(57)【要約】  画像化装置、画像化システム、および画像化の方法が提供される。この画像化装置は、生検、排膿、または他の種類の治療針アセンブリなどの、診断または治療アセンブリの内側に嵌合させることができる。この画像化装置は、組み合わされた装置が所望の場所に前進するとき、診断または治療アセンブリの内側にあることができる。この診断または治療アセンブリの正確な配置を可能にする、２次元または３次元の超音波画像を生じさせることができる。【選択図】図２Ａ
2010500153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像化装置であって、
ハウジングと、
往復動させられるとき画像を生じさせるように信号を出力しかつ戻り信号を受信するように構成されるスキャニングアセンブリであって、前記スキャニングアセンブリが前記画像化装置の中央軸に対してある角度で前記ハウジング内に配設される超音波トランスデューサを含むスキャニングアセンブリと、
前記スキャニングアセンブリの回転角度を符号化するように構成される角度エンコーダと、
を備える、画像化装置。
【請求項２】
前記スキャニングアセンブリが前記ハウジングの一端部に配設される、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項３】
前記ハウジングの外側表面上に配設される少なくとも１つの握りをさらに備える、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項４】
前記画像が円錐前向き画像を含む、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項５】
画像化が円錐の表面上の組織を表す、請求項４に記載の画像化装置。
【請求項６】
前記画像が前向きのセクタ画像を含む、請求項４に記載の画像化装置。
【請求項７】
前記画像が３次元ボリューム画像を含む、請求項４に記載の画像化装置。
【請求項８】
前記画像化装置が手動で回転するように構成される、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項９】
前記画像化装置が駆動機構によって回転するように構成される、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項１０】
前記トランスデューサが前記画像化装置の前記中央軸に対して≧約０°と≦約９０°のある角度で配設される、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項１１】
前記トランスデューサが前記画像化装置の前記中央軸に対して≧約１０°と≦約３０°のある角度で配設される、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項１２】
前記超音波トランスデューサが、
整合層として機能する面板と、
圧電トランスデューサと、
前記圧電トランスデューサの裏面側から出てくる音波を減衰させる吸収性裏当て層とを備える、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項１３】
前記整合層が約１／４波長厚さである、請求項１２に記載の画像化装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の画像化装置を備える診断または治療アセンブリ。
【請求項１５】
前記診断または治療アセンブリが前記画像化装置の上を前進または後退するように構成される、請求項１４に記載の診断または治療アセンブリ。
【請求項１６】
請求項１に記載の画像化装置を備える画像化システム。
【請求項１７】
前記画像化装置の遠位端が鋭い、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項１８】
前記画像化装置の遠位端が鈍い、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項１９】
前記画像化装置の遠位端のところに配設される治療装置をさらに備える、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項２０】
前記治療装置がアブレーション装置を備える、請求項１９に記載の画像化装置。
【請求項２１】
前記アブレーション装置が前記画像化装置の前記中央軸周りである角度に向けられる、請求項２０に記載の画像化装置。
【請求項２２】
前記アブレーション装置が前記画像化装置の前記中央軸周りで前記トランスデューサから約１８０°に向けられる、請求項２１に記載の画像化装置。
【請求項２３】
前記治療装置がドリルまたはリーマーを含む、請求項１９に記載の画像化装置。
【請求項２４】
セクタ画像を生じさせるために前記スキャニングアセンブリを前記画像化装置の前記中央軸周りで回転させるように構成されるセクタスキャニング機構をさらに備える、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項２５】
前記セクタスキャニング機構が、
前記トランスデューサを含む前記スキャニングアセンブリが上に搭載される回転可能なアクスルと、
前記アクスルを回転させるように構成される駆動シャフトとを備える、請求項２４に記載の画像化装置。
【請求項２６】
前記セクタスキャニング機構が、前記駆動シャフトの回転を前記トランスデューサの角度変位に転換するように構成される歯車をさらに備える、請求項２５に記載の画像化装置。
【請求項２７】
前記セクタスキャニング機構が、前記スキャニングアセンブリの角度を記録するように構成されるスロット付きのエンコーダホイールをさらに備える、請求項２５に記載の画像化装置。
【請求項２８】
前記セクタスキャニング機構が、前記ハウジング内で前記駆動シャフトを支持するように構成される支持機構をさらに備える、請求項２５に記載の画像化装置。
【請求項２９】
前記セクタスキャニング機構が、前記駆動シャフトに取り付けられる角度エンコーダをさらに備える、請求項２５に記載の画像化装置。
【請求項３０】
前記角度エンコーダがスリットホイールおよび光断続器を備える、請求項２９に記載の画像化装置。
【請求項３１】
前記セクタスキャニング機構が、前記アクスルを回転させるように構成される引きひも機構を備える、請求項２４に記載の画像化装置。
【請求項３２】
前記引きひも機構が、回転可能なシャフト上に搭載されるプーリーと前記プーリーおよび前記スキャニングアセンブリに取り付けられる引きひもとを備える、請求項３１に記載の画像化装置。
【請求項３３】
前記回転可能なシャフトに取り付けられる角度エンコーダをさらに備える、請求項３２に記載の画像化装置。
【請求項３４】
前記セクタスキャニング機構が、
前記ハウジング内に配設されるチューブと、
前記チューブの一端部内に、前記スキャニングアセンブリに隣接して形成される少なくとも１つのスリットと、
前記少なくとも１つのスリットと対合するように前記スキャニングアセンブリ上に設けられる少なくとも１つのピンとを備える、請求項２４に記載の画像化装置。
【請求項３５】
前記セクタスキャニング機構が、前記チューブの別の端部に設けられる歯車をさらに備える、請求項３４に記載の画像化装置。
【請求項３６】
前記セクタスキャニング機構が、前記チューブに取り付けられる角度エンコーダをさらに備える、請求項３４に記載の画像化装置。
【請求項３７】
前記セクタスキャニング機構が引っ張り後退機構を備える、請求項２４に記載の画像化装置。
【請求項３８】
前記引っ張り後退機構が、
前記スキャニングアセンブリに取り付けられるケーブルまたはロッドと、
前記ケーブルまたはロッドに取り付けられるプーリーと、
前記スキャニングアセンブリに取り付けられる復帰ばねとを備える、請求項３７に記載の画像化装置。
【請求項３９】
セクタをスキャンするために前記スキャニングアセンブリを往復動させるように構成されるセクタスキャニング機構をさらに備える、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項４０】
前記セクタスキャニング機構が、セクタ画像を生じさせるように前記スキャニングアセンブリの前記中央長手方向軸に対して実質的に直角な面内で前記スキャニングアセンブリを往復動させる、請求項３９に記載の画像化装置。
【請求項４１】
前記セクタスキャニング機構が、往復動駆動シャフト機構を備える、請求項３９に記載の画像化装置。
【請求項４２】
前記往復動駆動シャフト機構が、
入力シャフトと、
前記入力シャフトに取り付けられる入力クランクと、
一端部が前記入力シャフトに取り付けられるコネクティングロッドと、
前記コネクティングロッドのもう１つの端部に取り付けられる出力クランクと、
前記出力クランクと前記スキャニングアセンブリとに取り付けられる出力シャフトとを備える、請求項４１に記載の画像化装置。
【請求項４３】
前記往復動駆動シャフト機構が、前記入力シャフトに取り付けられる駆動機構をさらに備える、請求項４２に記載の画像化装置。
【請求項４４】
前記ハウジングを回転させるように構成される回転機構をさらに備える、請求項４１に記載の画像化装置。
【請求項４５】
前記回転機構が、
前記ハウジングに搭載される第１の歯車と、
前記第１の歯車を駆動するように構成される第２の歯車と、
前記第２の歯車に取り付けられる駆動シャフトとを備える、請求項４４に記載の画像化装置。
【請求項４６】
前記駆動シャフトに取り付けられる駆動機構をさらに備える、請求項４５に記載の画像化装置。
【請求項４７】
前記駆動機構が、前記回転機構および前記セクタスキャニング機構の両方を駆動するように構成される、請求項４６に記載の画像化装置。
【請求項４８】
前記セクタスキャニング機構が、
入力シャフトと、
前記入力シャフトに取り付けられる入力クランクと、
一端部が前記入力シャフトに取り付けられるコネクティングロッドと、
前記コネクティングロッドのもう１つの端部に取り付けられる出力クランクと、
前記出力クランクと前記スキャニングアセンブリとに取り付けられる出力シャフトとを備える、請求項４７に記載の画像化装置。
【請求項４９】
前記駆動機構を前記回転機構の前記駆動シャフトと前記セクタスキャニング機構の前記入力シャフトとに連結するように構成される連結機構をさらに備える、請求項４８に記載の画像化装置。
【請求項５０】
前記セクタスキャニング機構が往復動モータを備える、請求項３９に記載の画像化装置。
【請求項５１】
前記スキャニングアセンブリがその上に搭載される少なくとも２つのトランスデューサを備える、請求項１に記載の画像化装置。
【請求項５２】
前記少なくとも２つのトランスデューサが、前記スキャニングアセンブリの前記中央長手方向軸の周りにある角度で各々搭載される、請求項５１に記載の画像化装置。
【請求項５３】
前記少なくとも２つのトランスデューサが、前記スキャニングアセンブリが往復動させられるとき少なくとも２つの画像を生じさせるように、前記スキャニングアセンブリの前記中央長手方向軸周りに異なる角度で搭載される、請求項５２に記載の画像化装置。
【請求項５４】
前記少なくとも２つのトランスデューサが、２つのスキャン円錐が発生するように、前記画像化装置の前記中央軸から異なる角度のところに搭載される、請求項５１に記載の画像化装置。
【請求項５５】
少なくとも２つのトランスデューサが前記画像化装置の前記中央軸に沿って異なる場所に搭載される、請求項５１に記載の画像化装置。
【請求項５６】
少なくとも２つのトランスデューサが、前記スキャニングアセンブリの前記中央長手方向軸に対して実質的に直角に延びる面内で互いに隣接して搭載され、それによって前記スキャニングアセンブリの角度範囲を増加させかつ前記スキャニングアセンブリの動作範囲を減少させる、請求項５１に記載の画像化装置。
【請求項５７】
少なくとも２つのトランスデューサが、異なる組織種類または構造を画像化するように異なるスキャニング周波数で動作するように構成される、請求項５１に記載の画像化装置。
【請求項５８】
外部画像化システムを使用して画像を形成させるステップと、
前記外部画像化システムによって生じる前記画像からの誘導で組織の全体的な領域に向かって画像化装置を前進させるステップと、
前記画像化装置からの信号を使用して生じる画像によって誘導される正確な場所に前記画像化装置を前進させるステップと、
前記場所で診断または治療処置を実施するステップとを含む、組織内の特定の場所に診断または治療アセンブリの先端部を配置する方法。
【請求項５９】
事前装荷された診断または治療アセンブリを前記画像化装置上を同軸に前進させるステップと、
前記画像化装置を前記診断または治療アセンブリの内腔から同軸に後退させるステップであって、診断または治療処置を前記場所で実施するステップが、前記診断または治療アセンブリを使用して前記場所で診断または治療処置を実施するステップを含む、ステップとをさらに含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記方法が診断処置を実施するために採用される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記診断処置が、一般的な生検処置、胸部生検処置、前立腺生検処置、吸引処置、羊水穿刺処置、臍帯穿刺処置、または経腹壁的絨毛膜標本採取処置のうちの１つである、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記方法が治療処置を実施するために採用される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６３】
前記治療処置が、ＲＦアブレーション、化学薬品注入、または近接照射小線源配置処置のうちの１つである、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
診断または治療すべき病巣がサイズで約３ミリメートルより小さい、請求項５８に記載の方法。
【請求項６５】
疑わしい病巣を触診するステップと、
前記触診した病巣の全体的な場所に基づいて、組織の全体的な領域に向かって画像化装置を前進させるステップと、
前記画像化装置からの信号を使用して生じる画像によって誘導される、前記触診した病巣の正確な場所に前記画像化装置を前進させるステップと、
前記場所で診断または治療処置を実施するステップとを含む、組織内の特定の場所に診断または治療アセンブリの先端部を配置する方法。
【請求項６６】
事前装荷された診断または治療アセンブリを前記画像化装置上を同軸に前進させるステップと、
前記画像化装置を前記診断または治療アセンブリの内腔から同軸に後退させるステップであって、診断または治療処置を前記場所で実施するステップが、前記診断または治療アセンブリを使用して前記場所で診断または治療処置を実施するステップを含む、ステップとをさらに含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記方法が診断処置を実施するために採用される、請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
前記診断処置が、一般的な生検処置、胸部生検処置、前立腺生検処置、吸引処置、羊水穿刺処置、臍帯穿刺処置、または経腹壁的絨毛膜標本採取処置のうちの１つである、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記方法が治療処置を実施するために採用される、請求項６５に記載の方法。
【請求項７０】
前記治療処置が、ＲＦアブレーション、化学薬品注入、または近接照射小線源配置処置のうちの１つである、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
診断または治療すべき病巣がサイズで約３ミリメートルより小さい、請求項６５に記載の方法。
【請求項７２】
画像化装置を使用する画像化の方法であって、
患者に対するハウジングの角度の変化を記録しながら、前向きの円錐画像を完全に掃引するように、前記画像化装置の前記ハウジング内でトランスデューサを回転または往復動させるように構成される、剛体の画像化装置を設けるステップと、
前向きの円錐画像を生じさせるように、前記トランスデューサを前記ハウジング内で回転または往復動させるステップとを含む方法。
【請求項７３】
前記剛体の画像化装置が、剛体の画像化針装置、剛体の画像化ドリル装置、または剛体の画像化リーマー装置のうちの１つである、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
スキャニングアセンブリを有する画像化装置を使用する画像化の方法であって、
ａ）セクタ画像を完全に掃引するように、前記スキャニングアセンブリ内でトランスデューサを往復動させるように構成されるセクタスキャニング機構を設けるステップと、
ｂ）セクタ画像を生じさせるように前記トランスデューサを前記スキャニングアセンブリ内で往復動させるステップとを含む方法。
【請求項７５】
ｃ）患者に対する前記画像化装置のハウジングの角度の変化を記録しながら、前記画像化装置の中央軸に対して直角な面内で、前記スキャニングアセンブリ内の前記トランスデューサを回転または往復動させるステップと、
ｄ）全ての戻された画像データを収集するステップと、
ｅ）３次元前向き円錐画像を構築するステップとをさらに含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記スキャニングアセンブリの前記画像化装置の前記中央軸に対する最大および最小角度が、約０°から約１８０°の範囲内で調整可能である、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記スキャニングアセンブリの前記画像化装置の前記中央軸に対する最大および最小角度が、約６０°から約１２０°の範囲内で調整可能である、請求項７５に記載の方法。
【請求項７８】
ステップｂ）がステップｃ）中に連続的に実施される、請求項７５に記載の方法。
【請求項７９】
ステップｂ）〜ｃ）が脊椎スキャンを生じさせる、請求項７５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年８月１４日出願の米国特許仮出願第６０／８３７，３２０号に対する優先権を主張し、その全体は参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
画像化装置、画像化システム、および画像化の方法が本明細書に開示される。
【背景技術】
【０００３】
画像化装置、画像システム、および画像化の方法が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、そのような知られた画像化アセンブリ、画像化システム、および画像化の方法は、様々な欠点に悩まされている。
【０００５】
実施形態を、同様な参照番号が同様な要素を示す以下の図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態による画像システムの概略ブロック線図である。
【図２Ａ】一実施形態による画像化装置の横断面側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのトランスデューサの横断面側面図である。
【図２Ｃ】診断または治療アセンブリ内に配設される図２Ａの画像化装置の横断面側面図である。
【図２Ｄ】一実施形態による診断または治療アセンブリの先端部を配置する方法の流れ図である。
【図２Ｅ】別の実施形態による診断または治療アセンブリの先端部を配置する方法の流れ図である。
【図２Ｆ】画像化装置の代替実施形態の横断面側面図である。
【図２Ｇ】図２Ｆの画像化ドリル刃の斜視図である。
【図３Ａ】別の実施形態による画像化装置の横断面側面図である。
【図３Ｂ】生検または治療アセンブリ内に配設される図３Ａの画像化装置の横断面側面図である。
【図４】別の実施形態による画像化装置の横断面側面図である。
【図５】円形フォーマット内に表示される組織の前向きの円錐断面を含む、本明細書で開示される実施形態による画像化装置によって生じさせることができる画像の漫画化された例の図である。
【図６Ａ】別の実施形態による画像化装置の横断面側面図である。
【図６Ｂ】図６Ａのスキャニングアセンブリの拡大図である。
【図７Ａ】別の実施形態による画像化装置の横断面側面図である。
【図７Ｂ】図７Ａのスキャニングアセンブリの拡大図である。
【図８Ａ】別の実施形態による画像化装置の横断面側面図である。
【図８Ｂ】図８Ａのスキャニングアセンブリの拡大図である。
【図９Ａ】別の実施形態による画像化装置の横断面側面図である。
【図９Ｂ】図９Ａのセクタスキャニング機構の斜視図である。
【図９Ｃ】別の実施形態による画像化装置の横断面側面図である。
【図９Ｄ】図９Ａのセクタスキャニング機構の斜視図である。
【図１０Ａ】別の実施形態による画像化装置の横断面斜視側面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａのセクタスキャニング機構の斜視図である。
【図１０Ｃ】別の実施形態による画像化装置の横断面斜視図である。
【図１１Ａ】実施形態によるスキャニングアセンブリの斜視図である。
【図１１Ｂ】実施形態によるスキャニングアセンブリの斜視図である。
【図１１Ｃ】実施形態によるスキャニングアセンブリの斜視図である。
【図１２】別の実施形態による画像化装置の横断面図である。
【図１３Ａ】は実施形態による画像化の方法の流れ図である。
【図１３Ｂ】実施形態による画像化の方法の流れ図である。
【図１３Ｃ】実施形態による画像化の方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
多数の医療診断および治療が針の助けにより実施される。ある場合には、細胞または体液が組織の状態あるいは細胞または体液の内容物を求めるためのｅｘ  ｖｉｖｏ検査のために疑わしい組織から取り除かれる。診断が行われた後、針を使用して最小限の侵襲的方法で治療を加えることができる。これらの治療には、例えば高周波（ＲＦ）アブレーション、化学的アブレーション、レーザーアブレーション、体管焼灼、放射性小線源埋め込み、凍結療法、および光線力学的治療が含まれる場合がある。しばしば、針を検査または治療すべき組織内に配置することができる正確性が不十分であり、それによってより侵襲的な外科的手法が必要になる。これらの針の配置を助けるために、様々な医療画像化様式を使用する画像誘導方法が開発されてきている。これらの画像化様式は通常、針が問題の組織に前進させられるとき針の経路を示すようになされてきた標準画像化システムである。しかしながら、ある場合には、針を誘導するより正確な方法が有益である。これは、検査または治療すべき組織のサイズが標準画像化システムの解像度と比較して小さいとき特に当てはまる。それは、組織の位置がそれに向かう針の前進によって相当変位するときも当てはまる可能性がある。例えばサイズで約３ｍｍより小さな病巣は、外部画像誘導システムで可視化するのは困難な場合がある。
【０００８】
乳癌は、女性に対する主要な健康問題である。腫瘍の早期発見および治療が患者の長期生存に対し極めて重要である。そのようなものとして、女性は４０歳後は定期的な自己診断を行うこと、および年に一度の胸部スキャンを受けることが奨励されている。疑わしい病巣が発見されるとき、その病巣を形成する細胞の性質を判断するためにそれらは通常針生検を受けさせられる。これは、通常画像誘導の下で大きな直径の針を疑いのある組織内に挿入することによって行われ、それによって小さなサンプルが針の先端部内に吸い込まれ、身体から取り除かれ、細胞病理学者によって顕微鏡の下で検査される。この生検は、胸部の皮膚表面から病巣までの針の軌跡の外部超音波またはマンモグラフィ画像誘導によってしばしば実施される。さらなる評価のために組織サンプルを取得する前に、疑わしい病巣に対する針先端部の位置を確認することが重要である。それに失敗すると、隣接する通常の組織が疑わしい組織と間違われる結果になる可能性がある。ときどき、生検針の前進が疑わしい病巣をその当初の位置から変位させ、それによって所望の組織の収集が困難または不可能になる場合もある。
【０００９】
この手法に伴う別の問題点は、Ｘ線マンモグラフィ上で視ることができる全ての病巣を、外部超音波を使用して同様に視ることができるわけではないことである。その上、例えば腋窩内にある病巣または患者の胸壁に近い極めて後部の病巣に対して、外部超音波またはマンモグラフィのいずれかを使用して画像誘導を取得することも非常に困難である。
【００１０】
画像誘導は、医師が針を、かつ排膿、精密注入、椎弓根ねじ配置、羊水穿刺、臍帯穿刺、近接照射小線源埋め込み、および経腹壁的絨毛膜標本採取などの他の医療処置のためにリーマーまたはドリルなどの同様な装置を位置決めするのも助ける。これらの場合の全てで、針の軌跡を外部画像化システムの画像面または視野内に維持することが困難な場合がある。非常に正確な針位置決めが軟らかな組織内で必要とされる場合は、外部画像化システムの解像度は、針、リーマーまたはドリル先端部が所望の位置にあることを確実にするために不十分な場合がある。
【００１１】
実施形態は一般に診断および治療医学の場に関し、より詳しくは、例えば、軟らかい組織病巣の診断および治療のための正確な位置に針または他の診断治療装置を誘導するのを助ける針または他の診断治療装置を含むことが可能なもしくは診断治療装置内に展開可能な画像化装置、ならびにそのような画像化装置を使用する画像化の方法に関する。本明細書で説明される少なくとも１つの実施形態は、非常に低コストの画像化システムおよび使い捨て装置として販売可能な安価な画像化装置設計を組み込んでいる。外部画像化システム、または以前に取得された外部画像をこの画像化装置の先端部を疑わしい組織の近辺に位置決めするのに使用できるが、実施形態によるこの画像化装置の作業者は、内蔵された画像化装置および先端画像化システムに切り替えることができ、病巣が非常に小さいときこの画像化装置の先端部を所望の位置により正確に向けることができる。この組み合わされた画像化システムはやはり小さな空間しか占めず、ベッドまたは医師が普段使用するであろう処置テーブル内に内蔵させることもできる。
【００１２】
本明細書で開示される実施形態の全ては、先端部の遠位にあり、したがって所望の位置に向かって前進する組織画像化構造体のおかげで、針の先端部、リーマーまたはドリルアセンブリのより正確な配置が可能になる。実施形態によるこの画像化装置、画像化システム、および画像化の方法によって、針に基づく（リーマーまたはドリルに基づく）診断または治療処置、後での検査のための疑わしい組織のより正確なサンプリング、ならびにある場合には、様々な治療法あるいは椎弓根ねじまたは同様な装置の配置を使用する病巣の直接治療が可能になる。
【００１３】
本明細書で開示される実施形態によって、診断および治療処置中のより小さな病巣の可視化、後からの検査のための疑わしい組織のより正確なサンプリング、ならびにある場合には、様々な治療法を使用する病巣の直接的な治療が可能になる。この画像化装置、画像化システム、および画像化の方法は、例えば、診断、生検、排膿、または治療用アセンブリの内側に嵌合させることができる画像化装置を含むことができる。この画像化装置は、この組み合わされた装置が所望の位置に前進するとき、診断、生検、排膿、または治療用アセンブリの内側にあることができる。診断、生検、排膿、治療用アセンブリまたは椎弓根ドリルの正確な配置を可能にする画像を生じさせることができる。トランスデューサを、画像化装置の遠位先端近辺に、（ここから後「中央軸(central axis)」と呼ばれる）画像化装置の中央長手方向軸に対してある角度で配置することができる。このトランスデューサは、トランスデューサを音響スキャンのある角度にわたって掃引するスキャニングアセンブリ内に収容することができる。この画像化装置が回転させられるとき、このスキャニングアセンブリは発信しかつ画像化装置の最遠位先端部に対して丁度遠位にある組織の前向きのセクタまたは円錐区画からのエコーを収集することができる。この画像化装置が回転させられるとき、画像を形成することができる。あるセクタ角度を完全に掃引することができるとき、表示器の対応するセクタ内の画像は最新のものにすることができる。この画像化装置は、組織の全円錐区画を表示するために、例えば、全約３６０度掃引を通じて回転させることができる。別法として、この画像化装置は、狭いセクタにのみわたり繰り返し発信し、かつスキャン線を受信し画像化システムの表示を最新のものにするために、より狭いセクタ上を繰り返し行き来し掃引させることができる。この画像化装置によって発生する画像を使用して、作業者は表示器内に現れる正確な位置に手動で画像化装置の先端を操作することができる。診断または治療用の第２のアセンブリをこの画像化装置上に事前装荷することができ、この画像化装置が定位置になるとき、この第２のアセンブリを所望の位置まで画像化装置上を同軸方式で前進させることができる。この診断または治療用のアセンブリが定位置になった後、この画像化装置を後退させることができ、標準の処置を継続させることができる。
【００１４】
別の実施形態では、組織の前向きの円錐区画と組織の前向きの角度のセクタの両方を調べることができる。この場合このセクタ画像は、スキャニングアセンブリを所望のセクタ角度にわたって行き来し「揺動させる(wobbling)」ことによって作ることができる。この揺動行為は、画像化装置の中央軸に対してトランスデューサの角度を変更させる。この揺動は、第２の角度エンコーダが機構の近位部分の位置を記録している間に力をスキャニングアセンブリに加えることができる様々な機械的機構を介して実施することができる。
【００１５】
作業者が前向きの円錐角度を変更しようと望む場合は、作業者はトランスデューサの角度を画像化装置の中央軸に対して調整しかつ設定することによってそうすることができる。さらに作業者が、例えば３次元全体の前向きの円錐ボリュームを調べることを望む場合は、これは、この画像化装置が画像化装置の中央軸周りを組織内で回転するとき、一連のセクタを完全に掃引することによっても行うことができる。同じようにこれは、角度をこの画像化装置の中央軸に対する最大可能角度から画像化装置の中央軸と直列な角度まで変化させながら、一連の円錐にわたってスキャニングアセンブリを回転させることによっても達成することができる。ハウジングの回転角度とスキャニングアセンブリの中央長手軸周りのトランスデューサの角度の両方の軌跡を保持し、各位置でトランスデューサに戻るエコーデータと一緒にこれらを適切に記録するソフトウエアを設けることができる。
【００１６】
上記に記載したように、本明細書で開示されるいくつかの実施形態によるこの画像化装置は、診断または治療アセンブリと共に使用する、またはアセンブリに組み込むことができる。例えば、標準の診断または治療アセンブリは、この画像化装置の上を同軸で前進または後退させることができる。そのような組み合わせによって、この画像化装置からの信号を使用して生じる画像内の情報に基づいて、診断または治療アセンブリを問題の領域に正確に向けることが可能になる。例えば、この画像化装置は生検、排膿、または他の種類の治療用アセンブリなどの、診断または治療アセンブリの内側に嵌合させることができる。この画像化装置は、組み合わされた装置が所望の場所に前進するとき、診断または治療アセンブリの内側にあることができる。この画像化装置からの信号を使用して、診断または治療アセンブリの正確な配置を可能にする２次元または３次元画像を生じさせることができる。
【００１７】
代替の実施形態ではこの画像化装置は、例えば脊椎固定処置用の脊椎骨椎弓根で、正確に場所を突き止められたパイロット・ホールを作り出すために使用できる、画像化ドリルまたは画像化リーマーの形態を取ることができる。そのような実施形態では、溝付のドリルのような表面またはリブ付のリーマー表面をこの画像化装置の平滑な表面に置き換えることができる。
【００１８】
さらに、本明細書で開示されるいくつかの実施形態による画像化装置は、手動で回転させる、あるいは電子的に回転させることができる。同様に、本明細書で開示されるいくつかの実施形態による画像化装置は、画像、例えば前向きの円形または円錐画像を生じさせるために約３６０°回転させることができる。この前向きの円形または円錐画像は、円錐の表面上の組織を表すことができる。別法として、本明細書で開示されるいくつかの実施形態によるこのスキャニングアセンブリは、セクタ画像、例えば前向きのセクタ画像をスキャンするためにスキャニングアセンブリの中央長手方向軸の周りを回転させることができる。その上、いくつかの実施形態によるこのスキャニングアセンブリは、スキャンされたセクタ画像を回転させることによって３次元ボリューム画像を生じさせるように回転させることができる。
【００１９】
以下の論議で、実施形態によるこの画像化装置は、図１に示されかつ参照により本明細書に組み込まれている米国特許出願第１１／０５３，１４１号に記載される画像化システムと共に用いられるとして開示される。しかしながら、実施形態によるこの画像化装置は、他のシステムと共に同様に用いることができることを理解されたい。
【００２０】
上記に記載したように、実施形態による画像化システムおよび画像化装置が、本明細書で開示される。上記で論じたように、図１は、参照により本明細書に組み込まれている米国特許出願第１１／０５３，１４１号に記載される画像化システムを示す。このシステムは、低コスト超音波画像化システムである。従来型の機械的に操作される画像化システムと異なり、このシステムは、スキャニングアセンブリを回転または揺動させるためのモータを必要としない。その代わりに、スキャニングアセンブリの駆動は作業者によって手動で行われ、トランスデューサが画像化すべき組織の断面にわたって掃引するとき画像が表示される。このシステムでは、この画像化装置１０は送信信号を放射しかつエコーを受信し、それはケーブル１２によって電子モジュール１８に伝送されることができる。画像化装置１０の回転の角度は、角度エンコーダ１６によって符号化することができ、細い多芯ケーブル２４を介して直交信号を角度エンコーダ１６から伝送することができ、電力を角度エンコーダ１６に伝送することができる。
【００２１】
電子モジュール１８の内側で、このエコーは復調され、監視装置２１上に表示するために中央処理装置２０に渡されてよい。この中央処理装置２０内で、復調されたエコーデータは、画像化されている組織を表示するエコーラインを、参照により本明細書に組み込まれている、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｆｏｒｗａｒｄ−Ｌｏｏｋｉｎｇ  Ｉｍａｇｅ  Ｄａｔａ」という名称の２００６年５月２２日出願の同時係属の米国特許出願第１１／４３７，６８７号（整理番号ＮＯＶＳ−０００４号）に記載されるように、正しい幾何学的な場所に配置するように、画像アセンブリ角度情報と組み合わせることができる。最後に、この画像は監視装置２１上に表示するようにできる。
【００２２】
図２Ａは、実施形態による画像化装置の側面図である。図２Ｂは、図２Ａのトランスデューサの横断面側面図である。図２Ｃは、診断または治療アセンブリ内に配設される図２Ａの画像化装置の横断面側面図である。
【００２３】
図２Ａの画像化装置２００は、図２Ａに示すように画像化針アセンブリの形態であることができ、かつ円錐の前向きの画像２４５を形成するように設計することができる。この画像化装置２００は、ハウジング２３０を含むことができる。角度エンコーダ２４０を、装置の残りおよび手握りに対するハウジング２３０の回転角度を符号化するために設けることができる。ぎざぎざの付いたスリーブ２３８、２４２の形態であり得るこの握りは、作業者がハウジング２３０を掴むのを助けるために設けることができる。トランスデューサ２３４は、画像化装置２００の遠位先端部２３６に位置決めすることができる。このトランスデューサ２３４は、例えば図２Ｂに示すトランスデューサなどの超音波トランスデューサを含むことができる。このトランスデューサ２３４は、画像化装置２００の中央軸Ｃ１から約０度と約９０度の間のある角度Φ１で、線Ｃ２に沿って向けることができる。説明の目的のために、約１０度と約３０度の範囲内のある角度が示されている。このトランスデューサ２３４は、図１に示すような画像化システムなどの画像化システムに同軸ケーブル２３２およびコネクタ２４６を介して連通させることができる。
【００２４】
図２Ｂに示すように、このトランスデューサは、例えば、整合層２５２として役立つ面板２５０、圧電トランスデューサ２５４、および圧電トランスデューサ２５４の裏面側から出てくる音波を減衰させる吸収性裏当て層２５６を含むことができる。整合層２５２は、例えばそれがほぼ１／４波長の厚さであり、圧電材料と身体組織との幾何平均である音響インピーダンスを有するように、適切な材料から作ることができる。それは、送信されかつ受信される音波のバンド幅を広げることができるように、適切に選択される材料の多層からも作ることができる。トランスデューサの周波数は、作業者が場所を突き止めるのを望む小さな構造体、例えば＜約３ｍｍの適切な画像を作るのに十分な解像度を与え、かつ依然として、作業者がより遠い病巣の場所を突き止めるのを助けるより大きな景観を視覚化することができるように十分な浸透を可能にするように選択することができる。トランスデューサの開口（またはサイズおよび形状）は、画像化装置２００内に嵌合するように構成することができ、かつ所望の場合、焦点化のためのレンズを含むことができるが、主として焦点化されない近視野の画像化装置として使用することができる。
【００２５】
角度エンコーダ２４０は、画像化装置２００と一体で形成することができる。この角度エンコーダ２４０は、ケーブル２４３およびコネクタ２４４を含むことができる。
【００２６】
動作では、作業者は、例えばぎざぎざの付いたスリーブ２３８または２４２を親指と人差し指の間に掴むことによって、ハウジング２３０を回転させることができる。一体式の角度エンコーダ２４０は、ハウジング２３０が回転させられるとき、リアルタイムで回転角を符号化することができる。同軸ケーブル２３２およびコネクタ２４６によってエコー情報を、図１に示す画像化システムなどの画像化システムの電子モジュール１８に伝送して戻すことができる。コネクタ２４４を介したケーブル２４３を介して角度情報を、電子モジュール１８に伝送して戻すことができる。作業者がハウジング２３０を回転させることによってある角度セクタを完全に掃引するとき、画像を表示モジュール２１上でリアルタイムで最新のものにすることができる。
【００２７】
図２Ｃは、診断または治療アセンブリ内に配設される図２Ａの画像化装置の横断面側面図である。この画像化装置は画像化針アセンブリの形態であり、かつこの診断または治療針アセンブリは診断または治療針アセンブリの形態であることができる。ぎざぎざの付いたスリーブ２３８から続くこの画像化装置２００の遠位部分２３５は、図２Ｃに示すように、診断または治療アセンブリ２１５の外側ハウジング２１７の内側に嵌合させることができる。画像化装置２００の遠位先端部２３６が所望の場所に到達したとき、この画像化装置２００は、診断または治療アセンブリ２１５の内腔２１９から取り外すことができ、標準の処置を続けることができる。この診断または治療アセンブリ２１５は、ルアーコネクタ(leur connector)などのコネクタ２１８をさらに含むことができる。
【００２８】
図２Ｄは一実施形態による、診断または治療アセンブリの先端部を組織内の特定の場所に配置する方法の流れ図である。この画像化装置は画像化針アセンブリの形態であり、かつこの診断または治療針アセンブリは診断または治療針アセンブリの形態であることができる。この方法は、市販の超音波画像化システムなどの外部画像化システムを使用して画像を形成するステップ（ステップ２Ｄ１０）を含むことができる。次いで画像化装置は、この外部画像化システムによって生じる画像からの誘導によって組織の全体的な領域に向かって前進することができる（ステップ２Ｄ２０）。次に、この画像化装置を、この画像化装置からの信号を使用して生じる画像によって誘導される正確な場所に前進させることができる（ステップ２Ｄ３０）。その後、事前装荷された診断または治療アセンブリをこの画像化装置の上を同軸に前進させ（ステップ２Ｄ４０）、この画像化装置を診断または治療アセンブリの内腔から同軸に後退させることができる（ステップ２Ｄ５０）。次いで診断または治療処置をその場所で、この診断または治療アセンブリを使用して実施することができる（ステップ２Ｄ６０）。この方法は、例えば、一般的な生検処置、胸部生検処置、前立腺生検処置、吸引処置、羊水穿刺処置、臍帯穿刺処置、および経腹壁的絨毛膜標本採取処置に利用することができる。さらにこの方法は、ＲＦアブレーション、化学薬品注入、および近接照射小線源配置処置などの治療処置を実施するために利用することができる。この方法で、診断または治療されるべき病巣はサイズで約３ｍｍ未満にすることができる。
【００２９】
図２Ｅは一実施形態による、診断または治療アセンブリの先端部を組織内の特定の場所に配置する方法の流れ図である。この画像化装置は画像化針アセンブリの形態であり、かつこの診断または治療針アセンブリは診断または治療針アセンブリの形態であることができる。この方法は、疑わしい病巣を触診するステップ（ステップ２Ｅ１０）を含むことができる。次いで画像化装置は、外部画像化システムによって生じる画像からの誘導によって組織の全体的な領域に向かって前進させることができる（ステップ２Ｅ２０）。次に、この画像化装置はこの画像化装置からの信号を使用して生じる画像によって誘導される正確な場所に前進させることができる（ステップ２Ｅ３０）。その後、事前装荷された診断または治療アセンブリを、この画像化装置の上を同軸に前進させ（ステップ２Ｅ４０）、この画像化装置を診断または治療アセンブリの内腔から同軸に後退させることができる（ステップ２Ｅ５０）。次いで診断または治療処置をその場所で、この診断または治療アセンブリを使用して実施することができる（ステップ２Ｅ６０）。この方法は、例えば、一般的な生検処置、胸部生検処置、前立腺生検処置、吸引処置、羊水穿刺処置、臍帯穿刺処置、および経腹壁的絨毛膜標本採取処置に利用することができる。さらにこの方法は、ＲＦアブレーション、化学薬品注入、および近接照射小線源配置処置などの治療処置を実施するために利用することができる。この方法で、診断または治療されるべき病巣をサイズで約３ｍｍ未満にすることができる。
【００３０】
上記に記載したように、代替実施形態では、この画像化装置は、例えば脊椎固定処置用の脊椎骨椎弓根で正確に場所を突き止められたパイロット・ホールを作り出すために使用できる画像化ドリルまたは画像化リーマーの形態を取ることができる。そのような実施形態では、溝付のドリルのような表面またはリブ付のリーマー表面を画像化装置の平滑な表面に置き換えることができる。そのような代替実施形態は、図２Ｆおよび２Ｇに示されている。すなわち図２Ｆは、画像化装置２００’の遠位端２３６’として設けられた画像化ドリルビット２３３を示す。この画像化ドリルビット２３３およびハウジング２３０’は、ノブまたはスリーブ２９８’を回転させることによって回転させることができる。光断続器２４５’およびスリットホイール２４４’を含む、外側スリーブ２３０ａ内に収容される角度エンコーダ２４０’を設けることができる。ぎざぎざの付いたノブ２３８’の形態であり得る握りを、回転または往復動動作のいずれかを可能にするように、外側スリーブ２３０ａ’上に設けることができる。回転は図示の円形画像２４５’を作り出す。
【００３１】
図２Ｇは、直線の軸部２３３ｂ’に連結されたテーパの付いた本体に沿った4つの溝の両側に沿ったトランスデューサ２３４’および切断縁部２３３ａ’を有して示される画像化ドリルビット２３３’を示す。直線の軸部２３３ｂ’は、画像化装置２００’内に永久的に搭載することができる。
【００３２】
図３Ａは、画像化装置の別の実施形態を示す。図３Ｂは、生検または治療アセンブリ内に配設される図３Ａの画像化装置の横断面側面図である。この画像化装置は、画像化針アセンブリの形態であり、かつ診断または治療針アセンブリは診断または治療針アセンブリの形態であることができる。図３Ａ〜３Ｂでは、同様な参照番号が図２Ａ〜２Ｂの実施形態に対して同様な要素を示すために使用されてきており、反復する開示は省略されてきている。
【００３３】
図３Ａ〜３Ｂの画像化装置３００は、画像化針アセンブリの形態であることができる。図３Ａ〜３Ｂの実施形態では、画像化装置３００の遠位端２３６は、鋭くなく実質的に鈍いことができる。さらに、この画像化装置３００は、図３Ｂに示すように生検または治療アセンブリ３１５の内側に完全に嵌合させることができ、生検または治療アセンブリ３１５の最遠位先端部のところの組織の画像を提供することができる。図３Ａに示すものなどの画像化装置３００は、図３Ｂに示すように、例えば、排膿処置、化学薬品注入、羊水穿刺、臍帯穿刺、または経腹壁的絨毛膜標本採取のために使用することができる第２の先端部３１６の正確な配置を助けるのに特に有用である。この生検または治療アセンブリ３１５が目標組織に向かって前進するとき、生検または治療アセンブリ３１５の先端部が、例えば、所望の組織、血管、内腔または任意の他の解剖学的構造体内に正確に配置され得るのを確実にするために、画像を得ることができ、かつ中間軌道修正を行うことができる。この生検または治療アセンブリ３１５は、ルアーコネクタなどのコネクタ３１８をさらに含むことができる。
【００３４】
図４は、画像化装置の別の実施形態を示す。図４で、同様な参照番号が図２Ａ〜３Ｂの実施形態に対して同様な要素を示すために使用されてきており、反復する開示は省略されてきている。
【００３５】
図４の画像化装置４００は、画像化針アセンブリの形態であることができる。図４の実施形態では、高周波（ＲＦ）アブレーションアンテナなどのアブレーション装置４４９としてこの実施形態で示される治療装置は、目標場所内の組織をアブレートまたは焼灼することができるように、画像化装置４００の遠位端４３６内に組み込むことができる。この画像化装置４００の中央軸は、図４に参照数字Ｄ１によって指示される。このアブレーション装置４４９は、上にトランスデューサ４３４が位置決めされる線Ｄ２から画像化装置の中央軸周りにこの実施形態では約１８０度の回転で示されるある角度Φ２のところに、図４に示すように線Ｄ３に沿って配置することができる。アブレーション装置４４９の場所は、作業者が画像を取得し、次いで円錐の前向きの画像などの画像内に現れる組織の特定の領域を、アブレートまたは焼灼することができるように作り出される画像上に表示することができる。アブレーションエネルギは、コネクタ４４６を介して電子モジュール１８に取り付けられるケーブル４５０を介してアブレーション装置４４９に伝送することができる。このアブレーション装置４４９の特定の形状は、画像化装置４００の先端または遠位端４３６近くの様々な小さなボリューム形状をアブレートまたは焼灼するように設計することができる。同様に、アブレーション装置４４９に送られる特定の電気信号はアブレーションまたは焼灼のいずれかのために最適化することができる。
【００３６】
図５は、実施形態による画像化装置をどのように前向きの誘導画像上に表示できるかの一例を示す。この画像は２次元の画像として、または参照により本明細書に組み込まれている、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｆｏｒｗａｒｄ−Ｌｏｏｋｉｎｇ  Ｉｍａｇｅ  Ｄａｔａ」という名称の２００６年５月２２日出願の同時係属の米国特許出願第１１／４３７，６８７号（整理番号ＮＯＶＳ−０００４号）に記載されるように表示することができる。画像化装置が回転させられるとき、例えば画像５５１の線５５２は、スキャン線が受信されている方向を表示する。これはトランスデューサの角度向きに対応する。治療が行われるであろう場所５５４も表示することができ、トランスデューサと共に、例えば約１８０度離れて回転させることができ、そこから新たな画像線が受信される。この画像化装置の中央軸５５３は静止していることができる。組織構造体５５５、５５６、５５７、５５８は、それらがトランスデューサによって完全に掃引されつつある前向きの円錐表面と交差する場合見えるであろう。
【００３７】
上記に記載したように、図２Ａ〜４の実施形態による画像化装置は、円錐の前向き画像を形成するとして示されている。しかしながら、円形または円錐モードに加えてセクタモードでスキャンする必要性が存在する場合がある。以下の実施形態は、セクタ画像をスキャンするためにスキャニングアセンブリを揺動させるまたは往復動させるセクタスキャニング機構を介してこれを実施する。
【００３８】
図６Ａは、画像化装置の別の実施形態を示す。図６Ｂは、図６Ａのスキャニングアセンブリの拡大図である。図６Ａ〜６Ｂで、同様な参照番号が図２Ａ〜４の実施形態に対する同様な要素を示すために使用されてきており、反復する開示は省略されてきている。
【００３９】
図６Ａ〜６Ｂの画像化装置６００は、画像化針アセンブリの形態であることができる。図６Ａ〜６Ｂの実施形態は、スキャニングアセンブリ６６６のトランスデューサ６３４ａの角度Φ３を画像化装置６００の中央軸Ｅ１から変更させることができ、それによって画像化装置６００の遠位端６３６からのセクタ画像６４５を形成させることができるセクタスキャニング機構６９０を含む。図６Ａに示す実施形態は、画像化装置６００の長さを走り、（アクスル６６６ｂ上に搭載される）スキャニングアセンブリ６６６をセクタ角度にわたって駆動する歯車６７２ｂを有する一端部６３６のところと、セクタ角度を記録することができるスロット付きのエンコーダホイール６８４を通過した後、ノブ６９８内のもう１つの端部６３９のところで終端する駆動シャフト６７３を用いる。
【００４０】
この型式のスキャニングはしばしば機械的「揺動(wobble)」スキャニングと呼ばれる。生じるセクタ画像６４５は、作業者がハウジング６３０の端部６３７のところのぎざぎざの付いたスリーブ６３８を回転させるとき、作業者によって中央軸Ｅ１の周りを手動で完全に掃引させることができる。この実施形態では、図示の機構は、ぎざぎざの付いたスリーブ６３８の回転によって前後に往復動している駆動シャフト６７３に応答して、スキャニングアセンブリ６６６をアクスル６６６ｂ上で揺動させるかさ歯車６７２ａとかさ歯車６７２ｂを組み込むことができる。駆動シャフト６７３は、内側を駆動シャフト６７３が回転する軸受け６７９を捕らえる支持固定部６７８によって定位置に保持することができる。
【００４１】
駆動シャフト６７３は、角度エンコーダ６８０にも連結することができる。この角度エンコーダ６８０は、周りに光断続器６８５が位置決めされるスリットホイール６８４を含むことができる。この光断続器６８５は、光放射ダイオード６８７と角度エンコーダスリットホイール６８４上のスリットがそれらの間を通過するたび毎を検知する光検出器６８６とを含むことができる。これは、画像化装置６００それ自体のために角度エンコーダ６４０によって実施される角度符号化機能と同様であることができる。画像化装置６００の角度エンコーダ６４０は、スリットホイール６４９と、光放射ダイオード６４７および光検出器６４８を含むことができる光断続器６４６とを含むことができる。しかしながら、この光断続器６８５は、ハウジング６３０に取り付けることができ、かつハウジング６３０と一緒に回転することができる。２つの光断続器の配線は分かり易くするために示されていないが、当業者には明らかであろう。
【００４２】
図７Ａは、画像化装置の別の実施形態を示す。図７Ｂは、図７Ａのスキャニングアセンブリの拡大図である。図７Ａ〜７Ｂで、同様な参照番号が図２Ａ〜４および６Ａ〜６Ｂの実施形態に対する同様な要素を示すために使用されてきており、反復する開示は省略されてきている。
【００４３】
図７Ａ〜７Ｂの画像化装置７００は、画像化針アセンブリの形態であることができる。図７Ａ〜７Ｂの実施形態は、スキャニングアセンブリ７６６の角度を変更するための、またはスキャニングアセンブリ７６６を揺動させるためのセクタスキャニング機構７９０を組み込むことができる。図７Ａでは、Ｆ１は画像化装置７００の中央長手方向軸を示す。このセクタスキャニング機構は、アクスル７６６ｂ上に搭載されるスキャニングアセンブリ７６６を画像化装置７００の中央軸に対してある角度Φ４回転させることができる、引きひも機構の形態であることができる。この引きひも機構７９４は、画像化装置７００に沿って所定の長さを走り、角度エンコーダ７８０と連通するプーリー７９２の周りに巻きつく引っ張りワイヤ７９１を含むことができる。角度エンコーダ７８０は、アクスル７９３の角度を光断続器７８５を介して記録することができる、プーリー７９２によって駆動されるスロット付きのエンコーダホイール７８４を含むことができる。アクスル７９３を回転させるためにノブ７９６をアクスル７９３の一端部に設けることができる。
【００４４】
この実施形態では、引っ張りワイヤまたは引きひも７９１は、セクタ画像７４５を生じさせるように、スキャニングアセンブリ７６６を所望のセクタ角度にわたって前後に駆動するために使用することができる。この引きひもまたは引っ張りワイヤ７９１は、ノブ７９６が回転させられるとき回転させられるアクスル７９３に連結することができる、プーリー７９２の周りに１回以上巻きつけることができる。エンコーダスリットホイール７８４は、光断続器７８５を始動させるためにアクスル７９３のもう１つの端部に位置決めし、それによってプーリー７９２の角度を符号化することができる。プーリー７９２の半径は、ギアアップまたはギアダウンを作用させるようにスキャニングアセンブリ７６６の半径より小さくすることも大きくすることもできる。
【００４５】
画像化装置７００の角度エンコーダ７４０は、スリットホイール７４９と、光放射ダイオード７４７および光検出器７４８を含むことができる光断続器７４６とを含むことができる。しかしながら光断続器７８５は、ハウジング７３０に取り付けることができ、かつハウジング７３０と共に回転することができる。２つの光断続器の配線は分かり易くするために示されていないが、当業者には明らかであろう。
【００４６】
図８Ａは、画像化装置の別の実施形態を示す。図８Ｂは図８Ａのスキャニングアセンブリの拡大図である。図８Ａ〜８Ｂで、同様な参照番号が図２Ａ〜４および６Ａ〜７Ｂの実施形態に対する同様な要素を示すために使用されてきており、反復する開示は省略されてきている。
【００４７】
図８Ａ〜８Ｂの画像化装置８００は、画像化針アセンブリの形態であることができる。図８Ａ〜８Ｂの実施形態は、セクタ画像８４５を形成させるためにスキャニングアセンブリ８６６の角度を変更するための、またはスキャニングアセンブリ８６６を揺動させるためのセクタスキャニング機構８９０を含むことができる。図８Ａ〜８Ｂでは、Ｇ１は画像化装置８００の中央軸を示す。このセクタスキャニング機構８９０は、アクスル８６６ｂ上に搭載されるスキャニングアセンブリ８６６を画像化装置８００の中央軸に対してある角度Φ５回転できるようにする。この機構は、スキャニングアセンブリ８６６上でピン８９４と係合する角度の付いたスロット８９２を遠位端に有する同心の「駆動チューブ（drivetube）」下チューブ(hypotube)または内部チューブ(inner tube)８９０ａを使用することができる。スロット付きのエンコーダホイール８８４を含むことができる角度エンコーダ８８０によって、内部チューブ８９０ａの角度を記録することができる。この実施形態では、ハウジング８３０の内側の同心の「駆動チューブ」下チューブ駆動部または内部チューブ８９０ａを駆動シャフトとして使用することができる。内部チューブ８９０ａの遠位端のところに、スキャニングアセンブリ８６６上でピン８９４によって係合される角度の付いたスロット８９２を設けることができる。チューブ８９０ａが回転させられるとき、この角度の付いたスロット８９２はピン８９４を近位および遠位に押し、それによってスキャニングアセンブリ８６６をセクタ画像８４５を生じさせるようにセクタ角度上を前後に回転させる。この内部チューブ８９０ａは、スキャニングアセンブリ８６６の遠い側で第２のピン（図示せず）と係合できるように、もう１つの側（図示せず）に第２の、反対向きに角度の付いたスロットを有することができる。（スキャニングアセンブリの中央長手方向軸に対応する）アクスル８６６ｂは、実際は、内部チューブ８９０ａと干渉しないように「オメガ（omega）」形状を有する必要がある、あるいは内部チューブ８９０ａは、アクスル８６６ｂがハウジング８３０に入るところでその壁が取り除かれた部分を有する必要がある場合がある。これは簡単にするために示されていない。ハウジング８３０の近位端８３７のところに、内部チューブ８９０ａはそれに取り付けられ、内部チューブ８９０ａと共に回転するエンコーダスリットホイール８８４を有することができる。このエンコーダスリットホイール８８４が回転するとき、光断続器８８５は、各スリットが光放射ダイオード８８７から光検出器８８６への光経路を断続するとき、各スリットに応答してパルスを発生させることができる。
【００４８】
画像化装置８００の角度エンコーダ８４０は、スリットホイール８４９と、光放射ダイオード８４７および光検出器８４８を含むことができる光断続器８４６とを含むことができる。しかしながら、光断続器８８５はハウジング８３０に取り付けることができ、ハウジング８３０と共に回転することができる。２つの光断続器の配線は分かり易くするために示されていないが、当業者には明らかであろう。
【００４９】
図９Ａ〜１０Ｂは、スキャニングアセンブリがセクタスキャニング機構によって往復動させることができる実施形態を示す。図９Ａ〜９Ｂ、９Ｃ〜９Ｄ、および１０Ａ〜１０Ｃの各々の画像化装置９００、９００、１０００、１０００ａは、画像化針アセンブリの形態であることができる。図９Ａ〜９Ｂは、セクタスキャニング機構が引っ張りおよび後退（pull and retract）機構を含む場合がある例示的な実施形態を示す。図９Ｃ〜９Ｄは、セクタスキャニング機構がクランクおよびコネクティングロッドを含む場合がある例示的な実施形態を示す。図１０Ａ〜１０Ｂは、セクタスキャニング機構が往復動出力機構によって駆動される往復動駆動シャフトを含む場合がある例示的な実施形態を示す。図１０Ｃは、セクタスキャニング機構が往復動駆動モータを含む場合がある例示的な実施形態を示す。
【００５０】
図９Ａおよび９Ｂの実施形態では、セクタスキャニング機構９９０は引っ張りおよび後退機構の形態で設けることができる。この引っ張りおよび後退機構は、枢動軸９６６bに搭載されるスキャニングアセンブリ９６６を、ある角度にわたってプーリー９９２を介して引っ張る、ケーブル９９１を含むことができる。角度的に変位されるスキャニングアセンブリ９６６は、反対方向に引っ張るばね９９４、９９４ａによってその当初の位置に戻ることができる。図９Ａ〜９Ｂに示すようにこのばね９９４、９９４ａは、ベース９９５、９９５ａに、かつスキャニングアセンブリ９６６および／またはプーリー９９２に連結することができる。
【００５１】
図９Ｃおよび９Ｄの実施形態では、セクタスキャニング機構９９０’を、スキャニングアセンブリ９６６’を引きかつ押すクランクとロッド機構の形態で設けることができる。このクランクとロッド機構は、回転クランク９９２’に、かつ枢動軸９６６ｂ’に搭載することができるスキャニングアセンブリ９６６’に連結されるロッド９９１’を含むことができる。回転クランク９９２’は、シャフト９９３’に搭載することができ、歯車９９６’によって駆動することができる。バックラッシュを防止するために、ばね９９４ａ’をベース９９５ａ’およびスキャニングアセンブリ９６６’に取り付けることができる。
【００５２】
画像化装置９００の角度エンコーダ９４０は、スリットホイール９４９と、光放射ダイオード９４７および光検出器９４８を含むことができる光断続器９４６とを含むことができる。しかしながら、光断続器９８５は、ハウジング９３０に取り付けられ、ハウジング９３０と共に回転することができる。２つの光断続器の配線は分かり易くするために示されていないが、当業者には明らかであろう。
【００５３】
図１０Ａおよび１０Ｂの実施形態では、セクタスキャニング機構１０９０は、往復動出力機構によって駆動される往復動駆動シャフト１０９５の形態で設けることができる。すなわち、モータ１０９６およびエンコーダ１０４０からの回転動作は、より大きなクランク１０９４に連結されるコネクティングロッド１０９３によって連結される小さなクランク１０９２によって往復動回転動作に転換することができる。この往復動動作は、出力または駆動シャフト１０９５によってスキャニングアセンブリ１０６６に伝達され、そこで１対のマイターギア（図示せず）がこの往復動を駆動シャフト１０９５のシャフトに垂直なシャフトに伝達する。この直角な駆動は、マイター、かさ、ハイポイド、ヘリカル、またはブレケ(brequet)歯車で達成することができる。このような方法で、スキャニングアセンブリは出力または駆動シャフト１０９５のシャフトに対して実質的に直角な方向に駆動することができる。
【００５４】
すなわち図１０Ａに示すように、この実施形態による画像化装置１０００は、ハウジング１０３０内に配設されるスキャニングアセンブリ１０６６を含むことができる。往復動機構１０９０は、回転動作を往復動動作に転換するために設けることができる。
【００５５】
図１０Ａおよび１０Ｂに示すように、セクタスキャニング機構１０９０は、入力シャフト１０９１、入力クランク１０９２、コネクティングロッド１０９３、出力クランク１０９４、および出力シャフト１０９５を含むことができる。入力シャフト１０９１が回転するとき、この回転動作は、出力シャフト１０９５がその中央長手方向軸の周りを往復動できるように、入力クランク１０９２、コネクティングロッド１０９３、および出力クランク１０９４によって往復動動作に変換される。この出力シャフト１０９５は、トランスデューサを出力シャフト１０９５の中央軸に対して実質的に直角な軸の周りを回転するように、スキャニングアセンブリ１０６６に連結することができる。
【００５６】
図１０Ｃのセクタスキャニング機構１０９０ａは、駆動または出力シャフト１０９５ａを含むことができる。往復動モータ１０９６ａおよびエンコーダ１０４０ａは、駆動または出力シャフト１０９５ａを往復動させ、それによってスキャニングアセンブリ１０６６ａを往復動させることができる。
【００５７】
図２Ａ〜４および図６〜１０Ｃの実施形態の画像化装置は、円錐前向き画像または前向きセクタ画像を形成するとして示されている。しかしながら、図２Ａ〜４および図６〜１０Ｃの実施形態の画像化装置は、そのように所望される場合は、他の形状の画像も生じさせるように構成することができる。さらに、図２Ａ〜４および図６〜１０Ｃの実施形態の画像化装置は、機械的にまたは電子的に操作することができる。その上、図２Ａ〜４および図６〜１０Ｃの実施形態の画像化装置は超音波トランスデューサを用いるとして論じられているが、図２Ａ〜４および図６〜１０Ｃの実施形態の画像化装置は、所望の場合、光学トランスデューサなどの他の型式のトランスデューサも用いることができる。
【００５８】
その上、図６Ａ〜８Ｂおよび図９Ａ〜１０Ｃの実施形態は各々、セクタスキャニング機構を含む。当業者は、これらの実施形態は所望のスキャニングを生じさせるように組み合わせることができることを理解するであろう。さらに、セクタスキャニング機構と画像化装置を回転させるように構成される回転機構を組み合わせることは、組織のボリュームのスキャニング、したがって画像化を可能にするであろう。
【００５９】
図６Ａ〜６Ｂ、７Ａ〜７Ｂ、８Ａ〜８Ｂ、９Ａ〜９Ｂ、９Ｃ〜９Ｄおよび図１０Ａ〜１０Ｃを参照すると、作業者は画像化装置６００、７００、８００、９００、９００’、１０００,１０００ａを、前向き円錐表面の表面上に組織の画像を形成させるように回転させる、あるいは組織の前向きセクタ画像６４５、７４５、８４５、９４８、１０４８を形成するように行き来させることができる。作業者が望む場合は、作業者は、画像化装置６００、７００、８００、９００、９００’、１０００,１０００ａの前の組織の全３次元ボリュームを手動で調べるために、一連のスキャニングアセンブリの回転およびセクタ角度の揺動を実施することができる。次いでこの結果として得られる３次元エコーデータを、画像化装置６００、７００、８００、９００、９００’、１０００,１０００ａの先端部に対して遠位の円錐ボリューム内の組織の全てを示すように、この分野で一般的な技術によって表示することができる。
【００６０】
すなわち、生体組織のスライスをスキャニングするのに加え、ボリュームをスキャンすることは、特定の用途例えば特定の画像復元技術に対して有利である可能性がある。ボリュームは、例えばボリュームスキャンを生じさせるように回転往復動をセクタスキャンと組み合わせることによって迅速にスキャンすることができる。これを実施するために、セクタスキャニング機構を収容する搭載具を、画像化装置の中央軸周りを往復動または回転するように作ることができる。このスキャニングアセンブリは、使用可能なスキャニング時間を最も効率的に使用するために、セクタの中間点が全セクタ角度の半分である、画像化装置の中央軸に対するある角度のところにある角度のところに傾けることができる。これは前にスキャンされた組織を繰り返しスキャニングする「無駄時間(waste time)」を回避する。
【００６１】
ボリュームスキャニング用に構成される画像化装置の１つの例示的な実施形態を図１２に示す。図１３の画像化装置１２００は、画像化針アセンブリの形態であることができる。さらに、図１２に示す画像化装置１２００は、ハウジング１２３０内に搭載されるスキャニングアセンブリ１２６６を含むことができる。このセクタスキャニング機構１２９０は、モータ１２９６によって駆動することができる。すなわち、出力シャフト１２９１は、駆動シャフト１２９９ａを介して連結器機構１２９７に取り付けることができる。画像化装置１２００を回転動作で回転させるために、駆動シャフト１２９９ａおよび１２９９ｂと連結器機構１２９７もモータ１２９６を、ハウジング１２３０に搭載される歯車１２９８ｂと対合する歯車１２９８ａに連結する。
【００６２】
図１３Ａ〜１３Ｃは、実施形態による画像化装置を使用する画像化の方法の流れ図である。図１３Ａの方法は、患者に対するハウジングの角度の変化を記録しながら、前向きの円錐画像を完全に掃引するように、画像化装置のハウジング内でトランスデューサを回転または往復動させるように構成される剛体の画像化装置を設けるステップを含む（ステップ１３Ａ１０）。次いでこのトランスデューサは、前向きの円錐画像を生じさせるように、ハウジング内で回転または往復動させられる（ステップ１３Ａ２０）。この剛体の画像化装置は、例えば剛体の画像化針装置、剛体の画像化ドリル装置または剛体の画像化リーマー装置であることができる。
【００６３】
図１３Ｂの方法は、セクタ画像を完全に掃引するように、画像化装置のスキャニングアセンブリ内でトランスデューサを往復動させるように構成されるセクタスキャニング機構を設けるステップを含む（ステップ１３Ｂ１０）。次いでこのトランスデューサは、２次元の前向きのセクタ画像を生じさせるように、スキャニングアセンブリ内で往復動させられる（ステップ１３Ｂ３０）。
【００６４】
図１３Ｃの方法は、セクタ画像を完全に掃引するように、画像化装置のスキャニングアセンブリ内でトランスデューサを往復動させるように構成されるセクタスキャニング機構を設けるステップを含む（ステップ１３Ｃ１０）。このトランスデューサは、セクタ画像を生じさせるように、スキャニングアセンブリ内で往復動させられる（ステップ１３Ｃ２０）。次いで、このトランスデューサは、患者に対する画像化装置のハウジングの角度の変化を記録しながら、スキャニングアセンブリ内で、画像化装置の中央軸に直角な面内で回転または往復動させられる（ステップ１３Ｃ３０）。次いで戻されたデータの全てが収集され（ステップ１３Ｃ４０）、３次元前向き円錐画像が構築される（ステップ１３Ｃ５０）。
【００６５】
画像化装置の中央軸に対するこのスキャニングアセンブリの角度は、約０°から約１８０°までの範囲内で調整可能である。より具体的には、画像化装置の中央軸に対するスキャニングアセンブリの角度は、約６０°から約１２０°の範囲内で調整可能である。さらに、ステップ１３Ｃ２０は、ステップ１３Ｃ３０中に連続的に実施することができる。さらに、ステップ１３Ｃ２０〜ステップ１３Ｃ３０は、脊椎スキャンを生じるように構成することができる。
【００６６】
上記で論じた実施形態の各々で、このスキャニングアセンブリは１つのトランスデューサを含むように示されている。しかしながら、ただ１つのトランスデューサで大きな範囲の動きを達成するのは困難である可能性がある。動きの必要な範囲は、図１１Ａ〜１１Ｃに示すように、例えば、２つのトランスデューサを使用することによって半分に切断することができる。図１１Ａ〜１１Ｂに示す例示的な実施形態では、スキャニングアセンブリ１１６６は、セクタ角度の半分のところに配置でき、スキャンラインを発生させるように交互に作動される２つのトランスデューサ１１３４ａと１１３４ｂとを含む。
【００６７】
さらにいくつかの場合には、そのような情報が有利であり得る場合、１つの円錐前向き画像の代わりに、２つ以上の円錐前向き画像をスキャンすることは有益である可能性がある。図１１Ｃは、２つのトランスデューサが設けられる一実施形態を示す。図１１Ｃの実施形態では、２つのトランスデューサは、スキャニングアセンブリの中央長手方向軸周りに異なる角度で位置決めされる。この２つのトランスデューサは、異なる組織種類または構造体を画像化するように、異なるスキャニング周波数で動作させることができる。図１１Ａ〜１１Ｃでは２つのトランスデューサが示されているが、２つより多いトランスデューサも比例した結果を生じさせるように用いることができる。
【００６８】
以下の参考文献は、それらが提供する教示に対する参照により本明細書に組み込まれている。
【００６９】
【表１】
2010500153.tif 000003
【００７０】
−  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ａｔ  ＭＩＴ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ−Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ  Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  Ｒｅｐｏｒｔ  １４３第１１章。
−  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ａｔ  ＭＩＴ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ  Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  Ｒｅｐｏｒｔ  １４４  第２７章。
【００７１】
この明細書での「一実施形態(one embodiment)」、「ある実施形態(an embodiment)」、「例示的な実施形態(example embodiment)」等に対するどのような言及も、その実施形態に関連して説明される特定の機能、構造または特徴が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。明細書内の様々な場所でのそのような語句の出現は、必ずしも同じ実施形態を全て言及しているとは限らない。さらに、特定の機能、構造または特徴が任意の実施形態と関連して説明されるとき、それは、そのような機能、構造または特徴を本実施形態の他の実施形態と一緒に達成するための当業者の範囲内にあると考えられる。
【００７２】
実施形態がその多数の例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明の原理の趣旨および範囲に含まれる数々の他の改変および実施形態が当業者によって考え出され得ることを理解すべきである。より具体的には、本開示の趣旨から逸脱することなく、前述の開示、図面および添付の特許請求の範囲の範囲内の本組み合わせ構成の構成部品および／または構成で、妥当な変形形態または改変形態が可能である。構成部品および／または構成での変形形態または改変形態に加え、代替の使用も当業者には明らかであろう。
【図１】
2010500153.tif 000004
【図２Ａ】
2010500153.tif 000005
【図２Ｂ】
2010500153.tif 000006
【図２Ｃ】
2010500153.tif 000007
【図２Ｄ】
2010500153.tif 000008
【図２Ｅ】
2010500153.tif 000009
【図２Ｆ】
2010500153.tif 000010
【図２Ｇ】
2010500153.tif 000011
【図３Ａ】
2010500153.tif 000012
【図３Ｂ】
2010500153.tif 000013
【図４】
2010500153.tif 000014
【図５】
2010500153.tif 000015
【図６Ａ】
2010500153.tif 000016
【図６Ｂ】
2010500153.tif 000017
【図７Ａ】
2010500153.tif 000018
【図７Ｂ】
2010500153.tif 000019
【図８Ａ】
2010500153.tif 000020
【図８Ｂ】
2010500153.tif 000021
【図９Ａ】
2010500153.tif 000022
【図９Ｂ】
2010500153.tif 000023
【図９Ｃ】
2010500153.tif 000024
【図９Ｄ】
2010500153.tif 000025
【図１０Ａ】
2010500153.tif 000026
【図１０Ｂ】
2010500153.tif 000027
【図１０Ｃ】
2010500153.tif 000028
【図１１Ａ】
2010500153.tif 000029
【図１１Ｂ】
2010500153.tif 000030
【図１１Ｃ】
2010500153.tif 000031
【図１２】
2010500153.tif 000032
【図１３Ａ】
2010500153.tif 000033
【図１３Ｂ】
2010500153.tif 000034
【図１３Ｃ】
2010500153.tif 000035
2010500153.tif 000036
【国際調査報告】
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2010500153.tif 000038
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