(57)【要約】【課題】改良された超音波カテーテルを提供する。【解決手段】カテーテル１０の変換器区分１２が、該変換器区分に結合された超音波アレイ１８を収容しており、変換器区分１２から間隔をおいて配置されたモータ２２が設けられており、該モータと、変換器区分１２又は超音波変換器アレイ１８とに結合された駆動軸２０が設けられており、変換器区分１２に結合された、カテーテル１０のフレキシブルな区分１４が設けられており、駆動軸２０が少なくともフレキシブルな区分１４の一部を貫通しており、駆動軸が、モータ２２からの力に応答して実質的にカテーテル１０の長手方向軸線を中心として超音波変換器アレイ１８及び結合された変換器区分１２を回転させ、フレキシブルな区分１４が、変換器区分１２の回転に応答して長手方向軸線を中心として捻れる。【選択図】図１
2006167465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積の超音波イメージングのためのカテーテル（１０）において、
カテーテル（１０）の変換器区分（１２）が設けられていて、該変換器区分が、該変換器区分に結合された超音波変換器アレイ（１８）を収容しており、
変換器区分（１２）から間隔をおいて配置されたモータ（２２）が設けられており、
該モータと、変換器区分（１２）又は超音波変換器アレイ（１８）とに結合された駆動軸（２０）が設けられており、
変換器区分（１２）に結合された、カテーテル（１０）のフレキシブルな区分（１４）が設けられており、
駆動軸（２０）が少なくともフレキシブルな区分（１４）の一部を貫通しており、駆動軸（２０）が、モータ（２２）からの力に応答して実質的にカテーテル（１０）の長手方向軸線を中心として超音波変換器アレイ（１８）及び結合された変換器区分（１２）を回転させるようになっており、フレキシブルな区分（１４）が、変換器区分（１２）の回転に応答して長手方向軸線を中心として捻れるようになっていることを特徴とする、体積の超音波イメージングのためのカテーテル。
【請求項２】
変換器区分（１２）が超音波変換器アレイ（１８）と固定的に結合されており、変換器区分（１２）が、モータ（２２）からの力に応答して超音波変換器アレイ（１８）と共に回転するようになっている、請求項１記載のカテーテル。
【請求項３】
変換器区分（１２）が、フレキシブルな区分（１４）よりも硬い、請求項１記載のカテーテル。
【請求項４】
変換器区分（１２）及びフレキシブルな区分（１４）が、同じ押出し成形された材料から成る、請求項３記載のカテーテル。
【請求項５】
変換器区分（１２）及びフレキシブルな区分（１４）がポリマ材料から成る、請求項１記載のカテーテル。
【請求項６】
前記モータ（２２）が、カテーテル（１０）のモータ区分（１６）内に位置決めされたマイクロモータであり、フレキシブルな区分（１４）がモータと変換器区分（１２）との間に設けられており、フレキシブルな区分（１４）が、力に応答して、長手方向軸線を中心として変換器区分（１２）及びモータ区分（１６）よりも大きく捻れる、請求項１記載のカテーテル。
【請求項７】
前記モータ区分（１６）が、フレキシブルな区分（１４）よりも硬い、請求項６記載のカテーテル。
【請求項８】
前記フレキシブルな区分（１４）が、力に応答して変換器区分（１２）よりも大きく捻れる、請求項１記載のカテーテル。
【請求項９】
超音波変換器アレイ（１８）が、モータ（２２）からの力に応答して長手方向軸線を中心に３６０゜未満だけ回転するようになっている、請求項１記載のカテーテル。
【請求項１０】
超音波変換器アレイ（１８）が、長手方向軸線に沿って延びた素子を含み、超音波変換器アレイ（１８）の回転が、長手方向軸線を中心として超音波変換器アレイ（１８）のイメージング平面を回転させるようになっている、請求項１記載のカテーテル。
【請求項１１】
体積の超音波イメージングのためのシステムにおいて、
ハウジング（１１）を有するカテーテル（１０）が設けられており、
前記ハウジング（１１）内に素子の超音波変換器アレイ（１８）が設けられており、
前記ハウジング（１１）内に、素子の超音波変換器アレイ（１８）に結合された軸（２０）が設けられており、超音波変換器アレイ（１８）が、軸（２０）の回転に応答してハウジング（１１）の長手方向軸線を中心として回転するようになっており、ハウジング（１１）が、ハウジング（１１）の第１の部分から第２の部分へ捻れるようになっており、捻れの量が、超音波変換器アレイ（１８）の回転量に相当することを特徴とする、体積の超音波イメージングのためのシステム。
【請求項１２】
捻れの量が回転量と同じであり、超音波変換器アレイ（１８）が第２の部分に結合されており、ハウジング（１１）の第２の部分が超音波変換器アレイ（１８）と一緒に回転し、第１の部分が実質的に回転しない、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
第１の部分内に、軸（２０）の回転を生ぜしめるモータ（２２）が設けられている、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
ハウジング（１１）が、第１の部分と第２の部分との間に第３の部分を有しており、第３の部分が、第１の部分よりも低いデュロメータを有している、請求項１１記載のシステム。
【請求項１５】
超音波変換器アレイ（１８）が、軸（２０）からの力に応答して長手方向軸線を中心として３６０゜未満だけ捻れるようになっている、請求項１１記載のシステム。
【請求項１６】
軸（２０）が、第１の部分と第２の部分との間におけるハウジング（１１）よりも剛性である、請求項１１記載のシステム。
【請求項１７】
素子が長手方向軸線に沿って延びており、超音波変換器アレイ（１８）の回転が超音波変換器アレイ（１８）のイメージング平面を長手方向軸線を中心として回転させる、請求項１１記載のシステム。
【請求項１８】
軸（２０）に結合されたモータ（２２）が設けられており、
モータ（２２）が軸（２０）を振動させるようにする制御装置（２４）が設けられており、超音波変換器アレイ（１８）が、軸（２０）の振動に応答して２７０゜未満の円弧に亘って長手方向軸線を中心として振動するようになっており、ハウジングが、振動に応答して反対方向に連続的に捻れるようになっている、請求項１１記載のシステム。
【請求項１９】
前記ハウジング（１１）がペバックスから成る、請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
超音波カテーテル（１０）を用いて体積を走査する方法において、
（ａ）超音波カテーテル（１０）の長手方向軸線を中心として変換器アレイ（１８）を回転させ（３０）、
（ｂ）超音波カテーテル（１０）のハウジング（１１）の第１の部分を長手方向軸線を中心として変換器アレイ（１８）と共に実質的に同じ量だけ回転させ（３０）、
（ｃ）変換器アレイ（１８）、第１の部分又はこれらの組み合わせの回転に応答して長手方向軸線を中心にハウジング（１１）の第２の部分を捻り（３２）、
（ｄ）第１及び第２の部分の捻り及び回転の間、ハウジング（１１）の第３の部分を、実質的に第１及び第２の部分の捻り及び回転から免れるように維持する（３４）
ことを特徴とする、超音波カテーテルを用いて体積を走査する方法。
【請求項２１】
（ａ）及び（ｂ）がハウジング（１１）内で、第１の部分、変換器アレイ（１８）又は第１の部分と変換器アレイ（１８）との両方に結合された軸（２０）を回転させること（３０）を含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
（ａ）及び（ｂ）が、第３の部分におけるモータ（２２）に応答した回転（３０）を含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
（ｄ）が、ハンドルから間隔を置かれておりかつ先端部に隣接した第３の部分を維持する（３４）ことを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
（ｃ）が、第３の部分よりも柔軟な第２の部分を提供することを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
（ｃ）が、第２の部分の遠位部分を、第２の部分の近位部分よりも大きく、長手方向軸線を中心として回転させる（３２）ことを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２６】
（ａ）及び（ｂ）が常に、３６０゜未満だけ回転させる（３０）ことを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２７】
（ａ）及び（ｂ）が、長手方向軸線を中心とした３０゜の円弧の範囲でだけ回転する（３０）ことを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２８】
（ｃ）が、捻りの最大範囲において１５゜未満だけ第１の方向に捻り（３２）、捻りの最大範囲において１５゜未満だけ反対の第２の方向に捩じる（３２）ことを含み、ハウジングは０゜において捻りがない、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
（ｅ）超音波変換器を振動させ、
（ｃ）が、超音波変換器の振動に応答して反対方向に捻る（３２）ことを含む、請求項２６記載の方法。
【請求項３０】
（ａ）及び（ｂ）に応答して長手方向軸線を中心として回転させられる複数の平面に沿って超音波変換器を用いて走査し（３６）、
（ｆ）複数の平面に沿ったデータに関して体積を表すイメージを形成する（３８）、請求項２０記載の方法。
【請求項３１】
駆動軸（２０）が、回転運動を直線運動に変換しかつ直線運動を回転運動に変換する減速機構（４０）を介してモータ（２２）に結合されている、請求項１記載のカテーテル。
【請求項３２】
軸（２０）が、回転運動を直線運動に変換しかつ直線運動を回転運動に変換する減速機構（４０）を介してモータ（２２）に結合されている、請求項１３記載のシステム。
【請求項３３】
モータ（２２）の第１の速度での回転運動を直線運動に変換し、直線運動を、第１の速度とは異なる第２の速度の回転運動に変換し、第２の速度の回転運動が、変換器アレイ（１８）を回転させるようになっている、請求項２０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カテーテルを用いる超音波イメージングに関する。特に、カテーテル内のアレイによって二次元又は三次元のイメージングが提供される。
【背景技術】
【０００２】
AcuNav ＴＭ  カテーテルでは、６４個の素子のアレイがカテーテルの長手方向軸線に沿って延びている。アレイは、長手方向軸線に沿った二次元領域又は平面を走査するために先端部に位置決めされている。提案された別のカテーテルにおいては、軸線に対して垂直な平面において走査するために、１つ又は２つ以上の素子がカテーテル内で長手方向軸線を中心として回転させられる。
【０００３】
使用中、カテーテルは患者の循環系に挿入される。カテーテルに沿った柔軟性は位置に関して変化することができ、例えば、カテーテルを案内している間のオフアクシスな曲げのためのよりフレキシブルな先端部を有することができる。カテーテルは、所望の位置に隣接して超音波変換器を位置決めするために循環系内を案内される。イメージ平面を所望の位置に位置決めするために、案内ワイヤか、又はカテーテル全体の回転が使用される。様々な応力及びひずみが、カテーテルに沿って曲げ及び僅かな捻れを生じる。次いで、所望の位置のイメージが形成される。
【０００４】
二次元平面に沿って走査することだけによって所望の位置を認識するのはより困難である。対象となる領域をより簡単に認識するために三次元イメージングが提案されている。カテーテルは小さく、例えば３ｍｍの直径を有しているので、カテーテル内の二次元アレイを位置決めするのは困難である。一次元アレイのイメージング平面を移動させることによって三次元イメージングが提供される。例えば、回転するアレイを使用して複数の断面走査を形成するために、カテーテルは、現在位置からゆっくりとさらに挿入されるか又は引き出される。しかしながら、正確な又はより高い解像度の三次元再構成のためのイメージング平面位置は困難である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
導入として、以下に説明される好適な実施形態は、体積の超音波イメージングのためのシステム、方法及びカテーテルを含む。回転力が変換器アレイに提供される。変換器アレイはカテーテルハウジングと結合されている。変換器アレイが回転すると、カテーテルハウジングも回転する。その結果、カテーテルハウジングの少なくとも一部は長手方向軸線を中心として捻れる。例えばモータを用いて、制御された形式で回転を提供することにより、三次元再構成のための複数の二次元イメージが得られる。カテーテルハウジングの回転はアレイの合計回転量を制限する。例えば、アレイを長手方向軸線を中心として９０゜以下の量で回転させる。１つの実施形態において、カテーテルのハウジングにフレキシブル又は柔軟な区分が形成されている。より柔軟な材料は、カテーテルの捻れの量を大きくし、捻れやすくする。
【０００６】
第１の態様において、体積の超音波イメージングのためのカテーテルが提供される。カテーテルの変換器区分は超音波変換器アレイを収容している。アレイは変換器区分と結合されている。モータは変換器区分から離れている。駆動軸はモータを変換器区分と結合している。カテーテルのフレキシブルな区分は変換器区分と結合されている。駆動軸はフレキシブルな区分の少なくとも一部を通って延びている。駆動軸は、モータからの力に応答して、実質的にカテーテルの長手方向軸線を中心として、超音波変換器アレイ及び結合された変換器区分を回転させるために動作可能である。フレキシブルな区分は、変換器区分の回転に応答して、長手方向軸線を中心として捻れるように動作可能である。
【０００７】
第２の態様において、体積の超音波イメージングのためのシステムが提供される。カテーテルはハウジングを有する。ハウジング内に素子の超音波変換器アレイが設けられている。軸もハウジング内に設けられている。軸は素子の超音波変換器アレイに結合されている。超音波変換器アレイは、軸の回転に応答してハウジングの長手方向軸線を中心として回転する。ハウジングは、ハウジングの第１の部分から第２の部分へ捻れる。捻れ量は、超音波変換器アレイの回転量に相当する。
【０００８】
第３の態様において、超音波カテーテルを用いて体積を走査するための方法が提供される。変換器アレイは超音波カテーテルの長手方向軸線を中心として回転させられる。超音波カテーテルのハウジングの第１の部分も、変換器アレイと共に長手方向軸線を中心として回転させられる。変換器アレイと第１の部分とは実質的に同じ量だけ回転する。ハウジングの第２の部分は、変換器アレイ、ハウジングの第１の部分、又はこれら両者の回転に応答して長手方向軸線を中心として捻れる。第１及び第２の部分の捻れ及び回転の間、カテーテルのハウジングの第３の部分は、実質的に捻れ及び回転から免れて維持される。
【０００９】
本発明は請求項によって定義され、この部分におけるいかなるものも、それらの請求項に対する制限として取られるべきではない。本発明の別の態様及び利点は、好適な実施形態に関連して以下に説明され、独立して又は組み合わせて請求項に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
構成部材及び図面は必ずしも実寸ではなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。さらに、全図面を通じて同じ参照符号は対応する部材を示している。
【００１１】
カテーテル内の超音波変換器積層体は、所望の位置に二次元平面を位置決めするか又は三次元画像を形成するためにカテーテルの長手方向軸線を中心にして回転させられる。マイクロモータ又はその他の力の供給源が変換器積層体を回転させる。回転ジョイントが使用されてよいが、回転ジョイントのシール及びケーブル配置は、典型的なカテーテルの小さな空間において実施するのが困難である。これらの困難を回避又は制限するために、カテーテルハウジングは、変換器アレイの回転を許容するように半径方向に偏らされている。例えば、低デュロメータ又は柔軟なペバックスのハウジングには、剛性の軸が設けられている。剛性の軸は、アレイの回転のための力を伝達する。柔軟なハウジングは、長手方向を中心としたカテーテルの捻りを許容する。
【００１２】
図１は、患者内の領域又は体積を超音波イメージングするためのシステムを示している。システムはカテーテル１０と制御装置２４とを有している。制御装置２４はカテーテル１０の外側に、又はカテーテルから離れて又はカテーテル内に配置されている。１つの実施形態において、制御装置２４は、カテーテル１０に接続された超音波イメージングシステム内に配置されている。
【００１３】
カテーテルは循環系又は静脈系に挿入される。例えばカテーテルの直径は約５ｍｍ未満である。より大きな又はより小さなカテーテルを使用することもできる。カテーテル１０は、患者内で使用するための無菌又はその他の安全なコーティングを含んでいる。カテーテル１０を操作するための１つ又は２つ以上の案内ワイヤ又はその他の構造体が設けられている。別の実施形態において、カテーテル１０は、案内カテーテル等の別の構造体内の入口又はチューブを通じて挿入される。カテーテル１０の本体よりも小さな直径を備えた細長いフレキシブルな先端部を提供する等の、あらゆる公知の又は後で開発されるカテーテル構造を使用することができる。
【００１４】
カテーテル１０は、ハウジング１１と、変換器アレイ１８と、軸２０と、モータ２２とを有している。さらに、モータ２２をハウジング１１の外側のハンドルに提供する等の、異なる又はより少ない部材が提供されることができる。別の実施例として、案内ワイヤ、ポート、チューブ、回路、信号ケーブル、又はその他の公知の又は後で開発されるカテーテル構造が提供される。
【００１５】
ハウジング１１は１つ又は２つ以上の区分１２，１４，１６を有している。例えば、変換器区分１２はフレキシブルな区分１４を介してモータ区分１６に結合されている。変換器区分１２は、変換器アレイ１８を包囲した又はこれに関連したカテーテル１０の区分に対応する。同様に、モータ区分１６は、モータ２２に関連したハウジング１１の部分に対応する。変換器区分及びモータ区分１２，１６は、あらゆる長さであってよく、例えば、個々の変換器アレイ１８及びモータ２２の長さよりも短くても長くても、又はそれと同じであってもよい。区分１２，１４，１６は、カテーテル１０の先端部に、例えば、ハンドルからカテーテル１０の遠位部分において１〜１０インチの長さの領域として設けられている。別の実施形態において、全ての、１つの又は２つ以上の区分はより長い又はより短い長さを有している。フレキシブルな区分１４は、あらゆる距離に亘って、例えば１センチメートル、１インチ、数インチ、又は変換器１８からハウジング１１全体に亘って延びている。
【００１６】
１つの実施形態において、ハウジング１１は、異なる区分１２，１４，１６のそれぞれのために同じである。例えば、それぞれの区分１２，１４，１６は、ポリマ等の、同じ押出し成形された材料から形成されている。その他の公知の又は後で開発される材料を使用することもできる。その他の実施形態において、カテーテル１０のハウジング１１は、区分１２，１４，１６に関して変化する。１つの実施形態において、３５〜２５ショアーＤ  ペバックス、ナイロン又はシリコーンが使用される。別の実施形態において、カテーテル１０のハウジング１１は、区分１２，１４，１６に関して変化する。例えば、押出し成形プロセス、又は押出し成形のために使用される材料は区分１２，１４，１６に関して変化させられる。フレキシブルな区分１４は、より柔軟な材料、又は、より硬い変換器区分１２及び／又はモータ区分１６よりも柔軟になるように処理された同じ材料から形成されている。図１に円周線によって区分１２，１４，１６の間の明確な区別が示されているが、硬さの差は区分１２，１４，１６の間で徐々に変化する。より柔軟なフレキシブルな区分１４は、ハウジング１１のより低いデュロメータ部分を提供する。択一的な実施形態において、フレキシブルな区分１４は、モータに亘って、又は変換器１８の全体又は一部に亘って延びているか、又は両者から分離されている。モータ区分１６及び／又は変換器区分１２は、フレキシブルな区分１４と同じ又は互いに同じ柔軟性又は硬さを有しているか又は異なっている。
【００１７】
フレキシブルな区分１４は、変換器区分１２及び変換器１８の回転に応答してカテーテル１０の長手方向軸線を中心に捻れるように動作可能である。図２は、モータ区分１６及び変換器区分１２に対して捻れたフレキシブルな区分１４を示している。変換器１８及び変換器区分１２は約４５゜だけ回転させられている。捻り線がフレキシブルな区分１４に４５゜の捻りに関連して示されている。捻りはフレキシブルな区分１４だけによって示されているが、モータ区分１６及び／又は変換器区分１２内へ又はこれらを通じて延びていてよい。フレキシブルな区分１４が他の区分１２，１６よりも柔軟又はフレキシブルである場合、他の区分よりもフレキシブルな区分１４においてより大きな捻りが提供される。捻りは、変換器区分１２との変換器１８の第１の接触点から、ハウジング１１のモータ区分１６へのモータ２２の接触若しくは接続点まで生じることができる。区分が同じ柔軟性を有する場合、あらゆる１つの区分１２，１４，１６における捻りの量はその区分の長さに基づく。
【００１８】
捻りの量は超音波変換器アレイの回転量に相当する。例えば、超音波変換器アレイが長手方向軸線を中心にして８゜、１５゜、３０゜、４５゜、９０゜、１８０゜、２７０゜又はその他の角度で回転させられる場合、捻りは、変換器１８及び変換器区分１２の部分から、モータ２２及びモータ区分１６の部分まで、同じ量を吸収する又は回転させられる。モータ２２又は変換器１８がモータ２２又は変換器１８から間隔を置かれたハウジングに取り付けられている場合、取付け位置は捻り範囲を決定する。モータ２２及び変換器１８はハウジング１１に結合されているので、捻り量はほぼ同じである。
【００１９】
カテーテル１０及び関連するハウジング１１は、カテーテル１０における捻りによって回転を吸収することによって、長手方向軸線を中心とする変換器アレイ１０の角度方向の再位置決めを許容する。捻りの量は偶然以上である。モータ２２及び軸２０は、長手方向軸線を中心とした回転のために意図的な回転を変換器アレイ１８に伝える。捻りは、カテーテル１０が患者内に配置されている間に、患者の外部においてハンドルによってカテーテル１０を回転させることによって提供される捻りに加えたもの又はこの捻り以外のものである。
【００２０】
超音波変換器１８は、圧電、メンブレン又はその他の公知の又は後で開発された音響変換器の一次元アレイである。１．２５、１．５、１．７５又は二次元等の多次元のアレイを使用することもできる。変換器アレイ１８はカテーテル１０の長手方向軸線に沿って延びた複数の素子を含む。素子は軸線から間隔を置かれているか又は軸線に中心を合わせられている。変換器アレイ１８が長手方向軸線を中心として回転すると、素子に関連した変換器の面が回転する。変換器素子に関連したイメージング平面も回転する。機械的な仰角焦点は１つの実施形態において提供されているが、機械的な焦点合わせなしの音響窓が別の実施形態において設けられることができる。
【００２１】
変換器アレイ１８はハウジング１１の変換器区分１２と結合されている。例えば、変換器アレイ１８と、その関連した積層体、例えばバッキング及びマッチング層、は、変換器区分１２内に圧力フィットされている。択一的に、接着、リベット留め、ボルト留め、クリップ留め、又はその他の取付け機構が、実質的に変換器アレイ１８をハウジング１に固定している。超音波変換器アレイ１８又は変換器区分１２が回転すると、結合は、変換器区分１２又は変換器アレイ１８の他方も回転させる。例えば、軸２０に沿ってモータ２２によって提供される力は、変換器アレイ１８、変換器区分１２又はこれら両方に、両者を回転させるための直接的な回転力を提供する。変換器区分１２と変換器アレイ１８との間の結合は直接的又は間接的であってよく、例えば、変換器アレイ１８のバッキングブロック又はその他の支持構造を、ハウジング１１に直接に、又は１つ又は２つ以上の別の部材を介して、結合している。結合は、変換器区分１２から離れた又は変換器区分１２とは異なって変換器アレイ１８の僅かな相対回転又は滑りを許容することができる。例えば、超音波変換器アレイ１８は、変換器区分１２におけるハウジング１１を長手方向軸線に沿って回転させる前にハウジング１１内で数度回転するように動作可能である。
【００２２】
モータ２２はマイクロモータ、例えばサーボ、ピエゾ、ステッパ、マイクロブラシレスＤＣ、又はその他のモータである。１つの実施形態において、モータ２２はカテーテル１０内に配置されるために十分に小さく、例えば直径が３ｍｍ以下である。５０対１又はその他の歯車減少を有する遊星歯車ヘッド等のギヤボックスが、モータ２２の一部として又はモータ２２とは別個に設けられている。モータ２２は軸２０の回転を生じるために動作可能である。１つの実施形態において、軸２０及びモータ２２は、カテーテル１０の長手方向軸線に沿った中央位置に配置されているが、長手方向軸線からずれていてもよい。モータ２２及び関連する歯車は、変換器アレイ１０を回転させかつハウジング１１の捻りを生じるために軸２０に沿って十分なトルクの提供を許容する。モータ２２は軸２０によって超音波変換器アレイ１８から離されている。１つの実施形態において、モータ２２によって提供される力又はトルクの合計は、ハウジング１１が変換器アレイ１０の全回転を制限するように、ハウジング１１の捻りによって生ぜしめられる抵抗に合致させられている。例えば、制限は、３６０゜未満、例えば９０゜、２０゜、１０゜又は中立位置から与えられた方向への回転に対するその他の制限である。択一的な実施形態において、モータ２２は、十分なトルクを提供するが、軸２０の周囲への内部構成部材の望ましくない巻付きを回避するためにモータ２２の制御によって制限される。３６０゜を超える回転を提供することもできる。
【００２３】
図４はモータ２２の別の実施形態を示している。モータ２２は、回転速度減少機構に接続されている。回転速度の減少は、低トルク又は不正確角度位置決めモータ２２のために有効である。軸４２の部分４４は、回転をくさび４０の直線運動に変換するようにねじ山を有している。直線運動は、合致されたくさび４０によって再び回転に変換される。ねじ山と結合されたくさび４０が直線運動すると、軸４２と同じ軸線を中心とする回転が、合致したくさび４０において生ぜしめられる。第１の部分４４における微細なねじ山と、回転方向で合致したくさび４０とにより、回転は数分の１に減じられるが、あらゆる減少量を提供することができる。択一的に減速歯車ケースが使用される。さらに別の択一的な実施形態において、歯車、カム又はその他の機構は一方向の回転を揺動又は前後運動に変換する。
【００２４】
別の実施形態はプッシュプルモータ又はソレノイドを使用する。モータ２２の直線運動は、合致したくさび、歯車、回転結合、又はその他の機構によって回転に変換される。
【００２５】
軸２０は、モータ２２から超音波変換器アレイ１８にトルクを伝達するための駆動軸である。軸２０は、金属、プラスチック、ポリマ、ガラス繊維、樹脂、又はその他の公知の又はその後に開発される剛性又は準剛性の材料である。軸２０は、フレキシブルな区分１４を含むハウジング１１を貫通している。軸２０は、ハウジング１１のフレキシブルな区分１４よりも剛性であり、フレキシブルな区分１４が捻れながら、変換器アレイ１８を回転させるためにトルクが伝達されるようになっている。軸はモータ２２と直接に結合されていて、例えばモータの一部であるか、又は歯車を介して間接的に結合されている。軸２０は、変換器アレイ１８、変換器区分１２又はこれらの両方に直接的又は間接的に結合されている。
【００２６】
軸２０は、モータ２２からの力に応答して実質的にカテーテル１０の長手方向軸線を中心として、変換器アレイ及び結合された変換器区分１２を回転させるために動作可能である。モータ２２の制御又は、ハウジング１１の捻れに対する捻れ制限を使用して、超音波変換器アレイ１０は、１つの実施形態において３６０゜未満だけ回転するように動作可能であるが、回転に対するより大きな又はより小さな制限が別の実施形態において提供される。軸２０は、変換器アレイ１８との結合のため又はフレキシブルな区分１４における以外ではハウジング１１への直接結合は有していない。ハウジング１１は、軸２０に摩擦を提供するか、又は回転を許容する１つ又は２つ以上の軸受を使用して軸２０から離されていることができる。
【００２７】
制御装置２４は、プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、アプリケーション特定集積回路、フィールドプログラム可能ゲートアレイ、デジタル回路、アナログ回路、又はこれらの組み合わせである。制御装置２４は、モータ２の動作を制御するために動作可能であるが、その他の動作、例えば変換器アレイ１９のための送信又は受信動作、を制御するために使用されることもできる。制御装置２４からの制御ワイヤは、モータ２２との結合のためにハウジング１１を貫通している。送信及び受信動作のために変換器アレイ１８に別個のケーブルが提供されることもできる。変換器アレイ１８の回転は制御されているので、送信及び受信動作のためのケーブルは、フレキシブル回路又は変換器アレイ１８と直接に結合される。１つの実施形態において、制御装置２４は機械的な捻り共振回路である。制御装置２４は、モータ２２と、軸２０と、超音波変換器アレイ１８とを、長手方向軸線を中心として円弧に沿って回転若しくは振動させるように動作可能である。１つの実施形態において、回転範囲は２７０゜以下であるが、より大きな回転が提供されることもできる。１つの実施形態において、軸２０は、２０゜以下、例えば中立位置のそれぞれの側に１０゜以下、の円弧に亘って変換器アレイを回転させるように振動させられる。ハウジング１１は、実質的に振動に応答してフレキシブルな区分１４に沿って反対方向に捻れる。択一的な実施形態において、制御装置２４は、振動なしに変換器アレイ１８の移動又は再位置決めを生じる。
【００２８】
図３は、超音波カテーテルを用いて容積を走査する方法の１つの実施形態を示している。この方法は、図１及び図２に示されたカテーテル１０及び関連するシステム又は異なるカテーテルを使用する。さらに、異なる又はより少ない動作が提供される、例えば動作３４，３６及び／又は３８なしに動作３０及び３２を提供する。
【００２９】
動作３０において、変換器アレイと超音波カテーテルのハウジングの一部とはカテーテルの長手方向軸線を中心として回転させられる。ハウジングの一部と変換器アレイとは実質的に同じ量だけ回転する。変換器アレイと変換器区分１２との間の滑りにより僅かな回転差が生じる。ハウジング内の軸が回転する。軸は、トルクを提供するために、ハウジングの一部、変換器アレイ、又はハウジングの一部及び変換器アレイの両方に、直接的又は間接的に結合されている。軸を駆動するモータに応答して、変換器アレイにトルクが提供される。回転動作は、あらゆる自由度範囲、例えば３６０゜未満、に亘っている。例えば、変換器アレイは、３０゜以下の長手方向軸線を中心とした円弧の範囲内でだけ回転させられる。その他のより大きな又はより小さな回転量が提供されることもできる。
【００３０】
動作３２において、変換器アレイ、変換器アレイに結合されたハウジングの部分、又はその両方の回転に応答してハウジングの別の部分が長手方向軸線を中心として捻られる。捻りの結果、ハウジングのより遠位部分は、ハウジングのより近位部分よりもさらに回転する。例えば、柔軟な、又はハウジング１１の他の部分よりも柔軟な材料から成る部分は、変換器からさらに離れた部分よりも変換器により近くにおいてより大きな程度に捻られる。ハウジングの柔軟な部分は、捻りによって、少なくとも回転の一部又は全てを吸収する。捻りの量は、回転量に相当し、例えば同じである。１つの実施形態において、最大捻り量は一方向に１５゜である。反対方向にも最大で１５゜のねじりが提供され、３０゜の円弧を提供する。ハウジングは捻られないか、０゜において中立である。択一的な実施形態では非対称のねじりが提供されてもよい。
【００３１】
捻りは、１つの実施形態において振動に関連している。超音波変換器は、特定の角度位置、例えばハウジング１１の中立位置に関連した角度位置を中心として振動させられる。超音波変換器の振動に応答して捻りは反対方向に生ぜしめられる。捻りはカテーテルの直線部分又は湾曲部分に沿って提供される。例えば、カテーテルは血管に合わせて湾曲する。長手方向軸線が血管内で湾曲しながら捻りは長手方向軸線に沿って行われる。
【００３２】
動作３４において、ハウジングの他の部分の回転及び捻りの間、カテーテルのハウジングの一部は実質的に捻られないままである。例えば、モータに隣接したハウジングの部分は比較的捻りのないままであり、モータと変換器アレイとの間のフレキシブルな区分が、変換器アレイの回転によって生ぜしめられた捻りを吸収する。１つの実施形態において、捻りがほとんど、ハンドルから離されたカテーテルの部分に沿って伝達されるように、モータはハンドルから離されたカテーテル内に配置されている。択一的に、捻りはカテーテルの大部分に沿って、例えば患者の外部へ伝達される。モータが先端部に配置されている場合、捻りは実質的に、完全に又はほとんど、先端部に隔離されている。
【００３３】
動作３６において、超音波変換器は複数の平面に沿って走査するために使用される。電子的又は機械的な操作を使用して、平面内の複数の走査線に沿って音響エネルギが連続的に送信される。異なる走査線は異なる時間に送信されるので、走査される平面は、平面走査中に変換器アレイの僅かな移動を許容する一般平面である。長手方向軸線を中心として回転の異なる位置において複数の平面が操作される。モータの制御された移動を使用するか又は変換器のアレイの位置を検出し、異なる平面に関連したデータの相対位置が得られる。変換器アレイが移動又は回転すると、付加的なデータが得られる。
【００３４】
動作３８において、複数の平面に沿って獲得されたデータに関して、体積を表す画像が形成される。走査線又は平面の相対位置を使用して、データは、三次元表示を形成するために挿入されるか又はその他の形式で使用される。例えば、データは、三次元デカルト格子に挿入され、次いで、体積レンダリングが行われる。択一的な実施形態において、同じ平面又は異なる平面に関連した１つ又は２つ以上の二次元画像が形成される。例えば、カテーテルは、除去される組織に隣接して位置決めされる。次いで、所望の組織が認識されるまで変換器アレイは回転させられる。認識されると、所望の組織に対する超音波変換器の位置は、カテーテルのあらゆる動作と反作用するように回転を停止するか又は回転を継続することによって維持される。
【００３５】
本発明は様々な実施形態を引用して上に説明されているが、本発明の範囲から逸脱することなしに多くに変更をなすことができることが理解されるべきである。したがって、前記の詳細な説明は、限定のためではなく例示のためのものとして見なされるべきであり、本発明の精神及び範囲を定義するのは、全ての均等物を含む請求項であることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】超音波イメージングのためのカテーテルの１つの実施形態の側面図である。
【図２】捻られた位置における図１のカテーテルの側面図である。
【図３】カテーテルを用いた超音波イメージングのための方法の１つの実施形態のフローチャートである。
【図４】変換器を回転させるためのモータの１つの実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  カテーテル、  １１  ハウジング、  １２  変換器区分、  １４  フレキシブルな区分、  １６  モータ区分、  １８  変換器アレイ、  ２０  軸、  ２２  モータ、  ２４  制御装置、  ３３  部分、  ４０  くさび、  ４２  軸、  ４４  第１の部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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