(57)【要約】  第１の対象物に沿って移動する第２の対象物の位置を決定する方法。この方法は、第１の対象物について位置を決定すること；第１の対象物に対して第２の対象物の直線変位を決定すること；および前記第１の対象物の前記位置および前記直線変位に基づいて、前記第２の対象物の位置を確認することを含む。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の対象物に沿って移動する第２の対象物の位置を決定する方法であって、この方法は、
（ａ）第１の対象物について位置を決定すること、
（ｂ）第１の対象物に対して第２の対象物の直線変位を決定すること、および
（ｃ）前記第１の対象物の前記位置および前記第１の対象物に対する前記直線変位に基づいて、前記第２の対象物の位置を確認すること
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の対象物の直線変位を測定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の対象物の前記直線変位および前記第２の対象物の前記直線変位は各々、規定点に対して決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の対象物および前記第２の対象物について使用された規定点は、単一の規定点である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の対象物および前記第２の対象物について使用される規定点は、２つの別個の規定点であり、前記方法は、前記第１の対象物の直線変位を決定するのに使用された第１の規定点と、前記第２の対象物の直線変位を決定するのに使用された第２の規定点との間の直線距離を計算すること、および前記直線距離によって前記第２の対象物の直線変位値を補正することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の対象物について前記位置および前記直線変位を決定することは、相関位置で一連の直線変位を決定するために繰り返され、一連の前記相関位置は経路を規定する、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の対象物について直線変位値を決定することは、前記第１の対象物上の規定点に対するものである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の対象物はカテーテルである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の対象物はガイドワイヤである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ガイドワイヤは、その遠位端にまたはその近くに追跡源を担持する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記追跡源は放射線源である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
医療処置を実施するためのシステムであって、このシステムは、少なくとも部分的に身体内に挿入可能な少なくとも２つの軸方向に延長可能な部材を含み、前記軸方向に延長可能な部材のうちの少なくとも１つは、互いに関して前記少なくとも２つの軸方向に延長可能な部材の共通の経路に沿う相対直線変位の決定を助けるために構成される機械可読マーキングの配列でマークされている、システム。
【請求項１３】
前記機械可読マーキングは、長さ増分を示す、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記軸方向に延長可能な部材のうちの１つの遠位部分に位置された追跡源をさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記追跡源は放射線源である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記機械可読マーキングは、二進符号を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記軸方向に延長可能な部材はカテーテルを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記軸方向に延長可能な部材はカテーテルガイドワイヤを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記カテーテルガイドワイヤは、前記機械可読マーキングの配列を担持する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
共通の経路に沿って移動する、第１の対象物および第２の対象物の位置を決定するためのシステムであって、このシステムは、
（ａ）経路に沿った変位を受ける、追跡源を含む第１の対象物；
（ｂ）前記第１の対象物に沿った変位を受ける第２の対象物；および
（ｃ）前記経路に沿った、前記第１の対象物および前記第２の対象物の相対変位を決定するように設計および構成された変位センサ
を含む、システム。
【請求項２１】
前記経路に沿った、前記第１の対象物および前記第２の対象物の前記相対変位を、前記第２の対象物の位置に変換する回路をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記追跡源は、放射性崩壊を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記変位センサは、光学式感知機構を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２４】
前記光学式感知機構は、二進符号を読み取る、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記変位センサは、機械式感知機構を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第１の対象物はガイドワイヤを含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２７】
前記第２の対象物はカテーテルを含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２８】
第１の対象物に沿って移動する第２の対象物の位置を決定する方法であって、この方法は、
（ａ）第１の対象物上の少なくとも１つの点が移動する経路を決定すること、
（ｂ）前記経路に沿って第２の対象物を移動させながら、さらに前記第２の対象物上の少なくとも１つの点の直線変位を決定すること、および
（ｃ）第１の対象物上の少なくとも１つの点の経路に沿った経過を算出することによって、第２の対象物の選択された部分の位置を決定すること
を含む、方法。
【請求項２９】
前記算出は前記直線変位に依存する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
第１の対象物の経路に沿った前記経過は、
（ａ）第１および第２の対象物の各々の少なくとも一部について、固定された既知の長さを使用すること、および
（ｂ）前記第１の対象物に沿った前記第２の対象物上の前記少なくとも１つの点の相対変位を測定すること
によって決定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記相対変位を測定することは、被験体の身体外で行われる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記直線変位は、
（ａ）前記第１の対象物の遠位端から既知の距離において第１の対象物の参照点を規定すること；
（ｂ）前記第２の対象物の遠位端から既知の距離において第２の対象物の参照点を規定すること；および
（ｃ）前記経路に沿った、前記第１の対象物の前記遠位端と前記第２の対象物の前記遠位端の相対位置を計算する手段として、前記第１の対象物の参照点と前記第２の対象物の参照点との間の距離を測定すること
によって決定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の対象物の参照点および前記第２の対象物の参照点は、最初に同じ位置において整合されている、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第２の対象物はカテーテルである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
前記第１の対象物はガイドワイヤである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
前記ガイドワイヤは、その遠位端にまたはその近くに追跡源を担持する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記追跡源は放射線源である、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
放射線源を含むガイドワイヤであって、この放射線源はガイドワイヤの遠位端と一体として形成されるか、またはガイドワイヤの遠位端に取り付けられる、ガイドワイヤ。
【請求項３９】
前記放射線は、０．０１ｍＣｉ〜０．５ｍＣｉの範囲である、請求項３８に記載のガイドワイヤ。
【請求項４０】
検出可能な量は、０．１ｍＣｉ以下である、請求項３８に記載のガイドワイヤ。
【請求項４１】
検出可能な量は、０．０５ｍＣｉ以下である、請求項３８に記載のガイドワイヤ。
【請求項４２】
同位体はイリジウム−１９２である、請求項３８に記載のガイドワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づき、「Ｔｒａｃｋｉｎｇ  ａ  Ｃａｔｈｅｒｔｅｒ  Ｔｉｐ  ｂｙ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｉｔｓ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｆｒｏｍ  ａ  Ｔｒａｃｋｅｄ  Ｇｕｉｄｅ  Ｗｉｒｅ  Ｔｉｐ」と称する２００４年１０月１９日に出願された米国特許仮出願第６０／６１９８９８号、「Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  ｏｒ  Ｇｕｉｄｅｗｉｒｅ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｔｏ  Ｐｒｏｖｉｄｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｆｏｒ  ａｎ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  ｏｒ  Ｇｕｉｄｅｗｉｒｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」と称する２００４年１０月１９日に出願された米国特許仮出願第６０／６１９７９２号、「Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ  Ｓｏｕｒｃｅ  ａｓ  ｔｈｅ  Ｔｒａｃｋｅｄ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ」と称する２００４年１０月１９日に出願された米国特許仮出願第６０／６１９８９７号の利益を主張し、これら全ての出願の開示は、参照として本明細書中に援用される。本願はまた、「Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ  Ｓｏｕｒｃｅ  ｗｉｔｈｉｎ  ａ  Ｂｏｄｙ  ｏｆ  ａ  Ｓｕｂｊｅｃｔ」と称する２００５年８月１１日に出願されたＰＣＴ／ＩＬ２００５／０００８７１の一部継続出願であり、これは第１１９条（ｅ）項に基づき、「Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｅｎｓｏｒ」と称する２００４年８月１２日に出願された米国特許仮出願第６０／６００７２５号の利益を主張し、その開示はまた、参照として本明細書中に援用される。
【０００２】
技術分野
本発明は、医療器具、例えばカテーテルを、身体内で位置決定することに関する。
【背景技術】
【０００３】
操作可能な器具の身体内深くでの操縦に依存する多くの医療技術が存在する。多くの場合において、器具は遠位端（例えば、大腿の血管）から挿入され、身体を通って冠状動脈のような標的位置まで長い距離を操縦される。これらの技術は、器具の位置を決定するための追跡技術に依存する。
【０００４】
器具上の位置センサを使用して、身体内での器具の３Ｄ位置の直接的な確立に依存する追跡技術がある。
【０００５】
さらなる追跡技術は、身体の一部のマップ（例えば、動脈樹）を確立すること、および器具の像／位置をマップ上に重ねることに依存する。例えば、Ｌｅｎｇｙｅｌら（ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｇｒａｐｈｉｃｓ．ｃｏｒｎｅｌｌ．ｅｄｕ／ｐｕｂｓ／１９９５／ＬＧＰ９５．ｐｄｆ．、その開示は参照として本明細書中に援用される）は、カテーテル変位の直線測定および動脈のＸ線断層撮影データとの比較を教示する。
【発明の開示】
【０００６】
本発明のある実施形態の局面は、第１の対象物の決定された位置、および対象物間の相対直線変位を使用して、第１の対象物に沿って移動する第２の対象物の位置、またはそれが移動する経路を決定することに関する。所望により、一連の位置は第１の対象物の経路を規定する。本発明の例示的な実施形態において、第２の対象物はカテーテルであり、第１の対象物はカテーテルガイドワイヤである。所望により、ガイドワイヤは、その端においてまたはその近くに追跡源を担持する。所望により、追跡源は放射線源である。所望により、位置は３Ｄ位置または２Ｄ位置である。
【０００７】
本発明のある実施形態の局面は、第１の対象物および第２の対象物の相対直線変位を決定するために機械可読マーキングを使用する身体内医療システムに関する。所望により、機械可読マーキングは、二進符号、例えばバーコードを使用する。本発明の例示的な実施形態において、第２の対象物は第１の対象物に沿って移動する。本発明の例示的な実施形態において、システムは、各々が機械可読マーキングでマークされている２つの対象物を含む。本発明の例示的実施形態において、一方の対象物上にセンサが使用され、他方の対象物上に読み取り装置が使用される。本発明の例示的な実施形態において、単一のセンサが両方の対象物上に取り付けられる。
【０００８】
本発明のある局面によれば、第１の対象物に沿って移動する第２の対象物の位置を決定する方法が提供される。この方法は、
（ａ）第１の対象物について位置を決定すること、
（ｂ）第１の対象物に対して第２の対象物の直線変位を決定すること、および
（ｃ）前記第１の対象物の前記位置および前記第１の対象物に対する前記直線変位に基づいて、前記第２の対象物の位置を確認すること
を含む。
【０００９】
所望により、この方法は、前記第１の対象物の直線変位を測定することをさらに含む。
【００１０】
所望により、前記第１の対象物の前記直線変位および前記第２の対象物の前記直線変位は各々、規定点に対して決定される。
【００１１】
所望により、前記第１の対象物および前記第２の対象物について使用された規定点は、単一の規定点である。
【００１２】
所望により、前記第１の対象物および前記第２の対象物について使用される規定点は、２つの別個の規定点であり、前記方法は、前記第１の対象物の直線変位を決定するのに使用された第１の規定点と、前記第２の対象物の直線変位を決定するのに使用された第２の規定点との間の直線距離を計算すること、および前記直線距離によって前記第２の対象物の直線変位値を補正することをさらに含む。
【００１３】
所望により、前記第１の対象物について前記位置および前記直線変位を決定することは、相関位置で一連の直線変位を決定するために繰り返され、一連の前記相関位置は経路を規定する。
【００１４】
所望により、前記第２の対象物について直線変位値を決定することは、前記第１の対象物上の規定点に対するものである。
【００１５】
所望により、前記第２の対象物はカテーテルである。
【００１６】
所望により、前記第１の対象物はガイドワイヤである。
【００１７】
所望により、前記ガイドワイヤは、その遠位端にまたはその近くに追跡源を担持する。
【００１８】
所望により、前記追跡源は放射線源である。
【００１９】
本発明のある局面によれば、医療処置を実施するためのシステムが提供される。このシステムは、少なくとも部分的に身体内に挿入可能な少なくとも２つの軸方向に延長可能な部材を含み、前記軸方向に延長可能な部材のうちの少なくとも１つは、互いに関して前記少なくとも２つの軸方向に延長可能な部材の共通の経路に沿う相対直線変位の決定を助けるために構成される機械可読マーキングの配列でマークされている。
【００２０】
所望により、前記機械可読マーキングは、長さ増分を示す。
【００２１】
所望により、このシステムは、前記軸方向に延長可能な部材のうちの１つの遠位部分に位置された追跡源をさらに含む。
【００２２】
所望により、前記追跡源は放射線源である。
【００２３】
所望により、前記機械可読マーキングは、二進符号を含む。
【００２４】
所望により、前記軸方向に延長可能な部材はカテーテルを含む。
【００２５】
所望により、前記軸方向に延長可能な部材はカテーテルガイドワイヤを含む。
【００２６】
所望により、前記カテーテルガイドワイヤは、前記機械可読マーキングの配列を担持する。
【００２７】
本発明のある局面によれば、共通の経路に沿って移動する、第１の対象物および第２の対象物の位置を決定するためのシステムが提供される。このシステムは、
（ａ）経路に沿った変位を受ける、追跡源を含む第１の対象物；
（ｂ）前記第１の対象物に沿った変位を受ける第２の対象物；および
（ｃ）前記経路に沿った、前記第１の対象物および前記第２の対象物の相対変位を決定するように設計および構成された変位センサ
を含む。
【００２８】
所望により、このシステムは、前記経路に沿った、前記第１の対象物および前記第２の対象物の前記相対変位を、前記第２の対象物の位置に変換する回路をさらに含む。
【００２９】
所望により、前記追跡源は、放射性崩壊を含む。
【００３０】
所望により、前記変位センサは、光学式感知機構を含む。
【００３１】
所望により、前記光学式感知機構は、二進符号を読み取る。
【００３２】
所望により、前記変位センサは、機械式感知機構を含む。
【００３３】
所望により、前記第１の対象物はガイドワイヤを含む。
【００３４】
所望により、前記第２の対象物はカテーテルを含む。
【００３５】
本発明のある局面によれば、第１の対象物に沿って移動する第２の対象物の位置を決定する方法が提供される。この方法は、
（ａ）第１の対象物上の少なくとも１つの点が移動する経路を決定すること、
（ｂ）前記経路に沿って第２の対象物を移動させながら、さらに前記第２の対象物上の少なくとも１つの点の直線変位を決定すること、および
（ｃ）第１の対象物上の少なくとも１つの点の経路に沿った経過を算出することによって、第２の対象物の選択された部分の位置を決定すること
を含む。
【００３６】
所望により、前記算出は前記直線変位に依存する。
【００３７】
所望により、第１の対象物の経路に沿った経過は、
（ａ）第１および第２の対象物の各々の少なくとも一部について、固定された既知の長さを使用すること、および
（ｂ）前記第１の対象物に沿った前記第２の対象物上の前記少なくとも１つの点の相対変位を測定すること
によって決定される。
【００３８】
所望により、前記相対変位を測定することは、被験体の身体外で行われる。
【００３９】
所望により、前記直線変位は、
（ａ）前記第１の対象物の遠位端から既知の距離において第１の対象物の参照点を規定すること；
（ｂ）前記第２の対象物の遠位端から既知の距離において第２の対象物の参照点を規定すること；および
（ｃ）前記経路に沿った、前記第１の対象物の前記遠位端と前記第２の対象物の前記遠位端の相対位置を計算する手段として、前記第１の対象物の参照点と前記第２の対象物の参照点との間の距離を測定すること
によって決定される。
【００４０】
所望により、前記第１の対象物の参照点および前記第２の対象物の参照点は、最初に同じ位置において整合されている。
【００４１】
所望により、前記第２の対象物はカテーテルである。
【００４２】
所望により、前記第１の対象物はガイドワイヤである。
【００４３】
所望により、前記ガイドワイヤは、その遠位端にまたはその近くに追跡源を担持する。
【００４４】
所望により、前記追跡源は放射線源である。
【００４５】
本発明のある局面によれば、放射線源を含むガイドワイヤであって、この放射線源はガイドワイヤの遠位端と一体として形成されるか、またはガイドワイヤの遠位端に取り付けられる、ガイドワイヤが提供される。
【００４６】
所望により、前記放射線は、０．０１ｍＣｉ〜０．５ｍＣｉの範囲であり、所望により０．１ｍＣｉまたはそれ未満である。
【００４７】
所望により、検出可能な量は、０．０５ｍＣｉまたはそれ未満である。
【００４８】
所望により、同位体はイリジウム−１９２である。
【００４９】
図面の簡単な記述
図において、２つ以上の図に現われる同一の構造、要素、または部品は、一般的に、それらが現われる全ての図において、同じ符号で標識される。図において示される特徴および構成要素の寸法は、説明の簡潔さおよび明快さのために選択され、必ずしも縮尺通りではない。図は以下に列挙される。
【００５０】
図１は、本発明の例示的実施形態によるシステムの作動構成要素の概略図である。
【００５１】
図２は、本発明の例示的実施形態による相対直線変位の測定を示す図である。
【００５２】
図３は、本発明の例示的実施形態による相対直線変位を測定するための例示的な光学式機構を示す。
【００５３】
図４は、本発明の例示的実施形態によるガイドワイヤ上の機械可読マーキングを示す。
【００５４】
図５は、本発明の例示的実施形態による相対直線変位を測定するための例示的な機械式機構を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
図１は、本発明の例示的な実施形態に従って、第１の対象物の位置および相対直線変位を使用して、第１の対象物に沿って移動する第２の対象物の位置を決定するためのシステム２０を示す。所望により、一連の位置は第１の対象物の経路を規定する。本発明の示される例示的な実施形態において、第２の対象物はカテーテル７０であり、第１の対象物はガイドワイヤ３０である。本発明の種々の実施形態によれば、位置は３Ｄ位置でも２Ｄ位置でもよい。
【００５６】
第１の対象物の位置の測定：
本発明の例示的な実施形態において、第１の対象物として作用するガイドワイヤ３０は、追跡源を担持する。追跡源は、いかなる物体であってもよく、それに対して位置感知システムは位置を決定することができる。本発明の種々の実施形態によれば、追跡源は、信号を提供するか、または信号を監視することができる。所望により、追跡源はガイドワイヤ３０上のいずれかの場所に位置される。本発明の例示的な実施形態において、追跡源はガイドワイヤ３０の遠位端３２にまたはその近くに位置される。本発明の例示的な実施形態において、追跡源は１つ以上の放射線源、ＲＦ送信器および／または受信器、および／または磁石を含む。
【００５７】
１つ以上の受信器に対するＲＦ信号源の位置の決定は、当該分野において一般的に公知であり、当業者は本発明の文脈中にいかなる公知の方法をも組み込むことができるだろう。信号源での信号強度の認識に基づく方法がある。これらの方法は、ガイドワイヤ３０上に位置されたＲＦ信号源および／またはＲＦ受信器の位置を決定するために使用されることができる。同様の方法が、磁石を追跡するために使用されることができる。
【００５８】
放射線源およびそれらを追跡するための検出システムの例は、同時係属出願ＰＣＴ／ＩＬ２００５／０００８７１に記載されており、この開示は参照として本明細書中に完全に援用される。記載される追跡システムは、既知のセンサ位置と追跡源との間の角度を決定するためにセンサに依存する。各々のセンサは、感知領域上に放射線源からの放射の異なる分布を引き起こすために１つ以上の壁を使用する。その分布は角度によって異なる。
【００５９】
本発明の文脈において使用するために好適なセンサの１例は、壁が放射線源に向けられる場合に両方のセンサが同じ量の入射放射線を受容するように、直立した壁によって分離される２つのセンサを使用する。検出器および壁が回転される場合、壁はセンサのうちの１つを選択的に遮り、入射放射線の不均一な分布を引き起こす。この構成は、放射線源に対する正確な角度方向を示すために、２つのセンサの間の放射線の等しい分布および入射放射線の最大検出に依存する。２つ以上の壁を含むさらなる構成はまた、出願ＰＣＴ／ＩＬ２００５／０００８７１に開示される。
【００６０】
２つ、所望により３つ、所望により４つ以上の方向の交差点の算出は、追跡源についての位置を提供する。本発明の例示的な実施形態において、追跡ユニット３４は、周期的に、所望により連続的に、ガイドワイヤ３０の遠位端３２にまたはその近くに追跡源の位置を確認および記録する。代替的にまたは追加的に、遠位端３２の位置は画像化装置を使用して確認されてもよい。
【００６１】
ガイドワイヤ３０の遠位端３２の確認された位置は、所望により３Ｄ位置座標の経路として表示される。追跡ユニット３４のサンプリング密度は、決定された経路の精度に関連する。追跡ユニット３４のサンプリング密度は、所望により単位時間あたりの測定値および／または追跡源が移動する単位距離あたりの測定値で表示されることができる。本発明の例示的な実施形態において、追跡ユニット３４は１回／秒、所望により１０回／秒、所望により２０回／秒、所望により５０回以上／秒、ガイドワイヤ３０の端３２の位置を計算する。典型的には、サンプリング密度が増加するにつれて、補間の必要性が減少する。本発明の例示的な実施形態において、確認された位置は、位置出力信号３６、例えばタイムスタンプを含む信号３６中に組み込まれることができる。タイムスタンプはいつ位置が検出されたのかを示す。時間は任意の０時点から測定される相対時間でも時計の時間でもよい。所望により、出力信号３６は、例えば時間＋２D位置（ｔ，Ｘ，Ｙ）または時間＋３Ｄ位置（ｔ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）として表示されることができる。タイムスタンプは、以下に詳述されるように、他の独立して取得されるデータとの相関を可能にする。
【００６２】
出力信号３６は、所望によりコンピューター６０に通信される。本発明の例示的な実施形態において、出力信号３６はコンピューター６０によって時間の関数として３Ｄ位置のプロットに変換されることができる。本明細書および添付の特許請求の範囲において使用されるコンピューターという用語は、コンピューター回路を含み、このようなコンピューター回路としてはＡＳＩＣが挙げられるが、これに限定されない。
【００６３】
放射線追跡源の使用が一例として使用されていたが、放射性崩壊、無線周波数エネルギー、超音波エネルギー、電磁エネルギー、ＮＭＲ、ＣＴ、蛍光間接撮影法のうちの１つ以上を使用するような他の位置決めシステムに依存する実施形態が使用されることができ、これは本発明の範囲内である。所望により、静的および／または準静的な電磁場が追跡のために使用される。
【００６４】
第１の対象物の直線変位の測定：
図２を参照すると、本発明の例示的な実施形態において、直線変位センサ５０はガイドワイヤ３０の端３２の直線変位１００を決定し、それを直線変位値として表示する。変位センサ５０は、以下に詳述されるような本発明の代替的な例示的実施形態による種々の機構に従って作動してもよい。本発明の例示的な実施形態において、第１の対象物の測定された変位は、位置が直線変位の関数として表示されることができるように、その測定された位置に整合されている。
【００６５】
本発明の例示的実施形態において、センサ５０はガイドワイヤ３０のための駆動機構として作用せず；むしろセンサ５０は、ガイドワイヤ３０が通過するときのガイドワイヤ３０の通路を整合する。本発明の例示的な実施形態において、センサ５０はガイドワイヤ３０のための駆動機構中に組み込まれる。所望により、センサ５０は、例えばカテーテル法処置において使用される大腿動脈への進入点として作用する口の近くに位置されることによって、既知の位置に固定される。既知の位置での固定は、例えばセンサ５０のハウジングを患者の脚に固定することによって、またはセンサ５０のハウジングを手術台に取り付けることによって達成されることができる。本発明の例示的な実施形態において、センサ５０の位置は、ガイドワイヤ３０に関してゼロ変位として任意に規定される。
【００６６】
本発明のある実施形態において、変位センサ５０は、ガイドワイヤ３０の直線変位を測定するための第１の感知機構（例えば、光学式感知）、およびカテーテル７０の直線変位を測定するための第２の感知機構（例えば、機械式感知）に依存する。
【００６７】
本発明の例示的な実施形態において、変位センサ５０は、カテーテル７０およびガイドワイヤ３０の両方の変位を測定するために、同様の機構に依存する。本発明の例示的な実施形態において、カテーテル７０の変位は、所望によりガイドワイヤ３０上の機械可読符号を使用して、ガイドワイヤ３０に対して測定される。所望により、例えばコンピューターであってもよい分析回路６０は、センサ５０において位置されるカテーテル端７２とガイドワイヤ端３２との間の距離１０５を計算する。代替的にまたは追加的に、センサ５０は、ガイドワイヤ３０および／またはカテーテル７０に固定されることができる。
【００６８】
本発明の例示的な実施形態において、較正は、ガイドワイヤ３０の符号３８のような共通の目盛り上で位置を読みとることによって達成される。この実施形態によれば、各々既知の長さを有するガイドワイヤ３０およびカテーテル７０は、ガイドワイヤ端３２とカテーテル端７２との間の最初の距離１０５が認識されるように、最初に整合されている。例えば、ガイドワイヤの１０００ｍｍ部分上にｍｍ単位でマークされる機械可読符号を備えるガイドワイヤ３０が使用されることができる。センサ５０は、カテーテル７０の近位端に取り付けられ、ゼロ変位として任意に規定される固定位置に保持される。ガイドワイヤ３０は、身体内に１００ｍｍ移動され、センサ５０はガイドワイヤ３０上の機械可読符号を使用してこの変位を読み取る。距離１０５は、この段階で１００ｍｍだけ増大される。カテーテル７０の変位が始まる際に、センサ５０はガイドワイヤ３０に沿って変位される。これが起こると、センサ５０は機械可読符号を用いて数を逆に数える。例えば、もしカテーテル７０が２５ｍｍ前進する場合、センサ５０は符号に従って７５位置ｍｍを記録するだろう。距離１０５は、その初期値より７５ｍｍだけ大きいように、２５ｍｍ減少される。代替的にまたは追加的に、センサ５０はゼロ変位に対する自身の動きを記録する。
【００６９】
本発明の例示的な実施形態において、システム２０の操作者は、カテーテル７０をガイドワイヤ３０に沿って迅速に前進させることができる。所望により、カテーテル端７２とガイドワイヤ端３２との間の距離１０５を示す出力６２は、標的にゆっくりと近づくことができるように減速しなければならないときに操作者に警告する。出力６２は、距離として視覚的にまたはオーディオ装置（例えば、人工音声）によって表示されることができる。代替的にまたは追加的に、警告指示器は、距離１０５が予め決められた限界より短くなる場合に操作者に警告することができる。警告指示器は、目に見えるもの（例えば、表示スクリーン上のアイコンまたは指示灯）および／または聞き取れるもの（例えば、ベル、ブザー、または人工音声）でもよい。
【００７０】
本発明の例示的な実施形態において、動脈プラークのような２つ以上の標的は、ガイドワイヤ３０が前進するとき単一の経路に沿って指定される。本発明の例示的な実施形態において、標的の指定は画像データとの整合に基づく。所望により、画像データは、ガイドワイヤ３０の前進と同時に取得される。代替的にまたは追加的に、予め取得された画像データは標的を指定するために使用されることができる。画像データは、例えば蛍光透視画像データであっても良い。代替的にまたは追加的に、標的はガイドワイヤ３０の端３２の前進に対する抵抗の増大によって感知されることができる。所望により、システムの操作者は標的の指定をコンピューター６０に指示することができる。本発明の例示的な実施形態において、標的はコンピューター６０の表示スクリーン上において目で見ることができる。
【００７１】
カテーテル７０の端７２は、次いで、ガイドワイヤ３０によって規定される経路上のそれらの相対変位に基づいて、これらの標的の近くにもたらされることができる。代替的にまたは追加的に、単一のプラークの始めと終わりが、プラーク長の測定を容易にするために別個の標的として規定されてもよい。
【００７２】
本発明の例示的な実施形態において、標的は、各々の標的が１つ以上の直線変位値として表示されるように、変位センサ５０を使用してマッピングされる。代替的にまたは追加的に、標的は、各々の標的が１つ以上の位置として表示されるように、追跡ユニット３４を使用してマッピングされる。
【００７３】
変位１００は、変位出力信号５２としてコンピューター６０に供給されることができ、所望により、上に詳述されるようにタイムスタンプが付けられることができる。所望により、コンピューター６０は、時間の関数としてガイドワイヤ３０の端３２の直線変位を算出することができる。蛍光透視データおよび／または血管内超音波データ（ＩＶＵＳ）および／または動脈のＸ線断層撮影データのような画像データ上への整合は、例えば以下に詳述されるように実施されることができる。
【００７４】
標的の指定は、システムの操作者によって積極的に実施されるか、または目で見える標的を含む画像データとの整合によって消極的に実行されるかどうかにかかわらず、カテーテルのような第２の対象物がひとたび配置されると、システムの操作者にとって有用である。標的の指定は、例えば、操作者がカテーテルの前進のための速度を選択することを助けることができる。
【００７５】
本発明のある実施形態において、単一の経路上の複数の要素の追跡が容易にされる。この追跡は、所望により同時または連続であることができる。複数の要素は、例えば以下に詳述されるような複数の放射線不透性マーカーおよび／または複数の放射線源であることができる。
【００７６】
本発明の例示的な実施形態において、複数の追跡源が複数のセンサによって追跡されることができる。例えば放射線源は、上に詳述されるような指向性の感度の良い放射線センサによって追跡されることができ、ＲＦ源はＲＦ感知システムによって追跡されることができる。これは例えば、単一の対象物の上の２点の方向を決定すること、および／または２つの別個の対象物の運動を調整することにおいて有用であろう。代替的にまたは追加的に、異なるタイプの放射を有する複数の放射線センサは、各々の放射タイプに特有なセンサを使用して同時に追跡されることができる。本発明の例示的な実施形態において、単一の放射線源のみが使用される。
【００７７】
所望により、直線変位データは、第１の対象物の一連の位置、例えばガイドワイヤ３０の端３２から算出されることができる。この算出された変位の精度は、ガイドワイヤの変位単位あたりの決定された位置の数を増やすことによって高められることができる。
【００７８】
代替的にまたは追加的に、ガイドワイヤ３０および／またはカテーテル７０の変位は、直接的に測定されない。本発明の例示的な実施形態において、カテーテル７０の変位は、ガイドワイヤ３０に対して測定される。
【００７９】
第１の対象物の位置および直線変位の整合：
本発明の例示的な実施形態において、ガイドワイヤ３０の端３２の位置は、変位の関数として表示される。所望により、コンピューター６０は、位置出力信号３６と変位出力信号５２とを相関させる。所望により、変位の関数としての位置の表示は、変位データのみが利用可能である同じ経路に沿って移動する第２の対象物の位置を決定することにおいて有用である。
【００８０】
所望により、出力信号３６および５２は、単一の変位測定値が単一の位置を示すように、一方が他方に対して整合される。これは直線変位の関数としてのガイドワイヤ３０の端３２の３Ｄ位置の表示を容易にする。
【００８１】
所望により、出力信号５２および３６（それぞれ、直線変位および位置）は、さらなるパラメーター、例えば時間による相関を介して一方が他方に対して整合される。ある場合において、出力信号５２および３６のタイムスタンプは完全には一致せず、整合を得るために補間アルゴリズムが実行される。補間は整合に不正確さを導入するかもしれない。
【００８２】
本発明の例示的な実施形態において、変位出力５２は位置出力３６より大きいサンプリング密度を有する。この場合において、決定された位置により密接に対応する変位は、より正確である。任意の直線変位置に対応する位置に対する誤差の推定値を決定することが可能である。所望により、この誤差の推定値は、コンピューター６０のディスプレイ上に表示される。
【００８３】
本発明の例示的な実施形態において、直線変位の関数としてのガイドワイヤ３０の端３２の３Ｄ位置は、身体部分の画像またはマップ、例えば脳の画像またはマップの上に、重ね合わせられ、および／または整合される。直線変位の関数としてのガイドワイヤ３０の端３２の３Ｄ位置と画像またはマップとの整合は、当該分野で公知の方法を使用して達成されることができる。本発明の例示的な実施形態において、このプロセスは画像を、例えば脳の画像を、画像の上に重ね合わされたガイドワイヤ３０の端３２の経路を表す線で生成する。所望により、直線変位データは、その線に沿って、例えばハッシュマークおよび／または指示数字の使用によって表示される。これは操作者が、関心のある解剖学的な特徴が存在する距離を表示スクリーンから容易に確認できることを可能にする。脳は静的であるので、処置の前および／または処置と同時に取得される画像データを使用してもよい。
【００８４】
心臓のような動的な器官上への直線変位の関数としてのガイドワイヤ３０の端３２の３Ｄ位置の整合は、より複雑である。ガイドワイヤ３０の端３２の３Ｄ位置と動的な身体部分（例えば、鼓動する心臓）の画像データとの正確な整合を容易にするために、さらなる整合を使用してもよい。本発明の例示的な実施形態において、タイムスタンプが付けられた画像出力（例えば、蛍光間接撮影またはＩＶＵＳ）は、コンピューター６０に同時に供給される。所望により、ガイドワイヤ３０の端３２の３Ｄ位置、ガイドワイヤ３０の端３２の直線変位および画像データは全て、タイムスタンプによって互いに相関される。この多重相関の結果は、身体部分の静的マップ上に重ね合わされた直線変位の関数としてのガイドワイヤ端３２の３Ｄ位置のプロットである。静的マップは、ガイドワイヤ３０に対して描かれる動的画像データからの関連性のある解剖学的特徴の集合を表す。この静的マップは、第２の対象物、例えばカテーテルがたどることができる身体を通る経路を表す。ガイドワイヤ３０は経路に沿う走路として作用する。
【００８５】
代替的にまたは追加的に、ひとたびガイドワイヤ３０の端３２が所望の標的に到達すると、時間の関数としての３Ｄ位置の直線表示は（静的マップに全く関係なくても）第２の対象物がたどるであろう経路を示す。
【００８６】
第２の対象物の直線変位の測定：
本発明の例示的な実施形態において、第２の対象物、例えばカテーテル７０の直線変位が測定される。第１の対象物に沿う単一の第２の対象物の直線変位が記載されるが、本発明のある実施形態によれば、２つ以上の第２の対象物を第１の対象物に沿って移動させることができる。図１および２に示されるように、遠位端７２を備えるカテーテル７０を、カテーテル端７２がガイドワイヤ端３２に近づくように、ガイドワイヤ３０に沿って移動させることができる。カテーテル７０の直線変位は、例えば以下に詳述されるような直線変位センサ５０によって測定されることができる。センサ５０は、例えば溝または弓形の歯のかみ合い組のような機械式機構によって、カテーテル７０に係合し、および／またはカテーテル７０を前進させることができる。所望により、カテーテル７０およびガイドワイヤ３０は、単一の変位センサ５０によって、または異なる変位センサ５０によって測定されることができる。例えば、ガイドワイヤ３０の変位は光学式センサ５０によって感知されてもよく、ガイドワイヤ３０に沿ったカテーテル７０の変位は機械式センサによって感知されてもよく、それらを逆にしてもよい。
【００８７】
本発明の例示的な実施形態において、カテーテル７０はガイドワイヤ３０上の符号３８を読み取るセンサ５０を担持する。例えば、１０００ｍｍの既知の長さを有するカテーテル７０は、その近位端が２０００ｍｍの既知の長さを有するガイドワイヤ３０の近位端と整合されるように位置決めされることができる。この例を使用して、ガイドワイヤ３０の端３２は身体内に７６７．３ｍｍ前進される。これはカテーテルの端７２が大腿動脈の入口から２３２．７ｍｍにあることを意味する。カテーテル７０の近位端にある位置センサ５０は、符号３８を読み取り、および／またはカテーテル７０がガイドワイヤ３０に沿って前進するときの距離を機械的に測定する。これは減算によって距離１０５の計算を可能にする。
【００８８】
第２の対象物の位置の確認：
本発明の例示的な実施形態によれば、ひとたびカテーテル端７２の直線変位がわかれば、その位置（所望により３Ｄ位置）は、上記の直線変位の関数としての第１の対象物（例えば、ガイドワイヤ３０の端３２）の位置のプロットから確認されることができる。これはガイドワイヤ３０およびカテーテル７０の変位が共通の経路に沿っているために可能である。ある場合において、例えば心臓カテーテル法において、経路全体が（例えば、心臓収縮の間）移動することができる。しかし、これは第１の対象物および第２の対象物の相対直線変位に影響を及ぼさない。
【００８９】
代替的にまたは追加的に、カテーテル端７２とガイドワイヤ端３２との間の距離１０５を確認することが可能である。所望により、この距離は、例えば上記のガイドワイヤ３０の直線変位の関数として位置のプロットを使用して、カテーテル端７２の位置座標を計算するために使用されることができる。
【００９０】
本発明の例示的な実施形態において、カテーテル端７２の変位は、身体外の任意の開始点に対して測定される。この開始点は、ガイドワイヤ端３２に対して測定されたガイドワイヤ３０上の既知の位置に対応する。もしカテーテル７０の長さが既知であるならば、距離１０５を算出することが可能である。例えば、もし既知の開始点がガイドワイヤ端３２から９５０ｍｍにあり、カテーテル７０の近位端がガイドワイヤ３０に沿って１５０ｍｍ前進するならば、カテーテルの近位端はガイドワイヤ端３２から８００ｍｍにあるだろう。もしカテーテルが６００ｍｍの長さを有するならば、カテーテルの端７２はガイドワイヤの端３２から２００ｍｍの距離１０５を有するだろう。
【００９１】
本発明の例示的な実施形態において、カテーテル端７２の変位は、ガイドワイヤ端３２に対して測定される。例えば、もし機械可読符号を担持するカテーテル３０が使用されるならば、カテーテル７０の端７２に装着されたセンサ５０は、カテーテル３０の端３２からの距離１０５を直接的に読み取ることができる。
【００９２】
本発明の例示的な実施形態において、ガイドワイヤ３０は、カテーテル７０が身体内に挿入された後に追加の直線変位１２０を受けることができる。典型的には、この追加の直線変位は増分距離１０５を変更するだろうが、カテーテル７０の端７２の算出される位置の変化を引き起こさない。例えば、もしガイドワイヤ３０がセンサ５０によって測定されたときに１００ｃｍ挿入されており、かつカテーテル７０がガイドワイヤに沿って８５ｃｍ挿入されていたとするならば、１５ｃｍの相対変位１０５が算出される。カテーテル７０の端７２の３Ｄ位置は、上記のガイドワイヤ３０の直線変位の関数として位置のプロットから決定されることができる。もしガイドワイヤ３０がさらに１０ｃｍ前進されるならば、ガイドワイヤ３０の端３２とカテーテル７０の端７２との間の相対変位１０５は２５ｃｍまで増大するが、カテーテル７０の端７２の位置は所望により変化しないままであることができる。
【００９３】
もしガイドワイヤ３０およびカテーテル７０がそれぞれ、さらに１０ｃｍ前進されると、ガイドワイヤ３０の端３２とカテーテル７０の端７２との間の相対変位１０５は変化しないままであるが、カテーテル７０の端７２の位置は所望によりガイドワイヤ端３２によって決定された経路に沿って前進することができる。
【００９４】
本発明の例示的な実施形態において、ガイドワイヤ３０がまず前進し、そしてカテーテル７０がガイドワイヤに沿ってついていく。これは距離１０５の一時的な増大を生じ、それは後にカテーテル端７２の前進によって相殺される。
【００９５】
代替的にまたは追加的に、カテーテル端７２は距離１０５の減少を引き起こしながら前進することができ、距離１０５の減少はガイドワイヤ端３２のさらなる前進によって実質的に相殺される。
【００９６】
本発明の例示的な実施形態において、ガイドワイヤ３０および／またはカテーテル７０は部分的に引き戻され、次いで異なる経路に沿って前進されることができる。これは、例えば、組み合わせられたＰＴＣＡ／血管造影処置において、または複数の冠状動脈のＰＣＴＡが実施される処置において有用であろう。
【００９７】
カテーテル端７２およびガイドワイヤ端３２の変位の変化の大きさおよび／または順序に関係なく、相対変位１０５および端７２の３Ｄ位置は、ガイドワイヤ端３２またはガイドワイヤの任意の他の追跡部分の位置および変位データから確認されることができる。
【００９８】
本発明の例示的な実施形態において、ガイドワイヤ端３２に対して追跡モニタ３４によって決定された３Ｄ位置の精度は高い（例えば、２ｍｍ、所望により１ｍｍ、所望により０．５ｍｍ、所望により０．１ｍｍ以下以内）。本発明の例示的な実施形態において、カテーテル端７２および／またはガイドワイヤ端３２の変位の測定は、この精度を有意に減ずることはない。以下に詳述されるように、数十ナノメートルの範囲の精度を有する光学式変位感知機構が記載されており、０．５〜０．６ｍｍの感度を有する機械式感知機構は当該分野において周知である。所望により、第１の対象物および第２の対象物（例えば、ガイドワイヤ３０およびカテーテル７０）の直線変位は、各々が２ｍｍ、所望により１ｍｍ、所望により０．５ｍｍ、所望により０．１ｍｍ以下以内のように正確である。本発明の例示的な実施形態において、カテーテル端７２とガイドワイヤ端３２との間の距離１０５の誤差の合計は、２ｍｍ、所望により１．５ｍｍ、所望により１．０ｍｍ、所望により０．５ｍｍ以下を越えない。
【００９９】
本発明のある実施形態において、ガイドワイヤ３０の端３２の位置は、２Ｄ位置（すなわち、Ｘ，Ｙ）として規定される。代替的にまたは追加的に、ガイドワイヤ３０の端３２の位置は、３Ｄ位置（すなわち、Ｘ，Ｙ，Ｚ）として規定される。所望により、第１の対象物の位置プロットは、２Ｄ位置プロットまたは３Ｄ位置プロットである。
【０１００】
本発明のある例示的な実施形態において、位置は角度と距離の組合せとしてベクトル的に規定されることができる。例えば、ガイドワイヤ３０の端３２の位置は、回転角、仰角、および規定点に対する距離として規定されることができる。所望により、規定点は解剖学的なマーカーであることができる。例えば、頭蓋内処置において、頭蓋における切開点は参照点として使用されることができ、このマーカーに対する位置は近接場ＲＦトランシーバーを使用して決定されることができる。
【０１０１】
２Ｄ位置の使用は、例えば手足内のカテーテル法において有用であるだろう。３Ｄ位置の使用は、例えばＡＶＭ処置および／または動脈内卒中処置を含むがこれらに限定されない脳カテーテル処置において、ならびに血管造影および／または血管形成術を含むがこれらに限定されない心臓カテーテル処置において有用であるだろう。
【０１０２】
所望により、出力は、例えば表示スクリーン上にカテーテル端７２およびガイドワイヤ端３２の相対位置が目で見て理解できるように使用者に対して表示される。
【０１０３】
本発明の例示的な実施形態において、追跡源７０を備えない標準的なカテーテル７０は、その端７２の位置の正確な決定が達成されている間、使用される。カテーテル７０の変位を測定するセンサ５０は、追跡源をガイドワイヤ３０上に配置することを可能にする。
【０１０４】
本発明の例示的な実施形態において、機械可読符号を有さない標準的なガイドワイヤ３０が使用され、ガイドワイヤの直線変位を測定するために機械式変位センサ５０が使用される。
【０１０５】
例示的な直線変位センサのタイプ−光学式センサ：
図３を参照すると、本発明の例示的な実施形態において、直線変位センサ５０は、ガイドワイヤ３０および／またはカテーテル７０上に光学的に符号化された機械可読符号３８を読み取るために、例えば１つ以上のＣＣＤ要素５５（例えば、ＣＣＤ要素は浜松ホトニクス株式会社（日本）から入手可能である）のような光学式感知手段５４を使用する。これらのマーキングは、例えば対象物（例えば、ガイドワイヤ３０および／またはカテーテル７０）が所定の点をどの程度過ぎたかを示すことができる。光学式感知のための機構は、当業者には周知であり、本発明の文脈に組み込むことができる。符号３８は、計数することに依存する相対符号であってもよいし、単一の読み取りから変位の決定を可能にする絶対符号であってもよい。本発明の例示的な実施形態において、絶対符号と相対符号の組合せが使用される。
【０１０６】
図４を参照すると、本発明の例示的な実施形態において、符号３８は既知の長さのセグメント指示器４０を含み、それは所望によりサブセグメントの群で有機的に構成される。所望により、センサ５０は、各サブセグメントが正確に読み取られるようにサブセグメントより長い読み取り枠を有する。所望により、符号３８はガイドワイヤ３０の端３２からの最初の距離を示す開始マーキング４０を含む。例えば、開始符号は端３２から１０００ｍｍに配置されることができ、符号３８は端３２から近位端に向かってガイドワイヤ３０に沿って５００ｍｍ延びることができる。これはガイドワイヤ挿入の最初の増分が増分の測定無しで正確に整合されることを可能にする。ある使用において、関心のある領域へのガイドワイヤの最初の接近は位置分析の対象ではない。例えば、大腿動脈を通って心臓に向かって移動するときのガイドワイヤ３０の端３２の正確な位置は相対的にあまり関心をもたれないが、ひとたび肺動脈系に入ったときのガイドワイヤ３０の端３２の正確な位置は大きな関心をもたれる。所望により、サブセグメント（図示せず）もまた示される。本発明の例示的実施形態において、符号３８はバーコードである。本発明の例示的な実施形態において、符号３８はセグメント４０の各々について開始符号のような一意のパターンを使用する。
【０１０７】
本発明のある例示的な実施形態において、セグメントおよび／またはサブセグメントは連続的に計数される。本発明のある例示的な実施形態において、セグメント４０の各々はセグメント番号の二進符号化をさらに含む。例えば、セグメント番号１３は、二進法において１１０１として符号化されることができ、これは黒、黒、白、黒（黒を１とみなす）の黒／白符号に書き換えられる。各々が０．１ｍｍ幅である１００個のＣＣＤ要素５５によって読み取られる０．１ｍｍのバンド幅を使用する符号は、０．１またはそれより良好な測定精度を生ずることができる。所望により、光はＬＥＤ光源のような内部の供給源から供給され、これは符号３８を照らすセンサ５０である。所望により、セグメント符号のＬＳＢ（最下位のビット）は、各々のディジット線が正しい位置に整合されるように開始符号から既知の距離で開始する。本発明の例示的な実施形態において、開始マーキングの線幅は、センサ５０が開始マーキングを二進符号と混同しないように符号パターンと異なる（例えば、各々の線が１．５倍幅広くてもよい）。本発明の例示的な実施形態において、ＣＣＤ要素５５より幅広い開始マーキングを除いて、線幅はＣＣＤ要素５５の幅に一致する。所望により、開始マーキングは２つのＣＣＤ要素５５において同時に整合するマークとして規定される。所望により、誤差チェック技術（例えば、パリティー機構）が符号を解釈するときの誤りを減少するために使用される。本発明の例示的な実施形態において、符号３８は精度を高めるためにバーニヤ目盛りを使用して読み取られることができる。所望により、ＣＣＤ要素５５の位置決めは、バーニヤ目盛りを作成することができる。
【０１０８】
代替的にまたは追加的に、符号３８は、縞を生成するために重複格子のモワレ変調を使用することができる。この技術は理論的に、１０ミクロン間隔の格子について１４ｎｍの範囲の解像度を生成することができる（Ｓｕｅｚｏｕ  Ｎａｋａｄａｔｅら（２００４）Ｍｅａｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．１：１４６２−１４５５）。この論文は、参照として本明細書中に完全に援用される。本発明の例示的な実施形態において、１組の格子が、ガイドワイヤ３０の一部に配置されるか、またはそれに取り付けられることができる。代替的にまたは追加的に、１組の格子が、カテーテル７０の一部に配置されるか、またはそれに取り付けられることができる。代替的にまたは追加的に、１組の格子が、ＣＣＤ要素５５とガイドワイヤ３０および／またはカテーテル７０の一部との間に挿入されることができる。
【０１０９】
本発明の例示的実施形態において、ガイドワイヤ３０に沿うセンサ５０の絶対位置を推測するために、コンピューター６０（所望によりＡＳＩＣ装置）にインストールされた位置測定アルゴリズムは開始パターンを同定し、所望によりセンサの画像内でその位置を測定する。セグメント番号は、所望により二進符号化から導き出される。位置は次いで、セグメント番号にセグメント長を掛け、画像内での開始パターン位置を加えることによって算出されることができる。所望により、多数のＣＣＤ要素５５の配列は、配列によって覆われる距離内の２つの連続するセグメントの間の境界の位置が、配列を過ぎて移動するときに確認されることができるように使用される。本発明の例示的実施形態において、センサ５０は患者の身体外に位置されるガイドワイヤ３０および／またはカテーテル７０の直線部分上で作動する。これは屈曲によって引き起こされ得る測定誤差を低減させる。
【０１１０】
例えば、もしセグメントの長さが１０ｍｍであるならば、アルゴリズムは、開始パターンが画像開始（参照点として作用する）から７．３ｍｍにあることを検出してもよく、二進符号はこれがセグメント番号４６であることを示し、そのときガイドワイヤに沿うセンサ５０の絶対位置は（４６）×１０＋７．３＝４６７．３ｍｍである。所望により、開始信号は、上に詳述されるようにガイドワイヤ３０の端３２から既知の距離に位置決めされる。その場合において、既知の距離は算出された変位に加えられなければならない。上の例を使用して、大腿動脈中への挿入後の最初の３００ｍｍの移動は典型的には医学的関心がないので、端３２から３００ｍｍの開始信号を有するガイドワイヤ３０が使用されるだろう。この場合において、３００ｍｍを算出された変位に加えることによって、７６７．３ｍｍの合計変位を与えるだろう。
【０１１１】
例示的な直線変位センサのタイプ−機械式センサ：
図５を参照すると、本発明の例示的実施形態において、直線変位センサ５０は、例えば、１つ以上の較正（目盛付け）された車輪５６または歯車のような機械式感知手段５４を使用して、カテーテル７０および／またはガイドワイヤ３０が所定の点をどれだけ通過したかを測定する。本発明のこの実施形態によれば、感知は車輪５６の順回転の合計数の感知であり、測定された対象物（例えば、ガイドワイヤ３０および／またはカテーテル７０）それ自身ではない。
【０１１２】
本発明の例示的な実施形態において、車輪５６は１ｃｍの直径を有し、センサ５０は約０．５６ｍｍの測定増分を提供するように車輪５６の３度の回転に対して感受性である。より小さい車輪および／またはより高い回転感受性は、より小さな増分変位の測定を可能にすることができる。
【０１１３】
本発明の例示的な実施形態において、車輪５６と測定された対象物との間の滑りの程度は、測定に有意な誤差を導入しないくらい十分に小さい。所望により、カテーテル７０および／またはガイドワイヤ３０は、摩擦を増大し、および／または滑りを予防するために、車輪５６上のかみ合う歯／刻み目に係合する歯または刻み目を付けられている。代替的にまたは追加的に、１つ以上の車輪５６は、カテーテル７０および／またはガイドワイヤ３０を前に推進する駆動機構の一部ではなく、所望により上記の刻み目または歯によって、カテーテル７０および／またはガイドワイヤ３０が車輪を横切って通過するときにカテーテル７０またはガイドワイヤ３０によって受動的に回転される。車輪５６がカテーテル７０および／またはガイドワイヤ３０を駆動するか、または車輪５６がこれらの対象物によって駆動されるかにかかわらず、車輪５６が回転する回転数は、車輪の円周が既知である限り、検出され、カテーテル７０および／またはガイドワイヤ３０の直線変位に変換されることができる。
【０１１４】
車輪の回転数を検出および記録するための機構は、当業者に周知であり、本発明の文脈中に組み込まれることが可能である（例えば、機構はＷ．Ｍ．Ｂｅｒｇ  Ｉｎｃ．，ＮＹ，ＮＹ，ＵＳＡから入手可能である）。
【０１１５】
本発明の例示的実施形態において、車輪５６はガイドワイヤ３０および／またはカテーテル７０を規定された増分で移動するステッピングモーターによって操作される。
【０１１６】
組立
本発明の例示的実施形態において、既知の長さ１１０の部分を有するカテーテル７０は、既知の長さ１００のガイドワイヤ３０の部分に取り付けられ、ガイドワイヤに沿って移動する。
【０１１７】
本発明の例示的実施形態において、第１のセンサ５０は、上に詳述される規定位置に固定され、上に詳述されるこの規定位置に対してガイドワイヤ３０の変位を測定する。本発明の例示的実施形態において、第２のセンサ５０は、カテーテル７０の近位部分に取り付けられる。所望により、取り付けは第１のセンサの規定位置から既知の距離でなされる。代替的にまたは追加的に、第２のセンサと第１のセンサとの間の最初の距離が決定されることができる。最初の距離は、例えば２つのセンサの各々にガイドワイヤ３０上の符号３８の異なる部分を読み取らせることによって決定されることができる。代替的にまたは追加的に、２つのセンサ５０の間の最初の距離は手動で測定されてもよい。
【０１１８】
本発明の例示的実施形態において、ガイドワイヤ３０およびカテーテル７０の組立は、最初の距離１０５が既知のカテーテルおよびガイドワイヤの長さを使用して算出されることができるように、それらのそれぞれの遠位端の整合を含む。代替的にまたは追加的に、ガイドワイヤ端３２から既知の距離におけるガイドワイヤ３０上のマークは、カテーテル７０の第２のセンサ５０についての所望の取り付け点を示すことができる。
【０１１９】
構成要素の組立は、製造施設で、および／または使用の場所で行うことができる。本発明の例示的実施形態において、ガイドワイヤ３０、カテーテル７０、およびセンサ５０は組立られる予め較正されたユニットとして供給される。
【０１２０】
本発明の例示的実施形態において、ガイドワイヤ３０および／またはカテーテル７０上の放射線不透性マーカーは、整合および／または較正のために使用される。所望により、放射線源もまた、放射線不透性である。本発明の例示的実施形態において、放射線不透性マーカーは、ガイドワイヤ３０の端３２から既知の距離（例えば５０ｍｍごと）に、ガイドワイヤ３０の上に配置される。ひとたび端３２の位置が変位の関数として決定されると、全てのこれらのマーカーの位置は識別され、表示されることができる。所望により、このカテーテル端３２が移動する経路に沿った放射線不透性マーカーの表示は、カテーテル７０の端７２と各放射線不透性マーカーとの間の距離が決定されるのを可能にする。
【０１２１】
本発明の例示的実施形態において、カテーテル７０の端７２にまたはその近くに設置されるステントおよび／またはＰＣＴＡバルーンは、放射線不透性マーカーおよび／または放射線マーカーとして作用する。
【０１２２】
ガイドワイヤへの放射線追跡源の組み込み：
放射線追跡源は、ガイドワイヤ３０のような種々の実在する器具に組み込まれることができる。所望により、これは追跡源を追跡することによって、器具の追跡を容易にする。しかしながら、同じガイドワイヤ上または複数の器具上の、複数の放射線源の使用は、追跡との相互干渉を引き起こすかもしれない。本発明の例示的実施形態において、単一の放射線源が使用される。
【０１２３】
組み込みはガイドワイヤ３０上のいかなる所望の位置でもよく、例えばガイドワイヤ端３２またはその近くであってもよい。イオン化放射線源は、ガイドワイヤ３０の一部と一体化されて形成されるか、またはガイドワイヤ３０の一部に取り付けられることができる。取り付けは、例えば放射線源をガイドワイヤ３０の上に接着または溶接することによって行うことができる。代替的または追加的に、取り付けは、放射線源を、ガイドワイヤに適用可能な粘着性タグ（例えば、クラック＆ピールステッカー）、放射性塗料または放射性接着剤としてとして供給することによって達成される。所望により、イオン化放射線源は、固体、例えば放射性同位元素を含む特定の長さのワイヤとして供給される。所望の同位体を含む短い１本のワイヤは、それをガイドワイヤ上の溝に挿入し、それを適所に接着することによってガイドワイヤに取り付けられることができる。これはガイドワイヤと放射線源との同時位置測定をもたらす。放射線源は、例えばガイドワイヤの製造時に固体放射線源をガイドワイヤと同時に押し出すことによって、ガイドワイヤと一体的に形成されることができる。代替的にまたは追加的に、イオン化放射線源は、ガイドワイヤ３０の多孔性端３２に適用されることができる放射性流体として供給され、乾燥および／または凝固および／または吸収されることができる。イオン化放射線源がガイドワイヤに供給されるか、またはそれに取り付けられる厳密な形態にかかわらず、それは医療処置の終わりに身体から取り除かれた後に、対象の身体中にいかなる有意な放射性残留物も残すべきではない。本発明の例示的実施形態において、追跡のために使用される放射性物質の量は低くすることができ、有意な放射性残留物の問題はさほど重要ではない。本発明の例示的な実施形態において、多量の放射性物質が使用され、有意な放射性残留物の問題はより重要である。本発明の例示的実施形態において、標準的なガイドワイヤ３０は、端３２の近くに放射線源を取り付けることによって本発明の文脈中に組み込まれる。
【０１２４】
概して、心臓血管適用のためのガイドワイヤは、血管内カテーテルを誘導および位置決めするために使用される、長く、細い可撓性ばねである（Ｏｎｌｉｎｅ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ；Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｎｅｗｃａｓｔｌｅ  ｕｐｏｎ  Ｔｙｎｅ＜ｈｔｔｐ：／／ｃａｃｅｒｗｅｂ．ｎｃｌ．ａｃ．ｕｋ＞）。所望により、ガイドワイヤは、それが開口部、例えば動脈への口を通って身体内に送られるのに十分な剛性、およびそれが身体内を通って（例えば、血管を通って）経路を進むのに十分な可撓性を有する。整形外科適用のために、硬質のガイドワイヤが使用されることができる。
【０１２５】
本発明の例示的な実施形態において、ガイド鞘が、ガイドワイヤに加えてまたはガイドワイヤの代わりに使用されることができる。ガイド鞘は、肺および／または頭蓋内および／または整形外科適用の文脈において使用されることができる。本発明の例示的な実施形態において、ガイド鞘は曲げられ、１つ以上の追跡源が湾曲部に配置される。ガイドワイヤまたはガイド鞘は次いで、上に極めて詳細に説明されるカテーテルのような第２の対象物のための走路として作用することができる。
【０１２６】
カテーテル７０は所望により、端７２の近くにＰＴＣＡバルーンまたはステントを担持するか、および／または端７２の近くに１つ以上の色素注入口を含む。ステントを送達するカテーテル７０は放射線不透性ステントを使用することができ、これは所望により較正、例えばカテーテル７０の端７２の直線変位の較正において有用である。代替的にまたは追加的に、ガイドワイヤ３０は、ガイドワイヤ３０の端３２の直線変位の較正のために、１つ以上の放射線不透性部分を有することができる。所望により、これらの放射線不透性部分は金属であり、ガイドワイヤ３０に沿って既知の間隔で配置される。
【０１２７】
放射線追跡源を使用する本発明のそれらの実施形態について、０．０１ｍＣｉ〜０．５ｍＣｉ、所望により０．１ｍＣｉ以下、所望により０．０５ｍＣｉ以下の放射線は、正確な追跡を可能にすることができる。この文脈における使用に好適な１つの同位体は、イリジウム−１９２である。このタイプの放射線源は、例えば上に詳述される放射線源の位置の決定に協働して作用する、角度方向に依存する３方向センサモジュールを含むシステムによって追跡されることができる。
【０１２８】
本発明はカテーテルおよびガイドワイヤ、所望により心臓カテーテルおよびガイドワイヤの文脈において説明されてきたが、本発明の範囲は広く、心臓、肺、腎臓、脳、骨および胆嚢において行われるものを含むが、これらに限定されない多種多様な医療処置に適合された対の器具の組合せを包含する。代替的にまたは追加的に、上に記載される操作原理は、内視鏡検査および／または誘導生検処置を含むがこれに限定されない他の文脈において使用されることができる。本発明の例示的実施形態において、追跡源およびカメラを担持する内視鏡が、上で説明される直線変位に置き換えて、１つ以上の標的を規定するために使用される。医療器具、例えば生検サンプラーは、次いで内視鏡に沿って推進され、予め標的であると判断された直線変位で止められる。
【０１２９】
本願の説明および特許請求の範囲において、動詞「含む／備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、および「有する（ｈａｖｅ）」ならびにそれらの活用形の各々は、それらの活用形も含めて、動詞の目的語が必ずしも動詞の主語の構成員、構成要素、要素、または部分の完全なリストではないことを示すために使用される。
【０１３０】
本発明に従ういくつかの例示的なシステムおよび方法は、様々なコマンドの実行、ならびに様々なデータ入力の分析および変換に依存する。これらのコマンド、分析、または変換のいずれかは、本発明の様々な代替的実施形態に従って、ソフトウェア、ハードウェア、またはファームウェアによって達成されることができる。本発明の例示的実施形態では、機械可読媒体は、第２の対象物の直線変位データを、第１の対象物の位置プロット上に整合するための命令、および／または本明細書中に記載される方法の実施を含む。本発明の例示的な実施形態において、コンピューター６０は整合および／またはデータ取得のための命令を実行する。
【０１３１】
本発明は、その実施形態の詳細な説明を用いて説明してきたが、それは単なる実施例として提示したものであって、必ずしも本発明の範囲を限定するように意図されていない。特に、数値は上に記載された数字の範囲よりも高くても低くてもよく、それでも本発明の範囲内である。説明された実施形態は様々な特徴を備えるが、それらの全てが本発明の全ての実施形態に必要なわけではない。本発明のある実施形態は、特徴の一部または特徴の可能な組合せだけを利用する。代替的にまたは追加的に、単一のユニットとして説明され／描写された本発明の部分は、説明され／描写された機能を実施するために協働して作用する２つ以上の別個の物理的な実体として存在することができる。代替的にまたは追加的に、２つ以上の別個の物理的な実体として説明され／描写された本発明の部分は、説明され／描写された機能を実施するための単一の物理的実態に一体化されることができる。説明された本発明の実施形態の変形、および記述した実施形態に示した特徴の異なる組合せを含む本発明の実施形態は、他の実施形態の文脈における１つの実施形態の文脈に説明された特徴の使用を含むがこれに限定されない全ての可能な組合せで結合されることができる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【０１３２】
本明細書中で引用した刊行物および／または特許および／または特許出願はすべて、各々があたかも具体的にかつ個々に参照として援用されるのと同程度に、参照として本明細書中に完全に援用される。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の例示的実施形態によるシステムの作動構成要素の概略図である。
【図２】本発明の例示的実施形態による相対直線変位の測定を示す図である。
【図３】本発明の例示的実施形態による相対直線変位を測定するための例示的な光学式機構を示す。
【図４】本発明の例示的実施形態によるガイドワイヤ上の機械可読マーキングを示す。
【図５】本発明の例示的実施形態による相対直線変位を測定するための例示的な機械式機構を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年8月7日(2006.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の対象物に沿って移動する第２の対象物の位置を決定する方法であって、この方法は、
（ａ）第１の対象物について位置を決定すること、
（ｂ）第１の対象物に対して第２の対象物の前記第１の対象物に沿う直線変位を決定すること、および
（ｃ）前記第１の対象物の前記位置および前記第１の対象物に対する前記直線変位に基づいて、前記第２の対象物の位置を確認すること
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の対象物の直線変位を測定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の対象物の前記直線変位および前記第２の対象物の前記直線変位は各々、規定点に対して決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の対象物および前記第２の対象物について使用された規定点は、単一の規定点である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の対象物および前記第２の対象物について使用される規定点は、２つの別個の規定点であり、前記方法は、前記第１の対象物の直線変位を決定するのに使用された第１の規定点と、前記第２の対象物の直線変位を決定するのに使用された第２の規定点との間の直線距離を計算すること、および前記直線距離によって前記第２の対象物の直線変位値を補正することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の対象物について前記位置および前記直線変位を決定することは、相関位置で一連の直線変位を決定するために繰り返され、一連の前記相関位置は経路を規定する、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の対象物について直線変位値を決定することは、前記第１の対象物上の規定点に対するものである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の対象物はカテーテルである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の対象物はガイドワイヤである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ガイドワイヤは、その遠位端にまたはその近くに追跡源を担持する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記追跡源は放射線源である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
医療処置を実施するためのシステムであって、このシステムは、少なくとも部分的に身体内に挿入可能な少なくとも２つの軸方向に延長可能な部材、および前記軸方向に延長可能な部材のうちの１つの部分上で作動するように適合されたセンサを含み、前記部分は、前記身体の外側に位置されるように適合され、前記軸方向に延長可能な部材のうちの少なくとも１つは、互いに関して前記少なくとも２つの軸方向に延長可能な部材の共通の経路に沿う相対直線変位の決定を助けるために構成される機械可読マーキングの配列でマークされている、システム。
【請求項１３】
前記機械可読マーキングは、長さ増分を示す、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記軸方向に延長可能な部材のうちの１つの遠位部分に位置された追跡源をさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記追跡源は放射線源である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記機械可読マーキングは、二進符号を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記軸方向に延長可能な部材はカテーテルを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記軸方向に延長可能な部材はカテーテルガイドワイヤを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記カテーテルガイドワイヤは、前記機械可読マーキングの配列を担持する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
共通の経路に沿って移動する、第１の対象物および第２の対象物の位置を決定するためのシステムであって、このシステムは、
（ａ）経路に沿った変位を受ける、追跡源を含む第１の対象物；
（ｂ）前記第１の対象物に沿った変位を受ける第２の対象物；および
（ｃ）前記経路に沿った、前記第１の対象物および前記第２の対象物の相対変位を決定するように設計および構成された変位センサ
を含む、システム。
【請求項２１】
前記経路に沿った、前記第１の対象物および前記第２の対象物の前記相対変位を、前記第２の対象物の位置に変換する回路をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記追跡源は、放射性崩壊を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記変位センサは、光学式感知機構を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２４】
前記光学式感知機構は、二進符号を読み取る、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記変位センサは、機械式感知機構を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第１の対象物はガイドワイヤを含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２７】
前記第２の対象物はカテーテルを含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２８】
第１の対象物に沿って移動する第２の対象物の位置を決定する方法であって、この方法は、
（ａ）第１の対象物上の少なくとも１つの点が移動する経路を決定すること、
（ｂ）前記経路に沿って第２の対象物を移動させながら、さらに前記第１の対象物の少なくとも１つの点に対する前記第２の対象物上の少なくとも１つの点の前記第１の対象物に沿う直線変位を決定すること、および
（ｃ）第１の対象物上の少なくとも１つの点の経路に沿った経過を算出することによって、第２の対象物の選択された部分の位置を決定すること
を含む、方法。
【請求項２９】
前記算出は前記直線変位に依存する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
第１の対象物の経路に沿った前記経過は、
（ａ）第１および第２の対象物の各々の少なくとも一部について、固定された既知の長さを使用すること、および
（ｂ）前記第１の対象物に沿った前記第２の対象物上の前記少なくとも１つの点の相対変位を測定すること
によって決定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記相対変位を測定することは、被験体の身体外で行われる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記直線変位は、
（ａ）前記第１の対象物の遠位端から既知の距離において第１の対象物の参照点を規定すること；
（ｂ）前記第２の対象物の遠位端から既知の距離において第２の対象物の参照点を規定すること；および
（ｃ）前記経路に沿った、前記第１の対象物の前記遠位端と前記第２の対象物の前記遠位端の相対位置を計算する手段として、前記第１の対象物の参照点と前記第２の対象物の参照点との間の距離を測定すること
によって決定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の対象物の参照点および前記第２の対象物の参照点は、最初に同じ位置において整合されている、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第２の対象物はカテーテルである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
前記第１の対象物はガイドワイヤである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
前記ガイドワイヤは、その遠位端にまたはその近くに追跡源を担持する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記追跡源は放射線源である、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
ガイドワイヤであって、その遠位端と一体的に形成されるか又はその遠位端に取り付けられた放射線源を含み、前記放射線が０．５ｍＣｉ以下である、ガイドワイヤ。
【請求項３９】
前記放射線は、０．０１ｍＣｉ〜０．５ｍＣｉの範囲である、請求項３８に記載のガイドワイヤ。
【請求項４０】
検出可能な量は、０．１ｍＣｉ以下である、請求項３８に記載のガイドワイヤ。
【請求項４１】
検出可能な量は、０．０５ｍＣｉ以下である、請求項３８に記載のガイドワイヤ。
【請求項４２】
同位体はイリジウム−１９２である、請求項３８に記載のガイドワイヤ。
【請求項４３】
前記放射線はガンマ放射線である、請求項３８に記載のガイドワイヤ。
【国際調査報告】
2008516722.tif 000008
2008516722.tif 000009