JP5363757B2 - 流体充填可能な超音波イメージング用カテーテル・チップ - Google Patents

Description

本開示は、一般的には、超音波イメージングに関するものであり、より具体的には、超音波像を得るために音響トランスデューサを含んでいるイメージング用カテーテル・チップ(tip) に関するものである。

音響トランスデューサは医用イメージングに用いられており、その場合、音響プローブを患者に対して押し付けて、プローブにより超音波を送信し受信している。受信したエネルギは、次いで、患者の身体組織のイメージングに役立つ。例えば、トランスデューサは患者の心臓のイメージングに用いることができる。

カテーテルに基づく超音波イメージング技術は、一般的にイメージング用カテーテルのようなプローブを大腿静脈又は動脈のような血管の中に挿入することを含むインターベンション（介入）手法である。明らかと思われるが、カテーテルに基づく超音波イメージング技術は、心房細動の処置を監視及び／又は指令するするときのように心臓をイメージングするために用いることができる。その結果として、カテーテル内に使用されるトランスデューサ・アセンブリは二次元及び／又は実時間三次元イメージングが可能であることが非常に望ましい。このような用途は極めて要求が厳しく、それにも拘わらず大量の情報を収集することのできる非常に小さいトランスデューサ・パッケージを必要とする。
米国特許出願公開第２００７／０１６７８１３号 米国特許出願公開第２００７／０１６７８２１号 米国特許出願公開第２００７／０１６７８２４号 米国特許出願公開第２００７／０１６７８２５号 米国特許出願公開第２００７／０１６７８２６号

しかしながら、機械的に、音響的に且つ電気的に適しているトランスデューサ・パッケージを設けることは困難であると思われる。従って、許容可能な機械的、電気的及び／又は音響的特性を持つインターベンション・イメージングに適したトランスデューサ・プローブ・アセンブリを提供することは望ましいと思われる。

簡潔に述べると、本発明技術の様々な面に従って、イメージング用カテーテル・チップを提供する。イメージング用カテーテル・チップはハウジングを含む。更に、イメージング用カテーテル・チップは、ハウジング内で当該イメージング用カテーテル・チップの遠位部分に配置されたトランスデューサ・アセンブリを含む。トランスデューサ・アセンブリはトランスデューサを含む。また、イメージング用カテーテル・チップは、ハウジング内で当該イメージング用カテーテル・チップの近位部分に配置されたモータを含む。モータは、イメージング用カテーテル・チップの縦軸を中心としてトランスデューサ・アセンブリを揺動させるように構成されている。イメージング用カテーテル・チップはまた、モータとハウジングとの間に配置された充填管を含む。充填管はイメージング用カテーテル・チップの遠位部分に音響結合流体を送給するように構成されている。

本発明技術の別の面に従って、別のイメージング用カテーテル・チップを提供する。イメージング用カテーテル・チップはハウジングを含む。更に、イメージング用カテーテル・チップは、ハウジング内で当該イメージング用カテーテル・チップの遠位部分に配置されたトランスデューサを含む。また、イメージング用カテーテル・チップは、ハウジング内で当該イメージング用カテーテル・チップの近位部分に配置されたモータ・アセンブリを含む。モータ・アセンブリは、モータ保持器と、イメージング用カテーテル・チップの縦軸を中心としてトランスデューサ・アセンブリを揺動させるように構成されているモータとを含む。イメージング用カテーテル・チップはまた、モータ・アセンブリとハウジングとの間に配置された可撓性の相互接続ケーブルを含む。可撓性の相互接続ケーブルは、トランスデューサに接続するように構成されている。

本発明技術の別の面に従って、イメージング用カテーテル・チップを使用する方法を提供する。本方法は、イメージング用カテーテル・チップの遠位部分に、充填管を使用してイメージング用カテーテル・チップの近位端から音響結合流体を充填する段階を含む。本方法はまた、イメージング用カテーテル・チップを患者の中に挿入する段階を含む。本発明は更に、イメージング用カテーテル・チップの遠位部分の中に配置されたトランスデューサ・アセンブリを使用して超音波イメージング・データを収集する段階を含む。

本発明技術の更に別の面に従って、イメージング用カテーテル・チップ内のトランスデューサ・アセンブリの揺動を初期設定する方法を提供する。本方法は、硬いストッパに接触するまで、回転軸を中心として第１の回転方向にトランスデューサ・アセンブリを回転させる段階を含む。本方法はまた、硬いストッパの場所を表す第１の回転位置を決定する段階を含む。本方法は更に、少なくとも第１の回転位置に基づいて回転軸を中心としてトランスデューサ・アセンブリを回転させる段階を含む。

本発明技術の別の面に従って、イメージング・データを収集するためのイメージング・システムとイメージング用カテーテルとを含むシステムを提供する。イメージング用カテーテルはイメージング用カテーテル・チップを含む。イメージング用カテーテル・チップは、該イメージング用カテーテル・チップの遠位部分に配置されたトランスデューサ・アセンブリを含む。イメージング用カテーテル・チップはまた、イメージング用カテーテル・チップの近位部分に配置されたモータ・アセンブリを含む。更に、イメージング用カテーテル・チップは、イメージング用カテーテル・チップの遠位部分にイメージング用カテーテル・チップの近位端から流体を充填するように構成されている充填管を含む。

本発明の上記及び他の特徴、面及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳しい説明を読めばより良く理解されよう。図面においては、全図を通じて同様な部品は同様な参照符号で表している。

実時間三次元超音波画像を得るためのトランスデューサ・アセンブリを含むイメージング用プローブは、このイメージング用プローブの軸を中心としてトランスデューサ・アセンブリを揺動させるためにモータ・アセンブリを使用することができる。そうする際に、トランスデューサ・アセンブリは三次元ボリュームにわたって二次元スライスを掃引することによって実時間三次元超音波画像を得ることが可能である。音響結合流体はトランスデューサ・アセンブリに関連して使用されて、トランスデューサと周囲のハウジングとの間の効果的な又は適当な音響伝達を行う。このようなイメージング用プローブは、典型的には、製造時に音響結合流体が充填される。このようなイメージング用プローブはまた、典型的には、トランスデューサを囲む流体充填空間からモータを分離するための流体障壁を含む。該障壁には、モータを可動のトランスデューサに結合する駆動シャフトが貫通する。駆動シャフト上の流体シールがトランスデューサ空間からモータ空間への流体の漏洩を防止し又は最少にする。

イメージング用プローブが、スペースに制約のある領域でイメージングするためのものであるカテーテル・チップや他の非常に小さい装置であるとき、このスペースの制約により、流体充填したトランスデューサ空間からモータを隔離することが妨げられることがある。このような場合、使用前に長期間にわたって音響結合流体がイメージング用カテーテル・チップ内に存在すると、問題になることがある。例えば、流体がモータ及び関連した歯車箱の中に徐々に入り込んで、性能劣化の危険性を増大させることがある。同様な理由で、保管期限内故障の危険性が増大することがある。また、流体がこのような長期間にわたって封入されているので、腐食及び浸出が生じることがある。更に、製造時にイメージング用カテーテル・チップに充填するときに消毒することは一層困難であることがある。これらの問題は全てイメージング用カテーテルの性能を低下させる虞がある。

イメージング用カテーテル・チップに充填するために使用される方法に応じて他の問題が導入されることがある。例えば、多くのイメージング用カテーテル・チップは、そのイメージング用カテーテル・チップの遠位端から充填されている。これは、イメージング用カテーテル・チップが充填後に適正に封止されないことがあるので、問題となることがある。更に、イメージング用カテーテル・チップに充填するための多くの典型的な方法では、音響結合流体の中に気泡を生じさせる傾向があり、これは画像データ収集の際に問題を引き起こす虞がある。

これらのイメージング用カテーテル・チップに関連して時々起こる別の問題は、トランスデューサ・アセンブリと外部のイメージング・システムとの間での電気信号の送受信のために使用される相互接続ケーブルが幾分硬い傾向があることである。トランスデューサ・アセンブリがモータ・アセンブリによって回転駆動されるとき、この硬さは、モータ・アセンブリに不当なトルクをかけることがある。これはモータから余分なパワーを要求し、最終的にはイメージング用カテーテル・チップ内の温度を過大にする虞がある。

上記のことを考慮して、本発明技術を使用して、上述の制約は、心臓内イメージングのようにスペースが厳しい用途に用いられる侵襲性プローブに使用するための実時間三次元イメージングが可能なトランスデューサ・アセンブリを持つイメージング用カテーテル・チップを使用することによって、克服することができる。提供するシステム及び方法は、使用時に音響結合流体をイメージング用カテーテル・チップに充填することを可能にする。イメージング用カテーテル・チップは、充填管及び通気管、並びに流体充填中にイメージング用カテーテル・チップ内に取り込まれる気泡を最少にすることのできる他の特別な機能を組み入れている。イメージング用カテーテル・チップはまた、トランスデューサ・アセンブリの揺動運動の範囲を複数設けることのできる１つ以上の硬いストッパ機構を含むことができる。更に、イメージング用カテーテル・チップは、回転可能な相互接続ケーブルの長さを増大させ、トランスデューサ・アセンブリを揺動させるために使用されるモータ・アセンブリのトルク、パワー及び温度要件を低減させることができる。

使用時にイメージング用カテーテル・チップに充填する本発明技術に伴って多数の技術的利点があると考えられる。例えば、使用時に充填することは、製造時に充填する場合と比べて、モータ及び関連した歯車箱の中への流体の侵入に伴う性能の劣化の危険性を減少させることができる。音響結合流体は使用の直前にイメージング用カテーテル・チップに導入することができるので、これらの構成部品の性能に悪影響を及ぼす程度まで、流体がこれらの構成部品の中に漏れ入る機会をかなり減少させることができる。同様な理由で、流体と構成部品との相互作用に起因した保管期限内故障の危険性も低減することができる。本書で述べるようにイメージング用カテーテル・チップを実装し且つ自動的に充填する技術は、発明者ウォーレン・リー等による２００８年４月１６日出願の米国特許出願、発明の名称「超音波イメージング用カテーテルの実装及び流体充填」に関係しており、その記載は引用によって全ての目的のためにその全体が本書に取り入れられるものとする。

また更に、本発明技術は、浸出及び腐食が生じる時間が少なくなることに起因して生体適合性を改善することができる。同様な態様で、イメージング用カテーテル・チップから外への音響結合流体の拡散並びにイメージング用カテーテル・チップ及び音響結合流体の中へのガスの拡散の両方を少なくすることができる。更に、酸化エチレン・ガスによる殺菌を利用することができるので、本発明技術を使用すると殺菌をより容易に行うことができる。また、遠位端からの充填を必要とする設計に比べて、遠位のチップを閉鎖することができることにより、安全性を増大させることができる。別の利点としては、イメージング用カテーテル・チップが自蔵型の性質であることにより、イメージング用カテーテル・チップを任意の製造者のカテーテルと一体化することができる能力が挙げられる。

上記の一般的な説明を念頭において、本発明技術の特定の実施形態について以下に説明する。図１は、本発明技術の様々な面に従った、超音波イメージングに使用するための模範的なシステム１０のブロック図である。当業者には理解されるように、図面に示した図は例示の目的で示したものであり、必ずしも原寸に比例しているものではない。システム１０はイメージング用カテーテル１４を介して患者１２から超音波画像データを取得するのを容易にするように構成することができる。例えば、イメージング用カテーテル１４は、患者１２内の関心のある領域を表す超音波画像データを取得するように構成することができる。本発明技術の様々な面によれば、イメージング用カテーテル１４は侵襲性プローブとして機能するように構成することができる。また、図示の実施形態ではカテーテルをベースとしたプローブに関連して説明するが、内視鏡、腹腔鏡、外科用プローブ、経直腸プローブ、経膣プローブ、腔内プローブ、インターベンションに適したプローブ、又はそれらの組合せのような、他の種類の侵襲性プローブにも、本発明技術を用いることができることに留意されたい。参照数字１６は、血管に挿入されるように患者１２の中に配置されたイメージング用カテーテル１４の一部分を表す。参照数字１８は図２により詳しく示すイメージング用カテーテル１４の一部分を表す。

システム１０はまた、イメージング用カテーテル１４と動作上関連していて、超音波画像データの取得を容易にするように構成されている超音波イメージング・システム２０を含むことができる。ここで、以下にに例示する模範的な実施形態は超音波イメージング・システムのような医用イメージング・システムに関連させて説明するが、他のイメージング・システム及び用途（例えば、非破壊試験、ボアスコープのような工業用途、及び局限された空間内で超音波イメージングを使用することのできる他の用途）も考えられることに留意されたい。また、以下に例示し説明する模範的な実施形態は、超音波イメージングと共に他のイメージング・モダリティを用いるマルチモダリティ・イメージング・システム、位置追跡システム、又は他のセンサ・システムに利用することができる。

更に、超音波イメージング・システム２０は、患者１２内でのイメージング用カテーテル１４の現在位置を表す画像を表示するように構成することができる。図１に示されているように、超音波イメージング・システム２０は表示部２２及びユーザ・インターフェース部２４を含むことができる。本発明技術の様々な面によれば、超音波イメージング・システム２０の表示部２２は、イメージング用カテーテル１４を介して取得された画像データに基づいて超音波イメージング・システム２０によって生成された二次元又は三次元画像を表示するように構成することができる。例えば、表示部２２は、超音波画像を観察することのできる適当なＣＲＴ又はＬＣＤ表示装置であってよい。ユーザ・インターフェース部２４は、オペレータがイメージングすべき関心のある領域を特定するのに役立つように構成されているオペレータ・インターフェース装置を含むことができる。オペレータ・インターフェースは、キーボード、マウス、トラックボール、ジョイスティック、タッチスクリーン、又は任意の他の適当なインターフェース装置を含むことができる。

図２は、イメージング用カテーテル１４（図１参照）の一部分１８（図１参照）の拡大図である。図２に示されているように、イメージング用カテーテル１４は可撓性のシャフト２８の遠位端にチップ２６を含むことができる。この遠位端のチップ２６は、本書で述べるようなトランスデューサ・アセンブリ及びモータ・アセンブリを収容する。イメージング用カテーテル１４はまた、オペレータが可撓性のシャフト２８を操作するのを容易にするように構成されている把手３０を含むことができる。本書の記述においては、イメージング用カテーテル１４の中の把手３０に近い方の点を近位と呼ぶことができ、またイメージング用カテーテルの中の把手３０から離れた方の点を遠位と呼ぶことができる。トランスデューサ・アセンブリと把手３０との間の距離は、プローブの種類及び用途に応じて約１０ｃｍ〜約１５０ｃｍにすることができる。

図３は、イメージング用カテーテル・チップ２６の模範的な実施形態を示す。図示の実施形態では、イメージング用カテーテル・チップ２６はハウジング３２を含み、ハウジング３２は、とりわけ、モータ３４、モータ保持器３６、トランスデューサ３８及びトランスデューサ保持器４０を収容し、オプションとして、レンズ４２を収容する。同様なイメージング用カテーテル・チップが、２００７年に１月１８日出願の米国特許出願公開第２００７／０１６７８１３号、２００５年１１月３０日出願の米国特許出願公開第２００７／０１６７８２１号、２００６年１月１１日出願の米国特許出願公開第２００７／０１６７８２４号、２００６年１月１１日出願の米国特許出願公開第２００７／０１６７８２５号、及び２００６年１月１１日出願の米国特許出願公開第２００７／０１６７８２６号（いずれの出願も発明者はウォーレン・リー等である）、並びに２００８年４月９日出願の米国特許出願第１２／０９９８６２号（発明者はウォーレン・リー等）に記載されており、それらの各々の記載は引用によって全ての目的のためにその全体が本書に取り入れられるものとする。モータ３４は、軸４４を中心としてトランスデューサ３８を揺動させるために使用することができる。トランスデューサ３８は、例えば、６４素子位相調整アレイであってよく、また三次元ボリュームにわたって二次元スライスを掃引することによって実時間３次元画像を生成するために軸４４を中心として揺動することができる。モータ３４は、イメージング用カテーテル・チップ２６の外部にあるモータ制御装置によって制御することができる。例えば、モータ制御装置は把手３０又は超音波イメージング・システム２０の一部として組み込むことができる。モータ３４は、実施形態によっては、限られた範囲の角運動により、例えば、９０〜１８０度の回転によりトランスデューサ３８を揺動させることが要求されるだけであるので、低トルク且つ低速度用に構成することができる。しかしながら、モータ３４はまた、トランスデューサ３８及び関連したレンズ４２によって実施されるイメージングが精密な揺動を必要とすることがあるので、高精度モータとすることもできる。

図示の実施形態において、モータ保持器３６はモータ３４に関して幾つかの目的に役立つことができる。第１に、モータ保持器３６はモータを特定の位置に（例えば、軸４４に中心合わせして）固定するように作用することができる。第２に、モータ保持器３６は、イメージング用カテーテル・チップ２６の他の構成部品を支持し又は拘束するように作用することができる。例えば、図３に示されているように、モータ保持器３６はサーミスタ４８、充填管５０、通気管５６、可撓性相互接続ケーブル４６の近位端、及び他の構成部品を支持することができる。更に、モータ保持器３６は、イメージング用カテーテル・チップ２６の近位部分の中へ逆流する音響結合流体の悪影響を最小にするための隔壁として作用することができる。また、モータ保持器３６は、イメージング用カテーテル・チップ２６の中及び外にある他の構成部品をモータ３４から保護するように作用することができる。例えば、モータ３４は、イメージングのために必要とされる最小の揺動でさえからも熱を発生することがある。モータ保持器３６は、モータの熱をより大きい長さのイメージング用カテーテル・チップ２６にわたって分散させるために、高い熱伝導度の材料で作ることができる。実施形態によっては、モータ保持器３６は、それが潜在的に患者に損傷を与える可能性のあるホット・スポットを生成する虞がある場合に、モータ３４からハウジング３２への熱伝達を最小にするために、低い熱伝導度の材料で作ることができる。他の実施形態では、モータ保持器３６は、縦方向に（例えば、軸４４に平行に）高い熱伝導度を持ち且つ横方向に（例えば、イメージング用カテーテル１４に対して放射方向に又は軸４４に対して直角な方向に）低い熱伝導度を持つ異方性又は複合材料で作って、イメージング用カテーテル・チップ２６に沿って熱を分散させると共に、カテーテル・ハウジング３２への直接的な熱伝達を低減させるようにすることができる。

サーミスタ４８はモータ３４及びモータ保持器３６の温度を監視するために使用することができる。サーミスタ４８は超音波イメージング・システム２０を情報を送ることができ、超音波イメージング・システム２０はイメージング用カテーテル・チップ２６の内部温度が所定のレベルに達したことをサーミスタ４８が感知したときに適切な措置をとることができる。例えば、超音波イメージング・システム２０は、その後のイメージングを行うことのできる早さについて自動的に規制を加えることができる。超音波イメージング・システム２０をこのように規制することによって、その後の発熱を最小にすることができる。この代わりに、超音波イメージング・システム２０は、過大な温度に達したことを超音波イメージング・システム２０のオペレータに報告することができる。この態様では、オペレータは適切な是正措置をとることができる。

本発明技術を用いて、イメージング用カテーテル・チップ２６は、イメージング用カテーテル・チップ２６の使用時に又は使用近くの時に音響結合流体を充填することができる。例えば、イメージング用カテーテル・チップ２６は、画像データを収集するためにイメージング用カテーテル・チップ２６を使用する検査中に又は検査の直前に充填することができる。換言すると、イメージング用カテーテル・チップ２６は、診療所、病院又は診察室のような検査場所で充填することができる。例えば、イメージング用カテーテル・チップ２６は使用する前の特定の時間内（例えば、１、２、．．．、８又は１２時間などの時間内）に充填することができる。特定の充填時点に関係なく、本発明技術のイメージング用カテーテル・チップ２６は典型的には、イメージング用カテーテル・チップ２６の製造出荷後に充填される。

図示の実施形態では、充填管５０を使用して、イメージング用カテーテル・チップ２６の使用時に又は使用近くの時にイメージング用カテーテル・チップ２６の近位端からイメージング用カテーテル・チップ２６の遠位部分の中に音響結合流体を送給することができる。音響的に適当な結合流体が利用される場合、レンズ４２を除去して、イメージングのためにトランスデューサ３８のみを使用することが可能なことがある。レンズ４２を除去する利点としては、設計がより簡単になること、レンズの減衰分だけ信号対ノイズ比が大きくなること、及びモータ３４にとって負荷となる摩擦が少なくなることが挙げられる。このような音響結合流体は、以下の特性の内の１つ以上を持つことができる。すなわち、（１）水と同様な音速及び密度、（２）ガスを放出する傾向が低いこと（充填後に形成される気泡を最少にするため）、（３）生体適合性、（４）イメージング用カテーテル・チップ２６の内面を湿潤させる能力、等々。音響結合流体として可能性のある候補として幾種類かの流体を試験して識別した。これらの流体には、（１）プロピレン・グリコール、（２）水、（３）エタノール、（４）ポリエチレン・グリコール、（５）３ＭＦＣ−３２８３フロリナート、等々が含まれる。このリストが単に例として挙げたものに過ぎないので、他の流体も適当であると証明することができる。

音響結合流体は充填管５０によって充填口５２から導入することができる。図示の実施形態では、充填口５２はトランスデューサ保持器４０の近位端の近くに配置することができる。一実施形態では、イメージング用カテーテル・チップ２６の遠位端を下向きにしている間に、イメージング用カテーテル・チップ２６の遠位部分が充填される。このような実施形態では、音響結合流体は、イメージング用カテーテル・チップ２６のトランスデューサ３８（及び、使用されている場合のレンズ４２）とハウジング３２との間の毛細管作用によりイメージング用カテーテル・チップ２６の遠位部分に充填することができる。音響結合流体は、イメージング用カテーテル・チップ２６の遠位部分に、その部分全体が充填されるまで充填することができる。

一実施形態では、充填管５０は金属管又は他の剛性の管であってよく、これは、後でより詳しく説明するように、硬いストッパ機構の一部として機能することができる。しかしながら、充填管５０は、イメージング用カテーテル１４の可撓性のシャフト２８の中を通るので、幾分か可撓性であることを必要とすることがある。従って、充填管５０は、イメージング用カテーテル・チップ２６内の剛性の管と、それに結合した、可撓性のシャフト２８の中を通る長い可撓性の管との組合せであってよい。可撓性のシャフト２８の中で、充填管５０はカテーテル内の相対的に大きい内腔に挿入された個別の管とすることができる。この代わりに、充填管５０は、カテーテル構成に一体化した１つの、又は可能性としてそれより多数の内腔であってよい。しかしながら、いずれの設計においても、充填管５０はイメージング用カテーテル・チップ２６及び充填口５２に対して漏れのない加圧可能な接続を行う。

図示の実施形態において音響結合流体がイメージング用カテーテル・チップ２６の遠位部分に導入されるとき、気泡が音響結合流体の中に生じることがある。しかしながら、図示の実施形態では、通気孔５４をトランスデューサ保持器４０の遠位端で使用することができる。この通気孔５４は気泡の除去を容易にすることができる。また、イメージング用カテーテル・チップ２６のオペレータが簡単な「投げ縄」運動を使用して、遠心力により気泡を通気管５６を通じて強制的に除去することも可能である。換言すれば、通気孔５４及び通気管５６は、イメージング用カテーテル・チップ２６を出て行く経路を気泡に与える。イメージング用カテーテル・チップ２６から排出される空気及び過剰な音響結合流体を受け取ることのできる通気管５６は、充填管５０と同様であるか、又はカテーテル内の内腔の一部であってもよい。通気管５６はまた、漏れのないものにすべきであるが、実施形態によっては必ずしも高圧を保持することができる必要はない。他の実施形態では、排出される空気及び過剰な音響結合流体は、信号ケーブル及び配線のようなイメージング用カテーテル・チップ２６内の他の構成部品の周りを単純に通過することができる。

充填後にイメージング用カテーテル・チップ２６の遠位部分から出て行く音響結合流体を減らすために、充填管５０及び通気管５６の一方又は両方を閉じることが可能である。これらの管の１つを閉じることが遠位端からの音響結合流体の流出を止めるのに充分であることがあり、他方の管はイメージング用カテーテル・チップ２６の動作中に音響結合流体の温度が上昇するとき依然として膨張室として作用させることができる。他の実施形態では、しかしながら、両方の管５０及び５６を閉じることができる。

図３は充填管５０の可能な配置の１つを示しているが、図４はイメージング用カテーテル・チップ２６の別の模範的な実施形態の斜視図である。この図示の実施形態は、図３に示されている実施形態と考え方が同様である。しかしながら、この実施形態では、充填管５０がイメージング用カテーテル・チップ２６の遠位端まで延在することができる。遠位のチップが下向きにされていて、音響結合流体が充填口５２を介して導入されたとき、音響結合流体はイメージング用カテーテル・チップ２６の遠位端から近位端へイメージング用カテーテル・チップ２６に充填することができる。その際に、音響結合流体をトランスデューサ保持器４０の近くで導入する実施形態と比べて、気泡又はエア・ポケットを生じる機会を低減することができる。

また、本発明技術を使用して、イメージング用カテーテル・チップ２６は、トランスデューサ３８の揺動を較正するための硬いストッパ機構の一部として充填管５０を使用することができる。ここで再び図３を参照して説明すると、トランスデューサ保持器４０は回転制限器５８を含むことができる。図示の実施形態では、充填管５０はトランスデューサ３８の回転位置を初期設定するために使用することができる。モータ３４は最初にトランスデューサ保持器４０（及びそれに取り付けられたトランスデューサ３８）を回転させて、回転制限器５８のアームを充填管５０に接触させることができ、そのとき充填管５０は最初の方向における更なる回転を防止する硬いストッパとして作用する。この点で、回転方向を反転させることができ、トランスデューサ３８は既知の角度だけ逆回転させて、トランスデューサ３８を中心に置くことができる。この代わりに、充填管５０に接触した後、回転方向を反転させて、回転制限器５８の反対側のアームを充填管５０に再び接触させることができ、この点で回転方向を既知の角度だけ逆回転させて、トランスデューサ３８を中心に置くことができる。接触場所をソフトウエア又は機械的手段によって使用して、充填管５０に対する回転の軸４４を中心にしてトランスデューサを中心に置くことができる。回転制限器５８が形成する角度は、トランスデューサ３８についての回転限界（範囲）を決定することができる。

図示のように、回転制限器５８には、異なる角度範囲を持つ異なる制限アームを取り入れることによって２組以上の回転限界を設けることができる。このような実施形態では、所望の一組の制限アームが充填管５０に突き当たるように、充填管５０は後退又は伸張させることができる。例えば、広角度の回転制限器５８を充填管５０に接触させるために充填管５０を後退させ、もってより大きい範囲の回転限界（例えば、１８０度）を得るようにすることができ、この結果、次いで三次元イメージングのためのより大きい視野を得ることができる。更に、回転制限器５８の機構を使用することなく、トランスデューサ３８の回転位置を初期設定することも可能である。例えば、ホール(Hall)センサ又は光学式センサのようなセンサを使用して、回転位置を検知し且つ上記のように回転を初期設定することが可能である。

ここで図４に戻って説明すると、この図示の実施形態では、充填管５０はこの場合もトランスデューサ保持器４０の回転制限器５８と共に作用して、トランスデューサ保持器４０、従ってトランスデューサ３８の回転限界を定めることができる。しかしながら、図示の実施形態では、回転制限器５８と充填管５０とはイメージング用カテーテル・チップ２６の遠位端において相互作用することができる。このような実施形態では、トランスデューサ保持器４０は、充填管５０が通り抜ける半環状のポケットが存在するように修正することができる。トランスデューサ保持器４０内の半環状のポケットの縁部が、充填管５０に接触して、回転限界を構成することができる。

更に、本発明技術を用いて、イメージング用カテーテル・チップ２６は、モータ３４にかかるトルクを低減することができる。ここで図３に戻って説明すると、モータ３４はトランスデューサ３８及び関連したレンズ４２の近くに配置することにより、イメージング用カテーテル・チップ２６の全体の硬い長さを減らすことができる。本発明技術を用いて、トランスデューサ３８に近接してモータ３４を配置することにより、イメージング用カテーテル１４を局限されたスペース内でより良く操作し易くすることができる。

前に述べたように、可撓性相互接続ケーブル４６は、イメージングの際に超音波イメージング・システム２０とトランスデューサ３８との間で電気信号を送受信するために使用することができる。可撓性相互接続ケーブル４６は可撓性回路であってよいが、リボン・ケーブル、個別のワイヤ、又はトランスデューサ３８と超音波イメージング・システム２０との間で電気信号を伝送することのできる任意の他の適当な導電性媒体であってもよい。可撓性相互接続ケーブル４６はイメージング用カテーテル・チップ２６の近位端からトランスデューサ３８まで延在することができる。

前に述べたように、トランスデューサ３８に取り付けられた可撓性相互接続ケーブル４６は、トランスデューサ３８を揺動させるためにモータ３４によって克服すべきトルクを加えることがある。このトルクは、可撓性相互接続ケーブル４６がある程度の硬さを有しているので、加えられる。前に述べたように、本発明技術を用いると、このトルクの影響は、トランスデューサ３８が揺動するときモータ３４の周りの空間が可撓性相互接続ケーブル４６の動きを許容するスペースを与えることができるので、最小にすることができる。また、可撓性相互接続ケーブル４６の可撓性を更に増大させるために、可撓性相互接続ケーブル４６の中に軸４４の方向にスリットを切り込むことができる。しかしながら、依然として可撓性相互接続ケーブル４６によってある程度の硬さが生じることがある。

モータ３４及びモータ保持器３６の周りの、モータ３４の全長又は一部の長さにわたる半環状空間は、可撓性相互接続ケーブル４６が揺動するトランスデューサ３８と共に並進又は回転するためのスペースを提供することができる。一実施形態では、可撓性相互接続ケーブル４６は点６０で拘束することができ、点６０で可撓性相互接続ケーブル４６はトランスデューサ保持器４０と接続されて、可撓性相互接続ケーブル４６が点６０より近位側では動くことができるが、点６０の遠位側では動くことができないようになっている。換言すると、この実施形態では、点６０より近位側の可撓性相互接続ケーブル４６の部分はトランスデューサ３８の揺動を許容するようにある程度非拘束状態にすることができるが、点６０より遠位側の可撓性相互接続ケーブル４６の部分はトランスデューサ保持器４０に取り付けることによって拘束状態にすることができる。

図５は、イメージング用カテーテル・チップ２６の更に別の模範的な実施形態の斜視図である。この図示の実施形態は、図３に示した実施形態と考え方が類似する。しかしながら、この実施形態では、可撓性相互接続ケーブル４６の非拘束の長さを増大させている。可撓性相互接続ケーブル４６の非拘束の長さのこの増大により、モータ３４にかかるトルク負荷を減らすことができ、その結果、必要とされるパワーを減らすことができる。更に、可撓性相互接続ケーブル４６を長くすると、モータ３４についての負荷を有意に増大することなく、動きの範囲をより大きくすること（例えば、トランスデューサ３８の１８０度の掃引を許容すること）ができる。

可撓性相互接続ケーブル４６の非拘束の長さの増大は、トランスデューサ・アセンブリの近位部分から可撓性相互接続ケーブル４６を分離することによって達成することができる。一実施形態では、図５に示されているように、可撓性相互接続ケーブル４６はトランスデューサ３８の近位端及び遠位端でトランスデューサ３８に接続することができる。この実施形態では、トランスデューサ３８の近位端に取り付けられる相互接続ケーブル４６の部分を二つ重ねにし又は折り曲げて、トランスデューサ３８の底部に沿って遠位端に取り付ける。他の実施形態では、可撓性相互接続ケーブル４６をトランスデューサ３８の側面（１つ又は複数）又は底面に接続して、トランスデューサ３８に沿って遠位端まで延長させることができる。トランスデューサ３８の遠位端近くの点６２で、可撓性相互接続ケーブル４６を二つ重ねにし又は折り曲げて、取り付けることができる。次いで、相互接続ケーブル４６を、点６２からモータ保持器３６の近位端までの全長にわたって取外して、可撓性にし、且つ自由に回転できるようにすることができる。トランスデューサ３８及び／又はトランスデューサ保持器４０に取り付けられている可撓性相互接続ケーブル４６の部分だけが拘束されているので、トランスデューサ３８の下の可撓性相互接続ケーブル４６の折り返された部分、並びにモータ３４の下の可撓性相互接続ケーブル４６の部分は拘束されていず、従って、トランスデューサ３８が揺動しているときに自由に動くことができる。従って、この実施形態では、可撓性相互接続ケーブル４６の非拘束部分は、点６２からイメージング用カテーテル・チップ２６の近位端までにわたって並進及び回転することが可能になる。これにより、トランスデューサ３８の回転自由度を実質的に増大すると共に、モータ３４によって必要とされるパワー及び発生される温度を実質的に低くすることができる。

図示のように、可撓性相互接続ケーブル４６は、図３及び図４に示した実施形態と同じ態様でトランスデューサ保持器４０によって拘束することはできない。むしろ、２つの個別の取付け具、すなわち、近位トランスデューサ取付け具６４及び遠位トランスデューサ取付け具６６によりトランスデューサ３８を所定の位置に保持することができる。遠位トランスデューサ取付け具６６はトランスデューサ３８の遠位端に固着させることができ、且つ可撓性相互接続ケーブル４６を所定の位置に保持するための機構を含むことができ、他方、近位トランスデューサ取付け具６４は硬いストッパ機構の一部を含むことができる。

本発明の特定の特徴のみを図示し説明したが、当業者には種々の修正及び変更をなし得よう。従って、「特許請求の範囲」の記載が本発明の真の精神の範囲内にあるこの様な全ての修正及び変更を包含するものとして記載してあることを理解されたい。

本発明技術の様々な面に従った模範的な超音波イメージング・システムのブロック図である。 本発明技術の様々な面に従った、図１に示したシステムに使用するための模範的なイメージング用カテーテル・チップ及びトランスデューサ・アセンブリを含む侵襲性プローブの一部分の側面図である。 本発明技術の様々な面に従ったイメージング用カテーテル・チップの模範的な実施形態の斜視図である。 本発明技術の様々な面に従ったイメージング用カテーテル・チップの別の模範的な実施形態の斜視図である。 本発明技術の様々な面に従ったイメージング用カテーテル・チップの更に別の模範的な実施形態の斜視図である。

符号の説明

１０ システム
１２ 患者
１４ イメージング用カテーテル
１６ イメージング用カテーテルの一部分
１８ イメージング用カテーテルの一部分
２６ イメージング用カテーテル・チップ
２８ イメージング用カテーテル・シャフト
３０ イメージング用カテーテル把手
３２ ハウジング
３４ モータ
３６ モータ保持器
３８ トランスデューサ
４０ トランスデューサ保持器
４２ レンズ
４４ 軸
４６ 可撓性相互接続ケーブル
４８ サーミスタ
５０ 充填管
５２ 充填口
５４ 通気孔
５６ 通気管
５８ 回転制限器
６０ 点
６２ 点
６４ 近位トランスデューサ取付け具
６６ 遠位トランスデューサ取付け具

Claims (6)

1. イメージング用カテーテル・チップ（２６）において、
   ハウジング（３２）と、
   前記ハウジング（３２）内で当該イメージング用カテーテル・チップの遠位部分に配置されたトランスデューサ・アセンブリであって、トランスデューサ（３８）を含んでいるトランスデューサ・アセンブリと、
   前記ハウジング（３２）内で当該イメージング用カテーテル・チップ（２６）の近位部分に配置されたモータ（３４）であって、当該イメージング用カテーテル・チップ（２６）の縦軸（４４）を中心として前記トランスデューサ・アセンブリを揺動させるように構成されているモータ（３４）と、
   前記モータ（３４）と前記ハウジング（３２）との間に配置された充填管（５０）であって、当該イメージング用カテーテル・チップ（２６）の遠位部分に音響結合流体を送給するように構成されている充填管（５０）と、
   前記モータ（３４）を前記縦軸方向に沿って周方向に囲み、前記モータ（３４）を前記ハウジング（３２）内の特定の位置に固定するモータ保持器（３６）と、
   を備え、
   前記充填管（５０）は、前記イメージング用カテーテル・チップ（２６）の前記縦軸（４４）を中心とした前記トランスデューサ・アセンブリの揺動を制限するように構成されている、
   イメージング用カテーテル・チップ（２６）。
2. 前記充填管（５０）は前記トランスデューサ（３８）の近位端近くに前記音響結合流体を送給するように構成されている、請求項１に記載のイメージング用カテーテル・チップ（２６）。
3. 前記充填管（５０）は前記トランスデューサ（３８）の遠位端近くに前記音響結合流体を送給するように構成されている、請求項１に記載のイメージング用カテーテル・チップ（２６）。
4. 前記音響結合流体は、前記イメージング用カテーテル・チップ（２６）を使用しようとする場所において送給される、請求項１に記載のイメージング用カテーテル・チップ（２６）。
5. 前記音響結合流体は使用の前の１２時間以内に送給される、請求項１に記載のイメージング用カテーテル・チップ（２６）。
6. 前記音響結合流体は前記イメージング用カテーテル・チップ（２６）の製造出荷後に送給される、請求項１に記載のイメージング用カテーテル・チップ（２６）。
   

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