(57)【要約】  介入デバイス１１０は、細長いシャフト及びトランスデューサストリップ１１２を含む。トランスデューサストリップは、第１の縁部及び対向する第２の縁部を含む。第１の縁部及び第２の縁部は、幅寸法によって分離されており、第１の縁部及び第２の縁部は各々、トランスデューサストリップの長さ方向に沿って延伸する。トランスデューサストリップはまた、長さ方向に対して鋭角を形成するトランスデューサ方向に沿って延伸する圧電トランスデューサ１１６も含む。トランスデューサストリップは、介入デバイスの細長いシャフトの周りにらせんの形態で巻き付けられ、結果、圧電トランスデューサは細長いシャフトの周りに帯を形成する。幅寸法は、らせんの連続する巻きの隣接する第１の縁部及び第２の縁部が互いに当接し又は重なり合うように規定される。
2021510597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長いシャフト及びトランスデューサストリップを備える介入デバイスであって、
前記トランスデューサストリップは、第１の縁部及び対向する第２の縁部と圧電トランスデューサとを備え、
前記第１の縁部及び前記第２の縁部は、幅寸法によって分離されており、前記第１の縁部及び前記第２の縁部は各々、前記トランスデューサストリップの長さ方向に沿って延伸し、
前記圧電トランスデューサは、前記トランスデューサストリップ上に配置されており、前記トランスデューサストリップの前記長さ方向に対して鋭角を形成するトランスデューサ方向に沿って延伸し、
前記トランスデューサストリップは、前記介入デバイスの前記細長いシャフトの周りにらせんの形態で巻き付けられて、前記圧電トランスデューサは前記細長いシャフトの周りに帯を形成し、
前記幅寸法は、前記らせんの連続する巻きの隣接する前記第１の縁部及び前記第２の縁部が互いに当接し又は重なり合うように規定される、介入デバイス。
【請求項２】
前記細長いシャフトはシャフト軸に沿って延伸し、前記圧電トランスデューサは直線によって規定され、前記トランスデューサ方向は、前記帯が前記シャフト軸と同軸である法線を有する面内に存在するように、前記シャフト軸に垂直に構成される、請求項１に記載の介入デバイス。
【請求項３】
前記細長いシャフトはシャフト軸に沿って延伸し、前記圧電トランスデューサは中心線を中心として波打つ正弦波形状を備え、前記中心線は、前記トランスデューサ方向によって規定される直線であり、前記トランスデューサ方向は、前記帯が前記シャフト軸に対して傾斜している法線を有する面内に存在するように、前記シャフト軸に垂直に構成される、請求項１に記載の介入デバイス。
【請求項４】
前記圧電トランスデューサは、第１の端部及び第２の端部を備え、
巻き付けられている前記トランスデューサストリップによって形成される前記帯は、ｉ）前記第１の端部と前記第２の端部との間の重なり合い、又は、ｉｉ）前記第１の端部と前記第２の端部との間の空間のいずれかを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の介入デバイス。
【請求項５】
前記第１の端部は前記第１の縁部に隣接して配置されており、
前記第２の端部は前記第２の縁部に隣接して配置されており、
前記圧電トランスデューサは、前記圧電トランスデューサの前記第１の端部と前記トランスデューサストリップの前記第１の縁部との間の第１の間隙及び／又は、前記圧電トランスデューサの前記第２の端部と前記トランスデューサストリップの前記第２の縁部との間の第２の間隙とを含み、前記空間は、前記第１の間隙の少なくとも一部分及び／又は前記第２の間隙の少なくとも一部分を含む、請求項４に記載の介入デバイス。
【請求項６】
前記介入デバイスはベベルをさらに備え、
前記ベベルは、長軸及び短軸を有する楕円によって規定され、
前記長軸は、前記細長いシャフトの周まわりの２つの対向する位置における２つの長軸回転角を規定し、前記短軸は、前記細長いシャフトの前記周まわりの２つの対向する位置における２つの短軸回転角を規定し、
前記重なり合い又は前記空間は、前記長軸回転角のうちの１つ又は前記短軸回転角のうちの１つにおいて前記細長いシャフトの前記周まわりで回転的に位置整合される中点を含む、請求項４に記載の介入デバイス。
【請求項７】
前記トランスデューサストリップは、少なくとも１つの第１の導電体をさらに備え、
前記少なくとも１つの第１の導電体は、前記圧電トランスデューサと電気的に接触しており、
前記少なくとも１つの第１の導電体は、前記トランスデューサストリップの前記長さ方向に沿って延伸する、請求項１から６のいずれか一項に記載の介入デバイス。
【請求項８】
前記圧電トランスデューサは、第１の電極をさらに備え、
前記少なくとも１つの第１の導電体は、前記第１の電極を介して前記圧電トランスデューサと電気的に接触している、請求項７に記載の介入デバイス。
【請求項９】
前記圧電トランスデューサは、第２の電極をさらに備え、前記介入デバイスの前記細長いシャフトは、伝導性材料から形成され、
前記第２の電極は、伝導性の前記細長いシャフトと電気的に接触している、請求項８に記載の介入デバイス。
【請求項１０】
前記圧電トランスデューサは、第２の電極をさらに備え、前記トランスデューサストリップは、第２の導電体をさらに備え、
前記第２の導電体は、前記トランスデューサストリップの前記長さ方向に沿って延伸し、
前記第２の導電体は、前記第２の電極を介して前記圧電トランスデューサと電気的に接触している、請求項８に記載の介入デバイス。
【請求項１１】
前記介入デバイスは遠位端及び近位端をさらに備え、前記圧電トランスデューサは、前記介入デバイスの前記遠位端に向かって配置され、
前記第１の導電体及び前記第２の導電体は各々、前記トランスデューサストリップの前記長さ方向に沿って前記介入デバイスの前記近位端へと延伸し、
前記介入デバイスの前記近位端に向かって、前記第１の導電体及び前記第２の導電体が両方とも、外部コネクタに対する電気接点を作成するために、前記介入デバイスの前記細長いシャフトの少なくとも一部分に沿って露出される、請求項１０に記載の介入デバイス。
【請求項１２】
前記トランスデューサストリップは、前記介入デバイスに対して最も内側に配置されているポリマー基板と、前記介入デバイスの前記細長いシャフトに対して最も外側に配置されているポリマースーパーストレートとを含み、
前記介入デバイスの前記遠位端に向かって、前記第１の導電体及び前記第２の導電体は、前記ポリマー基板と前記ポリマースーパーストレートとの間に挟まれ、
前記介入デバイスの前記近位端に向かって、前記ポリマースーパーストレートは、前記第１の導電体及び／又は前記第２の導電体を前記介入デバイスの前記細長いシャフトの前記少なくとも一部分に沿って露出させるための少なくとも１つの開口部を含む、請求項１１に記載の介入デバイス。
【請求項１３】
前記介入デバイスの前記近位端に向かって、前記ポリマースーパーストレートは、前記第１の導電体を露出させる第１の開口部、及び、前記第２の導電体を露出させる第２の開口部を含み、前記第１の開口部及び前記第２の開口部は、前記第１の導電体及び前記第２の導電体が前記介入デバイスの前記細長いシャフトに沿って軸方向に分離した軸方向位置において、且つ、前記細長いシャフトの周まわりの同じ回転角において露出されるように、前記トランスデューサストリップの前記長さ方向に沿って互い違いにされる、請求項１２に記載の介入デバイス。
【請求項１４】
請求項１に記載の介入デバイスと、
超音波場を生成するビーム形成超音波イメージングプローブと、
前記ビーム形成超音波イメージングプローブの前記超音波場に対応する再構成超音波画像を与える画像再構成ユニットと、
前記超音波場に対する前記介入デバイスの前記圧電トランスデューサの位置を、前記ビーム形成超音波イメージングプローブと前記圧電トランスデューサとの間で送信される超音波信号に基づいて計算する位置決定ユニットと、
前記圧電トランスデューサの計算されている前記位置に基づいて、前記再構成超音波画像内のアイコンを提供するアイコン提供ユニットと
を備える、超音波ベース位置決定システム。
【請求項１５】
前記アイコン提供ユニットは、前記再構成超音波画像内で、前記ビーム形成超音波イメージングプローブと前記圧電トランスデューサとの間で送信される前記超音波信号の検出される大きさを示す、請求項１４に記載の超音波ベース位置決定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスデューサを有する介入デバイスに関する。圧電トランスデューサは、センサ又はアクチュエータとして動作する。介入デバイスは、医療分野における様々な介入手技に使用される。１つの企図される用途において、圧電トランスデューサは、ビーム形成超音波イメージングプローブの超音波場に対する介入デバイスの位置を追跡するために使用される。
【背景技術】
【０００２】
医療分野における介入手技は、患者の解剖学的構造に関するより多くの情報を取得し、又は、患者の解剖学的構造を処置するための検知及び作動をますます使用するようになっている。圧電材料が、広範なトランスデューサ機能を提供することに起因して、これらの用途に使用されることがある。特定の非限定例は、信号変換、すなわち、超音波、音響、振動、及び熱エネルギーのうちの１つのエネルギー形態を別のエネルギー形態に変換することを含む。そのようなトランスデューサは、超音波イメージング、血流モニタリング、心拍数決定、温度モニタリング、及び高周波数超音波「ＨＩＦＵ」処置を含む広範な用途に使用される。Ｍｕｎｇ，  Ｊ．他による文献「Ａ  Ｎｏｎ−ｄｉｓｒｕｐｔｉｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ｒｏｂｕｓｔ  ３Ｄ  Ｔｏｏｌ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ−Ｇｕｉｄｅｄ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｓ」Ｆｉｔｃｈｉｎｇｅｒ，  Ｇ．，  Ｍａｒｔｅｌ，  Ａ．，  Ｐｅｔｅｒｓ，  Ｔ．，  （Ｅｄｓ．）  ＭＩＣＣＡＩ  ２０１１，  Ｐａｒｔ  Ｉ，  ＬＮＣＳ，  Ｖｏｌ．  ６８９１，  ｐｐ．  １５３  −  １６０，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，  Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ  （２０１１）に記載されている１つの例示的な応用形態において、針に搭載された超音波センサがビーム形成超音波イメージングプローブからの超音波信号を検出するために使用される超音波ベース位置決定システムが説明されている。針は、局部麻酔のための日常的な針挿入から、がんの生検及び経皮アブレーション、並びに構造的心臓修復などのより先進的な手技までの、超音波誘導介入において追跡される。
【０００３】
そのような用途において一般的に直面する問題は、圧電トランスデューサの介入デバイスへの取り付けに関する。この課題に対する１つの解決策において、国際公開第２０１７０１３２２４号パンフレットは、導電体とトランスデューサ層との間に電気接点が作成されるトランスデューサ積層体を記載している。１つの実施態様において、トランスデューサ積層体は、らせんの形態で細長いデバイスの周りに巻き付けられる。
【０００４】
別の文献である国際公開第２０１７１０２３６９号パンフレットは、超音波場の像面に対する介入デバイスの位置を追跡するための装置に関する。位置は、面外距離を含む。幾何形状提供ユニットは、複数の介入デバイスタイプの各々の複数のトランスデューサ−遠位端長さを含み、各長さは、介入デバイスの遠位端と、介入デバイスに取り付けられている超音波検出器との間の所定の距離に対応する。画像融合ユニットが、追跡されている介入デバイスのタイプを示すデータを受信し、タイプに基づいて、幾何形状提供ユニットから、対応するトランスデューサ−遠位端長さを選択し、再構成超音波画像において、超音波場内の介入デバイスの面外距離とトランスデューサ−遠位端長さの両方を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのような解決策にもかかわらず、圧電トランスデューサの介入デバイスへの取り付けには改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧電トランスデューサの介入デバイスへの取り付けの改善を模索するものである。そのために、細長いシャフト及びトランスデューサストリップを含む介入デバイスが提供される。トランスデューサストリップは、第１の縁部及び対向する第２の縁部を含み、第１の縁部及び第２の縁部は、幅寸法によって分離されている。第１の縁部及び第２の縁部は各々、トランスデューサストリップの長さ方向に沿って延伸する。トランスデューサストリップ上に配置されている圧電トランスデューサが、トランスデューサストリップの長さ方向に対して鋭角を形成するトランスデューサ方向に沿って延伸する。トランスデューサストリップは、介入デバイスの細長いシャフトの周りにらせんの形態で巻き付けられて、圧電トランスデューサは細長いシャフトの周りに帯を形成する。その上、幅寸法は、らせんの連続する巻きの隣接する第１の縁部及び第２の縁部が互いに当接し又は重なり合うように規定される。
【０００７】
その際、らせん状に巻き付けることによって、圧電トランスデューサを介入デバイスの細長いシャフトに取り付ける単純な方法が提供される。介入デバイスは、例えば、トランスデューサストリップにわたって巻かれ、接着剤によって介入デバイスに取り付けられる。らせんの隣接する巻きに当接し又は重なり合うことは、それぞれ、平滑な外面を介入デバイスに与え、それによって、身体内への挿入に対する抵抗を下げ、巻き付けられているトランスデューサストリップの下にある材料の露出を回避するように作用する。
【０００８】
１つの態様において、細長いシャフトは、シャフト軸に沿って延伸し、圧電トランスデューサは、直線によって規定される。その上、トランスデューサ方向は、帯がシャフト軸と同軸である法線を有する面内に存在するように、シャフト軸に垂直に構成される。その際、シャフト軸を中心とした回転角に対する感受性、又は、シャフト軸を中心とした回転角に対する感受性が低減した放射プロファイルを有するトランスデューサが提供される。
【０００９】
別の態様において、細長いシャフトは、シャフト軸に沿って延伸し、圧電トランスデューサは、中心線を中心として波打つ正弦波形状によって規定される。中心線は、トランスデューサ方向によって規定される直線である。トランスデューサ方向は、帯がシャフト軸に対して傾斜している法線を有する面内に存在するように、シャフト軸に垂直に構成される。その際、回転角による感受性又は放射プロファイルの所定の変動を有するトランスデューサが提供される。
【００１０】
別の態様において、圧電トランスデューサは、第１の端部と、第２の端部とを含む。その上、巻き付けられているトランスデューサストリップによって形成される帯は、ｉ）第１の端部と第２の端部との間の重なり合い、又は、ｉｉ）第１の端部と第２の端部との間の空間のいずれかを含む。重なり合い又は空間は、重なり合い又は空間に対応するシャフト軸を中心とした回転角における、明確に異なるトランスデューサ感受性、又は放射を提供する。この態様は、介入デバイスの回転角の決定に使用される。介入デバイスは、例えば、長軸及び短軸を有する楕円によって規定されるベベルを含む。長軸は、細長いシャフトの周まわりの２つの対向する位置における２つの長軸回転角を規定し、短軸は、細長いシャフトの周まわりの２つの対向する位置における２つの短軸回転角を規定する。その上、重なり合い又は空間は、長軸回転角のうちの１つ又は短軸回転角のうちの１つにおいて細長いシャフトの周まわりで回転的に位置整合される中点を含む。その際、重なり合い又は空間は、ベベルに対して規定される。重なり合い又は空間に対応する回転角における、明確に異なる感受性又は放射が、ベベルの回転角度位置を識別するために使用される。
【００１１】
さらなる態様及び有益な効果が、添付の特許請求の範囲を参照して説明される。その上、説明される本発明からのさらなる利点も、当業者には明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】２つの直交する投影のうちの１つにおける、圧電トランスデューサ１１６を有するトランスデューサストリップ１１２を含む介入デバイス１１０を示す図である。
【図１Ｂ】２つの直交する投影のうちの１つにおける、圧電トランスデューサ１１６を有するトランスデューサストリップ１１２を含む介入デバイス１１０を示す図である。
【図２Ａ】２つの直交する投影のうちの１つにおける、圧電トランスデューサ２１６を有するトランスデューサストリップ１１２を含む別の介入デバイス２１０を示す図である。
【図２Ｂ】２つの直交する投影のうちの１つにおける、圧電トランスデューサ２１６を有するトランスデューサストリップ１１２を含む別の介入デバイス２１０を示す図である。
【図３】上に配置されている圧電トランスデューサ１１６を含む例示的なトランスデューサストリップ１１２を示す図である。
【図４】上に配置されている圧電トランスデューサ２１６を含む別の例示的なトランスデューサストリップ１１２を示す図である。
【図５】第１の端部５３１と第２の端部５３２との間の空間５３３を含む、巻き付け帯を形成する第１の端部５３１及び第２の端部５３２を有する圧電トランスデューサ１１６を有するトランスデューサストリップ１１２を含む介入デバイス５１０の一部分を示す図である。
【図６】第１の端部５３１と第２の端部５３２との間の空間６３３を含む、巻き付け帯を形成する第１の端部５３１及び第２の端部５３２を有する圧電トランスデューサ１１６を有するトランスデューサストリップ１１２を含む介入デバイス６１０の一部分を示す図である。
【図７】トランスデューサストリップ１１２が介入デバイスの細長いシャフト１１１のまわりにらせんの形態で巻き付けられているときに圧電トランスデューサ１１６の第１の端部５３１と第２の端部５３２との間に空間５３３を提供するのに使用されるトランスデューサストリップ１１２の第１の例を示す図である。
【図８】トランスデューサストリップ１１２が介入デバイスの細長いシャフト１１１のまわりにらせんの形態で巻き付けられているときに圧電トランスデューサ１１６の第１の端部５３１と第２の端部５３２との間に空間５３３を提供するのに使用されるトランスデューサストリップ１１２の第２の例を示す図である。
【図９】トランスデューサストリップ１１２が介入デバイスの細長いシャフト１１１のまわりにらせんの形態で巻き付けられているときに圧電トランスデューサ１１６の第１の端部５３１と第２の端部５３２との間に空間６３３を提供するのに使用されるトランスデューサストリップ１１２の第３の例を示す図である。
【図１０Ａ】ベベルを含む介入デバイス５１０の一部分を示す側面図である。
【図１０Ｂ】ベベルを含む介入デバイス５１０の一部分を示す断面図である。
【図１１】圧電トランスデューサ１１６と電気的に接触している第１の導電体１１４２を含むトランスデューサストリップ１１２を示す図である。
【図１２】圧電トランスデューサ１１６を含む介入デバイスの細長いシャフト１１１の遠位端を示す図である。
【図１３】図１１の項目に加えて、第２の電極１１４４及び第２の導電体１１４６をさらに含むトランスデューサストリップ１１２を示す図である。
【図１４】トランスデューサストリップ上に配置されている圧電トランスデューサ１１６及び２つの導電体を含む介入デバイスの細長いシャフト１１１の遠位端を示す図である。
【図１５】遠位端１５５０及び近位端１５５１を含む介入デバイス１５１０を示す図である。
【図１６】各々が第１の導電体１１４２及び第２の導電体１１４６を含み、第１の導電体１１４２及び第２の導電体１１４６の一部分が両方とも、外部コネクタに対する電気接点を作成するために露出される２つの例示的なトランスデューサストリップ１１２を示す図である。
【図１７】介入デバイスが使用される例示的な超音波ベース位置決定システム（ＵＢＰＤＳ：ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ−ｂａｓｅｄ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の原理を説明するために、介入デバイス上に配置される圧電トランスデューサが、ビーム形成超音波イメージングシステムの超音波場に対する介入デバイスの位置を決定するために使用される超音波トランスデューサである、例示的な位置決定応用形態を特に参照して、介入デバイスが説明される。しかしながら、この位置決め又は追跡応用形態は例示にすぎないこと、及び、介入デバイスはまた、医療分野における様々な検知及び作動応用形態にも使用されることは理解されたい。これらは、例えば、血流モニタリング、心拍数モニタリング、超音波イメージング、温度計測、及び様々な超音波ベースの処置を含む。針の形態の介入デバイスが参照されるが、本発明は、カテーテル、生検デバイス、ガイドワイヤ、心臓弁（再）配置ツール、ペースメーカリード線、静脈ライン又は一般に手術道具などの、細長いシャフトを有する他のタイプの介入デバイスに用途を見出すことも理解されたい。その上、介入デバイスは、局部麻酔のための日常的な針挿入から、がんの生検及び経皮アブレーション、並びに構造的心臓修復などのより先進的な手技までの、多種多様な医療手技に使用される。
【００１４】
そのために、図１は、２つの直交する投影（Ａ）及び（Ｂ）の各々において、圧電トランスデューサ１１６を有するトランスデューサストリップ１１２を含む介入デバイス１１０を示す。図１において、医療用針が、介入デバイス１１０の一例として示されている。医療用針は、２つの直交する投影（Ａ）及び（Ｂ）の各々において示されているベベルを有するが、上述したように、医療用針は、単純に一例としての役割を果たし、本発明は、医療用針又は実際にベベル付きのデバイスに限定されない。図１を参照すると、介入デバイス１１０は、細長いシャフト１１１及びトランスデューサストリップ１１２を含む。圧電トランスデューサ１１６がトランスデューサストリップ１１２上に配置されており、トランスデューサストリップ１１２は、細長いシャフト１１１の周りにらせんの形態で巻き付けられ、結果、圧電トランスデューサ１１６は細長いシャフト１１１の周りに帯を形成する。
【００１５】
図３は、上に配置されている圧電トランスデューサ１１６を含む例示的なトランスデューサストリップ１１２を示す。図１の構成は、図３の例示的なトランスデューサストリップ１１２を、図１に示す医療用針の細長いシャフト１１１の周りに巻き付けることによって得られる。図３を参照すると、トランスデューサストリップ１１２は、第１の縁部１１３及び対向する第２の縁部１１４を含み、これらの縁部は、幅寸法Ｗによって分離されている。第１の縁部１１３及び第２の縁部１１４は各々、トランスデューサストリップ１１２の長さ方向１１５に沿って延伸する。長さ方向１１５は、幅寸法Ｗが測定される方向に直交する。トランスデューサストリップ１１２は、トランスデューサ方向１１７に沿って延伸する圧電トランスデューサ１１６を含む。トランスデューサ方向１１７はトランスデューサストリップ１１２の長さ方向１１５に対して鋭角αを形成する。図３の例示的なトランスデューサストリップ１１２が図１に示す医療用針の細長いシャフト１１１の周りにらせんの形態で巻き付けられると、圧電トランスデューサ１１６は細長いシャフト１１１の周りに帯を形成する。その上、図１において、幅寸法Ｗは、らせんの連続する巻きの隣接する第１の縁部１１３及び第２の縁部１１４が互いに当接し又は重なり合うように規定される。
【００１６】
らせんの連続する巻きが互いに当接する、すなわち、単に接するようにするためには、以下の式を満たす必要がある。
Ｗ＝π・Ｄ・Ｓｉｎ（α）                式１
【００１７】
ここで、αはトランスデューサ方向１１７、２１７によって長さ方向１１５に対して規定される鋭角であり、Ｄは細長いシャフト１１１の直径である。Ｗが上記の値を超えるように構成することによって、らせんの連続する巻きは互いに重なり合う。好ましくは、重なり合いは、幅Ｗの一部、例えば、幅Ｗの１〜１０％である。結果として、以下のように構成することになる。
Ｗ≧π・Ｄ・Ｓｉｎ（α）                式２
【００１８】
らせんの連続する巻きの隣接する第１の縁部１１３と第２の縁部１１４との間に間隙がないことが保証される。
【００１９】
結果として、図１のらせん巻き付け構成によって、圧電トランスデューサ１１６を介入デバイス１１０の細長いシャフト１１１に取り付ける単純な方法が提供される。介入デバイスは、例えば、トランスデューサストリップにわたって巻かれ、接着剤によって介入デバイスに取り付けられる。代替的に、トランスデューサストリップは固定された細長いシャフトを中心として回転され、同様に接着剤によって介入デバイスに取り付けられる。図１のらせんの隣接する巻きに当接し又は重なり合うことは、それぞれ、平滑な外面を介入デバイス１１０に与え、それによって、身体内への挿入に対する抵抗を下げ、巻き付けられているトランスデューサストリップの下にある材料の露出を回避するように作用する。隣接する巻きが当接する場合、平滑なトポグラフィが、例えば、例示的な医療用針の挿入中にゴミが閉じ込められるのを低減する。隣接する巻きが重なり合う場合、巻かれているトランスデューサストリップの下にある材料が露出することが回避されることによって、介入デバイスの殺菌の容易さが改善される。
【００２０】
トランスデューサストリップ１１２は、様々なプロセスを使用して形成される。好ましい実施形態において、トランスデューサストリップ１１２は、図３において例示的な菱形の輪郭を有するものとして示されているポリマーフィルムを含む。図３に示す菱形の輪郭のポリマーフィルムは、巻き付けられるトランスデューサストリップ１１２の端部がシャフト軸１１８によって規定される法線を有する面内に存在するように、細長いシャフト１１１の周りに巻き付けられるが、例えば矩形の輪郭を含む、他の輪郭を有するトランスデューサストリップも企図される。ポリマーフィルムは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）を含む様々なポリマー材料から形成される。
【００２１】
圧電トランスデューサ１１６は、様々な圧電材料から形成される。硬質と軟質の両方の圧電材料が企図される。その上、単一の圧電素子として示されているが、圧電トランスデューサ１１６は、代替的に、１つ又は複数のグループにともに電気的に接続されている複数の別個の素子から形成されてもよい。このように構成されている複数の素子を使用することを通じて圧電トランスデューサ１１６の柔軟性が向上し、硬質圧電材料が使用されるときに特に有利である。好ましくは、圧電トランスデューサ１１６は、ポリフッ化ビニリデン、すなわちＰＶＤＦの層、又は、ポリフッ化ビニリデントリフルオロエチレン（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））のようなＰＶＤＦコポリマーの層、若しくは、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＴＦＥ）のようなＰＶＤＦターポリマーの層から形成される。例示的なＰＶＤＦ層は、粘着剤、すなわち、ＰＳＡをコーティングされたＰＥＴの層上に配置されて、図３のトランスデューサストリップ１１２を形成し、又は、例えば、２つ以上のそのようなＰＳＡコーティング層の間に積層される。粘着剤は、圧力が加わるのを受けて接着接合を形成するクラスの材料である。そのような粘着剤のシートは、３Ｍ  ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の製品２８１１ＣＬを含む。これらは、３Ｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが供給する製品９０１９などのＰＳＡコーティングポリマーシートとして供給される。１つの企図される作製技法において、ＰＶＤＦのストリップは、ＰＳＡコーティングシートに接着され、各々がトランスデューサストリップ１１２に対応する複数の片に切断される。成型技法の使用、ポリマーフィルム上のＰＶＤＦ層の作成のためのゾルゲル堆積プロセスの使用、及び、作製済みの個別の硬質圧電素子のポリマーフィルムへの接着を含む、他の作製技法も企図される。
【００２２】
図３及び図１をさらに参照すると、図１の細長いシャフト１１１は、シャフト軸１１８に沿って延伸する。また、圧電トランスデューサ１１６は、直線によって規定される。その上、１つの実施態様において、圧電トランスデューサ１１６がそれに沿って延伸するトランスデューサ方向１１７は、帯がシャフト軸１１８と同軸である法線Ｎ１を有する面内に存在するように、シャフト軸１１８に垂直に構成される。その際、圧電トランスデューサ１１６は、シャフト軸を中心とした回転角に対する感受性、又は、シャフト軸を中心とした回転角に対する感受性が低減した放射プロファイルを有する。詳細は後に提示する例示的な位置決定応用形態において、圧電トランスデューサ１１６は、ビーム形成超音波プローブから超音波信号を受信する。検出された超音波信号は、ビーム形成超音波プローブの様々なビームに対する圧電トランスデューサ１１６の位置を決定するために使用される。圧電センサ１１６の位置は、その後、ビーム形成超音波プローブによって与えられる超音波画像内に表示される。介入デバイス１１８の先端に圧電センサを配置することが困難であることに起因して、実際の先端位置は、圧電センサ１１６の表示位置に基づいて推測される。シャフト軸１１８を中心とした回転角に対する圧電トランスデューサ１１６の感受性を最小限に抑えることによって、実際の先端位置は同様に、圧電トランスデューサ１１６の表示位置に対するより信頼性の高い位置にあるままである。
【００２３】
図２は、２つの直交する投影（Ａ）及び（Ｂ）の各々における、圧電トランスデューサ２１６を有するトランスデューサストリップ１１２を含む別の介入デバイス２１０を示す。図２において、細長いシャフト１１１は、シャフト軸１１８に沿って延伸する。しかしながら、図１とは対照的に、図２において圧電トランスデューサ２１６は、シャフト軸１１８に対して傾斜している帯を形成する。上に配置されている圧電トランスデューサ２１６を含む別の例示的なトランスデューサストリップ１１２を示す図４をさらに参照すると、図２の構成は、図４のトランスデューサストリップ１１２を、図２に示す医療用針の細長いシャフト１１１の周りに巻き付けることによって達成される。図４を参照すると、圧電トランスデューサ２１６は、中心線４２１を中心として波打つ正弦波形状を有する。中心線４２１は、トランスデューサ方向２１７によって規定される直線である。その上、トランスデューサ方向２１７は、帯がシャフト軸１１８に対して傾斜している法線Ｎ２を有する面２２１内に存在するように、シャフト軸１１８に垂直に構成される。図２及び図１、並びに図４及び図３の対応する項目は、同じ符号を共有する。その上、図４のトランスデューサストリップ１１２は、図３を参照して説明したものと同じ方法を使用して形成される。図２のトランスデューサストリップ１１２は、図１を参照して説明したものと同じ様式で細長いシャフト１１１に取り付けられる。図４をさらに参照すると、トランスデューサ方向２１７もまた、トランスデューサストリップ１１２の長さ方向１１５に対して鋭角αを形成する。しかしながら、図３のトランスデューサストリップ１１２が図２に示す医療用針の細長いシャフト１１１の周りにらせんの形態で巻き付けられると、圧電トランスデューサ２１６の正弦波形状は、図２に示す傾斜した帯を形成する。傾斜の角度は、正弦波形状の振幅を変化させることによって調整される。その上、帯の始点及び終点は、正弦波形状の位相シフトを調整することによって決定される。
【００２４】
その際、図２の圧電トランスデューサは、回転角による感受性又は放射プロファイルに特徴的な変動を与える。上述した位置決定の例示的な応用形態に戻ると、感受性又は放射プロファイルの所定の変動は、表示されるトランスデューサの位置に対する介入デバイスの実際の先端位置の位置決定を改善するために使用される。図２の介入デバイスのユーザが、介入デバイスを例えば１／４回転だけ回転させると、表示されるトランスデューサの位置はそれに応じて、シャフト軸１１８に沿って既知の距離だけ動くことになる。したがって、介入デバイスをそのように回転させることによって、ユーザは、表示されるトランスデューサから介入デバイスの先端までの距離をより良好に計測することができる。例えば、１／４回転は、表示されるトランスデューサから介入デバイスの先端までの距離の１／８に対応し得る。それゆえ、この特徴は、介入デバイスのユーザが、介入デバイスの位置を正確に決定するのを支援する。
【００２５】
いくつかの実施態様において、圧電トランスデューサは、その端部の２つの間に重なり合い又は空間を含む。重なり合い又は空間は、シャフト軸１１８を中心とした圧電トランスデューサの感受性又は放射プロファイルに回転依存性を導入する。重なり合いがあるとき、重なり合いに対応する回転角における圧電トランスデューサの厚さの増大に起因して、感受性が増大する。空間があるとき、空間に対応する回転角において感受性が低減する。重なり合い又は空間は、例えば、シャフト軸１１８に平行であるか、又は、シャフト軸１１８に対して鋭角にある線に沿って配置される。重なり合い又は空間は、例えば、１〜５度の回転、又は１〜１０度の回転、又は１〜２０度の回転を占有する。重なり合い又は空間は、介入デバイスの、そのシャフト軸１１８を中心とした回転角の識別を支援する。
【００２６】
そのために、図５は、第１の端部５３１と第２の端部５３２との間の空間５３３を含む、巻き付け帯を形成する第１の端部５３１及び第２の端部５３２を有する圧電トランスデューサ１１６を有するトランスデューサストリップ１１２を含む介入デバイス５１０の一部分を示す。圧電トランスデューサ１１６がビーム形成超音波プローブから超音波信号を受信する、例示的な位置決定応用形態を参照すると、図５の空間５３３は、超音波信号に対する感受性が低減した回転角の範囲を与える。介入デバイス５１０をそのシャフト軸１１８を中心として回転させることによって、ユーザは、空間と一致する受信信号強度の低下を介して、介入デバイス５１０の回転の向きを決定することができる。
【００２７】
図５において、圧電トランスデューサ１１６の端部５３１、５３２は、シャフト軸１１８に平行であるものとして示されている。そのように成形された端部５３１、５３２によって、空間５３３の中心と一致する回転位置と、空間から外方の回転位置との間で、受信超音波信号強度の高いコントラストを達成することができる。空間の回転角範囲を増大させることがまた、このコントラスト増大の助けとなる。
【００２８】
図７は、トランスデューサストリップ１１２が介入デバイスの細長いシャフト１１１のまわりにらせんの形態で巻き付けられているときに圧電トランスデューサ１１６の第１の端部５３１と第２の端部５３２との間に空間５３３を提供するのに使用されるトランスデューサストリップ１１２の第１の例を示す。図７のトランスデューサストリップ１１２は、圧電トランスデューサ１１６の長さに沿った空間５３３を含み、図５に示す構成を得るために使用される。圧電トランスデューサ１１６の２つの別個の要素は、単一のトランスデューサとして動作するために、ともに電気的に接続される。その際、図５に示す空間５３３は、トランスデューサストリップ１１２の縁部１１３、１１４の当接又は重なり合いと一致しない回転角において与えられる。図８は、トランスデューサストリップ１１２が介入デバイスの細長いシャフト１１１のまわりにらせんの形態で巻き付けられているときに圧電トランスデューサ１１６の第１の端部５３１と第２の端部５３２との間に空間５３３を提供するのに使用されるトランスデューサストリップ１１２の第２の例を示す。図７の例とは対照的に、図８の例は、連続的な圧電トランスデューサ１１６を含み、空間５３３は、トランスデューサストリップ１１２の縁部１１３、１１４の当接又は重なり合いと一致する回転角において与えられる。
【００２９】
図８において、圧電トランスデューサ１１６の第１の端部５３１はトランスデューサストリップ１１２の第１の縁部１１３に隣接して配置され、第２の端部５３２は第２の縁部１１４に隣接して配置され、圧電トランスデューサ１１６は、圧電トランスデューサ１１６の第１の端部５３１とトランスデューサストリップ１１２の第１の縁部１１３との間の第１の間隙８３４と、圧電トランスデューサ１１６の第２の端部５３２とトランスデューサストリップ１１２の第２の縁部１１４との間の第２の間隙８３５とを含む。第１の間隙８３４及び第２の間隙８３５のいずれか又は両方が存在する。その際、図８のトランスデューサストリップ１１２は、第１の間隙８３４の少なくとも一部分及び／又は第２の間隙８３５の少なくとも一部分を含む、図６の空間６３３を提供するのに使用される。
【００３０】
別の実施態様において、空間は、シャフト軸１１８に対して鋭角にある線に沿って与えられる。そのように成形された端部５３１、５３２によって、図５の例と比較して、空間６３３の中心と一致する回転位置と、空間から外方の回転位置との間で、受信超音波信号強度の低減されたコントラストを達成することができる。そのために、図６は、第１の端部５３１と第２の端部５３２との間の空間６３３を含む、巻き付け帯を形成する第１の端部５３１及び第２の端部５３２を有する圧電トランスデューサ１１６を有するトランスデューサストリップ１１２を含む介入デバイス６１０の一部分を示す。図６の構成は、例えば、トランスデューサストリップ１１２が介入デバイスの細長いシャフト１１１のまわりにらせんの形態で巻き付けられているときに圧電トランスデューサ１１６の第１の端部５３１と第２の端部５３２との間に空間６３３を提供するのに使用されるトランスデューサストリップ１１２の第３の例を示す、図９に示すトランスデューサストリップ１１２を使用することによって得られる。
【００３１】
上述した空間５３３、６３３に対する代替形態として、重なり合いは、図７〜図９のトランスデューサストリップを使用して、らせんの連続する巻きの隣接する第１の縁部１１３及び第２の縁部１１４が互いに重なり合うように細長いシャフト１１１の周りでらせんの形態でトランスデューサストリップが巻き付けられるときに、圧電トランスデューサ１１６の端部５３１、５３２が互いに重なり合うのに十分な重なり合いがあることを保証することによって、図５及び図６の構成を用いて達成される。
【００３２】
いくつかの実施態様において、介入デバイスは、ベベル、生検デバイスの組織受け入れノッチ、心臓僧帽弁を修復するための僧帽弁クリップの脚部などのような、細長いシャフト１１１を中心とした所定の回転角に配置される特徴的な特徴部を含む。ベベルは、例えば、カテーテル、カニューレ又は針のものである。その上、上述した重なり合い又は空間５３３、６３３は、ベベルに対する所定の回転角と一致する回転角において与えられる。圧電トランスデューサ１１６がビーム形成超音波プローブから超音波信号を受信する、例示的な位置決定応用形態を参照すると、空間又は重なり合いに対応する回転角における明確に異なる感受性は、ユーザが、介入デバイスのベベルの、そのシャフト軸１１８を中心とした回転を決定することを可能にする。そのために、図１０は、側面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）において、ベベルを含む介入デバイス５１０の一部分を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、ベベルは、長軸１０４０及び短軸１０４１を有する楕円によって規定される。長軸１０４０は、細長いシャフト１１１の周まわりの２つの対向する位置における２つの長軸回転角θｍａｊ１、θｍａｊ２を規定し、短軸１０４１は、細長いシャフト１１１の周まわりの２つの対向する位置における２つの短軸回転角θｍｉｎ１、θｍｉｎ２を規定する。その上、重なり合い又は空間５３３、６３３は、好ましくは長軸回転角θｍａｊ１、θｍａｊ２のうちの１つ又は短軸回転角θｍｉｎ１、θｍｉｎ２のうちの１つにおいて細長いシャフト１１１の周まわりで回転的に位置整合される中点を含む。その際、空間又は重なり合いに対応する回転角における、明確に異なる感受性を、ベベルの特定の回転向きを識別するために使用することができる。これは、例えば一部のいわゆる「ベベルアップ」医療手技において、ベベルを外向き且つ患者の皮膚に向かって、したがって、超音波信号を放射する超音波プローブに向かって方向付けることが望ましいときに、有用である。代替的に、ベベルに直径方向に対向して位置決めされ、それゆえ、使用時、受信超音波信号から外方に方向付けられる空間又は重なり合いによるベベルアップ手技を実施することによって、圧電トランスデューサの回転感受性を最小限に抑えることが望ましく、ここで、明確に異なる感受性は、検出超音波信号に及ぼす影響が最小限である。
【００３３】
トランスデューサストリップ１１２はまた、介入デバイスの遠位端に向かって、すなわち、相対的にその近くに配置される圧電トランスデューサと、介入デバイスの近位端に向いている、すなわち、相対的にその近くにある相互接続領域との間で検出電気信号を伝達するために使用される様々な電気接続を含む。そのために、図１１は、圧電トランスデューサ１１６と電気的に接触している第１の導電体１１４２を含むトランスデューサストリップ１１２を示す。図１１のトランスデューサストリップ１１２は、介入デバイスの長手軸の周りに巻き付けられる。第１の導電体１１４２が、トランスデューサストリップ１１２の長さ方向１１５に沿って延伸する。図１１に示されていない追加の電気シールド層が、第１の導電体１１４２の上に含まれてもよく、これら２つは、絶縁層によって分離される。このシールド層は、他の電気器への又はからの電磁干渉を低減する。
【００３４】
図１２は、圧電トランスデューサ１１６を含む介入デバイスの細長いシャフト１１１の遠位端を示す。図１２の構成は、図１１のトランスデューサストリップ１１２を、例えば図１０Ａに示すような介入デバイスの細長いシャフト１１１の周りに巻き付けることによって達成される。図１２において、圧電トランスデューサ１１６は、第１の電極１１４３をさらに含む。第１の導電体１１４２は、第１の電極１１４３を介して圧電トランスデューサ１１６と電気的に接触している。この構成は、第１の導電体１１４２と圧電トランスデューサ１１６との間の接触又は「広がり」抵抗を低減するのを助ける。
【００３５】
引き続き図１２を参照すると、圧電トランスデューサ１１６はまた、第２の電極１１４４も含み、介入デバイスの細長いシャフト１１１は、伝導性材料から形成される。その上、第２の電極１１４４は、伝導性の細長いシャフト１１１と電気的に接触している。その際、圧電トランスデューサに対する電気接触は、トランスデューサストリップ１１２上に配置されている単一の導電体１１４２によって達成することができ、その他の電気接続は、伝導性介入デバイスを介して成される。
【００３６】
図１３は、図１１の項目に加えて、第２の電極１１４４及び第２の導電体１１４６をさらに含むトランスデューサストリップ１１２を示す。第２の導電体１１４６は、トランスデューサストリップ１１２の長さ方向１１５に沿って延伸し、第２の導電体１１４６は、第２の電極１１４４を介して圧電トランスデューサ１１６と電気的に接触している。図１３は、図１１の単一の電気トレースに対する代替的な構成を提示し、圧電トランスデューサ１１６によって検出されるトランスデューサ信号上の干渉を低減するか、又は、圧電トランスデューサ１１６に搬送される電気信号の結果としての近傍の電気機器への干渉を低減することを可能にする。図１４は、トランスデューサストリップ上に配置されている圧電トランスデューサ１１６及び２つの導電体を含む介入デバイスの細長いシャフト１１１の遠位端を示す。図１４の介入デバイスは、図１３の巻き付けトランスデューサストリップ１１２を含む。
【００３７】
いくつかの実施態様において、介入デバイスは、外部コネクタへの電気接触を成すために、介入デバイスの遠位端に向けて露出されている導電体を有するトランスデューサストリップ１１２を含む。そのために、図１５は、遠位端１５５０及び近位端１５５１を含む介入デバイス１５１０を示す。圧電トランスデューサ１１６は、介入デバイス１５１０の遠位端１５５０に向かって配置されている。その上、第１の導電体１１４２及び第２の導電体１１４６は各々、トランスデューサストリップ１１２の長さ方向１１５に沿って近位端１５５１へと延伸する。介入デバイス１５１０の近位端１５５１に向かって、すなわち、相対的にその近くに、第１の導電体１１４２及び第２の導電体１１４６の両方とも、外部コネクタに対する電気接点を作成するために、細長いシャフトの少なくとも一部分に沿って露出される。
【００３８】
図１６は、各々が第１の導電体１１４２及び第２の導電体１１４６を含み、第１の導電体１１４２及び第２の導電体１１４６の一部分が両方とも、外部コネクタに対する電気接点を作成するために露出される２つの例示的なトランスデューサストリップ１１２を示す。図１６の例示的なトランスデューサストリップは、図１５に示すように、介入デバイスの細長いシャフト１１１の周りにらせんの形態で巻き付けられる。図１４〜図１６を参照すると、トランスデューサストリップ１１２は、介入デバイス１５１０に対して最も内側に配置されることになるポリマー基板１１４７と、介入デバイス１５１０の細長いシャフト１１１に対して最も外側に配置されることになるポリマースーパーストレート１１５０とを含む。介入デバイス１５１０の遠位端１５５０に向かって、第１の導電体１１４２及び第２の導電体１１４６が、ポリマー基板１１４７とポリマースーパーストレート１１５０との間に挟まれる。介入デバイス１５１０の近位端１５５１に向かって、ポリマースーパーストレート１１５０は、第１の導電体１１４２及び／又は第２の導電体１１４６を細長いシャフト１１１の少なくとも一部分に沿って露出させるための少なくとも１つの開口部１５５２、１５５３、１５５４を含む。
【００３９】
図１６Ｂの例示的なトランスデューサストリップ１１２は、各導電体１１４２、１１４６のための別個の開口部１５５３、１５５４を含む。介入デバイス１５１０の近位端１５５１に向かって、ポリマースーパーストレート１１５０は、第１の導電体１１４２を露出させる第１の開口部１５５３、及び、第２の導電体１１４６を露出させる第２の開口部１５５４を含む。第１の開口部１５５３及び第２の開口部１５５４は、第１の導電体１１４２及び第２の導電体１１４６が介入デバイス１５１０の細長いシャフト１１１に沿って軸方向に分離した軸方向位置において、且つ、細長いシャフト１１１の周まわりの同じ回転角において露出されるように、トランスデューサストリップ１１２の長さ方向１１５に沿って互い違いにされる。図１５の構成及び図１６Ｂのトランスデューサストリップは、例えばプリント回路基板の平坦な表面への接触がこの位置において達成されるように、導電体の一部分の選択的な露出を可能にする。
【００４０】
図１７は、介入デバイスが使用される例示的な超音波ベース位置決定システムＵＢＰＤＳを示す。図１７において、超音波ベース位置決定システムＵＢＰＤＳは、画像再構成ユニットＩＲＵ、イメージングシステムプロセッサＩＳＰ、イメージングシステムインターフェースＩＳＩ及びディスプレイＤＩＳＰと通信するビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰを含む。ユニットＢＵＩＰ、ＩＲＵ、ＩＳＰ、ＩＳＩ及びＤＩＳＰはともに、従来の超音波イメージングシステムを形成する。ユニットＩＲＵ、ＩＳＰ、ＩＳＩ及びＤＩＳＰは、従来、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰと有線又は無線通信するコンソール内に配置されている。ユニットＩＲＵ、ＩＳＰ、ＩＳＩ及びＤＩＳＰのいくつかは、代替的に、例えばＰｈｉｌｉｐｓ  Ｌｕｍｉｆｙ超音波イメージングシステムにおけるように、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰ内に組み込まれてもよい。ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰは、超音波場ＵＦを生成する。図１７において、関心ボリュームＶＯＩを捕捉する超音波場ＵＦ内の超音波エネルギーを送受信する線形超音波トランシーバアレイを含む２Ｄビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰが示されている。超音波場は、図１７においては扇形であり、図示されている像面をともに形成する複数の超音波ビームＢ１．．ｋを含む。例示を目的として図１７には扇形のビームが示されているが、本発明は、特定の形状の超音波場には限定されないことに留意されたい。ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰはまた、超音波ビームＢ１．．ｋ中の超音波信号を生成及び検出するために、送信又は受信する信号を増幅し、及び／又は、その位相を調整するように構成されている電子ドライバ及びレシーバ回路（図示せず）も含む。
【００４１】
使用時、上述した従来の超音波イメージングシステムは、以下のように操作される。オペレータは、イメージングシステムインターフェースＩＳＩを介して超音波手技を計画する。操作手順が選択されると、イメージングシステムインターフェースＩＳＩは、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰに送信される信号及びビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰによって検出される信号を生成及び解釈する特定用途向けプログラムを実行するように、イメージングシステムプロセッサＩＳＰをトリガする。メモリ（図示せず）が、そのようなプログラムを記憶するために使用される。メモリは、例えば、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰによって送信及び／又は受信される超音波信号の系列を制御するように構成されている超音波ビーム制御ソフトウェアを記憶する。画像再構成ユニットＩＲＵが、代替的に、イメージングシステムプロセッサＩＳＰの一部分を形成してもよい。画像再構成ユニットＩＲＵは、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰの超音波場ＵＦに対応する再構成超音波画像を与える。それによって、ＩＲＵは、超音波場ＵＦによって規定され、したがって、関心ボリュームＶＯＩを捕捉する像面に対応する画像を提供する。画像はその後、ディスプレイＤＩＳＰ上に表示される。再構成画像は、例えば、他に「２Ｄモード」画像として知られている超音波輝度モード「Ｂモード」画像、「Ｃモード」画像若しくはドップラモード画像、又は実際には任意の超音波画像である。
【００４２】
また、図１７には、圧電トランスデューサ１１６を含む、医療用針によって例示されている介入デバイス１１０も示されている。介入デバイスのこの例示的な応用形態において、介入デバイス１１０又はより具体的にその上に配置されている圧電トランスデューサ１１６が、位置決定ユニットＰＤＵ及びアイコン提供ユニットＩＰＵによって提供される信号に基づいて超音波場ＵＦに対して追跡される。これらのユニットは、相互接続する矢印によって示されているように、互いに、並びに、ユニットＢＵＩＰ、ＩＲＵ、ＩＳＰ、ＩＳＩ及びＤＩＳＰ、すなわち、従来の超音波イメージングシステムと通信する。ユニットＰＤＵ及びＩＰＵのうちの１つ又は複数は、従来の超音波イメージングシステムのメモリ又はプロセッサ内に組み込まれる。
【００４３】
使用時、圧電トランスデューサ１１６の位置は、超音波場ＵＦに対して位置決定ユニットＰＤＵによって、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰと圧電トランスデューサ１１６との間で送信される超音波信号に基づいて計算される。
【００４４】
１つの構成において、圧電トランスデューサ１１６は、ビームＢ１．．ｋに対応する超音波信号を受信する検出器である。位置決定ユニットＰＤＵは、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰによって放射される超音波信号を、圧電トランスデューサ１１６によって検出される超音波信号と相関付けることによって、圧電トランスデューサ１１６の位置を識別する。アイコン提供ユニットＩＰＵはその後、圧電トランスデューサ１１６の計算された位置に基づいて、再構成超音波画像内のアイコンを提供する。より具体的には、相関は、ｉ）圧電トランスデューサ１１６によって検出される各ビームＢ１．．ｋに対応する超音波信号の振幅、及び、ｉｉ）各ビームＢ１．．ｋの放射と圧電トランスデューサ１１６によるその検出との間の時間遅延、すなわち飛行時間に基づいて、超音波場ＵＦに対する圧電トランスデューサ１１６の最良に適合する位置を決定する。これは、以下のように例示される。圧電トランスデューサ１１６が超音波場ＵＦの近傍にあるとき、トランスデューサに最も近いビームＢ１．．ｋからの超音波信号は、相対的により大きい振幅で検出され、一方、より離れたビームは、相対的により小さい振幅で検出される。典型的には、最も大きい振幅で検出されるビームは、圧電トランスデューサ１１６に最も近いものとして識別される。このビームは、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰと圧電トランスデューサ１１６との間の面内角θＩＰＡを規定する。対応する範囲は、最大振幅ビームＢ１．．ｋの放射とその後続する検出との間の時間遅延、すなわち飛行時間に依存する。範囲は、時間遅延に超音波伝播の速度を乗算することによって決定される。したがって、最大振幅で検出されるビームの範囲及び対応する面内角θＩＰＡを使用して、超音波場ＵＦに対する圧電トランスデューサ１１６の最良に適合する位置を識別することができる。
【００４５】
別の構成において、圧電トランスデューサ１１６は、１つ又は複数の超音波パルスを放射する放射体である。そのようなパルスは、例えば、従来の超音波イメージングシステムのイメージングフレームの間にインターリーブされる追跡フレーム中に放射される。そのような追跡フレームにおいて、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰは、超音波場ＵＦの近傍から発せられる超音波信号をリスンする受信専用モードにおいて動作する。したがって、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰは、そのような追跡フレーム中は一方向受信専用ビーム形成器として構成される。位置決定ユニットＰＤＵは、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰのレシーバ要素に遅延を適用することによって、仮想ビームＢ１．．ｋのどのビームから、パルスが発せられているかを識別する。遅延は、仮想ビームＢ１．．ｋの各々に対応する。上記の検出器構成にあるように、位置決定ユニットＰＤＵは、最大振幅及び飛行時間に基づいて、超音波信号が放射された位置に最も近いビームＢ１．．ｋ、及び、圧電トランスデューサ１１６までの対応する範囲を識別する相関手順を使用する。アイコン提供ユニットＩＰＵはその後、圧電トランスデューサ１１６の識別された位置に基づいて、再構成超音波画像内のアイコンを提供する。したがって、圧電トランスデューサ１１６が超音波放射体であるとき、再び相関手順が使用されて、各追跡フレームについて超音波場ＵＦに対する圧電トランスデューサ１１６の最良に適合する位置が決定される。
【００４６】
別の構成において、圧電トランスデューサ１１６は、受信機と放射体の両方として作用するように構成される。この構成において、圧電トランスデューサ１１６は、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰから超音波信号が受信されるのを受けて、１つ又は複数の超音波パルスを放射するようにトリガされる。このように、イメージングモード中に圧電トランスデューサ１１６によって放射されるパルスは、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰによって受信され、関連するビームＢ１．．ｋに対応する、面内角度位置、すなわち、画像の線内の再構成超音波のエコーとして現れる。したがって、圧電トランスデューサ１１６は、再構成画像内に明るいスポットとして現れる。位置決定ユニットＰＤＵはその後、再構成画像内でこの明るいスポットを識別し、したがって、超音波場ＵＦに対する圧電トランスデューサ１１６の位置を計算する。
【００４７】
上述した超音波ベース位置決定システムＵＢＰＤＳにおいて、圧電トランスデューサ１１６の感受性又は放射プロファイルの、介入デバイスの回転角に対する依存性は、超音波場ＵＦに対するその位置決めに影響を及ぼす。そのために、上述した介入デバイスは前述の利点を有する。任意選択的に、超音波ベース位置決定システムＵＢＰＤＳのアイコン提供ユニットＩＰＵは、再構成超音波画像内で、ビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰと圧電トランスデューサ１１６との間で送信される超音波信号の検出される大きさを示すようにさらに構成されている。大きさは、数値又はグラフィック形式で表され、予測される最大の大きさとの関連で表される。これは、超音波場ＵＦに対する介入デバイス１１０の回転配向を決定するのに有用である。
【００４８】
例示されているビーム形成超音波イメージングプローブＢＵＩＰは、介入デバイス１１６が使用されるビーム形成超音波イメージングシステムの一例にすぎないことも理解されたい。介入デバイス１１６はまた、他のタイプの２Ｄ又は３Ｄビーム形成超音波イメージングシステムを含む超音波ベース位置決定システムにも用途を見出す。これらは、例えば「ＴＲＵＳ」系直腸超音波断層プローブ、「ＩＶＵＳ」血管内超音波プローブ、「ＴＥＥ」経食道プローブ、「ＴＴＥ」経胸腔プローブ、「ＴＮＥ」経鼻プローブ、「ＩＣＥ」心臓内プローブを含む。その上、本発明はまた、位置決定を超えて医療分野における他の検知及び作動用途にも用途を見出すことは理解されたい。
【００４９】
要約すると、細長いシャフト及びトランスデューサストリップを含む介入デバイスが説明されている。トランスデューサストリップは、第１の縁部及び対向する第２の縁部を含む。第１の縁部及び第２の縁部は、幅寸法によって分離されており、第１の縁部及び第２の縁部は各々、トランスデューサストリップの長さ方向に沿って延伸する。トランスデューサストリップはまた、長さ方向に対して鋭角を形成するトランスデューサ方向に沿って延伸する圧電トランスデューサも含む。トランスデューサストリップは、介入デバイスの細長いシャフトの周りにらせんの形態で巻き付けられ、結果、圧電トランスデューサは細長いシャフトの周りに帯を形成する。幅寸法は、らせんの連続する巻きの隣接する第１の縁部及び第２の縁部が互いに当接し又は重なり合うように規定される。
【００５０】
様々な実施態様及び選択肢が介入デバイスに関連して説明されており、これらはさらなる有利な効果を達成するために組み合わされることに留意されたい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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