(57)【要約】【課題】  物体を追跡する装置を提供する。【解決手段】  装置は、電力線及びデータ線を有するバスと、物体が配設される体腔に対して異なったそれぞれの位置に配置可能であり、かつ前記バスを通して電力を受電してデータ信号を交換するように直列に前記バスに接続される複数の位置特定パッドと、を備える。各位置特定パッドは、複数の放射体コイルと、データ信号に応じて、コイルのための異なったそれぞれの駆動周波数を選択し、かつバスからの電力を使用して、磁場をそれぞれの駆動周波数にて生成するためにコイルを駆動する駆動信号を生成するように構成される駆動回路と、を含む。装置は、物体の位置座標を計算するために、体腔内の磁場に応じて、物体に固定された磁気センサーからセンサー信号を受信及び処理するように構成される操作卓も備える。【選択図】  図１
2015083131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を追跡する装置であって、
電力線及びデータ線を含む、バスと、
前記物体が配設される体腔に対して異なったそれぞれの位置に配置可能であり、かつ前記バスを通して電力を受電してデータ信号を交換するように直列に前記バスに接続される複数の位置特定パッドであって、各位置特定パッドが、
複数の放射体コイルと、
前記データ信号に応じて、前記位置特定パッド内の前記放射体コイルのための異なったそれぞれの駆動周波数を選択し、かつ前記バスからの前記電力を使用して、磁場を前記それぞれの駆動周波数にて生成するために前記コイルを駆動する駆動信号を生成するように構成される駆動回路と、を含む、位置特定パッドと、
前記物体の位置座標を計算するために、前記体腔内の前記磁場に応じて、前記物体に固定された磁気センサーからセンサー信号を受信及び処理するように構成される、操作卓と、を備える、装置。
【請求項２】
前記体腔が心臓の心室を含み、かつ前記物体が心臓内カテーテルを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１の所与の位置特定パッド上の第１の所与の放射体コイルが、第１の動作空間を有し、かつ前記第１の所与の位置特定パッドの近傍の第２の所与の位置特定パッド上の第２の所与の放射体コイルが、第２の動作空間を有し、前記第２の動作空間が、前記第１の動作空間に重なり合う、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の所与の放射体コイルの前記それぞれの駆動周波数が、前記第２の所与の放射体コイルの前記それぞれの駆動周波数と異なる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数の放射体コイルが、３個の放射体コイルからなるセットを３個含み、前記３個の放射体コイルが、直交する構成で配設される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
所与の駆動回路が、前記位置座標に対応する位置を計算したことに応じてそれぞれの放射体コイルへの前記電力を切り替えるように構成され、前記それぞれの放射体コイルが、動作空間を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記所与の駆動回路が、前記位置を含む前記動作空間で前記バスからの前記電力をそれぞれの放射体コイルに伝達することにより前記電力を切り替えるように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記所与の駆動回路が、前記位置を含まない前記それぞれの動作空間で前記それぞれの放射体コイルへの前記電力をオフにすることにより前記電力を切り替えるように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記電力をオフにすることが、前記シリアルバスから前記それぞれの放射体コイルに伝達される前記電力を低減すること、及び前記シリアルバスから前記それぞれの放射体コイルに前記電力を伝達するのを中止することを含むリストから選択される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
物体を追跡する方法であって、
複数の位置特定パッドを体腔に対して異なったそれぞれの位置に配置することであって、前記位置特定パッドが、バスを通して電力を受電してデータ信号を交換するように直列に前記バスに接続され、各位置特定パッドが、それぞれの駆動回路と、それぞれの複数の放射体コイルとを有する、ことと、
前記位置特定パッドのそれぞれの上の前記駆動回路により、前記データ信号に応じて前記それぞれの放射体コイルのための異なったそれぞれの駆動周波数を選択することと、
前記位置特定パッドのそれぞれの上の前記駆動回路により、前記バスからの前記電力を使用して、磁場を前記それぞれの駆動周波数にて生成するために前記それぞれの放射体コイルを駆動する駆動信号を生成することと、
前記物体を前記体腔に挿入した後に、
操作卓プロセッサにより、前記体腔内の前記磁場に応じて、前記物体に固定された磁気センサーから信号を受信し、
前記受信信号を処理して、前記物体の位置座標を計算することと、を含む、方法。
【請求項１１】
前記体腔が心臓の心室を含み、前記物体が心臓内カテーテルを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
第１の所与の位置特定パッド上の第１の所与の放射体コイルが、第１の動作空間を有し、かつ前記第１の所与の位置特定パッドの近傍の第２の所与の位置特定パッド上の第２の所与の放射体コイルが、第２の動作空間を有し、前記第２の動作空間が、前記第１の動作空間に重なり合う、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の所与の放射体コイルの前記それぞれの駆動周波数が、前記第２の所与の放射体コイルの前記それぞれの駆動周波数と異なる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の放射体コイルが、３個の放射体コイルからなるセットを３個含み、前記３個の放射体コイルが、直交する構成で配設される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
所与の駆動回路によって、前記位置座標に対応する位置を計算することに応じてそれぞれの放射体コイルへの前記電力を切り替えることを含み、前記それぞれの放射体コイルが、動作空間を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記電力を切り替えることが、前記位置を含む前記動作空間上で前記バスからの前記電力を前記それぞれの放射体コイルに伝達することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記電力を切り替えることが、前記位置を含まない前記それぞれの動作空間で前記それぞれの放射体コイルへの前記電力をオフにすることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記電力をオフにすることが、前記シリアルバスから前記それぞれの放射体コイルに伝達される前記電力を低減することと、前記シリアルバスから前記それぞれの放射体コイルに前記電力を伝達するのを中止することと、を含む、リストから選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
コンピュータソフトウェア製品であって、
患者の体腔に対して異なったそれぞれの位置に配置された複数の位置特定パッドであって、前記位置特定パッドが、直列にバスに接続されて前記バスを通して電力を受電してデータ信号を交換するようになっており、各位置特定パッドが、それぞれの駆動回路と、それぞれの複数の放射体コイルとを有する、位置特定パッド、及び
前記体腔への挿入のために構成される物体であって、前記物体の遠位端部の位置を測定するための磁気センサーを含む、物体、と連結して動作され、
前記製品が、
第１の非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記媒体中に第１のプログラム命令が記憶され、前記第１のプログラム命令が、前記位置特定パッドのそれぞれの上の前記駆動回路によって読み出されたときに、前記位置特定パッドのそれぞれの上の前記駆動回路に、
前記データ信号に応じて、前記それぞれの放射体コイルのための異なったそれぞれの駆動周波数を選択することと、
前記バスからの前記電力を使用して、前記それぞれの駆動周波数にて磁場を生成するために前記コイルを駆動する駆動信号を生成することと、を実施させるものである、第１の非一時的コンピュータ可読媒体と、
第２の非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記媒体中に第２のプログラム命令が記憶され、前記第２のプログラム命令が、操作卓プロセッサにより読み出されたときに、前記操作卓プロセッサに、
前記体腔内の前記磁場に応じて、信号を前記磁気センサーから受信することと、
前記受信信号を処理して前記物体の位置座標を計算することと、を実施させるものである、第２の非一時的コンピュータ可読媒体と、を備える、コンピュータソフトウェア製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に医用画像形成に関し、具体的には患者の体腔に挿入された物体の位置を追跡するために直列接続された位置特定パッドを使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
広範囲の医療処置には、患者の体内にセンサー、チューブ、カテーテル、分配装置及びインプラントのような物体を配置することが含まれる。このような物体を追跡するために、位置検知システムが開発されている。磁気的な位置検知は、当該技術分野で知られる方法の１つである。磁気的な位置検知においては、磁場生成器が通常、患者に対して外側の既知の位置に配置される。プローブの遠位端部内にある磁場センサーが、これらの磁場に応答して電気信号を生成し、それらの電気信号が、プローブの遠位端部の位置座標を測定するために処理される。これらの方法及びシステムが、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、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ  １９９６／００５７６８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号に記載されており、これらの開示内容はすべて、参照によって本願に組み込まれる。
【０００３】
参照により本特許出願に組み込まれた文書は、これらの組み込まれた文書内のどんな用語でも、本明細書で明示的又は暗黙的に行われる定義と相反するように定義される場合を除き、本出願の一体部分と見なされるべきであり、本明細書における定義のみが検討されるべきである。
【０００４】
上記の説明文は、当該分野における関連技術の一般的な概論として示したものであって、この説明に含まれる何らの情報が本特許出願に対する先行技術を構成することを容認するものとして解釈すべきではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態により、物体を追跡する装置であって、電力線及びデータ線を含むバスと、物体が配設される体腔に対して異なったそれぞれの位置に配置可能であり、かつバスを通して電力を受電してデータ信号を交換するように直列にバスに接続される複数の位置特定パッドであって、各位置特定パッドが、複数の放射体コイルと、データ信号に応じて、位置特定パッド内の放射体コイルのための異なったそれぞれの駆動周波数を択し、かつバスからの電力を使用して、磁場をそれぞれの駆動周波数にて生成するためにコイルを駆動する駆動信号を生成するように構成される駆動回路を含む、位置特定パッドと、物体の位置座標を計算するために、体腔内の磁場に応じて、物体に固定された磁気センサーからセンサー信号を受信及び処理するように構成される、操作卓と、を備える、装置を提供する。
【０００６】
いくつかの実施形態では、体腔は心臓の心室を含むことができ、物体は心臓内カテーテルを含むことができる。更なる実施形態では、第１の所与の位置特定パッド上の第１の所与の放射体コイルは、第１の動作空間を有することができ、第１の所与の位置特定パッドの近傍の第２の所与の位置特定パッド上の第２の所与の放射体コイルは、第２の動作空間を有ることができ、第２の動作空間は、第１の動作空間に重なり合うことができる。
【０００７】
更なる実施形態では、第１の所与の放射体コイルのそれぞれの駆動周波数は、第２の所与の放射体コイルのそれぞれの駆動周波数と異なってよい。補足の実施形態では、複数の放射体コイルは３個の放射体コイルからなるセットを３個含むことができ、３個の放射体コイルは、直交する構成で配設することができる。更なる実施形態では、所与の駆動回路は、位置座標に対応する位置を計算したことに応じてそれぞれの放射体コイルへ電力を切り替えるように構成することができ、それぞれの放射体コイルは、動作空間を有する。
【０００８】
所与の駆動回路が、位置座標に対応する位置を計算することに応じてそれぞれの放射体コイルへの電力を切り替えるように構成することができる実施形態では、所与の駆動回路は、位置を含む動作空間でバスからの電力をそれぞれの放射体コイルに伝達することにより電力を切り替えるように構成することができる。所与の駆動回路が、位置座標に対応する位置を計算することに応じてそれぞれの放射体コイルへの電力を切り替えるように構成することができる更なる実施形態では、所与の駆動回路は、位置を含まない動作空間でそれぞれの放射体コイルへの電力をオフにすることにより電力を切り替えるように構成することができる。
【０００９】
いくつかの実施形態では、電力をオフにすることは、シリアルバスからそれぞれの放射体コイルに伝達される電力を低減することと、シリアルバスからそれぞれの放射体コイルに電力を伝達するのを中止することと、を含むリストから選択することができる。
【００１０】
本発明の実施形態により、物体を追跡する方法であって、複数の位置特定パッドを体腔に対して異なったそれぞれの位置に配置することであって、位置特定パッドが、バスを通して電力を受電してデータ信号を交換するように直列にバスに接続され、各位置特定パッドが、それぞれの駆動回路と、それぞれの複数の放射体コイルとを有する、ことと、位置特定パッドのそれぞれの上の駆動回路により、前記データ信号に応じてそれぞれの放射体コイルのための異なったそれぞれの駆動周波数を選択することと、位置特定パッドのそれぞれの上の駆動回路により、バスからの電力を使用して、磁場をそれぞれの駆動周波数にて生成するためにそれぞれの放射体コイルを駆動する駆動信号を生成することと、物体を前記体腔に挿入した後に、操作卓プロセッサにより、体腔内の前記磁場に応じて、前記物体に固定された磁気センサーから信号を受信し、受信信号を処理して、前記物体の位置座標を計算することと、を含む、方法も提供される。
【００１１】
本発明の実施形態により、コンピュータソフトソフトウェア製品であって、患者の体腔に対して異なったそれぞれの位置に配置された複数の位置特定パッドであって、前記位置特定パッドが、直列にバスに接続されて前記バスを通して電力を受電してデータ信号を交換するようになっており、各位置特定パッドが、それぞれの駆動回路と、それぞれの複数の放射体コイルとを有する、位置特定パッド、及び前記体腔への挿入のために構成される物体であって、前記物体の遠位端部の位置を測定するための磁気センサーを含む、物体、とを連結して動作され、前記製品が、第１の非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記媒体中に第１のプログラム命令が記憶され、前記第１のプログラム命令が、前記位置特定パッドのそれぞれの上の前記駆動回路によって読み出されたときに、前記位置特定パッドのそれぞれの上の前記駆動回路に、前記データ信号に応じて、前記それぞれの放射体コイルのための異なったそれぞれの駆動周波数を選択することと、前記バスからの前記電力を使用して、前記それぞれの駆動周波数にて磁場を生成するために前記コイルを駆動する駆動信号を生成することと、を実施させるものである、第１の非一時的コンピュータ可読媒体と、第２の非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記媒体中に第２のプログラム命令が記憶され、前記第２のプログラム命令が、操作卓プロセッサにより読み出されたときに、前記操作卓プロセッサに、前記体腔内の前記磁場に応じて、信号を前記磁気センサーから受信することと、前記受信信号を処理して前記物体の位置座標を計算することと、を実施させるものである、第２の非一時的コンピュータ可読媒体と、を備える、コンピュータソフトソフトウェア製品を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本開示を添付の図面を参照しながらあくまで一例として本明細書において説明する。
【図１】本発明の一実施形態による、操作卓と、複数の直列接続された位置特定パッドとを含む医用システムの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による、操作卓及び位置特定パッドのブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による、医療処置中に患者の下に配置された位置特定パッドの概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による、医療処置中に位置特定パッドを管理する方法を概略的に例示する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
概論
本発明の実施形態は、医療処置中に患者の体腔（例えば、心臓の心室）に挿入された物体（例えば、心臓内カテーテル）を追跡する方法及びシステムを提供する。いくつかの実施形態では、それぞれの駆動回路と、それぞれの複数のコイルとを有する複数の位置特定パッドは、バスを通して電力を受電してデータ信号を交換するように直列にバスに接続することができ、かつ、体腔に対して異なったそれぞれの位置に配置することができる。
【００１４】
本明細書で以下で説明するように、バスを介して受信されたデータ信号に応じて、所与の位置特定パッドのそれぞれの駆動回路は、それぞれの放射体コイルのための異なったそれぞれの駆動周波数を選択し、かつバスからの電力を使用して、磁場をそれぞれの駆動周波数にて生成するためにそれぞれの放射体コイルを駆動する駆動信号を生成するように構成することができる。動作時、物体が体腔に挿入された後に、バスに結合された操作卓は、物体に固定された磁気センサーから、体腔内の磁場に応じて信号を受信し、受信信号を処理して物体の位置を含む位置座標を計算することができる。
【００１５】
更に、所与の駆動回路は、計算された位置座標に応じて電力をそれぞれの放射体コイルに切り替えるように構成することができる。所与の位置特定パッドのそれぞれの放射体コイルが特定の動作空間を有する実施形態では、所与の位置特定パッドの駆動回路は、計算された位置を含む動作空間で、バスからの電力をそれぞれの放射体コイルに伝達することができ、計算された位置を含まないそれぞれの動作空間で、それぞれの放射体コイルへの電力をオフにする（又は、低減する）ことができ、その結果、電力消費量が低減される。
【００１６】
システムの説明
図１は、操作卓２２と、複数の位置特定パッド２４とを含む医用システム２０の概略図であり、図２は、本発明の実施形態による、操作卓及び位置特定パッドのブロック図である。システム２０は、患者３０の心臓２８内の電位をマッピングするためなどの、診断処置又は治療処置に使用される心臓内カテーテルなどの、プローブ２６を含む。代替的に、プローブ２６は、必要な変更を加えて心臓又は他の身体内の臓器において他の治療目的及び／又は診断目的で使用することもできる。
【００１７】
操作者３２が、プローブ２６の遠位端部３４が心臓２８の心室に進入するように、患者の脈管系を通じてプローブ２６を挿入する。操作卓２２が、典型的には、磁気位置検知を使用して、心臓２８内側の遠位端部３４の位置座標を決定する。位置座標を決定するために、操作卓２２内の駆動回路３６が位置特定パッド２４を駆動して、磁場を患者３０の身体内で生成する。
【００１８】
図１（及び本明細書の以下の図３）に示す実施例では、位置特定パッド２４が、患者３０の外部の既知の位置にて患者の胴より下方に設置され、かつ文字を特定用番号に追加することにより区別することができ、それゆえ位置特定パッドは位置特定パッド２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃを含む。位置特定パッド２４は、２つのパッドポート３８と、パッドドライバ回路４０と、複数のコイルセット４２とを含む。図２に示す実施例では、各パッド２４は、３個のコイルセット４２を含み、コイルセットのそれぞれは、直交する構成で配設された放射体コイル４４を３個含み、その結果、各パッド２４上で合計９個の放射体コイル４４となる。
【００１９】
シリアルバス４６が、操作卓２２内の電源４８から受電された電力（パワーとも本明細書ではいう）を伝達し、かつ、データ信号を操作卓２２と位置特定パッド２４間で伝達する。図２に示す構成では、シリアルバス４６は、複数のシリアル接続部５０を含み、シリアル接続のそれぞれが、典型的には、データ信号を伝達するように構成された１本以上のデータ線６６と、電力を伝達するように構成された１本以上の電力線６８とを含むケーブルを含む。シリアル接続部５０は、文字を特定用番号に追加することにより区別されることができ、それで、シリアル接続部は、操作卓２２及びパッド２４Ａを結合するシリアル接続部５０Ａと、パッド２４Ａ及びパッド２４Ｂを結合するシリアル接続部５０Ｂと、パッド２４Ｂ及びパッド２４Ｃを結合するシリアル接続部５０Ｃとを含む。
【００２０】
操作卓２２は、操作卓が、プローブ２６と相互作用し、電源４８からの電力をシリアルバス４６に伝達し、かつ、位置特定パッドと通信することを可能にする操作卓ポート５２を含む。図２に示すデイジーチェーン構成で電力をパッド２４に伝達するために、操作卓ポート５２は、シリアル接続部５０Ａ、５０Ｂ、及び５０Ｃを介して電源４８からの電力をパッド２４に伝達する。動作時、所与のパッド２４は、第１のパッドポート３８を介して第１のシリアル接続部５０からの電力を受電し、電力の一部を使用して所与のパッド上の構成部品に電力を供給し、かつ、第２のパッドポート３８を介して残りの電力を第２のシリアル接続部５０に伝達する。
【００２１】
パッド２４は、（単一の方向に伝達される電力とは対照的に）データ信号を２つの方向に伝達することができることを除き、類似の方法でお互い及び操作卓２２と通信する。例えば、操作卓２２が第１のデータ信号をパッド２４Ｂに送ったとき、信号は、シリアル接続部５０Ａ及び５０Ｂを介して伝達され、パッド２４Ｂは、シリアル接続部５０Ｂ及び５０Ａを介して第２のデータ信号を操作卓に送ることができる。
【００２２】
本明細書で説明するデイジーチェーン構成は、複数の位置特定パッド２４の使用に関連した配線の複雑性を実質的に低減することができる。更に、シリアルバスは、簡単に拡張可能であり、更なるパッドを追加するのに必要なのは先の「最終」位置特定パッドに更なるパッドを接続する１本のケーブルのみで済むからである。いくつかの実施形態では、操作卓プロセッサ５６により設定された全体的な制約内で、各パッド２４は、それぞれの駆動回路４０を使用して、独立して動作するように構成することができる。本明細書で以下に説明するように、各パッドは、９個のそれぞれのコイルが電磁場を放射する周波数のそれぞれを選択し、かつこれらのコイルへの（シリアル接続部を介して操作卓２２から受電された）電力をオン及びオフすることができる。
【００２３】
コイルセット４２は、心臓２８を包含する既定の作業体積で磁場を生成する。プローブ２６の遠位端部３４の内部の磁場センサー５４（図中ではセンサー５４ともいう）が、これらの磁場に反応して電気信号を生成する。プロセッサ５６は、典型的には位置及び配向の両方の座標を含む、プローブ２６の遠位先端部５８の位置座標を決定するためにこれらの信号を処理する。本明細書で先に説明した位置検知の方法は、Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｂａｒ、ＣＡのＢｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ製ＣＡＲＴＯ（商標）システム内で実行され、前述の特許及び特許出願において詳細に説明されている。
【００２４】
磁気センサー５４は、遠位先端部５８の位置座標を示す信号を操作卓２２に送信する。磁気センサー５４は、１つ以上のプローブコイル（図示せず）を含むことができ、かつ典型的には、異なる軸線に沿って配向された複数のプローブコイルを含む。典型的には、センサー５４は、直交して配設された３個のプローブコイルを含む。図１は、単一の磁気センサーを有するプローブを示すが、本発明の実施形態では、２つ以上の磁気センサーを有するプローブを利用することができる。磁気位置追跡技術は、例えば米国特許第５，４４３，４８９号、同第６，７８８，９６７号、同第６，６９０，９６３号、同第５，５５８，０９１号、同第６，１７２，４９９号、及び同第６，１７７，７９２号に記載されており、これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２５】
プローブ２６（操作卓ポート５２及びシステム２０の他の構成要素を介して）から受信した信号に基づいて、プロセッサ５６が、ディスプレイ６０を駆動し、操作者３２に、患者の体内における遠位先端部３４の位置を示す画像６２、並びに進行中の処置に関するステータス情報及びガイダンスを提示する。いくつかの実施形態では、操作者３２は、２つ以上の入力デバイス６４を使用して、画像６２を操作することができる。
【００２６】
駆動回路４０及びプロセッサ５６は、典型的には、信号をプローブ２６から受信し、操作卓２２の他の構成要素を制御する適切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汎用コンピュータを含む。駆動回路４０及びプロセッサ５６は、本明細書で説明する機能を実行するようにソフトウェアにおいてプログラムすることができる。このソフトウェアは、例えばネットワークを介して操作卓２２及び位置特定パッド２４に電子形式でダウンロードするか、又は光学的、磁気的、又は電子的記録媒体などの、非一過性の実体のある媒体上に提供することができる。代わりに又は加えて、駆動回路４０及びプロセッサ５６の機能の一部又全てが、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。
【００２７】
重なり合う磁場を有する位置特定パッド
図３は、本発明の実施形態による、医療処置中に患者３０の下に位置決めされた位置特定パッド２４の概略図である。本発明の実施形態では、各パッド２４は、プロセッサ５６がプローブ２２の遠位端部３４などの物体を追跡することができる相対的に小型に対応した動作空間７０を有する。動作空間７０は、特定用番号に文字を追加することにより区別することができ、それ故、動作空間は、動作空間７０Ａ、７０Ｂ、及び７０Ｃを含む。本記載では、動作空間７０Ａは、位置特定パッド２４Ａのための対応した動作空間を含み、動作空間７０Ｂは、位置特定パッド２４Ｂのための対応した動作空間を含み、動作空間７０Ｃは、位置特定パッド２４Ｃのための対応した動作空間を含む。
【００２８】
図３に示すように、位置特定パッドは、基板７２上に固定して取り付けることができ、その結果動作空間７０Ａ、７０Ｂ、及び７０Ｃは、操作者３２が医療処置中にプローブ２６を操作するときに、プロセッサ５６が遠位先端部５８の位置を追跡することができる連続動作空間７０を作り出すために重なり合う。図１〜３図内の構成はそれぞれの動作空間７０Ａ、７０Ｂ、及び７０Ｃを有する３個のパッド２４Ａ、２４Ｂ、及び２４Ｃを示すが、シリアルバス４６を介して結合される任意の数の位置特定パッド２４（及び、対応する動作空間７０）が、本発明の趣旨及び範囲内にあるとみなされる。
【００２９】
第１の位置特定パッド２４が第１の動作空間７０を有し、第２の位置特定パッド２４が第２の動作空間７０を有する構成では、第１及び第２の位置特定パッドの駆動回路は、第１の位置特定パッド上のコイルの駆動周波数が第２の位置特定パッドの駆動周波数と異なるようにそれぞれの駆動周波数を選択するように構成することができ、その結果プロセッサ５６は、操作者が遠位先端部を第１及び第２の動作空間間で操作するときに遠位先端部５８の位置を正確に検出することができる。
【００３０】
図４は、本発明の実施形態による、位置特定パッド２４を管理する方法を概略的に示す流れ図である。構成ステップ８０では、操作卓プロセッサ５６は、構成メッセージをシステム２０内の各駆動回路４０に伝達し、構成メッセージを受信した後に、駆動回路のそれぞれは、それぞれの動作周波数をそのそれぞれのコイル４４に割り当てる。
【００３１】
所与のパッド２４を構成するために、所与のパッドの駆動回路４０は、異なった周波数を所与のパッドの９つのコイル４４のそれぞれに割り当てる（各パッド２４は、３個のコイル４４を含むコイルセット４２を３個含む）。更に、上述したように、重なり合う空間（ボリューム）７０を含む構成では、所与のパッド２４の所与の駆動回路４０は、所与のパッド及び隣接パッド上の各コイルが異なった周波数にて送信するようにコイル４４を構成するために、重なり合う空間（ボリューム）７０を有する任意の隣接パッド２４と通信することができる。
【００３２】
図３に示す構成では、駆動回路４０Ｂは、位置特定パッド２４Ａ、２４Ｂ、及び２４Ｃ上の各コイル４４が確実に異なった周波数にて送信するようにするために駆動回路４０Ａ及び４０Ｃと通信する。図３は、ベン図として周波数分布を提示しており、動作空間７０Ａは、コイル４４Ａにより使用される９つの周波数の第１のセットを示し、動作空間７０Ｂは、コイル４４Ｂにより使用される９つの異なった周波数の第２のセットを示し、動作空間７０Ｃは、コイル４４Ｃにより使用される９つの異なった周波数の第３のセットを示す。９つの周波数の第２のセットが、９つの周波数の第１のセットとの第１の交差部と、９つの周波数の第３のセットとの第２の交差部とを有することから、駆動回路４０Ａ、４０Ｂ、及び４０Ｃは、システム２０内の３個の位置特定パッド上の２７個のコイルのそれぞれについて異なった周波数を選択する必要がある。
【００３３】
初期化ステップ８２では、プロセッサ５６は、１つ以上の位置特定パッド上の全てのコイル４４をオンにするパッド起動メッセージを１つ以上の駆動回路４０に伝達する。本明細書で以下で説明するように、システム２０は、遠位先端部５８の現在の位置に基づいて所与のパッド２４のそれぞれのコイル４４へのパワーをオン及びオフするように構成される。本記載では、アクティブパッド２４が、磁場を生成するためにフルパワーをそれぞれのコイル４４に目下伝達している所与の位置特定パッドを含み、非アクティブパッド２４が、それぞれのコイル４４にパワーを目下伝達してはいない（又は、低減されたパワーをそれぞれのコイルに目下伝達している）所与の位置特定パッドを含む。したがって、プローブ２６を使用する医療処置中の任意の時間では、各パッド２４は、アクティブ又は非アクティブである。
【００３４】
第１の実施形態では、プロセッサ５６が、パッド起動メッセージを全ての駆動回路４０に送ることができ、全てのプロセッサは、シリアルバス４６上に担持された電力からコイル４４に１００％電力を供給することができる。第２の実施形態では、操作者３２が、入力デバイス６４を使用して、それぞれの動作空間７０が医療処置の開始にて遠位先端部５８の位置を含む所与のパッド２４を選択することができる。選択を検出すると、プロセッサ５６は、パッド起動メッセージを所与のパッドのそれぞれの駆動回路４０に伝達することができ、パワー初期化メッセージを受信すると、それぞれの駆動回路は所与のパッド上のコイルに１００％電力を供給することができる。
【００３５】
いくつかの実施形態では、システム２０は、基板７２上のパッド２４の固定された位置を使用して、空間（ボリューム）７０を登録して空間（ボリューム）の輪郭を描くことができる。代わりに、又は、加えて、初期化ステップ８２の較正段階では、センサー５４を基板７２に対して既知の位置に移動させることができ、センサーから信号を使用して空間（ボリューム）を登録して空間（ボリューム）の輪郭を描くことができる。
【００３６】
受信するステップ８４では、プロセッサ５６は、患者３０内の遠位先端部５８の位置を示す測定値を磁気センサー５４から受信する。本発明の実施形態では、測定値としては、動作空間７０が遠位先端部５８の位置を含むコイルのそれぞれの周波数の値がある。
【００３７】
第１の比較ステップ８６では、それぞれの動作空間７０が遠位先端部５８の位置を含む非アクティブな位置特定パッド２４がある場合、第１のパワースイッチステップ８８では、ステップ８６において特定された非アクティブな位置特定パッドが、それぞれのコイルセット４２へのパワーをオンにし、その結果、ステップ８６において特定されたパッドが起動する。パワーがオンにされたとき、コイルがそれぞれの磁場を放射することができるように十分な電力が、シリアルバスからコイルに伝達される。
【００３８】
例えば、初めに、パッド２４Ａは、アクティブであり、パッド２４Ｂ及び２４Ｃは、非アクティブであり、遠位先端部５８は、もっぱら空間（ボリューム）７０Ａ内にある第１の位置にある。遠位先端部５８が空間（ボリューム）７０Ａ及び７０Ｂにより共有された第２の位置にある（即ち、第２の位置は、空間（ボリューム）７０Ａ及び７０Ｂの交差部にある）ように操作者３２がプローブ２６を操作したとき、駆動回路４０Ｂは、パワーをシリアル接続部５０Ｂからコイルセット４２Ｂに伝達する。いくつかの実施形態では、プロセッサ５６が第１の位置から第２の位置に移動中の遠位先端部５８を特定すると、プロセッサ５６は、パッド起動メッセージを駆動回路４０Ｂに送ることができ、駆動回路４０Ｂは、パッド起動メッセージに応じてパワーをコイルセット４２Ｂに伝達する。代替実施形態では、プロセッサ５６は、遠位先端部５８のリアルタイムの位置を駆動回路４０に伝達し、駆動回路４０Ｂが、第２の位置を受信して、受信された第２の位置がそれぞれの動作空間７０内にあることを特定するとパワーをコイルセット４２Ｂに伝達する。
【００３９】
第２の比較ステップ９０では、それぞれの動作空間７０が遠位先端部５８の位置を含まないアクティブな位置特定パッド２４がある場合、第２の電源スイッチステップ９２では、ステップ９０において特定されたアクティブな位置特定パッドは、それぞれのコイルセット４２へのパワーをオフにし、それにより、ステップ９０おいて特定されたパッドを非アクティブ化され、この方法では、ステップ８４が続けられる。本発明の実施形態では、パワーをオフにすることは、シリアルバス４６（この実施例ではシリアル接続部５０Ｂ）からコイル４４Ｂに伝達されるパワーを低減するか、又は、コイル４４Ｂへの全てのパワーを止めることを含むことができる。上述した実施例を続けると、パッド２４Ａ及び２４Ｂは、アクティブであり、パッド２４Ｃは、非アクティブであり、遠位先端部５８は、第２の位置に配置される。遠位先端部５８がもっぱら空間（ボリューム）７０Ｂにある第３の位置にあるように操作者３２がプローブ２６を操作したとき、駆動回路４０Ａは、コイルセット４２Ｂ内のコイルへのパワーをオフにする。
【００４０】
いくつかの実施形態では、プロセッサ５６が第２の位置から第３の位置に移動中である遠位先端部５８を特定すると、操作卓プロセッサは、起動解除メッセージを駆動回路４０Ａにパッドに送ることができ、パッド起動解除メッセージに応じて、プロセッサ４０Ａは、コイルセット４２Ａ内のコイルを切り替えることによりコイルセット４２Ａを起動解除し、その結果、コイルセット４２Ａが「待機」モードになる。代替実施形態では、プロセッサ５６は、遠位先端部５８のリアルタイムの位置を駆動回路４０に伝達し、駆動回路４０Ａが、第３の位置を受信して、受信された第３の位置がそれぞれの動作空間７０内にないことを特定すると、コイルセット４２Ｂを起動解除する。
【００４１】
ステップ９０に戻って、それぞれの動作空間７０が遠位先端部５８の位置を含まないアクティブな位置特定パッド２４がない場合、この方法では、ステップ８４を続ける。ステップ８６に戻って、それぞれの動作空間７０が遠位先端部５８の位置を含む非アクティブな位置特定パッド２４がない場合、この方法では、ステップ９０を続ける。
【００４２】
上述した実施形態は一例として記載されたものであり、本発明は、本明細書において上に具体的に図示及び説明した内容に限定されないことが明らかとなろう。むしろ、本発明の範囲には、上で説明した様々な特徴の組合わせと部分的組合わせの両方、並びにそれらの変形形態及び修正形態が含まれ、これらは、上述の説明を読めば当業者には想到するものであり、従来技術では開示されていないものである。
【００４３】
〔実施の態様〕
（１）  物体を追跡する装置であって、
電力線及びデータ線を含む、バスと、
前記物体が配設される体腔に対して異なったそれぞれの位置に配置可能であり、かつ前記バスを通して電力を受電してデータ信号を交換するように直列に前記バスに接続される複数の位置特定パッドであって、各位置特定パッドが、
複数の放射体コイルと、
前記データ信号に応じて、前記位置特定パッド内の前記放射体コイルのための異なったそれぞれの駆動周波数を選択し、かつ前記バスからの前記電力を使用して、磁場を前記それぞれの駆動周波数にて生成するために前記コイルを駆動する駆動信号を生成するように構成される駆動回路と、を含む、位置特定パッドと、
前記物体の位置座標を計算するために、前記体腔内の前記磁場に応じて、前記物体に固定された磁気センサーからセンサー信号を受信及び処理するように構成される、操作卓と、を備える、装置。
（２）  前記体腔が心臓の心室を含み、かつ前記物体が心臓内カテーテルを含む、実施態様１に記載の装置。
（３）  第１の所与の位置特定パッド上の第１の所与の放射体コイルが、第１の動作空間を有し、かつ前記第１の所与の位置特定パッドの近傍の第２の所与の位置特定パッド上の第２の所与の放射体コイルが、第２の動作空間を有し、前記第２の動作空間が、前記第１の動作空間に重なり合う、実施態様１に記載の装置。
（４）  前記第１の所与の放射体コイルの前記それぞれの駆動周波数が、前記第２の所与の放射体コイルの前記それぞれの駆動周波数と異なる、実施態様３に記載の装置。
（５）  前記複数の放射体コイルが、３個の放射体コイルからなるセットを３個含み、前記３個の放射体コイルが、直交する構成で配設される、実施態様１に記載の装置。
【００４４】
（６）  所与の駆動回路が、前記位置座標に対応する位置を計算したことに応じてそれぞれの放射体コイルへの前記電力を切り替えるように構成され、前記それぞれの放射体コイルが、動作空間を有する、実施態様１に記載の装置。
（７）  前記所与の駆動回路が、前記位置を含む前記動作空間で前記バスからの前記電力をそれぞれの放射体コイルに伝達することにより前記電力を切り替えるように構成される、実施態様６に記載の装置。
（８）  前記所与の駆動回路が、前記位置を含まない前記それぞれの動作空間で前記それぞれの放射体コイルへの前記電力をオフにすることにより前記電力を切り替えるように構成される、実施態様６に記載の装置。
（９）  前記電力をオフにすることが、前記シリアルバスから前記それぞれの放射体コイルに伝達される前記電力を低減すること、及び前記シリアルバスから前記それぞれの放射体コイルに前記電力を伝達するのを中止することを含むリストから選択される、実施態様８に記載の装置。
（１０）  物体を追跡する方法であって、
複数の位置特定パッドを体腔に対して異なったそれぞれの位置に配置することであって、前記位置特定パッドが、バスを通して電力を受電してデータ信号を交換するように直列に前記バスに接続され、各位置特定パッドが、それぞれの駆動回路と、それぞれの複数の放射体コイルとを有する、ことと、
前記位置特定パッドのそれぞれの上の前記駆動回路により、前記データ信号に応じて前記それぞれの放射体コイルのための異なったそれぞれの駆動周波数を選択することと、
前記位置特定パッドのそれぞれの上の前記駆動回路により、前記バスからの前記電力を使用して、磁場を前記それぞれの駆動周波数にて生成するために前記それぞれの放射体コイルを駆動する駆動信号を生成することと、
前記物体を前記体腔に挿入した後に、
操作卓プロセッサにより、前記体腔内の前記磁場に応じて、前記物体に固定された磁気センサーから信号を受信し、
前記受信信号を処理して、前記物体の位置座標を計算することと、を含む、方法。
【００４５】
（１１）  前記体腔が心臓の心室を含み、前記物体が心臓内カテーテルを含む、実施態様１０に記載の方法。
（１２）  第１の所与の位置特定パッド上の第１の所与の放射体コイルが、第１の動作空間を有し、かつ前記第１の所与の位置特定パッドの近傍の第２の所与の位置特定パッド上の第２の所与の放射体コイルが、第２の動作空間を有し、前記第２の動作空間が、前記第１の動作空間に重なり合う、実施態様１０に記載の方法。
（１３）  前記第１の所与の放射体コイルの前記それぞれの駆動周波数が、前記第２の所与の放射体コイルの前記それぞれの駆動周波数と異なる、実施態様１２に記載の方法。
（１４）  前記複数の放射体コイルが、３個の放射体コイルからなるセットを３個含み、前記３個の放射体コイルが、直交する構成で配設される、実施態様１０に記載の方法。
（１５）  所与の駆動回路によって、前記位置座標に対応する位置を計算することに応じてそれぞれの放射体コイルへの前記電力を切り替えることを含み、前記それぞれの放射体コイルが、動作空間を有する、実施態様１０に記載の方法。
【００４６】
（１６）  前記電力を切り替えることが、前記位置を含む前記動作空間上で前記バスからの前記電力を前記それぞれの放射体コイルに伝達することを含む、実施態様１５に記載の方法。
（１７）  前記電力を切り替えることが、前記位置を含まない前記それぞれの動作空間で前記それぞれの放射体コイルへの前記電力をオフにすることを含む、実施態様１５に記載の方法。
（１８）  前記電力をオフにすることが、前記シリアルバスから前記それぞれの放射体コイルに伝達される前記電力を低減することと、前記シリアルバスから前記それぞれの放射体コイルに前記電力を伝達するのを中止することと、を含む、リストから選択される、実施態様１７に記載の方法。
（１９）  コンピュータソフトウェア製品であって、
患者の体腔に対して異なったそれぞれの位置に配置された複数の位置特定パッドであって、前記位置特定パッドが、直列にバスに接続されて前記バスを通して電力を受電してデータ信号を交換するようになっており、各位置特定パッドが、それぞれの駆動回路と、それぞれの複数の放射体コイルとを有する、位置特定パッド、及び
前記体腔への挿入のために構成される物体であって、前記物体の遠位端部の位置を測定するための磁気センサーを含む、物体、と連結して動作され、
前記製品が、
第１の非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記媒体中に第１のプログラム命令が記憶され、前記第１のプログラム命令が、前記位置特定パッドのそれぞれの上の前記駆動回路によって読み出されたときに、前記位置特定パッドのそれぞれの上の前記駆動回路に、
前記データ信号に応じて、前記それぞれの放射体コイルのための異なったそれぞれの駆動周波数を選択することと、
前記バスからの前記電力を使用して、前記それぞれの駆動周波数にて磁場を生成するために前記コイルを駆動する駆動信号を生成することと、を実施させるものである、第１の非一時的コンピュータ可読媒体と、
第２の非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記媒体中に第２のプログラム命令が記憶され、前記第２のプログラム命令が、操作卓プロセッサにより読み出されたときに、前記操作卓プロセッサに、
前記体腔内の前記磁場に応じて、信号を前記磁気センサーから受信することと、
前記受信信号を処理して前記物体の位置座標を計算することと、を実施させるものである、第２の非一時的コンピュータ可読媒体と、を備える、コンピュータソフトウェア製品。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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