(57)【要約】【課題】  自己追跡を有する細長いデュアル磁場発生パッドを備えた磁場パッド測位システムを提供すること。【解決手段】  各パッドは、磁場を発生するのに操作可能な磁気コイルを含む。パッドは、２つのパッドを患者用テーブル上の定位置に固定して、パッドの移動を防止するための機構を含む。プロセッサは、２つのパッドを据え付けるプロセスであって、検知用の基準磁場を画定するためにコイルにより発生した磁場を相関させることを含む、プロセスを実行する。一実施形態では、各パッドは、それぞれの空間方向に同数の磁気コイルを含む。一実施形態では、磁気コイルは、パッドの角に置かれた三軸コイルである。別の実施形態では、各パッドは、６個の単一コイルのアレイを含む。【選択図】  図１
2019098172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造体上に置かれている生体内での外科処置又は診査手順において、磁気センサを含む、カテーテルなどの遠位端部の追跡に使用するための磁場測位システムであって、
磁場を発生するように操作可能な複数の磁気コイルを含む、前記支持構造体上に置かれている前記生体の第１の側面に沿って選択的に配置されるように構成されている第１の磁場発生パッドと、
磁場を発生するように操作可能な複数の磁気コイルを含む、前記支持構造体上に置かれている前記生体の反対側の側面に沿って選択的に配置されるように構成されている、第２の磁場発生パッドと、
前記第１及び第２の磁場発生パッドを、前記支持構造体上に選択的に配置したときに、前記支持構造体に取り外し可能に固定するように構成されている、固定構造体と、
前記第１及び第２の磁場発生パッドの前記磁気コイルに連結されており、前記磁場発生パッドにより発生する磁場を相関させるプロセスを実行するように構成されているプロセッサであって、前記生体の所望の部分内を広がる基準磁場を画定し、前記基準磁場内にて前記磁気センサを介してカテーテルの遠位端部の正確な測位及び追跡を可能にする、プロセッサと、
を備える、システム。
【請求項２】
前記第１及び第２の磁場発生パッドが比較的対称的であり、前記生体の前記側面の近くに配置されたときに比較的対称的な磁気コイルのアレイを画定する、請求項１に記載の磁場測位システム。
【請求項３】
前記第１及び第２の磁場発生パッドによって発生された前記磁場は、互いから定められた距離で各磁場発生パッドに設けられている２つの磁気コイルによって発生し、各磁気コイルは三軸コイルユニットとして構成されている、請求項２に記載の磁場測位システム。
【請求項４】
前記三軸コイルユニットはトリコイルボビンとして構成されており、かつ約２００グラムの合計重量を有する、請求項３に記載の磁場測位システム。
【請求項５】
前記第１及び第２の磁場発生パッドによって発生された前記磁場は、各磁場発生パッドに設けられている、６個の直線上に等間隔で並べられている磁気コイルにより発生し、各磁気コイルは単一コイルユニットとして構成されている、請求項２に記載の磁場測位システム。
【請求項６】
前記第１及び第２の磁場発生パッドの各々が、２０ｍｍを超過しない高さ及び３ｋｇを超過しない重量を有して構成されており、前記固定構造体は、前記第１及び第２の磁場発生パッドを、６０秒未満で前記支持構造体に選択的に配置かつ固定可能であり、６０秒未満で前記支持構造体から取り外すことも可能であるように構成されている、請求項１に記載の磁場測位システム。
【請求項７】
前記固定構造体は、互いに離間する所定の位置で各磁場発生パッドに取り付けられている前記第１及び第２の固定機構を含み、
各固定機構は、
前記それぞれの磁場発生パッドに取り付けられている端部と、
支持構造体係合部であって、前記それぞれの磁場発生パッドが前記支持構造体上に選択的に配置されたときに前記支持構造体の側面に係合して、前記支持構造体上の前記それぞれの磁場発生パッドの相対配置を画定するように構成されている、支持構造体係合部と、を有するアームを有する、
請求項１に記載の磁場測位システム。
【請求項８】
各固定機構は、開口位置からクランプ位置に操作されるように構成されているクランプを有し、前記それぞれの磁場発生パッドが前記支持構造体の上に選択的に配置されたときに前記それぞれの支持構造体係合部を前記支持構造体の側面に係合させる、請求項７に記載の磁場測位システム。
【請求項９】
前記それぞれの磁場発生パッドに取り付けられている各固定機構の前記アームの前記端部は、前記それぞれの磁場発生パッドに対して延在位又は後退位に配置される前記それぞれの支持構造体係合部の位置決めを可能とする調節可能連結部を有し、それにより、前記支持構造体係合部のすべてが前記後退位にあるとき、前記第１及び第２の磁場発生パッドは互いに最も離間し、かつ前記支持構造体の前記側面に最も接近して配置され、前記支持構造体係合部のすべてが前記延在位にあるとき、前記第１及び第２の磁場発生パッドは互いに最も接近し、かつ前記支持構造体の前記側面から最も離間して配置される、請求項７に記載の磁場測位システム。
【請求項１０】
前記第１及び第２の固定機構はそれぞれ、前記支持構造体の下で接続されるように構成されている連結構成要素を有しており、
前記固定構造体は、前記第１の固定機構の前記連結構成要素への取り付けのために構成されている第１の接合部材、及び前記第２の固定機構の前記連結構成要素への取り付けのために構成されている第２の接合部材を含み、前記接合部材が取り付けられたときに、前記支持構造体上の前記磁場発生パッドの選択的な配置を固定する、
請求項７に記載の磁場測位システム。
【請求項１１】
支持構造体上に置かれている生体内での磁気検知を含む、外科処置又は診査手順においてカテーテルなどの遠位端部を追跡する方法であって、
前記支持構造体上に置かれた前記生体の第１の側面に沿って、磁場を発生するように操作可能な複数の磁気コイルを含む第１の磁場発生パッドを選択的に配置することと、
前記支持構造体上に置かれている前記生体の反対側の側面に沿って、磁場を発生するように操作可能な複数の磁気コイルを含む第２の磁場発生パッドを選択的に配置することと、
前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを前記支持構造体に固定することと、
前記第１及び第２の磁場発生パッドの前記複数の磁気コイルに連結されているプロセッサによって、前記選択的に配置された磁場発生パッドにより発生された磁場を相関させるプロセスを実行して、前記生体の所望の部分内を広がる基準磁場を画定し、前記基準磁場内の磁気センサを介してカテーテルの遠位端部の正確な測位及び追跡を可能にすることと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２の磁場発生パッドを前記選択的に配置することは、前記生体の前記側面周りの比較的対称的な磁気コイルのアレイを画定する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
互いから定められた距離で各磁場発生パッドに設けられている２つの磁気コイルを介して、第１及び第２の磁場発生パッドによって前記磁場を発生させることを更に含み、各磁気コイルは三軸コイルユニットとして構成されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記磁場を前記発生させることは、トリコイルボビンとして構成され、かつ約２００グラムの合計重量を有する三軸コイルユニットにより行われる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各磁場発生パッドに設けられている、６個の直線上に等間隔で並べられている磁気コイルを介して、前記第１及び第２の磁場発生パッドによって前記磁場を発生させることを更に含み、各磁気コイルは単一コイルユニットとして構成されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２の磁場発生パッドは、２０ｍｍを超過しない高さ及び３ｋｇを超過しない重量を有して構成されており、そのことで前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを前記支持構造体に前記選択的に配置及び前記固定することが６０秒未満で行われ、前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを６０秒未満で前記支持構造体から取り外すことを可能とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを前記支持構造体に前記固定することは、互いに離間して所定の位置で各磁場発生パッドに取り付けられている第１及び第２の固定機構により行われ、各固定機構は、前記それぞれの磁場発生パッドに取り付けられている端部及び支持構造体係合部を有するアームを有しており、
前記支持構造体上に前記磁場発生パッドを前記選択的に配置することは、前記支持構造体係合部を前記支持構造体のそれぞれの側面と係合させることにより行われる、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを前記支持構造体に前記固定することは、各固定機構のクランプを操作することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記それぞれの磁場発生パッドに取り付けられている各固定機構の前記アームの前記端部に調節可能連結部を設けることで、前記それぞれの支持構造体係合部を前記それぞれの磁場発生パッドに対して延在位又は後退位に配置することを可能とし、前記支持構造体係合部のすべてが前記後退位にあるとき、前記第１及び第２の磁場発生パッドは互いに最も離間し、かつ前記支持構造体の前記側面に最も近接して配置され、前記支持構造体係合部のすべてが前記延在位にあるとき、前記第１及び第２の磁場発生パッドは互いに最も近接し、かつ前記支持構造体の前記側面から最も離間して配置されることを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを前記支持構造体に前記固定することは、前記支持構造体の下で前記第１及び第２の固定機構を、少なくとも１つの接合部材によって接続することを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、あたかも完全に説明されているかのごとく、参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１１月２８日出願の特許仮出願第６２／５９１，２３８号の非仮出願である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
患者用ベッド、テーブル又は担架などの、支持構造体上に置かれた生体内での外科手技又は診査手順において、カテーテルなどの遠位端部を追跡する際に使用するための磁場測位システム及び方法が提供される。支持構造体上に置かれた生体のそれぞれの側面に沿って選択的に配置されるよう構成されている、細長いデュアル薄型磁場発生パッドが提供される。各磁場発生パッドは、磁場を発生するように操作可能な複数の磁気コイルを含む。
【０００３】
支持構造体上に選択的に配置したときに支持構造体にデュアル磁場発生パッドを取り外し可能に固定するように、固定構造体が設けられる。好ましくは、デュアル磁場発生パッド及び関連付けられた固定構造体は、デュアル磁場発生パッドが６０秒未満で支持構造体上に選択的に配置かつ固定可能であり、６０秒未満で支持構造体から取り外すことも可能であるように構成されている。好ましくは、第１及び第２の細長い磁場発生パッドはそれぞれ、高さが２０ｍｍを超えず、かつ重量が３ｋｇを超えない薄型で構成される。
【０００４】
デュアル磁場発生パッドの磁気コイルにプロセッサが連結されている。プロセッサは、磁場発生パッドにより発生する磁場を相関させるプロセスを実行するよう構成されており、支持構造体上に置かれている生体の所望の部分内を広がる基準磁場を画定する。これにより、基準磁場内にてカテーテルの磁気センサを介して、カテーテルの遠位端部の正確な測位及び追跡を可能にする。
【０００５】
デュアル磁場発生パッドは、好ましくは比較的対称的であり、生体の側面の近くに配置されたときに比較的対照的な磁気コイルのアレイを画定する。一実施形態では、デュアル磁場発生パッドによって発生された磁場は、互いから定められた距離で各磁場発生パッドに設けられている２つの磁気コイルによって発生する。このような実施形態では、各磁気コイルは、約２００グラムの合計重量を有するトリコイルボビンなどの三軸コイルユニットとして構成され得る。別の実施形態では、デュアル磁場発生パッドによって発生された磁場は、各磁場発生パッドに設けられている、６個の直線上に等間隔で並べられている磁気コイルにより発生し、各磁気コイルは単一コイルユニットとして構成されている。
【０００６】
支持構造体に各磁場発生パッドを固定するため、２つの固定機構を、互いに離間する所定の位置で各磁場発生パッドに取り付けることができる。このような場合、各固定機構は、それぞれの磁場発生パッドに取り付けられている端部と、支持構造体係合部と、を有するアームを有することができる。アームの支持構造体係合部は、それぞれの磁場発生パッドが支持構造体の上に選択的に配置されたときに支持構造体係合部が支持構造体の側面と係合して、支持構造体上のそれぞれの磁場発生パッドの相対配置を画定するように構成することができる。
【０００７】
このような固定機構のそれぞれのアームのパッド取付け端部は、それぞれの磁場発生パッドに対して延在位又は後退位に配置されるそれぞれの支持構造体係合部の位置決めを可能とする調節可能連結部を有してもよい。こうして、支持構造体係合部がすべて後退位にあるとき、デュアル磁場発生パッドは互いに最も離間し、かつ支持構造体の側面に最も接近して配置され、支持構造体係合部のすべてが延在位にあるときには互いに最も接近し、かつ支持構造体の側面から最も離れて配置される。
【０００８】
一実施形態では、各固定機構は、開口位置からクランプ位置まで操作されるように構成されているクランプを有する。これらのクランプは、それぞれの支持構造体係合部が、支持構造体のそれぞれの側面と係合したときに好ましくは操作されて、磁場発生パッドは支持構造体上のその選択的に配置された位置に固定される。別の実施形態では、各固定機構は、支持構造体の下で接続されるように構成されている連結構成要素を有してもよい。このような場合、固定構造体は、第１の固定機構の連結構成要素に取り付けるために構成されている第１の接合部材、及び第２の固定機構の連結構成要素に取り付けのために構成されている第２の接合部材を含むことができ、接合部材が取り付けられたときに、支持構造体上の磁場発生パッドの選択的な配置を固定することができる。
【０００９】
本発明のこれら及びその他の目的、特徴及び利点は、添付の図面と関連付けて読まれるその例示的実施形態の以下の詳細説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明は、添付図面の図において、限定としてではなく一例として例示されている。
【図１】医療手技の間に、生体の内部にあるカテーテルなどの遠位端部を追跡する際に使用するための、磁気式測位システムの一例の概略描写図である。
【図２Ａ】患者用テーブルに固定された細長いデュアル薄型磁場発生パッドを備えている磁気式測位システムの一実施形態の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す細長いデュアル薄型磁場発生パッドの上面図である。
【図２Ｃ】図２Ａに示す磁気式測位システムの実施形態の下面図である。
【図３】据え付け可能なアームレストを備える、図２Ａに示す磁気式測位システムの斜視図である。
【図４Ａ】透視図にてロッドに接続されている磁場発生コイルユニットのアレイを例示する、図２Ａに示す細長いデュアル薄型磁場発生パッドのうちの１つの別の実施形態の上面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの線４Ｂに沿った、細長い薄型磁場発生パッドの断面図である。
【図５Ａ】「開口」位置における、図２Ａの細長いデュアル薄型磁場発生パッドの固定機構の斜視図である。
【図５Ｂ】「開口」位置における、図２Ａの細長いデュアル薄型磁場発生パッドの固定機構の側面図である。
【図６Ａ】「クランプ」位置における、図２Ａの細長いデュアル薄型磁場発生パッドの固定機構の斜視図である。
【図６Ｂ】「クランプ」位置における、図２Ａの細長いデュアル薄型磁場発生パッドの固定機構の側面図である。
【図７】図２Ａの細長いデュアル薄型磁場発生パッドのうちの１つの一部の下面図である。
【図８Ａ】図２Ａの細長いデュアル薄型磁場発生パッドの固定機構の別の実施形態の端面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの細長いデュアル薄型磁場発生パッドの固定機構の下面斜視図である。
【図９】図２Ａの細長いデュアル薄型磁場発生パッドの固定機構の別の代替物の下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
医療手技に関与する対象物の座標を追跡するためのさまざまな方法及びシステムが、当分野において知られている。例えば、磁気式ナビゲーションシステムを、医療器具、カテーテル、無線デバイスなどの器具をナビゲートするのに使用することができる。このような磁気式ナビゲーションシステムの１つは、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ，Ｉｎｃ．（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｂａｒ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）により製造されている、ＣＡＲＴＯ（登録商標）システムに見出すことができる。
【００１２】
磁気式ナビゲーションシステムにおいて、磁場は、例えば、複数の磁場発生装置を含む測位パッドによって発生される。磁気式ナビゲーションシステムでは、磁気位置検知を使用して、患者の臓器の中にある器具の遠位端部の位置座標を判定することができる。この目的のため、コンソール又は測位パッド内の駆動回路が、複数の磁場発生装置を駆動させて、患者の体内に広がる磁場を発生させる。
【００１３】
典型的には、磁場発生装置は、例えばＣＡＲＴＯ（商標）システムでは患者用テーブルの下などの患者の外部にある既知の位置にて患者の胴体の下に配置されている一体型測位パッドに組み込まれた、複数のコイルを備えている。この一体型パッドシステムは、例えば米国特許第６，６１８，６１２号に開示されている、コイルの配置がより難しく、所望の医療的手技の行為を妨げるおそれがあり、再使用するために消毒清浄が必要となり得る、患者の胴体への個々の磁場発生コイルの直接適用よりも著しい改善であった。
【００１４】
コイルは、診査されることになる患者の臓器を含む既定の作業容積内に磁場を発生させる。医療器具上に配置されている１つ以上の磁場センサは、磁場を検出して、これらの磁場に応答して電気信号を発生させる。信号プロセッサがこれらの信号を、典型的には位置と方位座標の両方を含めた医療器具の位置座標を判定するために処理する。各コイルは、プロセッサが磁場を各ソースから分離することができるよう、さまざまな周波数で伝送する。この位置検知の方法は上述のＣＡＲＴＯ（商標）システムに実装されており、米国特許第５，３９１，１９９号、同第６，６９０，９６３号、同第６，４８４，１１８号、同第６，２３９，７２４号、同第６，６１８，６１２号及び同第６，３３２，０８９号、国際特許公開第ＷＯ  ９６／０５７６８号、並びに米国特許出願公開第２００２／００６５４５５（Ａ１）号、同第２００３／０１２０１５０（Ａ１）号及び同第２００４／００６８１７８（Ａ１）号に詳細に記載されており、それらの開示はすべて参照により本明細書に組み込まれている。
【００１５】
ＣＡＲＴＯ（登録商標）システムは、磁気式位置検知に使用するための磁場を発生させる一体型測位パッドを従来使用している。一体型パッドは磁場を発生させる複数の磁気コイルを含んでおり、一般に、患者の下に配置される。一体型パッドは超低基準磁場を発生させ、ここから、器具（磁場センサを有する）の位置を判定することができる。これにより、医師には患者内部の身体構造の可視性及び向きが提供される。好適な磁気コイル、すなわち基準磁場トランスデューサの構造が、例えば、米国特許第６，６１８，６１２号に開示されている。
【００１６】
本明細書に記載されている本発明の測位システムは、既存の一体型パッド又は個々の磁場発生装置システムよりも、患者の胴体の側面に、ベッド又は担架２８などの患者用テーブルの上部に据え付けるのが容易な、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２に設けられている磁場発生装置コイルユニット２０１を有する。このシステムはまた、位置検知を行うときにカテーテルセンサにより使用される基準磁場を画定するため、及び据え付けをより簡単にするために、自己追跡アルゴリズムをも含む。パッドの自己追跡アルゴリズムの一例を以下に議論する。
【００１７】
図４Ａ〜図７のクランプ２０３などのクランプ機構を、使用時に磁場発生パッド２０２を定位置に固定するために使用することができる。代替として、患者のベッド上に磁場発生センサパッド２０２を固定するために、図８Ａ〜図８Ｂの弾性部材８０１などの可撓性バンドを使用することができる。弾性部材８０１の代わりに、図９に例示するようなラック及びピニオン機構９０１を使用してもよい。
【００１８】
特に、第１の実施形態は、現在ＣＡＲＴＯ（商標）システム又は個々のコイルユニットにおいて使用されている三角形状の測位パッドではなく、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２を採用している。この細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、患者の側面にて患者用テーブル２８の軸（長手方向軸など）上に好ましくは位置しており、固定構造体の取付具により、患者用テーブル２８の定位置に固定される。この固定構造体は、医療手技又は診査手順中に、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２が動くのを防止するよう設計されている。
【００１９】
図２Ａ〜図７に例示されている実施形態の固定構造体として、クランプ機構２０３が設けられている。クランプ機構２０３により、医師及び／又は測位パッドを据え付けした者が、手技を開始する前、及び／又は手技中に、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２を追加することが可能になる。したがって、公知の一体型測位パッド及び個々のコイル構成体は、測位パッド又は個々のコイルユニットを適切に位置決めすることを可能にするには、かなりの労力が必要となる一方、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２を追加するために患者は移動する必要がほとんどない。テーブル２８上に細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２を設置することにより、磁場発生コイル２０１を患者に接近させて、測位置精度を確実とするための磁場勾配を発生させること、及び磁気式測位システムと干渉する望ましくない金属源である蛍光透視検査システムコリメータなどの物品から距離を空けることを可能にする。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態による、心臓カテーテル挿入用途に使用される磁気式位置追跡システム１００の概略描写図である。システム１００は細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２を備え、このパッドは、磁場発生コイルなどの１つ以上の複数の磁場発生装置を備えている。細長いデュアル磁場発生パッド２０２の実施形態を図２〜図９を参照して更に詳しく記載薄型している。
【００２１】
患者２４は、カテーテル挿入用又は患者用テーブル２８上に横たわっている。医師３２は、患者２４の心臓３８の腔（吹き出しで示されている）にカテーテル３６を挿入している。システム１００は、心臓３８内のカテーテル３６の遠位端部４０の位置及び方位座標を判定して表示する。
【００２２】
図１の例示的な構成では、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、埋め込まれた磁場発生コイルユニット２０１、４０１を備えている（図２Ａ、図４Ａ及び図４Ｂを参照されたい）。細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、コイル２０１が、患者２４の外側の固定位置に位置され、心臓周りの画定される作業容積内に磁場を発生させるように操作可能になるよう、患者の胴体２４に沿ってテーブル２８の上又は患者の胴体２４の下に配置されている。磁場画定アルゴリズムは、パッドが一旦位置決めされると実行され、これにより、センサを使用するための磁場が画定される。
【００２３】
カテーテル３６の遠位端部４０にはめ込まれている位置センサ４２は、その近傍において、磁場を検出する。位置センサ４２は、検出した磁場に応答して位置信号を生成して、コンソール４４にこれを送信する。コンソール４４は、位置センサ４２によって送信された位置信号に基づいて、コイル２０１対してカテーテル３６の位置及び方位を計算する追跡プロセッサ４８を備えている。典型的には、コンソール４４はまた、コネクタケーブル４９を介してコイル２０１を駆動し、適切な磁場を発生させて、磁場画定アルゴリズムを実行する。カテーテル３６の位置及び方位座標は、ディスプレイ５０を使用して医師に表示される。
【００２４】
図１では心臓カテーテル挿入又は他の手技のための例示システム１００を示しているが、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、整形外科用インプラント及び他の医療器具を追跡するためなどの、他の位置追跡用途に使用することができる。
【００２５】
細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２はまた、磁場追跡システムにより使用される、蛍光透視検査システムと適合可能であり得る。したがって、一実施形態では、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、ＬＡＯ６０−ＲＡＯ６０（＠ＣＲＡ／ＣＡＵ  ０）の蛍光Ｃアームの方位に対して蛍光アイソセンター下の水平面に中心を据えると、Ｘ線透過性となり得る。同様に、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、蛍光Ｃアーム移動（ＬＡＯ−ＲＡＯ回転を考える）との干渉を最小限にするよう設計されてもよい。細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、硬質表面（例えば、床）上への最大１メートルからの落下などの機械的衝撃に、破損することなく耐えられるほど、丈夫で可撓性があってもよい。
【００２６】
システム１００の追跡プロセッサ４８を備えた細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２の機能インターフェースは、無線接続によって実行されてもよい。その場合、測位パッドは、コネクタケーブル４９の代わりに、電源ケーブルを介して電源のみに接続される。無線接続は、標準無線プロトコル（ＷＬＡＮ  ＩＥＥＥ８０２．１１など）＋同期を行うための実行に基づくことができる。
【００２７】
図２Ａは、患者用テーブル２８の長手方向軸に沿って位置決めされた、例示的な細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２を示している。この例では、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、各パッド２０２に２つずつ、合計４つのトリコイル磁場発生ユニット２０１を有する。各パッドについて、磁場発生ユニット２０１は、パッドの２つの磁場発生コイルユニット２０１が、好ましくは互いの中心から５００ｍｍ以下で離間するように、パッド２０２の反対側の端部に一定距離で設けられている。この距離は、比較的薄型の磁場発生コイルユニット２０１を使用して十分な磁場発生が確実となるように選択されている。各パッド内のコイルユニットの固定した空間を維持するため、パッド２０２内の各磁場発生コイルユニット２０１に固定されている端部を有する連結ロッド２０４を設けることができる。
【００２８】
図２Ａの例において、磁場発生コイルユニット２０１は、好ましくは、合わせて約２００グラムの重さとなるトリコイルボビンであり、その結果、各パッドはわずか１〜２ｋｇの重量であり、長さ５４０ｍｍ、幅１４０ｍｍ及び高さ８．５ｍｍとなる。こうして、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、既存システムに比べると、据え付けが容易であり、薄型及び低重量である。パッド２０２の比較的容易な取り扱い及び配置を可能にするため、パッド２０２は、一般に、重量が３ｋｇを超えず、２０ｍｍを超えない高さである。
【００２９】
細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、システム１００の所望の磁場ゾーンを画定する磁場を発生させるように据え付けられる。上記の実施形態では、据え付けられたときの細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２間の距離は、作業容積内に十分な磁場勾配を維持するよう、５０ｃｍを超えないことが好ましい。
【００３０】
パッド２０２の据え付けに関連して、追跡プロセッサ４８は、パッド２０２が互いに５０ｃｍなど所定の最大距離内に位置決めされているかどうかを検出することができるように、プログラミングされ得る。プロセッサは、パッド２０２が、検知磁場を適切に発生させられるほど互いに十分に近接して位置決めされているかどうかについて、ディスプレイ５０上に指標を表示するために、コンソールに中継される信号を発生させることができる。
【００３１】
好ましくは、パッドは互いに対称であり、それぞれが各空間方向に同数の磁場発生コイルユニットを有しており、典型的には、３の倍数になる数が使用される。細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、「単軸センサ」（Single Axis Sensor、ＳＡＳ）精度の改善を支援することができる。三軸コイル２０１がパッド２０２のそれぞれの各端部に設けられている図２Ａの実施形態とは対照的に、図４Ａ及び図４Ｂは、別の実施形態において、６個の単軸コイル４０１のアレイが細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２のそれぞれの長さに沿って均等に分布されているのを例示している。各パッド２０２内の単軸磁場発生コイル４０１間に均等な一定の空間を維持するよう、連結ロッド部材４０４が設けられている。
【００３２】
細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、例えば約１００ニュートンより低い水平方向の力の結果によるパッド２０２の意図しない移動を防止するために患者用テーブル２８をパッド２０２に固定するための、クランプ２０３などの固定機構を含む。一実施形態では、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２は、システム全体の設計要素と一致した人間工学的設計を有して、細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２が、１つのシステム１００の一部であることを強調している。
【００３３】
クランプ機構２０３などの固定構造体は、１分以内での細長いデュアル薄型磁場発生パッド２０２の据付け、及び更に短い時間での取り外しを可能とするように設計されているのが好ましい。忙しい外科作業中では、患者の外科手術、マッピング及び／又は他の手順が比較的厳しい時間スケジュールで行われることが多い。本発明は、手技を受けた患者のテーブルから磁場発生パッドを非常に迅速に取り外すこと、及び次の手技が予定されている別の患者のテーブル上にパッドを据え付けることを可能にすることにより、このような連続的手順を効率よく実施することをかなり容易にする。
【００３４】
測位パッド２０は、患者用テーブル２８上の患者用テーブルアームレスト２０５への干渉を回避する保持構造体を備えてもよい。図３に示すとおり、一実施形態では、磁場発生パッド２０２は、単一デバイスとしてアームレスト２０５と一体化されていてもよい。
【００３５】
図２Ａ〜図７は、患者用テーブル２８に細長い薄型磁場発生パッド２０２を固定するための、単一タイプのクランプ機構２０３を示している。この例において、各パッドには２つのクランプ機構２０３が設けられている。図５Ａ〜図６Ｂにおいて最も良く見られるとおり、固定クランプ機構２０３はそれぞれ、対応する磁場発生パッド２０２に接続されているパッド取付けアーム２０６を含む。アーム２０６はそれぞれ、パッド２０２が据え付けられたときに、患者用テーブル２８の側面に当接するよう構成されているテーブル係合部２０８を有し、そのことで、テーブル係合部２０８の係合は、図２Ａ及び図２Ｂに最も良くられるとおり、テーブル２８に対してパッド２０２の位置を画定する。
【００３６】
図５Ａ及び図５Ｂは、各クランプ機構２０３のテーブル係合部２０８がテーブル２８のそれぞれの側面に当接するように磁場発生パッド２０２をテーブル２８上に位置決めすることを可能とする、開口状態にあるクランプ機構２０３のうちの１つの図を示している。図６Ａ及び図６Ｂは、テーブル２８上に適切に位置決めされた磁場発生パッド２０２を有する、クランプ状態のクランプ機構２０３の図を示している。
【００３７】
例示的なクランプ機構２０３はレバー型の設計をしており、それぞれが、個人が磁場発生パッド２０２を据え付けることにより、開口位置とクランプ位置との間をトグルで切り替えるために容易に把持できるハンドル部５０１を有する。クランプ機構２０３のレバーハンドル５０１は、枢動シャフト５０２を中心に枢動して、クランプ位置と開口位置との間のクランプ端部５０３を動かす。図６Ａ及び図６Ｂ中で示すように、ハンドル５０１は下方向に押し込まれ、そのことでクランプ端部５０３は患者用テーブルの底部に対して上方向に枢動される。このクランプ位置では、患者用テーブルに十分な力が働き、取り付けられている磁場発生パッド２０２は容易に動かない。
【００３８】
図７は、クランプ機構２０３のアーム２０６のパッド２０２への取付けの任意選択的な調節機能を示す、磁場発生パッド２０２のうちの１つの一部の下面図を示している。アーム２０６は、磁場発生パッド２０２からのテーブル係合部２０８の距離の調節を可能にする、調節可能連結部２０７を装備している。調節可能連結部２０７は、一連の画定された孔に対して、さまざまな位置で係合可能な、例えば、スロット／タブ機構、スライド型機構又は突出ピンとして構成され得る。
【００３９】
調節可能連結部２０７により、固定機構２０３のアーム２０６のテーブル係合部２０８は、パッド２０２に対して延在位又は後退位で位置決めすることが可能となり、それらの間の１つ以上の位置でテーブル係合部２０８にアーム２０６を取り付けることが可能となるよう構成されてもよい。デュアル磁場発生パッド２０２は、テーブル２８上に据え付けられるとテーブル２８のそれぞれの側面から最も離れ、固定機構２０３のテーブル係合部２０８が延在位にあるときには互いに最も接近していることになる。固定機構２０３のテーブル係合部２０８が後退位にあるとき、デュアル磁場発生パッド２０２はテーブル２８のそれぞれの側面に最も近づき、据え付けられると互いに最も離れる。パッド２０２に対する固定機構２０３の連結部の調節機能により、広いテーブルと狭いテーブルの両方でパッドを使用することが可能となる。
【００４０】
図８Ａ及び図８Ｂは、磁場発生パッド２０２用のテーブル固定機構８０３の代替実施形態を示している。固定機構８０３はそれぞれ、アーム２０６に類似した、テーブル係合部８０８に沿ったパッド取付けアーム８０６、及び上記のクランプ機構２０３のテーブル係合部２０８を含む。更に、各固定機構８０３は、テーブル２８の下面に延在するアーム８０６の一部に取り付けられているボス８０４を含む。ボス８０４は、弾性部材など８０１の端部を収容するように構成されている。弾性部材８０１は、患者用テーブル２８上の定位置に磁場発生パッド２０２を固定するように作用する。アーム８０６は、固定機構８０３が使用されたときにさまざまなテーブルの幅を収容するための、クランプ機構２０３のアーム連結部２０７などの調節可能連結部を含むことができる。弾性部材８０１は、適切な長さのゴム又は他の弾性材料から作製されて、患者用テーブル２８に据え付けられると、不注意によるパッド２０２の移動を防止するための十分な固定用張力を発揮してもよい。
【００４１】
図８Ｂに示す例に示すとおり、デュアル磁場発生パッド２０２が据え付けられたとき、各パッド２０２は、もう一方のパッド２０２の対応する固定機構８０３と互いに対向する２つの固定機構８０３によって、テーブルに固定される。２つの弾性部材８０１が使用され、それぞれが、対応する対向した固定機構８０３の対を固定している。
【００４２】
弾性部材８０１の代わりに、図９に示すようなラック及びピニオン機構９０１、又は他の接続デバイスを使用して、対向するデュアル磁場発生パッド２０２の固定機構８０３を接続することができる。接合部材が弾性でないときの実施形態では、接合部材は、目視可能な距離の印（すなわちｍｍ又はｃｍ）又は既知の長さを有して、デュアルパッド２０２が互いに所望の最大距離内に存在するのを確実としてもよい。
【００４３】
上で参照されるとおり、自己追跡プロセスは、デュアル磁場発生パッド２０２が共同配置されているところを判定するために行われる。この自己追跡は、２つのパッド２０２であって、その物理的な近さが、医療手技の過程中及び／又は医療手技のための準備中に変化し得る２つのパッド２０２の使用を可能にする。この追跡は、相互に対する構成要素の位置を使用する。各構成要素は、他の構成要素と通信するための、少なくとも１つのトランスミッタ及びセンサを有する。各パッド２０２は、もう一方のパッドの伝送用コイルによって誘起される磁場を読み取るセンサを含む。このようなセンサは、磁場発生ユニット２０１に組み込まれてもよく、例えば、米国特許第６，６１８，６１２号を参照されたい。これらの読み取りによって、２つのパッドの相対位置を知ることが可能になる。
【００４４】
自己追跡アルゴリズムは、定義された座標システム中の伝送用コイルの位置及び向きを提供する。伝送用コイルはあらかじめ較正されていなければならない。すなわち、その磁場モーメント（球面調和関数の任意の所望の次数まで）が既知でなければならない。座標システムを定義する方法は多く存在する。具体的には、その原点が、伝送用コイルすべての位置の重心である座標システムを選択することができる。ｘ〜ｙ平面は、パッド２０２のうちの１つの任意の２つのコイルの中心、及びもう一方のパッド２０２上のコイルの中心を含む平面により画定される。球面調和関数の展開における、次数１（双極子）への運用の一例では、概念は、任意の次数に容易に展開することができ、回転マトリックスは、以下として定義することができ、
【００４５】
【数１】
2019098172.tif 000003
そして双極子多項式行列は、以下として定義することができる。
【００４６】
【数２】
2019098172.tif 000004
【００４７】
トランスミッタｉの位置を（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）とし、トランスミッタｊの位置を（ｘｊ，ｙｊ，ｚｊ）とする。一般性の喪失なしに、各コイルの中心に磁気センサが存在すると仮定すると、コイルｊにより伝送される、トランスミッタｉの中心におけるセンサによって測定される磁場は、以下のとおりに表すことができる：
【００４８】
【数３】
2019098172.tif 000005
（式中、
【００４９】
【数４】
2019098172.tif 000006
は、トランスミッタｊに対する磁気双極子ベクトルである）。
【００５０】
この式は、６つが位置変数であり、６つが方位変数である、１２個の未知数を有する。一式のＮ個の伝送用コイルは、合計で９Ｎ個の未知数（３つが位置変数、６つの方位変数であり、３つがトランスミッタの、３つがセンサのものである）を有することになる。トランスミッタすべてからの磁場を測定するセンサはそれぞれ（関連するものは除外する）、３（Ｎ−１）個の値を測定し、合計が３Ｎ（Ｎ−１）個の式となる。
【００５１】
４個以上のコイルを有するいずれのシステムの場合、式の数は、未知数の数よりも多い。このシステムはまた、最適化アルゴリズムを使用して解を求めることもでき、費用関数は、測定値と式１の右側の値との間の差異の合計（二乗の合計）となる。座標システムの原点がコイル中心の重心であるという条件が、制限事項として含まれている。コイル間の距離が周知であり、かつ固定されている場合、それらのコイルを余分な制限として含み得る。
【００５２】
当業者であれば、本教示が、本明細書の上に具体的に図示及び記載されたものに限定されないことを理解するであろう。むしろ、本発明の範囲は、上述のさまざまな特徴の組合せ及び部分組合せ、並びに上述の説明を一読すると当業者には想起されると思われる、先行技術には存在しない上述の特徴の変形及び改変をも含む。
【００５３】
参照符号
２４患者
２８支持構造体
３６カテーテル
３８心臓
４０カテーテルの遠位端部
４２位置センサ
４４コンソール
４追跡プロセッサ
４９コネクタケーブル
５０ディスプレイ
１００磁場測位システム
２０１磁場発生コイルユニット
２０２細長い薄型磁場発生パッド
２０３クランプ／固定機構
２０４連結ロッド
２０５アームレスト
２０６固定機構アーム
２０７調節可能連結部
２０８テーブル係合アーム部
４０１単軸コイル
４０４連結ロッド部材
５０１クランプハンドル
５０２枢動シャフト
５０３クランプ端部
８０１弾性部材
８０３固定機構
８０４ボス
８０６固定機構アーム
８０８テーブル係合アーム部
９０１ラック及びピニオン機構
【００５４】
〔実施の態様〕
（１）  支持構造体上に置かれている生体内での外科処置又は診査手順において、磁気センサを含む、カテーテルなどの遠位端部の追跡に使用するための磁場測位システムであって、
磁場を発生するように操作可能な複数の磁気コイルを含む、前記支持構造体上に置かれている前記生体の第１の側面に沿って選択的に配置されるように構成されている第１の磁場発生パッドと、
磁場を発生するように操作可能な複数の磁気コイルを含む、前記支持構造体上に置かれている前記生体の反対側の側面に沿って選択的に配置されるように構成されている、第２の磁場発生パッドと、
前記第１及び第２の磁場発生パッドを、前記支持構造体上に選択的に配置したときに、前記支持構造体に取り外し可能に固定するように構成されている、固定構造体と、
前記第１及び第２の磁場発生パッドの前記磁気コイルに連結されており、前記磁場発生パッドにより発生する磁場を相関させるプロセスを実行するように構成されているプロセッサであって、前記生体の所望の部分内を広がる基準磁場を画定し、前記基準磁場内にて前記磁気センサを介してカテーテルの遠位端部の正確な測位及び追跡を可能にする、プロセッサと、
を備える、システム。
（２）  前記第１及び第２の磁場発生パッドが比較的対称的であり、前記生体の前記側面の近くに配置されたときに比較的対称的な磁気コイルのアレイを画定する、実施態様１に記載の磁場測位システム。
（３）  前記第１及び第２の磁場発生パッドによって発生された前記磁場は、互いから定められた距離で各磁場発生パッドに設けられている２つの磁気コイルによって発生し、各磁気コイルは三軸コイルユニットとして構成されている、実施態様２に記載の磁場測位システム。
（４）  前記三軸コイルユニットはトリコイルボビン（tri-coil bobbins）として構成されており、かつ約２００グラムの合計重量を有する、実施態様３に記載の磁場測位システム。
（５）  前記第１及び第２の磁場発生パッドによって発生された前記磁場は、各磁場発生パッドに設けられている、６個の直線上に等間隔で並べられている磁気コイルにより発生し、各磁気コイルは単一コイルユニットとして構成されている、実施態様２に記載の磁場測位システム。
【００５５】
（６）  前記第１及び第２の磁場発生パッドの各々が、２０ｍｍを超過しない高さ及び３ｋｇを超過しない重量を有して構成されており、前記固定構造体は、前記第１及び第２の磁場発生パッドを、６０秒未満で前記支持構造体に選択的に配置かつ固定可能であり、６０秒未満で前記支持構造体から取り外すことも可能であるように構成されている、実施態様１に記載の磁場測位システム。
（７）  前記固定構造体は、互いに離間する所定の位置で各磁場発生パッドに取り付けられている前記第１及び第２の固定機構を含み、
各固定機構は、
前記それぞれの磁場発生パッドに取り付けられている端部と、
支持構造体係合部であって、前記それぞれの磁場発生パッドが前記支持構造体上に選択的に配置されたときに前記支持構造体の側面に係合して、前記支持構造体上の前記それぞれの磁場発生パッドの相対配置を画定するように構成されている、支持構造体係合部と、を有するアームを有する、
実施態様１に記載の磁場測位システム。
（８）  各固定機構は、開口位置からクランプ位置に操作されるように構成されているクランプを有し、前記それぞれの磁場発生パッドが前記支持構造体の上に選択的に配置されたときに前記それぞれの支持構造体係合部を前記支持構造体の側面に係合させる、実施態様７に記載の磁場測位システム。
（９）  前記それぞれの磁場発生パッドに取り付けられている各固定機構の前記アームの前記端部は、前記それぞれの磁場発生パッドに対して延在位又は後退位に配置される前記それぞれの支持構造体係合部の位置決めを可能とする調節可能連結部を有し、それにより、前記支持構造体係合部のすべてが前記後退位にあるとき、前記第１及び第２の磁場発生パッドは互いに最も離間し、かつ前記支持構造体の前記側面に最も接近して配置され、前記支持構造体係合部のすべてが前記延在位にあるとき、前記第１及び第２の磁場発生パッドは互いに最も接近し、かつ前記支持構造体の前記側面から最も離間して配置される、実施態様７に記載の磁場測位システム。
（１０）  前記第１及び第２の固定機構はそれぞれ、前記支持構造体の下で接続されるように構成されている連結構成要素を有しており、
前記固定構造体は、前記第１の固定機構の前記連結構成要素への取り付けのために構成されている第１の接合部材、及び前記第２の固定機構の前記連結構成要素への取り付けのために構成されている第２の接合部材を含み、前記接合部材が取り付けられたときに、前記支持構造体上の前記磁場発生パッドの選択的な配置を固定する、
実施態様７に記載の磁場測位システム。
【００５６】
（１１）  支持構造体上に置かれている生体内での磁気検知を含む、外科処置又は診査手順においてカテーテルなどの遠位端部を追跡する方法であって、
前記支持構造体上に置かれた前記生体の第１の側面に沿って、磁場を発生するように操作可能な複数の磁気コイルを含む第１の磁場発生パッドを選択的に配置することと、
前記支持構造体上に置かれている前記生体の反対側の側面に沿って、磁場を発生するように操作可能な複数の磁気コイルを含む第２の磁場発生パッドを選択的に配置することと、
前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを前記支持構造体に固定することと、
前記第１及び第２の磁場発生パッドの前記複数の磁気コイルに連結されているプロセッサによって、前記選択的に配置された磁場発生パッドにより発生された磁場を相関させるプロセスを実行して、前記生体の所望の部分内を広がる基準磁場を画定し、前記基準磁場内の磁気センサを介してカテーテルの遠位端部の正確な測位及び追跡を可能にすることと、
を含む、方法。
（１２）  前記第１及び第２の磁場発生パッドを前記選択的に配置することは、前記生体の前記側面周りの比較的対称的な磁気コイルのアレイを画定する、実施態様１１に記載の方法。
（１３）  互いから定められた距離で各磁場発生パッドに設けられている２つの磁気コイルを介して、第１及び第２の磁場発生パッドによって前記磁場を発生させることを更に含み、各磁気コイルは三軸コイルユニットとして構成されている、実施態様１２に記載の方法。
（１４）  前記磁場を前記発生させることは、トリコイルボビンとして構成され、かつ約２００グラムの合計重量を有する三軸コイルユニットにより行われる、実施態様１３に記載の方法。
（１５）  各磁場発生パッドに設けられている、６個の直線上に等間隔で並べられている磁気コイルを介して、前記第１及び第２の磁場発生パッドによって前記磁場を発生させることを更に含み、各磁気コイルは単一コイルユニットとして構成されている、実施態様１２に記載の方法。
【００５７】
（１６）  前記第１及び第２の磁場発生パッドは、２０ｍｍを超過しない高さ及び３ｋｇを超過しない重量を有して構成されており、そのことで前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを前記支持構造体に前記選択的に配置及び前記固定することが６０秒未満で行われ、前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを６０秒未満で前記支持構造体から取り外すことを可能とする、実施態様１１に記載の方法。
（１７）  前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを前記支持構造体に前記固定することは、互いに離間して所定の位置で各磁場発生パッドに取り付けられている第１及び第２の固定機構により行われ、各固定機構は、前記それぞれの磁場発生パッドに取り付けられている端部及び支持構造体係合部を有するアームを有しており、
前記支持構造体上に前記磁場発生パッドを前記選択的に配置することは、前記支持構造体係合部を前記支持構造体のそれぞれの側面と係合させることにより行われる、
実施態様１１に記載の方法。
（１８）  前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを前記支持構造体に前記固定することは、各固定機構のクランプを操作することを含む、実施態様１７に記載の方法。
（１９）  前記それぞれの磁場発生パッドに取り付けられている各固定機構の前記アームの前記端部に調節可能連結部を設けることで、前記それぞれの支持構造体係合部を前記それぞれの磁場発生パッドに対して延在位又は後退位に配置することを可能とし、前記支持構造体係合部のすべてが前記後退位にあるとき、前記第１及び第２の磁場発生パッドは互いに最も離間し、かつ前記支持構造体の前記側面に最も近接して配置され、前記支持構造体係合部のすべてが前記延在位にあるとき、前記第１及び第２の磁場発生パッドは互いに最も近接し、かつ前記支持構造体の前記側面から最も離間して配置されることを更に含む、実施態様１７に記載の方法。
（２０）  前記第１及び第２の選択的に配置された磁場発生パッドを前記支持構造体に前記固定することは、前記支持構造体の下で前記第１及び第２の固定機構を、少なくとも１つの接合部材によって接続することを含む、実施態様１７に記載の方法。
【図１】
2019098172.tif 000007
【図２Ａ】
2019098172.tif 000008
【図２Ｂ】
2019098172.tif 000009
【図２Ｃ】
2019098172.tif 000010
【図３】
2019098172.tif 000011
【図４Ａ】
2019098172.tif 000012
【図４Ｂ】
2019098172.tif 000013
【図５Ａ】
2019098172.tif 000014
【図５Ｂ】
2019098172.tif 000015
【図６Ａ】
2019098172.tif 000016
【図６Ｂ】
2019098172.tif 000017
【図７】
2019098172.tif 000018
【図８Ａ】
2019098172.tif 000019
【図８Ｂ】
2019098172.tif 000020
【図９】
2019098172.tif 000021
【外国語明細書】
2019098172000001.pdf