(57)【要約】熱型音響装置は、生体の管腔の部分の温度を測定するように適合させた、カテーテル等の医用撮像装置である。一実施の形態において、カテーテルは、管腔内に配置されている時に熱的発生音響波を受けると共に受けた熱的発生音響波の強度に対応する第１信号を出力するように構成された変換器を含む。一実施の形態において、熱型音響装置は、又、管腔の局所解剖の画像上にマッピングされた管腔の温度測定値又は相対温度を表示する。カテーテルは、更に、変換器が中を移動できるように構成された細長い管状部材と、変換器が管腔の温度を半径方向及び軸方向に走査できるように、変換器を移動させるように構成された制御装置とを含むことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の管腔に挿入されるように適合された細長部材と、細長部材内に配置された変換器とを備え、又、変換器が、生体の管腔から熱的発生音響波を受けると共に、受けた熱的発生音響波の強度に対応する第１出力信号を出力するように適合された医用撮像装置。
【請求項２】
変換器が、更に、第１期間内は熱的発生音響波を受け、又、第２期間内は音響パルスを発生し、発生された音響パルスのエコーを受けると共に第２出力信号を出力するように構成された請求項１に記載の医用撮像装置。
【請求項３】
細長部材が、遠位端、近位端と中心軸心を有する管状本体を備え、又、変換器が、細長部材内を中心軸心に沿って遠位端から近位端まで移動するように構成された請求項１に記載の医用撮像装置。
【請求項４】
細長部材内に駆動軸を更に備え、又、駆動軸が、変換器に連結されていると共に、細長部材の中心軸心に沿って変換器から近位方向に延在する請求項３に記載の医用撮像装置。
【請求項５】
駆動軸が制御装置に連結され、又、制御装置が、変換器が管腔の少なくとも１個の半径方向位置から熱的発生音響波を受けることができるように、変換器を中心軸心の回りを半径方向に回転させるように構成された請求項４に記載の医用撮像装置。
【請求項６】
駆動軸が制御装置に連結され、又、制御装置が、変換器が管腔の少なくとも１個の軸方向位置で熱的発生音響波を受けることができるように、変換器を中心軸心に沿って軸方向に移動させるように構成された請求項４に記載の医用撮像装置。
【請求項７】
駆動軸が制御装置に連結され、又、制御装置が、変換器が管腔の１個以上の軸方向位置から熱的発生音響波を受けることができるように、変換器を中心軸心に沿って軸方向に移動させるように構成された請求項５に記載の医用撮像装置。
【請求項８】
変換器が撮像装置に連結され、又、撮像装置が、各々が管腔の異なる部分に関連する複数の第１出力信号に基づいて、管腔の複数の個所の相対温度を決定するように構成された請求項１に記載の医用撮像装置。
【請求項９】
変換器が撮像装置に連結され、又、撮像装置が、第１出力信号に基づいて管腔の一個所の温度を計算するように構成された請求項８に記載の医用撮像装置。
【請求項１０】
撮像装置が、変換器に連結された増幅器を備え、又、増幅器が第１出力信号を増幅するように構成された請求項８に記載の医用撮像装置。
【請求項１１】
撮像装置が、増幅器に連結された積分器を備え、又、積分器が、増幅された信号を積分するように構成された請求項１０に記載の医用撮像装置。
【請求項１２】
撮像装置が、管腔の個所の相対温度を決定するように構成されたプロセッサを備える請求項８に記載の医用撮像装置。
【請求項１３】
撮像装置が、管腔の温度を計算するように構成されたプロセッサを備える請求項９に記載の医用撮像装置。
【請求項１４】
撮像装置が、管腔の個所の相対温度を表示するように構成された表示装置を備える請求項８に記載の医用撮像装置。
【請求項１５】
撮像装置が、管腔の温度を表示するように構成された表示装置を備える請求項９に記載の医用撮像装置。
【請求項１６】
変換器が撮像装置に連結され、又、撮像装置が、第１出力信号に基づいて管腔の一個所の相対温度を決定するように構成されていると共に、更に、管腔の局所解剖を音響的に測定するように構成された請求項２に記載の医用撮像装置。
【請求項１７】
撮像装置が、第１出力信号に基づいて管腔の温度を計算するように構成されていると共に、更に、管腔の局所解剖を音響的に測定するように構成された請求項１６に記載の医用撮像装置。
【請求項１８】
温度が管腔の局所解剖測定の画像上にマッピングされる請求項１６に記載の医用撮像装置。
【請求項１９】
画像が多次元である請求項１８に記載の医用撮像装置。
【請求項２０】
画像がカラーコード化されている請求項１８に記載の医用撮像装置。
【請求項２１】
カテーテルを含む請求項１に記載の医用撮像装置。
【請求項２２】
カテーテルが、管腔の一個所を治療するように適合された治療装置を含む請求項２1に記載の医用撮像装置。
【請求項２３】
治療装置が、膨張式バルーンを含む請求項２２に記載の医用撮像装置。
【請求項２４】
治療装置が、熱を管腔に印加する請求項２２に記載の医用撮像装置。
【請求項２５】
生体の管腔の第１個所と第２個所の相対温度を決定する方法において、
生体の管腔の第１個所から第１熱的発生音響波を受けるステップと、第１熱的発生音響波に基づいて、第１熱的発生音響波の強度に対応する第１出力信号を発生するステップと、生体の管腔の第２個所から第２熱的発生音響波を受けるステップと、第２熱的発生音響波に基づいて、第２熱的発生音響波の強度に対応する第２出力信号を発生するステップと、第１出力信号と第２出力信号に基づいて、管腔の第１個所と第２個所の相対温度を決定するステップとを備える方法。
【請求項２６】
変換器が管腔の第１個所から第１熱的発生音響波を受けることができるように、変換器を管腔内で半径方向に回転させるステップを更に備える請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
変換器が管腔の第１個所から第１熱的発生音響波を受けることができるように、変換器を管腔内で軸方向に移動させるステップを更に備える請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
第１出力信号を増幅するステップと、増幅された第１出力信号を積分するステップと、積分された第１出力信号に基づいて管腔の温度を計算するステップとを更に備える請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
管腔の第１個所の温度を表示装置に表示するステップを更に備える請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
管腔の第１個所の温度を表示装置にカラーコード化フォーマットで表示するステップを更に備える請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
管腔の第１個所の温度を表示装置に多次元フォーマットで表示するステップを更に備える請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
管腔の第１個所の温度を表示装置に近似的リアルタイムで表示するステップを更に備える請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
変換器をして音響パルスの送出をさせる励起パルスを変換器に送信するステップと、管腔によってエコーされた音響パルスの受信に応じて変換器によって発生された第３出力信号を受信するステップと、管腔の局所解剖を決定するステップとを更に備える請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
管腔の局所解剖の画像を表示するステップを更に備える請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
管腔の温度が管腔の局所解剖の画像上にマッピングされる請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
相対温度に基づいて管腔の一個所を治療するステップを更に備える請求項２５に記載の方法。
【請求項３７】
カテーテルを製作する方法において、
遠位端と近位端を有する管状の細長部材を設けるステップと、変換器を細長部材の遠位端に挿入するステップとを備え、又、変換器は、生体の管腔内に配置されている時、管腔の一個所から熱的発生音響波を受けると共に熱的発生音響波の強度に基づいて信号を出力するように適合された方法。
【請求項３８】
変換器を細長部材に挿入する前に変換器を駆動軸と信号線に連結するステップを更に供え、又、駆動軸と信号線は、細長部材の中心軸心に沿って変換器から近位方向に延在する請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
変換器を回転するように構成された制御装置に駆動軸を連結するステップと、変換器によって発生された出力信号に基づいて管腔の一個所の温度を決定するように構成された撮像装置に信号線を連結するステップとを更に備える請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
腔内画像を生成する方法において、
音響変換器を生体の管腔内に配置するステップと、変換器内からのエネルギー源に基づいて管腔の画像を生成するステップと、温度マップを生成すると共に画像と共に表示して、管腔の形態学的及び検温的特性が表示されるステップとを備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、熱型撮像に関し、特に、生体の管腔の熱型音響撮像に関する。
【背景技術】
【０００２】
カテーテルは、体内の離れた及びそうでなく到達不可能な位置へのアクセスを許容することにより、医療状態を診断及び治療するのを助けるのに一般に用いられる器具である。撮像、血管形成術、体内への薬物の注入等の広い範囲の医療処置をカテーテルで行うことができる。カテーテルは、血管又は動脈等の身体管腔へのアクセスを得るのに使用される時に、特別の利点をもたらす。
【０００３】
アテローム性動脈硬化症は、世界中で最も一般的な変性の冠状動脈と血管の疾患である。それは、管壁への脂質沈着の増大による血管の収縮と硬化を特徴とし、血小板促進、石灰化と線維化に帰着する。脂質沈着は、更に、閉塞性硬化巣と受攻硬化巣という２個の形式に特徴付けられる。閉塞性硬化巣に起因するアテローム性動脈硬化症は、典型的にカテーテルの助けで治療される。
【０００４】
アテローム性動脈硬化症を診断及び／又は治療する時、管壁の画像を得るために、撮像カテーテルを使用することが望ましい。例えば、血管の内面の画像は、超音波又は光撮像手法に基づく撮像カテーテルを使用して作製することができる。超音波カテーテルは、超音波変換器を収容すると共に、制御撮像装置に接続される。制御装置は、変換器を振動させる励起信号を変換器に送る。この振動は、管腔の内面に達するまで変換器から発する音響波を発生する。音響波は、内面でエコーして変換器に戻る。波が変換器に到達する時、波は、変換器を振動させて、信号を制御装置に送り返す。次に、制御装置は、発光組織内の各種の深さで管腔の局所解剖を決定することができる。撮像装置は、医療専門家又は他のユーザーによって観察されるこの局所解剖を表示することができる。この手法は、血管の内部をマッピングすると共に、閉塞性硬化巣に起因する閉鎖の場所を定めることによってアテローム性動脈硬化症を治療するのを助ける努力において貴重である。一旦場所が定まると、これらの閉鎖は、手術又は血管形成術等の適当な医療処置によって除去することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、カテーテル基準撮像又は血管造影法や透視検査法等の他の医療手法によって診断できない医療状態がある。これらの状態の一つが、受攻硬化巣の形成に起因するアテローム性動脈硬化症である。受攻硬化巣は、薄膜又は線維性キャップによって被覆された管壁内の膿瘍のようにある。それは、無症状であって、動脈を収縮させないけれども、受攻硬化巣は、炎症を極めて受けやすい。炎症、びらんと潰瘍は、受攻硬化巣を破裂させ得る。管壁の破裂は、致死の心筋梗塞の推定６０−７０％に帰着する。関連炎症組織と共に脂質核の存在は、硬化巣で誘発される潜在的な破裂の強力な徴候である。
【０００６】
よって、管腔と管壁を撮像する改良された装置と方法への必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
カテーテル等の改良された医療装置は好ましくは変換器を含み、又、変換器は、生体の管腔内に配置されている時に熱的発生音響波を受けると共に、受けた熱的発生音響波の強度に対応する第１信号を出力する。
【０００８】
次に記載されるのは、改良されたカテーテルの例示の実施の形態である。改良されたカテーテルは、中心軸心、遠位端と近位端を有する管状の細長部材を含み、変換器が細長部材内を移動するように構成されている。カテーテルは、又、変換器に連結されていると共に細長部材の中心軸心に沿って変換器から近位方向に延在する駆動軸を含む。一実施の形態において、駆動軸を制御装置に連結することができ、又、制御装置は、変換器が管腔内の少なくとも１個の半径方向位置から熱的発生音響波を受けることができるように、変換器を中心軸心の回りを半径方向に回転させるように構成されている。別の実施の形態において、制御装置は、変換器が管腔の少なくとも１個の軸方向位置で熱的発生音響波を受けることができるように、変換器を中心軸心に沿って軸方向に移動させるように構成されることができる。
【０００９】
例示の実施の形態において、変換器が、第１出力信号に基づいて管腔の温度を計算するように構成された撮像装置に連結される。変換器は、第１出力信号を増幅するように構成された増幅器に連結される。増幅器は、次に、増幅された信号を積分すると共に信号をプロセッサに出力するように構成された積分器に連結され、更に、プロセッサは、管腔の温度を計算するように構成される。ある実施の形態では、管腔の温度を、管腔の局所解剖の画像上にマッピングすることができる。その画像は、多次元、カラーコード化であり得ると共に、近似的リアルタイムで表示され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書に記載される装置と方法は、生体の管腔によって発生される熱雑音の量に基づく管腔の温度測定を行う。好ましい実施の形態において、カテーテル等の医療装置は、生体の管腔に挿入され、カテーテル内に収容される音響変換器は、管腔の壁に沿う位置における温度を測定する。簡便のために、カテーテルの実施の形態を参照するが、このようなカテーテルの実施の形態は、カテーテル以外の実施の形態に適合できる。カテーテルは、温度測定値を表示すると共に医療診断及び治療に使用できる撮像装置に接続される。温度測定値は、管腔の３次元局所解剖的、形態学的又は位置的な画像上にマッピングされると共に、管腔内の温度勾配を示すようにカラーコード化され得る。大きな温度勾配は炎症組織を示し得る。
【００１１】
熱が系統に導入されると、系統内の分子は励起されてランダムで無秩序な運動で振動する。この運動は、一般に熱雑音と呼ばれる弱い音響波を作る。これらの波は広い範囲の周波数で発せられ、これらの波の強度は、系統の温度に対して２次関係を有する。従って、相対的に小さい温度変化が、波強度の大きな変化に対応し得る。これらの波の強度を、測定して、系統の温度を計算するのに使用できる。音響変換器は、これらの波の強度を測定するように構成されると共に、系統の温度を計算するのに使用され得る。炎症状態は、一般に、患部組織内に高温を生じるので、組織の温度変動の測定は、受攻硬化巣、感染、悪性と他の病的又は損傷組織に起因するような潜在的炎症状態を証明し得る。
【００１２】
図１Ａは、熱型音響装置１００の一実施の形態を描写し、図１Ｂは、図１Ａの個所１Ｂの拡大図を図示する。熱型音響装置１００は、生体の管腔内の温度を音響的に測定するように構成されると共に、カテーテル１０２を含む。カテーテル１０２は、変換器１０６、細長部材１０８、駆動軸１１０と信号線１１２を含む。細長部材１０８は、可撓性材料から成ることが好ましいと共に、変換器１０６が中を半径方向及び軸方向に移動できるように、中心を中空にした管状に形成される。変換器１０６は、いかなる型式の公知の変換器でもよく、又、例えば、前向き又は横向きの変換器でもよい。変換器１０６は、カテーテル１０２の遠位端で又は遠位端近傍で細長部材１０８内に配置されることが好ましい。変換器１０６に接続される駆動軸１１０と信号線１１２は、駆動軸１１０と信号線１１２が撮像装置１０４に連結される、カテーテル１０２の近位端に向けて延在する。勿論、本明細書に記載する全ての実施の形態において、超音波透過窓（不図示）と、医用撮像及び／又はカテーテル設計の分野の当業者には公知の例えば、膨張式バルーンと熱印加装置を含む他の特徴とを含んでもよい。カテーテル１０２の適用と実施は変動するけれども、典型的な実施の形態において、細長部材１０８は、食塩水等のカテーテル流体１０９で満たされると共に、血管又は冠状動脈等の身体の管腔に挿入される。
【００１３】
図２Ａは、熱型音響装置１００内のカテーテル１０２の一実施の形態の斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａの個所２Ｂの拡大図である。本実施の形態において、変換器１０６は、方向矢印２２０で示すように、熱雑音を単一方向に又は一方向から受容したり検知するように構成される。他の実施の形態において、変換器１０６は、多方向又は全方向構成において熱雑音を受容するように適合させることができる。撮像装置１０４は制御装置１１４を含む。制御装置１１４は、駆動軸１１０と変換器１０６を細長部材１０８の中心軸心１１６の回りを半径方向に回転させるように動作する。この半径方向運動は方向矢印２３０によって描写される。制御装置１１４は、受容方向２２０の方位を含む変換器１０６の半径方向位置を追跡することにより、各温度測定値が管腔内の半径方向位置と相関させられる。このように、駆動軸１１０の回転は、変換器１０６が管腔内の異なる半径方向位置で熱雑音を受容することを許容する。これは、一般に、管腔の半径方向走査と呼ばれる。
【００１４】
半径方向走査に加えて、変換器１０６は、図３に描写するように、細長部材１０８の中心軸心１１６に沿って軸方向に走査するように構成できる。これをするために、制御装置１１４は、駆動軸１１０と変換器１０６を方向３２０に引き戻す（又は前に押す）ように動作する。これは、典型的に、固定速度で又は一段ずつになされる。制御装置１１４は、再び、変換器１０６の位置を追跡して、各測定をその軸方向位置に相関させる。もし変換器１０６が、軸方向に加えて半径方向に走査するように構成されていると、引き戻しが一段ずつに起こる時、変換器１０６は、一軸方向位置で半径方向に管腔の温度を測定し、次に、第２軸方向位置において半径方向に測定するように引き戻される（又は、前に押される）。その引き戻しが固定速度で起こる時、変換器１０６が半径方向及び軸方向に移動している間に温度測定が行われて、螺旋状経路に沿って測定がなされる。制御装置１１４が、半径方向及び軸方向走査中に変換器１０６、駆動軸１１０と信号線１１２を移動させる間、細長部材１０８は、所定位置にとどまることが好ましい。
【００１５】
熱型音響装置１００の別の実施の形態が、カテーテル１０２が管腔４００に近接している図４に描写される。炎症部４０２は、管腔４００内で非炎症部４０４よりも高温を有する領域である。従って、その高温のため、炎症部４０２によって発生される熱雑音４０６は、非炎症部４０４によって発生される熱雑音４０６より高い強度を有する。変換器１０６の帯域幅内で振動して方向２２０に伝播する熱雑音４０６は、変換器１０６を振動させる。この振動の結果として、変換器１０６は出力信号４１０（不図示）を発生し、出力信号４１０の強度は、受容した熱雑音４０６の強度又は強さに対応する。出力信号４１０は、次に、信号線１１２（不図示）に沿って撮像装置１０４に伝播され、撮像装置１０４において、出力信号４１０は温度測定値を計算するのに使用される。
【００１６】
本実施の形態において、カテーテル流体１０９と、典型的に血液である体液４０８とは、各々が音響波の伝播を容易にする媒体であるので、熱雑音４０６と実質的に干渉しない。別の実施の形態では、カテーテル１０２は、管腔４００と直接接触して体液４０８を変位させるのに十分な程大きい。これは、熱雑音４０６を体液４０８中に伝播させる必要を無くし、更に、十分なレベルの血流を維持するために、体液４０８を細長部材１０８の内部に送ることができる。細長部材１０８は、音響波の伝播と実質的に干渉しないように選択された材料から成ることが好ましい。実質的な干渉は、熱雑音４０６の受容に基づく温度測定が不可能な程度まで音響波の通過を反射又は封鎖することによって特徴付けられる。
【００１７】
熱型音響装置１００によって取られる測定の精度は、温度分解能（ΔＴ）と呼ばれる。熱型音響装置１００の温度分解能は、炎症部４０２と非炎症部４０４の間の温度変動を測定するのに十分であることが好ましい。熱型音響装置１００が必要とする温度分解能の程度は、各々の個々の用途の必要条件に応じて変動するが、より高い分解能が一般に都合のいい。熱型音響装置１００の温度分解能は、時間の関数であり、より詳しくは、熱型音響装置１００の温度分解能は、次式で与えられる。
【００１８】
2006512971.tif 000003
【００１９】
ここで、Ｔ０は、身体温度（ケルビン（Ｋ））であり、ＫＮは雑音係数（ｄＢ）であり、ηは、変換器１０６の効率係数であり、τは、熱雑音の受容期間（秒）、ΔＦは、変換器１０６の帯域幅（ヘルツ）であり、Ｇは、図５の増幅器５１０の増幅（ｄＢ）であり、ΔＧは、増幅器５１０の増幅の変動（ｄＢ）である。
【００２０】
図５に図示される一実施の形態において、増幅器５１０は、殆ど又は全く変動せず、この場合、式（１）の温度分解能は次式で与えられる。
【００２１】
2006512971.tif 000004
【００２２】
従って、高度の温度分解能、即ち、より小さいΔＴを得るために、効率係数（η）、帯域幅（ΔＦ）と期間（τ）のより高い値が望ましい一方、ＫＮのより低い値が望ましい。
【００２３】
変換器１０６は、低強度の熱雑音４０６を受容するのに十分な程高感度であることが好ましい。一実施の形態において、変換器１０６は、３Ｆ−４０Ｍｈｚ±８Ｍｈｚの変換器であると共に、０．５℃未満の所望温度分解能で温度を測定するために使用される。所望温度分解能は、各々の個々の用途の必要に基づいて選択される。変換器１０６の寸法は、管腔４００の寸法に基づいて選択される。本実施の形態において、３Ｆ（フレンチ）の寸法の典型的な変換器１０６が選択され、変換器１０６は、４０Ｍｈｚの共振周波数と、１６Ｍｈｚ又は４０％である±８Ｍｈｚの帯域幅とを有する。変換器１０６の共振周波数は、熱雑音４０６の広い帯域幅により変動し得て、他の実施の形態において、共振周波数は、１−２Ｍｈｚの範囲に選択され得る。
【００２４】
上記式（２）を実例に適用すると、Ｔ０は、ケルビンでの典型的な人体温度である３１０°Ｋであり、ＫＮは、実験的に１ｄＢと決定され、変換器１０６の帯域幅は１６Ｍｈｚである。熱型音響装置は、人体での使用に制限されず、獣医の又は他の人間外用途に使用できることを注目すべきである。一実施の形態において、変換器１０６の効率は２０％であり、０．４１℃の分解能を約０．８９８秒の期間で得ることができる。別の実施の形態において、変換器１０６の効率は、３０％であると共に、０．３７℃の分解能を約０．４４９秒だけの期間で得ることを許容する。従って、変換器１０６の効率は、所望温度分解能を得るのに必要な受容期間に大きな効果を有し得る。
【００２５】
図５は、変換器１０６が管腔４００の断面５００を半径方向に走査するように構成された熱型音響装置１００の別の実施の形態を描写する。本実施の形態において、変換器１０６は、断面５００内を方向５３０に回転すると共に、管腔４００によって発生される熱雑音４０６を受容する。上述したように、温度分解能は、変換器効率及び受容期間を含むいくつかの要因に依存する。受容期間は、回転速度と、変換器１０６が熱雑音４０６を受容している間の時間とによって決定される。従って、回転速度、回転数、受容時間と変換器１０６の効率は、所望レベルの熱分解能を得るように、調整され得る。この例示の実施の形態では、熱型音響装置１００は、断面５００の１回転において４回の温度測定をするように構成される。それゆえに、断面５００は、各々が分離された温度測定に対応する４個の温度測定区域５０２、５０４、５０６と５０８に分割される。１回転になされる温度測定の回数は、用途の必要に応じて変動する。
【００２６】
本実施の形態において、熱型音響装置１００は、又、各々が撮像装置１０４内に配置された増幅器５１０、積分器５１２、プロセッサ５１４と表示装置５１６を含む。含まれるが図示されないものは、細長部材１０８，駆動軸１１０と制御装置１１４である。変換器１０６が回転するにつれて、変換器１０６は、熱雑音４０６を受容して、受容した熱雑音４０６の強度に対応する出力信号４１０を発生する。出力信号４１０は、変換器１０６内に配置されたエネルギー源（不図示）によって発生される。出力信号４１０は、信号線１１２に沿って増幅器５１０に伝播される。増幅器５１０は、撮像装置１０４内での積分と処理を容易にするために、受けた出力信号４１０をより高いレベルに増幅する。一実施の形態において、増幅器５１０は、不必要な雑音を減衰しつつ、出力信号４１０を増幅するように構成されている。増幅器５１０は、又、もし望ましければ、整流器を付設することができる。変換器１０６が、撮像装置１０４による処理のための十分なレベルで出力信号４１０を出力する実施の形態では、増幅器５１０を消去できる。
【００２７】
積分器５１２は、温度測定中に増幅された出力信号４１０を積分又は合計し、一旦測定が完了すると、積分された出力信号４１０を出力するように構成できる。一実施の形態において、積分器５１２は、不必要な雑音を無視しつつ、出力信号４１０を積分するように構成される。図６は、積分器５１２で積分された電圧と時間の関係のグラフを描写する。変換器１０６が回転するにつれて、積分器５１２は、積分器５１２が積分された出力信号４１０をプロセッサ５１４に出力する時点で測定用の受容期間が終了するまで、増幅された出力信号４１０を積分する。
【００２８】
本実施の形態において、温度測定区域５０２は、時間Ｔ０で開始し時間Ｔ１で終了する。同様に、他の３個の温度測定区域は次のように開始及び終了する。温度測定区域５０４は、時間Ｔ１で開始し時間Ｔ２で終了し、温度測定区域５０６は、時間Ｔ２で開始し時間Ｔ３で終了し、温度測定区域５０８は、時間Ｔ３で開始し、断面５００の１回転が完了する時間Ｔ４で終了する。変換器１０６が、時間Ｔ０で断面５００内の回転を始める時、積分器５１２に存在する電圧は無い。変換器１０６が温度測定区域５０２を通過回転するにつれて、積分器５１２は、出力信号４１０を積分し、従って、積分器５１２上の電圧は、Ｔ０とＴ１の間で上昇する。Ｔ１において、変換器１０６は温度測定区域５０２の端に到達し、温度測定は完了する。プロセッサ５１４は、積分された電圧を積分器５１２から読出し、従って、図６の電圧は零に低減される。
【００２９】
積分器５１２の挙動は、残りの温度測定区域５０４−５０８に対して同様に進行する。変換器１０６が回転するにつれて、温度測定区域５０４に対する温度測定が行われて、積分器５１２内の電圧がＴ１からＴ２に上昇する。温度測定区域５０４に対する測定はＴ２で完了し、電圧は、プロセッサ５１４が積分器５１２から電圧を読出すにつれて、再び零に低減される。断面５００の全体が測定されるまで、この工程が温度測定区域５０６と５０８に対して繰返される。図６の図示を容易にするために、電圧変化は一定速度で起こるように描写されている。温度測定区域５０２、５０４、５０６と５０８の間に温度差がある時、図６に示されていないけれども、積分結果は異なる。当業者は、電圧変化が、変換器１０６が受容する熱雑音４０６の量の変動や熱型音響装置１００の内外の雑音等の多くの要因により一定速度であることは殆どあり得ないことを容易に理解するだろう。それに加えて、積分器５１２が読出される時の電圧変化は、一般的に瞬間的ではないが、読出し時間を無視し得る十分に高い速度で起こることが好ましい。下記のように、複数の積分器を組込んだ他の実施の形態は、無視し得ない読出し時間を補償することができる。
【００３０】
積分された出力信号４１０に基づいて、プロセッサ５１４は、対応する温度測定区域５０２−５０８の温度測定値を計算する。温度測定値は、出力信号４１０の強度に基づいて計算される。より高い温度は、より強い音響波を発生し、その音響波は、次に、より強い出力信号４１０を変換器１０６に発生させる。次に、出力信号４１０の強度は、管腔４００の温度測定値を計算するために、プロセッサ５１４によって使用され得る。プロセッサ５１４は、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、算術論理演算装置（ＡＬＵ）、マス・コプロセッサ、浮動小数点コプロセッサ、グラフィックスコプロセッサ、ハードウエアコントローラ、コントローラとして使用するためにプログラムされるプログラマブルロジックデバイス又は他の制御論理である。プロセッサ５１４は、無機材料、有機材料又はその組合せで形成されると共に、本明細書に開示されているか回路設計の当業者には公知の処理装置のいずれかを含んでもよい。プロセッサ５１４は、個々の用途の必要を満たすのに必要な速度と精度で温度を計算し得る任意の個数のプロセッサ又はコントローラであり得る。プロセッサ５１４は、計算の容易化、表示のためのデータのフォーマット化及びマッピングと制御装置１１４とのインターフェース化等のその用途に必要な追加のハードウエア又はソフトウエアを含み得る。好ましい実施の形態において、プロセッサ５１４は、処理のために出力信号４１０をデジタル化するアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む。プロセッサ５１４は、温度測定値を表示装置５１６に出力し、表示装置５１６は、見るユーザーと互換性のあるフォーマットで温度測定値を表示する。
【００３１】
図７は、変換器１０６が半径方向及び軸方向に走査するように構成された熱型音響装置１００の別の実施の形態を描写する。変換器１０６は、断面７００の回りを方向７３０に回転すると共に、断面７００内を軸方向に方向７３２に移動するように構成される。半径方向及び軸方向移動は、一段ずつ又は固定速度で又は用途の必要に適したいかなる組合せでもよい。本実施の形態において、半径方向及び軸方向移動の各々は、固定速度で起こる。熱型音響装置１００は、区域７０２、７０４、７０６と７０８として描写されるように、断面７００の４回の温度測定を行うように構成される。
【００３２】
本実施の形態において、変換器１０６は、所望の温度分解能を得るために、各区域７０２−７０８を半径方向に複数回走査する。従って、熱型音響装置１００は、４個の区域７２、７０４、７０６と７０８に夫々対応する４個の積分器７１２、７１４、７１６と７１８を含む。スイッチ装置７１０は、各区域７０２−７０８の温度測定の走査中に各積分器７１２−７１８を増幅器５１０に接続する。スイッチ装置７１０は、電気式スイッチ、機械式スイッチ又はマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）スイッチ等の組合せ電気機械式スイッチ等用途の必要を満たすのに適当ないかなる型式のスイッチでもよいと共に、ソフトウエアを含んでもよい。例えば、変換器１０６が区域７０２を走査する時、積分器７１２が、スイッチ装置７１０によって増幅器５１０に接続される。一旦変換器１０６が区域７０４に到達すると、スイッチ装置７１０は、積分器７１２との接続を開放して、代わりに、増幅器５１０を積分器７１４に接続する。変換器１０６が区域７０４の走査を完了するまで、積分器７１４は接続されたままである。同様に、変換器１０６が区域７０６を走査する時、積分器７１６が、増幅器５１０と接続される唯一の積分器である。
【００３３】
図８Ａ乃至図８Ｄは、図７に描写される実施の形態における積分器７１２−７１８に、夫々、対する電圧と時間の関係のグラフを描写する。時間Ｔ０において、変換器１０６は区域７０２の走査を始めて、積分器７１２の電圧が増加する。Ｔ１において、変換器１０６は区域７０２の走査を完了すると共に、区域７０４の走査を始める。スイッチ装置７１０は、積分器７１２を切断して、積分器７１４を増幅器５１０に接続する。それゆえに、積分器７１２の電圧は一定のままであり、積分器７１４の電圧は、区域７０４の走査に応じて上昇する。Ｔ２において、区域７０４の走査は完了して、区域７０６の走査が始まる。積分器７１６の電圧はＴ３まで上昇し、時点Ｔ３において、区域７０８の走査が始まり、積分器７１８の電圧が上昇する。Ｔ４において、区域７０８の走査は完了し、変換器１０６は区域７０２の第２の走査を始めて、再び、積分器７１２の電圧が上昇する。この工程は、各区域７０２−７０８が所望回数走査されるまで繰返される。前述したように、当業者は、図８Ａ乃至図８Ｄに描写された電圧の変化速度が、受容された熱雑音並びに熱音響装置１００の内外の雑音の量により必ずしも一定ではないことを容易に理解するだろう。
【００３４】
一旦各地域７０２−７０８が所望回数走査されると、各積分器７１２−７１８の電圧はプロセッサ５１４によってスイッチ装置７２０を介して読出される。例えば、区域７０２の温度測定が完了した時、区域７０２の温度を計算するために積分器７１２の電圧をプロセッサ５１４によって読出すことができるように、スイッチ装置７２０は、積分器７１２をプロセッサ５１４に接続する。本実施の形態において、スイッチ装置７２０は、好ましくは、一度に１個の積分器７１２−７１８をプロセッサ５１４に接続するだけで、区域７０２−７０８の走査がまだ進行中である間は全ての積分器７１２−７１８を分離したままである。スイッチ装置７２０は、分離状態において接地されるか又は開放されたままである。当業者は、温度を半径方向、軸方向又はその組合せで測定するように複数の増幅器５１０とプロセッサ５１４を組込んだ他の実施の形態を実施できることを容易に理解するだろう。それに加えて、積分器７１２−７１８の平行配置により、本実施の形態における読出し時間は、１個だけの積分器を組込んだ実施の形態よりも大きい。
【００３５】
図９は、管腔４００の温度を測定すると共に管腔４００の局所解剖を音響的に走査するように構成された熱型音響装置１００の別の実施の形態を描写する。本実施の形態において、変換器１０６は、断面９００の回りの方向９３０の回転中に、熱雑音４０６を受容すると共に断面９００の局所解剖を音響的に測定するように構成される。局所解剖を音響的に測定するために、熱型音響装置１００は、パルスエコー法を使用する。パルスエコー法の一実施の形態において、パルスエコー装置９１０が、励起信号を変換器１０６に送る。励起信号は、音響パルスを管腔４００の壁に外方へ変換器１０６に送らせる。音響パルスが管腔４００に衝突する時、音響パルスは、エコーして変換器１０６に戻る。次に、変換器１０６は、エコーしたパルスを受けると同時に、出力信号を発生する。パルスエコー装置９１０は、音響パルスの送信と受信の間の時間に基づいて、管腔４００までの距離を測定するように構成されている。パルスエコー装置９１０は、変換器１０６によって送信される音響パルスの周波数を調整することによって、管腔４００内の各種の表面深さにおける局所解剖を測定するように構成される。典型的に、低周波数は、高周波数よりも深く侵入する。
【００３６】
本実施の形態において、断面９００は、２５６個の別個の区域９０６に分割されている。各区域９０６は、２個の区域９０２と９０４を含む。変換器１０６は、区域９０２では管腔４００の局所解剖のパルスエコー測定を行うと共に、区域９０４では音響熱雑音４０６を受容する。本実施の形態では、区域９０２内の各パルスエコー測定は、断面９００の各回転に対する２５６個の局所解剖的測定に対応する別個の局所解剖的測定として使用できる。しかしながら、所望の温度分解能を与えるのに十分に長い受容期間を得るには、各温度測定に複数の区域９０４が必要である。本実施の形態では、上述した実施の形態に類似して、断面９００に対して４個の温度測定区域９２２、９２４、９２６と９２８がある。各温度測定区域９２２−９２８は、６４個の区域９０４を含むことが好ましい。
【００３７】
以下の例は、本実施の形態を更に説明する。本例では、変換器１０６は、２６回転／秒の速度で回転する。断面９００は、２５６個の区域９０６に分割されている。この速度では、変換器１０６が各区域９０２内にあるのは約１５マイクロ秒である一方、変換器１０６が各区域９０４内にあるのは約１３５マイクロ秒である。本実施の形態で、変換器１０６の効率は３０％であり、所望温度分解能は０．３−０．４℃の範囲内である。これらの値は、例示目的だけであって、熱型音響装置１００を全く制限するものではない。上記例の記載と式（２）によれば、０．３７℃の分解能を約０．４４９秒の期間で得ることができる。変換器１０６は、合計で約８．６４ミリ秒間各区域９２２−９２８内にある。従って、０．３７℃の温度分解能を得るには、５２回転（２秒間）を要する。
【００３８】
もし変換器１０６が、又、軸方向に走査するように構成されていると共に、０．５ｍｍ／秒の速度で引き戻される（又は前に押される）ならば、各区域９２２−９２８は、１ｍｍの軸方向長さ９４０を有する。軸方向長さ９４０は、所定分解能で温度測定するように、変換器１０６が管腔４００の中心軸心に沿って走行する距離である。軸方向長さ９４０は、管腔４００に沿ったより多くの軸方向測定を許容するように小さいことが好ましい。しかしながら、もし他の要因が不変であれば、軸方向長さの減少は、通常、断面における温度測定区域の数の減少を必要とする。例えば、別の実施の形態では、断面９００内に２個の温度測定区域があるだけである。２個の温度測定区域に対しては、同じ温度分解能を得るのに２６回転しか必要としないので、各区域は、０．５ｍｍの軸方向長さを有する。
【００３９】
本実施の形態において、熱型音響装置１００は、増幅器５１０、積分器５１２、プロセッサ５１４と表示装置５１６に加えて、スイッチ装置９０８とパルスエコー撮像装置９１０を含む。変換器１０６が区域９０２内にある時、スイッチ装置９０８はパルスエコー装置９１０に接続され、逆に、変換器１０６が区域９０４内にある時、スイッチ装置９０８は増幅器５１０に接続される。既述のように、スイッチ装置９０８は、電気式スイッチ、機械式スイッチ又はマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）スイッチ等の組合せ電気機械式スイッチ等用途の必要を満たすのに適当ないかなる型式のスイッチでもよいと共に、ソフトウエアを含んでもよい。
【００４０】
本実施の形態において、熱型音響装置１００は、積分器５１２が各区域９０４の端で読出されるように構成され、且つ、積分器５１２の値を合計すると共に各区域９２２−９２８の温度測定値を計算するように構成される。しかしながら、用途の必要を満たすように任意の数の積分器５１２を使用することができ、確かに、異なる温度測定領域９２２−９２８の各々に対して複数の積分器５１２を使用することができる。更に別の実施の形態において、もし所望の分解能を得るために複数回転が必要であれば、別個の積分器が使用される。所望数の回転の完了の後、各積分器が読出される。
【００４１】
本実施の形態において、局所解剖測定と温度測定値が表示装置５１６に表示される。断面９００に対する局所解剖測定は、対応する局所解剖部の温度測定値と共にテクスチャ又はグラフィックフォーマットで表示され得る。例えば、一実施の形態において、局所解剖測定と温度測定値は、スプレッドシート等のロー（raw）フォーマットで提供される。別の実施の形態において、管腔の形態学的及び検温的特性の表示と共に、温度マップが管腔の画像に関して表示された増感腔内画像が生成される。
【００４２】
本実施の形態において、断面９００の多次元局所解剖画像が生成され、又、各区域９２２−９２８からの温度測定値が、画像内の対応する位置上にマッピングされる。表示される温度測定値は、２次元又は３次元（２Ｄ、３Ｄ）フォーマットを含む多次元フォーマットであると共に、リアルタイム又は近似的リアルタイムで生成される。表示される温度測定値は、カラーコード化され得ると共に、局所解剖測定にかぶさる。カラーコード化は管腔４００内の温度勾配に対応し、大きな勾配は炎症組織の可能性を示す。局所解剖画像は、ユーザーによるデータの効率的な理解を容易にするどんなフォーマットで熱型音響装置１００によって測定された情報でも提供することができる。
【００４３】
図１０は、管腔４００の温度を表示する方法の一実施の形態を描写する。１０００において、変換器１０６が管腔４００内に配置されている時、変換器１０６によって発生される出力信号４１０が受けられる。出力信号４１０は、変換器１０６によって受けられる熱的発生音響波の強度に対応する。次に、１００２において、出力信号４１０が増幅され、１００４において、増幅された出力信号４１０が積分される。次に、１００６において、管腔４００の温度が、積分された出力信号４１０に基づいて計算される。最後に、１００８において、管腔４００の温度が表示される。
【００４４】
図１１は、カテーテル１０２を製作する方法の一実施の形態を描写する。１１００において、細長い管状部材１０８が設けられる。細長部材１０８は、遠位端と近位端を有する。次に、１１０２において、変換器１０６が、駆動軸１１０と信号線１１２に連結され、駆動軸１１０と信号線１１２は、細長部材１０８の中心軸心に沿って変換器１０６から近位方向に延在する。次に、１１０４において、変換器１０６が、細長部材１０８の遠位端に挿入される。変換器１０６は、遠位端が管腔４００内に配置される時に熱的発生音響波を受けるように構成される。１１０６において、駆動軸１１０は、変換器１０６を回転及び／又は軸方向に並進するように構成された制御装置１１４に連結される。最後に、１１０８において、信号線１１２は、変換器１０６によって発生される出力信号４１０に基づいて管腔４００の温度を計算又は管腔４００の相対温度差を決定するように構成された撮像装置１０４に連結される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】熱型音響装置の一実施の形態の斜視図である。
【図１Ｂ】熱型音響装置の一実施の形態の斜視図である。
【図２Ａ】その熱型音響装置内のカテーテルの一実施の形態の斜視図である。
【図２Ｂ】その熱型音響装置内のカテーテルの一実施の形態の斜視図である。
【図３】その熱型音響装置内のカテーテルの別の実施の形態の斜視図である。
【図４】その熱型音響装置内のカテーテルの別の実施の形態の断面図である。
【図５】その熱型音響装置内のカテーテルの別の実施の形態の斜視図である。
【図６】その熱型音響装置内の積分器の一実施の形態における電圧と時間の関係を示すグラフである。
【図７】その熱型音響装置内のカテーテルの別の実施の形態の斜視図である。
【図８Ａ】その熱型音響装置内の積分器の一実施の形態における電圧と時間の関係を示すグラフである。
【図８Ｂ】その熱型音響装置内の積分器の一実施の形態における電圧と時間の関係を示すグラフである。
【図８Ｃ】その熱型音響装置内の積分器の一実施の形態における電圧と時間の関係を示すグラフである。
【図８Ｄ】その熱型音響装置内の積分器の一実施の形態における電圧と時間の関係を示すグラフである。
【図９】その熱型音響装置内のカテーテルの別の実施の形態の斜視図である。
【図１０】管腔の温度を描写する方法の一実施の形態を示すブロック図である。
【図１１】カテーテルを製作する方法の一実施の形態を描写するブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  熱型音響装置
１０２  カテーテル
１０４  撮像装置
１０６  変換器
１０８  細長部材
１１０  駆動軸
１１２  信号線
１１４  制御装置
４００  管腔
５００  断面
５１０  増幅器
５１２  積分器
５１４  プロセッサ
５１６  表示装置
７００  断面
７１０  スイッチ装置
７１２  積分器
７１４  積分器
７１６  積分器
７１８  積分器
７２０  スイッチ装置
９００  断面
９０８  スイッチ装置
９１０  パルスエコー装置
2006512971.tif 000005
2006512971.tif 000006
【図３】
2006512971.tif 000007
【図４】
2006512971.tif 000008
【図５】
2006512971.tif 000009
【図６】
2006512971.tif 000010
【図７】
2006512971.tif 000011
【図８Ａ】
2006512971.tif 000012
【図８Ｂ】
2006512971.tif 000013
【図８Ｃ】
2006512971.tif 000014
【図８Ｄ】
2006512971.tif 000015
2006512971.tif 000016
【図１０】
2006512971.tif 000017
【図１１】
2006512971.tif 000018
【国際調査報告】
2006512971.tif 000019
2006512971.tif 000020
2006512971.tif 000021
2006512971.tif 000022
2006512971.tif 000023
2006512971.tif 000024