被験体の別に取得した画像に重ね合わすことにより、この被験体に対するプローブの位置および配向が示される。
【００１４】
また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるブラデン（Bladen）他に発行されている特許文献１４はセンサーにおいて検出される磁場を発生することにより、好ましくは３次元において、一定のセンサーの位置を位置決めするための装置を記載している。これらの磁場は複数の位置から発生されて、単一のコイル・センサーの配向および位置の両方を決定可能にする。
【００１５】
体内のプローブの位置の検出に基づく市販の電気生理学的および物理学的なマッピング・システムが現在において利用可能である。これらの内で、バイオセンス・ウェブスター社（Biosense Webster Inc.）（ダイアモンド・バー、カリフォルニア州）により開発および販売されているカルト（CARTO）（商標）は自動化およびカテーテル位置による局所的な電気的活性のマッピングのためのシステムである。
【００１６】
本明細書に参考文献として含まれる非特許文献１はアセンション・テクノロジー（Ascension Technology）（バーリントン、バーモント州）により作成されている「ミニバード（miniBIRD）」装置を記載している。この装置は「一定の３次元（3D）空間を充たすように２次元（2D）の各切片の位置および配向を再構成することにより各内部器官およびそれらの移動を測定する。各センサーは−５ｍｍ程度に小さく−各プローブ、器具、または人体内部の胎児の頭部にさえ取り付けることができる。これらのミニ−トラッカー（mini-trackers）はリアル−タイムにおいて６種類の自由度（ｘ，ｙ，ｚ、揺れ、ピッチおよび回転により与えられる場合の位置および配向）による各超音波プローブまたは器具の空間的位置を測定する。このミニバードは各磁場を測定して各信号をリアル−タイムの各３次元測定値に変換することにより動作する。各測定（１秒あたりに１４４まで存在する）工程の開始において、この装置における３軸送信機が一定のパルス化ＤＣ信号により駆動する。その後、このセンサーは送信されてくる磁場パルスを測定する。この電子装置は送信用および受信用の各要素を制御して受信した各信号をリアル−タイムの位置および配向の各測定値に変換することにより、正確なデータの収集を行なう。その後、このデータは超音波または内視鏡により提供される状態と同様の心臓、血管、胃、骨盤およびその他の領域の各内部画像の３次元再構成のために用いることができる。」
【００１７】
【特許文献１】
米国特許第５，３９１，１９９号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，４４３，４８９号明細書
【特許文献３】
米国特許第６，１９８，９６３号明細書
【特許文献４】
ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９６／０５７６８号明細書
【特許文献５】
米国特許第６，２３９，７２４号明細書
【特許文献６】
米国特許第６，１７２，４９９号明細書
【特許文献７】
米国特許第４，１７３，２２８号明細書
【特許文献８】
米国特許第５，０９９，８４５号明細書
【特許文献９】
米国特許第５，３２５，８７３号明細書
【特許文献１０】
米国特許第５，４２５，３８２号明細書
【特許文献１１】
米国特許第４，９０５，６９８号明細書
【特許文献１２】
米国特許第５，４２５，３６７号明細書
【特許文献１３】
米国特許第５，５５８，０９１号明細書
【特許文献１４】
米国特許第５，９１３，８２０号明細書
【非特許文献１】
クレオパトラ・アルフェニト（Cleopatra Alfenito），「マイクロツール・オープンズ・３Ｄ・ウィンドウ・イントゥ・ザ・ヒューマン・ボディ（Microtool Opens 3D Window into the Human Body）」，メディカル・イメージング（Medical Imaging），１２（１１）巻，１９９７年１１月
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一部の態様の目的は体内の各物体の位置および配向のリアル−タイムの決定のための改善された装置および方法を提供することである。
【００１９】
本発明の一部の態様の別の目的は高周波信号に基づく改善された位置測定装置および方法を提供することである。
【００２０】
本発明の一部の態様のさらに別の目的は体内の物体の位置および配向を決定するための改善された装置および方法を提供することであり、この装置はＭＲＩまたはＸ線透視法等の別の位置決め技法の非存在下に動作できる。
【００２１】
本発明の一部の態様のさらに別の目的は体内の物体の位置に対応する一定のセンサーを提供することであり、このセンサーは配線および内部電力供給源のいずれも必要としない。
【００２２】
本発明の一部の態様の付加的な目的は体内マッピング用の装置を提供することであり、この装置は軽量で小形である。
【００２３】
本発明の一部の態様のさらに付加的な目的は体内マッピング装置を提供することであり、この装置は既存の各マッピング支援システムの中に容易に一体化できる。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の好ましい実施形態において、患者の体内に配置された一定の物体の位置および配向を感知するための装置は一定の電力コイル、感知コイル、および信号処理チップを含む無線位置トランスポンダを備えている。一般的に、このトランスポンダはカテーテルまたは移植片等の体内に挿入される一定の装置に固定される。外部に配置された駆動装置が、好ましくはメガヘルツの範囲内の一定周波数を有する、一定の高周波（ＲＦ）信号を送り、上記トランスポンダ内の電力コイルを駆動することにより上記チップに電力供給する。加えて、体外に固定された各位置における一組の磁場発生器が一般的にキロヘルツの範囲内のそれぞれ異なる周波数で各磁場を生成する。これらの磁場は上記感知コイル内を流れる各電流を生じ、これらの電流はこの感知コイルの各磁場発生器に対する空間的な位置および配向により決まる。上記処理チップはこれらの電流をそれぞれの高周波信号に変換し、これらの信号は上記電力コイルにより外部に配置された信号処理装置に送信される。この装置は表示および記録のために各信号を処理して上記物体の位置および配向の各座標を決定する。
【００２５】
従って、上記カルト（CARTO）（商標）システム等の現行の医療用追跡システムに比べて、本発明のトランスポンダは上記感知コイルと外部処理装置との間のあらゆる配線接続を必要とせずに体内における一定の物体の位置および配向を決定可能にする。この種の無線動作は上記処理装置に対する配線が容易に行なえない移植可能な各装置の位置を可視化する場合に特に有利である。また、一定の位置センサーを先端部において動作するために、カテーテルのような、一定の侵襲性のプローブの中を通す必要のある線の数を減少することにおいても有用である。これらの線の数を減少することにより、そのプローブの直径を減少することが一般的に可能になる。さらに、本発明のトランスポンダは２個のコイルのみを使用しており、単一のコイルが電力入力および信号出力の両方に作用し、内部電力供給源が全く存在していないので、当該技術分野において知られている無線トランスポンダよりも実質的に小さく作成できる。
【００２６】
好ましくは、クロック同期化装置が上記外部駆動装置および磁場発生器の両方により生成される各信号を同期化するために用いられる。最も好ましくは、上記ＲＦ駆動信号の周波数は上記磁場の各周波数の整数倍であるように設定される。このクロック同期化は上記トランスポンダ・チップが上記センサー・コイルからの信号の信号／ノイズ比を高めるために位相敏感検波を使用することを可能にする。この各センサー信号の位相は好ましくは上記センサー・コイルの軸の１８０°逆における信号内に生じると考えられるあいまいさ（ambiguity）を解明するためにも使用される。
【００２７】
あるいは、または、さらに、上記トランスポンダは多数個のセンサー・コイル、好ましくは、上記ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９６／０５７６８号において記載されているような、３個の相互直交式のコイルを備えることができる。この場合に、全ての６種類の位置および配向の座標があいまいさを伴うことなく決定できる。
【００２８】
本発明の一部の好ましい実施形態におけるさらに別の利点はこれらが上記カルト（CARTO）（商標）マッピング・システム等の既存の電磁カテーテル追跡システムの中に容易に一体化できることである。このような実施形態において、上記駆動装置および上記無線トランスポンダの電力コイルに対して空間を通して通信するための付属の受信機がカテーテルからの各位置信号を通常において運ぶ線またはワイヤーの代わりに上記追跡システムの処理装置に対して接続している。この受信機は上記電力コイルから受け取る各信号を予備処理して、これらの信号を位置決めおよび表示のために上記追跡システム内の既存の信号プロセッサーに渡す。
【００２９】
それゆえ、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための装置が提供され、当該装置は、
上記物体の近くにおいて異なるそれぞれの周波数で各電磁場を生じることに適合している複数の場の発生器と、
上記物体に対して一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
上記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
上記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結している少なくとも１個のセンサー・コイルと、
上記電流を示す一定の出力信号を発生するように上記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結している制御回路と、
上記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを上記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに上記装置は、
上記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該信号に応じて、上記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている。
【００３０】
好ましくは、上記少なくとも１個のセンサー・コイル内の電流は上記１個以上の場の発生器の異なる周波数における周波数成分を有しており、上記制御回路により発生される信号は上記電流の周波数成分を示す。
【００３１】
加えて、または、あるいは、上記１個以上の場の発生器はそれぞれの場の周波数で電磁場を発生することに適合しており、上記ＲＦ駆動装置は一定の駆動周波数でＲＦ駆動用の場を放射することに適合しており、上記１個以上の場の発生器および上記ＲＦ駆動装置は上記場の周波数および駆動周波数が相互に同期化されるように動作するために連結されている。
【００３２】
さらに、または、あるいは、上記制御回路は上記電磁場における一定の位相に対して上記少なくとも１個のセンサー・コイル内を流れる電流の位相を示すように上記出力信号を発生することに適合している。
【００３３】
好ましい実施形態において、上記制御回路は電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータを備えており、このコンバータは上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中を流れる電流に応じて変化する出力周波数において上記出力信号を発生するように連結されている。
【００３４】
一部の好ましい実施形態において、上記トランスポンダは、上記物体と共に、被験体の体内に挿入されることに適合しているが、上記１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置は体外に配置される。好ましくは、体内に挿入するための、上記物体は細長いプローブであり、上記トランスポンダはこのプローブ内に固定されて上記受信器が当該プローブの先端部の各座標を決定することを可能にする。あるいは、上記物体は一定の移植片を含み、上記トランスポンダはこの移植片内に固定されて上記受信機が体内における当該移植片の各座標を決定することを可能にする。好ましい実施形態において、上記移植片は股関節部移植片を含み、この股関節部移植片は大腿頭部および股臼部を有しており、上記トランスポンダはこれら大腿頭部および股臼部にそれぞれ固定される複数のトランスポンダを含み、上記信号受信機はこれらのトランスポンダからの出力信号に応じて上記大腿頭部と股臼部との間の距離を決定することに適合している。
【００３５】
好ましくは、上記制御回路は上記電力コイルにより当該制御回路に送られる電気的エネルギーのみにより電力供給されて動作することに適合している。
【００３６】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための装置が提供され、当該装置は、
一定の駆動周波数において上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
上記駆動周波数に同期化して、それぞれの場の周波数において上記物体の近くに各電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
上記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
上記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
上記電流を示す一定の出力信号を発生するように上記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている制御回路と、
上記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを上記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに上記装置は、
上記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該信号に応じて、上記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている。
【００３７】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための装置が提供され、当該装置は、
上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
上記物体の近くにおいて電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
上記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
上記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
上記電流の振幅および上記各電磁場の位相に対する当該電流の位相を示す一定の出力信号を発生するように上記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている制御回路と、
上記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを上記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに上記装置は、
上記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該信号により示される上記電流の振幅および位相に応じて、上記物体の配向を決定することに適合している信号受信機を備えている。
【００３８】
好ましい実施形態において、上記少なくとも１個のセンサー・コイルは単一のセンサー・コイルを含み、上記信号受信機は、上記電流の示された位相に応じて、上記トランスポンダの配向の方向を決定することに適合している。
【００３９】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための装置が提供され、この装置は、
上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
上記物体の近くにおいて電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
上記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
上記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う一定の出力信号を発生するように上記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータと、
上記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを上記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに上記装置は、
上記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、上記出力周波数に応じて、上記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている。
【００４０】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の被験体の体内において動作するための無線位置トランスポンダが提供され、当該トランスポンダは、
上記トランスポンダの近くにおける上記被験体の体に供給される１種類以上の電磁場に応じて少なくとも１個のコイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のコイルと、
上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う一定の出力信号を発生するように上記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されていて、その出力周波数が上記被験体の体内における上記トランスポンダの各座標を示すような電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータと、
上記トランスポンダの近くにおける上記被験体の体に供給される高周波（ＲＦ）駆動用の場を受信することに適合していて、この駆動用の場からの電気的エネルギーを上記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信して当該信号が上記被験体の体の外部における処理回路により受信されて各座標の決定に使用可能になるように連結されている電力コイルを備えている。
【００４１】
好ましい実施形態において、上記センサー・コイル、Ｖ／Ｆコンバータおよび電力コイルは、上記被験体の体内に挿入するために、一定の細長いプローブの中に一体に固定されて、上記処理回路がそのプローブの先端部の各座標を決定することを可能にすることに適合している。
【００４２】
別の好ましい実施形態において、上記センサー・コイル、Ｖ／Ｆコンバータおよび電力コイルは、一定の移植片の中に一体に固定されて、上記処理回路が上記被験体の体内におけるその移植片の各座標を決定することを可能にすることに適合している。
【００４３】
好ましくは、上記Ｖ／Ｆコンバータは上記電力コイルにより当該コンバータに送られる電気的エネルギーのみにより電力供給されて動作することに適合している。
【００４４】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための方法が提供され、当該方法は、
上記物体の近くにおいて異なるそれぞれの周波数で各電磁場を発生するように複数の場の発生器を位置決めする工程と、
上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
上記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、上記各電磁場に応じて上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、上記センサー・コイル内に流れる電流を示す一定の出力信号を上記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
上記電力コイルを用いて上記無線トランスポンダから上記出力信号を送信する工程と、
上記出力信号を受信および処理して上記物体の各座標を決定する工程を含む。
【００４５】
好ましい実施形態において、上記出力信号を発生する工程は上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する一定の出力周波数を伴う信号を発生する工程を含む。
【００４６】
一部の好ましい実施形態において、上記方法は上記トランスポンダを上記物体と共に一定の被験体の体内に挿入する工程を含み、上記複数の場の発生器およびＲＦ駆動装置を位置決めする工程が当該１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置を体外に配置する工程を含む。これらの実施形態の一例において、上記物体は一定の移植片を含み、上記トランスポンダを上記物体に固定する工程は当該トランスポンダを上記移植片に固定する工程を含み、上記出力信号を受信して処理する工程は上記体内における移植片の各座標を決定する工程を含む。一般的に、この移植片は大腿頭部および股臼部を有する股関節部移植片を含み、上記トランスポンダを固定する工程は複数のトランスポンダをそれぞれ上記大腿頭部および股臼部に固定する工程を含み、上記移植片の各座標を決定する工程は上記各トランスポンダからの出力信号に応じて上記大腿頭部と股臼部との間の距離を決定する工程を含む。好ましくは、この距離を決定する工程は術中および術後の両方における各トランスポンダを用いて上記距離を検出する工程を含む。
【００４７】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための方法が提供され、当該方法は、
一定の駆動周波数で上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
上記駆動周波数に同期化して、それぞれの場の周波数で上記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
上記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、上記各電磁場に応じて上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、上記センサー・コイル内に流れる電流を示す一定の出力信号を上記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
上記電力コイルを用いて上記無線トランスポンダから上記出力信号を送信する工程と、
上記出力信号を受信および処理して上記物体の各座標を決定する工程を含む。
【００４８】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための方法が提供され、この方法は、
上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
上記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
上記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、上記各電磁場に応じて上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅および上記各電磁場の位相に対する当該電流の位相を示す一定の出力信号を上記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
上記電力コイルを用いて上記無線トランスポンダから上記出力信号を送信する工程と、
上記出力信号を受信して、当該出力信号により示される上記電流の振幅および位相を処理することにより、上記物体の配向を決定する工程を含む。
【００４９】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、一定の物体を追跡するための方法が提供され、当該方法は、
上記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
上記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
上記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、上記各電磁場に応じて上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
上記電力コイルにより上記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、上記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する一定の出力周波数を有する一定の出力信号を上記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
上記電力コイルを用いて上記無線トランスポンダから上記出力信号を送信する工程と、
上記出力信号を受信および処理して、上記出力周波数に応じて、上記物体の各座標を決定する工程を含む。
【００５０】
本発明は以下の各添付図面を伴うその好ましい各実施形態の詳細な説明によりさらに完全に理解することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の好ましい実施形態に従う、被験体２６の心臓２４をマッピングするための、マッピング・システム２０の概略的で絵画的な図である。このシステム２０は一定の細長いプローブ、好ましくはカテーテル３０、を備えており、このカテーテル３０は使用者２２により上記心臓の一定の室内に上記被験体における一定の静脈または動脈を通して挿入される。このカテーテル３０は、当該カテーテルの先端部分の近くに、一定の無線位置トランスポンダ４０を備えている。このトランスポンダ４０は図２において詳細に示されている。随意的に、上記カテーテル３０は上記と同種類の２個以上のトランスポンダを備えており、これらは当該カテーテルの長さに沿って相互に離間していて、このカテーテルに沿う多数の位置における位置および配向の各座標を提供する。
【００５２】
上記トランスポンダ４０を動作するために、被験体２６は、例えば、一定の磁場を発生するための場の発生器コイル２８を含む一定のパッドを当該被験体の下に配置することにより、発生される一定の磁場の中に置かれる。各コイル２８は異なるそれぞれの周波数で各電磁場を発生するための駆動回路３２により駆動される。これらの発生器コイル２８は上記被験体（患者）２６の外部に配置されている。好ましくは、一定の基準の電磁センサー（図示せず）が患者に対して固定されて、例えば、患者の背部にテープ留めされて、上記トランスポンダ４０を収容しているカテーテル３０が患者の心臓の中に進入する。好ましくは一定のコイルの形態における、補助アンテナ５４が上記トランスポンダにＲＦ出力を供給して、以下において詳細に説明されているように、当該トランスポンダからの各信号を受信する。このアンテナ５４により心臓内のトランスポンダ４０から受信される各信号はコンソール３４に送られ、このコンソール３４がこれらの信号を分析してその結果をモニター３６に表示する。この方法により、上記基準センサーに対する、上記カテーテル３０内のトランスポンダ４０の正確な位置が確認されて視覚的に表示できる。さらに、このトランスポンダ４０は心臓の筋肉の収縮により引き起こされる上記カテーテルの移動も検出できる。
【００５３】
上記システム２０の特徴の一部は上記カルト（CARTO）（商標）システムにおいて実施されており、心臓の電気的および機械的な機能のマップ３８を生成するための当該システムの使用方法を含む。また、上記カテーテル３０およびシステム２０のそれぞれの設計の別の態様が米国特許第５，３９１，１９９号、同第５，４４３，４８９号および同第６，１９８，９６３号において記載されている。しかしながら、上記トランスポンダ４０およびこれに付随のコンソール３４中の、以下において説明されている、駆動装置および信号処理用の各回路は本発明において独特のものである。
【００５４】
次に、図２および図３において、これらは本発明の好ましい実施形態に従う、トランスポンダ４０の詳細部分およびコンソール３４中の駆動用および処理用の各回路の詳細部分をそれぞれ概略的に示している。図２において示されているように、トランスポンダ４０は一定の制御チップ４４に連結している電力コイル４２および感知コイル４６を有している。コイル４２は好ましくは１ＭＨｚよりも高い範囲内の高周波信号を送受信するように最適化されている。一方、コイル４６は好ましくは１ｋＨｚ乃至３ｋＨｚの範囲内で動作するように設計されており、上記各コイル２８における各周波数がそれぞれの電磁場を発生する。あるいは、適用における要求により指定される場合に、別の周波数の範囲も使用可能である。このトランスポンダ４０の全体は一般的に２ｍｍ乃至５ｍｍの長さおよび２ｍｍ乃至３ｍｍの外径であり、上記カテーテル３０の内部に都合良く嵌合できる。
【００５５】
図３において示されているように、コンソール３４はＲＦ出力駆動装置５０を備えており、この装置５０は、好ましくは２ＭＨｚ乃至１０ＭＨｚの範囲内で、一定の電力信号を発するようにアンテナ５４を駆動する。この電力信号は電力コイル４２内に一定の電流を生じ、この電流はチップ４４により整流されてその各内部回路に電力供給するために用いられる。一方、上記場の発生器コイル２８により生成される各電磁場はセンサー・コイル４６の中に流れる一定の電流を生じる。この電流は各発生器コイル内を流れる各駆動電流と同じ周波数における各周波数成分を有している。これらの電流成分は上記センサー・コイルの軸に対して平行な方向に各発生器コイルにより生成されるそれぞれの磁場の成分強度に対して比例している。従って、各電流の振幅は固定された各発生器コイル２８に対するコイル４６の位置および配向を示す。
【００５６】
上記チップ４４は異なる場の周波数で上記コイル４６の中を流れる各電流を測定する。このチップ４４はこの測定値を一定の高周波信号にコード化した後に、この信号を電力コイル４２を介してアンテナ５４に送り戻す。好ましくは、上記チップ４４は電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータ４８を備えており、このコンバータ４８は一定のＲＦ信号を生成し、このＲＦ信号の周波数は一定の負荷を跨いで流れる上記センサー・コイルの電流により生成される電圧に比例している。好ましくは、上記チップ４４により生成されるＲＦ信号は５０ＭＨｚ乃至１５０ＭＨｚの範囲内の一定の搬送周波数を有している。このようにして生成されるＲＦ信号は各コイル２８により生成される各場のそれぞれの周波数において経時的に変化する３種類の異なる周波数変調（ＦＭ）成分により変調される。この変調の大きさは上記３種類の周波数における現在の各成分に対して比例する。このように、振幅変調ではなく、周波数変調を使用することの利点は、トランスポンダ４０からアンテナ５４にセンサー・コイルの各振幅測定値を送ることより、その信号内の情報（すなわち、周波数）がその信号が通過する必要のある体組織における可変の減衰による影響を受けないことである。
【００５７】
あるいは、上記チップ４４は一定のサンプリング回路およびアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ（各図面において示されていない）を備えることができ、このコンバータはセンサー・コイル４６内を流れる電流の振幅をデジタル化する。この場合に、チップ４４は一定のデジタル的に変調した信号を生成し、上記電力コイル４２による送信のためにその信号をＲＦ変調する。デジタル的なコード化および変調の任意の適当な方法がこの目的のために使用できる。また、信号処理および変調の別の方法が当該技術分野における熟練者において明らかになる。
【００５８】
上記電力コイル４２により送信されるＦＭ型またはデジタル変調型の信号はアンテナ５４に連結している受信機５６により受け取られる。この受信機はこの信号を復調してコンソール３４内の信号処理回路５８に対して適当な入力を生成する。一般的に、受信機５６はトランスポンダ４０からの各信号を増幅、フィルター処理およびデジタル化する。このデジタル化された信号は処理回路５８により受信および使用されて、カテーテル３０の位置および配向が計算される。一般的に、回路５８は汎用コンピューターにより構成されており、このコンピューターは受信機５６からの各信号を処理するためにプログラムされていて適当な入力回路を備えている。この回路５８により得られる情報はマップ３８を生成するか、あるいは、例えば、オペレータ２２に対して別の診断情報または案内情報を提供するために用いられる。
【００５９】
本発明の別の実施形態において、上記駆動装置５０、受信機５６およびアンテナ５４はカルト（CARTO）（商標）システム等の既存の追跡システムを改装するために備えられている。この既存システム内のコンソール３４はカテーテルの位置および配向を決定するための既存の処理回路５８を用いて、当該カテーテル３０内の１個以上のセンサー・コイルから各線を介して受信される信号を受信および処理するように設計されている。それゆえ、この別の実施形態においては、受信機５６はセンサー・コイル４６により生成される可変の各電流信号を再構成するためにトランスポンダ４０により生成される各信号を変調する。これらの既存の処理回路はこの情報を使用して、センサー・コイルの各電流が有線接続により受信されていた場合と同じように、カテーテルの位置および配向を決定する。
【００６０】
好ましくは、コンソール３４はクロック同期化回路５２を有しており、この回路５２は駆動回路３２およびＲＦ出力駆動装置５０を同期化するために用いられる。最も好ましくは、ＲＦ出力駆動装置５０は上記場の各発生器２８の各駆動周波数の整数倍である一定の周波数において動作する。これにより、チップ４４は電力コイル４２により受信されるこのＲＦ信号をその電力供給源としてだけでなく一定の周波数基準としても使用できる。この基準を用いて、チップ４４はセンサー・コイル４６により発生される各電流信号に対する位相敏感式の処理を適用して、上記各コイル２８により発生される各駆動用の場に対して同一位相のセンサー・コイル電流を検出することができる。また、受信機５６も、同様の様式で、クロック同期化回路５２からの入力を用いて、当業界において知られているような、位相敏感式の処理方法を適用できる。このような位相敏感検波法はトランスポンダ４０がセンサー・コイル４６内の各電流信号における低い振幅にかかわらず一定の向上した信号／ノイズ（Ｓ／Ｎ）比を達成することを可能にする。
【００６１】
図２において示されている単一のセンサー・コイル４６は、各場の発生器コイル２８と関連して、処理回路５８が３次元の位置情報および２次元の配向情報を生成することを可能にするために十分である。さらに、上記配向の第３の次元（一般的に、カテーテル３０のその長手軸回りの回転）の情報は、必要とされる場合に、機械的な情報により、あるいは、２個以上のトランスポンダがそのカテーテル内において使用されている場合に、それぞれの各座標の比較により、推断できる。あるいは、上記トランスポンダ４０は、例えば、上記ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９６／０５７６８号において記載されているように、多数個のセンサー・コイル、好ましくは３個の相互に直交しているコイルにより構成できる。この場合に、各処理回路はカテーテル３０の全ての６種類の位置および配向の座標を明確に決定できる。
【００６２】
上記トランスポンダ４０の各配向座標の決定における可能なあいまいさの別の点は上記センサー・コイル４６内を流れる各電流の大きさが当該コイルの軸の方向と逆方向において不変であることである。言い換えれば、このセンサー・コイルの軸に対して垂直な平面を介して１８０°だけトランスポンダ４０をフリップすること（flipping）がその電流の振幅に全く影響を及ぼさない。一部の状況において、この対称的な応答性はそのトランスポンダの各座標の決定において１８０°の誤差を生じる可能性がある。
【００６３】
上記センサー・コイルの電流の大きさがそのコイルの軸をフリップすることにより影響を受けないが、その１８０°の反転は各場の発生器２８により生成される駆動用の各電磁場の位相に対してその電流の位相を逆にする。クロック同期化回路５２はこのような位相の反転を検出し、それゆえ、１８０°の回転における配向のあいまいさを解消できる。各場の発生器２８を駆動する各電流に対して上記チップ４４により受信機５６に戻されるＲＦ信号の変調を同期化することにより、この受信機５６が各駆動電流に対するセンサー・コイル４６内の各電流の位相を決定することが可能になる。さらに、これらのセンサー電流が各駆動電流に対して同一相であるか１８０°ずれた位相であるかを調べることにより、処理回路５８は上記トランスポンダが向いている方向を決定できる。
【００６４】
図４は本発明の好ましい実施形態に従う一定の整形外科処置における各位置トランスポンダの使用方法を示している概略的で絵画的な図である。搭載式の電力供給源を伴わずに、上記トランスポンダ４０のような、各無線トランスポンダを使用する利点はこれらのトランスポンダを挿入可能な各装置内に挿入するかこれに取り付けて、その後の基準として患者の体内に留めることができることである。図４において示されている実施形態は股関節部の移植手術を示しており、この手術において、外科医は人工大腿部６０の頭部を人工股臼部６２の中に位置決めすることを必要とされている。一般的に、上記の処置を行なう前に、外科医はその手術の領域を可視化するためにＸ線またはＣＴの各画像を撮影するが、リアル−タイムの３次元の可視化の恩恵を受けることなく実際の手術を行なわねばならない。
【００６５】
図４において示されている実施形態において、小形の各トランスポンダ６４が大腿部６０に埋め込まれており、さらに、小形の各トランスポンダ６６が股臼部６２の領域内における各骨盤の中に埋め込まれている。これらのトランスポンダ６４および６６は好ましくは図２において示されているトランスポンダ４０に類似している。最も好ましくは、各トランスポンダは異なる搬送周波数でアンテナ５４に対して各信号を送り戻して、受信機５６がこれらのトランスポンダを区別できるように構成されている。種々の開始時において、上記股臼部に近接している上記大腿部の頭部を伴うＸ線画像が撮影される。この画像はコンピューターにより読み取られて一定のコンピューター・モニター上に表示される。各トランスポンダ６４および６６はこのＸ線画像において見ることができ、この画像内におけるこれらの位置が、処理回路５８により決定されるような、それぞれ位置座標により登録される。この手術中において、各トランスポンダの移動が回路５８により追跡され、当業界において知られている画像処理技法により、この移動情報を用いてモニター上の画像内の大腿部および股臼部の相対的な位置が更新される。外科医はこの更新された画像を用いることにより、手術中にＸ線の露光を繰り返すことを必要とせずに、上記大腿頭部を股臼部の中に適正に配置することができる。
【００６６】
上記手術の終了後に、好ましくは、各骨の間に適正な関係が維持されていることを確かめるために、各トランスポンダ６４および６６（これらは各移植片内に残っている）の相対的な位置が定期的に調べられる。この種の位置モニター処理は回復中および長期にわたる移植片の状態のモニターの両方において有用である。例えば、このようなモニター処理は上記大腿部の上記股臼部からの分離の増加を検出するために使用でき、このような分離は、一部の場合において、さらに深刻な骨の損傷に先行することが知られている。
【００６７】
図１および図４は本発明の好ましい各実施形態に従う無線位置トランスポンダにおける２種類の特定の適用例のみを示しているが、別の適用例も当該技術分野における熟練者において当然に明らかになり、これらもまた本発明の範囲内に含まれると考えられる。例えば、限定的な意味ではないが、これらのトランスポンダは内視鏡および各種供給チューブ等の別の種類の侵襲性の道具に対して、ならびに、膝、脊椎およびその他の場所において使用する整形外科用の移植片等の別の移植可能な装置に対して固定できる。
【００６８】
従って、当該技術分野における熟練者であれば、本発明が上記において特定的に図示および説明されているものに限定されないことが当然に認識されると考える。むしろ、本発明の範囲は上記において説明されている種々の特徴、ならびに、従来技術において存在しないこれらの変形例および変更例の組み合わせおよび部分的な組み合わせの両方を含み、これらの変形例および変更例は上記の説明を読むことにより当該技術分野における熟練者において当然に考え出せると考えられる。
【００６９】
本発明の実施態様および参考例は以下の通りである。
（Ａ）一定の物体を追跡するための装置において、
前記物体の近くにおいて異なるそれぞれの周波数で各電磁場を生じることに適合している複数の場の発生器と、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
前記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
前記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結している少なくとも１個のセンサー・コイルと、
前記電流を示す一定の出力信号を発生するように前記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結している制御回路と、
前記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを前記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに前記装置が、
前記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該信号に応じて、前記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている装置。
（Ｂ）一定の物体を追跡するための装置において、
一定の駆動周波数において前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
前記駆動周波数に同期化して、それぞれの場の周波数において前記物体の近くに各電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
前記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
前記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
前記電流を示す一定の出力信号を発生するように前記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている制御回路と、
前記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを前記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに前記装置が、
前記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該信号に応じて、前記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている装置。
（Ｃ）一定の物体を追跡するための装置において、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
前記物体の近くにおいて電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
前記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
前記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
前記電流の振幅および前記各電磁場の位相に対する当該電流の位相を示す一定の出力信号を発生するように前記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている制御回路と、
前記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを前記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに前記装置が、
前記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該出力信号により示される前記電流の振幅および位相に応じて、前記物体の配向を決定することに適合している信号受信機を備えている装置。
（Ｄ）一定の物体を追跡するための装置において、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
前記物体の近くにおいて電磁場を発生することに適合している１個以上の場の発生器と、
前記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
前記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のセンサー・コイルと、
前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う一定の出力信号を発生するように前記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されている電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータと、
前記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを前記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに前記装置が、
前記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、前記出力周波数に応じて、前記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備えている装置。
（Ｅ）一定の被験体の体内において動作するための無線位置トランスポンダにおいて、
前記トランスポンダの近くにおける前記被験体の体に供給される１種類以上の電磁場に応じて少なくとも１個のコイルの中に一定の電流が流れるように連結されている少なくとも１個のコイルと、
前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う一定の出力信号を発生するように前記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結されていて、その出力周波数が前記被験体の体内における前記トランスポンダの各座標を示す電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータと、
前記トランスポンダの近くにおける前記被験体の体に供給される高周波（ＲＦ）駆動用の場を受信することに適合していて、この駆動用の場からの電気的エネルギーを前記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信して当該信号が前記被験体の外部における処理回路により受信されて各座標の決定に使用可能になるように連結されている電力コイルを備えているトランスポンダ。
（Ｆ）一定の物体を追跡するための方法において、
前記物体の近くにおいて異なるそれぞれの周波数で各電磁場を発生するように複数の場の発生器を位置決めする工程と、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
前記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、前記各電磁場に応じて前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、前記センサー・コイル内に流れる電流を示す一定の出力信号を前記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
前記電力コイルを用いて前記無線トランスポンダから前記出力信号を送信する工程と、
前記出力信号を受信および処理して前記物体の各座標を決定する工程を含む方法。
（Ｇ）一定の物体を追跡するための方法において、
一定の駆動周波数で前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
前記駆動周波数に同期化して、それぞれの場の周波数で前記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
前記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、前記各電磁場に応じて前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、前記センサー・コイル内に流れる電流を示す一定の出力信号を前記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
前記電力コイルを用いて前記無線トランスポンダから前記出力信号を送信する工程と、
前記出力信号を受信および処理して前記物体の各座標を決定する工程を含む方法。
（Ｈ）一定の物体を追跡するための方法において、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
前記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
前記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、前記各電磁場に応じて前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅および前記各電磁場の位相に対する当該電流の位相を示す一定の出力信号を前記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
前記電力コイルを用いて前記無線トランスポンダから前記出力信号を送信する工程と、
前記出力信号を受信して、当該出力信号により示される前記電流の振幅および位相を処理することにより、前記物体の配向を決定する工程を含む方法。
（Ｉ）一定の物体を追跡するための方法において、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射するための一定の高周波（ＲＦ）駆動装置を位置決めする工程と、
前記物体の近くにおいて各電磁場を発生するように１個以上の場の発生器を位置決めする工程と、
前記物体に少なくとも１個のセンサー・コイルおよび一定の電力コイルを有する無線トランスポンダを固定して、前記各電磁場に応じて前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるようにする工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場を受信して、この場からの電気的エネルギーを得る工程と、
前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場から得た電気的エネルギーを用いて、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する一定の出力周波数を有する一定の出力信号を前記無線トランスポンダにおいて発生する工程と、
前記電力コイルを用いて前記無線トランスポンダから前記出力信号を送信する工程と、
前記出力信号を受信および処理して、前記出力周波数に応じて、前記物体の各座標を決定する工程を含む方法。
（１）前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流が前記１個以上の場の発生器の異なる周波数における各周波数成分を有しており、前記制御回路により発生される信号が前記電流の各周波数成分を示す実施態様（Ａ）に記載の装置。
（２）前記１個以上の場の発生器がそれぞれの場の周波数において各電磁場を発生することに適合しており、前記ＲＦ駆動装置が一定の駆動周波数において前記ＲＦ駆動用の場を放射することに適合しており、これら１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置がそれぞれの場の周波数および駆動周波数が相互に同期化されるように動作するように連結されている実施態様（Ａ）に記載の装置。
（３）前記制御回路が、前記各電磁場の位相に対して、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の一定の位相を示すように前記出力信号を発生することに適合している実施態様（Ａ）に記載の装置。
（４）前記制御回路が一定の電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータを含み、当該コンバータが前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流に応じて変化する出力周波数を伴う一定の出力信号を発生するように連結されている実施態様（Ａ）に記載の装置。
（５）前記トランスポンダが、一定の被験体の体内に、前記物体と共に挿入されることに適合しており、前記１個以上の場の発生器および前記ＲＦ駆動装置が前記被験体の外部に配置される実施態様（Ａ）に記載の装置。
【００７０】
（６）前記物体が、前記体内に挿入するための、細長いプローブにより構成されており、前記トランスポンダが当該プローブの中に固定されていて、前記受信機が当該プローブの先端部の各座標を決定することを可能にしている実施態様（５）に記載の装置。
（７）前記物体が一定の移植片により構成されており、前記トランスポンダが当該移植片の中に固定されていて、前記受信機が前記体内における当該移植片の各座標を決定することを可能にしている実施態様（５）に記載の装置。
（８）前記移植片が股関節部移植片を含み、当該股関節部移植片が一定の大腿頭部および一定の股臼部を備えており、前記トランスポンダがこれらの大腿頭部および股臼部にそれぞれ固定される複数のトランスポンダを含み、前記信号受信機がこれらのトランスポンダからの出力信号に応じて前記大腿頭部と前記股臼部との間の距離を決定することに適合している実施態様（７）に記載の装置。
（９）前記制御回路が前記電力コイルにより当該制御回路に送られる電気的エネルギーのみにより電力供給されて動作することに適合している実施態様（Ａ）に記載の装置。
（１０）前記制御回路が、前記ＲＦ駆動用の場に応じて、前記電力コイルから一定の周波数同期化信号を受信して、当該周波数同期化信号を前記出力信号の発生に適用するように連結されている参考例（Ｂ）に記載の装置。
【００７１】
（１１）前記ＲＦ駆動用の場の駆動周波数が前記１個以上の場の発生器の各電磁場の周波数の整数倍である参考例（Ｂ）に記載の装置。
（１２）前記制御回路が、前記場の周波数の前記駆動周波数に対する同期化に応じて、前記出力信号を発生して、前記各電磁場の位相に対して、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の位相を示すことに適合している参考例（Ｂ）に記載の装置。
（１３）前記制御回路が電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータを有しており、当該コンバータが前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流に応じて変化する出力周波数を伴う出力信号を発生するように連結されている参考例（Ｂ）に記載の装置。
（１４）前記トランスポンダが一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入されることに適合しており、前記１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置が前記被験体の体外に配置される参考例（Ｂ）に記載の装置。
（１５）前記少なくとも１個のセンサー・コイルが単一のセンサー・コイルを含み、前記信号受信機が、前記電流の示された位相に応じて、前記トランスポンダの配向の方向を決定することに適合している参考例（Ｃ）に記載の装置。
【００７２】
（１６）前記制御回路が電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータを有しており、当該コンバータが前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流に応じて変化する出力周波数を伴う出力信号を発生するように連結されている参考例（Ｃ）に記載の装置。
（１７）前記トランスポンダが一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入されることに適合しており、前記１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置が前記被験体の体外に配置される参考例（Ｃ）に記載の装置。
（１８）前記トランスポンダが一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入されることに適合しており、前記１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置が前記被験体の体外に配置される参考例（Ｄ）に記載の装置。
（１９）前記センサー・コイル、Ｖ／Ｆコンバータおよび電力コイルが、前記被験体の体内に挿入するために、一定の細長いプローブの内部に一体に固定されて、前記処理回路が当該プローブの先端部の各座標を決定することを可能にすることに適合している参考例（Ｅ）に記載のトランスポンダ。
（２０）前記センサー・コイル、Ｖ／Ｆコンバータおよび電力コイルが、前記被験体の体内に挿入するために、一定の移植片の内部に一体に固定されて、前記処理回路が前記被験体の体内における当該移植片の各座標を決定することを可能にすることに適合している参考例（Ｅ）に記載のトランスポンダ。
【００７３】
（２１）前記Ｖ／Ｆコンバータが前記電力コイルにより当該コンバータに送られる電気的エネルギーのみにより電力供給されて動作することに適合している参考例（Ｅ）に記載のトランスポンダ。
（２２）前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中の電流が前記１個以上の場の発生器の異なる周波数における各周波数成分を有しており、前記出力信号を発生する工程が前記電流の各周波数成分に応じて前記出力信号を発生する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
（２３）前記１個以上の場の発生器および前記ＲＦ駆動装置を位置決めする各工程が当該１個以上の場の発生器のそれぞれの場の周波数を前記ＲＦ駆動装置の一定の駆動周波数に同期化する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
（２４）前記出力信号を発生する工程が、前記各電磁場の位相に対して、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の位相を示すように前記出力信号を生成する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
（２５）前記出力信号を発生する工程が前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う信号を発生する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
【００７４】
（２６）さらに、前記トランスポンダを一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入する工程を含み、前記複数の場の発生器および前記ＲＦ駆動装置を位置決めする各工程が当該１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置を前記被験体の体外に配置する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
（２７）前記物体が前記被験体の体内に挿入するための一定の細長いプローブを含み、前記トランスポンダを前記物体に固定する工程が当該トランスポンダを前記プローブに固定する工程を含み、前記出力信号を受信および処理する工程が前記被験体の体内におけるプローブの先端部の各座標を決定する工程を含む参考例（２６）に記載の方法。
（２８）前記物体が一定の移植片を含み、前記トランスポンダを前記物体に固定する工程が当該トランスポンダを前記移植片に固定する工程を含み、前記出力信号を受信および処理する工程が前記被験体の体内における移植片の各座標を決定する工程を含む参考例（２６）に記載の方法。
（２９）前記移植片が股関節部移植片を含み、当該股関節部移植片が一定の大腿頭部および一定の股臼部を備えており、前記トランスポンダを固定する工程が複数のトランスポンダをこれらの大腿頭部および股臼部にそれぞれ固定する工程を含み、前記移植片の各座標を決定する工程がこれらのトランスポンダからの出力信号に応じて前記大腿頭部と前記股臼部との間の距離を決定する工程を含む参考例（２６）に記載の方法。
（３０）前記距離を決定する工程が術中および術後の両方の期間内において各トランスポンダを用いて前記距離を検出する工程を含む参考例（２９）に記載の方法。
【００７５】
（３１）前記出力信号を発生する工程が前記電力コイルにより前記ＲＦ駆動用の場から得られる電気的エネルギーのみにより電力供給される状態で前記トランスポンダを動作する工程を含む参考例（Ｆ）に記載の方法。
（３２）前記出力信号を発生する工程が、前記ＲＦ駆動用の場に応じて、前記電力コイルから一定の周波数同期化信号を受信する工程、および当該周波数同期化信号を前記出力信号の発生に適用する工程を含む参考例（Ｇ）に記載の方法。
（３３）前記ＲＦ駆動用の場の駆動周波数が前記１個以上の場の発生器の各電磁場の場の周波数の整数倍である参考例（Ｇ）に記載の方法。
（３４）前記出力信号を発生する工程が前記場の周波数の前記駆動周波数に対する同期化に応じて前記出力信号を生成して、前記各電磁場の位相に対して、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の位相を示す工程を含む参考例（Ｇ）に記載の方法。
（３５）前記出力信号を発生する工程が前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の振幅に応じて変化する出力周波数を伴う信号を発生する工程を含む参考例（Ｇ）に記載の方法。
【００７６】
（３６）さらに、前記トランスポンダを一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入する工程を含み、前記ＲＦ駆動装置および前記１個以上の場の発生器を位置決めする各工程が当該ＲＦ駆動装置および１個以上の場の発生器を前記被験体の体外に配置する工程を含む参考例（Ｇ）に記載の方法。
（３７）前記少なくとも１個のセンサー・コイルが単一のセンサー・コイルを含み、前記振幅および位相を処理する工程が前記電流の示された位相に応じて前記トランスポンダの配向の方向を決定する工程を含む参考例（Ｈ）に記載の方法。
（３８）前記出力信号を発生する工程が前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流に応じて変化する出力周波数を伴う信号を発生する工程を含む参考例（Ｈ）に記載の方法。
（３９）さらに、前記トランスポンダを一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入する工程を含み、前記ＲＦ駆動装置および前記１個以上の場の発生器を位置決めする各工程が当該ＲＦ駆動装置および１個以上の場の発生器を前記被験体の体外に配置する工程を含む参考例（Ｈ）に記載の方法。
（４０）さらに、前記トランスポンダを一定の被験体の体内に前記物体と共に挿入する工程を含み、前記ＲＦ駆動装置および前記１個以上の場の発生器を位置決めする各工程が当該ＲＦ駆動装置および１個以上の場の発生器を前記被験体の体外に配置する工程を含む参考例（Ｉ）に記載の方法。
【００７７】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、体内の各物体の位置および配向のリアル−タイムの決定のための改善された装置および方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態に従う、心臓内におけるカテーテルの位置を追跡するためのシステムの概略的で絵画的な図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態に従う、カテーテル内における無線位置トランスポンダの各詳細部分を示している、当該カテーテルの概略的側面図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態に従う、無線位置感知システムにおいて使用されている駆動装置および処理回路における各要素を概略的に示しているブロック図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態に従う、一定の関節移植片内における各無線位置トランスポンダの使用方法を示している概略的で絵画的な図である。
【符号の説明】
２０ マッピング・システム
２４ 心臓
２６ 被験体
２８ 発生器コイル
３０ カテーテル
３２ 駆動回路
３４ コンソール
３６ モニター
３８ マップ
４０ 無線位置トランスポンダ
４２ 電力コイル
４４ 制御チップ
４６ 感知コイル
４８ コンバータ
５４ 補助アンテナ
Claims (9)
- 一定の物体を追跡するための装置において、
前記物体の近くにおいて異なるそれぞれの周波数で各電磁場を生じることに適合している複数の場の発生器と、
前記物体に向けて一定のＲＦ駆動用の場を放射することに適合している高周波（ＲＦ）駆動装置と、
前記物体に固定されている無線トランスポンダを備えており、当該トランスポンダが、
前記各電磁場に応じて少なくとも１個のセンサー・コイルの中に一定の電流が流れるように連結している少なくとも１個のセンサー・コイルと、
前記電流を示す一定の出力信号を発生するように前記少なくとも１個のセンサー・コイルに連結している制御回路と、
前記ＲＦ駆動用の場を受信してこの駆動用の場からの電気的エネルギーを前記制御回路に送るように連結されており、さらに当該制御回路により発生される出力信号を送信するように連結されている電力コイルを有しており、さらに前記装置が、
前記電力コイルにより送信される出力信号を受信して、当該信号に応じて、前記物体の各座標を決定することに適合している信号受信機を備え、前記１個以上の場の発生器がそれぞれの場の周波数において各電磁場を発生することに適合しており、前記ＲＦ駆動装置が一定の駆動周波数において前記ＲＦ駆動用の場を放射することに適合しており、これら１個以上の場の発生器およびＲＦ駆動装置がそれぞれの場の周波数および駆動周波数が相互に同期化されるように動作するように連結されている装置。 - 前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流が前記１個以上の場の発生器の異なる周波数における各周波数成分を有しており、前記制御回路により発生される信号が前記電流の各周波数成分を示す請求項１に記載の装置。
- 前記制御回路が、前記各電磁場の位相に対して、前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流の一定の位相を示すように前記出力信号を発生することに適合している請求項１または２に記載の装置。
- 前記制御回路が一定の電圧対周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータを含み、当該コンバータが前記少なくとも１個のセンサー・コイルの中に流れる電流に応じて変化する出力周波数を伴う一定の出力信号を発生するように連結されている請求項１から３のいずれか１つに記載の装置。
- 前記トランスポンダが、一定の被験体の体内に、前記物体と共に挿入されることに適合しており、前記１個以上の場の発生器および前記ＲＦ駆動装置が前記被験体の外部に配置される請求項１から４のいずれか１つに記載の装置。
- 前記物体が、前記体内に挿入するための、細長いプローブにより構成されており、前記トランスポンダが当該プローブの中に固定されていて、前記受信機が当該プローブの先端部の各座標を決定することを可能にしている請求項５に記載の装置。
- 前記物体が一定の移植片により構成されており、前記トランスポンダが当該移植片の中に固定されていて、前記受信機が前記体内における当該移植片の各座標を決定することを可能にしている請求項５に記載の装置。
- 前記移植片が股関節部移植片を含み、当該股関節部移植片が一定の大腿頭部および一定の股臼部を備えており、前記トランスポンダがこれらの大腿頭部および股臼部にそれぞれ固定される複数のトランスポンダを含み、前記信号受信機がこれらのトランスポンダからの出力信号に応じて前記大腿頭部と前記股臼部との間の距離を決定することに適合している請求項７に記載の装置。
- 前記制御回路が前記電力コイルにより当該制御回路に送られる電気的エネルギーのみにより電力供給されて動作することに適合している請求項１から８のいずれか１つに記載の装置。
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