KR20030053455A - 이식 및 삽입 가능한 수동 태그들 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제 1 주파수의 제 1 음파가 신체쪽으로 향하도록 적응된 적어도 하나의 음파 발생기를 포함하는 피검자 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 장치에 관한 것이다. 음향 태그는 대상물에 고정되도록 적응되고, 이 태그는 내부의 공동을 한정하는 셀 및 그 셀 내에 함유된 매질을 포함하여, 제 1 음파의 입사에 응답하여, 태그는 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수의 제 2 음파를 방출한다. 하나 이상의 검출기가 제 2 음파를 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생시키도록 적응된다. 신호 처리기는 신체 내의 대상물의 좌표를 결정하도록 신호들을 처리하도록 연결된다.

Description

이식 및 삽입 가능한 수동 태그들{Implantable and insertable passive tags}
본 발명은 1999년 3월 11일자로 출원된 미국 특허 출원 제09/265,715호의 연속 출원이며, 이를 본 명세서에 참고 문헌으로 인용한다.
본 발명은 일반적으로 위치 감지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체 내부의 대상물의 위치를 결정하는 시스템에 관한 것이다.
많은 의료 시술들에서, 내시경들 및 카테테르들과 같은 탐침들(probes)이 환자의 신체에 일시적으로 삽입된다. 또한, 이식편들(implants)과 같은 디바이스들이 신체 내에 영원히 또는 연장된 기간들 동안 삽입되는 시술들도 존재한다. 이 삽입된 의료 디바이스들의 위치를 결정하는 여러 가지 방법들이 이 기술분야에 공지되어 있다. X-선 이미지화는 가장 일반적으로 사용되는 위치 확인 시스템이다. 위치 감지 시스템들 또한 이러한 목적으로 사용될 수 있고, 특히 연장된 기간에 걸쳐 디바이스의 위치가 추적되어야 할 때 바람직하다.
초음파 체내 위치 감지도 공지되어 있다. 이러한 시스템들은 통상적으로 신체 외부의 콘솔에 유선들로 접속되는, 신체 내에 삽입되는 디바이스 내의 활성 변환기(active transducer)를 필요로 한다. 변환기는 신체 외부의 이미터들로부터 초음파를 수신하거나 또는 신체 외부의 수신기들에 초음파를 방출한다. 다른 초음파 시스템들은 카테테르를 통과하여 와이어들을 동작시킬 필요 없이 신체를 조사하는 초음파들의 강한 반사를 제공하는 삽입된 장치의 수동 초음파 반사기를 사용한다. 이 수동 시스템들은 초음파 방출의 강한 배경을 필연적으로 생성하고, 이에 대하여 반사기의 위치가 발견되어야 한다.
다른 위치 감지 시스템들은 전자기장을 사용한다. 예를 들면, 벤-하임(Ben-Haim) 등의 국제 특허 출원(PCT) WO 96/05768는 관입(invasive) 의료 기구의 위치 및 방위를 결정하고, 그에 따라 외부로 인가된 RF 장이 관입 의료 기구 내에 위치한 3개의 코일들 내에 전류를 유도하는 위치 지정 시스템을 개시하고 있으며, 이를 본 명세서에 참고 문헌으로 인용한다. 와이어들 또는 일부 다른 형태의 물리적 리드들(physical leads)은 이와 같이 유도된 신호를 카테테르로부터 체외 공간의 신호 처리기로 운반하는데 필요하다. 처리기는 관입 의료 기구의 위치 및 방위를 계산하기 위해 신호를 분석한다.
많은 응용들에서, 무선 수동 이미터 또는 "태그"를 신체 내에 삽입되는 디바이스에 고정시키는 것이 유리하다. 이러한 태그는, 어떠한 내부 전원도 포함하지 않고, 오히려 전형적으로 신체 외부로부터 인가되는 외부 에너지장에 의해 가동된다. 이어서, 태그는 신체 외부의 안테나들 또는 기타 센서들에 의해 검출되는 초음파 또는 전자기 에너지를 방출한다. 검출된 신호들은 일반적으로 (복강(abdominal cavity)과 같은) 주어진 영역 내의 태그의 존재를 간단히 확인하기 위해 사용되지만, 일부 태그들은 위치 좌표를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 상술된 수동 초음파 반사기들은 그러한 태그들의 하나의 단순한 예이다. 기타 수동 태그들은 전형적으로 주파수 및/또는 위상 변이에 따라, 전자기 방사를 수신하고 재방출한다. 초음파 및 전자기 상호 작용들을 조합하는 하이브리드 태그들 역시 당업계에 공지되어 있다.
예를 들면, 블레어(Blair) 등의 미국 특허 제6,026,818호는 수술하는 동안 신체 공동들 내에 사용된 의료용 스폰지들 또는 기타 아이템들 등의 대상물들에 부착된 의료학적으로 불활성인 검출 태그에 기초하여, 수술 부위들 내의 목적하지 않은 대상물들을 검출하기 위한 방법 및 장치를 개시하고 있으며, 이를 본 명세서에 참고 문헌으로 인용한다. 검출 태그는 내부에 내장된 소형 페라이트 로드(miniature ferrite rod), 코일 및 커패시터 소자와 같은 단일 신호 이미터를 포함한다. 대안적으로, 태그는 단일 루프 와이어 및 커패시터 소자로 구성된 유연한 실(flexible thread)을 포함한다. 검출 디바이스는 광대역 전송 신호의 펄스된 방출에 의해 태그의 위치를 알아내기 위해 이용된다. 태그는 광대역 범위 내 그의 고유의 단일의 미리 결정되지 않은 주파수에서 광대역 전송에 응답하여, 방사된 신호에 의해 공진한다. 복귀 신호들은 인식 가능한 검출 신호들을 제공할 수 있도록 주변 잡음에 비해 단일의 (미리 정해지지 않더라도) 검출 가능한 주파수에서 강도를 보강한다.
파비안(Fabian)의 미국 특허 제5,057,095호는 마커가 고정되는 수술 도구의 존재에 응답하는 검출기를 질의 구역(interrogation zone) 내에 포함하는 인체 또는 동물 조직 내의 수술 도구를 검출하기 위한 장치를 개시하고 있으며, 이를 본 명세서에 참고 문헌으로 인용한다. 마커는 질의 구역에서 발생된 주파수 대역 내에서 신호 특성들을 식별하는 절차에 적응된다. 위상의 변화들 및/또는 질의 영역의 방향 및 마커들과 수신기 간의 전자기적 결합의 변화들은 그들 간의 결합을 최적화시키도록 의도된다.
잉글랜드(England) 등의 미국 특허 제6,076,007호는 인체 내에서 수술 디바이스의 위치 및 방위를 결정하는 방법을 개시하고 있으며, 이를 본 명세서에 참고 문헌으로 인용한다. 한 응용에서, 카테테르 또는 인공 보철물(prosthesis)은, 미리 결정된 위치에서, 고 투과성(permeability)이면서 낮은 보자력의 자기 물질로 형성된 태그를 전달하는 것을 특징으로 한다. 태그의 위치(및 그에 따른 수술 장치의 위치)는 질의 신호에 대한 자기적 응답을 원격으로 검출함으로써 감지된다.
허치(Hirschi) 등의 미국 특허 제5,325,873호는 신체 내에 삽입된 튜브 또는 기타 대상물의 위치를 확인하기 위한 시스템을 개시하고 있으며, 이를 본 명세서에 참고 문헌으로 인용한다. 시스템은 신체 외부의 휴대형 RF 송신기/수신기에 의한 자극에 따라 공진하는 대상물에 부착된 공진 전기 회로를 일체화한다. 회로의 공진으로 인해 발생된 전자기장은 타겟에 대한 방향을 사용자에게 지시하기 위해 일련의 LED들을 순차로 턴 온하는 휴대형 장치에 의해 검출된다. 부가적인 시각적 디스플레이는 송신기/수신기가 대상물 바로 위에 있을 때를 나타낸다.
의료 시술 이외의 환경에서, 나탄스(Nathans) 등의 미국 특허 제3,713,133호는 공진 주파수를 갖는 압전 수정(piezoelectric crystal)이 디바이스에 삽입되고, 이어서 저장소 내의 개개의 아이템들에 부착되는 도난 방지(theft-prevention) 시스템을 개시하고 있으며, 이를 본 명세서에 참고 문헌으로 인용한다. 상기 수정의 공진 주파수와 동일한 주파수를 갖는 무선 주파수(RF) 신호가 수정을 때릴 때, 발진하는 전기장 구배가 방사된 RF 주파수에서 수정의 대향면을 가로질러 생성되고,수정 상에 설치된 2개의 박막 호일 부재들은 진동하여, 초음파를 방출한다. 적절한 조건들 하에서 초음파의 검출은 허가없이 저장소로부터 아이템을 제거하려는 시도를 나타내는 경고음을 생성한다. 다른 실시예에서, 작은 박막 금속 격판(diaphram)은 공진 주파수 또는 그 근처에서 초음파장에 따라 조사될 때 진동한다. 초음파장에 의해 유도된 격막의 진동은 입사되는 RF 장을 변조하고, 그 변조는 경고음을 활성화시키기 위해 RF 변환기에 의해 검출된다. 이들 시스템들은 아이템의 위치를 기재한 특정 정보를 제공하지 않고, 아이템은 검출 영역(전형적으로 저장소로부터 출구 근처)에 들어간다.
이식된 디바이스들에 고정된 수동 센서들 및 변환기들은 신체 외부의 수신기들에 다른 진단 정보를 전달하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들면, 고바리(Govari) 등의 미국 특허 제6,053,873호는 피검자의 신체 내의 체액을 측정하도록 적응된 스텐트(stent)를 개시하고 있으며, 이를 참고 문헌으로 인용한다. 스텐트는 코일을 포함하고, 이 코일은 신체 외부의 수신기에 압력-의존 신호를 전송하도록 송신기에 전력을 제공하기 위해 신체를 조사하는 전자기장으로부터 에너지를 수신한다. 일 실시예에서, 송신기는 이 기술분야에 공지된 바와 같이, 음의 저항 체제에서 작동하도록 적절히 바이어스된 터널 다이오드 발진기 회로에 기초한다.
다른 실시예로서, 스필맨(Spillman) 등의 미국 특허 제6,206,835호는 외부 검색 회로와 통신하는, 전기적으로 수동인 통합 감지 회로를 포함하는 이식 장치를 개시하고 있으며, 이를 참고 문헌으로 인용한다. 감지 회로는 유도 소자를 포함하고, 감지된 파라미터에 대해 변하는 질의 회로에 대한 주파수-의존 가변 임피던스 부하 효과를 갖는다.
본 발명의 목적은 신체 내의 디바이스의 좌표를 결정하는데 사용하기 위해 피검자의 신체 내에 삽입되거나 이식되는 디바이스들에 고정되는 개선된 무선 태그들을 제공하는 것이다.
본 발명의 일부 양상들의 특정 목적은 신체 내의 디바이스의 위치 및 방위 좌표 모두가 정확히 결정될 수 있도록 태그들을 제공하는 것이다.
본 발명의 일부 바람직한 실시예들에서, 무선 태그는 입사되는 초음파 방사에 대한 비선형 및/또는 이방성 응답을 갖는, 초음파 반사기 또는 변환기를 포함한다. 초음파 방사는 신체 외부의 하나의 음향 방사기에 의해 태그 영역쪽으로 향한다. 이들 실시예들 중 하나에서, 태그로부터 반사된 방사는 주파수 변이되고, 그에 따라 신체 외부의 음향 검출기들은 음향 방사기들에 의해 발생된 배경 방사로부터 반사된 신호를 쉽게 구별할 수 있다. 이들 바람직한 실시예들 중 일부에서, 태그는 구형으로 대칭이 아니고, 세기 및 바람직하게는 각도의 함수로서 변하도록 반사된 방사의 주파수 변이를 유발한다. 음향 검출기들의 상이한 위치들에서 검출된 반사 신호의 주파수 스펙트럼에서의 차이들은 태그 및 그에 따라 태그가 부착되는 디바이스의 위치 뿐만 아니라 방위를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
초음파 조사가 사용되는 다른 바람직한 실시예들에서, 태그는 입사된 초음파 방사에 대해 이방성 응답을 갖는 압전 또는 자기 음향 변환기를 포함한다. 초음파조사에 응답하여, 변환기는 안테나들 또는 신체 외부의 기타 전기 센서들에 의해 검출되는 전자기 방사(electromagnetic radiation)를 방출한다. 검출된 방사의 공간적 변화들은 태그의 위치 및 방위를 결정하기 위해 분석된다. 압전의 경우에, 압전 수정은 초음파 방사에 대한 전압 응답이 이방성이 되도록 제조되고 편광되는 것이 바람직하다. 상이한 공진 회로들은 수정의 상이한 대향면들에 걸쳐 연결됨으로써 방출된 방사의 주파수는 수정의 축에 대해 각도의 함수로서 변한다. 자기 음향의 경우에, 변환기는 상이한 축들을 따라 상이한 공진 진동 주파수들을 갖도록 비대칭적으로 형상화된 자기 변형 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 변환기에 의해 발생된 자기장은 또한 각도의 함수로서 변하는 주파수를 가질 것이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예들에서, 태그는 신체 외부로부터 태그쪽으로 향하는 전자기 방사에 응답하여 초음파 방사를 방출하는 변환기를 포함한다. 이러한 유형의 일부 태그들은 상술된 미국 특허 출원 제09/265,715호에 개시되어 있다. 이러한 유형의 다른 태그는 특징적인 공진 진동 주파수에서 진동시키기 위해 입사되는 전자기장에 의해 여기되는 자기 음향 변환기를 포함한다. 상술한 바와 같이, 변환기는 주파수가 각도의 함수로서 변하도록 형상화되는 것이 바람직하다. 방출된 초음파 방사는 신체 외부의 음향 센서들에 의해 검출되고, 그의 공간 변화가 태그의 위치 및 방위를 결정하기 위해 분석된다. 압전 변환기는 유사한 형식으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카테테르 추적 시스템(catheter tracking system)의 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 반사기의 단면을 도시하는 개략도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다른 초음파 반사기를 부분 단면도로 도시하는 개략도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전 태그를 도시하는 개략도.
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 음향 태그를 도시하는 개략도.
도 5b는 VB-VB로 표시된 직선을 따라 취한 도 5a의 태그의 개략 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11, 13, 15 : 음향 발생기12, 50, 60, 70, 90 : 태그
17 : RF 검출기22 : 카테테르
30 : 신호 처리기34, 36, 38 : 검출기
40, 42, 44 : RF 방사기74, 78, 82 : 인덕터
따라서, 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따라, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 장치로서,
제 1 주파수의 제 1 음파가 상기 신체쪽으로 향하도록 적응된 적어도 하나의 음파 발생기;
상기 대상물에 고정되도록 적응된 음향 태그로서, 내부의 공동을 제한하는 셀 및 상기 셀 내에 함유된 매질(medium)을 포함하여, 상기 제 1 음파의 입사에 응답하여, 상기 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수의 제 2 음파를 방출하는, 상기 음향 태그;
상기 제 2 음파를 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생시키도록 적응된 하나 이상의 검출기들; 및
상기 신체 내의 상기 대상물의 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하도록 연결된 신호 처리기를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 태그에 실질적으로 무선 접속된다.
바람직한 실시예에서, 상기 태그는 하나의 축을 갖고, 상기 제 1 음파의 입사에 응답하여, 상기 태그가 상기 축에 대해 세기 변화의 제 1 패턴을 갖는 상기 제 2 주파수의 상기 제 2 음파를 방출하고, 상기 축에 대해 세기 변화의 제 2 패턴을 갖는, 상기 제 1 및 제 2 주파수들과는 다른 제 3 주파수의 제 3 음파를 방출하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 검출기들에 의해 상기 제 2 및 제 3 음파들의 방향에 응답하여, 상기 신호 처리기는 상기 제 1 패턴과 제 2 패턴간의 차이에 응답하여 상기 대상물의 각도 방위를 결정하도록 적응된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 장치로서,
적어도 제 1 및 제 2 주파수들을 포함하는 주파수들의 범위에 걸쳐 상기 신체쪽으로 제 1 음파가 향하도록 적응된 적어도 하나의 음파 발생기;
상기 대상물에 고정되도록 적응된 음향 태그로서, 세기 변화의 제 1 공간적 패턴을 갖는 상기 제 1 주파수의 상기 음파들을 반사하고, 세기 변동의 제 2 공간적 패턴을 갖는 상기 제 2 주파수의 상기 음파들을 반사하도록 구성되는, 상기 음향 태그;
상기 반사된 음파들을 검출하고, 그에 응답하여 신호들을 발생하도록 적응된 하나 이상의 검출기들; 및
상기 제 1 및 제 2 공간적 패턴들간의 차이에 응답하여 상기 신체 내의 상기 대상물의 각도 방위 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하도록 연결된 신호 처리기를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 신호 처리기는 또한 상기 신호들에 응답하여 상기 피검자의 위치 좌표를 결정하도록 적응된다.
더 바람직하게는, 상기 태그는 하나의 축을 갖고, 상기 제 1 공간적 패턴에서는 상기 음파들이 상기 축에 대해 주로 제 1 방향으로 반사되지만, 상기 제 2 공간적 패턴에서는 상기 음파들이 상기 제 1 방향과는 다른, 상기 축에 대해 주로 제 2 방향으로 반사되도록 구성된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 장치로서,
음파들이 신체쪽으로 향하도록 적응된 적어도 하나의 음파 발생기;
상기 대상물에 고정되도록 적응되어, 상기 적어도 하나의 음파 발생기에 대한 상기 변환기의 방위 각도에 의존하여 변하는 응답을 갖는 상기 음파들에 응답하여 전자기 복사(electromagnetic radiation)를 방출하도록 구성된 변환기;
상기 변환기에 의해 방출된 상기 전자기 복사를 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생하도록 적응된 하나 이상의 검출기들; 및
상기 신체 내의 상기 대상물의 각도 방위 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하도록 연결된 신호 처리기를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치가 제공된다.
바람직한 실시예에서, 상기 변환기는 상기 음파들에 이방성으로 응답하도록 편광되는 압전 수정을 포함한다. 바람직하게는, 상기 압전 수정은 다수의 대향면들을 갖고, 상기 변환기는 각각의 상이한 공진 주파수들을 갖는 다수의 공진 회로 소자들을 더 포함하고, 상기 회로 소자들은 상기 변환기의 방위 각도에 응답하여 변하는 각각의 진폭들을 갖는 상기 상이한 공진 주파수들에서 상기 전자기 복사를 방출하도록 상기 수정의 대향면들의 각 쌍들 사이에 연결된다. 가장 바람직하게는, 상기 회로 소자들은 각각의 상이한 인덕턴스 값들을 갖는 코일들을 포함한다.
다른 바람직한 실시예에서, 상기 변환기는 상기 음파들에 대해 이방성으로 응답하도록 형상화된 자기 변형 소자(magnetostrictive element)를 포함한다. 바람직하게는, 상상기 자기 변형 소자는 방출하는 전자기 복사의 초점을 맞추도록 형상화된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 장치로서,
상기 신체 내에 전자기장이 발생하도록 적응된 적어도 하나의 장 발생기(field generator);
상기 대상물에 고정되어, 상기 전자기장에 응답하여 음파들을 방출하도록 구성되는 변환기;
상기 변환기에 의해 방출된 상기 음파들을 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생하도록 적응된 하나 이상의 음파 검출기들; 및
상기 신체 내의 상기 대상물의 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하도록 연결된 신호 처리기를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치가 제공된다.
바람직한 실시예에서, 상기 변환기는 자기 음향 변환기를 포함하고, 바람직하게는 자기 음향 물질을 포함한다. 바람직하게는, 상기 자기 음향 변환기는 상기 전자기장에 이방성으로 응답하도록 형상화되어, 그에 의해 방출된 상기 음파들은 상기 적어도 하나의 장 발생기에 대해 상기 변환기의 방위 각도의 함수로서 변하고, 상기 신호 처리기는 상기 신호들에 응답하여 상기 대상물의 방위 각도를 결정하도록 적응된다. 가장 바람직하게는, 상기 자기 음향 소자는 방출하는 전자기 복사의 초점을 맞추도록 형상화된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 방법으로서,
내부의 공동을 한정하는 셀 및 상기 셀 내에 함유된 매질을 포함하는 음향 태그를 상기 대상물에 고정시키는 단계로서, 제 1 주파수의 제 1 음파의 입사에 응답하여, 상기 태그는 상기 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수의 제 2 음파를 방출하는, 상기 고정 단계;
상기 피검자의 상기 신체 내에 상기 대상물을 삽입하는 단계;
상기 제 1 주파수의 상기 제 1 음파가 상기 신체쪽으로 향하도록 하고, 상기 태그가 상기 제 2 주파수의 상기 제 2 음파를 방출하도록 하는 단계;
상기 제 2 음파를 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생하는 단계; 및
상기 신체 내의 상기 대상물의 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 방법으로서,
세기 변화의 제 1 공간적 패턴을 갖는 제 1 주파수의 음파들을 반사하고, 세기 변화의 제 2 공간적 패턴을 갖는 제 2 주파수의 음파들을 반사하도록 구성되는 음향 태그를 상기 대상물에 고정시키는 단계;
상기 피검자의 상기 신체 내에 상기 대상물을 삽입하는 단계;
적어도 상기 제 1 및 제 2 주파수들을 포함하는 주파수들의 범위에 걸쳐 상기 음파들이 상기 신체쪽으로 향하도록 하는 단계;
상기 반사된 음파들을 검출하고, 그에 응답하여 신호들을 발생하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 공간적 패턴들간의 차이에 응답하여 상기 신체 내의 상기 대상물의 각도 방위 좌표를 결정하도록 상기 신호들을 처리하는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 방법으로서,
음파들의 소스에 대한 변환기의 방위 각도에 의존하여 변하는 응답을 갖는, 그 위에 입사된 상기 음파들에 응답하여 전자기 복사를 방출하도록 구성되는 상기 변환기를 상기 대상물에 고정시키는 단계;
상기 피검자의 상기 신체 내에 상기 대상물을 삽입하는 단계;
음파들이 상기 신체쪽으로 향하도록 하는 단계;
상기 음파들에 응답하여 상기 변환기에 의해 방출된 상기 전자기 복사를 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생하는 단계; 및
상기 신체 내의 상기 대상물의 각도 방위 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 방법으로서,
입사되는 전자기장에 응답하여 음파들을 방출하도록 구성되는 변환기를 상기 대상물에 고정시키는 단계;
상기 피검자의 신체에 상기 대상물을 삽입하는 단계;
상기 신체 내에 상기 전자기장을 발생하는 단계;
상기 변환기에 의해 방출된 상기 음파들을 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생하는 단계; 및
신체 내의 상기 대상물의 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법이 제공된다.
본 발명은 도면과 함께 바람직한 실시예들의 이하 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 인간 또는 인간 이외의 피검자의 신체 내의 카테테르(22)의 위치를 추적하기 위한 시스템(20)의 개략도이다. 본 출원에서, 카테테르(22)는 표준 기술들을 사용하여 환자의 혈관(18)을 통해 삽입된다. 카테테르(22)는 본체(14), 무선 위치 결정 태그(12) 및 카테테르 말단부에 있는 활성부(10)를 포함한다. 활성부는, 예를 들면, 이 기술분야에 공지된 바와 같이, 전기 센서, 초음파 헤드, 광섬유 뷰잉 헤드, 전기 자극기, 전기 또는 레이저 어블레이터(ablator), 이온 센서, 산소 또는 이산화탄소 센서, 가속도계, 혈압 또는 온도 센서, 또는 극저온(cryogenic) 탐침을 포함할 수 있다. 일반적으로, 카테테르는 조작자의 명령들에 응답하여 활성부에 에너지를 가하기 위해 리드들, 광선 가이드들, 파장 가이드들 등을 포함할 것이고, 신체 내부의 카테테르를 조종하기 위한 팁 편향(tip deflection) 메카니즘을 포함할 수도 있다.
카테테르의 말단부의 위치 및/또는 방위는 태그(12)의 위치 및/또는 방위를 결정함으로써 얻어진다. 태그(12)의 상이한 가능한 구현은 아래 도 2, 도 3, 도 4및 도 5a/도 5b에 도시하며, 이들을 참조하여 상세히 기재한다. 일부 실시예들에서, 태그(12)는 음향 발생기들(11, 13, 15)에 의해 초음파 방사에 적용될 때 초음파 방사를 방출한다. 태그의 초음파 방출은 음향 검출기들(34, 36, 38)에 의해 감지된다. 음향 발생기들 및 검출기들은 이 기술분야에 공지된 바와 같이, 전형적으로 초음파 변환기를 포함하고, 조사(irradiation) 및 검출 모두에 동일한 변환기들을 사용할 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 태그(12)는 초음파 조사에 적용될 때 전자기 방사를 방출하고, 이러한 전자기 방출은 적어도 하나의 무선 주파수(RF) 검출기(17)에 의해 검출된다. 또 다른 실시예들에서, 태그(12)는 RF 방사기들(40, 42, 44)에 의해 전자기 조사에 적용될 때 초음파 방사를 방출한다. RF 방사기들 및 검출기들은 이 기술분야에 공지된 바와 같이 코일들, 또는 다른 유형의 안테나들을 포함하는 것이 바람직하다.
편의상 및 예시의 간결화를 위해, 도 1은 음향 발생기들(11, 13, 15) 및 RF 방사기들(40, 42, 44) 모두를 포함하는 전반적인 방사 조사기들을 나타낼 뿐만 아니라 음향 검출기들(34, 36, 38) 및 RF 검출기(17) 모두를 나타낸다. 실제로, 사용되는 태그(12)의 유형에 의존하여, 통상적으로 한가지 유형의 조사기 및 한가지 유형의 검출기만이 임의의 주어진 실시예에 사용된다. 음향 발생기들(11, 13, 15) 및 음향 검출기들(34, 36, 38)은 이 기술분야에 공지된 바와 같이 환자의 신체 표면(24)에 대항하여 배치되는 것이 바람직하지만, RF 방사기들 및 검출기는 표면(24)에서 약간 벗어나게 배치될 수도 있다.
태그(12) 영역의 RF 또는 음향 조사는 제어 유닛(32)으로부터 제어 신호들에 의해 조사된다. RF 조사가 사용될 때, 이들 제어 신호들은 RF 방사기 구동기(26)가 RF 방사기들(40, 42, 44)에 구동 신호들을 발생시킬 수 있도록 한다. RF 방사기들 또는 음향 발생기들에 대한 구동 신호들의 표시 또한 신호 처리기(30)에 전송된다. RF 또는 음향 검출기들은 변환기(12)의 위치 및 위치 결정 방위를 계산하기 위해 검출기들로부터 구동 신호들 및 척도들을 나타내는 입력들을 이용할 수 있다. 위치 측정은 이 기술분야에 공지된 바와 같이 삼각 측량 알고리즘에 기초하는 것이 바람직하다. 검출기들은 임의의 종래의 위치 및 방위로 배열될 수 있지만, (a) 이들은 일부 기준 프레임에 대해 고정되고; (b) 이들은 중복되지 않고, 즉, 정확하게 동일한 위치 및 방위를 갖는 어떠한 2개의 검출기들도 없고, (c) 검출기들은 동일 선상에 배치되지 않고, (d) 2개의 검출기들 및 위치 결정 변환기는 어떠한 때에도 모든 동일 선상에 있지 않는 것이 바람직하다.
도면에 도시된 상이한 유형의 조사기들 및 검출기들의 수 및 위치들은 예시의 목적으로만 선택된 것으로, 보다 많은 수 또는 보다 적은 수의 각각의 아이템이 특정 응용의 요구조건들에 의존하여 사용될 수 있다. 실제로, 카테테르의 활성 단부는 초음파 에코 정보, 전기 활성도 정보 등의 정보를 수집하기 위해서, 그리고 임의로 동맥들(또는 정맥들) 또는 동맥(또는 정맥)이 인도하는 장기 챔버(organ chamber)(16) 내의 기타 조직에 대한 특정 수술을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 장기 챔버들의 특정 예들은 심장, 뇌 또는 위장관의 챔버들이다. 응용에 따라, 시스템(20)은 카테테르(22)의 방위의 정확한 지식을 제공하도록(예, 심장에서 레이저절개를 위해), 또는 카테테르 또는 기타 탐침의 위치의 유일한 지식을 제공하도록(예, 위장관 튜브 배치를 위해) 구성될 수 있다. 도 1의 실시예는 정맥 내 카테테르(22)에서 태그(12)의 사용을 구체적으로 도시하지만, 이하 도시되고 개시되는 태그들은 다른 유형들의 의료 탐침들 뿐만 아니라 이식 가능한 디바이스들에 마찬가지로 사용될 수 있다.
태그(12)에 의해 방출된 초음파 또는 전자기 방사에 응답하여, 음향 검출기들(34, 36, 38) 또는 RF 검출기(17)는 신호 처리기(30)로 통과되는 전기 신호들을 아날로그 형태 또는 디지털 형태로 생성한다. 신호 처리기(30)는 태그(12)의 위치 및/또는 방위를 산출하기 위해서, 및 디스플레이 모니터(28) 및/또는 제어 유닛(32)에 이러한 정보를 전송하도록 검출기들의 출력들을 처리한다. 시스템(20)을 사용하는 카테테르(22)의 좌표를 계산하는 방법들은 상술된 특허 출원 제09/265,715호에 상세히 개시되어 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 반사 태그(50)의 단면을 부분적으로 도시하는 개략도이다. 태그(50)는 피검자 신체 외부의 하나 이상의 음향 발생기들(11, 13, 15)에 의해 발생된 초음파에 의해 충돌되는 셀(52)을 포함한다. 입사되는 음파들은 검출 가능한 초음파 에코를 공진시켜 방출하도록 태그를 유도한다. 셀(52)이 (도시된 바와 같이) 구형인 경우, 방출된 에코는 일반적으로 등방성이고, 에코의 삼각 측량은 신체 내 타겟의 위치를 생성한다.
바람직하게는, 셀(52)은 매질(54)을 함유하고, 셀 및 매질은 태그(50)가 입사되는 초음파 방사에 대한 비선형 진동 응답을 갖도록 구성된다. 피검자의 신체외부의 음파 발생기들에 의해 방출된 주파수(f1)를 갖는 초음파들이 셀에 충돌하여, 셀 및/또는 포함된 매질에 에너지를 부여한다. 이어서, 셀은 f1과는 다른 공진 주파수(f2)에서 초음파들을 방출한다. 공진 주파수는 이 기술분야에 공지된 바와 같이 셀 반경, 영 률(Young modulus) 및 두께와 같은 파라미터들에 의해 결정된다. 주파수(f2)에서 태그에 의해 방출된 신호의 파워는 삼각 측량에 의한 타겟의 위치 결정을 허용하기 위해 피검자의 신체 외부의 3개 이상의 부위에서 검출기들(34, 36, 38)에 의해 측정되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 셀(52)의 물질은 표준 이미지화 기술들을 사용하여 분명히 가시화될 수 있도록 선택된다.
도 3은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 입사되는 초음파들을 반사하는, 태그(60)의 개략적인 부분 단면도이다. 선행 실시예에서와 같이, 태그(60)는 매질(54)을 함유하는 셀을 포함한다. 그러나, 이러한 경우에, 태그는 셀을 구성하는 동일하지 않은 대향면들(62, 64, 66)을 갖는 직사각형 프리즘의 형태를 갖는다. 대안적으로, 태그는 원통형일 수 있거나, 또는 일부 다른 비구형 형상을 갖는다. 태그(60)의 비대칭성 때문에, 태그(60)에 의해 방출된 초음파 방사는 통상적으로 이방성이다. 다수의 음향 발생기들(11, 13, 15)이 상이한 각도들로 태그(60)에 조사하기 위해 교대로 사용되는 경우, 검출기들(34, 36, 38)은 이들 상이한 각도들로 반사된 음파들의 강도를 측정하고, 신호 처리기(30)는 피검자의 신체 내의 태그의 위치 및 방위 좌표 모두를 결정할 수 있다. 앞서 주지한 바와 같이, 이러한 목적을 위한 계산 방법들은 상술된 특허 출원 제09/265,715호에 개시되어 있다.
또한, 대향면들(62, 64, 66)의 상이한 치수들 때문에, 통상적으로 태그(60)의 각 축은 그의 고유한 특징적인 공진 주파수 또는 주파수 변이를 갖는다. 결과적으로, 검출기들(34, 36, 38)에 의해 수신된 반사 초음파들은 세기에서 뿐만 아니라 주파수 변이에서 검출기 위치 및 방위의 함수로서 변한다. 주파수 변이들은 태그의 방위각을 결정하는데 측정되고 사용되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 편광된 압전 수정(72)을 포함하는 태그(70)의 개략도이다. 인덕터들(또는 코일들)(74, 78, 82)은 수정(72)을 가로질러 접속되고, 각 인덕터는 각각의 대향면(76, 80, 84) 및 수정의 다른 측면 상의 그의 대항하는 대향면을 접촉시킨다. 태그(70)가 임의의 음향 발생기들(11, 13, 15)에 의해 초음파들에 의해 조사될 때, 수정(72)은 진동하고, 그의 대향하는 대향면들 사이에 생성된 전압들은 각 인덕터들 내로 전류들이 흐르게 한다. 결과적으로, 인덕터들은 RF 검출기(17)에 의해 검출된 전자기장을 방사한다.
태그(70)는 입사되는 초음파들에 대한 그의 응답이 이방성이 되도록 구성되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 수정(72)은 그의 제조 시점에 편광됨으로써, 음파들의 기계적 자극에 대한 그의 전압 응답은 그의 축들 각각에 대해 상이하다. 더욱 바람직하게는, 인덕터들(76, 80, 84) 각각은 상이한 공진 주파수에 따라 각각 공진 회로의 일부를 형성한다. (통상적으로, 각각의 인덕터는 상이한 인덕턴스를 갖도록 선택된다.) 이어서, 입사되는 초음파 조사에 응답하여, 각 인덕터는 초음파 조사의 소스에 대해 태그의 각도 방위의 함수로서 변하는 크기로 그의 특정 주파수에서 전자기 방사를 방출한다. 따라서, 신호 처리기(30)는 태그의 위치 및 완전한 각도 방위 모두를 생성하기 위해 태그(70)에 의해 방출된 전자기파들을 분석할 수 있다.
선택적으로, 태그(70)는 RF 방사기들(40, 42, 44)에 의해 발생된 전자기파들에 의해 조사될 수 있다. 이 전자기파들은 인덕터들(76, 80, 84)에 전류가 흐르도록 유도하여, 수정(72)의 각 대향면들 사이에 전압들이 전개되게 한다. 결과적으로, 수정이 진동하여, 음향 검출기들(34, 36, 38)에 의해 검출되는 초음파들을 방출한다. 바람직하게는, 인덕터들은 많이 감겨진 코일들을 포함함으로써, 충분히 큰 전압이 수정의 대향면들에 인가되어 실질적인 진동들을 유발한다. 이 기술분야에 공지된 바와 같은 전압 배가기 회로가 사용될 수도 있다. 인덕터들 각각이 상술된 바와 같이 상이한 주파수 응답을 갖는 경우, RF 여기 주파수의 함수로서 방출된 초음파들의 진동은 태그(70)의 위치 및 방위 모두를 측정하기 위해 처리기(30)에 의해 사용될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 자기 변형 변환기를 포함하는 태그(90)를 개략적으로 예시한다. 도 5a는 예시적인 도면이고, 도 5b는 도 5a의 직선(VB-VB)을 따라 취한 단면도이다. 태그(90)는 이 기술분야에 공지된 바와 같이 테르펜올-D 등의 자기 변형 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
RF 방사기들(40, 42, 44)은 바람직하게는 약 100 내지 1000kHz의 범위에서 태그(90)를 향하여 전자기 방사를 전송한다. 태그에서 방사의 시간에 따라 변하는 자기장은 태그를 팽창 및 수축시킴으로써, 전자기력의 일부는 기계적 진동들로 변환된다. 결과적으로, 태그(90)는 통상적으로 여기되는 자기장의 주파수에서 초음파들을 방출한다. 이들 초음파들은 음파 검출기들(34, 36, 38)에 의해 감지되고, 결과의 신호들은 삼각 측량에 의해 태그의 위치를 결정하기 위해 신호 처리기(30)에 의해 분석된다.
대안적으로 또는 추가로, 음향 발생기들(11, 13, 15)은 태그(90)에 초음파를 전송하여, 태그를 진동시킨다. 진동의 결과로서, 태그(90)는 변환기의 특성들에 의해서, 그리고 여기되는 초음파들의 주파수에 의해서 결정된 주파수를 갖는 전자기파를 발생시킨다. 방출된 전자기파는 RF 검출기(17)에 의해 검출된다.
바람직하게는, 태그(90)는 비대칭적이고, 그의 진동 주파수 응답이 이방성이 되도록 형상화된다. 결과적으로, 입사되는 초음파들(태그가 음향 조사선에 의해 여기될 때)에 대한 태그의 응답 및 방출된 초음파들(태그가 RF 조사에 의해 여기될 때)의 패턴은 태그의 방위 각도의 함수로서 변한다. 이어서, RF 또는 음향 검출기에 의해 감지된 공간적 진동은 상기한 바와 같이, 태그(90)의 위치 및 방위 모두를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
선택적으로, 태그(90)는 특정 방향에서 또는 태그에 대해 특정 위치에서 방출된 초음파 또는 전자기 방사 집중시키도록 형상화된다. 예를 들면, 태그는 (도시된 바와 같이) 오목한 평면일 수 있고, 일반적으로 피검자의 신체 외부의 한 지점에 방출된 방사를 초점이 맞춰지도록 한다. 적절히 배치된 검출기들의 배열은 그러한 초점의 위치 및 결과적으로 피검자의 신체 내의 태그의 위치 및 방위를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 또한 선택적으로, 여러 가지 그와 같이 형상화된 변환기들이 단일 태그에 포함될 수 있다. 태그(90)에 의해 방출된 초음파들은 태그가 배치된 조직(tissue)을 이미지화하기 위해서 또는 그의 특성들을 분석하기 위해 사용될 수도 있다.
태그의 방위의 식별을 가능하게 하는데 적절한 태그(90)에 대한 대체적인 유용한 형상들은 이 기술분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 원통형 및 디스크 형상들은 지향성 초음파 펄스들을 발생시키는데 특히 유용하다.
도면들에 도시되지 않은 본 발명의 추가의 실시예에서, 수동 태그는 공진 회로에 연결된 터널 다이오드를 포함한다. 이러한 유형의 회로들 및 수동 변환기들로서의 이들의 용도는 상술된 미국 특허 제6,053,873호에 상세히 개시되어 있다. 회로는 제 1 주파수(f1)에서 하나 이상의 방사기들(40, 42, 44)에 의해 발생된 전자기파에 의해 여기되고, 다른 주파수(f2)의 전자기파를 방출한다. 터널 다이오드의 특징적인 I-V 만곡은 이 다이오드가 "음(negative)" 저항을 나타내는 경우, 즉 다이오드를 가로질러 인가된 전압이 감소함에 따라, 다이오드를 통하는 전류는 증가하여, 회로에 발진들을 유발하는 부분을 포함하기 때문에, 터널 다이오드는 이러한 목적에 특히 적절하다. 발진 주파수(f2)는 터널 다이오드의 효과적인 용량 때문에 회로의 정규 공진 주파수와 상이하다. 통상적으로, 주파수(f2)는 여기 주파수(f1)와 약 10% 내지 40% 만큼 상이하다. 예를 들면, 88MHz의 여기 주파수(f1)는 120MHz의 주파수(f2)를 갖는 파형(외부 장치에 의해 검출 가능함)을 생성할 수 있다.
회로에 의해 방출된 전자기파의 파워의 삼각 측량은 태그의 위치를 생성한다. 통상적으로, 각각의 부위들에서 3개 이상의 RF 검출기들은 이러한 목적으로사용된다. 태그의 각 위치는 적어도 부분적으로, 공진 회로 내의 인덕터의 각 위치에 기초하여 결정될 수도 있다. 선택적로, 태그는 이 태그의 각도 방위의 보다 정확한 측정을 허용하기 위해 상호 직교하는 인덕터들을 갖는 다수의 공진 회로들을 포함한다.
상기 바람직한 실시예들은 예로서 인용된 것으로, 본 발명은 특별히 예시되고 상기된 것들로 제한되지 않음을 인식해야 할 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 상기한 여러 가지 특징들의 모든 조합들 및 부분 조합들 뿐만 아니라, 상기 명세서를 판독함에 따라 이 기술분야의 숙련자들에게 발생할 수 있는 본 발명의 변화들 및 변형들 및 선행 기술에 개시되지 않은 것을 포함할 수 있다.
본 발명은, 신체 내의 디바이스의 좌표를 결정하는데 사용하기 위해 피검자의 신체 내로 삽입되거나 이식되는 디바이스들에 고정되는 무선 태그들을 개선할 수 있다.

Claims (48)

  1. 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 장치에 있어서:
    제 1 주파수의 제 1 음파가 상기 신체쪽으로 향하도록 적응된 적어도 하나의 음파 발생기;
    상기 대상물에 고정되도록 적응된 음향 태그로서, 내부의 공동을 제한하는 셀 및 상기 셀 내에 함유된 매질(medium)을 포함하여, 상기 제 1 음파의 입사에 응답하여, 상기 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수의 제 2 음파를 방출하는, 상기 음향 태그;
    상기 제 2 음파를 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생시키도록 적응된 하나 이상의 검출기들; 및
    상기 신체 내의 상기 대상물의 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하도록 연결된 신호 처리기를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 태그에 실질적으로 무선 접속되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 태그는 하나의 축을 갖고, 상기 제 1 음파의 입사에 응답하여, 상기 태그가 상기 축에 대해 세기 변화의 제 1 패턴을 갖는 상기 제 2 주파수의 상기 제 2 음파를 방출하고, 상기 축에 대해 세기 변화의 제 2 패턴을 갖는, 상기 제 1 및 제 2 주파수들과는 다른 제 3 주파수의 제 3 음파를 방출하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 검출기들에 의해 상기 제 2 및 제 3 음파들의 방향에 응답하여, 상기 신호 처리기는 상기 제 1 패턴과 제 2 패턴간의 차이에 응답하여 상기 대상물의 각도 방위를 결정하도록 적응되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  4. 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 장치에 있어서:
    적어도 제 1 및 제 2 주파수들을 포함하는 주파수들의 범위에 걸쳐 상기 신체쪽으로 제 1 음파가 향하도록 적응된 적어도 하나의 음파 발생기;
    상기 대상물에 고정되도록 적응된 음향 태그로서, 세기 변화의 제 1 공간적 패턴을 갖는 상기 제 1 주파수의 상기 음파들을 반사하고, 세기 변동의 제 2 공간적 패턴을 갖는 상기 제 2 주파수의 상기 음파들을 반사하도록 구성되는, 상기 음향 태그;
    상기 반사된 음파들을 검출하고, 그에 응답하여 신호들을 발생하도록 적응된 하나 이상의 검출기들; 및
    상기 제 1 및 제 2 공간적 패턴들간의 차이에 응답하여 상기 신체 내의 상기 대상물의 각도 방위 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하도록 연결된 신호 처리기를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 또한 상기 신호들에 응답하여 상기 피검자의 위치 좌표를 결정하도록 적응되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 태그는 하나의 축을 갖고, 상기 제 1 공간적 패턴에서는 상기 음파들이 상기 축에 대해 주로 제 1 방향으로 반사되지만, 상기 제 2 공간적 패턴에서는 상기 음파들이 상기 제 1 방향과는 다른, 상기 축에 대해 주로 제 2 방향으로 반사되도록 구성되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 태그에 실질적으로 무선 접속되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  8. 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 장치에 있어서:
    음파들이 신체쪽으로 향하도록 적응된 적어도 하나의 음파 발생기;
    상기 대상물에 고정되도록 적응되어, 상기 적어도 하나의 음파 발생기에 대한 상기 변환기의 방위 각도에 의존하여 변하는 응답을 갖는 상기 음파들에 응답하여 전자기 방사(electromagnetic radiation)를 방출하도록 구성된 변환기;
    상기 변환기에 의해 방출된 상기 전자기 방사를 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생하도록 적응된 하나 이상의 검출기들; 및
    상기 신체 내의 상기 대상물의 각도 방위 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하도록 연결된 신호 처리기를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 변환기는, 상기 음파들에 대해 이방성으로 응답하도록 편광되는 압전 수정(piezoelectric crystal)을 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 압전 수정은 다수의 대향면들을 갖고, 상기 변환기는 각각의 상이한 공진 주파수들을 갖는 다수의 공진 회로 소자들을 더 포함하고, 상기 회로 소자들은 상기 변환기의 방위 각도에 응답하여 변하는 각각의 진폭들을 갖는 상기 상이한 공진 주파수들에서 상기 전자기 방사를 방출하도록 상기 수정의 대향면들의 각 쌍들 사이에 연결되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회로 소자들은 각각의 상이한 인덕턴스 값들을 갖는 코일들을 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 또한 상기 신호들에 응답하여 상기 대상물의 위치 좌표를 결정하도록 적응되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 변환기는 상기 음파들에 대해 이방성으로 응답하도록 형상화된 자기 변형 소자(magnetostrictive element)를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 자기 변형 소자는 방출하는 전자기 방사의 초점을 맞추도록 형상화되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 변환기에 실질적으로 무선 접속되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  16. 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 장치에 있어서:
    상기 신체 내에 전자기장이 발생하도록 적응된 적어도 하나의 장 발생기(field generator);
    상기 대상물에 고정되어, 상기 전자기장에 응답하여 음파들을 방출하도록 구성되는 변환기;
    상기 변환기에 의해 방출된 상기 음파들을 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생하도록 적응된 하나 이상의 음파 검출기들; 및
    상기 신체 내의 상기 대상물의 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하도록 연결된 신호 처리기를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 변환기는, 상기 전자기장에 이방성으로 응답하도록 편광되는 압전 수정을 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 압전 수정은 다수의 대향면들을 갖고, 상기 변환기는 각각의 상이한 공진 주파수들을 갖는 다수의 공진 회로 소자들을 더 포함하고, 상기 회로 소자들은 상기 변환기의 방위 각도에 응답하여 변하는 각각의 진폭들을 갖는 상이한 공진 주파수들에서 상기 수정이 상기 음파들을 방출하도록 상기 수정의 대향면들의 각 쌍들 사이에 연결되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 회로 소자들은 각각의 상이한 인덕턴스 값들을 갖는 코일들을 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 변환기는 자기 음향 변환기를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 변환기는 자기 변형 물질을 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 자기 음향 변환기는 상기 전자기장에 이방성으로 응답하도록 형상화되어, 그에 의해 방출된 상기 음파들은 상기 적어도 하나의 장 발생기에 대해 상기 변환기의 방위 각도의 함수로서 변하고, 상기 신호 처리기는 상기 신호들에 응답하여 상기 대상물의 방위 각도를 결정하도록 적응되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 자기 음향 소자는 방출하는 전자기 방사의 초점을 맞추도록 형상화되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 변환기에 실질적으로 무선 접속되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 장치.
  25. 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 방법에 있어서:
    내부의 공동을 한정하는 셀 및 상기 셀 내에 함유된 매질을 포함하는 음향 태그를 상기 대상물에 고정시키는 단계로서, 제 1 주파수의 제 1 음파의 입사에 응답하여, 상기 태그는 상기 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수의 제 2 음파를 방출하는, 상기 고정 단계;
    상기 피검자의 상기 신체 내에 상기 대상물을 삽입하는 단계;
    상기 제 1 주파수의 상기 제 1 음파가 상기 신체쪽으로 향하도록 하고, 상기 태그가 상기 제 2 주파수의 상기 제 2 음파를 방출하도록 하는 단계;
    상기 제 2 음파를 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생하는 단계; 및
    상기 신체 내의 상기 대상물의 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 대상물에 상기 태그를 고정시키는 단계는, 상기 대상 물질이 상기 신체에 삽입될 때, 상기 신체 외부의 회로와 상기 태그 사이에 실질적으로 무선 접속되도록 상기 태그를 고정시키는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 태그는 하나의 축을 갖고, 상기 제 1 음파의 입사에 응답하여, 상기 태그가 상기 축에 대해 세기 변화의 제 1 패턴을 갖는 상기 제 2 주파수의 상기 제 2 음파를 방출하고, 상기 축에 대해 세기 변동의 제 2 패턴을 갖는, 상기 제 1 및 제 2 주파수들과는 다른 제 3 주파수의 제 3 음파를 방출하도록 구성되고, 상기 제 3 음파를 검출하고 그에 응답하여 상기 신호들을 발생하는 단계를 포함하고, 상기 신호들을 처리하는 단계는 상기 제 1 및 제 2 패턴들간의 차이에 응답하여 상기 대상물의 각도 방위를 결정하는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  28. 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 방법에 있어서:
    세기 변화의 제 1 공간적 패턴을 갖는 제 1 주파수의 음파들을 반사하고, 세기 변화의 제 2 공간적 패턴을 갖는 제 2 주파수의 음파들을 반사하도록 구성되는 음향 태그를 상기 대상물에 고정시키는 단계;
    상기 피검자의 상기 신체 내에 상기 대상물을 삽입하는 단계;
    적어도 상기 제 1 및 제 2 주파수들을 포함하는 주파수들의 범위에 걸쳐 상기 음파들이 상기 신체쪽으로 향하도록 하는 단계;
    상기 반사된 음파들을 검출하고, 그에 응답하여 신호들을 발생하는 단계; 및
    상기 제 1 및 제 2 공간적 패턴들간의 차이에 응답하여 상기 신체 내의 상기 대상물의 각도 방위 좌표를 결정하도록 상기 신호들을 처리하는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 신호들을 처리하는 단계는 상기 신호들에 응답하여 상기 대상물의 위치 좌표를 결정하는 단계를 더 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 태그는 하나의 축을 갖고, 제 1 공간적 패턴에서는 상기 음파들이 상기 축에 대해 주로 제 1 방향으로 반사되지만, 제 2 공간적 패턴에서는 상기 음파들이 상기 제 1 방향과는 다른, 상기 축에 대해 주로 제 2 방향으로 반사되도록 구성되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 대상물에 상기 태그를 고정시키는 단계는, 대상 물질이 상기 신체에 삽입될 때, 상기 신체 외부의 회로와 상기 태그 사이에 실질적으로 무선 접속되도록 상기 태그를 고정시키는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  32. 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 방법에 있어서:
    음파들의 소스에 대한 변환기의 방위 각도에 의존하여 변하는 응답을 갖는, 그 위에 입사된 상기 음파들에 응답하여 전자기 방사를 방출하도록 구성되는 상기 변환기를 상기 대상물에 고정시키는 단계;
    상기 피검자의 상기 신체 내에 상기 대상물을 삽입하는 단계;
    음파들이 상기 신체쪽으로 향하도록 하는 단계;
    상기 음파들에 응답하여 상기 변환기에 의해 방출된 상기 전자기 방사를 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생하는 단계; 및
    상기 신체 내의 상기 대상물의 각도 방위 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 변환기는 상기 음파들에 이방성으로 응답하도록 편광되는 압전 수정을 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 압전 수정은 다수의 대향면들을 갖고, 상기 변환기는 각각의 상이한 공진 주파수들을 갖는 다수의 공진 회로 소자들을 더 포함하고, 상기 회로 소자들은 상기 변환기의 방위 각도에 응답하여 변하는 각각의 진폭들을 갖는 상기 상이한 공진 주파수들에서 상기 전자기 방사를 방출하도록 상기 수정의 대향면들의 각 쌍들 사이에 연결되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 회로 소자들은 각각의 상이한 인덕턴스 값들을 갖는 코일들을 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  36. 제 32 항에 있어서,
    상기 신호들을 처리하는 단계는 상기 신호들에 응답하여 상기 대상물의 위치 좌표를 결정하는 단계를 더 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  37. 제 32 항에 있어서,
    상기 변환기는 상기 음파들에 이방성으로 응답하도록 형상화된 자기 변형 소자를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 자기 변형 소자는 방출하는 상기 전자기 방사의 초점을 맞추도록 형상화되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  39. 제 32 항에 있어서,
    상기 대상물에 상기 변환기를 고정시키는 단계는, 상기 대상 물질이 상기 신체에 삽입될 때, 상기 신체 외부의 회로와 상기 변환기 사이에 실질적으로 무선 접속되도록 변환기를 고정시키는 것을 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  40. 피검자의 신체 내의 대상물의 위치를 결정하는 방법에 있어서:
    입사되는 전자기장에 응답하여 음파들을 방출하도록 구성되는 변환기를 상기 대상물에 고정시키는 단계;
    상기 피검자의 신체에 상기 대상물을 삽입하는 단계;
    상기 신체 내에 상기 전자기장을 발생하는 단계;
    상기 변환기에 의해 방출된 상기 음파들을 검출하고 그에 응답하여 신호들을 발생하는 단계; 및
    신체 내의 상기 대상물의 좌표를 결정하기 위해 상기 신호들을 처리하는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 변환기는 상기 전자기장에 이방성으로 응답하도록 편광되는 압전 수정을 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 압전 수정은 다수의 대향면들을 갖고, 상기 변환기는 각각의 상이한 공진 주파수들을 갖는 다수의 공진 회로 소자들을 더 포함하고, 상기 회로 소자들은 상기 변환기의 방위 각도에 응답하여 변하는 각각의 진폭들을 갖는 상기 상이한 공진 주파수들에서 상기 수정이 상기 음파들을 방출하도록 상기 수정의 대향면들의 각 쌍들 사이에 연결되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 회로 소자들은 각각의 상이한 인덕턴스 값들을 갖는 코일들을 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  44. 제 40 항에 있어서,
    상기 변환기는 자기 음향 변환기를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  45. 제 41 항에 있어서,
    상기 변환기는 자기 변형 물질을 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  46. 제 41 항에 있어서,
    상기 자기 음향 변환기는 상기 전자기장에 이방성으로 응답하도록 형상화되어, 그에 인해 방출된 상기 음파들이 상기 적어도 하나의 자기장 발생기에 대해 상기 변환기의 방위 각도의 함수로서 변하고, 상기 신호들을 처리하는 단계는 상기 신호들에 응답하여 상기 대상물의 방위 각도를 결정하는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 자기 음향 소자는 방출하는 상기 전자기 방사의 초점을 맞추도록 형상화되는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
  48. 제 40 항에 있어서,
    상기 대상물에 상기 변환기를 고정시키는 단계는, 상기 대상 물질이 상기 신체에 삽입될 때, 상기 신체 외부의 회로와 상기 변환기 사이에 실질적으로 무선 접속되도록 상기 변환기를 고정시키는 단계를 포함하는, 피검자의 신체 내의 대상물의 위치 결정 방법.
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