(57)【要約】  医療センシングシステム１００は、細長いインターベンション装置１０１と、調整可能な容量回路１０２とを含む。細長いインターベンション装置１０１は、容量Ｃｓｓを持つセンサ１０３を含む。細長いインターベンション装置１０１はまた、第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５を含む。第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５は、センサ１０３と電気的に接触しており、細長いインターベンション装置１０１に沿って延びている。細長いインターベンション装置１０１はまた、ｉ）導電体１０４、１０５と重なる導電性シールド１０６、及び／又はｉｉｉ）導電性シャフト１０７を含む。調整可能な容量回路１０２は、導電体１０４、１０５の少なくとも１つと、ｉ）導電体１０４、１０５と重なる導電性シールド１０６、及び／又はｉｉ）導電性シャフト１０７との間に、調整可能な容量ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２を提供する。
2021524352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療センシングシステムであって、
細長いインターベンション装置と、
調整可能な容量回路とを有し、
前記細長いインターベンション装置が、
容量を持つセンサであって、前記細長いインターベンション装置に配置されるセンサと、
第１の導電体及び第２の導電体であって、前記第１の導電体及び前記第２の導電体が、前記センサと電気的に接触し、前記センサにより検出された信号に対応する電気信号を提供するために前記細長いインターベンション装置に沿って延びている、第１の導電体及び前記第２の導電体と、
ｉ）前記導電体に重なる導電性シールド及び／又はｉｉ）導電性シャフトとを含み、
前記第１の導電体及び前記第２の導電体がそれぞれ、前記導電性シールド及び／又は前記導電性シャフトに対する浮遊容量を持ち、
前記調整可能な容量回路は、前記導電体の少なくとも１つと、ｉ）前記導電体に重なる導電性シールド及び／又はｉｉ）前記導電性シャフトとの間に調整可能な容量を提供し、
前記調整可能な容量回路が、前記各導電体と、ｉ）前記導電体に重なる導電性シールド及び／又はｉｉ）前記導電性シャフトとの間で測定された浮遊容量の差に基づき、前記調整可能な容量を制御する、医療センシングシステム。
【請求項２】
前記調節可能な容量が、各導電体と、ｉ）前記導電体に重なる導電性シールド、及び／又はｉｉ）前記導電性シャフトとの間に、同様の総容量が提供されるように調節される、請求項１に記載の医療センシングシステム。
【請求項３】
前記調整可能な容量回路が、前記第１の導電体及び／又は前記第２の導電体において検出された干渉信号を示す電気信号を受信する少なくとも１つの入力を有し、
前記調整可能な容量回路は更に、前記検出された干渉信号に基づき、前記調整可能な容量を制御する、請求項１に記載の医療センシングシステム。
【請求項４】
前記調整可能な容量回路が、バラクターダイオードを有する、請求項１乃至３のいずれかに記載の医療センシングシステム。
【請求項５】
差動増幅器を更に有し、
前記差動増幅器が、前記第１の導電体及び前記第２の導電体のそれぞれと電気的に通信しており、前記第１の導電体における電気信号と前記第２の導電体における電気信号との間の増幅された差に対応する出力信号を提供する、請求項１乃至４のいずれかに記載の医療センシングシステム。
【請求項６】
前記細長いインターベンション装置が、ｉ）前記導電体に重なる導電性シールド、及びｉｉ）導電性シャフトを有し、
前記導電性シールドは、前記導電性シャフトに電気的に接続される、請求項１乃至５のいずれかに記載の医療センシングシステム。
【請求項７】
前記センサが、超音波信号を検出する、請求項１乃至６のいずれかに記載の医療センシングシステム。
【請求項８】
コンソール又は電気コネクタと、電気ケーブルとを更に有し、
前記調節可能な容量回路が、前記コンソール又は前記電気コネクタに配置され、
前記電気ケーブルは、前記調整可能な容量回路を、前記第１の導電体と、前記第２の導電体と、ｉ）前記導電体に重なる前記導電性シールド及び／又はｉｉ）前記導電性シャフトとに接続する、請求項１乃至７のいずれかに記載の医療センシングシステム。
【請求項９】
前記センサが、超音波センサであり、
前記システムは更に、
超音波場を生成するビームフォーミング超音波撮像プローブと、
前記ビームフォーミング超音波撮像プローブの超音波場に対応する再構成された超音波画像を提供する画像再構成ユニットと、
前記ビームフォーミング超音波撮像プローブと前記超音波センサとの間で送信された超音波信号に基づき、前記超音波場に対応する前記インターベンション装置の前記超音波センサの位置を計算し、前記計算された超音波センサの位置に基づき、前記再構成された超音波画像内のアイコンを提供する位置決定ユニットとを有する、請求項１乃至８のいずれかに記載の医療センシングシステム。
【請求項１０】
医療センシングシステムで使用するための干渉低減方法において、前記システムが、細長いインターベンション装置に配置された容量を持つセンサと、第１の導電体及び第２の導電体であって、前記センサと電気的に接触しており、前記センサにより検出された信号に対応する電気信号を提供するために前記細長いインターベンション装置に沿って延びている、第１の導電体及び第２の導電体と、ｉ）前記導電体に重なる導電性のシールド及び／又はｉｉ）前記導電性のシャフトとを含み、前記第１の導電体及び前記第２の導電体のそれぞれが、前記導電性シールド及び／又は前記導電性シャフトへの浮遊容量を持っており、前記方法が、
前記少なくとも１つの導電体と、ｉ）前記導電体に重なる導電性シールド及び／又はｉｉｉ）前記導電性シャフトとの間の容量を調整し、前記少なくとも１つの導電体における電気信号に対する干渉の大きさが調整される、ステップを有する、方法。
【請求項１１】
前記導電体の少なくとも１つの上で検出された干渉を示す信号を受信するステップと、
前記受信した信号に基づき、前記容量を調整するステップとを更に有する、請求項１０に記載の干渉低減方法。
【請求項１２】
プロセッサ上で実行されるとき、前記プロセッサに請求項１０に記載の方法ステップを実行させる命令を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターベンション装置に配置されたセンサへの干渉を低減することに関する。医療用針上の超音波センサを含む、広範囲のインターベンション装置における広範囲のセンサの使用が企図される。このインターベンション装置は、医療分野において一般的に使用されてもよい。ある例示的なアプリケーションでは、医療用針における超音波センサは、ビームフォーミング超音波撮像プローブの超音波場に対する医療用針の位置を追跡するために使用されることができる。
【背景技術】
【０００２】
医療分野のインターベンション装置は、患者の解剖学における周囲の情報をより多く得るために、センサを組み込むことが増えている。物理パラメータを電気信号に変換する圧力、温度、流体の流れ、光放射、音及び超音波のセンサ、又は電気信号を検出する電極が例えば、この点で組み込まれてもよい。文献［１］Ｊａｙ  Ｍｕｎｇ、Ｆｒａｎｃｏｉｓ  Ｖｉｇｎｏｎ、及びＡｍｅｅｔ  Ｊａｉｎによる「Ａ  Ｎｏｎ−  ｄｉｓｒｕｐｔｉｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ｒｏｂｕｓｔ  ３Ｄ  Ｔｏｏｌ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ−Ｇｕｉｄｅｄ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｓ」、ＭＩＣＣＡＩ  ２０１１、Ｐａｒｔ  Ｉ、ＬＮＣＳ  ６８９１、ｐｐ．１５３−１６０、２０１１、Ａ．  Ｍａｒｔｅｌ、及びＴ．  Ｐｅｔｅｒｓ（編集）に詳細に記載される例示的なアプリケーションでは、超音波センサが医療用針に取り付けられ、ビームフォーミング超音波撮像プローブの超音波場に対する針の位置を追跡するために使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
斯かるインターベンション装置が直面している１つの問題は、斯かるセンサにより生成される電気信号への干渉を低減する必要があることである。適切な対策を講じなければ、近くの電気装置からの電磁干渉が、斯かるセンサからの信号の解析を混乱させる可能性がある。
【０００４】
この点に関して、様々な電気的なシールド技術及び接地技術が知られる。１つのアプローチでは、文献ＷＯ２０１５１５５６７１号は、医療追跡アプリケーションでの使用のために、圧電ポリマーセンサをそれに取り付けた医療針の形態のインターベンション装置を開示する。そこでは、様々な干渉低減技術が議論されている。
【０００５】
別の文献ＷＯ２００７／０４７９６６Ａ２号は、ＭＲＩセーフ高インピーダンスリードシステムを開示する。ＭＲＩ／ＲＦ対応の医療用インターベンション装置が開示される。複数の間隔をあけて配置された高インピーダンス回路セグメントが、無線周波数の高い範囲では高インピーダンスを有し、周波数の低い範囲では低インピーダンスを有するよう構成される。高インピーダンス回路セグメントは、共巻コイル状インダクタを有してもよく、低周波の生理学的信号、治療及び／又は刺激の通過を可能にしながら、高磁場磁石ＭＲＩシステムに関連するＲＦに曝露される間、リードシステムに沿ったＲＦ伝送を減少させ、遮断し、又は抑制することができる。装置は、少なくとも１つの電極を含むことができる。
【０００６】
別の文献ＵＳ２０１２／０１５８０７７Ａ１号は、治療信号又は診断信号又はその両方を伝送するために機能導体に接続する埋め込み可能な医療装置に関する。機能導体のための制御可能な電圧／電流源又は調整可能な終端インピーダンスと、上記電圧若しくは電流源又は調整可能な終端インピーダンスに接続された制御ユニットとが設けられる。制御ユニットは、機能線に適用される又は終端インピーダンスを調整するための電圧又は電流を制御する。制御ユニットに接続され、交流電磁場又は磁場を検出し、検出された場合に出力信号を供給する干渉場センサが含まれる。制御ユニットは、干渉場センサの出力信号の関数として電圧／電流源を制御するか、又は、交流電磁場若しくは磁場の結果として誘起された電圧が電極線の遠位端で補償されるよう、調整可能なインピーダンスを設定する。
【０００７】
斯かる進歩にもかかわらず、インターベンション装置に配置されたセンサにより生成された電気信号に対する電磁干渉を低減する余地が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、インターベンション装置に配置されたセンサにより生成される電気信号に対する電磁干渉を低減しようとするものである。そのために、医療センシングシステムが提供される。医療センシングシステムは、細長いインターベンション装置と、調整可能な容量回路とを含む。上記細長いインターベンション装置は、容量を持つセンサを含む。上記センサは、上記細長いインターベンション装置に配置される。第１の導電体及び第２の導電体は、センサと電気的に接触しており、センサにより検出された信号に対応する電気信号を提供するために、細長いインターベンション装置に沿って延在する。このインターベンション装置は、ｉ）導電体に重なる導電性シールド、及び／又はｉｉｉ）導電性シャフトを含む。上記第１の導電体及び上記第２の導電体はそれぞれ、上記導電性シールド及び／又は上記導電性シャフトに対する浮遊容量を持つ。上記調整可能な容量回路は、上記導電体の少なくとも１つと、ｉ）上記導電体と重なる導電性シールド、及び／又は（ｉｉ）上記導電性シャフトとの間の調整可能な容量を提供する。
【０００９】
容量を持つセンサ、即ち容量性センサは典型的には、物理量、例えば超音波信号の変化に基づき、少量の電荷を生成することにより動作する。その後、物理信号を更に処理するために電荷が増幅される。斯かるセンサは、電磁干渉、即ちＥＭＩの影響を受けやすく、これは、斯かるセンサにより生成された電気信号の解釈を混乱させる可能性があり、特に物理量の変化の決定を妨げる可能性がある。ＥＭＩは、斯かるセンサに結合されていてもよいし、斯かるセンサに接続する電気ワイヤに結合されていてもよい。ＥＭＩは、容量的若しくは誘導的に、又はこれらのメカニズムの組み合わせにより結合されていてもよい。本発明者らは、電気センサ及び／又は電気ワイヤをシールドするなどの従来の手段は、インターベンション装置に配置されたセンサへの斯かるＥＭＩを低減するために使用され得るが、これらの手段だけでは、依然として不十分なＥＭＩ低減を提供する可能性があることを見出した。
【００１０】
本発明は、ｉ）導電体に重なる導電性のシールド、及び／又は（ｉｉ）インターベンション装置の導電性のシャフトと、センサに接続する各導電体との間の浮遊容量の違いに起源を持つ重大なＥＭＩ源に対処するものである。斯かる浮遊容量の違いは、センサに接続する導電体のそれぞれに対する異なる量のＥＭＩ結合を生じさせ、差動増幅などのコモンモードＥＭＩ低減技術の有効性を制限している。これらの浮遊容量の差は、製造工程の管理により、無視できるレベルまで低減することが困難であることがわかっている。本発明の調整可能な容量回路は、導電体の少なくとも１つと、ｉ）導電体と重なる導電性シールド、及び／又はｉｉ）導電性シャフトとの間に調整可能な容量を提供することにより、斯かる差を補償する。調整可能な容量を調整することにより、より類似した量の干渉が各導電体に結合されることができる。両導電体に共通する干渉、即ちコモンモード干渉は、次に、例えば、導電体上の信号を差動増幅することにより除去されることができる。そうすることで、ＥＭＩの「干渉フロア」を低減することを介して、より感度の高いセンサが提供されることができる。
【００１１】
ある側面によれば、調整可能な容量回路は、第１の導電体上及び／又は第２の導電体上で検出された干渉信号を示す電気信号を受信する少なくとも１つの入力を含む。調整可能な容量回路は、検出された干渉信号に基づき調整可能な容量を制御する。そうすることで、信頼性の高いＥＭＩ低減技術が提供される。なぜなら、それは実際に検出された干渉に基づかれるからである。
【００１２】
別の側面によれば、調整可能な容量回路は、各導電体と、ｉ）導電体に重なる導電性シールド、及び／又はｉｉ）導電性シャフトとの間で測定された浮遊容量の差に基づき、調整可能な容量を制御する。こうして、ＥＭＩを低減するために、干渉測定技術に代わる技術が提供される。
【００１３】
別の側面によれば、医療センシングシステムは、差動増幅器を含む。上記差動増幅器は、上記第１の導電体及び上記第２の導電体のそれぞれと電気的に通信しており、上記第１の導電体上の電気信号と上記第２の導電体上の電気信号との間の増幅された差に対応する出力信号を提供する。出力信号は、調整可能な容量回路の入力を制御するため、及び／又はセンサ信号を提供するために使用されることができる。出力信号は差動信号であるため、本質的には２つの導電体のそれぞれの干渉信号における差を示すものであり、及び従って、ＥＭＩを低減するべく調整可能な容量を調整するために使用されることができる。センサ信号を提供するために使用される場合、センサ信号は有利にはＥＭＩを低減している。更に、センサ信号と調整可能な容量回路の制御信号との両方を提供するのに同じ増幅器を使用することにより、関連する処理回路の複雑さが低減される。
【００１４】
別の側面によれば、細長いインターベンション装置は、ｉ）導電体と重なる導電性シールドと、ｉｉ）導電性シャフトとの両方を含む。上記導電性シールドは、上記導電性シャフトに電気的に接続される。この接続は、電気的遮蔽の複雑さを軽減し、医療センシングシステムと別個の処理電子機器との間のより柔軟な相互接続を提供することができる。なぜなら、医療センシングシステムと別個の処理回路との間の電気信号を遮蔽するのに単一の導電体のみが必要とされるからである。
【００１５】
別の側面によれば、医療センシングシステムのセンサは超音波センサであり、医療センシングシステムは、ビームフォーミング超音波撮像プローブの超音波場に対する超音波センサの位置を計算する位置決定ユニットも含む。
【００１６】
更なる側面及びそれらの利点は、添付の特許請求の範囲を参照して記載される。本書に記載された本発明の追加の利点もまた、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】細長いインターベンション装置１０１と、調整可能な容量回路１０２の第１の実施形態とを含む医療センシングシステム１００を示す図である。
【図２】バラクターダイオードを用いて調整可能な容量ＣＡｄｊ１又はＣＡｄｊ２を提供するために使用され得る、例示的な調整可能な容量回路１０２を示す図である。
【図３】細長いインターベンション装置１０１と、調整可能な容量回路１０２の第２の実施形態とを含む医療センシングシステム１００を示す図である。
【図４】細長いインターベンション装置１０１と、調整可能な容量回路１０２の第３の実施形態とを含む医療センシングシステム１００を示す図である。
【図５】細長いインターベンション装置１０１と調整可能な容量回路１０２の第４の実施形態とを含む医療センシングシステム１００を示す図である。
【図６】細長いインターベンション装置１０１と、２つの入力１０８を含む調整可能な容量回路１０２の第５の実施形態とを含む医療センシングシステム１００を示す図である。
【図７】細長いインターベンション装置１０１と、差動増幅器１０９を含む調整可能な容量回路１０２の第６の実施形態とを含む医療センシングシステム１００を示す図である。
【図８】センサ１０３を含むセンサストリップ８００の様々な表示を示す図である。
【図９】センサストリップ８００が螺旋状にシャフトに巻き付けられた例示的なインターベンション装置１０１を示す図である。
【図１０】細長いインターベンション装置１００１を含む超音波ベースの位置決定システム１０００を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の原理を説明するために、医療用針に配置された超音波センサが、ビームフォーミング超音波撮像プローブの超音波場に対するインターベンション装置の位置を追跡するために使用される例示的な位置追跡アプリケーションを特に参照して、医療センシングシステムが説明される。
【００１９】
しかしながら、本発明は一般的に、医療センシング分野での用途を見出す点を理解されたい。従って、圧力、温度、流体の流れ、光放射、音、又は電気信号のセンサの使用を含む、超音波センサ以外のセンサの使用もまた想定される。血流センシング及び体温計などの用途における物理パラメータのセンシングが想定されている。更に、以下に限定されるものではないが、カテーテル、ガイドワイヤ、生検デバイス、ペースメーカーリード、静脈内ライン、又は一般的な外科用ツールを含む、医療用針以外のインターベンション装置の使用も想定される。このインターベンション装置は例えば、局所麻酔のためのルーチン針挿入から、癌の生検及び経皮的アブレーションまでの幅広い種類の医療処置において、及びより高度な介入処置において、使用されることができる。
【００２０】
そのため、図１は、細長いインターベンション装置１０１と、調整可能な容量回路１０２の第１の実施形態とを含む医療センシングシステム１００を示す。図１の細長いインターベンション装置１０１は、容量Ｃｓｓを持つセンサ１０３を含む。容量Ｃｓｓは、センサ自体の固有の容量である。センサ１０３は、細長いインターベンション装置１０１に配置される。図１の細長いインターベンション装置１０１はまた、センサ１０３と電気的に接触し、センサ１０３により検出された信号に対応する電気信号を提供するために細長いインターベンション装置１０１の長手方向軸Ａ−Ａ'に沿って延びる第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５を含む。細長いインターベンション装置１０１はまた、ｉ）導電体１０４、１０５に重なる導電性シールド１０６を含む。第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５はそれぞれ、導電性シールド１０６に対する浮遊容量Ｃｓ１０４、Ｃｓ１０５を持つ。更に、調整可能な容量回路１０２は、導電体１０４とｉ）導電体１０４、１０５に重なる導電性シールド１０６との間に調整可能な容量ＣＡｄｊ１を提供する。
【００２１】
図１に示された実施形態では、細長いインターベンション装置１０１は、医療用針であってもよく、センサ１０３は、固有の容量Ｃｓｓを持つ超音波センサであってもよい。導電体１０４、１０５は例えば、ワイヤ又は他の種類の導電体であってもよい。細長いインターベンション装置１０１の長手方向軸Ａ−Ａ'に沿って延びることにより、導電体１０４、１０５は、センサ１０３に対して長手方向軸Ａ−Ａ'に沿って軸方向に離間した位置でセンサ１０３に電気的接触を提供する。図１の導電性シールド１０６は、導電体１０４、１０５上に存在する電気信号に対するＥＭＩを低減するために、導電体１０４、１０５に重なっている。代替的な実施形態では、導電性シールド１０６は、導電体１０４、１０５、及び／又はインターベンション装置１０１を取り囲んでもよい。更に、センサ１０３と重なるように図示されるが、導電性シールド１０６は、代替的にセンサ１０３と重ならないようにしてもよい。導電性シールド１０６は、銅、金、銀、アルミニウム、導電性ポリマーなどの金属を含む様々な種類の導電体の層又はメッシュから形成されていてもよい。ポリマーなどの絶縁体（図示省略）が、導電体１０４、１０５と導電性シールド１０６との間に配置されてもよい。
【００２２】
図１の導電性シールド１０６は、導電体１０４、１０５上に存在する電気信号に対するＥＭＩを大幅に低減することができる。しかしながら、その存在の副次的な効果は、各導電体１０４、１０５と導電性シールド１０６との間に、Ｃｓ１０４、Ｃｓ１０５として示される浮遊容量の導入である。浮遊容量Ｃｓ１０４、Ｃｓ１０５の間の差は、異なる量のＥＭＩが各導電体１０４、１０５に結合されることをもたらす可能性がある。これは、ＥＭＩ性能が次善最適化されることを生じさせる場合がある。なぜなら、導電体１０４、１０５上の電気信号を差動増幅することにより一般的に除去が行われる導電体１０４、１０５上のコモンモードＥＭＩは、両方の導電体に共通する干渉だけを除去するからである。図１において、導電体１０４と、ｉ）導電体１０４、１０５に重なる導電性シールド１０６との間の調節可能な容量ＣＡｄｊ１は、浮遊容量Ｃｓ１０４、Ｃｓ１０５の間の差の調節を提供し、その結果、医療センシングシステム１００へのＥＭＩの低減を提供する。
【００２３】
図１に例示される調整可能な容量ＣＡｄｊ１を提供するために、様々な調整可能な容量が使用されることができ、これは以下に限定されるものではないが、バリキャップダイオード／可変容量ダイオード／可変リアクタンスダイオード／チューニングダイオードとしても知られるバラクターダイオード、機械的にトリミングされたコンデンサ、チューニング可能な微小電気機械システム、即ちＭＥＭＳコンデンサ、高電圧を印加することで容量が変化されるチタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）コンデンサ、又は電界効果トランジスタ、即ちＦＥＴスイッチアレイを含む。
【００２４】
例示的な実施形態では、図２は、バラクターダイオードを用いて、調整可能な容量ＣＡｄｊ１又はＣＡｄｊ２を提供するために使用され得る、例示的な調整可能な容量回路１０２を図示する。図２の調整可能な容量回路１０２は、バイアス電圧ＶＢｉａｓを介して、出力端子ＯＰ１、ＯＰ２間に設けられた調整可能な容量ＣＡｄｊ１又はＣＡｄｊ２を制御するための入力１０８を含む。出力端子ＯＰ１、ＯＰ２は、その間に調整可能な容量ＣＡｄｊ１を提供するために、それぞれ図１の導電体１０４及び導電性シールド１０６に接続されてもよい。図２のダイオードは、印加されるＤＣ逆バイアス電圧に基づき、端子にわたる容量が変化するバラクターダイオードとして動作する。即ち、その容量Ｃ２はＶＢｉａｓの関数である。抵抗ＲＢ及びコンデンサＣＢは、電圧ＶＢｉａｓを介してバイアス電圧を供給し、これによりダイオードの端子にわたる容量を制御するように作用する。コンデンサＣ１は、端子ＯＰ１からのバイアス電圧を絶縁するように作用し、また、端子ＯＰ１、ＯＰ２にわたる総容量ＣＡｄｊ１に寄与する。結果として、端子ＯＰ１、ＯＰ２にわたるＣＡｄｊ１は、式：
2021524352.tif 000003
に基づき決定されることができる。
【００２５】
調整可能な容量ＣＡｄｊ１は、任意の適切な値を有してもよく、式１に示されるように、固定成分と可変成分とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ＣＡｄｊ１は、数ピコファラド、数十若しくは数百ピコファラド、数ナノファラド、又は数十若しくは数百ナノファラドの値を提供してもよい。
【００２６】
図２の調整可能な容量回路１０２、又は前述の代替的な調整可能な容量は、同様にＥＭＩを低減するよう、図１の導電体１０５と導電性シールド１０６との間の容量、又は導電体１０４、１０５の一方若しくは両方とｉｉ）導電性シャフト１０７との間の容量を代替的又は追加的に調整するために、図１に示された医療センシングシステム１００の適応において使用されてもよい。
【００２７】
こうして、図示しない図２の実施形態の変形例では、図２の調整可能な容量回路１０２は、その間の容量を調整するために、導電体１０５と導電性シールド１０６との間に代替的に接続されてもよい。これは例えば、導電体１０４と導電性シールド１０６との間の浮遊容量が、導電体１０５と導電性シールド１０６との間の浮遊容量よりも低くなることを製造プロセスが一貫して生じさせる場合に有用であり、ＥＭＩを低減するために後者の可変増加を提供することが望まれている場合に有用である。
【００２８】
別の例示的な実施形態では、図３は、細長いインターベンション装置１０１及び調整可能な容量回路１０２の第２の実施形態を含む医療センシングシステム１００を示す。図３における図参照は、図１に関連して説明したものと同じ項目に関する。図３の調整可能な容量回路１０２は、２つの調整可能な容量ＣＡｄｊ１及びＣＡｄｊ２を含む。各調整可能な容量ＣＡｄｊ１及びＣＡｄｊ２は例示的には、図２に示された回路により提供され、導電性シールド１０６から両導電体１０４、１０５へのＥＭＩの結合に対する制御を提供することにより、ＥＭＩの制御を更に向上させるため、図１に関連して説明されたものと同様の態様で使用されることができる。本実施形態では、調整可能な容量ＣＡｄｊ１及びＣＡｄｊ２は、独立して調整されてもよい。
【００２９】
本発明は、導電性シャフト１０７を持つインターベンション装置と共に使用されてもよいことが企図される。医療用針、ガイドワイヤ等を含む多くのインターベンション装置は、斯かる導電性シャフト１０７を含む。ＥＭＩは、代替的又は追加的に導電性シャフト１０７に結合してもよく、その後、異なる量で導電性シャフト１０４、１０５に結合してもよく、これにより、上述したように、各導電体上に異なる量のＥＭＩが生じる。図４及び図５を参照して、第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５は、従って、それぞれが、導電性シャフト１０７に対する浮遊容量Ｃｓ１０４、Ｃｓ１０５を有してもよい。導電性シールド１０６は、図４及び図５にも示されるが、これは、これらの実施形態では完全にオプションである。図４は、細長いインターベンション装置１０１と、調整可能な容量回路１０２の第３の実施形態とを含む医療センシングシステム１００を示す。図１とは対照的に、図４の細長いインターベンション装置１０１は、導電性シャフト１０７を含み、調整可能な容量回路１０２は、導電体１０４と導電性シャフト１０７との間に調整可能な容量ＣＡｄｊ１を提供する。導電体１０４、１０５のそれぞれへの異なる量のＥＭＩの結合を緩和するために、図４の調整可能な容量回路１０２は、導電体１０４とｉｉ）導電性シャフト１０７との間に調整可能な容量ＣＡｄｊ１を提供する。調整可能な容量ＣＡｄｊ１は、従って、図１及び図２に関連して説明したように、導電体１０４と導電性シャフト１０７との間の総容量を調節することにより、図４のセンサ１０３により検出された電気信号に対するＥＭＩを低減するために使用されてもよい。
【００３０】
図示しないが、図４の実施形態の変形例では、図４の調整可能な容量回路１０２は、その間の容量を調整するために、導電体１０５と導電性シャフト１０７との間に代替的に接続されてもよい。これは例えば、導電体１０４と導電性シャフト１０７との間の浮遊容量が、導電体１０５と導電性シャフト１０７との間の浮遊容量よりも低くなることを製造プロセスが一貫して生じさせる場合に有用であり、ＥＭＩを低減するために後者の可変増加を提供することが望まれている場合に有用である。
【００３１】
図４の医療センシングシステムの別の変形例では、図５は、細長いインターベンション装置１０１と、調整可能な容量回路１０２の第４の実施形態とを含む医療センシングシステム１００を示す。図５における図参照は、図４に関連して説明したものと同じ項目に関する。図４の医療センシングシステムとは対照的に、図５の調整可能な容量回路１０２は、２つの調整可能な容量ＣＡｄｊ１及びＣＡｄｊ２を含む。各調整可能な容量ＣＡｄｊ１及びＣＡｄｊ２は例示的には、図２に図示された回路により提供されてもよく、図１に関連して説明されたものと同様の態様で、導電性シャフト１０７から両導電体１０４、１０５へのＥＭＩの結合に対する制御を提供することにより、ＥＭＩの制御を更に向上させるために使用されることができる。
【００３２】
１つ又は複数の導電体１０４、１０５とｉ）導電性シールド１０６及び／又は導電性シャフト１０７との間に１つ又は複数の調整可能な容量ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２を提供するという同じ原理を実現する図１及び図２〜図５の前述の実施形態の組み合わせもまた想定される。これは、１つ又は複数の導電体１０４、１０５と導電性シールド１０６及び導電性シャフト１０７の両方との間に調整可能な容量を接続することを含む。
【００３３】
最適なＥＭＩ低減を提供するために、上記で参照したＣＡｄｊ１及び／又はＣＡｄｊ２は、各導電体１０４、１０５と、ｉ）導電体１０４、１０５に重なる導電性シールド１０６及び／又はｉｉ）導電性シャフト１０７との間に、同様の、好ましくは同じ総容量を提供するように調整されてもよい。この総容量は、浮遊容量ＣＳ１０４／ＣＳ１０５と、その関連する調整可能容量ＣＡｄｊ１／ＣＡｄｊ２との組み合わせを有する。図２を参照して、これは、ＶＢｉａｓに印加されるバイアス電圧を調整することにより達成され得る。
【００３４】
いくつかの実施形態では、例えば使用前、又は使用中の較正手順中に、調整可能な容量値ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２を決定することが企図され、その間、必要な容量値ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２は例えば、後の使用のために調整又は保存される。他の実施形態では、例えばインターベンション装置１０１の屈曲に起因する、導電体１０４、１０５への浮遊容量又はＥＭＩ結合の時間的変動に対応するために、調整は、使用中に、所定の時間間隔で断続的に、又は連続的に、決定されて行われてもよく、これにより医療センシングシステムの時間的ＥＭＩ性能が向上されることができる。更に、調整可能な容量ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２は代替的に、導電体１０４、１０５の各々で検出された干渉信号に基づき、又は、浮遊容量Ｃｓ１０４及びＣｓ１０５間の測定された差に基づき、調整されてもよい。
【００３５】
これに関して、図６は、細長いインターベンション装置１０１と、２つの入力１０８を含む調整可能な容量回路１０２の第５の実施形態とを含む医療センシングシステム１００を示す。図６の２つの入力１０８は、第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５上でそれぞれ検出された干渉信号を示す電気信号を受信する。更に、調整可能な容量回路１０２は、検出された干渉信号に基づき調整可能な容量ＣＡｄｊ１を制御する。本実施形態において、ユニット１０９は例えば、差動増幅器を含んでもよく、本書で規定される増幅器という用語は、ユニティゲインバッファを含み、及びユニティとは異なるゲイン値を有する増幅器を含み、この差動増幅器は、調整可能な容量ＣＡｄｊ１を制御する出力を提供する。
【００３６】
本実施形態では、導電体１０４、１０５に接続する差動増幅器の使用は、本質的にこれらの導体における干渉の差に対応する信号を提供する。差動増幅器の出力は次に、例えばこれらの導電体上に存在してもよい任意の所望のセンサ信号からの干渉を区別するために信号を（バンドパス）フィルタリングし、例えばその平均値又は二乗平均平方根値を決定することにより、適切に処理されてもよい。その結果、それは、図２の調整可能な容量回路１０２へのバイアス電圧ＶＢｉａｓを生成するために使用されることができる。
【００３７】
差動増幅器を使用しない調整可能な容量回路１０２の一実施形態では、図２の調整可能な容量回路１０２のためのバイアス電圧ＶＢｉａｓを生成するために、導電体１０４、１０５の一方又は両方で測定された干渉値を直接変換するために、アナログデジタル変換器が代替的に使用されてもよい。導体１０４、１０５の一方のみで測定された干渉値、又は実際には両方の導体１０４、１０５で測定された干渉値の間の差が、この態様で使用されてもよい。差動増幅器を使用しない調整可能な容量回路１０２の別の実施形態では、各導電体１０４、１０５上の電気信号は、オプションで適切なバッファリング又は増幅の後に、別個に測定され、図２の調整可能な容量回路１０２へのバイアス電圧Ｖｂｉａｓを生成するために減算されてもよい。代替的に、導電体１０４、１０５の１つだけにおける干渉が測定されてもよく、これは、次に、図２の調整可能な容量回路１０２へのバイアス電圧Ｖｂｉａｓを生成するために同様の態様で使用されてもよい。この後者の実施形態は例えば、浮遊容量値Ｃｓ１０４、Ｃｓ１０５の１つが一貫して２つの値の低い方であることが知られる場合に特に有用であり得る。
【００３８】
そうすることで、信頼性の高いＥＭＩ低減技術が提供される。なぜなら、それは実際に検出された干渉に基づかれるからである。上述したように、いくつかの実施形態では、例えば使用前、又は使用中の較正手順の間に、調整可能な容量値ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２を決定することが企図され、その間に、必要な容量値ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２は例えば、後の使用のために調整又は保存される。他の実施形態では、調整は、使用中、所定の時間間隔で断続的に、又は連続的に決定されて行われてもよい。
【００３９】
図示しない別の実施形態では、調節可能な容量回路１０２は、各導電体１０４、１０５と、ｉ）導電体１０４、１０５と重なる導電性シールド１０６及び／又はｉｉ）導電性シャフト１０７との間で測定される浮遊容量の差、即ちＣｓ１０４−Ｃｓ１０５に基づき、調節可能な容量ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２を制御するよう構成される。よく知られた容量測定技術が、浮遊容量Ｃｓ１０４、Ｃｓ１０５を決定するために使用されてもよい。測定された干渉と同様に、いくつかの実施形態では、例えば使用前、又は使用中の較正手順の間に、調整可能な容量値ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２を決定することが企図され、その間、必要な容量値ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２は例えば、後の使用のために調整又は保存される。他の実施形態では、調整は、使用中、所定の時間間隔で断続的に、又は連続的に決定されて行われてもよい。
【００４０】
一実施形態では、医療センシングシステム１００は、差動増幅器を含む。そのため、図７は、細長いインターベンション装置１０１と、差動増幅器１０９を含む調整可能な容量回路１０２の第６の実施形態とを含む医療センシングシステム１００を示す。差動増幅器１０９は、第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５のそれぞれと電気的に通信しており、第１の導電体１０４上の電気信号と第２の導電体１０５上の電気信号との間の増幅された差に対応する出力信号を提供する。いくつかの実施形態では、差動増幅器は、特にセンサの容量Ｃｓｓの観点から、差動電荷増幅器とすることができるが、他の実施形態では、差動電流増幅器又は差動電圧増幅器が使用されてもよい。差動増幅器の出力信号は、上述したように、調整可能な容量ＣＡｄｊ１及び／又はＣＡｄｊ２を制御するために使用されてもよい。更に、センサ信号を提供するために、差動増幅器が用いられることもできる。センサ信号を提供するため及び調整可能な容量ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２を制御するために差動増幅器を使用することは有利には、医療センシングシステム１００に関連する電子回路の複雑さを低減する。
【００４１】
図６及び図７の実施形態は、導電性シャフト１０７を有する実施形態において代替的に使用され得ることに留意されたい。その場合、浮遊容量Ｃｓ１０４、Ｃｓ１０５及び調整可能な容量ＣＡｄｊ１及び／又はＣＡｄｊ２は代替的に、導電性シャフト１０７に電気的に接続される。
【００４２】
いくつかの実施形態では、細長いインターベンション装置１０１は、ｉ）導電体１０４、１０５に重なる導電性シールド１０６と、ｉｉ）導電性シャフト１０７との両方を含む。更に、導電性シールド１０６は、導電性シャフト１０７に電気的に接続されていてもよい。好ましくは、この電気的接続は、ワイヤ等の導電性トレースを介して行われる。これら２つのアイテムを接続することで、導電体１０４、１０５により検出される電気信号に対するＥＭＩが更に低減されることが判明している。更に、斯かる接続は、電気的遮蔽の複雑さを低減することができ、医療センシングシステムと調整可能な容量回路１０２との間のより柔軟な相互接続を提供する。なぜなら、これら２つのアイテム間の電気信号を遮蔽するのに単一の導電体のみが必要とされるからである。
【００４３】
これに関して、図７はまた、オプションの電気ケーブル１１１及びオプションのコンソール／電気コネクタ１１０を示す。調整可能な容量回路１０２は、コンソール又は電気コネクタ１１０内に配置されていてもよい。この実施形態では、電気ケーブル１１１は、調整可能な容量回路１０２を第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５に接続し、ｉ）導電体１０４、１０５に重なる導電性シールド１０６及び／又はｉｉ）導電体シャフト１０７に接続する。調整可能な容量回路１０２を、例えばインターベンション装置１０１上ではなく、コンソール内又はコネクタ内に配置することは、調整可能な容量回路１０２が再利用されることを可能にすることができる。例えば、コネクタは、２部分コネクタであってもよい。その場合、第１の部分が、電気ケーブル１１１によりインターベンション装置１０２に接続され、調整可能な容量回路１０２が配置される第２の部分が、第１の部分に一時的に付けられる。上記第２の部分は、コンソールとの電気的接続を行うための別個のコネクタケーブルを含んでもよい。これは、電気ケーブル１１１及びコネクタの第１の部分とともにインターベンション装置１０２を廃棄し、コネクタの第２の部分を再利用することを可能にする。
【００４４】
上記センサ１０３をインターベンション装置１０１上に配置するための１つの例示的な技術が、図８及び図９を参照して説明される。代替技術も存在し、これは、接着剤を用いて細長いインターベンション装置１０１にディスクリートセンサ１０３を取り付け、細長いインターベンション装置１０１に沿って長さ方向に導電体１０４、１０５を付けることを含み、及び従って、図８及び図９は、純粋に好ましい実施形態を例示することを意図したものである。そのため、図８は、センサ１０３を含むセンサストリップ８００の様々な図を示し、図９は、センサストリップ８００がそのシャフトに螺旋状に巻き付けられた例示的なインターベンション装置１０１を示す。図９のインターベンション装置１０１は、長手方向軸Ａ−Ａ'を含み、センサストリップ８００は、センサ１０３、第１の導電体１０４、第２の導電体１０５、第１のポリマー層１２５、第２のポリマー層１２６、及びオプションの導電性シールド１０６を含む。第１の導電体１０４、第２の導電体１０５及びセンサ１０３は、第１のポリマー層１２５と第２のポリマー層１２６との間で、第１のポリマー層１２５の第１の面に配置される。オプションの導電性シールド１０６は、第１のポリマー層１２５の第２の側、即ち対向する側に配置されてもよい。図８Ａでは、センサストリップ８００の平面図が図示されており、Ｂ−Ｂ'、Ｃ−Ｃ'及びＤ−Ｄ'におけるセンサストリップ８００を通る断面が、それぞれ図８Ｂ、図８Ｃ及び図８Ｄに図示される。Ｂ−Ｂ'及びＣ−Ｃ'におけるセンサストリップ８００を通る分解断面が、それぞれ図８Ｂ'及び図８Ｃ'に示される。特に図８Ａ及び図８Ｃを参照して、第１の導電体１０４、第２の導電体１０５及びセンサ１０３は、第１のポリマー層１２５と第２のポリマー層１２６との間で、センサ１０２を含むセンサ領域Ｃ−Ｃ'の第１のポリマー層１２５の第１の側に配置される。オプションの導電性シールド層１０６は、センサ領域Ｃ−Ｃ'における第１のポリマー層１２５の第２の側、即ち対向する側に配置される。図８Ｃで特に見られるように、第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５は、センサ１０３と電気的に接触しており、図８Ａ及び図８Ｄで特に見られるように、第１のポリマー層１２５及び導電性シールド１２６が導電体１０４、１０５の一部を露出させるために除去された範囲内で、センサ領域Ｃ−Ｃ'と接触領域Ｄ−Ｄ'との間のセンサストリップ８００の長さ方向１２４に沿って延びている。図９を参照して、センサストリップ８００は、細長いインターベンション装置１０１の長手方向軸Ａ−Ａ'の周りに螺旋状に巻かれている。その結果、オプションの導電性シールド１０６が外側を向き、第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５の両方が長手方向軸Ａ−Ａ'に沿って延びる。
【００４５】
センサストリップ８００におけるポリマー層１２５、１２６は、以下に限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレートＰＥＴ、ポリイミドＰＩ、又はポリアミドＰＡを含むポリマーの範囲から形成されてもよい。更に、ポリマー層１２５、１２６は、それらの表面の一方又は両方に、接着剤コーティング、オプションで感圧接着剤コーティングを含んでもよく、これらは、図８において接着剤層１２７、１２８、１２８、１３０として図示される。接着剤は、ポリマー層のそれぞれを一緒に結合するように作用する。接着剤層１３０は、センサストリップ８００を細長いインターベンション装置１０１に取り付けるために使用されてもよい。感圧接着剤は、圧力の印加時に接着剤の結合を形成する材料のクラスである。米国３Ｍ社は、ＰＳＡコーティングポリマーシートの好適な供給者の一つである。表面の一方又は両方にＰＳＡを有するポリマー層が用いられることができる。ＰＳＡコーティングされたポリマーシートは典型的には、接着剤コーティングを現すために剥離され、これにより接着性が必要とされるまで接着層を保護する除去可能な剥離層を備えている。オプションの導電性電極１３１、１３２もまた、図８に図示されており、センサ１０３への電気的接触を改善するのに役立つ。
【００４６】
ある特定の実施形態では、センサ１０３は、圧電材料から形成される。いわゆる硬質又は軟質の各種圧電材料が用いられることができる。圧電材料は例えば、ポリフッ化ビニリデン、即ちＰＶＤＦ、ポリフッ化ビニリデン・トリフルオロエチレン（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））層のようなＰＶＤＦコポリマー、又はＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＴＦＥ）のようなＰＶＤＦターポリマーのようなポリマーとすることができる。斯かるＰＶＤＦ材料は、ポリマー層１２５、１２６内に組み込まれることができる層として利用可能である。斯かるＰＶＤＦ材料は例えば、超音波信号、音、又は圧力を検出することができる。センサ１０３は例えば、容量性マイクロ機械加工超音波トランスデューサ、即ちＣＭＵＴのような別のタイプの超音波センサであってもよいし、完全に別のタイプのセンサであってもよい。
【００４７】
図９を参照して、鋭角αとセンサストリップ１０４の幅寸法Ｗを好適に設定することにより、センサ１０３は、細長いインターベンション装置１０１の周囲に帯状に設けられてもよい。センサストリップ８００は、第１のエッジ１２１及び対向する第２のエッジ１２２を含み、これらのエッジは、幅寸法Ｗで区切られる。第１のエッジ１２１及び第２のエッジ１２２はそれぞれ、トランスデューサストリップ８００の長さ方向１２４に沿って延びている。長さ方向１２４は、幅寸法Ｗが測定される方向と直交する。センサストリップ８００は、長手方向軸Ａ−Ａ'の周囲に巻き付けられてもよい。その結果、センサストリップ方向１２３が長手方向軸Ａ−Ａ'に対して法線である平面内にある。巻き付けは、隣接する巻き付けられたターンが互いに接するか、ちょうど重なり合うか、又は互いに隙間を有するようなものであってもよい。螺旋の連続したターンが互いに接する、即ち単に接触するためには、次の式
2021524352.tif 000004
が満たされる必要がある。ここで、αは、長さ方向１２４に関して上記で規定された鋭角であり、Ｄは、細長いインターベンション装置１０１の円形断面の直径である。Ｗが上記値を超えるように配置することで、連続した螺旋のターンが互いに重なる。同様に、Ｗがこの値よりも小さくなるように配置することで、連続した螺旋のターンの間に小さな隙間が設けられることができる。
【００４８】
上述した医療センシングシステム１００は、医療分野の多くの領域で用途を見出す。ある特定の用途は、細長いインターベンション装置１０１を含む超音波ベースの位置決定システム１０００を示す図１０を参照して説明される。超音波ベースの位置決定システム１０００はまた、ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０、画像再構成ユニット１０４２、及び位置決定ユニット１０４３を含む。図１０のセンサ１０３は、超音波センサである。適切な超音波センサの非限定的な例は、ＰＶＤＦ圧電センサ、又はＣＭＵＴデバイスである。ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０は、超音波場１０４１を生成するよう構成される。画像再構成ユニット１０４２は、ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０の超音波場１０４１に対応する再構成された超音波画像を提供するよう構成される。位置決定ユニット１０４３は、ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０と超音波センサ１０３との間で送信された超音波信号に基づき、超音波場１０４１に対する超音波センサ１０３の位置を計算し、計算された超音波センサ１０３の位置に基づき、再構成された超音波画像内にアイコンを提供するよう構成される。図１０に図示されたオプションのディスプレイ１０４４、撮像システムインターフェース１０４５、及び撮像システムプロセッサ１０４６も含まれてもよい。様々なユニット間のリンクは、それぞれの通信リンクを示す。
【００４９】
ユニット１０４０、１０４２、１０４４、１０４５、及び１０４６は共に、従来の超音波撮像システムを形成する。ユニット１０４２、１０４４、１０４５及び１０４６は従来、ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０と有線又は無線で通信するコンソール内に配置される。ユニット１０４２、１０４４、１０４５及び１０４６の一部は代替的に、例えばフィリップスのＬｕｍｉｆｙ超音波撮像システムのように、ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０内に組み込まれてもよい。ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０は、超音波場１０４１を生成する。図１０において、２Ｄビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０は、関心領域ＲＯＩをインターセプトする超音波場１０４１内で超音波エネルギーを送信及び受信する線形超音波トランシーバアレイを含むように図示される。超音波場は、図１０において扇形であり、図示された画像平面を共に提供する複数の超音波ビームＢ１...ｋを含む。図１０は扇形ビームを示すが、本発明は、特定の形状の超音波場での使用又は実際の平面的な超音波場に対する使用に限定されるものではない。ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０はまた、超音波ビームＢ１...ｋの超音波信号を生成及び検出するために、それが送信又は受信する信号の位相を増幅及び／又は調整するよう構成された電子ドライバ及び受信回路（図示省略）を含んでもよい。
【００５０】
使用時には、上述した従来の超音波撮像システムは、以下のように動作する。オペレータは、撮像システムインターフェース１０４５を介して超音波処置を計画してもよい。操作手順が選択されると、撮像システムインターフェース１０４５は、ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０に送信されこれにより検出された信号を生成及び解釈するアプリケーション固有プログラムを実行するように撮像システムプロセッサ１０４６をトリガする。斯かるプログラムを記憶するために、図示しないメモリが用いられてもよい。メモリは例えば、ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０により送信及び／又は受信される超音波信号のシーケンスを制御するよう構成された超音波ビーム制御ソフトウェアを記憶してもよい。画像再構成ユニット１０４２は、ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０の超音波場１０４１に対応する再構成された超音波画像を提供する。画像再構成ユニット１０４２は、こうして、超音波場１０４１により規定された画像平面に対応する画像を提供し、これは、関心領域ＲＯＩをインターセプトする。画像再構成ユニット１０４２の機能は代替的に、画像システムプロセッサ１０４６により実行されてもよい。画像は、その後、ディスプレイ１０４４に表示されてもよい。再構成された画像は例えば、"２Ｄモード"画像としても知られる超音波の輝度モード"Ｂモード"画像、"Ｃモード"画像、ドップラーモード画像、又は実際には任意の超音波画像であってもよい。
【００５１】
図１０には、超音波センサ１０３を含む医療用針に例示される細長いインターベンション装置１０１も示される。インターベンション装置１０１と共に医療センシングシステム１００を形成する図示省略された調整可能な容量回路１０２は、細長いインターベンション装置１００１と位置決定ユニット１００４３との間に、例えば、上述したようにこれら２つのユニットの間のコネクタに配置されてもよいコネクタ内に、又は上述したようにユニット１０４２、１０４４、１０４５及び１０４６を収容するコンソール内に配置されてもよい。この例示的なアプリケーションでは、細長いインターベンション装置１００１、又はより具体的にはそこに配置された超音波センサ１０３は、位置決定ユニット１０４３により提供される信号に基づき、超音波場１０４１に対して追跡されてもよい。位置決定ユニット１０４３は、超音波センサ１０３と通信しており、この通信は例えば、有線又は無線であってもよい。位置決定ユニット１０４３の機能は、いくつかの実施形態では、従来の超音波撮像システムのプロセッサにより実行されてもよい。
【００５２】
使用時には、ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０と超音波センサ１０３との間で送信された超音波信号に基づき、位置決定ユニット１０４３により超音波センサ１０３の位置が超音波場１０４１に対して計算される。超音波センサ１０３は、ビームＢ１...ｋに対応する超音波信号を検出する。位置決定ユニット１０４３は、ｉ）超音波センサ１０３により検出された各ビームＢ１...ｋに対応する超音波信号の振幅と、ｉｉ）各ビームＢ１...ｋの放出と超音波センサ１０３によるその検出との間の時間遅延、即ち飛行時間とに基づき、超音波センサ１０３の位置を特定する。位置決定ユニット１０４３はその後、超音波センサ１０３の計算された位置に基づき、再構成された超音波画像内にアイコンを提供する。アイコンは例えば、超音波センサ１０３の計算された位置を示してもよい。アイコンはまたオプションで、インターベンション装置の一部、例えばその遠位端が横たわってもよい位置の範囲を示してもよい。より具体的には、検出された超音波信号に基づき、超音波場１０４１に対する超音波センサ１０３のベストフィット位置を見つけることにより、位置が計算される。
【００５３】
これは、以下のように説明されることができる。超音波センサ１０３が超音波場１０４１の近傍にある場合、センサに最も近いビームＢ１...ｋからの超音波信号は比較的大きな振幅で検出されるのに対し、より遠いビームは比較的小さな振幅で検出される。典型的には、最大の振幅で検出されたビームは、超音波センサ１０３に最も近いビームとして識別される。このビームは、ビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０と超音波センサ１０３との間の面内角度θＩＰＡを規定する。対応する範囲は、最大振幅のビームＢ１...ｋの放出とその後の検出との間の時間遅延、即ち飛行時間に依存する。従って、その範囲は、時間遅延に超音波の伝播速度を乗算することにより決定されることができる。こうして、最大振幅で検出されたビームの範囲及び対応する面内角度θＩＰＡは、超音波場１０４１に対する超音波センサ１０３のベストフィット位置を特定するために使用されることができる。
【００５４】
上記では平面超音波撮像プローブについて言及したが、例示されたビームフォーミング超音波撮像プローブ１０４０は、細長いインターベンション装置１０１が使用され得るビームフォーミング超音波撮像プローブの一例に過ぎない点を理解されたい。細長いインターベンション装置１０１はまた、他のタイプの２Ｄ又は３Ｄビームフォーミング超音波撮像プローブを含む超音波ベースの位置決定システムにおける用途も見出す。これらは例えば、「ＴＲＵＳ」経直腸超音波プローブ、「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ことができる。更に、細長いインターベンション装置１０１は、位置追跡を超えて、医療分野における他の超音波センシング用途における用途も見出す点を理解されたい。
【００５５】
いくつかの実施形態によれば、医療センシングシステム１００で使用するための干渉低減方法が提供され、このシステムは、細長いインターベンション装置１０１に配置された容量Ｃｓｓを持つセンサ１０３と、第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５であって、センサ１０３と電気的に接触し、センサ１０３により検出された信号に対応する電気信号を提供するために細長いインターベンション装置１０１に沿って延びる、第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５と、ｉ）導電体１０４、１０５に重なる導電性のシールド１０６、及び／又はｉｉ）導電性のシャフト１０７とを有し、第１の導電体１０４及び第２の導電体１０５がそれぞれ、導電性シールド１０６及び／又は導電性シャフト１０７に対する浮遊容量Ｃｓ１０４、Ｃｓ１０５を持つ。方法は、
導電体１０４、１０５の少なくとも１つと、ｉ）導電体１０４、１０５に重なる導電性シールド１０６及び／又はｉｉ）導電性シャフト１０７との間の容量ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２を調整するステップを有し、導電体１０４、１０５の少なくとも１つにおける電気信号への干渉の大きさが調整される。
【００５６】
好ましくは、両導電体１０４、１０５における電気信号に対する干渉が低減される。
【００５７】
方法は更に、
導電体１０４、１０５の少なくとも１つにおける検出された干渉を示す信号を受信するステップと、
受信した信号に基づき、容量ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２を調整するステップとを含むことができる。
【００５８】
再度、好ましくは、容量ＣＡｄｊ１、ＣＡｄｊ２は、両導電体１０４、１０５における電気信号への干渉が低減されるように調整される。
【００５９】
この干渉低減方法は例えば、プロセッサにより実現され、プロセッサは、導電体１０４、１０５における電気信号をデジタル化し、及び従って検出された干渉を決定するためのアナログデジタル変換器を制御し、上記調整可能な容量回路１０２も制御する。
【００６０】
更に、本書に開示された方法ステップのいずれか、特に図１０の位置決定ユニット１０４３のプロセッサに関連して説明された方法ステップ、及び干渉低減方法は、プロセッサで実行されると、説明されたハードウェアと組み合わせて、プロセッサが斯かる方法ステップを実行することをもたらす命令の形で記録されてもよい。命令は、コンピュータプログラムに格納されていてもよい。コンピュータプログラムは、専用のハードウェアだけでなく、適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行可能なハードウェアにより提供されてもよい。プロセッサにより提供される場合、機能は、単一の専用プロセッサにより提供され、単一の共有プロセッサにより提供され、又は複数の個別のプロセッサにより提供され、そのいくつかは共有され得る。更に、「プロセッサ」又は「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアのみを指すと解釈されるべきではなく、以下に限定されるものではないが、デジタルシグナルプロセッサ「ＤＳＰ」ハードウェア、ソフトウェアを格納するためのリードオンリメモリ「ＲＯＭ」、ランダムアクセスメモリ「ＲＡＭ」、不揮発性ストレージなどを黙示的に含むことができる。更に、本発明の実施形態は、コンピュータ又は任意の命令実行システムにより、又はこれらと接続して使用するためのプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能又はコンピュータ読み出し可能な記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムの形態をとることができる。本書の目的のために、コンピュータ使用可能な又はコンピュータ読み出し可能な記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスにより、又はこれらと接続して使用するためのプログラムを含み、保存し、通信し、伝搬し、又は転送することができる任意の装置であり得る。媒体は、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線的、又は半導体システム、装置、デバイス、又は伝搬媒体であってもよい。コンピュータ読み出し可能な媒体の例は、半導体又はソリッドステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスク、ランダムアクセスメモリ「ＲＡＭ」、リードオンリメモリ「ＲＯＭ」、リジッド磁気ディスク、及び光ディスクを含む。現在の光ディスクの例は、コンパクトディスク−リードオンリメモリ「ＣＤ−ＲＯＭ」、コンパクトディスク−リード／ライト「ＣＤ−Ｒ／Ｗ」、ブルーレイ（登録商標）及びＤＶＤを含む。
【００６１】
要約すると、細長いインターベンション装置と調整可能な容量回路とを含む医療センシングシステムが提供される。上記細長いインターベンション装置は、容量を持つセンサを含む。上記センサは、上記細長いインターベンション装置に配置される。細長いインターベンション装置はまた、第１の導電体及び第２の導電体を含み、第１の導電体及び第２の導電体は、センサと電気的に接触しており、センサにより検出された信号に対応する電気信号を提供するために細長いインターベンション装置に沿って延びている。細長いインターベンション装置はまた、ｉ）導電体に重なる導電性シールド、及び／又はｉｉｉ）導電性シャフトを含む。上記第１の導電体及び上記第２の導電体はそれぞれ、上記導電性シールド及び／又は上記導電性シャフトに対する浮遊容量を持つ。上記調整可能な容量回路は、上記導電体の少なくとも１つと、ｉ）上記導電体と重なる導電性シールド、及び／又は（ｉｉ）上記導電性シャフトとの間の調整可能な容量を提供する。
【００６２】
医療センシングシステムに関連して、様々な実施形態及びオプションが記載されており、様々な実施形態は、更なる有利な効果を達成するために組み合わせられることができることに留意されたい。特に、開示された医療センシングシステムに関連して記載された特徴のいずれかが、前述の方法で実現され得ることに留意されたい。請求項におけるいかなる参照符号も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｂ−１】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｃ−１】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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