JPH05344972A - 脈管内撮像用ガイド線装置、その使用方法及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冠状脈管内に位置づけてその画像を得ることの
できる超音波撮像デバイス、その使用方法及び製造方法
を提供すること。 【構成】本発明は、患者の小さい脈管内に位置すること
ができる遠位端部を有する細長い部材と体外に位置する
近位端部、細長い部材の遠位端部にあって、超音波パル
スで遠位の冠状脈管を走査するために操作できるトラン
スジューサ及び細長い部材の近位端とトランスジューサ
へパルスを発生し、またトランスジューサからパルスを
受信するためのトランスジューサに接続された信号プロ
セッサを含む。またモータはトランスジューサを回転す
るための細長い部材の近位端部に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景 本発明は、超音波撮像デバイス、その使用及び製造方法
に関する。本発明は特に、冠状脈管内に位置づけその画
像を得ることのできる超音波撮像用ガイド線装置に関す
る。患者の体の一部分の超音波撮像は、最良の治療タイ
プ及び推移を決定するためのさまざまな医学的実践の分
野において有効な手段を提供する。超音波技術による患
者の冠状脈管の撮像は、患者の体内の狭搾の程度につい
ての貴重な情報を医師に提供することができ、又血管形
成術又は関節切除術といった処置を指示するか又はより
侵襲性の処置を認可できるかを見極める上で一助となり
うる。しかしながら、上述のような医学上の決断を下す
上で有効なものでありうる充分に高い解像度で遠位冠状
脈管の超音波画像を得るには、いくつかの重大な障害を
克服する必要がある。これらの障害のうち最も重大なも
のは、超音波検知装置のサイズに関するものである。

【０００２】人体器官の高解像度の超音波画像を得るに
は、超音波センサ（すなわち送受信器）をその器官の充
分近くにもってきて超音波パルスで器官を走査すること
が一般に必要である。他の比較的密度の高い器官及び組
織によってとり囲まれた人体内奥深くにある器官の超音
波撮像には、プローブ上にセンサーを接続させセンサー
とプローブをその器官の近くさらにはその器官の内部に
位置づけることが必要である。心臓及びそれに連結され
た脈管はこのタイプの器官である。カテーテル、ガイド
線及びプローブを大腿動脈といったような動脈を介して
遠くの部位から冠状脈管構造内に挿入することが周知の
技術であること、さらには、医師が関心をもつ情報のい
くつかが冠状脈管の内壁上の狭搾の程度であることか
ら、プローブに接続された超音波センサを大腿動脈とい
った遠くの動脈部位を介して冠状脈管構造の遠位領域内
に位置づけして冠状動脈壁の超音波画像を得ることがで
きることが望ましいと思われる。

【０００３】撮像が役立つ脈管路の遠位領域内の脈管と
しては、冠状動脈、頭や脳の脈管に通じる動脈及び後頭
動脈といった外頸動脈に端を発する分岐脈管、脾動脈及
び胸郭の器官に通じる下腸間膜動脈及び腎動脈などがあ
る。これらの領域内に位置づけされるためには、超音波
センサ及びプローブのサイズは、動脈脈管を横断するた
めのみならず脈管の管腔を閉塞しないようにするための
比較的小さいものでなくてはならない。カテーテル、プ
ローブ又はセンサーといった装置が血管内に位置づけさ
れると、これはこの血管内ならびにその近くの脈管内の
血流を制限するような一定の容積を占有する。動脈内に
１つの装置が位置づけされると、その動脈内の血液の流
れは、装置の外周と脈管の内壁の間に実際に作り出され
ている１つの環状領域（すなわち「リング」形断面の部
域）に制約される。このことは通常、脚の大腿動脈又は
大動脈といった大量の血流を伴う大動脈内又はきわめて
近位の冠状動脈においては問題にならない。これらの大
動脈においては、装置によってひき起こされるあらゆる
制約は比較的小さいものであり、血液流は比較的大量で
ある。しかしながら、脳に通じる後頭動脈といった遠い
ところにある小さな動脈又は心臓の右側及び左側に通じ
る3.０mm以下のサイズの冠状動脈においては、血液の流
れの制約はことごとく最小限におさえなくてはならな
い。これらの小さい脳管を閉塞すると結果として心臓の
冠状動脈内の血流が喪失する可能性があり、こうして重
症の胸部の痛み又は不整脈、虚血及び頻拍応答といった
生理学的変化などの有害ないくつかの効果がもたらされ
得る。これらの効果は患者にとって脅威的なものであ
り、その上ひとたび始まってしまうと安定化するのが困
難である。

【０００４】その上、これらの後者の脈管はひじょうに
小さいものであるばかりでなくアテローム硬化症といっ
た拘束性障害が存在する可能もある脈管なのである。ア
テローム硬化性疾患ならびに血液の流れを塞ぐその他の
血栓の形成は、血液組織界面の血液動力学のため、これ
らの比較的小さい動脈内で発生する。この事実を反映し
て、現在血管形成術は主として直径2.０〜3.５mmの寸法
範囲の脈管内て行なわれている。このような障害は、こ
れらの脈管の管腔の断面積をさらに減少させることにな
る。

【０００５】従って、このような脈管の超音波画像を得
るのに脈管内プローブ装置を用いることに対する１つの
重大な障害は、このプローブが、一部分閉塞されている
可能性のあるこれらの小さい動脈の中に位置づけられる
ばかりでなくそれが中に位置づけられる脈管の管腔を完
全に又はほぼ完全に閉塞することのないほどに充分小さ
い寸法を有するものでなくてはならないという点にあ
る。従って、遠位冠状利用分野のために用いるべき超音
波センサー装置のためには、このプローブは、冠状脈管
内に適当に位置づけされかつそのまわりに充分な血液の
流れを可能にするのに充分小さいものでなくてはならな
い。ガイド線の機能は患者の脈管構造の注目の部位まで
搬送し、バルーン血管形成といった処置のための部位内
に、ガイド線上でカテーテルを配置することである。そ
のような処置前、処置の間および処置後の動脈のイメー
ジを得ることが好ましく、従ってガイド線と撮像装置の
機能を組み合わせることが有効となる。大半のカテーテ
ルは、同軸構造となっていて、一度そのカテーテルが適
切な位置に配置されると、ガイド線は、引き抜かれ、そ
れに代わって撮像用ガイド線が挿入可能とされる。一般
に、ガイド線は、0.０１８インチ以下の大きさである。

【０００６】発明の要約 本発明は、近位端部が体の外側に位置づけできるのに対
し、従来のカテーテルのガイド線ルーメンを通して患者
の体の脈管内に位置づけすることのできる遠位端部を有
する細長い部材を含む、脈管内超音波撮像のための装置
及びその使用及び製造方法を提供する。この装置は同様
に、細長い部材の遠位端部にあるトランスジューサ、及
びこのトランスジューサへパルスを発生しこのトランス
ジューサから受信するために細長い部材の近位端部に接
続された信号プロセッサをも含んでいる。装置は好まし
くはトランスジューサを回転させるためのモータ及びモ
ータと信号プロセッサにトランスジューサを連結させる
ための駆動ケーブルを含む。この駆動ケーブルは、トラ
ンスジューサへ及びトランスジューサから電気信号を伝
送するべく操作可能である。

【０００７】

【実施例】

Ａ．撮像用ガイド線 １．全体構造 本発明の実施態様は、ガイド線の機能と超音波撮像装置
の機能を組み合わせるためのものである。

【０００８】本書に記されているように撮像用ガイド線
は、脈管内処置のために用いられる従来のカテーテルの
ガイド線内腔内に位置づけられるべく寸法決定され適合
された脈管内線の遠位端部にある超音波センサを有する
脈管内撮像デバイスである。このような形でこの撮像用
ガイド線はいくつかの著しい利点を有する。例えば、こ
の撮像用ガイド線は、カテーテルが前送りされる目的地
である動脈の地点で撮像するべく従来のカテーテルのガ
イド線内腔により提供される経路を利用することができ
る。更に、いくつかの実施態様において、この撮像用ガ
イド線には、脈管内カテーテルを位置づけするため従来
のガイド線として撮像用ガイド線を使用できるようにす
るための、例えば柔軟性あるバネ先端部といった従来の
ガイド線の機能、ならびにアクセス可能な脈管内領域を
撮像することを可能にするための、例えばセンサーとい
った撮像の機能、を具備することができる。

【０００９】上述の方法で使用するためには、撮像用ガ
イド線４５０の実施態様は、図１に示されるように構成
される。撮像用ガイド線４５０は、端部４５２、センサ
部４５４、駆動ケーブル部４５６、および近位コネクタ
ー部４５８を含む。上述のように、撮像用ガイド線の重
要な必要条件は、従来のカテーテル内のガイド線内腔を
通過するに適する大きさの外部輪郭を有していることで
ある。0.０１８インチのガイド線を使用しているカテー
テルは、そのガイド線内腔の直径は、一般に0.０２０か
ら0.０２２インチである。撮像用ガイド線４５０の近位
部４５８の直径は、0.０２０インチの大きさであるが、
撮像用ガイド線のその他の部分は、約0.０１８インチを
越えてはならない。他の大きさのガイド線内腔に形成さ
れたカテーテルと使用する場合は、大きさの相対的な調
整が必要となる。 ２．撮像用ガイド線センサ ａ．イメージ解像度 撮像用ガイド線のイメージ解像度は、超音波のアパーチ
ャ部の光学系による制限がある。焦点の合っていないト
ランスジューサについては、ビーム発散角とアパーチャ
幅との差の最大値を用いて近似可能である。次式により
ビーム角の広がりから解像度が近似される。

【００１０】ｘ ＝ Ｒ ＊ λ ／ Ａ ここで、 ｘ ＝解像度 Ｒ ＝センサ面の距離 λ ＝超音波の波長 Ａ ＝アパーチャ幅 脈管撮像では、最良の解像度が望まれる被写界深度は、
トランスジューサ面から１mmから３mmである。有効な情
報の外部限界は、トランスジューサ面から４mmから５mm
である。これらの制限を考慮して、トランスジューサ
は、この範囲で最良の性能を得る必要がある。平面で、
焦点の合っていないトランスジューサでは、好ましいト
ランスジューサのアパーチャ幅は、選んだ使用周波数で
決まってくる。近視野を越えるとビームは一様となり、
距離が増すにつれ、この一定の回折角に近づくので、表
１の分析は、実際の性能を近似している。この分析は、
独立変数の関数としての予想解像度の概略推定値を得る
のに有効である。

【００１１】表１は、３０MHz で動作させた場合の0.５
mm、0.４mm、0.３４mmのアパーチャに対する解像度を示
す。（0.５mmのアパーチャが上述の第一の実施態様で開
示され、総装置プロフィールは、３Frのオーダーであ
る。）表１のデータは、約５mmの半径まで撮像可能なシ
ステム（例えば、冠状動脈に必要とされる範囲である）
で、光学系による制限により、アパーチャ部は約0.３５
mm（0.０１４インチ）なる。注目すべきことは、解像度
は、４mmの半径に約３０％増加していることである。 Ａ＝0.５mm Ａ＝0.４mm Ａ＝0.35mm Ｘ（mm） Ｘ（mm） Ｘ（mm） Ｒ＝１mm 0.５ 0.４ 0.３5 Ｒ＝２mm 0.５ 0.４ 0.３5 Ｒ＝３mm 0.５ 0.４ 0.４3 Ｒ＝４mm 0.５ 0.５ 0.５7 Ｒ＝５mm 0.５ 0.６3 0.７1 Ｒ＝６mm 0.６ 0.７5 0.８6 Ｒ＝７mm 0.７ 0.８8 1.０ 表１ ３０MHz で動作するセンサ 周波数を４０MHz に上げ、血液による信号の散乱を低減
させる方法を用いることで（次の説明にあるように）、
解像度は、更に、センサ面に近接した領域にて、増すこ
とが可能である。更に、アパーチャ部の大きさを小さく
できる。表２は、４０MHz で動作させた場合の0.５mm、
0.４mm、0.３５mmのアパーチャに関する解像度である。 Ａ＝0.５mm Ａ＝0.４mm Ａ＝0.35mm Ａ＝３mm Ｘ（mm） Ｘ（mm） Ｘ（mm） Ｘ（mm） Ｒ＝１mm 0.５ 0.４ 0.３5 0.３ Ｒ＝２mm 0.５ 0.４ 0.３5 0.３ Ｒ＝３mm 0.５ 0.４ 0.３5 0.３6 Ｒ＝４mm 0.５ 0.４ 0.４1 0.４8 Ｒ＝５mm 0.５ 0.４7 0.５1 0.６ Ｒ＝６mm 0.５ 0.５6 0.６1 0.７1 Ｒ＝７mm 0.５ 0.６6 0.７1 0.８3 表２ ４０MHz で動作するセンサ 表２は、約５mmの半径までイメージを形成するシステム
で、光学系による制限で、アパーチャが約0.３mm（0.０
１２インチ）となることを示す。0.５mmのアパーチャに
比較し、半径４mmまでの解像度は、４０％増加したこと
を示す。撮像用ガイド線の本発明の実施態様は、この大
きさに関する。

【００１２】0.３mm（0.０１２インチ）のトランスジュ
ーサアパーチャの大きさの意味は、撮像用ガイド線が0.
０１４インチの総装置プロフィールを有することが可能
となることである。このことで、撮像用ガイド線は、従
来の0.０１４インチガイド線を使用している、従来のオ
ーバーザワイヤ型のカテーテルに使用可能となる。0.０
１４インチ撮像用ガイド線を提供する上で、考慮すべき
二つの重要な要因がある。これらの要因は、血液からの
信号の散乱およびトランスジューサの構造に関する。

【００１３】ｂ．撮像用ガイド線トランスジューサの構
造 波長の幅と長さの比は、上述の光学条件と一貫性のある
範囲にとられるので、トランスジューサセンサの構造お
よび性能を考慮することは重要である。撮像用ガイド線
に要求される大きさのトランスジューサセンサでは、ト
ランスジューサセンサのインピーダンスを、要求周波数
にて、利用可能な材質の駆動ケーブルに最適に整合させ
ることは困難である。

【００１４】トランスジューサの性能をモデル化する二
つのよく知られた方法がある。厚みモード振動に使用さ
れるモデルは、ＫＬＭ（クリムホルツ、リードム、マー
ティ（Krimholtz, Leedom, Matthaei)）モデルとして知
られる。このモデルは、実質的に異なった大きさで締め
付けられている厚みモードトランスジューサをモデル化
するのに有効である。撮像用ガイド線に使用可能な大き
さのトランスジューサでは、振動および励振の幅モード
が重要である。このことは、イメージガイドで使用され
るセンサに応用される場合、ＫＬＭモデルの精度を下げ
ている。これはまた、この構造のセンサの動作を困難と
している。長方形のセンサでは、その幅のみを考慮すれ
ばすむようすることが可能だが、円形アパーチャでは、
全方向を考慮する必要がある。

【００１５】幅振動を考慮する場合、エネルギー結合係
数（ｋｔ２）は、締め付け構造が緩和されるにつれ、大
幅に低下する。結合係数は、信号レベルおよびリングダ
ウン性能に変化をもたらすので、可能な限り高いｋｔ２
値を与えるような材質あるいは形状とすることが効果が
ある。このことは、アパーチャの大きさに対する反対の
考慮の妥協を必要とする。

【００１６】他のモデルおよびトランスジューサを構成
する方法は、“フェイズドアレー”の考えに基づく。こ
のモデルは、複雑な負荷インピーダンスが使用された場
合、締め付け厚みモードを利用した上述のモデルに類似
している。フェイズアレーでは、各位相素子の幅対厚み
比（Ｇ＝Ｗ／Ｔ）は、適度な性能を得るために、Ｇ＝0.
１から2.０の範囲にあることが好ましい。ｋｔ２の最大
値は、Ｇ＝0.５から0.８の範囲内で得られる。従って、
フェーズドアレーに類似した幾つかの個別の素子を含む
センサは、有効に撮像用ガイド線に利用できる。

【００１７】センサ５００は、図２および図２Ａに示さ
れる。センサ５００は、駆動ケーブル３５２の長軸に並
列にスライスされ（図１に示されるように）、従って、
個別のトランスジューサ素子５０２を形成する。センサ
５００の幅共振を最小にするため、素子５０２の間のイ
ンピーダンスは、可能な限り低くおさえられねばならな
い。

【００１８】スライスされたセンサ５０２の電気的励振
は、上述のセンサ４２に類似し、従来のフェーズドアレ
ー型トランスジューサとは異なっている。従来のフェー
ズドアレー装置では、各アレー素子は、他の素子とは別
に励振され（また、読み取られ）、別々の電気リード線
が各素子に必要である。このような従来のフェーズドア
レーセンサの不具合な点は、各素子に対する分離した、
個別のリード線の数が、かなりの部分を占め、装置が小
型できる大きさを制限してしまうことである。

【００１９】図３に示されるように、一実施態様では、
素子即ちスライス５０２は、素子の厚みの向きに励振さ
れる。これに替えて、素子は、各素子の幅の向きに励振
することも可能である。この実施態様では、トランスジ
ューサ５００の厚みは、制限されている。スライスされ
たトランスジューサ面を用いて、トランスジューサの有
効な幅は、容量計算上、増すことが可能である。このこ
とにより、トランスジューサは、撮像用ガイド線に要求
される全体の大きさを持つように構成可能であり、かつ
駆動ケーブルといったシステムの他の部分とインピーダ
ンス整合するように構成することも可能である。

【００２０】スライスされたトランスジューサセンサの
他の実施態様が、図４、５および６に示され、スライス
されたセンサ５００は、円形のアパーチャに適合するよ
うにされている。円形アパーチャでは、スライスは、直
線状となり、長方形素子（図４）を形成するか、同心円
スライスとなり、円形素子（図５）を形成するか、渦巻
きスライスとなり、渦巻き素子（図６）を形成する。円
形アパーチャは、また、円形領域をアクティブにするた
め必要な領域を金属化することで、長方形基板状に形成
可能である。両側が金属化できず、電気的に信号ケーブ
ルに接続されている圧電材料は、アクティブでなく、音
響アパーチャ部の部分を効率よく形成することはできな
い。他の実施態様のいかなる形状でも、スライスされた
トランスジューサの使用により、トランスジューサのイ
ンピーダンスをシステムの残りの部分と最適に整合させ
るため能力が得られる。

【００２１】ｃ．補助整合と裏面層の実施態様 より大きい撮像用ガイド線での固体センサでは、トラン
スジューサは、空気で裏支持され、二重の整合層を有し
ていることが好ましい。二重整合層により、トランスジ
ューサの正面からより多くのエネルギーが伝播し、裏面
からはより少ないエネルギーが伝播する。整合層インピ
ーダンスおよび厚みを適切に選択することで、空気裏支
持のセンサは、ほぼ理想的なパルスを発生することがで
きる。エネルギーは、金属またはコンポジットセンサホ
ールダからは離しておくほうが好ましい。この特徴は、
二つの表面間の接触面積を低減して得られる。

【００２２】液体が閉じ込められているか、またはセン
サに露出している実施態様では、センサの表面と固定部
の表面の間のスペースからいかなる液体または材料をも
隔離しておくことが好ましい。これらの表面は、周囲の
液体とセンサおよび固定部の底部表面との間の表面張力
を増すように取り扱うことが可能である。これを実現す
る他の実施態様が、図７（Ａ）、（Ｂ）に示される。図
７では、固定タブ５０８がトランスジューサ３５６上に
配置されて、トランスジューサ３５６を所定の位置に固
定するのを補助している。保護シース５１０は、非外傷
性外部表面を設けるために装着されている。スムーズな
端部とすることで、ギャップ５１１が、センサ面５１２
と外部シース５１０との間に形成される。このギャップ
５１１は、水で充満することが好ましい。これに替え
て、水の音響インピーダンスを有す多数の材料があり、
これらが、例えばシリコンオイル、カスターオイルやそ
の他の多数の液体、このギャップを満たすための代替と
して使用可能である。この材料は、破損を考慮して、生
物親和性を有することが好ましい。これに替えて、スペ
ース５１１は、水とほぼ同じ音響特性を有す固体材料で
充填してもよい。好ましい材料は、ＴＰＸ、低濃度ＰＥ
およびシリコンゴムである。シリコンゴムは、高い減衰
特性を有すが、適切な材料といえる。

【００２３】更に、他の実施態様が図８（Ａ）、（Ｂ）
に示されている。センサ３５６上の単一の、固体材料の
代わりに、指数整合層５１６が設けられ、ホールダ３５
４の円形に形作られている。指数整合層５１６は、好ま
しくは、一連の層から形成されていて、一つの層から他
の層には、指数関数的にそのインピーダンスが変化する
ようになっている。整合層のこの型は、理想的な整合に
近い、現実的に実現可能な整合を提供することが可能で
ある。

【００２４】更に、他の実施態様が図９（Ａ）、（Ｂ）
に示されている。理想より少しずれるが、まだ適切な整
合が、トランスジューサ２５６の正面のスペースを全部
または一部を充填する面５２０を有す形のシース５１０
を形成することで、得られ、従って前項の実施態様の整
合層の機能をも付加的に提供する。形成された表面５２
０を有すシース５１０は、トランスジューサ部３５６上
を収縮して、非充填センサ面を提供する。トランスジュ
ーサ３５６のアクティブ領域は、形成シース５２０によ
り設けられた平面の領域に限定される。形成シースは、
前項の実施態様の指数整合層とほぼ同様に良質な整合を
実現し、かつ製造が簡単である。

【００２５】センサ固定部３５４に侵入するエネルギー
は、最小とされなければならない。裏面層に結合するエ
ネルギー量を低減することで、センサに向けて反射する
エネルギーの量にそれに相当する低減を得ることができ
る。裏面層および裏面層支持部の間の接触は、従って最
小にする必要がある。裏面層支持部に侵入するエネルギ
ーを制限することで、このエネルギーをさらに低減する
ことが可能である。上述のように、一方法は、金属およ
びゴムまたはエポキシの複合材料を利用することであ
る。この金属は、好ましくは焼結されているか、エポキ
シ中に粉末として含まれているかである。裏面層または
裏面層支持部へ侵入するエネルギーを減衰させる他の方
法は、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示される裏面層支持部の
まわりに１／４波長スプライン構造５２４を付加する方
法である。

【００２６】ｄ．楔型トランスジューサ 撮像用ガイド線のトランスジューサ構造の他の実施態様
が図１１に示される。この実施態様では、トランスジュ
ーサは、楔形状のトランスジューサ５３０である。楔型
トランスジューサは、低音響インピーダンス媒質へ結合
すると同時に広帯域信号を提供する目的で多数の産業分
野で応用されている。楔型トランスジューサの材料は、
音響エネルギーがより容易にその材料に結合するよう
に、高インピーダンスを有す。ＰＺＴセンサおよび水の
境界面に適する良好な材質は、黄銅である。これは、短
いリングダウンの広帯域パルスをもたらす。楔材料とト
ランスジューサ面材料５３１の間の角度により、二つの
波が形成される。一つの波がトランスジューサ面材料を
通過し楔より血液に進行し、動脈のイメージが形成され
る。他の波がその面を反射し、楔内に留まり、減衰し、
従ってセンンサは、進行波からの反射を観測する。この
減衰は、必要な減衰レベルに応じて多数の異ななった手
法を用いて得られる。

【００２７】必要な減衰を得る容易で有効な方法は、裏
面材料５３２を楔材料と同じインピーダンスとすること
である。タングステンおよびゴムのエポキシ混合物がこ
の目的で使用される。この混合物は、楔材料と整合をと
るに十分高いインピーダンスとなるように、重量比でタ
ングステンのパーセンテッジを大きくする必要がある。
この混合物は、非常に大きい減衰率をもたらし、この材
料のほんの数ミリの厚みも十分な減衰をもたらす。楔裏
面Ｂ境界に減衰を増すため、１／４波長の格子面５３４
が加工され、楔材料内へのエッチングがなされる。この
格子面５３４は、裏面材料をその位置にて使用しなくと
も、楔５３０への反射を十分低減する。いかなる付加的
な構成物も、上述のように、校正された波形パルサーの
使用により、または反復リターン信号を電気的に打ち消
すことで、低減されるか、除去される。

【００２８】楔型トランスジューサの形状は、撮像用ガ
イド線で使用するに必要な大きさかそれより小さな大き
さにトランスジューサを構成することを考慮している。
楔形状のトランスジューサの最小サイズは、記述のよう
にアパーチャ部の光学系により制限される。ビームが、
楔の正面の直角から小さな角をなすように曲がるので、
楔形状は、音響アパーチャ部の直径断面の殆ど全てを使
用することが可能である。楔構造の他の利点は、センサ
およびガイド線端を支持するのに要する機械的構造を提
供できる点にある。この場合、この構造は、トランスジ
ューサの一体型音響部の部分である。

【００２９】ｅ．血液からの散乱の低減技術 上述のように、撮像用ガイド線では、動作周波数は、約
４０MHz とすることができる。この周波数に対応した短
い波長で、血液中の構造物（例えば、粒子）による散乱
を押さえる手段を提供することが好ましい。これらの周
波数での超音波撮像では、この散乱は、血液と動脈また
は病気との差を不明瞭にする。球体を仮定するレイリー
散乱分析は、観測現象を極めてよく説明している。

【００３０】この関係を表す一つの手段は、高速移動血
液散乱リターン信号をフィルター除去するため、ベクト
ル平均化回路を使用することである。動脈情報の空間周
波数は、ビーム角の二倍に制限される。実際には、最大
周波数より約２５％高速でサンプル化するのが最良とな
る。サンプル率をより高速としても、動脈に関する情報
がより有用となりはしない。３０マイクロ秒から１００
マイクロ秒の範囲で多重高速サンプルは、雑音、ランダ
ムパルス、および血液散乱よりの急速の変動する情報を
平均化するの利用できる情報を提供する。広帯域雑音に
関しては、Ｓ／Ｎ比は、サンプル数の二乗根で増加す
る。ランダムパルスおよび血液散乱からの信号のタイプ
に関しては、その低減度は、サンプル数に比例する。こ
れは、あるものは重畳するので、非常に濃密なリターン
信号の場合は、比例関係より少ない。

【００３１】血液から散乱信号を低減する他の方法は、
二重周波数トランスジューサを使用することである。図
１２は、このようなトランスジューサを使用した実施態
様を示す。トランスジューサ３５６は、一方が他方の上
に置かれるように配置された、第一センサ５４０と、第
二トランスジューサを含む。追加層が、これら二つのセ
ンサを二つの相対的に狭いバンド幅センサに隔離、絶縁
するために、これら二つのセンサ間に必要である。この
構造では、二つのセンサ５４０および５４２が同時にパ
ルス駆動され、リターン信号は、異なった周波数帯域に
周波数マルチプレックスされる。これらの周波数帯域
は、アナログまたはデジタルフィルター処理で分離され
る。両信号をともに得て、デジタルフーリエ解析で処理
することが好ましい。これを、リアルタイムイメージ処
理で行なおうとすると、かなりの処理装置が必要とな
る。これに替えて、周波数帯域の分離の為のアナログフ
ィルター処理、および二チャンネルデータ収集もまたリ
アルタイム処理で使用できる。収集されたデータは、上
述のように二重データパイプラインデータ収集フロント
エンドにより処理される。得られた情報は、血液／動脈
境界を見いだすための低周波数情報を処理し、次に材質
の組成を決定するために高周波数減衰および信号強度に
切り替えるデータパイプライン機能によって組み合わせ
られる。

【００３２】この手法は、効果的に低周波センサおよび
高周波センサの出力を同時に与える。低周波情報は、血
液と動脈の分離に有効であり、高周波情報は、高解像度
の動脈撮像に有効である。低周波数は、２０MHz と３０
MHz の間にあることが好ましい。上限周波数は、下限周
波数の約二倍であることが好ましく、この比は、1.５か
ら３でもよい。

【００３３】また、撮像用ガイド線で二つのセンサを利
用する他の実施態様は、サイドルッキングおよびフォワ
ードルッキング撮像を可能とする。ここでの実施態様で
は、一つの周波数のセンサは側方を向き、他の周波数の
センサは、前方を向く。これは、大きいサイズの装置
が、内部にセンサが装着される hipo tube (ハイポチュ
ーブ）よりなる開放端ハウジングを有すことが可能なの
で、上述のように３フレンチイメージャで容易に実現さ
れる。フォワードルッキングイメージ装置は、イメージ
装置が押し込まれる周辺の情報を提供する能力がある。

【００３４】多重センサ装置は、三つのセンサおよび三
つの周波数以上を含む。センサは、周波数帯域にて実質
的に重畳していない限り、三つ以上のセンサは使用可能
である。これは、狭帯域のセンサが使用されている三次
元撮像に有効であり、これらセンサの殆どは、近接の、
断面部の観察に利用できる。 ３．ガイド線端 図１３は、撮像用ガイド線の一実施態様を示し、端部４
５２は、撮像用ガイド線４５０を撮像と位置決めの両方
に使用可能とするような構成を実現している。図４６で
は、撮像用ガイド線４５０の端部４５２は、フロッピー
端５５４とひずみリリーフ部５５６を含み、ひずみリリ
ーフ部５５６は、フロッピー端５５４とセンサ部４５４
とを接続している。ひずみリリーフ部５５６は、フロッ
ピー端５５４と比較的堅いセンサ部４５４の間に加わる
曲げ力に備える。これは、コア線の直径を段々と増す
か、コア線上のコイルの大きさまたは直径を段々と増す
ことで実現できる。

【００３５】位置決め機能および撮像機能を統合した撮
像用ガイド線では、潜在的な懸念は、動脈内を進むため
にガイド線と共に従来より使用されている長いフロッピ
ー端を組み込むことである。また、撮像のため線の回転
している間、フロッピー端が捩れたり、動脈の内側で擦
れたする懸念がある。この懸念を取り扱う実施態様が図
１４に示されている。この実施態様では、メカニズム５
５８が撮像用ガイド線４５０に組み込まれ、従って、撮
像のため撮像用ガイド線が回転している期間は、端４５
２は動脈に対しては静止していて、撮像用ガイド線が位
置決めのため進行している期間は、端４５２は線にロッ
クされる。このメカニズム５５８は、ガイド線内の油圧
ピストン５６０に対して油圧を提供する手段を有する。
ピストン５６０が加圧されると、ガイド線端４５２は、
撮像用ガイド線の本体にロックされる。油圧がピストン
５６０と釣り合うと、端４５２は自由に回転する。 ４．撮像用ガイド線駆動ケーブル 駆動ケーブル部４５６は、撮像用ガイド線の機械的およ
び電気的必要条件を扱うように特に適合している。機械
的には、駆動ケーブル４５６は、脈管内位置決めと、押
し込み性を得るため良好な軸方向硬度を得るために、非
常に良好なトルクレスポンスを有することが好ましい。
駆動ケーブル４５６は、回転動作中は、低たわみ角度を
示す必要がある。更に、駆動ケーブル４５６は、非常に
まっすぐ延びている必要がある。電気的には、駆動ケー
ブル４５６は、最小の損失で一方の端から他方の端へ信
号を伝送する能力を有することが好ましい。センサイン
ピーダンスの整合をとるためには、駆動ケーブル４５６
は高インピーダンスであることが好ましい。駆動ケーブ
ル４５６の電気的インピーダンスは、２０から１００オ
ームの範囲にあることが好ましい。

【００３６】駆動ケーブル４５６の一実施態様が図１５
に示されている。駆動ケーブル456は、心線５６４、絶
縁層５６６、シールド層５６８及びコイル層５７０を含
んでいる。心線５６４はいくつかの代替的構造を有して
いてよい。１つの実施態様では、心線５６４は単線で形
成されている。代替的には、心線を多重より線の銅又は
銀メッキされた銅線で形成してもよい。後者の実施態様
は優れた電気的特性を提供し、駆動ケーブル４５６を比
較的柔軟性あるものにする。しかしながら多重より線構
造は充分な長手方向の剛性を提供できない。従って、好
ましくは、高い弾性係数を有し従って長手方向の剛性を
増大させるような材料で心線を形成することが可能であ
る。ステンレス鋼、タングステン及びベリリウム銅とい
った材料が好まれる。当然のことながら、最も高い降伏
強さ（耐力）及び最も高い導電率を有することからタン
グステンが最も好まれる。

【００３７】心線５６４において低い電気損失を提供す
るため、心線５６３の外部表面に対して高い導電率の材
料が適用される。心線５６３の外部表面に適用するため
の好まれる材料としては、銀又は銅がある。最高の導電
率を有することから銀が最も好まれる。これらの材料
は、優れた電気的伝送に適した厚みまで容易にメッキさ
れる。高い周波数では、電流は導体の表面近くにとどま
り、従って心線全体にわたる0.００１インチの導体メッ
キで充分である。好ましい実施態様においては、機械的
及び電気的な両方の必要条件を考慮に入れて、コーティ
ングの理想的厚みは0.００１インチ未満である。

【００３８】撮像用ガイド線内の絶縁層５６６は導電性
のコア層５６４を導電性のシールド層５６８から分離し
ている。電気的な目的で、この層５６６は非導電性であ
り、好ましくはできるかぎり低い誘電率を有する。心線
５６４のために単線が用いられる場合、心線５６４と外
部コイル５６８の間の長手方向の動作を制限するための
手段を絶縁性層５６６の中に組み入れることが好まし
い。この絶縁性層５６４がテフロンで作られている場
合、層間で直接接着を行なうことはむずかしいかもしれ
ない。この場合には、駆動ケーブル４５６とセンサーハ
ウジング３５４の間の継手において心線５６４と外部層
の間の動きを制限することができる。これは好ましく
は、センサーハウジング３５４に連結されることになる
外部層とコア５６４の間の接着のための非導電性のスリ
ーブを用いることによって達成される。このスリーブは
ガラスセラミック又はその他の硬質の非導電性材料から
作られる。駆動ケーブルの一定長に沿って層の間を接着
するために、層を合わせて連結するのににかわ又はその
他の接着用材料を用いることができるようさまざまなパ
ターンでテフロン内に穴が形成される。

【００３９】絶縁層５６６のためには、テフロン以外の
材料も使用できる。このようなその他の材料としては、
ガラスより線又はガラスの中実押出し成形材、カイナー
ルより線又はセラミック押出し成形材などがある。押出
し成形材は、心線上に外へ一定の与えられた直径まで中
実で均質な層を形成する。次により線をエポキシ樹脂で
接着して、唯一の高強度材料を生み出すのに繊維及び結
合剤を使用するファイバーグラス又はその他の複合構造
物ときわめて似た複合材層を形成する。

【００４０】シールド層５６８は同軸信号ケーブルの外
部層を作り上げるため絶縁層５６６全体の上にわたって
位置づけられている。シールド５６８は電線の編組又は
コイルから作ることができる。好ましい一実施態様にお
いては、これらの電線は矩形の銀メッキされた銅線であ
る。最小直径の駆動ケーブルを提供するため、単一層の
コイルを用いることができる。低い抵抗のシールド層
が、ＲＦ（高周波）発出の遮へい及び妨害感受性を提供
している。ケーブル損失は、コアとシールドの合計抵抗
の関数であり、従ってできるかぎり低い抵抗をもつシー
ルドを提供することが望ましい。このような理由から、
シールド層のために編組又は２重コイルが用いられるこ
とが好まれる。

【００４１】駆動ケーブルとガイド線の両方の機能を遂
行するため、優れたトルク伝達のために外部コイル層５
７０が必要とされる。この外部コイル層５７０は、銅又
は代替的にはステンレス鋼といったその他の金属で形成
される。外部コイル層５７０の近位区分においては、全
ての層をその一定長にわたって結合して撮像用ガイド線
のその部分を直線で剛性あるものにするよう、結合剤が
用いられる。この近位区分は、撮像用ガイド線の近位コ
ネクタからこの撮像用ガイド線と共に用いられることに
なるガイドカテーテルの端部に相応する場所までであ
る。この距離は、代表的には１３０cmである。こうし
て、撮像用ガイド線の遠位区分は、それが隙間のない湾
曲部を突き進まなければならない場合に比較的可とう性
の高いものとなることができる。

【００４２】撮像用ガイド線駆動ケーブル４５６の近位
区分内に付加的な剛性を提供するためのもう１つの代替
的方法は、近位区分に沿って金属コイル外部層５７０の
上にもう１つの材料層を提供することである。この付加
的な層は、ガラス、ケブラー又はその他の高強度材料の
金属以外のより線で形成することができる。このより線
は、コアケーブル５７０全体にわたってコイル又は編組
層の中で用いられることになる。次により線をエポキシ
樹脂で接着して、独特の高強度材料を結果として得るべ
く繊維及び結合剤を用いるファイバグラス又はその他の
複合構造物にきわめて似た複合材層を形成することがで
きる。上述のように、これは、１つの区分が１つの繊維
及び結合剤からできもう１つの区分が同じ又は異なる繊
維及び結合剤又はその組合せからできているような２重
区分複合材であってよい。 ５．撮像用ガイド線近位部 再度、図３４を参照すると、撮像用ガイド線の近位部４
５８は、幾つかの機能を有している。これらの機能は、
信号伝送用の電気接触のための接続、撮像期間中のトル
ク伝達、ガイド線位置決め中のトルクおよび軸方向動
作、延長線への接続を含む。図１６、１７および１８
は、撮像用ガイド線の近位部４５８の代替の実施態様を
示す。この三つの実施態様の各々で、近位部４５８は、
シャフト部４５６より少し大きいサイズからなり小さい
サイズまでの範囲で設定可能であるけれども、近位部４
５８は、シャフト部４５６とほぼ同じ直径とされてい
る。これら三つの実施態様の各々で、近位部４５８は、
電気的接続の便宜を提供している。電気的接続は、固定
型接触か、スリップリングを用いたダイナミックスリッ
プ面からである。延長線からのトルク駆動は、図１６に
示されるように小さい（円形、正方形またはその他の
形）線５７１上に装着されるか、図１７および１８に示
されるように（円形、正方形またはその他の形の）穴５
７２の内側に線を装着することによって達成される。電
気的接触接続５７３は、図１６および１７に示されるよ
うに軸上で変位した構造になっている。これに替えて、
接触は、図１８に示すように一方の内部に他の一方が入
ってもよい。

【００４３】上述および図１６乃至１８に示された、こ
れら近位部接触構造では、延長線５７４が、撮像用ガイ
ド線の端に挿入される。延長線５７４および撮像用ガイ
ド線４５０の全体径は、図１９に示されるように小さい
直径に維持される。延長線５７４は、少なくとも二つの
目的に使用される。第一に、延長線５７４により、撮像
用ガイド線が動脈の求める部位に配置された後、撮像用
ガイド線上に介入カテーテルが押し込まれる。第二に、
延長線５７４は、初期に、撮像用ガイド線の進行方向を
定め、求める位置に押し込むために利用される。この代
わりに、撮像用ガイド線の方向を動脈内の希望位置に定
めて押し込むように、撮像用ガイド線の端に挿入される
のに使用される短い器具がある。

【００４４】撮像に使用される場合は、撮像用ガイド線
の近位端は、トルク駆動と、撮像用ガイド線の電気的接
触部からの電気信号を伝送するためのインターフェース
とを提供するインターフェース駆動装置５７６へ挿入さ
れる。この接続は、図２０に示される。この部分５７６
は、固定ハードウェアー上で電気信号から回転機械駆動
部を分離している近位スリップリング部５７８を含む。
この駆動インターフェースは、上述の接触性、容量性、
磁性の三つのスリップリングの代替手法のいずれを使用
してもよい。

【００４５】近位インターフェース５７６の実施態様が
図２１（Ａ）、（Ｂ）に示される。外部運動制動部５８
０は、撮像用ガイド線４５０が回転する場合、半径方向
に線がしなう傾向をおさえるため、使用されるのが好ま
しい。この制動部５８０は、近位アセンブリと、撮像用
ガイド線が通過するカテーテルとの間を移動可能とす
る。制動部５８０は、カテーテルを固定する一方、撮像
用ガイド線を前後に引っ張ることによって、カテーテル
の位置決めはもとより、カテーテル内のセンサの移動を
も考慮にいれることが好ましい。図２１（Ａ）、（Ｂ）
は、この移動制動を達成するための二つの代替実施態様
を示す。図２１（Ａ）は、駆動ケーブル４５６の近位端
の部分を囲むベロウ型装置５８２を含む実施態様を示
す。図２１（Ｂ）は、カテーテルの内部に装着された非
回転型、締まりばめチューブ５８４を含む実施態様を示
す。無菌性接触プラグ５８５および無菌性シース５８６
の使用し、安価な、使い捨て可能なまたは容易に除菌可
能な部品を利用すれば、処置が便利となる。 ６．撮像ガイド線付属装置 撮像ガイド線は、比較的壊れやすい装置であり、従って
線の直線性を維持する手段を設けることが好ましい。例
えば、どのガイド線を脈管内に装着するときも、線が不
注意に曲がったり、壊れたりする可能性のある多くの状
況が存在する。このため、図２２に示されるように撮像
用ガイド線のホールダおよび運搬装置５９０が使用され
る。カテーテル５９２内、または他のカテーテルまたは
シース内に撮像用ガイド線を装着するために、継手５９
４がカテーテル５９２とホールダ５９０との間に連結さ
れる。延長線５７４（図不指示）は、撮像用ガイド線４
５０へ連結され、撮像用ガイド線４５０を、カテーテル
５９２からでるまえに、所定の位置に動かすために押し
込む。この時点で、継手５９４は解除され、延長線５７
４は、撮像用ガイド線４５０を動かないように保持しな
がら、ホールダ５９０を通過して押し込まれる。介入カ
テーテルは、また、この時点で所定の位置に配置されて
もよい。延長線５７４は、次に取り除かれ、近位撮像ア
センブが所定に位置に急いで配置される。撮像は、線４
５０を回転し、それを内側へまたは外側へ動かしながら
なされる。 Ｂ．撮像ガイド線の使用方法 １．方法１ 動作の第一の実施態様では、撮像ガイド線４５０は、主
ガイド線として、即ち、位置決めおよび撮像といった目
的で使用される。撮像用ガイド線４５０は、上述のよう
に、この目的で使用可能である。この方法によれば、撮
像用ガイド線は、従来のガイド線として所定に位置に誘
導される。この点で、医師が必要と思えば、前診断のた
めの撮像をしてもよい。撮像は、この時点で、撮像用ガ
イド線を所定の位置で回転することでなされる。この実
施態様では、撮像用ガイド線は、非外傷性端と、線が動
脈あるいは血液を傷つける可能性を低減するため線上に
設けられた滑らかなカバーとを有す。動作の代替の実施
態様としては、シースが、線が撮像のため回転する以前
に、撮像用ガイド線上に誘導される。これにより、シー
スのある部分では、動脈に対する外傷を低減するか、防
止することが可能となる。撮像用ガイド線の端は、この
シースの外部、遠位に延びるか、撮像用ガイド線は、回
転前にシースの内部に引き込まれる。撮像は、リアルタ
イムで可能であり、従って、裸線の回転に伴う問題を最
小にするため、線の回転速度は、低く、例えば数分の１
Hzとし、または手動で回転することも可能である。撮像
用ガイド線が手動で回転させられる場合、定常の指示部
は、少なくとも、距離に関する情報を提供可能である。

【００４６】撮像用ガイド線が一旦所定の位置に置かれ
ると、適当な治療が決められ、例えばバルーン拡張カテ
ーテルといった治療用カテーテルが、撮像用ガイド線上
を動脈の希望位置へ誘導される。この段階で、撮像用ガ
イド線は、その線を回転させることで、再び撮像に使用
される。この段階で得られた撮像は、センサが配置され
た位置の断面の動脈を映しだす。撮像用ガイド線は、処
置が行なわれる位置で動かされ、作動される。処置後
は、撮像用ガイド線は、そのままの位置に残される一
方、そのカテーテルは除去され、必要とならば、第二の
カテーテルが更に他の処置のために所定の位置に装着さ
れる。そうでない限り、撮像用ガイド線は、必要とされ
れば、処置を繰り返すために他の位置に移動することが
できる。

【００４７】また、他の動作方法では、カテーテルが撮
像用ガイド線上を所定の位置へ一旦配置されると、カテ
ーテルおよび撮像用ガイド線は、一緒に他の動脈位置へ
移動できる。ここでは、先は、カテーテルの外部、遠位
に延び、撮像用ガイド線は、線とカテーテルの希望位置
への進行、配置を容易にするために、回転し、押し込ま
れることが可能である。このように使用される場合、撮
像用ガイド線は、従来のガイド線として使用できる。こ
れにより、カテーテルは、引き抜かれ、撮像および処置
のためにすぐさま交換する必要がなくなるので、時間の
節約ができる可能性がある。 ２．方法２ 上述の動作方法は、従来のオバーザワイヤカテーテルと
共に撮像用ガイド線を使用する方法に関してで、ガイド
線内腔は、カテーテルの長さだけ延びていた。他のカテ
ーテルの構造も利用可能であり、例えば、カテーテルが
カテーテルの遠位端で短いガイド線内腔（ＳＧＷＬ）を
有し、ガイド線が、短いガイド線内腔の近位口のカテー
テル近位部に隣接した位置を占有するようなカテーテル
のタイプが利用可能である。撮像用ガイド線がこのタイ
プのカテーテルと共に用いられた場合は、幾分異なった
動作ステップが適用される。短いガイド線内腔カテーテ
ルでは、撮像用ガイド線は、初めに動脈の所定に配置さ
れる。撮像用ガイド線は、幾分より長い長さを有する
か、短い延長線が方法１のように装置に接続される。短
いガイド線内腔カテーテルが、撮像用ガイド線上を進行
し、希望動脈位置に押し込まれる一方、撮像用ガイド線
の近位端を保持しておく。撮像用ガイド線が、ガイドカ
テーテル内でその長さのかなりの部分で、短いガイド線
内腔カテーテルと隣接すると心配がある。撮像用ガイド
線シャフトをその長さに添った相当する部分を補強し、
しなうことなしに回転するようにすることが望ましい。
これは、例えば、硬化用コンポジット層を設けることで
可能である。これに替えて、補強シースが、撮像用ガイ
ド線上を近位ガイド線内腔口まで設けてもよい。そのよ
うな補強シースは、１９９１年、５月５日に出願の出願
番号０７／７２5,０６４の同時係属中の出願で説明され
ていて、その全開示が参照のためここに添付する。これ
ら付加的ことを考慮しても、撮像用ガイド線は、既に述
べた方法と同様に動作する。 ３．方法３ この方法によれば、従来のガイド線がまず従来の脈管内
カテーテルと共に使用される。ガイド線とカテーテル
は、従来の方法で配置される。従来のガイド線は、次に
引き抜かれ、撮像用ガイド線は、従来のカテーテルのガ
イド線内腔を通じて所定の位置に配置される。この方法
では、撮像用ガイド線は、上述の撮像用ガイド線とは幾
分異なった構造となっている。位置決めのため、別の従
来のガイド線と使用する場合は、この実施態様で使用さ
れる撮像用ガイド線は、遠位部ステアリング端を有す必
要はない。この代わりに、滑らかなセンサ部が必要な全
てである。非外傷性の短く柔らかい端が、動脈内へカテ
ーテルの端を越えて延びるため、センサ部の端に含まれ
る。更に、この実施態様では、撮像用ガイド線の近位端
は、カテーテルを経由して通過する必要はなく、従っ
て、どの程度の大きさであるといったサイズの制限はな
い。使用の近位接続は、既に述べた３Ｆｒイメージ装置
と使用する場合に説明されたもの非常に類似している。 ４．方法４ この方法では、従来のガイド線が二重内腔カテーテルと
共に使用される。二重内腔カテーテルは、１９９１年５
月２３日付けの出願番号０７／７０4,８２８の同時係属
出願および１９９１年１２月１８日付けの出願番号０７
／８０9,７１５の同時係属出願に開示されていて、開示
全体が参照のためここに添付されている。この方法によ
れば、従来のガイド線が希望動脈位置に誘導される。二
重内腔カテーテルは、内腔の一つを用いて従来のガイド
線上を誘導される。この内腔は、二重内腔カテーテルの
全長にあるか、遠位端からのどの近位点でも第一の内腔
と融合することも可能である。二重内腔カテーテルで
は、従来のガイド線は、撮像用ガイド線がその部分を撮
像できるように部分的に引き戻すことができ、また二重
内腔カテーテルの端を越えて延びることも可能である。
この実施態様では、撮像用ガイド線の実施態様のいずれ
でも使用できる。方法１で説明した撮像用ガイド線が使
用される場合、撮像用ガイド線は、所定の位置に残さ
れ、カテーテルは、除去されるかまたはその上で交換さ
れるすることが可能である。 Ｃ．ＣＣＤデータ収集およびセンサ構造 超音波撮像構造に伴う主な障害は、センサと信号ケーブ
ル間のインピーダンス整合こと、最小の損失でケーブル
に信号の伝送すること、および高いＳ／Ｎ比を維持する
ことである。以下に説明するフェーズドアレーセンサお
よび二次元センサアレーでは、クロストークやマルチプ
レックスといった並列信号に関係する他の問題もある。

【００４８】本発明の更に他の実施態様では、撮像トラ
ンスジューセンサは、それに接続される電荷結合素子
（ＣＣＤ）を有す。ＣＣＤは、高周波波形を得てそれを
好ましくは増幅し、かつ低い周波数でも、装置の近位端
へ送り帰すの使用される集積回路である。ここで参照さ
れる電荷結合素子（ＣＣＤ）は、電荷注入素子をまた含
む電荷移送素子のファミリーの一つである。

【００４９】図２８には、ＣＣＤ３６２を含む撮像装置
３６０の遠位端、ＰＺＴトランスジューサ３６４、整合
層３６６、裏面部材３６８が示され、これらは全てホー
ルダ３７０により支持される。トランスジューサ３６８
からの信号は、ＣＣＤ３６２に入力される。ＣＣＤ３６
２と信号の電気接続３７２および電源線３７４は、標準
のＩＣワイヤボンデング技術を利用してなされる。セル
の入力インピーダンスは、セルの容量および入力抵抗に
よって大きく変化する。この入力インピーダンスは、最
良のパルスリングダウンを得るように設計される。パル
スは、ＣＣＤＩＣによって発生されるか、またはこれに
替えて、パルスは、上述の実施態様のように、遠位パル
サーから供給される。パルスの後、ＣＣＤはセンサ３６
４からの入力波形を記憶するためにクロックがかけられ
る。波形が得られると、より低い周波数でＣＣＤアレー
にクロックをかけることにより記憶値を“読み取り”こ
れを更に処理し、表示するために遠位電子装置に伝送す
る。

【００５０】装置３６０は、脈管内超音波撮像に関して
多数の利点を有す。これは、センサとは独立して、ほぼ
完全なインピーダンス整合をもたらす。これはまた近位
端への信号の伝送の周波数の低減を非常に低い雑音感応
または放射で可能とする。これにより、現在の同軸構造
を単一の線信号の構造にすることが可能である。パルス
駆動が離れていて通信が電源ライン上でなされるなら、
二つの線が必要となるのみである。

【００５１】図２８で示される実施態様では、ＣＣＤ３
６２およびセンサ３６４は、互いに隣合っている。上部
接触接続用の張り出しタイプを備えたＰＶＤＦ整合層を
有すＰＺＴセンサを使用して、センサとＣＣＤの接続
は、ＰＶＤＦ導電層に接触するためＩＣ上の大きい金属
パッドをもつことでなされる。図２９に示される代替の
実施態様３７５では、トランスジューサ３７６は、ＣＣ
Ｄ３７８の上部に配置されている。この実施態様では、
トランスジューサ３７８にコポリマー材料が使用されて
いて、トランスジューサはＣＣＤ３７８上に支持されて
いる。これは、大領域上部導電層を用いることで、ＣＣ
Ｄ３７８の部分として電気センサ平面を構成している。

【００５２】更に、関連の実施態様では、ＣＣＤアレー
は、例えば、三次元撮像の装置の軸に沿って支持された
連なっているセンサのための、明細書で後述するような
フェーズドアレーおよびリニアアレーといった二つ以上
のセンス領域を有するセンサ装置で使用される。そのよ
うな実施態様は、上述のようにＣＣＤアレーのための同
じタイプの回路を利用しているが、並列路を用いてい
る。そのような構成は、カメラにて現在使用されている
構成に類似している。ＣＣＤ撮像カテーテルの機能は、
次のようになる。フォトンが二次元ＣＣＤシフトアレー
に蓄えられた電子を励起する。そのシフトアレーに値が
一旦ロードされると、一度に一列ずつＩＣの端までシフ
トされ、そこで他の次元で一つの回路にシフトされ、そ
の回路は、計測し、増幅し、その情報を一度に１ピクセ
ルずつ送り出す。これによく似た装置が、フェーズドア
レーに使用され、ここでは、単一のセンサＣＣＤのよう
に、信号が読みだされ、シフトレジスタ一方の端のＣＣ
Ｄに入力され、もう一方の端から出力される。これによ
り、センサアレー素子全てによる同時収集が可能とな
り、総合情報の近位回路への伝送が、損失、雑音による
ひずみおよびクロストークが殆どない状態で実現でき
る。ここで、単一センサ構成にあるように、センサ部材
は、ＣＣＤ上かまたはそれに隣り合って配置される。

【００５３】この概念は、ＣＣＤ音響波ビームイメージ
ャの実施態様にてさらに拡張される。この装置は、カメ
ラに使用されるＣＣＤアレーのそれに類似しているが、
光源から電子を発生するようにされたセル領域を持つ代
わりに、電荷は、圧電材料の小さい領域から来る。圧電
材料は、圧電電荷を捕捉し二次元シフトレジスタアレー
に移動するＩＣの最上部金属化層上で画定されたＣＣＤ
表面領域に配置される。データが一旦シフトアレーにロ
ードされると、一度に一行ずつＩＣの一方の端へシフト
され、そこで他の次元で一回路へシフトされ、その回路
は、計測し、増幅し、その情報を一度に１ピクセルずつ
送り出す。この装置は、ある一点での音響二次元の波面
の全てのスナップショットを短時間に取ることができ
る。

【００５４】この概念は、音響ピクセルの各々に付きシ
フトレジスタを備えるように更に拡張できる。これによ
り、二次元波形の全てを捕捉できる。そのような装置
は、非移動型装置での三次元撮像に非常に有効である。
フォワードルッキング構造は、装置がカテーテルの端に
配置されるか、または焦点面の音響レンズの背後に配置
されるように、形成される。これにより、装置の焦点領
域内でイメージの収集および直接表示が可能となる。音
響励振は、分散型音響発生器からの単一のパルスによっ
てなされる。この発生器は、ＣＣＤ上の圧電層であって
もよい。 Ｄ．三次元用のセンサのシーケンス配列 三次元（３−Ｄ）イメージは、管内に存在するある病気
の内容を透視するのに非常に有効である。三次元イメー
ジは、情報をスライスしたり、回転したり、表示したり
して、容積や断面が透視できる。三次元への再構成は、
多数の二次元断面より情報を必要とし、また管に沿った
対応する位置に情報を必要とする。三次元への再構成に
要する情報の収集は、動脈のある一点で開始し、再構成
すべき領域をセンサを通過させて得られる。しかし、こ
の方法には、冠状動脈では、動脈の回転軸は動くので、
この回転軸を短時間に定義する困難であるという事実に
代表される欠陥がある。また、動脈の長さ方向に沿って
よい距離測定は、特に全体のカテーテルを移動しなけれ
ばならない場合、駆動シャフトまたはシースの伸張故に
困難となる。伸張は、変位距離が距離トランスジューサ
で近位的に測定しなければならないので、問題となる。
例えば、カテーテルまたは駆動シャフトは、近位端から
押し込まれるので、摩擦によりセンサが全く動かなくな
るかもしれない。これは三次元再構成処理で極めて大き
いひずみを発生する可能性がある。また、三次元再構成
に要する全ての情報を得るために必要な時間間隔も、三
次元イメージの素早い更新能力を制限することによる欠
陥となる。

【００５５】図３０では、三次元撮像をもたらす超音波
撮像装置３９０の遠位端を示す。この装置は、その軸上
に多重センサ３９２を有す。多重センサ３９２は、駆動
ケーブル３９６の遠位端上に固定された固定ホールダ３
９４に配置され支持されている。ホールダ３９４は、駆
動ケーブルに連結され、単一センサホールダを固定する
のに用いられた方法と類似した方法で駆動される。多重
センサ３９２は、要する断面の数に応じて、任意の数の
センサを含む。各センサは、固定ホールダ３９４で一定
の、既知のスペースで配列される。センサホールダ３９
４は、各センサ間で柔軟部分３９８を有し、回転するに
つれ各柔軟部分に、たわむようになっている。これは、
また、この装置の搬送と使用を容易にしている。多重セ
ンサ３９２の各々は、配置された部分の断面を走査する
ように作動する。

【００５６】各センサ部から装置の遠位端へ情報信号を
伝送するための代替伝送がある。例えば、全てのセンサ
部からの信号は、並列に伝送されるが、または各個別の
センサ部からの信号は、マルチプレックスにより一度に
一つ伝送されるか、これらの方法を組み合わせて使用す
るかである。マルチプレクサは、どのセンサが現在アク
ティブか選択し、その信号をケーブルに伝送する。セン
サアレーの近位端でのマルチプレクサを使用すること
で、一度に一つの信号を伝送することには幾つかの利点
があり、例えば、チャンネル間のクロストークの低減お
よび多数の高周波信号線が不要となるといったことがあ
る。

【００５７】妥当な時間内に三次元イメージを再構成す
るためのコンディションニングハードウェアーは、その
各々がイメージの断面で作動する並列処理ユニットを含
む。これらの各々が協力なプロセッサを必要とする。イ
ンテルのＩ８６０タイププロセッサのネットワークを利
用すれば、経済的である。データ収集およびデータパイ
プラインは、本明細書の他の部分で説明されたものに類
似する。三次元処理は、生データパイプラインで実現す
ることが最良である。これに替えて、全体領域に三次元
イメージと共にリアルタイムで表示されるセンサの断面
の一つの同時表示を可能とするグラフィックパイプライ
ンへ、並列データ路として実現される。

【００５８】更に、他の実施態様では、これらの多重セ
ンサは、ビームが掃引され、装置の軸に添って指し示す
ような、フェーズドセンサ動作で使用できる。これは、
三次元収集と共にある“フォワードルッキング”を可能
とするので、好ましい構造である。これが実現される
と、装置軸に沿った方向で小さな大きさで有すセンサ素
子が形成される。

【００５９】センサアレー構造に関しては、センサ部
は、イメージを得るために回転する必要はない。この装
置を動かないように固定することで、センサに向いてい
る動脈壁の断面のイメージが得られる。これは、殆どの
応用分野で非常に有効な情報となる。三次元情報は、装
置全体を回転しても得られる。 Ｅ．三次元の音響インデクシング 三次元撮像に対する代替のアプローチが図３１および３
２に示される。この代替アプローチは、三次元撮像用の
シース４０２上に長軸インデクシングパターン４００を
使用する。このインデクシングパターンは、シース４０
２の長さに沿って変化させることが可能である。パター
ン４００は、トランスジューサ（既に説明の実施態様で
のようにシース内部にある）が配置されるシース４０２
の長さ方向に沿った位置を決定するのに使用される。こ
の情報は、トランスジューサがシースに対して移動する
ので、動脈の三次元情報を収集するのに使用される。パ
ターン４００は、バイナリパターンか、グレイスケール
パターンかその他のパターンを有し、シースとトランス
ジューサの間の位置の変化を示す。パターンは、シース
上の遠位長上か、全長上に適応される。

【００６０】パターン４００は、増分レジストレーショ
ンが絶対レジストレーションで符号化される。増分レジ
ストレーションがでは、情報の１ビットのみが必要であ
る。その場合は、一般に外部方向情報が発生される。絶
対レジストレーションでは、情報の２ビットが提供さ
れ、直交して使用され、従って方向の決定が可能であ
る。絶対位置情報では、グレイスケール符号化が好まし
い。グレイスケール符号化は、一つの状態から他の状態
に変化する場合１ビットのみが変わるような特徴を有
す。バイナリスケールに於ては、バイナリまたは他のコ
ードに符号化された二つの値の境界で全ビットが同時に
変わることを可能とする方法がないので、バイナリスケ
ールに比較して、これはエラーを防ぐことが可能であ
る。

【００６１】半径音響インデクシングおよび三次元側方
インデクシングのパターンは、シース上で共存可能であ
る。両パターン共、シース材で形成されるか、または異
なった材料で形成される。一方のパターンは、シースの
内側に形成され、もう一方は、外側に形成される。ま
た、これらのパターンを、同じ面に形成してもよい。 Ｆ．データ図形パイプラインアーキテクチャ 超音波脈管内撮像においては、パルス送り中のトランス
ジューサと表示中の画像の間で大量のデータが処理され
る必要があり、この処理のためにはさまざまな手段を使
用することができる。例えば、処理は全アナログから全
デジタルまでの範囲でありうる。大部分のデジタルシス
テムにおいては、条件づけされた信号がデータ収集を通
して収集され、コンピュータによって処理されいくつか
の図形ハードウェアを通して表示される。このことは、
制限された量の転送しか行なわれていないかぎり、コン
ピュータ母線の上で達成されうる。現行のシステムは、
デジタル条件づけ及び画像処理において非常に基礎的な
ものであり、このアプローチを利用することができる。
超音波画像を強化し特徴抽出を提供するためには、デジ
タル条件づけ機能を用いることが好ましい。このこと
は、画像を合理的に迅速に生成するのに必要な付加的な
データ伝送を提供するため異なるデータフローアーキテ
クチャを必要とする可能性が高い。図３３は、このアー
キテクチャを提供するパイプライン構造を描いている。
このアーキテクチャには、２重のパイプラインすなわち
生データ用のパイプラインと図形データ用のパイプライ
ンが含まれている。センサー／条件づけからのアナログ
入力は、高速データ収集回路から収集される。この回路
は生データパイプラインを同期化し、データをパイプラ
インを下ってより低速で転送する。データは、実時間又
はほぼ実時間で１つの機能から次の機能へと移行させら
れる。このパイプラインは基本的に極線データを処理す
る。極領域内にははるかに少ないデータしかないので、
できるかぎりこのデータを処理するのが好ましい。これ
らの処理機能には、たたみこみ（重畳) 解除、フーリエ
変換処理、神経計算処理又はその他の生データの強化及
び特徴抽出を行なうための技術が含まれていると考えら
れる。

【００６２】これらのパイプライン機能のいくつかは生
データの記録及び再生のための備えを含んでいる。同様
に、介入用カテーテルのガイド線内腔を通してカテーテ
ルを前送りされたり引き出されたりするにつれて生デー
タをバッファリングする機能も具備することができる。
こうして、切開場所から冠状脈管までの動脈全体につい
ての情報が医師に提供されることになる。このデータ
は、それが獲得した時点で目に見えるものとなる必要が
ない可能性が高いが、処置後のオフライン解析のために
利用可能となる。生データは、最高１ギガバイトのデー
タを記憶できるＷＯＲＭなどの光ディスク上に記憶でき
る。カテーテルのガイド線内腔内を撮像用ガイド線が前
進又は引き戻しされている比較的短かい時間中、データ
は約１００Ｍbyte／分の速度で生成されていると見積ら
れている。

【００６３】このアーキテクチャでの小さな変化として
は、平行なパイプラインの付加がある。これは例えば、
生データ収集出力を取り込み、第２のＬＵＴへ分岐させ
次に初期図形パイプライン機能において２つを組合わせ
ることによって行なうことができる。こうしてスクリー
ンの異なる場所で同時に同じ生データの２つの表示を行
なうことが可能となる。より低速の３次元再構成又は強
化された特徴検出を同時に示しながら実時間強化表示が
望まれる場合に、このことが望ましいものとなる。

【００６４】上述のようなデータパイプライン及び図形
パイプラインアーキテクチャは１つのシステム環境内に
有利にも組込まれている。図２３は、１つのタイプのシ
ステム環境内に統合されたパイプライン構造を示してい
る。図５６は、中央システムＣＰＵがパイプラインのセ
ットアップ及び構成を取り扱うことができるようにする
ためアーキテクチャの通信部分をいかに実現できるかを
示している。これによりユーザ入力は、データのオーバ
ーレイ、画像及び信号条件づけの変更を遂行できるよう
になる。すべてのパイプライン機能がコモンバスへの直
接的インターフェイスを必要とするわけではない。コモ
ンバス接続に対する一つの代替案は、いもづる接続され
た通信である。ここでは、共通のプロセッサが、直列又
は並列の通信リンクを用いてセットアップ及び構成のタ
スクを実行することができる。全体的システム構成の中
に外部制御装置を具備することも可能である。この制御
装置はシステムに指令を出すこともできるし、或いは又
システム上の機能に対し直接メモリマッピングされても
よい。このシステム間通信は、当業者には既知で認めら
れたものである技術を使用することができる。第１の方
法では、外部制御装置を直列又は並列に接続してシステ
ムのＣＰＵと通信させることができる。キーホールドの
場合と同様に、これらの指令は待合せされ処理されても
よいし、或いは又同期化された指令の実行及び通信のた
め初期接続手順が起こってもよい。メモリマッピングさ
れた外部システム制御は、外部システムにシステムコモ
ンバスの制御をとらせ、ハードウェア及びメモリを直接
アクセスすることによって実行される。 Ｇ．非接触形スリップリング 機械的に回転する撮像トランスジューサの場合、主要な
関心事の１つは、撮像デバイスの近位端部から回転駆動
軸と近位電子部品の間で優れた電気的接触を作り上げる
ことに関するものである。３Ｆr サイズの撮像装置内の
第１の好ましい実施態様においては、撮像装置の細長い
シャフトから近位電子部品までの電気信号の伝送は機械
的接触形スリップリングアセンブリによって提供され
る。上述のようにこのスリップリングアセンブリは優れ
た伝送を提供するが、変形実施態様においては、回転部
品と非回転部品の間で電気信号を結合するのに非接触形
の手段を用いたならば、有利でしかもインタフェイスを
単純化できる可能性がある。この伝送リングを提供する
ための２つの代替的手段は、静電結合と電磁結合であ
る。

【００６５】信号結合アセンブリの第１の実施態様は図
２４に示されている。この実施態様は、静電結合を利用
している。回転式接触リングと非回転式接触リングの間
のキャパシタンス（静電容量）が充分大きいものである
場合、静電結合を用いることができる。キャパシタンス
は、表面積、ギャップ距離及び実効誘電率の関数であ
る。３０Ｍhaの信号について、１００ pＦは、適当な結
合を提供するのに十二分なキャパシタンスである。これ
より大きいか又は小さい値でも大丈夫である。

【００６６】容量性接触リング６００は長手方向に間隔
どりされた形で示されているが、代替的にはリング６０
０を半径方向に位置づけすることも可能である。半径方
向に位置づけする場合、１つのリングを内径上に、又も
う１つの接触リングをアセンブリの外径上に置くことに
なる。静電又は電磁のいずれかの非接触形スリップリン
グの場合には、機械的エネルギーはくさび構成又は摩擦
ばめによって伝達される。例えば磁気駆動機構によって
というふうに、機械的エネルギーを伝達するのに用いる
ことのできる手段は他にもある。回転する接触リングを
磁気材料から外に出すことによって又アセンブリ内に永
久磁石を設置することによって、スリップ及び駆動軸は
物理的接触無しに回転されうる。同様な原理がステッパ
（ステップ）モーターにおいても用いられる。回転式接
触リングが追従することになる適切な回転磁界を生成す
るか又はステッパの回転に続く回転段階を通して中心を
駆動させることになる階段形多相磁界を生成する周知の
方法がいくつか存在する。

【００６７】図２５は、磁気非接触形スリップリングア
センブリ６０４の一実施態様を示している。この変形実
施態様は、回転式及び非回転式の変圧器コイル６０８及
び６１０を含んでいる。エネルギーは磁界により磁気回
路を通して伝達される。この実施態様での考慮事項は、
２つのコイルの間の結合を減少するエアギャップであ
る。このような理由から、ギャップ面積６１２はこの問
題を最小限におさえるべく拡大される。 Ｈ．ＥＥＰＲＯＭカテーテル情報記憶 超音波式撮像カテーテルのこれらの好ましい実施態様及
び変形実施態様においては、装置に依存するパラメータ
が沢山ある。現在、全ての撮像デバイス依存情報は手動
式に入力されるか又はいくつかの装置タイプ情報を提供
すべく接触ピンを入れ換えることによって入力される。
これらのパラメータは、装置タイプ、周波数、装置通し
番号及び生産情報といったような単純なものでありう
る。センサに依存するその他の撮像パラメータとして
は、較正波形パルサのために用いられるパラメータ又
は、上述のように画像強化ルーチン内で用いられる音波
波形を記述する係数などが含まれる。この情報は、撮像
が始まる前にシステム内に入力されなくてはならない。
しかしながら、ユーザーに強制的にシステム内に手動式
に情報を入力させるのは、ユーザーにあまり好まれる方
法ではない。

【００６８】本書で論述されている実施態様のいずれか
の中に組入れることのできる１つの機能は、自動的撮像
装置情報入力を提供する。この機能を組込んだ実施態様
が図２６に示されている。装置依存型の情報は持久記憶
装置媒体６１４内に記憶される。このような記憶媒体は
ＥＥＰＲＯＭである。この実施態様においては、情報
は、撮像用カテーテル又は撮像用ガイド線が駆動装置及
び制御システム３８内にプラグ差込みされた時点で、入
手可能となる。接続のための手段は直接配線であっても
良いし、或いは又絶縁された読取り手段を用いることも
できる。情報を伝達するには、最低２本の電線が標準的
に必要とされる。３本の線の外で作動し広い記憶容量範
囲を有する共通の逐次ＥＥＰＲＯＭ装置が利用可能であ
る。同様に利用可能ではあるもののさほど望ましくない
のは並列アクセス持久記憶装置である。

【００６９】この情報を入力するもう１つの容易な方法
は、別のデータカード又はディスクを具備することであ
る。これはシステムにプラグインでき、コンピュータ制
御装置は撮像前に情報を設けることができる。 Ｉ．カテーテルラボシステムの統合 撮像用カテーテル又はガイド線を用いるためには、駆動
用及び電気的接続を行なわなくてはならない。この種の
活動を達成し容易にするためのセットアップが、図２７
に示されている。図２７は、患者用テーブル６２２の縁
部にとりつけられた状態でモーターボックス６２０を示
している。ガチョウの首のように曲った装置６２４がテ
ーブル６２２上にカテーテルコネクタを延ばし、撮像用
カテーテル又はガイド線を所定の位置に保持している。
撮像中、撮像用カテーテル又はガイド線をまっすぐに保
つことが重要である。このガチョウの首のように曲った
装置６２４は、撮像が遂行されるにつれて医者に追従す
べく前後運動を容易に可能にする。撮像の前後で、この
ガン首形装置６２４及び撮像用カテーテルは、患者用テ
ーブル６２２上のクラッタのいくつかを除去し撮像用駆
動軸が曲がらないよう保護するため押し戻して外すこと
ができる。このガン首装置６２４はその支持用構造の内
外にケーブルを有していてよい。ガチョウの首のように
曲った装置６24は好ましくは、一定の距離のところで重
量を支え２つの３次元点の間で移動できるような物理的
構成及び構造を有する。

【００７０】カテーテルラボラトリにおける超音波式撮
像は現在、超音波撮像システムをカテーテルラボの中に
車で運び、システムとカテーテルをセットアップして次
に撮像するといったやり方で行なわれている。カテーテ
ル・ラボのセットアップによって異なるその他のシステ
ム統合方法も存在する。従来のカテーテルラボのセット
アップでは、モータ６３０と条件づけユニット（ＭＣ
Ｕ）６３２の間で直接接続が行われる。モータは標準的
にカート上のキャビネット内にあり、ＭＣＵはテーブル
上に取りつけられている。この構成では、近位駆動ケー
ブルは床を横切って横たわり、システムが医師のとなり
に無い場合人がつまづく可能性がある。システムが医師
のとなりに無い場合には、ＭＣＵは床、テーブル上又は
天井から吊るしたコネクタを有しているべきである。

【００７１】好ましいセットアップに従うと、ＭＣＵ６
３２のケーブルがテーブル６２２が動かされた時点でこ
れに追従するよう、テーブル６２２にコネクタ６３４が
取りつけられている。システムは同様にプラグ６３６を
有し、ポータブル構成のためにプラグを外すことが可能
である。この構成においては、Ｘ線透視装置からのビデ
オ入力端及び医師のオーバーヘッドモニター上での表示
のためのビデオ出力端のためのコネクタも存在する。

【００７２】その他のシステム構成としては、既存の又
は修正されたカテーテルラボ制御ハードウェアの中に統
合されたラックマウントシステムがある。この構成で
は、システムはすでにオンライン状態にあり、医師が撮
像処置を行なう必要がある時点でＭＣＵ６２０がテーブ
ル６２２に取りつけられ、プラグが差込まれる。この時
点で撮像を開始することができる。外部制御装置はシス
テム指令を出すことができ、ビデオ出力は多重化され、
医師のオーバーヘッドスクリーンに表示される。

【００７３】もう１つの代替的構成は、システムをＭＣ
Ｕ６２０内部に設置できるようにするものである。これ
は、システムの電子部品が、テーブルラック上に置く適
正サイズの箱の中に入るのに充分小さいものである場合
に可能となる。ここでは、外部制御装置から遠隔操作で
きるユニット上の手動インターフェイスがある。同様
に、内部に小型モニタを具備することもできるが、好ま
しいヴューイング方法は、外部でオーバーヘッドモニタ
上で見ることである。この構成においては、通信、ビデ
オ信号及び電源用のプラグが１つある。

【００７４】以上で詳述した説明は制限的意味をもつも
のではなくむしろ例示的なものとみなされ、全ての等価
物を含む以下のクレームは本発明の範囲を規定する目的
をもつものであるということを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】撮像用ガイド線の第１の好ましい実施態様の側
面立面図である。

【図２】（Ａ）は図１の撮像用ガイド線で使用するため
のスライスされたトランスジューサセンサの好ましい実
施態様の側面立面図。（Ｂ）は３５Ａ−３５Ａ線に沿っ
たスライスされたトランスジューサセンサの断面図。

【図３】図２（Ａ）、（Ｂ）のスライスされたトランス
ジューサセンサの上面図。

【図４】図２（Ａ）、（Ｂ）のスライスされたトランス
ジューサセンサの代替的構造の平面図。

【図５】図２（Ａ）、（Ｂ）のスライスされたトランス
ジューサセンサの代替的構造の平面図。

【図６】図２（Ａ）、（Ｂ）のスライスされたトランス
ジューサセンサの代替的構造の平面図。

【図７】（Ａ）はトランスジューサセンサ上にシースを
組込んだ図１の撮像用ガイド線内で用いるためのトラン
スジューサセンサの好ましい実施態様の側面立面図。
（Ｂ）は４０Ａ−４０Ａ線に沿ったトランスジューサセ
ンサの断面図。

【図８】（Ａ）は指数整合層を組込んだ図１の撮像用ガ
イド線内で用いるためのトランスジューサの一変形実施
態様の側面立面図。（Ｂ）は４１Ａ−４１Ａ線に沿った
トランスジューサセンサの断面図。

【図９】（Ａ）は成形シース整合層を組込んだ図１の撮
像用ガイド線内で使用するためのトランスジューサセン
サの好ましい実施態様の側面立面図。（Ｂ）は４２Ａ−
４２Ａ線に沿ったトランスジューサセンサの断面図。

【図１０】（Ａ）はスプライン減衰裏打ち支持体を組込
んだ図１の撮像用ガイド線内で使用するためのトランス
ジューサセンサの一実施態様の側面立面図。（Ｂ）は４
３Ａ−４３Ａ線に沿ったトランスジューサセンサの断面
図。

【図１１】（Ａ）は図１の撮像用ガイド線において使用
するためのくさび形トランスジューサセンサの一実施態
様の側面立面図。（Ｂ）は４４Ａ−４４Ａ線に沿ったト
ランスジューサセンサの断面図。

【図１２】（Ａ）は図１の撮像用ガイド線において使用
するための多重トランスジューサセンサの一実施態様の
側面立面図である。（Ｂ）は４５Ａ−４５Ａ線に沿った
トランスジューサセンサの断面図。

【図１３】図１の撮像用ガイド線の遠位先端部の構造の
一実施態様の側面立面図。

【図１４】ロック用先端部機構を組込んだ図１の撮像用
ガイド線の遠位先端部構造の一変形態様の側面立面図。

【図１５】図１の撮像用ガイド線の駆動ケーブル構造の
一実施態様の部分的に分解された斜視図。

【図１６】図１の撮像ガイド線の近位端部区分の変形実
施態様の斜視図。

【図１７】図１の撮像ガイド線の近位端部区分の変形実
施態様の斜視図。

【図１８】図１の撮像ガイド線の近位端部区分の変形実
施態様の斜視図。

【図１９】図１の撮像用ガイド線と共に用いるための延
長線の側面立面図。

【図２０】図１の撮像用ガイド線を駆動するための電気
的及び機械的接続を行なうための駆動インターフェイス
の側面断面図。

【図２１】図１の撮像用ガイド線の近位端部区分のため
の支持用手段の変形実施態様を示している。

【図２２】図１の撮像用ガイド線のためのホルダー装置
の側面断面図。

【図２３】図１の撮像装置のためのパイプラインアーキ
テクチャの一実施態様を示す流れ図。

【図２４】容量性非接触スリップリングアセンブリを内
蔵する図１のスリップリングアセンブリの一変形実施態
様の側面断面図。

【図２５】電磁式非接触スリップリングアセンブリを内
蔵する図１のスリップリングアセンブリの一変形実施態
様の側面断面図。

【図２６】基本的製品情報を記録するための撮像装置内
にＥＥＰＲＯＭを組込んだ図１の撮像装置の一変形実施
態様の側面断面図。

【図２７】図１の撮像装置と共に使用するためのカテー
テルラボ患者用テーブル及び付属品の一実施態様の斜視
図。

【図２８】本発明によるセンサハウジングの他の実施態
様の平面図。

【図２９】本発明によるセンサハウジングの他の実施態
様の平面図。

【図３０】三次元撮像用の本発明による他の実施態様の
平面図。

【図３１】三次元インデッキシングを表すバリエーショ
ンを有する細長い部材の他の実施態様の遠位端の断面
図。

【図３２】図３１のＡ−Ａ’線に沿って示された実施態
様の断面図。

【図３３】本発明による他の実施態様のデータ及びグラ
フィックパイプラインのブロック図。

Claims (62)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人間の脈管構造の小さな脈管の中へ進入し
   その内部から小さな脈管を撮像するための撮像用ガイド
   線において、 従来のカテーテルの内腔を介して人間の脈管構造の小さ
   な脈管の中へ位置づけするのに適した寸法を有し、従来
   のカテーテルのガイド線内腔内に位置づけされこれを介
   して人間の脈管構造の小さな脈管内へと前進させられる
   ようなサイズをもつ細長い駆動軸、 細長いシャフトの遠位部分に連結され、同様にカテーテ
   ルの内腔を介して人間の脈管構造の小さな脈管内へ位置
   づけされるべく寸法決定されているトランスジューサ部
   分、 細長い駆動軸を介して近位制御装置からトランスジュー
   サ電気信号を送るため、又同様に近位駆動装置から細長
   い駆動軸へ機械的エネルギーを送り撮像のためトランス
   ジューサを回転させるための、細長いシャフトの近位端
   部に接続された近位区分、を含む撮像用ガイド線。
2. 【請求項２】前記細長い駆動軸が約0.０１８インチ以下
   である、請求項１に記載の撮像用ガイド線。
3. 【請求項３】前記トランスジューサは、超音波信号が中
   を通過しうる約0.０１２インチの寸法をもつアパーチャ
   を有するトランスジューサハウジングマウント内に取り
   付けられている、請求項１に記載の撮像用ガイド線。
4. 【請求項４】前記トランスジューサ部分は、複数の分離
   した要素から成る正面部分を有する圧電センサで構成さ
   れている、請求項１に記載の撮像用ガイド線。
5. 【請求項５】前記分離した要素は、正面内に形成された
   スライスをもつ単一の圧電材料で形成されている、請求
   項４に記載の撮像用ガイド線。
6. 【請求項６】前記スライスが駆動軸の長手方向軸に平行
   である、請求項５に記載の撮像用ガイド線。
7. 【請求項７】前記複数の要素のうちの２本又はそれ以上
   が、その同時励起を目的として単一対のケーブルリード
   線に接続されている、請求項５に記載の撮像用ガイド
   線。
8. 【請求項８】前記トランスジューサ部分を形成する要素
   が全て、その全ての同時励起を目的として単一対のケー
   ブルリード線に接続されている、請求項５に記載の撮像
   用ガイド線。
9. 【請求項９】前記要素が要素の厚みを横断して連結され
   ている、請求項５に記載の撮像用ガイド線。
10. 【請求項１０】前記要素が要素の幅を横断して連結され
    ている、請求項５に記載の撮像用ガイド線。
11. 【請求項１１】前記トランスジューサ部分は、中を超音
    波信号が通過しうる１つのアパーチャをもつトランスジ
    ューサハウジングマウント内に取りつけられており、こ
    のアパーチャは円形をしており、かつ駆動軸の長手方向
    軸に平行な直線としてスライスが形成されている、請求
    項５に記載の撮像用ガイド線。
12. 【請求項１２】前記トランスジューサ部分は、中を超音
    波信号が通過しうる１つのアパーチャをもつトランスジ
    ューサハウジングマウント内に取りつけられており、こ
    のアパーチャは円形をしており、かつ円形要素を形成す
    る円形同心スライスとしてスライスが形成されている、
    請求項５に記載の撮像用ガイド線。
13. 【請求項１３】前記トランスジューサ部分は、中を超音
    波信号が通過しうる１つのアパーチャをもつトランスジ
    ューサハウジングマウント内に取りつけられており、こ
    のアパーチャは円形で、スライスはらせん状要素を形成
    するらせんスライスとして形成されている、請求項５に
    記載の撮像用ガイド線。
14. 【請求項１４】センサ及びマウントの表面は、とり囲む
    流体との間の表面張力を増大するべく処理を受けてい
    る、請求項３に記載の撮像用ガイド線。
15. 【請求項１５】トランスジューサ部分上のアパーチャ全
    体上に形成された保護シースを更に含む、請求項３に記
    載の撮像用ガイド線。
16. 【請求項１６】前記シースは、前記トランスジューサ部
    分の前の空間を充たす表面をもつ形状で形成されてい
    る、請求項１５に記載の撮像用ガイド線。
17. 【請求項１７】インピーダンスが１つの層から別の層へ
    指数的に続く一連の層で形成され前記トランスジューサ
    部分上のアパーチャ全体上に位置づけられた指数整合層
    を更に含む、請求項３に記載の撮像用ガイド線。
18. 【請求項１８】前記トランスジューサ部分の裏側にある
    裏打ち層、及び裏打ち層に隣接してとりつけられたスプ
    ライン構造、を更に含む、請求項１に記載の撮像用ガイ
    ド線。
19. 【請求項１９】前記トランスジューサ部分がくさびの幾
    何形状のトランスジューサである、請求項１に記載の撮
    像用ガイド線。
20. 【請求項２０】前記くさび幾何形状トランスジューサの
    裏打ち表面の１つが、前記表面からの反射を減衰するべ
    く上に位置づけられた四分の一波長回折格子面を有す
    る、請求項１９に記載の撮像用ガイド線。
21. 【請求項２１】信号を送受するため近位区分に連結さ
    れ、さらに急速に移動する血液の散乱戻り信号をろ過す
    るためのベクトル平均回路を結む制御装置、を更に含
    む、請求項１に記載の撮像用ガイド線。
22. 【請求項２２】前記トランスジューサ部分は、 第１の周波数で作動するための第１のセンサー、及びも
    う１つの周波数で作動するための、前記第１のセンサー
    の上にある第２のセンサで構成されている、請求項１に
    記載の撮像用ガイド線。
23. 【請求項２３】前記トランスジューサ部分に接続されこ
    の部分から遠位に延びており、かくして脈管内カテーテ
    ルの位置決定のため及び脈管内カテーテルのガイド線内
    腔を用いてアクセス可能な動脈の特徴を撮像するために
    撮像用ガイド線を用いることができるようになっている
    柔軟性のあるバネ先端部、が更に含まれている、請求項
    １に記載の撮像用ガイド線。
24. 【請求項２４】トランスジューサ区分に対し柔軟性のあ
    る先端部を接続するひずみ軽減区分が更に含まれる、請
    求項２３に記載の撮像用ガイド線。
25. 【請求項２５】前記ひずみ軽減区分が漸進的に増大する
    心線直径を含む、請求項２４に記載の撮像用ガイド線。
26. 【請求項２６】撮像のため前記トランスジューサ部分が
    回転させられているとき動脈との関係において前記先端
    部が静止状態にとどまることができるようにするため前
    記先端部に連結されており、前記撮像用ガイド線がかじ
    取りに用いられるときこの先端部をトランスジューサ部
    分にロックする解除可能なロック用手段を更に含む、請
    求項２３に記載の撮像用ガイド線。
27. 【請求項２７】前記解除可能なロック用手段は、 前記先端部に連結されておりかくしてピストンが加圧さ
    れたとき前記先端部がトランスジューサ部分にロックさ
    れるようになっている油圧ピストンに対し、流体圧力を
    与えるための手段、を含む、請求項２６に記載の撮像用
    ガイド線。
28. 【請求項２８】心線、 前記心線をとり囲む絶縁層、 前記絶縁層をとり囲むシールド層、及び前記シールド層
    をとり囲むコイル層が前記駆動ケーブルに含まれてい
    る、請求項１に記載の撮像用ガイド線。
29. 【請求項２９】前記心線には、多重より線のメッキ銅線
    が含まれている、請求項２８に記載の撮像用ガイド線。
30. 【請求項３０】前記心線は、0.００１インチ未満の厚み
    まで高い導電率の材料でメッキされている、請求項２９
    に記載の撮像用ガイド線。
31. 【請求項３１】前記心線は銀メッキされている、請求項
    ２９に記載の撮像用ガイド線。
32. 【請求項３２】前記心線は、長手方向の剛性を高めるた
    め高い弾性係数をもつ材料の単線（中実線）を含んでい
    る、請求項２８に記載の撮像用ガイド線。
33. 【請求項３３】前記心線は、ステンレス鋼、タングステ
    ン及びベリリウム銅から成る一群の中から選択された１
    つの材料で構成されている、請求項３２に記載の撮像用
    ガイド線。
34. 【請求項３４】前記絶縁層は、テフロン、ガラスより
    線、ガラスの中実押出成形品、カイナールより線及びセ
    ラミクス押出成形品から成る一群の中から選択された１
    つの材料で形成されている、請求項３２に記載の撮像用
    ガイド線。
35. 【請求項３５】前記絶縁層には、前記心線と前記シール
    ド層の間の長手方向の動きを制限するための手段が含ま
    れている、請求項３４に記載の撮像用ガイド線。
36. 【請求項３６】前記シールド層は、矩形の銀メッキされ
    た銅線の編組で形成されている、請求項２８に記載の撮
    像用ガイド線。
37. 【請求項３７】前記外側コイル層は、銅及びステンレス
    鋼から成る一群の中から選択された１つの材料で形成さ
    れている、請求項２８に記載の撮像用ガイド線。
38. 【請求項３８】前記細長い駆動軸は約0.０１４インチ以
    下である、請求項１に記載の撮像用ガイド線。
39. 【請求項３９】介入処置と組合わせた、一人の人間の心
    血管系の１領域の超音波式撮像の方法において、 介入による治療装置を用いてこの人間の脈管構造の領域
    で治療処置を行なう目的でその遠位部分に結びつけられ
    た介入治療装置を有し、しかもこの遠位部分が部位に近
    くなるように患者の脈管構造内にカテーテルを位置づけ
    するためガイド線を中に受け入れることのできる内腔を
    中に有しているカテーテルを位置づけする段階、 超音波トランスジューサが人間の脈管構造の領域にくる
    ように結びつけられた介入装置を有するカテーテルの内
    腔を通して患者の脈管構造内に、遠位端部に超音波トラ
    ンスジューサをもつ撮像用ガイド線を位置づけする段
    階、及び遠位端部に超音波トランスジューサをもつ撮像
    ガイド線で人間の脈管構造の領域を走査する段階、を含
    む方法。
40. 【請求項４０】前記撮像用ガイド線はこの線を脈管内で
    位置づけするのに用いることのできる遠位先端部を含ん
    でおり、更に、 カテーテルに先立って人間の脈管構造の領域内に撮像用
    ガイド線をルーティングする段階、及び撮像用ガイド線
    の上でカテーテルを前送りする段階が含まれている、請
    求項３９に記載の方法。
41. 【請求項４１】トランスジューサ部分が部位にある間撮
    像用ガイド線を回転させることによって撮像する段階が
    更に含まれる、請求項４０に記載の方法。
42. 【請求項４２】撮像のために回転させられる前に撮像用
    ガイド線全体上にシースをルーチングする段階がさらに
    含まれる、請求項４０に記載の方法。
43. 【請求項４３】撮像用ガイド線の先端部が撮像中シース
    から遠位に延びる、請求項４２に記載の方法。
44. 【請求項４４】撮像用ガイド線の先端部が、撮像のため
    の回転の前にシース内に引き戻される、請求項４２に記
    載の方法。
45. 【請求項４５】撮像用ガイド線が１ヘルツの分数の速度
    で回転させられる、請求項４１に記載の方法。
46. 【請求項４６】撮像用ガイド線は手動式に回転させられ
    る、請求項４１に記載の方法。
47. 【請求項４７】前記撮像用ガイド線のトランスジューサ
    部分が前記介入治療装置の下にある間撮像用ガイド線を
    回転させる段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。
48. 【請求項４８】介入治療装置を用いて人間の脈管構造の
    領域で治療処置を行なう段階が更に含まれている、請求
    項４１に記載の方法。
49. 【請求項４９】介入治療処置を行なった後、介入治療装
    置を引き出す段階が更に含まれている、請求項４８に記
    載の方法。
50. 【請求項５０】介入治療装置を引き出した後、撮像用ガ
    イド線で部位において撮像する段階が更に含まれてい
    る、請求項４９に記載の方法。
51. 【請求項５１】撮像用ガイド線全体上で第２の介入カテ
    ーテルを前送りする段階が更に含まれる、請求項５０に
    記載の方法。
52. 【請求項５２】介入治療カテーテルと撮像用ガイド線を
    合わせてもう１つの動脈位置まで移動させる段階が更に
    含まれる、請求項４０に記載の方法。
53. 【請求項５３】カテーテルはその遠位端部に短かいガイ
    ド線内腔を有し、通常使用中の体内のカテーテルの一部
    分の中に短かいガイド線内腔への近位入口がある、請求
    項３９に記載の方法。
54. 【請求項５４】近位ガイド線内腔入口まで撮像用ガイド
    線上に補強用シースを位置づけする段階が更に含まれて
    いる、請求項５３に記載の方法。
55. 【請求項５５】分離した従来のガイド線を用いてカテー
    テルを位置づけする段階、及びカテーテルのガイド線内
    腔内への撮像用ガイド線の位置づけに先立って、カテー
    テルのガイド線内腔から従来のガイド線を引き出す段
    階、が更に含まれている、請求項３９に記載の方法。
56. 【請求項５６】患者の体の小さな脈管の超音波撮像のた
    めの撮像デバイス内で使用するためのデータ処理用アー
    キテクチャにおいて、撮像デバイスには、小さな脈管の
    中から患者の体の小さな脈管を走査するため脈管内に位
    置づけされるべく寸法決定され適合されたトランスジュ
    ーサ、トランスジューサに接続された遠位端部を有しト
    ランスジューサへ及びトランスジューサから電気信号を
    送るため及びトランスジューサを回転させて人間の体の
    脈管を超音波で走査するため操作可能な駆動ケーブル、
    及び駆動ケーブルを介してトランスジューサへ及びトラ
    ンスジューサから信号を発生及び受理するよう適合され
    た信号プロセッサが備わっており、 トランスジューサが生成した信号から誘導された極座標
    データを処理するべく適合された生データパイプライ
    ン、 小さな脈管への撮像デバイスの前送り又は小さい脈管か
    らの撮像デバイスの引き出しの間に生成された生データ
    を記録するため前記パイプラインに連結された手段、 生データパイプラインからのデータを直交座標データに
    変換し直交座標データを出力するため、生データパイプ
    ライン及び参照用テーブルに対し応答性をもつ手段、及
    び変換手段の出力に対する応答性をもつ図形データパイ
    プラインを含むデータ処理用アーキテクチャ。
57. 【請求項５７】患者の体の小さな脈管の超音波撮像を目
    的とし、小さな脈管の中から患者の体の小さな脈管を走
    査するため脈管内に位置づけされるべく寸法決定され適
    合されたトランスジューサ、トランスジューサに接続さ
    れた遠位端部を有しトランスジューサへ及びトランスジ
    ューサから電気信号を送るため及びトランスジューサを
    回転させて超音波で人間の体の脈管を走査するため操作
    可能な駆動ケーブル、駆動ケーブルを介してトランスジ
    ューサへ及びトランスジューサから信号を発生及び受理
    するよう適合された信号プロセッサ、及びトランスジュ
    ーサを回転するべく駆動ケーブルに連続するよう適合さ
    れたモータを含む撮像デバイスにおいて、信号プロセッ
    サ及びモーターに近位駆動ケーブルを連結する結合用部
    材であって、 駆動ケーブルの近位端部にモータを解除可能な形で連結
    するための機械的コネクタ、及び非接触型信号伝送装置
    を含み、 非接触型信号伝送装置は、 駆動ケーブルの近位端部に解除可能な形で連結すべく適
    合された回転部分、及び信号プロセッサに接続され、信
    号プロセッサと回転部分の間で信号を伝送するための非
    回転部分を有し、 この回転部分と非回転部分が信号送信径路に沿って互い
    に接触していない、ことを特徴とする結合用部材。
58. 【請求項５８】前記回転部分及び非回転部分は更に、前
    記回転部分と非回転部分の間で信号を伝送し検知するた
    めの容量性検知手段を含んでいる、請求項５７に記載の
    結合用部材。
59. 【請求項５９】前記回転及び非回転部分は更に、前記回
    転部分と非回転部分の間で信号を伝送し検知するための
    磁気手段を含んでいる、請求項５７に記載の結合用部
    材。
60. 【請求項６０】患者の体の小さな脈管の超音波撮像のた
    めの撮像デバイスにおいて、中から超音波パルスで脈管
    を走査するため信号を発生及び受理するための信号プロ
    セッサに連結することができるデバイスであって、 中から超音波パルスで人間の脈管構造を走査するため人
    間の脈管構造の小さい脈管内に位置づけされるべく寸法
    決定されたトランスジューサ、 遠位部分でトランスジューサに接続され、人間の脈管構
    造の小さな脈管内に位置づけするのに適した寸法を有
    し、しかも信号プロセッサとトランスジューサの間で中
    で電気信号を伝送するよう適合された細長い駆動軸、及
    び撮像デバイスと結びつけられ、撮像デバイスについて
    のデバイス特有の情報を記憶し信号プロセッサーとこの
    デバイスが接続されている場合このプロセッサにより読
    みとり可能となるべく適合された情報記憶媒体を含む撮
    像デバイス。
61. 【請求項６１】前記情報記憶媒体が、駆動軸に連結され
    た部分内にある、請求項６０に記載の撮像デバイス。
62. 【請求項６２】前記情報記憶媒体がＥＥＰＲＯＭであ
    る、請求項６１に記載の撮像デバイス。