(57)【要約】【課題】較正固定具、較正位置センサ、及びインターフェース回路を含む装置を提供すること。【解決手段】較正固定具は、医療用プローブの遠位端に嵌合するように寸法決め及び形状決めされ、その結果、遠位端が較正固定具の壁と物理的に接触している。較正位置センサは、較正固定具内で壁に対して既知の位置に固定され、磁界を感知することに応答して較正位置センサの所与の位置を示す位置信号を生成するように構成されている。インターフェース回路は、較正位置センサに電気的に結合され、位置信号を出力するように構成されている。【選択図】図２
2019202134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
較正固定具であって、医療用プローブの遠位端に嵌合するように寸法決め及び形状決めされ、その結果、前記遠位端が前記較正固定具の壁と物理的に接触している、較正固定具と、
較正位置センサであって、前記較正固定具内で前記壁に対して既知の位置に固定され、磁界の感知に応じて前記較正位置センサの所与の位置を示す位置信号を生成するように構成された、較正位置センサと、
前記較正位置センサに電気的に結合され、前記位置信号を出力するように構成されたインターフェース回路と、を含む、装置。
【請求項２】
（ｉ）前記医療用プローブに取り付けられたプローブ位置センサの測定位置を示す電気信号を受信し、（ｉｉ）前記較正位置センサによって生成された前記位置信号を受信し、かつ（ｉｉｉ）前記電気信号及び前記位置信号に基づいて、前記プローブ位置センサと前記遠位端の先端との間の距離を推定するように構成されたプロセッサを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
追加の較正位置センサを含み、前記追加の較正位置センサが、前記較正固定具内で前記較正位置センサに対して所定の位置に固定され、前記磁界の感知に応じて、前記追加の較正位置センサの追加の位置を示す追加の位置信号を生成するように構成され、前記プロセッサが、前記所定の位置、前記位置信号、及び前記追加の位置信号に基づいて、前記距離を推定するためのスケーリング係数を生成するように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記較正固定具に固定され、前記磁界を生成するように構成された較正器具を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記較正器具が、前記磁界を生成するように構成された複数のヘルムホルツコイルを含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記インターフェース回路が、無線で、又は前記インターフェース回路に結合された電気ケーブルを介して前記位置信号を送信するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
較正装置を製造する方法であって、
較正固定具を製造することであって、前記較正固定具が、医療用プローブの遠位端に嵌合するように寸法決め及び形状決めされ、その結果、前記遠位端が前記較正固定具の壁と物理的に接触している、較正固定具を製造することと、
磁界の感知に応じて較正位置センサの所与の位置を示す位置信号を生成するための前記較正位置センサを前記較正固定具内で前記壁に対して既知の位置に固定することと、
前記位置信号を出力するためのインターフェース回路を、前記較正位置センサに電気的に結合することと、を含む、方法。
【請求項８】
（ｉ）前記医療用プローブに取り付けられたプローブ位置センサの測定位置を示す電気信号を受信し、（ｉｉ）前記較正位置センサによって生成された前記位置信号を受信し、かつ（ｉｉｉ）前記電気信号及び前記位置信号に基づいて、前記プローブ位置センサと前記遠位端の先端との間の距離を推定するためのプロセッサを前記インターフェース回路に結合することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記磁界の感知に応じて、追加の較正位置センサの追加の位置を示す追加の位置信号を生成するための前記追加の較正位置センサを、前記較正固定具内で前記較正位置センサに対して所定の位置で固定することを含み、その結果、前記プロセッサが、（ｉ）前記所定の位置、（ｉｉ）前記位置信号、及び（ｉｉｉ）前記追加の位置信号に基づいて、前記距離を推定するためのスケーリング係数を生成する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記磁界を生成する較正器具に前記較正固定具を固定することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記位置信号を送信するための電気ケーブル及び無線通信機器のうちの少なくとも１つを前記インターフェース回路に結合することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
方法であって、
較正固定具内で、前記較正固定具の壁に対して既知の位置に固定された較正位置センサの所与の位置を示す位置信号を受信することであって、前記較正固定具が、医療用プローブの遠位端に嵌合するように寸法決め及び形状決めされ、その結果、前記遠位端が前記較正固定具の前記壁と物理的に接触している、位置信号を受信することと、
前記医療用プローブに取り付けられたプローブ位置センサの測定位置を示す電気信号を受信することであって、前記遠位端の先端が前記壁と物理的に接触する、電気信号を受信することと、
前記電気信号及び前記位置信号に基づいて、前記プローブ位置センサと前記遠位端の前記先端との間の距離を推定することと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に医療機器に関し、具体的には位置センサを含むカテーテルを較正するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
位置センサは、特に、患者の体内の医療機器を追跡するために使用される。このような機器及びセンサを較正及び適用するための様々な技術が、当該技術分野において既知である。
【０００３】
例えば、米国特許出願公開第２０１５／０２４７９４４号は、平坦な位置特定パッド用の較正治具を記載している。治具は、検出器アセンブリと、位置決めユニットと、インターフェース回路と、を含む。検出器アセンブリは、複数の磁界検出器のアレイを含む。位置決めユニットは、位置特定パッドに対して１つ又は２つ以上の既知の位置に検出器アセンブリを固定するように構成されている。インターフェース回路は、既知の位置に検出器アセンブリが固定されたときに検出器アセンブリの磁界検出器により発生する電気信号が出力して、位置決定システムでなされた位置測定値を較正するように構成されている。
【０００４】
米国特許出願公開第２００１／００２７２７１号は、誘導固定具を使用して定位手術中に外科用器具を位置決めするための方法及び装置を記載している。誘導固定具は、上部に対して固定された軌道に沿って外科用器具を移動させるための器具ガイドを含む上部を含み、また、取り付け基部及び調節機構を含む、上部を支持する調節可能な基部を含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に記載される本発明の一実施形態は、較正固定具、較正位置センサ、及びインターフェース回路を含む装置を提供する。較正固定具は、医療用プローブの遠位端に嵌合するように寸法決め及び形状決めされ、その結果、遠位端が較正固定具の壁と物理的に接触している。較正位置センサは、較正固定具内で壁に対して既知の位置に固定され、磁界の感知に応じて較正位置センサの所与の位置を示す位置信号を生成するように構成されている。インターフェース回路は、較正位置センサに電気的に結合され、位置信号を出力するように構成されている。
【０００６】
いくつかの実施形態では、装置は、（ｉ）医療用プローブに取り付けられたプローブ位置センサの測定位置を示す電気信号を受信し、（ｉｉ）較正位置センサによって生成された位置信号を受信し、かつ（ｉｉｉ）電気信号及び位置信号に基づいて、プローブ位置センサと遠位端の先端との間の距離を推定するように構成されたプロセッサを含む。他の実施形態では、装置は、追加の較正位置を含み、追加の較正位置センサは、較正固定具内で較正位置センサに対して所定の位置に固定され、磁界の感知に応じて、追加の較正位置センサの追加の位置を示す追加の位置信号を生成するように構成されている。プロセッサは、所定の位置、位置信号、及び追加の位置信号に基づいて、距離を推定するためのスケーリング係数を生成するように更に構成されている。
【０００７】
一実施形態では、装置は、較正固定具に固定され、磁界を生成するように構成された較正器具を含む。別の実施形態では、較正器具は、磁界を生成するように構成された複数のヘルムホルツコイルを含む。更に別の実施形態では、インターフェース回路は、無線で、又はインターフェース回路に結合された電気ケーブルを介して位置信号を送信するように構成されている。
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、較正装置を製造する方法が更に提供され、方法は、較正固定具を製造することであって、較正固定具が、医療用プローブの遠位端に嵌合するように寸法決め及び形状決めされ、その結果、遠位端が較正固定具の壁と物理的に接触している、較正固定具を製造することを含む。磁界の感知に応じて較正位置センサの所与の位置を示す位置信号を生成するための較正位置センサは、較正固定具内で壁に対して既知の位置に固定される。位置信号を出力するためのインターフェース回路は、較正位置センサに電気的に結合される。
【０００９】
本発明は、以下の「発明を実施するための形態」を図面と併せて考慮すると、より完全に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による、カテーテル法システムの概略描画図である。
【図２】本発明の一実施形態による、較正器具の概略描画図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
概論
心カテーテルなどの低侵襲性医療機器は、所与の位置でそれに結合された少なくとも１つの位置センサを含むことができる。カテーテルの遠位先端に対する位置センサの実際の位置は、例えば製造プロセスにおける不正確さのために、同じタイプの複数のカテーテル間であっても異なる場合がある。カテーテル上の位置センサの位置の誤差は、カテーテル遠位端の位置の推定誤差をもたらし得る。
【００１２】
原則的に、カテーテルの較正は、ヘルムホルツチャンバ内に位置する治具内にカテーテルを配置することによって実施され得る。カテーテルを較正する前に、治具は、典型的に、予め較正された試験カテーテルに既知の磁界を印加して、試験カテーテルによって生成される出力電圧を測定することによって、チャンバと位置合わせする必要がある。製造時、治具に関するいかなる変更も、典型的に、治具とチャンバとの間の再位置合わせを必要とするが、これは時間がかかり、かつ生産コストを増加させる。再位置合わせを必要とする事象としては、例えば、チャンバ内の治具の移動、及び異なるタイプのカテーテルでの使用に適した異なるタイプに治具を交換することが挙げられる。
【００１３】
本明細書の以下に記載される本発明の実施形態は、位置センサとカテーテルの遠位先端との間の距離を正確に評価することによって、位置センサを含むカテーテルを較正するための改善された技術を提供する。較正は、カテーテルの遠位端の正確な追跡を可能にする。
【００１４】
いくつかの実施形態では、較正治具は、カテーテルの遠位端に嵌合するように寸法決め及び形状決めされた固定具を含む。固定具は、固定具本体内の穴に延在する開口部を有し、その結果、カテーテルの遠位端が開口部を通って挿入され、固定具本体内の穴の端部に位置する壁と物理的に接触する。
【００１５】
いくつかの実施形態では、治具は、１つ又は２つ以上の較正位置センサを含む。壁から既知の距離で固定具内に固定された第１の較正位置センサについて考察する。いくつかの実施形態では、治具は、３対のヘルムホルツコイル、又は任意の他の種類の好適なコイルを含む較正チャンバ内に固定される。各対のコイルは、互いに平行な所定の距離に位置決めされ、対は互いに直交して位置決めされる。この構成では、コイルを通して好適な電流を印加することによって、コイルは、コイル内に形成された所定の内部容積内に磁界を生成するように構成されている。
【００１６】
いくつかの実施形態では、第一に、較正位置センサは、磁界を感知することに応答して、較正位置センサの所与の位置を示す位置信号を生成するように構成されている。いくつかの実施形態では、較正治具は、較正位置センサに電気的に結合されたインターフェース回路を更に含んで、位置信号を、例えば、較正チャンバの制御コンソールのプロセッサに出力するように構成されている。
【００１７】
いくつかの実施形態では、較正中、遠位端は開口部を通って挿入されて壁と物理的に接触し、一方でカテーテルの近位端は、コンソールに位置信号を送信するために制御コンソールに電気的に結合される。続いて、較正チャンバを作動させて、上記のように磁界を生成して磁界を生成する。
【００１８】
磁界を感知することに応答して、カテーテルの位置センサ及び治具の較正位置センサは、カテーテル位置センサ及び較正位置センサのそれぞれの位置を示す位置信号を生成する。
【００１９】
いくつかの実施形態では、コンソールのプロセッサは、位置信号に基づいて、カテーテル位置センサと較正位置センサとの間の合計距離を推定する。プロセッサは、推定合計距離から既知の距離（すなわち、較正位置センサと壁との間の距離）を差し引いて、カテーテル位置センサと、壁と物理的に接触する遠位端の先端と、の間の距離を計算する。プロセッサは、カテーテルに内蔵されたメモリ素子内に、例えばカテーテル較正ファイル中の変数としてこの計算された距離を記憶する。
【００２０】
他の実施形態では、治具は、第１の較正位置センサから既知の距離に固定された第２の較正位置センサを含む。第２の較正位置センサは、上記の磁界を感知することに応答して、第２の較正位置センサの位置を示す位置信号を生成するように構成されている。これらの実施形態では、第１及び第２の較正位置センサの位置に基づいて、かつこれらの間の既知の距離に基づいて、プロセッサはスケーリング係数を生成するように構成され、このスケーリング係数は、第１の較正位置センサと第２の較正位置センサとの間に形成された磁界の磁界勾配を、例えばミリメートル単位の距離値に変換する。プロセッサは、カテーテル位置センサと遠位端の先端との間の距離を推定する精度を向上させるために、スケーリング係数を使用することができる。
【００２１】
開示される技術は、位置追跡システムと共に使用される各カテーテルを予め較正することによって、位置追跡システムの精度を向上させ、医療処置のサイクル時間を低減させることができる。更に、開示される技術は、治具とチャンバとの間で再位置合わせする必要性を低減することにより、製造効率を向上させ、こうした医療機器の製造コストを削減する。
【００２２】
システムの説明
図１は、本発明の一実施形態による、カテーテル法システム２０の概略描画図である。システム２０は、本実施例では心カテーテル２２であるプローブと、制御コンソール２４と、を含む。本明細書に記載する実施形態では、カテーテル２２は、例えば心不整脈などの心機能不全を診断するための心電信号のマッピングなど、任意の好適な治療及び／又は診断目的に使用され得る。
【００２３】
コンソール２４は、カテーテル２２からの信号を受信するため、及び本明細書に記載のシステム２０の他の構成要素を制御するための好適なフロントエンド回路及びインターフェース回路を有する、典型的には汎用コンピュータであるプロセッサ３４を含む。プロセッサ３４は、システムによって使用される機能を実行するようにソフトウェア内にプログラム可能であり、プロセッサはソフトウェアのためのデータをメモリ３８に記憶する。このソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子的形態でコンソール２４にダウンロードされてもよく、又は光学的、磁気的、若しくは電子的記憶媒体などの、非一時的有形媒体上で提供されてもよい。あるいは、プロセッサ３４の機能の一部又は全ては、専用の又はプログラム可能なデジタルハードウェア構成要素によって実行されてもよい。
【００２４】
オペレータ３０（介入する心臓専門医など）は、テーブル２９に横たわる患者２８の脈管系を通して、カテーテル２２を挿入する。カテーテル２２は、挿入図２３に示されるように、挿入管と、１つ又は２つ以上の位置センサ５０を含む遠位端アセンブリ４０とを含む。オペレータ３０は、挿入図２１に示されるように、カテーテルの近位端付近にあるマニピュレータ３２を用いてカテーテル２２を操作することによって、カテーテル２２のアセンブリ４０を心臓２６の標的領域の近傍で動かす。カテーテル２２の近位端は、プロセッサ３４のインターフェース回路に接続されている。
【００２５】
いくつかの実施形態では、システム２０は磁気位置追跡システムを含む。心臓腔内の遠位端アセンブリ４０の位置は、典型的には、磁気位置追跡システムの１つ又は２つ以上の磁気位置センサを使用して測定される。図１の実施例では、コンソール２４は駆動回路３９を含み、この駆動回路３９は、テーブル２９に横たわる患者２８の体外における既知の位置、例えば患者の胴体の下に位置する磁界発生器３６を駆動する。
【００２６】
次に、挿入図２３を参照する。遠位端アセンブリ４０は、典型的に、１つ又は２つ以上の位置センサ５０と、これに結合されたマッピング電極などの他の機器（図示せず）と、を含む。遠位端アセンブリを心臓２６の内面に接触させると、マッピング電極が感知された電位に応答して電位勾配信号を生成し、位置センサ５０が感知された外部磁界に応答して位置信号を生成し、これにより、プロセッサ３４が心臓腔内部の位置の関数として電位をマッピングすることが可能になる。
【００２７】
アセンブリ４０内の複数の位置センサ及びマッピング電極は、カテーテル近位端でプロセッサ３４内のインターフェース回路に接続されている。オペレータ３０は、ユーザディスプレイ３１上の心臓２６の画像３３で、アセンブリ４０の位置を見ることができる。
【００２８】
この位置検知法は、例えば、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ  Ｉｎｃ．（Ｉｒｖｉｎｅ，Ｃａｌｉｆ．）により製造されるＣＡＲＴＯ（商標）システムなどの磁気位置追跡システムで実施されており、また、その開示が全て参照により本明細書に組み込まれる米国特許第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、国際公開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）号で詳述されている。
【００２９】
いくつかの実施形態では、プロセッサ３４は、位置センサ５０と遠位端アセンブリ４０の先端５５との間の距離を示す値を保持する。センサ５０から受信された位置信号及び距離値に基づいて、プロセッサ３４は、心臓４０内の先端５５の位置を推定するように構成されている。
【００３０】
図１に示す特定の構成は、単に例として示される。代替的な実施形態では、システム２０は、任意の他の好適な構成要素及びモジュールと共に動作し得る。例えば、位置センサ５０は、３つのコイルを有する三軸センサ（Triple-Axis Sensor、ＴＡＳ）を含んでもよく、あるいは、単一のコイルを有する単軸センサ（Single Axis Sensor、ＳＡＳ）を含んでもよい。位置センサは、カテーテル２２に結合された可撓性基材上にコイルを配設することによって、又は遠位端アセンブリ４０上にコイルを含む機器を取り付けることによって、又は任意の他の好適な構成及び製造技術を使用することによって形成することができる。
【００３１】
カテーテル位置センサと遠位先端との間の距離を較正する
図２は、本発明の一実施形態による、較正器具４６の概略描画図である。いくつかの実施形態では、器具４６は、位置センサ５０と先端５５との間の距離を示す値を出力するように構成されている。
【００３２】
図１の実施例では、値は、カテーテル２２のメモリ素子、例えば、カテーテル２２に内蔵されたメモリ素子、及びカテーテル製造者の中央データベースに記憶される。一実施形態では、心臓４０内の先端５５の位置を追跡する精度を向上させるために、メモリ素子は、カテーテル法処置中に適用された追加の較正パラメータを記憶する。なお、製造精度の制限のため、位置センサと先端との間の距離は、同じタイプのカテーテル間でも変化し得ることに留意されたい。したがって、この距離は、例えば較正治具を用いて各カテーテルに対して個別に取得され、カテーテル法処置の前に、システム２０を較正するために使用されるべきである。
【００３３】
いくつかの実施形態では、器具４６は、較正チャンバ４８と、プロセッサ（図示せず）を含む制御コンソール４４と、を含む。チャンバ４８は、３対のヘルムホルツコイルを含み、対は互いに直交して配置されている。コイルの各対は、共通の軸に対して位置合わせされ、互いに平行の、所定の距離で配置される、絶縁ソリッドワイヤから製造された２つの実質的に同様の円形コイル６２を含む。円形コイル６２は、同じ方向に流れる実質的に同様な個別の電流を搬送する。コイル各対は、それぞれの軸を横切る２つのコイル間の体積内に磁界を生成するように構成されている。電流は（例えば、コイル６２に印加される電圧又は電流を制御することによって）調節可能であり、誘起磁界の大きさは印加された電流に比例する。
【００３４】
いくつかの実施形態では、６つのコイル６２の全てに同様の電流を同時に印加することによって、チャンバ４８は、それらの間に取り付けられた立方体６４全体に磁界を生成するように構成されている。いくつかの実施形態では、立方体６４は、ガラスなどの非磁性材料から作製されるか、あるいは開放フレームを含み、チャンバ４８の較正容積として機能する。
【００３５】
較正中、センサ５０の感度は、既知の磁界、例えば、０．１ガウスを印加し、印加された磁界に応答して、センサ５０からの電圧出力、例えば５ボルトを測定することによって決定される。ボルト／ガウス比は、本明細書で「変換係数」とも称されるセンサ５０の感度を決定する。電圧は磁界の線形関数であり、印加される磁界を１０％増加させると、センサ５０からの電圧出力を１０％高める結果をもたらすことに留意されたい。センサ５０の変換係数もカテーテル２２のメモリ素子に記憶される。
【００３６】
本明細書の下記で詳細に説明されるように、いくつかの実施形態では、器具４６は、位置センサ５０と先端５５との間の距離を推定するために較正処置中に立方体６４内に固定される、本明細書において較正治具６６と称される較正固定具を含む。
【００３７】
ここで較正治具６６の概略描画図である挿入図５８を参照する。いくつかの実施形態では、較正治具６６は、カテーテル２２の遠位端４０に嵌合するように寸法決め及び形状決めされる。例示的な実施形態では、治具６６は、ポリカーボネートなどの非磁性材料から作製され、固定具５２の本体内に孔５４として延在する開口部を有する固定具５２を含む。
【００３８】
本実施例では、挿入図５８に示されるように、孔５４はカテーテル２２の遠位端４０に嵌合して、遠位端４０の先端５５が孔５４の壁７０と物理的に接触するように寸法決め及び形状決めされる。孔５４の直径は、典型的に、遠位端４０の孔内における最小限の移動を可能にするように、遠位端４０の直径よりもわずかに大きいことに留意されたい。
【００３９】
いくつかの実施形態では、較正治具６６は、本明細書では簡潔さのため「較正センサ」、又は単に「センサ」と称される１つ又は２つ以上の較正位置センサ７７及び８８を含む。一実施形態では、センサ７７及び８８は、上記の図１に描写される磁気位置追跡システム内で動作するように構成された磁気位置センサである。
【００４０】
上記のセンサ５０の感度を測定するプロセスは、センサ７７及び８８に対しても同様に実施されるため、センサ７７及び８８に関して測定された電圧／ガウス比がセンサ７７及び８８のそれぞれの感度を決定することに留意されたい。
【００４１】
一実施形態では、センサ７７及び８８は、壁７０に対する既知の位置で固定具５２内に固定される。図２の実施例では、較正位置センサ７７は、壁７０から所与の距離７４に固定され、センサ８８はセンサ７７に対して既知の位置に固定される。
【００４２】
一実施形態では、位置センサ７７及び８８は、コイル６２によって印加された磁界を感知することに応答して、これらの対応する位置を示す位置信号を生成するように構成されている。
【００４３】
いくつかの実施形態では、較正治具６６は、対応するリード５６を介して較正位置センサ７７及び８８に電気的に結合されるインターフェース回路６０を更に含む。回路６０は、センサ７７及び８８によって生成され、電気ケーブル６８を介してルーティングされる位置信号をコンソール４４に出力（例えば送信）するように構成されている。他の実施形態では、回路６０は、センサ７７及び８８の位置信号をコンソール４４に無線送信するように構成された無線通信機器（図示せず）を含んでもよい。
【００４４】
センサ７７に対する既知の位置に固定されたセンサ８８は、センサ５０と先端５５との間の距離を推定するのを支援することができるが、器具４６における較正治具６６の動作に必須ではないことに留意されたい。本発明者らは、センサ７７とセンサ８８との間の既知の距離に基づき、コンソール４４のプロセッサは、これらのセンサ間の磁界の磁界勾配をミリメートル単位の距離に変換するために使用され得るスケーリング係数を導き出し得ることを見出した。
【００４５】
下記で説明される実施形態では、較正治具６６は、単一の較正位置センサ、例えばセンサ７７を含むが、これらの実施形態はまた、センサ７７及び８８の両方を適用する構成にも適用可能である。
【００４６】
いくつかの実施形態では、オペレータ又はロボットアーム（いずれも図示せず）が、アセンブリ４０が壁７０と物理的に接触するように、カテーテル２２の遠位端アセンブリ４０を孔５４に挿入する。図２に示すように、カテーテル２２の近位端はコンソール４４に接続されている。続いて、オペレータは、立方体６４内に所望の磁界を生成するためにコイル６２に電流を印加する。磁界に応答して、位置センサ５０及び較正位置センサ７７はそれぞれ、これらのそれぞれの位置を示す位置信号及び較正位置信号を生成し、これらの信号を、カテーテル２２及びケーブル６８を介してコンソール４４にそれぞれ送信する。
【００４７】
いくつかの実施形態では、これらの信号に基づいて、コンソール４４のプロセッサは、センサ５０と７７との間の距離を推定するように構成されている。プロセッサは、距離７２と７４との合計であるセンサ５０と７７との間の距離から所与の距離７４を差し引くことによって、センサ５０と先端５５との間の距離７２を計算するように更に構成されている。上述したように、先端５５は、センサ５０と先端７７との間の距離７２を正確に測定するために、壁７０と物理的に接触しているべきである。
【００４８】
いくつかの実施形態では、較正治具６６は、センサ７７及び８８の両方を含む。本発明者は、上記のスケーリング係数を使用することにより、改善された精度でセンサ５０と先端５５との間の距離が推定され得ることを見出した。
【００４９】
図２の例示的実施形態では、センサ５０と先端５５との間の距離は１つの軸に沿って測定されるため、距離７２の値はスカラーである。他の構成では、上記の技術を適用して、例えば、位置センサと２Ｄ形状デバイスの選択された位置との間の距離の２次元（２Ｄ）推定（例えばベクトル）を提供することができる。
【００５０】
較正治具６６のこの特定の構成は、本発明の実施形態によって対処される特定の問題を例示するため、及びこうした位置追跡システムの性能を向上させることにおけるこれらの実施形態の適用を実証するため、例として示される。しかしながら、本発明の実施形態は、この特定の種類の例示的なシステムに限定されるものではなく、本明細書に記載される原理は、当該技術分野において既知の他の種類のカテーテル法及び位置追跡システムにも同様に適用され得る。
【００５１】
例えば、センサ７７及び／若しくは８８、又は他の位置センサ（図示せず）は、固定具５２内に任意の好適な構成で固定することができる。更に、較正治具６６の寸法及び形状は、アセンブリ４０に嵌合するように設計されている。他の実施例では、１つ又は２つ以上の位置センサを含み、かつ異なる構成を有する医療機器の較正を可能にするために、治具の構成が異なっていてもよい。更に、上述の原理は、器具４６及び較正治具６６の好適な構成を使用して他の種類の位置センサ（例えば磁気ベース以外の）を較正するために適用されてもよい。
【００５２】
本明細書に記載される実施形態は、主に位置センサを含む低侵襲性医療機器を取り扱っているが、本明細書に記載される方法及びシステムは、画像誘導手術（例えば副鼻腔形成術（sinuplasty））、インプラント内に埋め込まれたセンサを有するインプラント処置、及び喉頭鏡検査などの様々な内視鏡的処置などの他の用途にも使用することができる。
【００５３】
したがって、上記に述べた実施形態は、例として引用したものであり、また本発明は、上記に具体的に示し説明したものに限定されないことが理解されよう。むしろ、本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組み合わせ及びその一部の組み合わせの両方、並びに上述の説明を読むことで当業者により想到されるであろう、また従来技術において開示されていないそれらの変形及び修正を含むものである。参照により本特許出願に援用される文献は、これらの援用文献において、いずれかの用語が本明細書において明示的又は暗示的になされた定義と矛盾して定義されている場合には、本明細書における定義のみを考慮するものとする点を除き、本出願の一部とみなすものとする。
【００５４】
〔実施の態様〕
（１）  装置であって、
較正固定具であって、医療用プローブの遠位端に嵌合するように寸法決め及び形状決めされ、その結果、前記遠位端が前記較正固定具の壁と物理的に接触している、較正固定具と、
較正位置センサであって、前記較正固定具内で前記壁に対して既知の位置に固定され、磁界の感知に応じて前記較正位置センサの所与の位置を示す位置信号を生成するように構成された、較正位置センサと、
前記較正位置センサに電気的に結合され、前記位置信号を出力するように構成されたインターフェース回路と、を含む、装置。
（２）  （ｉ）前記医療用プローブに取り付けられたプローブ位置センサの測定位置を示す電気信号を受信し、（ｉｉ）前記較正位置センサによって生成された前記位置信号を受信し、かつ（ｉｉｉ）前記電気信号及び前記位置信号に基づいて、前記プローブ位置センサと前記遠位端の先端との間の距離を推定するように構成されたプロセッサを含む、実施態様１に記載の装置。
（３）  追加の較正位置センサを含み、前記追加の較正位置センサが、前記較正固定具内で前記較正位置センサに対して所定の位置に固定され、前記磁界の感知に応じて、前記追加の較正位置センサの追加の位置を示す追加の位置信号を生成するように構成され、前記プロセッサが、前記所定の位置、前記位置信号、及び前記追加の位置信号に基づいて、前記距離を推定するためのスケーリング係数を生成するように構成されている、実施態様２に記載の装置。
（４）  前記較正固定具に固定され、前記磁界を生成するように構成された較正器具を含む、実施態様１に記載の装置。
（５）  前記較正器具が、前記磁界を生成するように構成された複数のヘルムホルツコイルを含む、実施態様４に記載の装置。
【００５５】
（６）  前記インターフェース回路が、無線で、又は前記インターフェース回路に結合された電気ケーブルを介して前記位置信号を送信するように構成されている、実施態様１に記載の装置。
（７）  較正装置を製造する方法であって、
較正固定具を製造することであって、前記較正固定具が、医療用プローブの遠位端に嵌合するように寸法決め及び形状決めされ、その結果、前記遠位端が前記較正固定具の壁と物理的に接触している、較正固定具を製造することと、
磁界の感知に応じて較正位置センサの所与の位置を示す位置信号を生成するための前記較正位置センサを前記較正固定具内で前記壁に対して既知の位置に固定することと、
前記位置信号を出力するためのインターフェース回路を、前記較正位置センサに電気的に結合することと、を含む、方法。
（８）  （ｉ）前記医療用プローブに取り付けられたプローブ位置センサの測定位置を示す電気信号を受信し、（ｉｉ）前記較正位置センサによって生成された前記位置信号を受信し、かつ（ｉｉｉ）前記電気信号及び前記位置信号に基づいて、前記プローブ位置センサと前記遠位端の先端との間の距離を推定するためのプロセッサを前記インターフェース回路に結合することを含む、実施態様７に記載の方法。
（９）  前記磁界の感知に応じて、追加の較正位置センサの追加の位置を示す追加の位置信号を生成するための前記追加の較正位置センサを、前記較正固定具内で前記較正位置センサに対して所定の位置で固定することを含み、その結果、前記プロセッサが、（ｉ）前記所定の位置、（ｉｉ）前記位置信号、及び（ｉｉｉ）前記追加の位置信号に基づいて、前記距離を推定するためのスケーリング係数を生成する、実施態様８に記載の方法。
（１０）  前記磁界を生成する較正器具に前記較正固定具を固定することを含む、実施態様７に記載の方法。
【００５６】
（１１）  前記位置信号を送信するための電気ケーブル及び無線通信機器のうちの少なくとも１つを前記インターフェース回路に結合することを含む、実施態様７に記載の方法。
（１２）  方法であって、
較正固定具内で、前記較正固定具の壁に対して既知の位置に固定された較正位置センサの所与の位置を示す位置信号を受信することであって、前記較正固定具が、医療用プローブの遠位端に嵌合するように寸法決め及び形状決めされ、その結果、前記遠位端が前記較正固定具の前記壁と物理的に接触している、位置信号を受信することと、
前記医療用プローブに取り付けられたプローブ位置センサの測定位置を示す電気信号を受信することであって、前記遠位端の先端が前記壁と物理的に接触する、電気信号を受信することと、
前記電気信号及び前記位置信号に基づいて、前記プローブ位置センサと前記遠位端の前記先端との間の距離を推定することと、を含む、方法。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
2019202134000001.pdf