(57)【要約】光信号を出力するアセンブリは、核磁気共鳴装置と、光インターフェースアセンブリと、カテーテルアセンブリと、を有し、カテーテルアセンブリは、光ファイバケーブルアセンブリと、光インタフェースと、アンテナとを備えている。カテーテルアセンブリは、アンテナによって受信された電磁気信号を光信号に変換する。光インターフェースアセンブリは、光信号を電気信号に変換し、また、電気信号を光信号に変換する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
核磁気共鳴装置と、前記核磁気共鳴装置に電気的に接続されている光インターフェースアセンブリと、前記光インターフェースアセンブリに接続されているカテーテルアセンブリとを有する、光信号を出力するアセンブリであって、
（ａ）前記光インターフェースアセンブリは、光信号を電気信号に変換し、
（ｂ）前記カテーテルアセンブリは、光ファイバケーブルアセンブリと、前記カテーテルアセンブリの近接端部の光接続アセンブリと、
（ｃ）前記カテーテルアセンブリの遠方端部に配置されたアンテナとを有し、前記カテーテルアセンブリは、前記アンテナによって受信された電磁信号を光信号に変換する手段を有し、前記アンテナによって受信された電磁信号を変換する前記手段は、前記カテーテルアセンブリの前記遠方端部内に配置されている、アセンブリ。
【請求項２】
前記核磁気共鳴装置は核磁気共鳴イメージング装置である、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記核磁気共鳴装置は核磁気共鳴分光計である、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記カテーテルアセンブリは前記光インターフェースアセンブリに着脱可能に接続されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記核磁気共鳴装置は信号入力チャネルを有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記光インターフェースアセンブリは前記信号入力チャネルに接続されている、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記核磁気共鳴装置はゲート制御(gating)出力チャネルを有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記光インターフェースアセンブリは前記ゲート出力チャネルに接続されている、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記カテーテルアセンブリの前記遠方端部内に設けられた校正用基準光信号を生成する手段をさらに有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記光ファイバケーブルアセンブリは光ファイバの１本の素線(strand)を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記光ファイバケーブルアセンブリは光ファイバの複数の素線を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記ファイバケーブルアセンブリは中空管部(hollow lumen)を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記中空管部は非磁性、非導電性の中空管部である、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記光インターフェースアセンブリはアナログ光信号を電気信号に変換する手段を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記光インターフェースアセンブリはデジタル光信号を電気信号に変換する手段を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記カテーテルアセンブリは電気信号をアナログ光信号に変換する手段を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記カテーテルアセンブリは電気信号をデジタル光信号に変換する手段を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記アンテナは、ピックアップコイル、単一ループコイル、複数ループのコイル、ループなしアンテナ、ダイポールアンテナからなる群から選択されたアンテナである、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記カテーテルアセンブリは生体適合性材料で被覆されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
前記カテーテルアセンブリは磁気共鳴イメージング管腔内カテーテルである、請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
前記光インターフェースアセンブリはプログラム可能なインターフェースを有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
核磁気共鳴装置と、前記核磁気共鳴装置に電気的に接続されている光インターフェースアセンブリと、前記光インターフェースアセンブリに接続されているカテーテルアセンブリとを有する、光信号を出力するアセンブリであって、
（ａ）前記光インターフェースアセンブリは、光信号を電気信号に変換し、また、電気信号を光信号に変換し、
（ｂ）前記カテーテルアセンブリは、光ファイバケーブルアセンブリと、前記カテーテルアセンブリの近接端部の光接続アセンブリと、前記カテーテルアセンブリの遠方端部に配置されたアンテナと、を有し、前記カテーテルアセンブリは、前記アンテナによって受信された電磁信号を光信号に変換する手段と、前記光インターフェースアセンブリから受信した光信号を電気信号に変換する手段とを有し、
前記電磁信号を光信号に変換する手段と前記光信号を電気信号に変換する前記手段は、前記カテーテルアセンブリの前記遠方端部内に配置されている、アセンブリ。
【請求項２３】
前記核磁気共鳴装置は核磁気共鳴イメージング装置である、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記核磁気共鳴装置は核磁気共鳴分光計である、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
前記カテーテルアセンブリは前記光インターフェースアセンブリに着脱可能に接続されている、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２６】
前記核磁気共鳴装置は信号入力チャネルを有する、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２７】
前記光インターフェースアセンブリは前記信号入力チャネルに接続されている、請求項２６に記載のアセンブリ。
【請求項２８】
前記核磁気共鳴装置はゲート制御(gating)出力チャネルを有する、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２９】
前記光インターフェースアセンブリは前記ゲート制御出力チャネルに接続されている、請求項２８に記載のアセンブリ。
【請求項３０】
前記カテーテルアセンブリの前記遠方端部内に設けられた校正用の基準光信号を生成する手段をさらに有する、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項３１】
前記光ファイバケーブルアセンブリは光ファイバの１本の素線(strand)を有する、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項３２】
前記光ファイバケーブルアセンブリは光ファイバの複数の素線を有する、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項３３】
前記ファイバケーブルアセンブリは中空管部(hollow lumen)を有する、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項３４】
前記中空管部は非磁性、非導電性の中空管部である、請求項３３に記載のアセンブリ。
【請求項３５】
前記光インターフェースアセンブリはアナログ光信号を電気信号に変換する手段を有する、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項３６】
前記光インターフェースアセンブリはデジタル光信号を電気信号に変換する手段を有する、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項３７】
前記カテーテルアセンブリは電気信号をアナログ光信号に変換する手段を有する、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項３８】
前記カテーテルアセンブリは電気信号をデジタル光信号に変換する手段を有する、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項３９】
前記アンテナは、ピックアップコイル、単一ループコイル、複数ループのコイル、ループのないアンテナ、ダイポールアンテナからなる群から選択されたアンテナである、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項４０】
前記カテーテルアセンブリは生体適合性材料で被覆されている、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項４１】
前記カテーテルアセンブリは磁気共鳴イメージング管腔内カテーテルである、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項４２】
前記光インターフェースアセンブリはプログラム可能なインターフェースを有する、請求項２２に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
体内から磁気共鳴信号を受信し、標準的な磁気共鳴装置の受信信号入力チャネルにその信号を送信する手段を有する侵襲性装置。
【０００２】
関連出願の参照：
本願は、2002年7月25日に出願の米国特許出願第10/202,921号に基づいて優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
磁気共鳴撮像（「ＭＲＩ」）は、ヒトの患者の解剖学的特徴の画像と、生体組織の機能上の活動および特徴についてのなんらかの状況との両方を得るようなイメージング（撮像）技法として、開発されてきた。これらの画像および／または機能的および／または化学的測定結果は、検査対象の組織の健康状態の判断にあたり医学的な診断値を有している。
【０００４】
ＭＲＩ処理においては、一般的に、患者の検査される生体組織の部分が、ＭＲＩ装置のイメージング空間内に配置されるように、患者の位置が合わせられる。そのようなＭＲＩ装置は、慣例に従ってｚ軸に沿う、イメージング空間内で実質的に均一の定常磁場（Ｂ0）を発生する１次磁石と、空間内のデカルト座標の３つの主軸（通常、それぞれｘ、ｙ、ｚ、または、ｘ1、ｘ2、ｘ3で表わす）の各々に沿った直線的な磁場勾配を発生することができる２次磁石とを、通常、備えている。磁場勾配（ΔＢ0／Δｘi）は、デカルト座標の３つの主軸ｘiのいずれかに関してＢ0に平行な方向に沿った磁場の変化を指している。装置は、ＭＲＩ信号の励起と検出のための１つまたは２つ以上のＲＦ（無線周波数）コイルも備えている。さらに、またはその代わりに、検出コイルは、患者に挿入されるカテーテルの遠方端部内に入れるような構造としてもよい。そのようなカテーテルを採用した場合、カテーテルの近接端部は、磁気共鳴イメージング装置の信号入力チャネルに接続される。検出された信号は、カテーテルの長さ方向に沿って、遠方端部内の受信アンテナおよび／または受信コイルから近接端部で接続されているＭＲＩ入力チャネルまで伝達される。
【０００５】
磁気共鳴イメージング環境でのカテーテルやガイドワイヤなどの金属製のワイヤの体内への挿入は、ワイヤが過度に、たとえば７４℃を超えて加熱されていると、患者に対して致命的な危険が生じる可能性がある、としている研究もある。M.K.Konings他は、“Catheters and Guidewires in Interventional MRI:Problems and Solutions（介在ＭＲＩにおけるカテーテルとガイドワイヤ：問題と解決策）”、MEDICA MUNDI 45/1  2001年3月において、そのような環境で導体を加熱してしまう可能性のある３つの原因、１）渦電流、２）誘導ループ、および、３）導体の長さ方向に沿った共鳴ＲＦ電磁横波（ＴＥＭ波）を示している。彼らは、「ＭＲＩ環境での金属製ガイドワイヤと金属製導体を備えたカテーテルとに関する危険のせいで、ガイドワイヤと信号伝達の両方について非金属の代替物が緊急に求められている。」と記している。彼らはさらに、「保護用ポリマー被覆を有する完全にガラスのガイドワイヤ」の使用を提案している。
【０００６】
体内でのカテーテルの追跡と配置は、磁気共鳴イメージング手続きにおけるカテーテルの使用の重要な側面である。前述のような磁気共鳴イメージング環境での金属製ワイヤの使用に固有の危険を考慮して、M. K. Konings他は、“Development of MR-Safe Tracking Catheter With a Laser Driving Tip Coil（レーザ駆動先端コイルを備えた磁気共鳴に関して安全な追跡カテーテルの開発）”という彼らの論文において、「…カテーテルを通してレーザーエネルギーを搬送するために光拡散用先端セグメントを備えた光ファイバを使用」した追跡カテーテルの構造を記述していて、「このエネルギーは、カテーテルの先端の小さいコイルを流れるＤＣ電流に変換される。長い導電性のワイヤの使用を避けているため、本方法は、磁気共鳴に関して安全である。」としている。
【０００７】
E.Y.Wong他の論文，“An Optical System for Wireless Detuning of Parallel Resonant Circuit（並列共振回路の無線離調用光学システム）"，Journal of Magnetic Resonance Imaging，12:632-638(2000)では、カテーテルコイルを磁気共鳴イメージングに使用したときには、通常、磁気共鳴イメージングパルス系列の送信中は磁気共鳴イメージングシステムの周波数からコイルを離調する必要があることが指摘されている。その著者らは、「信号受信にローカルコイルが使用されているすべてのＭＲＩ実験においては、受信コイルと受信用前置増幅器などの他の電子部品に高電圧が誘導されるのを防止するために、送信中にはコイルの離調が必要である。発生の可能性のある高電圧と高電流および誘導される電場によって、患者に対して安全上の問題が生じ、また、励起に必要な好ましい一様な励起場の発生が乱される。これによって、小さいコイルが使用されている介在(interventional)磁気共鳴イメージングまたは血管内磁気共鳴イメージングにおいて、特定の局所的な影響が発生することがある。」と記述している。この論文は、これらの問題を克服するための光ファイバケーブルと光電抵抗器(photoresistor)からなる複雑な構造の使用についてさらに説明している。
【０００８】
その遠方端部内でカテーテルに磁気共鳴受信コイルまたはアンテナを設けることによって、撮像または分析する組織の近くにコイルまたはアンテナを配置することが可能になる。したがって、検出された信号は、無線周波数の雑音の影響を受けにくくなる。さらに、カテーテルコイルの使用によって、区別することが可能な詳細度（取得された画像、スペクトル、その他のデータの解像度）のレベルが上昇する。
【０００９】
したがって、磁気共鳴環境での導体の使用に関連する加熱、雑音の感知、静電気の蓄積および／またはその他の危険の影響を受けにくい体内での磁気共鳴受信コイルまたはアンテナの挿入と位置設定のために、磁気共鳴装置で使用可能なカテーテルなどの装置を提供することが好ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、信号変換手段を備えた検出コイルまたはアンテナを備えた遠方端部と、磁気共鳴装置の標準的な受信入力チャネルとの接続に適した信号変換手段を備えたアダプタ部を備えた近接端部とを有した光ファイバケーブルアセンブリを有した磁気共鳴環境で使用される装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
同じ番号は同じ部品を指している図面を参照して本発明を説明する。
【００１２】
一実施形態では、本発明の装置は、図１に示している構造を有している。図１を参照すると、標準的な磁気共鳴装置（たとえば、GE Signa Infinity １．５テスラシステム、またはSiemens Symphony １．５テスラシステム）は、電磁石および／または永久磁石を有する磁場を発生し制御する手段１８と、プログラマブル論理ユニット２０と、受信入力チャネル２２と、コマンド／ゲート制御出力チャネル３２と、を有している。受信入力チャネル２２は、検出された信号を画像再構築用にプログラマブル論理ユニットに渡すために使用される。コマンド／ゲート制御出力チャネル３２は、少なくとも、磁気共鳴装置１０の傾斜磁場の適用に同期したゲート制御(gating)信号の出力に使用される。
【００１３】
図１とそこに図示されている実施形態を引き続き参照すると、磁気共鳴装置１０の光インターフェースアセンブリ３４が受信入力チャネル２２とコマンド／ゲート制御出力チャネル３２に接続されている。光インターフェースアセンブリ３４は、コマンド／ゲート制御出力チャネル３２から出力された磁気共鳴装置１０のコマンド／ゲート制御電気信号を光信号に変換し、これらの光信号をカテーテルアセンブリ１２を通して送信する。光インターフェースアセンブリ３４は、カテーテル１２から受信した光信号も磁気共鳴装置１０の受信入力チャネル２２に適した電気信号に変換する。
【００１４】
図１を引き続き参照すると、光インターフェースアセンブリ３４は、光インターフェースアセンブリ３４内の光コネクタアセンブリ３６とカテーテルアセンブリ１２の近接端部１４内の光コネクタアセンブリ２４とを介して、カテーテルアセンブリ１２に接続されている。光コネクタは、当業者には周知である。たとえば、「コネクタの組み立てと研磨の後で雌雄の構成の変換が容易な、雌雄が選択可能な光ファイバコネクタを提供される」と開示している米国特許第6,149,313号明細書（Gender selectable fiber optic connector and associated fabrication method（雌雄が選択可能な光ファイバコネクタとその組み立て方法））を参照してもよい。米国特許第5,619,605号明細書（Optical connector（光コネクタ））は、「光ファイバを固定可能な光コネクタフェルールと、光コネクタフェルールに固定されていて、端面が光コネクタフェルールの端面よりも突き出している光ファイバと、光ファイバを光コネクタフェルールに固定する接着剤と、ヤング率が光ファイバのヤング率よりも小さく、かつ光ファイバの突き出した部分を少なくとも囲んでいる、光コネクタフェルールの端面上の領域に配置されている部材と、を有している新規の光コネクタ」を開示している。さらに、米国特許第4,934,785号明細書（Optical fiber connector（光ファイバコネクタ））、米国特許第5,963,690号明細書（Optical fiber connector（光ファイバコネクタ））、米国特許第6,367,984号明細書（Optical fiber adapter（光ファイバダプタ））、米国特許第6,179,482号明細書（Optical connector and housing for optical connector（光コネクタと光コネクタ用ハウジング））、米国特許第5,590,227号明細書（Optical connector apparatus（光コネクタ装置））、米国特許第5,214,730号明細書（Multifiber optical connector plug with low reflection and low insertion loss（低反射で低挿入損失の多芯光ファイバコネクタプラグ））を参照することもできる。各米国特許明細書の開示の全体は、参照によって本明細書に援用される。
【００１５】
図１を再度参照すると、光コネクタアセンブリ３６、２４は、カテーテルアセンブリ１２を光インターフェースアセンブリ３４から分離可能なように構成されていてもよい。「複数の光ファイバを光電子デバイスのアレイに結合する光相互接続装置を開示する。相互接続装置(interconnect)は、多芯光ファイバコネクタとオプトエレクトロニクス基板を含む。多芯ファイバコネクタは、基板から機械的に着脱可能である。」と開示している、米国特許第5,631,988号明細書（Parallel optical interconnect（平行光相互接続装置））を参照してもよい。米国特許第4,804,244号明細書（Connector for optical fiber（光ファイバ用コネクタ））は、「光ファイバと光変換素子が分離可能に相互に結合され、光ファイバ同士が相互に結合されている光ファイバコネクタ」を開示している。各米国特許ッ明細書の開示の全体は、参照によって本明細書に援用される。
【００１６】
図１を引き続き参照すると、光コネクタ２４は、光ファイバケーブルアセンブリ２６の一方の端部に取り付けられるように組み立てられている。光ファイバケーブルアセンブリ２６は、カテーテルアセンブリ１２の遠方端部１６からカテーテルアセンブリ１２の近接端部１４に光信号を送信するのに適した１本または２本以上の光ファイバ素線を有していてもよい。そのような光ファイバケーブルアセンブリ２６は、従来技術の光ケーブルアセンブリとしては一般的である。たとえば、米国特許第4,784,461号明細書（optical cable with improved strength（強度が改良された光ケーブル））、米国特許第6,259,843号明細書（optical cable（光ケーブル））、米国特許第5,611,016号明細書（dispersion balanced optical cable（分散が均衡した光ケーブル））、米国特許第4,911,525号明細書（optical communication cable(光通信ケーブル））、米国特許第4,798,443号明細書（optical cable（光ケーブル））、米国特許第5,634,720号明細書（multi-purpose multi-parameter cardiac catheter（多目的、多パラメータ心臓用カテーテル））等を参照することもできる。各米国特許の開示の全体は、参照によって本明細書に援用される。
【００１７】
さらに、光ファイバケーブルアセンブリ２６は、カテーテルアセンブリ１２の全長にわたって、空気などの気体、または、食塩水に溶解する薬剤またはその他の溶液などの液体の輸送に適している１つまたは複数の管部(lumen)（不図示）を有していてもよい。さらに、そのような管部（不図示）は、柔軟なプラスチックの棒などの柔軟な固体の材料をカテーテルアセンブリ１２の長さ方向に貫通させて操作できるようにしていてもよい。このような管部（不図示）は、カテーテルアセンブリの分野の当業者には周知であり、カテーテルアセンブリ１２内に組み込まれている位置安定バルーン（不図示）やその他の位置安定手段の伸縮に一般的に使用されている。さらに、この管部（不図示）は、生体検査（生検）の実施、ステントの送達、薬剤の送達、および／またはその他の治療目的および／または医療用手続きに使用される。そのような管部は、プラスチックや二酸化ケイ素などの、非導電性、非磁性の材料で作られていてもよい。そのようなカテーテルアセンブリについては、ＰＣＴ国際特許公開第WO01/74241A2号公報（System And Methods For Evaluating The Urethra And The Periurethral Tissues（尿道および尿道周辺組織評価用システムと方法））、米国特許第6,056,721号明細書（Balloon catheter and method（バルーンカテーテルと方法））、米国特許第5,575,772号明細書（Albation catheters（アブレーションカテーテル））、米国特許第6,146,415号明細書（Stent delivery system（ステント送達システム））等を参照できる。各米国特許明細書の開示の全体は、参照によって本明細書に援用される。
【００１８】
図１とそこに図示されている実施形態を引き続き参照すると、光ファイバケーブルアセンブリ２６は、カテーテルアセンブリ１２の遠方端部１６内の電子アセンブリ２８に接続されている。電子アセンブリ２８は、ピックアップコイル３０によって受信された電気信号を光信号に変換し、その光信号を光ファイバケーブルアセンブリ２６を通してカテーテルアセンブリ１２の近接端部１４に送信する手段を実現する。さらに、電子アセンブリ２８は、磁気共鳴装置１０のコマンド／ゲート制御出力チャネル３２から電気信号として発せられ、光インターフェース３４でコマンド／ゲート制御光信号に変換された、光学的に符号化されたコマンド／ゲート制御信号を受信してもよい。このコマンド／ゲート制御信号は、電子アセンブリ２８によって、たとえば、いくつかの受信コイル３０うちどれを利用するかの選択、受信コイル３０の周波数帯域への同調および／または周波数帯域からの離調、受信コイル３０に接続されているゲートスイッチ(gating switch)の作動等に使用されてもよい。さらに、またはその代わりに、電子アセンブリ２８内で、コマンド／ゲート制御光信号の全部または一部を電力に変換してもよい。
【００１９】
図１を引き続き参照すると、受信カテーテルコイル３０は、磁気共鳴装置１０によって励起されている組織からの信号を受信する１つまたはいくつかのコイルおよび／またはアンテナであってもよい。当業者には、さまざまなカテーテルコイルの構造が周知である。たとえば、「本発明は、柔軟な電気的に絶縁されている基材を採用することと、導電性の材料を所定のパターンで基材上に配置して、互いに電気的に接続されている少なくとも１対のおおむね平行の導電性のコイル部品を作ることと、を有した磁気共鳴カテーテルコイルを作る方法のいくつかの実施形態を示す。」と開示している米国特許第6,263,229号明細書（Miniature Magnetic Resonance Catheter Coils and Related Methods（小型の磁気共鳴カテーテルコイルと関連する方法））を参照してもよい。米国特許第5,928,145号明細書（Method of magnetic resonance imaging and spectroscopic analysis and associated apparatus employing a loopless antenna（磁気共鳴イメージングと磁気共鳴分光分析の方法と、ループなしアンテナを採用した関連する装置））は、「本発明は、主磁場内に試料を配置することと、ループなしアンテナ部分を有しているアンテナを試料の近傍に導入することと、を有した、試料の磁気共鳴イメージングと磁気共鳴分光分析の方法を提供する。」と開示している。米国特許第5,699,801号明細書（Method of internal magnetic resonance imaging and spectroscopic analysis and associated apparatus（内部の磁気共鳴イメージングと磁気共鳴分光分析の方法と関連する装置））は、「本発明は、試料内部の磁気共鳴イメージングと磁気共鳴分光分析の方法であって、主磁場内に試料を配置することと、互いに概ね平行に誘電性物質内に配置されていて互いに電気的に接続されている１対の端部を有していることが好ましい少なくとも１対の細長い導体を有する細長い受信コイルを有する侵襲性プローブを、試料の内部または近傍に導入することと、を有する方法を提供する。ＲＦパルスが関心領域に供給されて磁気共鳴信号を励起し、傾斜磁場パルスが関心領域に作用し、その状態で受信コイルが、磁気共鳴信号を受信し、コンピュータで処理されて所望の形態で画像情報を表示可能な応答出力信号を送信する。」と開示している。各米国特許明細書の開示の全体は、参照によって本明細書に援用される。
【００２０】
図２は、図１の装置で使用可能な光インターフェースアセンブリ３４の模式図である。図２を参照すると、光インターフェースアセンブリ３４の光コネクタ５４，６２は、コネクタ６８，７０に嵌合するコネクタである。コネクタ６８，７０は、カテーテルアセンブリ１２の近接端部１４のコネクタアセンブリ２４を構成する。光ファイバ素線(strand)８２，８４の近接端部は、光コネクタ６８，７０に接続されている。光コネクタ５４，６２，６８，７０は、たとえば、Tyco ElectronicのＡＭＰセラミック(AMP Ceramic)型ＳＴコネクタ、部品番号502579-2、または、Tyco ElectronicのＡＭＰセラミック型ＦＣコネクタ、部品番号504649-2であってもよい。本実施形態では、光コネクタ５４，６２は、図１のコネクタアセンブリ３６を構成する。光コネクタ５４は、カテーテルアセンブリ１２からの光信号の受信に使用される。光コネクタ６２は、カテーテルアセンブリ１２への光信号の送信に使用される。
【００２１】
図２とそこに図示されている実施形態を引き続き参照すると、接続線６４，６６は、光インターフェースアセンブリ３４を磁気共鳴装置（図１の１０）の図１の信号入力チャネル２２と図１のコマンド／ゲート制御出力チャネル３２にそれぞれ接続するのに使用されている。接続線６４は、光インターフェースアセンブリ３４の光／電気（光から電気への）信号変換器５２の部分に接続されている。光／電気信号変換器５２は、たとえば、光導電モードで動作する標準的なフォトダイオードであってもよい。そのようなフォトダイオードの１つとして、UDT Sensors Inc.の高速シリコン光ファイバ検出器(High Speed Silicon Fiber Optic Detector)、部品番号PIN-HR020がある。他の好適な実施形態（不図示）では、光／電気信号変換器５２は、たとえば演算増幅器などの電気増幅手段（不図示）と、元の電気信号を再現し、図１の磁気共鳴装置１０の図１の信号入力チャネル２２のインピーダンスおよび／または他の電気特性に整合させるのに適した他の電子部品（不図示）とを有している。
【００２２】
図２を引き続き参照すると、接続線６６は、図１の磁気共鳴装置１０からコマンド／ゲート制御電気信号を受信し、そのようなコマンド／ゲート制御電気信号のコマンド光信号への変換を制御するのに使用される、たとえばプログラム可能なコンピュータでもよい、プログラマブル論理ユニット５８に接続されている。図２に示している一実施形態では、プログラマブル論理ユニット５８は、レーザ６０の変調に使用されていて、レーザ６０の光のそのような変調は、変換されたコマンド信号を示している。レーザ６０は、たとえばSanyoのレーザダイオード  ７８５ｎｍ、２５ｍＷ、部品番号DL4140-001であってもよい。さらにレーザ６０は、カテーテルアセンブリ１２を通して図１の電子アセンブリ２８に電力を供給するのに使用されている。
【００２３】
図２を参照すると、光インターフェースアセンブリ３４の光／電気信号変換器５２の部分は、受信した光信号を電気信号に変換するのに使用される。受信された光信号は、図１のコイル３０からの元のアナログ電気信号をデジタル符号化したものや、元の電気信号を表すアナログ信号であってもよい。そのようなアナログ信号は、たとえば、約１０ＭＨｚから約１，０００ＭＨｚの範囲の変調された信号であってもよい。光から電気へ変換された信号は、その後、電気接続部６４を介して、磁気共鳴装置（図１の１０）の図１の信号入力チャネル２２に送信される。光／電気信号変換器５２によって受信された光信号は、カテーテルアセンブリ１２の図１の遠方端部１６内に位置している図１のコイル３０に誘導された、感知された電気信号に由来している。この電気信号は、カテーテルアセンブリ１２の図１の遠方端部１６内に位置している図１の電子アセンブリ２８によって、光信号に変換される。
【００２４】
さらに、光／電気変換器５２に送信される光信号は、光学的に符号化された受信信号に加えて、基準光信号成分を有していてもよい。そのような基準信号成分は、たとえば、変化しない光信号、または、鋸歯状の信号であってもよい。光信号の基準成分は、光信号の校正に使用される。カテーテルアセンブリ１２だけでなく光信号の生成に使用される電気部品を曲げると、生成される信号に非線形な影響がもたらされることがある。そのような非線形性は、基準光信号成分の導入によって定量化できる場合がある。基準光信号を利用する場合、光／電気変換器５２は、受信した光信号にもたらされた非線形性のすべてを基準信号を利用して修正する手段（不図示）を含む。
【００２５】
図２とそこに図示されている実施形態を引き続き参照すると、電源５６が、動作に電力が必要な光インターフェースアセンブリ３４のすべての部品に接続されている。電源５６は、たとえば、合衆国標準の１２０Ｖ、６０Ｈｚの壁の外部コンセントに接続されたＡＣ／ＤＣ（ＡＣからＤＣへの）電力変換器であってもよい。あるいは、電源５６は、１つまたは２つ以上の電池のシステムであってもよい。
【００２６】
図３に示されている、他の好適な実施形態では、３つの光コネクタ５４，７６，８０がカテーテルアセンブリ１２の近接端部１４への接続に使用されている。光コネクタ５４，７６，８０は、カテーテルアセンブリ１２の近接端部１４のコネクタアセンブリ２４内の光コネクタ６８，７０，７２にそれぞれ嵌合する。本実施形態では、図１の光ファイバケーブルアセンブリ２６は、少なくとも３本の光ファイバ素線を有していることが好ましい。図１の光ファイバケーブルアセンブリ２６の各素線８２，８４，８６は、異なる通信の要求(need)に対して使用される。
【００２７】
図３を引き続き参照すると、光コネクタ５４，６８は、光インターフェースアセンブリ３４を図１の光ファイバケーブルアセンブリ２６の受信信号用素線８２に接続するのに使用されている。光コネクタ７６，７０は、光インターフェースアセンブリ３４を図１の光ファイバケーブルアセンブリ２６のコマンド信号用素線８４に接続するのに使用されている。光コネクタ８０，７２は、光インターフェースアセンブリ３４を図１の光ファイバケーブルアセンブリ２６の光電力送信用素線８６に接続するのに使用される。光電力送信用素線８６は、カテーテルアセンブリ１２の図１の遠方端部１６、特に図１の電子アセンブリ２８への電力の供給に使用される。
【００２８】
図３を引き続き参照すると、レーザ７４は、コマンド／ゲート制御光信号の生成に使用される。これらのコマンド／ゲート制御光信号は、受信コイル３０の同調および／または離調および／またはゲート制御（接続／切断）および／または選択のために、図１の電子アセンブリ２８によって使用される。レーザ７８は、カテーテルアセンブリ１２の図１の遠方端部１６内の図１の電子アセンブリ２８によって使用される光パワーの生成に使用される。レーザ７４，７８は、両方とも、たとえばプログラム可能なコンピュータであってもよいプログラマブル論理ユニット５８によって制御される。
【００２９】
図４Ａとそこに図示されている実施形態を参照すると、図１の電子アセンブリ２８の部品が示されている。光ファイバ素線１０２は、光／電気変換器１０４に接続されていて、光／電気変換器１０４は、線１１４によってスイッチ１０６に接続されている。光／電気変換器１０４は、たとえば、シリコン光電池であってもよい。そのようなシリコン光電池は、UDT Sensors Inc.の平面拡散型シリコンフォトダイオード(Planar Diffused Silicon Photodiode)、部品番号S-4CLとすることができる。好ましい一動作方法では、光／電気変換器１０４にレーザ光が存在しているときに、電位がスイッチ１０６に作用し、スイッチ１０６が開いている。レーザ光が存在せず、電位が存在しない場合、スイッチ１０６は閉じている。
【００３０】
電子アセンブリ２８は、ピックアップコイル１０８を介して受信された電気信号を光信号に変換する電気／光（電気から光への）変換器１２２も有している。スイッチが開いているときにだけ、コイル１０８からの電気信号が電気／光変換器１２２に到達する。電気／光変換器１２２は、線１１０によってスイッチ１０６に接続され、図１の光ファイバケーブルアセンブリ２６の光ファイバ素線１２０に接続されている。好ましい一実施形態では、受信コイル１０８からの電気信号は、デジタル光信号に変換される。別の好ましい実施形態では、電気信号は、アナログ光信号に変換される。
【００３１】
コイル１０８は、線１１６によってスイッチ１０６に接続されている。コイル１０８は、当業者に既知のように、受信コイル１０８を好ましい電磁周波数に同調させるだけでなく、コイル１０８を電気な接地点に接続して静電荷が蓄積するのを防ぐのに適している、たとえば１つまたは２つ以上のコンデンサなどの電子部品を有していてもよい。
【００３２】
図４Ｂは、図４Ａに示している部品の、好ましい電子的な一実施形態を示している。本実施形態では、光／電気変換器１０４は、シリコン光電池１２４とカテーテルの共通接地１２６からなる。スイッチ１０６は、常時閉のスイッチ１３２、カテーテルの共通接地１２６、抵抗１３４を有している。電気／光変換器１２２は、フォトダイオード１２８、カテーテルの共通接地１２６、前置増幅器１３０を有している。コイル１０８は、単一誘導ループコイル１３６、同調用コンデンサ１３８、カテーテルの共通接地１２６を有している。そのような電子部品はすべて当業者に周知である。
【００３３】
図４Ｃは、図４Ａに示している部品の、好ましい電子的な他の実施形態を示している。本実施形態では、電気／光変換器１２２は、受信信号の校正に使用される基準信号源１４０をさらに有している。図４Ｃに示している実施形態では、基準信号源は、光／電気変換器１０４と前置増幅器１３０とに接続されている抵抗を有している。この構成では、変化しない信号が基準校正信号のために使用される。変化しない基準信号は、受信信号に加えられる。他の実施形態（不図示）では、鋸歯信号発生器が基準信号源１４０に使用される。
【００３４】
他の実施形態では、図４Ａを引き続き参照すると、スイッチ１０６は、いくつかのコイル１０８のうちどれが電気／光変換器１２２に信号を渡すのかを選択するのに使用される複数状態を有しているスイッチであることが好ましい。スイッチ１０６が光／電気変換器１０４から受信する信号は、どのコイル１０８を電気／光変換器１２２に接続するかを示す情報を提供する。これは、たとえば異なる電圧レベルを異なる受信コイルに割り当てることによって実現される。たとえば、コイル１０８が２つの異なる受信コイル（不図示）からなる場合、スイッチ１０６は、３状態のスイッチであることが好ましい。光／電気変換器１０４からの電圧が一切存在しない場合は、スイッチ１０６が閉じていて、電気／光変換器１２２にはいずれの受信コイルが接続されていないことを表している。範囲〜からＹｚボルトとの間の電圧がスイッチ１０６に作用している場合は、スイッチ１０６は、受信コイル＃１（不図示）を電気／光変換器１２２に接続する。最後に、３／４と１ボルトとの間の電圧がスイッチ１０６に作用している場合は、スイッチ１０６は、受信コイル＃２（不図示）を電気／光変換器１２２に接続する。
【００３５】
別の好ましい実施形態では、図５に示しているように、電子アセンブリ２８は、図１の光ファイバケーブルアセンブリ２６の３本の光ファイバ素線１５２，１５４，１５６に接続されている。さらに、電子アセンブリ２８は、線１６８によって受信コイル１７０に接続されている。
【００３６】
図５に示している好ましい実施形態を引き続き参照すると、光ファイバ素線１５２は光信号を離調アセンブリ１６４に搬送する。離調アセンブリ１６４は、光ファイバ素線１５２内の光の有無に依存して受信コイル１７０の共振周波数を変更するように構成されかつ受信コイル１７０に接続されている、たとえば光抵抗器および／または光によって作動する他の部品を有していてもよい。そのような離調アセンブリについては、たとえば、E. Y. Wong他、“An Optical System for Wireless Detuning of Parallel Resonant Circuits（並列共振回路の無線離調用光学系）”，Journal of Magnetic Resonance Imaging, 12:632-638(2000)を参照。他の実施形態では、離調アセンブリ１６４は、光ファイバ素線１５２内の光の有無によって作動するスイッチを有していてもよい。
【００３７】
図５を引き続き参照すると、光ファイバ素線１５４は、光パワーを光／電気変換器１５８に送達するのに使用される。光／電気変換器１５８は、たとえば、送達されたレーザ光を電子アセンブリ２８内の他の電子部品への電力の供給に適している電位差に変換する光電池を有していてもよい。
【００３８】
光／電気変換器１５８は、線１６０を介して電気／光変換器１６２に接続されている。電気／光変換器１６２は、コイル１７０で受信された電気信号を増幅し、光信号に変換し、その光信号を光ファイバ素線１５６を介して送信するのに使用される。一実施形態では、光ファイバ素線１５６を介して送信される光信号は、デジタル光信号である。他の実施形態では、光ファイバ素線１５６を介して送信される光信号は、アナログ光信号である。
【００３９】
不図示の他の実施形態では、光／電気変換器１５８は、さらに離調部１６４に接続されていて、電力を電子アセンブリ２８のこの部分に送達する。
【００４０】
図６とそこに図示されている好ましい実施形態を参照すると、図１の電子アセンブリ２８の部品を示している。本実施形態では、２本の光ファイバ素線２０２、２０４が電子アセンブリ２８に接続されている。さらに、受信コイル２２２は、線２２４によって、電子アセンブリ２８に接続されている。
【００４１】
光ファイバ素線２０２は、変調されたレーザ光を搬送する。このレーザ光は、電子アセンブリ２８内の他の電気部品用の電力の発生と、デカップリング回路２１６の制御に適した制御信号の発生に使用される。ファイバ素線２０２を通過するレーザ光は、光／電気変換器２０６によって、電気信号に変換される。光／電気変換器２０６は、たとえば、光電池であってもよい。変換された信号は、コマンド抽出部２１０に線２０８によって渡され、そこで離調コマンドを抽出されるとともに、電子アセンブリ２８内の他の部品に電力を供給するためのものである。あらゆる離調コマンド信号は、線２１２によってデカップリング部２１６に送信される。電気／光変換器への電力用接続は、線２１４によって実現されている。一実施形態では、デカップリング部２１６には電力が必要なことがある。デカップリング部２１６へは、オプションの線２２６によって電力を供給することができる。
【００４２】
一実施形態では、デカップリング部２１６は、線２１２によって電位差が伝達されたときに開き、電位差がないときに閉じるスイッチからなる。
【００４３】
一実施形態では、デカップリング部２１６は、電位差が作用するにつれて容量が変化する少なくとも１つのコンデンサからなる。このようにして、線２１２からの信号によって、受信コイル２２２の容量が変化する。
【００４４】
このようにコイルが同調および／または離調されて、所定の周波数帯域内の信号が受信されたり、受信されなくなる。さらに、容量を積極的に調整することによって、図１のカテーテルアセンブリ１２を、０．５テスラから７．５テスラまでの磁場を利用する装置を含む、任意の多数のさまざまな図１の磁気共鳴装置１０で利用することか可能になる。
【００４５】
図６を引き続き参照すると、信号を受信するように受信コイル２２２を同調している場合、またはスイッチが開いているときのスイッチングの場合、受信信号は、導線２２０によって電気／光変換器２１８に渡される。電気／光変換器２１８には、線２１４によって電力が供給される。電気／光変換器２１８によって、受信信号が光信号に変換され、それから光信号は光ファイバ素線２０４を介して送信される。電気／光変換器２１８は、前置増幅器、基準信号発生器、他の電子部品を有していてもよい。
【００４６】
図７とそこに図示されている実施形態を参照すると、電子アセンブリ２８は、図６のように、電磁遮蔽容器２５２内に収容されている電子部品を有している。電磁遮蔽容器２５２は、静電気や時間的に変化する磁場または影響に対して、液晶表示装置（ＬＣＤ）用物質と同様に応答するように設定されているナノ磁性粒子物質（不図示）の被覆を有する。より具体的には、このナノ磁性粒子物質（不図示）は、電圧が作用したときに、配列が変化し、磁気遮蔽配向から非磁気遮蔽配向に切り替わる効果を発揮するように設定されている。信号と電力の抽出部２１０は、遮蔽容器２５２に線２５４によって電圧を供給する手段を有していることが好ましい。
【００４７】
他の実施形態（不図示）では、図７の電磁遮蔽容器２５２は、ファラデー箱を有していてもよい。
【００４８】
他の実施形態（不図示）では、電磁遮蔽容器２５２は、超常磁性物質を有していてもよい。
【００４９】
本発明の別の実施形態では、図１のカテーテルアセンブリ１２は、磁気共鳴イメージング手続きなどの磁気共鳴手続きの間に、カテーテルアセンブリ１２の遠方端部１６の位置の追跡を可能にする追加の手段を有している。この場合、カテーテルは、カテーテルアセンブリ１２の長さ方向に沿って等間隔に配置されている、たとえば長さが約０．５ｍｍから約１ｍｍの狭い輪（リング）（非図示）を有するように製造されていてもよい。輪（不図示）は、作用している磁場を受信コイルあるいはアンテナ３０の直近部分において著しくゆがめることなく、磁気共鳴画像内で可視である、当業者に既知の１つの物質（たとえば、ガドリニウムや他の適切な物質）または物質の組み合わせであってもよい。
【００５０】
別の好ましい実施形態では、図８Ａに示しているように、１本の光ファイバ素線１０２が図１の光インターフェースアセンブル３４から電子アセンブリ２８へのコマンド／ゲート制御光信号３０４の搬送と、コイル１０８から図１の光インターフェースアセンブリ３４への受信した符号化された光信号３０２の搬送とに使用される。本実施形態で、図８Ａを引き続き参照すると、光学フィルタ／ミラー部３１０が、電子アセンブリ２８に追加されている。電気／光変換器１２２は、電気信号１１０をコイル１０８から受信し、それを光信号３０２に変換する。この光信号３０２は、デジタル光信号であってもアナログ光信号であってもよい。光信号３０２は、光学フィルタ／ミラー部３１０に渡され、光学フィルタ／ミラー部３１０は、光信号３０２が光ファイバ素線１０２を通るように方向を設定する。光信号３０２は、一定の波長Ａ１を有することとなり、一方、コマンド／ゲート制御光信号３０４は他の波長Ａ２を有することとなる。使用される具体的な波長は、光学フィルタ／ミラー３１０の具体的な実装に一部依存する。
【００５１】
図８Ｂは、図８Ａに示している実施形態を回路図にしたものである。図８Ｂとそこに図示されている実施形態を参照すると、光学フィルタ／ミラー３１０は、部品３０６によって実装されていて、部品３０６は、たとえばダイクロイック色フィルタ、ホットミラー、またはコールドミラーとすることができる。当業者に既知のように、これらの光学部品は、異なる波長の光信号を分離し（反射および透過させ）、結合するために、容易に入手可能である。一実施形態では、光学フィルタ／ミラー３１０は、入射光信号３０２，３０４に対して４５度の角度に設定されていて、たとえば約４５０ｎｍと約６５０ｎｍとの間の波長を通過させ、たとえば約７５０ｎｍから約１０００ｎｍの範囲の波長を反射するホットミラー３０６である。光信号３０２の波長Ａ１は、光信号３０２がホットミラー３０６によって反射されるように、７５０ｎｍと１０００ｎｍとの間にあるように選択することができる一方で、光信号３０４の波長Ａ２は、光信号３０４がホットミラー３０６を通過するように、４５０ｎｍと６５０ｎｍとの間にあるように選択することができる。
【００５２】
図８Ｃは、磁気共鳴受信信号３０２とコマンド／ゲート制御信号３０４の両方の搬送に一本の光ファイバ素線１０２がカテーテルアセンブリ１２内で使用される場合の光インターフェースアセンブリ３４の部品を示している。本実施形態では、光インターフェースアセンブリ３４は、たとえばダイクロイック色フィルタ、ホットミラー、またはコールドミラーとすることができる光学ミラー／フィルタを有している。
【００５３】
光信号３０２は、光学ミラー／チルタを通過して光／電気変換器５２に到達し、一方、変調されたレーザ６０からのコマンドゲート制御／スイッチング光信号３０４は、光学ミラー／チルタ３２０によって光コネクタ５４に反射される。一実施形態では、光学チルタ／ミラー３２０は、入射光信号３０２，３０４に対して４５度の角度に設定されていて、たとえば約４５０ｎｍと約６５０ｎｍとの間の波長を反射し、たとえば約７５０ｎｍから約１０００ｎｍの範囲の波長を通過させるコールドミラーである。光信号３０２の波長Ａ１は、光信号３０２がコールドミラー３２０を通過するように約４５０ｎｍと６５０ｎｍとの間になるように選択することが好ましく、一方、光信号３０４の波長Ａ２は、光信号３０４がコールドミラー３０６によって光コネクタ５４に反射されるように約７５０ｎｍと１０００ｎｍとの間になるように選択することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の好適な装置のブロック図である。
【図２】図１の装置の光インターフェース部品のブロック図である。
【図３】他の光インターフェース部品のブロック図である。
【図４Ａ】図１の装置で使用されているカテーテルの遠方端部の構成要素の図である。
【図４Ｂ】図１の装置で使用されているカテーテルの遠方端部の構成要素の図である。
【図４Ｃ】図１の装置で使用されているカテーテルの遠方端部の構成要素の図である。
【図５】図１の装置で使用されているカテーテルの遠方端部の構成要素の図である。
【図６】図１の装置で使用されているカテーテルの遠方端部の構成要素の図である。
【図７】図１の装置で使用されているカテーテルの遠方端部の構成要素の図である。
【図８Ａ】図１の装置で使用されているカテーテルの遠方端部の他の構造のブロック図である。
【図８Ｂ】遠方端部の電子部品の概略図である。
【図８Ｃ】カテーテルが１つの光ファイバ素線を有している光インターフェースのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
2006517416.tif 000009
【図７】
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【図８Ａ】
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2006517416.tif 000012
【図８Ｃ】
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