(57)【要約】本発明は、尿道及び尿道周囲組織の評価を行うための、男性、女性、及び小児の尿道への挿入に適応するＭＲＩコイルを用いたシステム及び方法を提供する。該ＭＲＩコイルは、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路をからなるインターフェース回路と電気的に繋がっている。該インターフェース回路はまた、磁気共鳴撮像器とも電気的に繋がっている。特定の実施例においては、本発明は、女性の骨盤底の障害、前立腺の状態、及び小児の骨盤の異常を含む、尿道及び尿道周囲組織に関連する状態の診断及び処置を行うための方法を提供する。
2004504076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒト骨盤の解剖学的領域を磁気共鳴画像診断するための装置であって、該装置は、
アンテナを含む尿道内磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）コイルと、
前記アンテナと磁気共鳴撮像器との間に置かれたインターフェース回路であって、前記インターフェース回路は前記アンテナと電気的に繋がっており、また、前記磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、前記インターフェース回路は、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路を含む、インターフェース回路と、
前記アンテナを覆うハウジングとを含む、装置。
【請求項２】
前記アンテナは、フレキシブル回路基板上に存在する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記インターフェース回路は、ＤＣ調節回路をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記同調−整合回路、減結合回路、バルン回路及びＤＣ調節回路のうち少なくとも１つは、コネクタによって前記アンテナに接続されているインターフェースボックス内に収容されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記同調−整合回路、減結合回路、バルン回路及びＤＣ調節回路のうち少なくとも１つは、ワイヤレス接続によって前記アンテナに接続されているインターフェースボックス内に収容されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記アンテナは、受信専用コイルである、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記同調−整合回路は、第１の組のキャパシタは直列、第２の組のキャパシタは並列に、少なくとも２組のキャパシタを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記同調−整合回路、及び減結合回路のうち少なくとも１つは、フレキシブル回路基板上に存在する、請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
前記減結合回路は、ＰＩＮダイオードを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ハウジングは、遠位端において密閉されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記インターフェース回路と前記磁気共鳴撮像器との間の電気的繋がりは、ワイヤレス接続を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
ヒト骨盤の解剖学的領域を磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）するための装置であって、該装置は、
第１のアンテナと第２のアンテナとを含む尿道内磁気共鳴撮像コイルシステムであって、前記第２のアンテナは前記第１のアンテナに対して、あらかじめ選択された位置に向けて置かれている、尿道内磁気共鳴撮像コイルシステムと、
磁気共鳴撮像器と前記第１及び第２のアンテナとの間に置かれたインターフェースシステムであって、前記インターフェースシステムは、前記磁気共鳴撮像器ならびに前記第１のアンテナ及び第２のアンテナのそれぞれと電気的に繋がっており、前記インターフェースシステムは、同調−整合システム、減結合システム、及びバルンシステムを含む、インターフェースシステムと、
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナのうち少なくとも１つを覆うハウジングと含む、装置。
【請求項１３】
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナのうち少なくとも１つは、フレキシブル回路基板上に存在する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記予め選択された位置は、前記第１のアンテナを、前記第２のアンテナに対してあらかじめ選択された角度で配置する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記あらかじめ選択された角度が約９０度である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記あらかじめ選択された位置は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間に矩形パターンを生成する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記インターフェースシステムは、第１のインターフェース回路と第２のインターフェース回路を含み、前記第１のインターフェース回路は、第１の同調−整合回路、第１の減結合回路、及び第１のバルンを含み、そして、第２のインターフェース回路は、第２の同調−整合回路、第２の減結合回路、及び第２のバルンを含み、前記第１のインターフェース回路は、前記第１のアンテナと前記磁気共鳴撮像器との間に置かれ、前記第１のアンテナ及び前記磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、そして、前記第２のインターフェース回路は、第２のアンテナと磁気共鳴撮像器の間に置かれ、前記第２のアンテナ及び前記磁気共鳴撮像器に電気的に繋がっている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記尿道内磁気共鳴撮像コイルシステムは、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間に位置付けることが可能な減結合パドルをさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記減結合パドルは、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間に略等距離に、斜めの位置に、傾斜して位置付けることが可能である、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記減結合パドルの位置は、尿道内磁気共鳴撮像コイルシステムのユーザーにより調整可能である、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記減結合パドルは、前記第１のアンテナ及び第２のアンテナのうち少なくとも１つと略類似の形状に形成されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記減結合パドルは、前記第１のアンテナ及び第２のアンテナのうち少なくとも１つと略類似の寸法で形成されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１のアンテナ及び第２のアンテナのうち少なくとも１つは、受信専用コイルである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記同調−整合システムは、第１の組のキャパシタは直列、第２の組のキャパシタは並列に、少なくとも２組のキャパシタを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記減結合システムは、ＰＩＮダイオードを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記インターフェースシステムと前記磁気共鳴撮像器との間の電気的繋がりは、ワイヤレス接続を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ハウジングは、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナのうち少なくとも１つを覆うために塗布された絶縁体層を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ハウジングは、中空円筒状部材を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２９】
前記中空円筒状部材は、遠位端において密閉されている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記中空円筒状部材は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナを覆っている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
患者の骨盤内の解剖学的領域を処置するためのシステムであって、該システムは、
患者の尿道に挿入することが可能であり、前記尿道内に一時的に留置しておくことが可能な延長部材であって、前記延長部材は、尿道内撮像システム及び尿道内治療システムを収容し、前記尿道内撮像システムは、アンテナを含む尿道内磁気共鳴撮像コイルを含み、前記尿道内治療システムは、治療様式を、尿道内撮像システムによって撮像される解剖学的領域の部分へ経尿道的に送達するための尿道内送達装置を含む、延長部材と、
前記アンテナと磁気共鳴撮像器との間に置かれたインターフェース回路であって、前記インターフェース回路は、前記アンテナと電気的に繋がっており、また、前記磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、前記インターフェース回路は、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路とを含む、インターフェース回路とを含む、システム。
【請求項３２】
前記延長部材は、バルーンを膨らませることによってあらかじめ選択された位置に一時的に留置することができる、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記アンテナは、フレキシブル回路上に存在する、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記治療様式は、電磁線照射を含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記電磁線照射は、光エネルギーを含む、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記光エネルギーは、レーザによって生成される、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記電磁線照射は、マイクロ波エネルギーを含む請求項３４記載のシステム。
【請求項３８】
前記電磁線照射は、赤外線照射を含む、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３９】
前記電磁線照射は、紫外線照射を含む、請求項３４に記載のシステム。
【請求項４０】
前記治療様式は、薬物を含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項４１】
前記薬物は、放射線源を含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記治療様式は、挿入可能な装置を含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路のうち少なくとも１つは、コネクタによってアンテナに接続されているインターフェースボックスに収容されている、請求項３１に記載のシステム。
【請求項４４】
前記同調−整合回路、前記減結合回路、及び前記バルン回路の少なくとも１つは、ワイヤレス接続によってアンテナに接続されているインターフェースボックスに収容されている、請求項３１に記載のシステム。
【請求項４５】
前記同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路のうち少なくとも１つは、前記フレキシブル回路基板上に存在する、請求項３３に記載のシステム。
【請求項４６】
前記インターフェース回路と前記磁気共鳴撮像器との間の電気的繋がりは、ワイヤレス接続を含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項４７】
前記尿道内治療システムは、延長部材の外側表面に固着されている、請求項３１に記載のシステム。
【請求項４８】
前記尿道内治療システムは、一時的に前記外部表面に固着され、そこから移動させることが可能である、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記尿道内治療システムは、延長部材の外部に塗布された周囲の層の内部に収容されている、請求項３１に記載のシステム。
【請求項５０】
前記尿道内治療システムは、前記延長部材の内部に収容されている、請求項３１に記載のシステム。
【請求項５１】
前記延長部材は、中空円筒状部材を含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項５２】
前記尿道内部治療システムは、前記中空円筒状部材内に収容されている、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記尿道内治療システムは、前記中空円筒状部材内の第１の位置から、前記中空円筒状部材の外側の第２の位置まで移動可能である、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
前記送達装置は、前記尿道内システムが前記第２の位置に位置付けられると、治療様式を送達するために活性化される、請求項５３に記載のシステム。
【請求項５５】
患者の骨盤内の解剖学的領域を処置するための方法であって、該方法は、
患者の尿道内に挿入でき、かつ、一時的に留置することができる延長部材を含む医療器具を設け、前記延長部材は尿道内撮像システム及び尿道内治療システムを収容し、前記尿道内撮像システムは、アンテナを含む尿道内磁気共鳴撮像コイルを含み、前記尿道内治療システムは、治療様式を、尿道内撮像システムによって撮像される解剖学的領域の部分へ経尿道的に送達するための尿道内送達装置を含み、
インターフェース回路を、前記アンテナと磁気共鳴撮像器の間に設け、前記インターフェース回路はアンテナと電気的に繋がっており、また、磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、前記インターフェース回路は、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路を含み、
前記磁気共鳴撮像器を設け、
前記延長部材を前記患者の尿道に挿入し、
前記延長部材を前記尿道に一時的に留置し、
前記患者の骨盤を、磁気共鳴撮像器に対して診断的に効果的な位置に置き、
前記磁気共鳴撮像器を使用して、解剖学的領域の周囲の組織内に磁気共鳴信号を励起させ、
前記ヒト骨盤にグラジエント磁気パルスを加え、磁気共鳴信号を空間的にコード化し、
前記尿道内磁気共鳴撮像コイル内で前記磁気共鳴信号を受信し、そこから応答性出力信号を生成し、
前記出力された信号を処理し、解剖学的領域の画像を取得して、処置すべき解剖学的領域の部分を特定し、
尿道内治療システムを該部分の治療的近位端に置き、そして
前記治療送達装置を用いて、治療様式を前記部分に経尿道的に送達することを含む、方法。
【請求項５６】
前記領域の治療後画像を取得することをさらに含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記領域の治療後画像を取得する工程は、前記尿道内撮像システムを用いて行われる、請求項５４に記載の方法。
【請求項５８】
ヒト骨盤の解剖学的領域を検査する方法であって、該方法は、
フレキシブル回路基板上に存在するアンテナを含む尿道内磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）受信コイルを設け、
インターフェース回路を、前記アンテナと磁気共鳴撮像器の間に設け、前記インターフェース回路は、前記アンテナと電気的に繋がっており、また、前記磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、前記インターフェース回路は、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路を含み、
アンテナを覆うハウジングを設け、
前記磁気共鳴撮像器を設け、
前記尿道内磁気共鳴画像診断受信コイルをヒト尿道に挿入し、
ヒト骨盤を、前記磁気共鳴撮像器の主磁場内に位置付け、
前記主磁場をヒト骨盤に加え、
ＲＦパルスを前記ヒト骨盤に加えて、前記ヒト骨盤において磁気共鳴信号を励起し、
グラジエント磁気パルスを前記ヒト骨盤に加えて、磁気共鳴信号を空間的にコード化し、
前記尿道内磁気共鳴画像診断受信コイル内で前記磁気共鳴信号を受信し、
前記尿道内ＭＲＩから応答性出力信号を発信し、
前記出力信号を処理し、それらをヒト骨盤の解剖学的領域についての情報に変換し、
それによって、前記解剖学的領域を検査する、方法。
【請求項５９】
患者の前立腺の異常を診断する方法であって、該方法は、
フレキシブル回路基板上に存在する、アンテナを含む尿道内磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）受信コイルを設け、
インターフェース回路を、前記アンテナと磁気共鳴撮像器の間に設け、前記インターフェース回路は、前記アンテナと電気的に繋がっており、また、前記磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、前記インターフェース回路は、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路を含み、
前記アンテナを覆うハウジングを設け、
前記磁気共鳴撮像器を設け、
前記尿道内磁気共鳴画像診断受信コイルを尿道前立腺部に挿入し、
前記患者の前立腺を磁気共鳴撮像器の主磁場内に位置付け、
磁気共鳴撮像器を使用して、尿道前立腺部の周囲の組織において磁気共鳴信号を励起し、
グラジエント磁気パルスを前記前立腺に加えて、磁気共鳴信号を空間的にコード化し、
前記尿道内磁気共鳴画像診断受信コイル内で前記磁気共鳴信号を受信し、そこから応答性出力信号を生成し、
前記出力信号を処理し、尿道前立腺部の周囲の組織についてのデータを取得し、そして、
前記データを評価し、前立腺の異常を診断することを含む、方法。
【請求項６０】
女性患者の骨盤底の異常を診断する方法であって、該方法は、
フレキシブル回路基板上に存在する、アンテナを含む尿道内磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）受信コイルを設け、
インターフェース回路を、前記アンテナと磁気共鳴撮像器の間に設け、前記インターフェース回路は、前記アンテナと電気的に繋がっており、また、前記磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、前記インターフェース回路は、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路を含み、
アンテナを覆うハウジングを設け、
前記磁気共鳴撮像器を設け、
前記尿道内磁気共鳴画像診断受信コイルを女性尿道に挿入し、
前記骨盤底を磁気共鳴撮像器の主磁場内に位置付け、
磁気共鳴撮像器を使用して、女性尿道の周囲の組織において磁気共鳴信号を励起し、
グラジエント磁気パルスを女性尿道の周囲の組織に加えて、磁気共鳴信号を空間的にコード化し、
前記尿道内受信コイルで前記磁気共鳴信号を受信し、そこから、応答性出力信号を生成し、
前記出力信号を処理して、女性尿道の周囲の組織についてのデータを取得し、そして、
前記データを評価して、女性骨盤底の異常を診断することを含む、方法。
【請求項６１】
小児患者の骨盤の状態を診断する方法であって、該方法は、
フレキシブル回路基板上に存在する、アンテナを含む尿道内磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）受信コイルを設け、前記尿道内磁気共鳴画像診断受信コイルは、小児患者の尿道に挿入するための寸法に適応し、
インターフェース回路を、前記アンテナと磁気共鳴撮像器の間に設け、前記インターフェース回路は、前記アンテナと電気的に繋がっており、また、前記磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、前記インターフェース回路は、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路を含み、
アンテナを覆うハウジングを設け、
前記磁気共鳴撮像器を設け、
前記尿道内磁気共鳴画像診断受信コイルを小児患者の尿道に挿入し、
前記骨盤を前記磁気共鳴撮像器の主磁場内に位置付け、
前記磁気共鳴撮像器を使用して、尿道の周囲の組織において磁気共鳴信号を励起し、
グラジエント磁気パルスを前記ヒト骨盤に加えて、磁気共鳴信号を空間的にコード化し、
前記尿道内磁気共鳴画像診断受信コイル内で前記磁気共鳴信号を受信し、そこから、応答性出力信号を生成し、
前記出力信号を処理し、尿道の周囲の組織についてのデータを取得し、そして、
前記データを評価して、小児患者の骨盤の異常を診断することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
１．発明の分野
本発明は、一般的には磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）に関し、より詳細にはインビボＭＲＩのための装置に関する。
【０００２】
２．関連技術
尿道及び尿道周囲組織の解剖学的構造を評価することは、男性及び女性の多くの臨床状態の診断及び処置にとって重要である。悪性の状態としては、膀胱癌、子宮や女性生殖器の癌、及び前立腺癌がある。非悪性の状態としては、例えば、男性及び女性における様々な種類の尿失禁といった排尿障害がある。成人における状態に加えて、解剖学的診断は、小児における骨盤や尿管の異常を評価する助けともなる。
【０００３】
尿道及び尿道周囲組織の解剖学的構造を評価することは、膀胱癌の進展度診断、及び望ましい処置方法の決定において有用である。膀胱癌は、年間約４５，０００人が罹患し、毎年約１０，０００人の男女がこの疾患のために死亡している。膀胱の腫瘍は、表在性の筋非浸潤病変と筋浸潤を伴う深い腫瘍に分類することができる。この疾患がさらに進行すると、隣接腫瘍からの圧迫、または真性の腫瘍浸潤により、膀胱頚部または尿道周辺の組織がゆがめられることがある。膀胱癌患者における尿道周囲組織の評価は、膀胱癌の進展度を確定する助けとなり得る。表在性高分化型病変には内視鏡的切除術が適し、浸潤腫瘍には膀胱上窩尿路変更術と併せた膀胱切除が必要かもしれない。膀胱壁への関与の度合の評価は、適切な治療法を選択する医師にとって有用かもしれない。
【０００４】
女性生殖器官の癌は、状況によっては、尿道周囲組織にも及ぶ。例えば子宮頸癌はリンパ管を通じて広がり、最初は子宮頸部のすぐ横の組織内に位置するリンパ節まで広がる。また直接経膣で広がることもある。これらの組織に関与する病変は、関与する組織の程度や位置によって、ＩＩ期またはＩＩＩ期と表される。そのような癌は局部的に進行すると考えられている。局部的に進行した子宮頸癌には、切除治療よりもむしろ、放射線治療が行われるのが一般的である。したがって、適切な処置のコースを決定するためには、正確な解剖学的情報が必要である。尿道周囲の骨盤組織の評価がそのような有用な情報を提供することもある。同様に、外陰や子宮内膜の癌の進展度診断にも尿道周囲の解剖学的構造の評価が役立ち得る。
【０００５】
年間約４００、０００人が前立腺癌と診断され、毎年約４５、０００人がこの疾患により死亡している。悪性病変は腺部のあらゆる部分に発症し、その約３分の１が多数の領域に及ぶ。早期診断が生存の鍵であり、該疾患の進展度を診断することは、適切な治療を決定するために重要である。米国の臨床的進展度診断システムでは、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの４つのステージに分類されている。前立腺の異常が触知できない患者が該当するステージＡは、癌の体積によってステージＡ１とＡ２（Ａ１＜５％、Ａ２＞５％）に分類され、ともに良性疾患と推定されるので経尿道的切除術術（ＴＵＲＰ）による切除が行われる。ステージＢは、直腸検査で触診される小結節の癌に代表され、ステージＢ１（小結節が１．５ｃｍ以下）とＢ２（小結節が１．５ｃｍを超える）の疾患に分類される。ステージＣは、癌が前立腺の外部にまで広がって感じられる患者が該当し、ステージＤは、転移癌を伴う患者がこれに該当する。徐々に、ＴＮＭシステム（悪性腫瘍の国際臨床分類）が受け入れられるようになってきている。特にＰＳＡ（前立腺特異抗原）の上昇から癌があるとわかったが、それが触知できない癌である場合に、患者の進展度診断ができるためである。ステージＴ１ｃは、ＰＳＡ上昇のみに基づいて癌があるとされた患者が含まれ、Ｔ１ａはＡ１、Ｔ１ｂはＡ２、Ｔ２ａはＢ１、Ｔ２ｂはＢ２及びＴ３はＣに、それぞれ対応している。
【０００６】
前立腺特異的抗原（ＰＳＡ）のレベルは、該疾患の臨床上の程度に相関するものであったが、該疾患の解剖学的程度の評価は、外科的インターベンションの適切な種類を決定することに貢献する。早期癌は、腺嚢を超えて広がることはなく、遠隔部位に広がることもなく、前立腺に局在すると理解されている。前立腺癌には、患者の年齢、健康状態及び腫瘍の状態に応じて、治療に幅広い選択肢がある。可能な選択肢としては、「監視待機」、放射線治療、根治的前立腺切除、凍結外科療法、及びホルモン療法がある。癌が小さく、早期の癌で、患者が高齢（７０歳以上）の場合、「監視待機」の対象となるだろう。これらの患者は、膀胱の出口の閉塞症状及び遠位の疾患の発生についてモニターされる。状況によっては、この選択肢は若年患者にとっても適切な場合がある。根治的前立腺切除と称される、前立腺及び精嚢の全摘術は、癌が臓器に限定されているＴ１またはＴ２において恥骨後アプローチまたは会陰的アプローチのいずれかを用いて行われる。放射線治療は、これらの患者において外科的手術の代わりに行われる。放射線照射は、外部ビーム放射線治療によって、または前立腺内における放射性シードの局所的配置によって行うことができる。放射線治療と前立腺切除の効果の比較に関しては議論がある。放射線治療は、下痢、膀胱炎、インポテンス、失禁等の合併症を伴う可能性がある。これらのうち後者２つは、外科手術より放射線治療において頻度が低い。凍結外科療法による切除は、前立腺に限定される癌の治療の別のアプローチである。この治療を行うためには、医師は、超音波ガイダンス下で、前立腺実質中にステンレススチールプローブを皮下的に配置する。その後、液体窒素をそのプローブ内に循環させ、前立腺全体に広がる「アイスボール」（ｉｃｅ ｂａｌｌ）を生成させ、その広がりを経直腸超音波を用いてモニターし、組織内の凍結「前線」（ｆｒｏｎｔ）の進み方を観察する。前立腺組織において凍結と解凍のサイクルを行った結果、組織に凝固性の壊死を引き起こす。他の治療形態と同様、凍結外科療法を受けた患者は、処置後インポテンスや失禁を発症する危険性がある。しかしながら、この療法は侵襲性が低く、これまでのところ、結果は期待が持てるものである。対照的に、進行癌では、これらの治療法のいずれを用いても適切な処置はできない。したがって、前立腺に限定されているため根治的前立腺切除や他の局所的治療によって適切に治療される癌と、癌が前立腺を超えて広がっていて局所的治療は適応でない癌を区別することは重要である。尿道近位端が前立腺の内部にあるため、前立腺レベルでの尿道周囲組織の解剖学的評価は、前立腺及びその悪性状態を評価する機能をも果たす。
【０００７】
尿道や尿道周囲組織に影響を及ぼす非悪性の状態のうち、尿失禁は特に重要である。米国において、少なくとも１０００万人の成人が尿失禁に苦しんでいる。これには、米国人高齢者の１５〜３０％、老人ホームに暮らす推定１５０万人の少なくとも２分の１が含まれる。この疾患にかかる個人が抱える重大な精神社会学的重荷に加え、尿失禁は定量化されたヘルスケア、及び控えめに見積もっても年約１００億ドルにのぼる関連費用も問題となる。尿失禁は症状であり、それ自体疾患ではない。それはいくつかの臨床的パターンとして発生するが、それぞれに一連の病因が考えられる。
【０００８】
多くの場合、尿失禁は慢性的な問題であり、適切な診断及び処置がなければ、いつまでも続く。首尾よく処置されなかった尿失禁患者の数は驚くほど多い。解剖学的基礎、病態生理学及びこの状態に対する可能な処置についての知識が不十分なことも理由の１つである。新たな診断テストが開発されてはいるが、それらを適切に適用するためのガイドラインは未だ定式化されていない。また、様々な治療が提案されてはいるが、特定の状態に施すべき最良の処置については意見が分かれている。
【０００９】
尿失禁の評価は現在のところ、病歴や身体検査といったルーチンの診断ツールと、膀胱内圧測定、電気生理学的括約筋テスト、膀胱及び直腸の超音波、膀胱尿道鏡検査、尿流速計、及び映像尿力学診断といった特定の研究との組合せに依存している。超音波は経尿道的に、男性の尿道における横紋筋性括約筋の解剖学的構造や機能を評価するために用いられてきた。また、経膣超音波及び尿道内超音波は、尿失禁を評価するために女性患者に用いられてきた。
【００１０】
前立腺及び子宮頸部を高分解能で臨床的画像診断するためのキャビティー内磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）受信コイルの出現により、ＭＲＩボディーコイルのみで得られた画像診断に比べて高い空間分解能で骨盤底を画像化する技術の展望が示された。関連領域における信号−ノイズ（ＳＮＲ）比をさらに上昇させたいという動機から、著者らは、女性骨盤の解剖学的構造及び異常について、経直腸撮像法ならびに経膣撮像法を用いて、これらのキャビティー内コイルの価値を詳細に実証報告してきた。尿道及び骨盤底の外部ＭＲＩを、女性志願者及び患者に対して行い、関連領域の解剖学的構造を明らかにした。尿道及び尿道周囲組織の異常を評価するために、直腸内及び外部ＭＲＩの検査も行った。こうした努力にもかかわらず、これらの領域における臨床的及び放射線学上の評価は依然として難しく、完全に十分とはいえない。骨盤、直腸内、及び膣内フェーズドアレイコイルを用いた高分解能での磁気共鳴撮像は、女性の尿道及び尿道周囲組織の異常を描出する能力を劇的に高めたが、この部位の解剖学的構造についての議論、討論はいまだに続いている。
【００１１】
前立腺を含む骨盤組織の解剖学的構造を評価するためのシステム及び方法は、例えば、米国特許第４，９３２，４１１； ５，０５０， ６０７； ５，１７０，７８９； ５，３０７，８１４； ５，３４０，０１０； ５，３５５，０８７； ５，３６５，９２８； ５，４５１，２３２； ５，４１３，１０４； ５，４７６，０９５号明細書等、多くの引例に開示されている。しかしながら、当該技術分野において、特に女性における、尿道及び骨盤底についての、詳細かつ十分な解剖学的情報が必要だという状況はかわらない。この情報は、女性患者における尿失禁やその他の尿道の異常を理解するのに非常に役立ち、よって、外科的処置法を理解することに役立つだろう。さらに、現代の治療技術を導くため、及び前立腺癌の処置についてのより精密な解剖学的アプローチの開発を可能にするために、男性の尿道及び前立腺についての詳細な解剖学的情報を提供するための方法が当該技術分野においては必要である。
【００１２】
さらに、小児の骨盤の解剖学的構造を評価するのに適した技術が当該技術分野において必要である。先天性、後天性にかかわらず、尿生殖器の異常は、精密な解剖学的診断が役に立つ。例えば、膀胱外反症は解剖学的変形の一例であるが、それは、腹部の中胚葉の、成長した腹壁の臍下被膜の一部をなす胎生学的構造である排出腔膜への内部成長の欠如が原因で起こる。その完成した形状においては、膀胱の粘膜は後部腹壁上に露出し、恥骨結合が融合せず、尿道が尿道上裂をきたす。程度は低いが同様の合併症として尿道上裂のみが起こることがある。総排泄腔外反症は非常にまれな先天性異常であり、腫れた盲腸と回腸の開口部によって分離された２つの外反膀胱の半分（ｅｘｔｒｏｐｈｉｅｄ ｈｅｍｉｂｌａｄｄｅｒｓ）の存在がみとめられる。正常な膀胱機能の回復によってこの解剖学的異常を補正すること、ならびに、男性において正常な陰茎の外形を回復することが処置の目的である。骨盤尿道構造及び生殖器官を段階的に再生する必要があるため、総排泄腔外反症を治すことは非常に難しいことである。泌尿器系の解剖学的構造のより徹底的な理解が、必要な再生治療の計画及び実行する際、医師にとって助けとなるかもしれない。
【００１３】
診断技術は、骨盤の状態のための治療技術と組み合わせることができることが理解される。部位的及び局部的な解剖学構造を理解し、関連する病理学を認識することで、正確で効果的な処置を容易に行うことができるようになる。骨盤領域における悪性及び非悪性の状態にとって有用な治療法と組み合される診断技術は、当該技術分野において必要である。
【００１４】
磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）または磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）、特殊高周波（ＲＦ）の技術は、これらの診断上及び治療上の問題に適用できるかもしれない。ＭＲＩまたはＭＲＳにおいて、画像（スペクトル）の質をより高めるために、ＲＦ受信コイルを関連領域に配置し、信号−ノイズ比（ＳＮＲ）を増加させる。ＲＦ受信コイルは、体積コイル、表面コイル、及び腔内コイルのカテゴリーに大きく分類できる。体積コイルは、その体積内に関連領域を包含し、その撮像領域はコイルの内部に向けられている。表面コイルは、関連領域の上部に置かれ、その撮像領域はコイルのどちらかの側に向けられている。腔内コイルは、ヒトまたは動物の体の天然開口部（尿道、前立腺、膣、直腸、食道、膵臓等）、または人工的開口部（血管内等）に挿入される。それらの撮像領域はコイルの外部に向けられ、コイルの周りの領域の高分解能画像（スペクトル）を提供する。腔内に適用される可能性のある、異なるコイル設計が当該技術において利用可能である。腔内ＲＦコイル設計は、多くの形状で存在し、それらには、硬性（ＧＥ前立腺生検ガイダンスコイル（Ｒ．Ｄ． Ｗａｔｋｉｎｓ， Ｋ．Ｗ． Ｒｏｈｌｉｎｇ， Ｅ．Ｅ． Ｕｚｇｉｒｉｓ， Ｃ．Ｌ． Ｄｕｍｏｕｌｉｎ， Ｒ．Ｄ． Ｄａｒｒｏｗ、及び、Ｒ．Ｏ． Ｇｉａｑｕｉｎｔｏ，”Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｅ Ｇｕｉｄｅｄ Ｂｉｏｐｓｙ ｉｎ Ｐｒｏｓｔａｔｅ”， ４１２頁， Ｂｏｏｋ ｏｆ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ， ＩＳＭＲＭ ２０００）、軟性（Ａｔａｌａｒ， Ｅ．， Ｐ．Ａ． Ｂｏｔｔｏｍｌｅｙ、及び、Ｅ．Ａ． Ｚｅｒｈｏｕｎｉ， Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ， Ａｓｓｉｇｎｅｅ： Ｊｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：米国特許第５，６９９，８０１号明細書。１９９７年１２月２３日）、及びその他の形状がある。矩形／フェーズドアレイ腔内設計もまた早い時期に開示されていた（Ａｔａｌａｒの米国特許第５，６９９，８０１号明細書）。
【００１５】
しかしながら、キャビティー内設計における高いＳＮＲ及び信号均質性を提供することが依然必要とされている。独立しているが幾何学的に隣接している、共鳴周波数が同じになる２以上のコイル間の相互インダクタンスは、特定の状況下ではＳＮＲ及び信号均質性を向上させるかもしれない。しかし、そのような設計では、コイルどうしが結合することもあり、それによって、信号性能が悪くなり、信号の組織への透過深さが減少するかもしれない。通常、この相互インダクタンスは、キャパシタ、インダクタ、及び／または、その他の電子エレメントの組合せをコイルの共振回路に加えることによって補償される。他の補償手段としては、２以上のコイルを互いに対して機械的にそろえ、それによって、コイルを幾何学的に互いから絶縁させるという手段がある。
【００１６】
しかしながら、幾何学的な減結合では、十分な絶縁が行えるとは限らない。コイル全体の性能が、まだコイル間に残る結合によって低下するかもしれない。しかしながら、これらの種類の設計の素子どうしの結合を除去するための方法は１つも教示されていない。そのため、そのような装置を臨床で使用することはできなかった。２つ以上の近接するコイルを互いから絶縁するための手段として、コイルの磁束を操作するための金属パドルを使用するということが１９４６年Ｂｌｏｃｈ、Ｈａｎｓｅｎ、及びＰａｃｋａｒｄによって文献に記載されており（Ｆ． Ｂｌｏｃｈ， Ｗ． Ｗ． Ｈａｎｓｅｎ， Ｍ． Ｅ． Ｐａｃｋａｒｄ， Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． ７０：４７４ （１９４６年））、その後Ａｎｄｒｅｗによって （Ｅ． Ｒ． Ａｎｄｒｅｗ， Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ． Ｐｐ．５６−６３， Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖ． Ｐｒｅｓｓ， Ｌｏｎｄｏｎ， （１９５５年））、さらにその後Ｈｏｕｌｔらによって（Ｄ． Ｉ． Ｈｏｕｌｔ， Ｃ． Ｎ． Ｃｈｅｎ， Ｖ． Ｊ． Ｓａｎｋ， Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｒａｍｅ． Ｍａｇｎ． Ｒｅｓｏｎ． Ｍｅｄ． １， ３３９−３５３ （１９８４年））再び検討されている。しかしながら、これらの文献においては、大きな体積コイルを互いに減結合するのに、やや小さなパドルを使用して、コイル内部のＢ１場均質性の歪みを最小限にしていた。本報告で初めて記載されるように、そのようなパドルを、腔内コイルの「裏返し」（ｉｎｓｉｄｅ ｏｕｔ）設計に適用することによって、パドルをコイル間の最も感度の高い領域に挿入することが可能となった。さらに、そのパドルは、コイルのサイズと比べて大きく設計することができ、コイル絶縁のための非常に効果的な手段を、Ｂ１場に実際的に影響を及ぼすことなく、コイル外部に向かって提供することができた。約５０ｄＢの絶縁性を達成するために電子機器を追加する必要はない。信号均質性ならびに信号透過深さ、したがって、画像の質はコイル間の相互インダクタンスを最小限にすることによって非常に向上した。したがって、簡単に実効でき、効果的なＭＲＩやＭＲＳの２以上の独立したＲＦ送信または受信コイル間の相互インダクタンスを最小限にする手段も当該技術分野においては必要である。さらに信号均質性及び信号透過深さを向上させることができる、腔内に適用するためのＲＦコイルを考案することも必要である。
【００１７】
発明の要約
一局面において、本発明は、ヒト骨盤の解剖学的領域を磁気共鳴画像診断するための装置を提供する。一実施形態においては、本発明の装置は、アンテナを含む尿道内磁気共鳴撮像コイルと、前記アンテナと磁気共鳴撮像器との間に置かれたインターフェース回路であって、前記インターフェース回路は前記アンテナと電気的に繋がっており、また、前記磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、前記インターフェース回路は、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路を含む、インターフェース回路と、前記アンテナを覆うハウジングとを含むことができる。前記アンテナは、フレキシブル回路上に形成することができる。前記インターフェース回路は、コネクタによって前記アンテナに接続されているインターフェースボックス内に収容されていてもよい。前記アンテナは、受信専用コイルであってもよい。前記同調−整合回路は、第１の組のキャパシタは直列、第２の組のキャパシタは並列に、少なくとも２組のキャパシタを含むことができる。前記減結合回路はＰＩＮダイオードを含んでいてもよい。前記インターフェース回路はさらに、ＤＣ調整回路を含んでいてもよい。前記ハウジングは、遠位端において密閉されていてもよい。この実施形態および本発明の全ての実施形態においては、前記インターフェース回路と前記磁気共鳴撮像器との間の電気的繋がりは、ワイヤレス接続を用いて形成することができる。そして本発明による他の特定の実施形態においては、前記インターフェース回路とアンテナとの間の電気的繋がりは、ワイヤレス接続を用いて形成することができる。
【００１８】
別の局面においては、本発明は、ヒト骨盤の解剖学的領域を磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）するための装置であって、該装置は、第１のアンテナと第２のアンテナとを含む尿道内磁気共鳴撮像コイルシステムであって、前記第２のアンテナは前記第１のアンテナに対して、あらかじめ選択された位置に方向付けられる、尿道内磁気共鳴撮像コイルシステムと、磁気共鳴撮像器と前記第１及び第２のアンテナの間に置かれたインターフェースシステムであって、前記インターフェースシステムは、前記磁気共鳴撮像器ならびに前記第１のアンテナ及び第２のアンテナのそれぞれと電気的に繋がっており、前記インターフェースシステムは、同調−整合システム、減結合システム、及びバルンシステムを含む、インターフェースシステムと、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナのうち少なくとも１つを覆うハウジングと含む装置を提供する。
【００１９】
さらに別の局面において、本発明は、患者の骨盤内の解剖学的領域を処置するためのシステムであって、該システムは、患者の尿道に挿入することが可能であり、前記尿道に一時的に留置しておくことが可能な延長部材であって、前記延長部材は、尿道内撮像システム及び尿道内治療システムを収容し、前記尿道内撮像システムは、アンテナを含む尿道内ＭＲＩコイルを含み、前記尿道内治療システムは、治療様式を、尿道内撮像システムによって撮像される解剖学的領域の部分へ経尿道的に送達するための尿道内送達装置を含む延長部材と、前記アンテナと磁気共鳴撮像器との間に置かれたインターフェース回路であって、前記インターフェース回路は、前記アンテナと電気的に繋がっており、また、前記磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、前記インターフェース回路は、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路とを含む、インターフェース回路とを含むシステムを提供する。
【００２０】
一局面においては、本発明は、患者の骨盤内の解剖学的領域を処置するための方法を提供することができる。一実施例においては、患者の尿道の内部に挿入でき、かつ、一時的に留置することができる延長部材を含む医療装置を設け、前記延長部材は尿道内撮像システム及び尿道内治療システムを収容し、前記尿道内撮像システムは、アンテナを含む尿道内ＭＲＩコイルを含み、前記尿道内治療システムは、治療様式を、尿道内撮像システムによって撮像される解剖学的領域の部分へ経尿道的に送達するための尿道内送達装置を含み、インターフェース回路を、前記アンテナと磁気共鳴撮像器の間に設け、前記インターフェース回路はアンテナと電気的に繋がっており、また、磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、前記インターフェース回路は、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路を含み、前記磁気共鳴撮像器を設け、前記延長部材を前記患者の尿道に挿入し、前記延長部材を前記尿道に一時的に留置し、前記患者の骨盤を、磁気共鳴撮像器に対して診断的に効果的な位置に位置付け、前記磁気共鳴撮像器を使用して、解剖学的領域の周囲の組織内に磁気共鳴信号を励起させ、前記ヒト骨盤にグラジエント磁気パルスを加え、磁気共鳴信号を空間的にコード化し、前記尿道内ＭＲＩコイルで前記磁気共鳴信号を受信し、そこから応答性出力信号を生成し、前記出力された信号を処理し、解剖学的領域の画像を取得して、処置すべき解剖学的領域の部分を特定し、尿道内治療システムを該部分の治療的近位端に配置し、そして、前記治療送達装置を用いて、治療様式を前記部分に経尿道的に送達する工程が含まれる。ここに用いられているように、尿道に延長部材を一時的に留置することには、持続期間の長短にかかわらず、その方法の診断的または治療的処置を達成する、あらゆる一時的留置が含まれる。一時的に留置することによって、診断または処置のコースの間、延長部材を異なる位置に置きなおすことが可能となる。患者の骨盤を診断的に効果的な位置に置くことは、主な磁気共鳴撮像器に対して撮像すべき体の部分を適切な位置に位置付けることに関連するＭＲＩ技術の当業者に理解されるであろう。尿道内治療システムを該部分の治療的近位端に位置付けることは、そこから経尿道的治療システムが治療上効果的な量の治療様式を、処置すべき解剖学的領域の部分へ送達することができるあらゆる位置付けが当該技術分野の当業者に理解され、言及されるであろう。
【００２１】
別の局面においては、本発明は、ヒト骨盤の解剖学的領域を評価する方法を提供することができる。一実施例においては、該方法は、フレキシブル回路上に存在するアンテナを備えた尿道ＭＲ受信コイルを設け、インターフェース回路を、前記アンテナと磁気共鳴撮像器の間に設け、前記インターフェース回路は、前記アンテナと電気的に繋がっており、また、前記磁気共鳴撮像器と電気的に繋がっており、前記インターフェース回路は、同調−整合回路、減結合回路、及びバルン回路を含み、アンテナを覆うハウジングを設け、前記磁気共鳴撮像器を設け、前記尿道内ＭＲＩ受信コイルをヒト骨盤内のヒト尿道に挿入し、ヒト骨盤を前記磁気共鳴撮像器の主磁場内に位置付け、前記主磁場をヒト骨盤に加え、ＲＦパルスを前記ヒト骨盤に加え、ヒト骨盤において磁気共鳴信号を励起し、グラジエント磁気パルスを前記ヒト骨盤に加え、磁気共鳴信号を空間的にコード化し、前記尿道内ＭＲＩ受信コイル内で前記磁気共鳴信号を受信し、前記尿道内ＭＲＩから応答性出力信号を発信し、前記出力信号を処理し、それらをヒト骨盤の解剖学的領域についての情報に変換し、それによって、前記解剖学的領域を検査することを含むことができる。
【００２２】
本発明のシステム及び方法は、男性又は女性の被験者を対象とすることができる。一局面においては、これらのシステム及び方法は、前立腺の異常の診断を対象とすることができる。別の局面においては、これらのシステム及び方法は、女性骨盤底の異常の診断を対象とすることができる。男性または女性の尿道のために設計されたコイルは、男性または女性の部位的解剖学的構造に適応する特別な特徴を含んでいる。経尿道的に位置付けるための、２つの異なるコイル設計は、本発明はにおいて、ａ）シングルループコイル、及び、ｂ）矩形コイル、として実施形態に組み込まれている。潜在的なＲＦ加熱の影響を減らし、コイル性能を向上させるために、両設計のコイルにバルン回路を組み込むことができる。画像強度補正（ＩＩＣ）アルゴリズムを使用して、用いられる小さな視野（ＦＯＶ）全域で、腔内コイルＢ１信号ばらつきを補償することができる。
【００２３】
発明の詳細な説明
１．　総論
理論に拘束されるわけではないが、下記の特定の解剖学的構造が本発明のシステムや方法を用いた評価に適するだろう。女性の膀胱及び尿道は、膣壁前部の骨盤内表面に位置し、尿生殖隔膜によって膣遠位端に、膀胱子宮頸接合によって膣近位端に固定されている。尿道近位端の前表面は恥骨結合の後面に恥骨尿道靭帯によって強固に固定され、残りの膣遠位端は、尿生殖隔膜の下方３分の２により固定されている。膀胱側壁は、膣壁前部と骨盤側壁との付着によって支えられている。骨盤側壁から膣が剥離すると、二次的に膀胱後部のずれを伴った脱が起こることがある。肛門挙筋が弱ったり、損傷したりすることによって、膣壁の弛緩または剥離がおこり、またストレス失禁が発症することもある。膣壁前部は、膣壁に挿入する恥骨尾骨筋繊維、ならびに、基靭帯及び仙骨靭帯によって強固に固定されている。
【００２４】
男性と女性の尿道懸垂帯メカニズムは類似している。男性の尿道は、膀胱の内部尿道開口部から陰茎末端の外部尿道開口部に向かって伸びている。それは、前立腺部、膜部、海綿体部の３つの部分に分かれている。尿道の前立腺部分は、最も大きく、それは、前立腺をその底部から頂上部に向かってほぼ垂直に走り、前立腺の前面近傍に位置している。この面において、尿道は前立腺の腺によって囲まれている。尿道の膜部は、最も短い部分であり、約２．５ｃｍ下の尿生殖隔膜を貫通する前立腺の頂上部と恥骨結合の後との間を下へ伸びている。この膜部は括約筋繊維に完全に囲まれている。より最近になって、解剖学者らは、男性尿道の横紋筋性括約筋の構造は、前立腺に向かって伸びる尿生殖隔膜の一部、または、膀胱底部から尿生殖隔膜に伸びる横紋筋のいずれかであろうと考えられると記載している。より最近の研究によれば、この構造は尿道球から膀胱頸部領域に向かって、前立腺及び尿道膜部に沿って垂直に伸び、尿道膜部の前部及び側部の周りに蹄鉄形のループを形成し、また広い腱縫線を経て会陰体に背部から挿入する構造であることが明らかになった。尿道の海綿体部は、膜部末端から外部尿道開口部へ伸びる空洞体に包含されている。女性と同様、男性尿道の懸垂帯メカニズムも、前恥骨尿道靭帯、中間部恥骨尿道靭帯、及び、恥骨前立腺靭帯または後恥骨尿道靭帯の３つの連続する構造からなると従来から考えられている。両側の尿道懸垂帯メカニズムは、尿道の側部境界に沿って挿入され、恥骨弓からの支持スリング（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｓｌｉｎｇ）形成している。肛門挙筋の側面は、骨盤内を垂直に伸び、前立腺の側面全体に直接置かれている。膀胱は、本質的に前立腺の前部に位置付けられている。断面では、膀胱三角及び前立腺の繊維性筋基質前部は、連続した単一のユニットのように見える。恥骨膀胱靭帯は、膀胱及び前立腺を恥骨に固着させている。
【００２５】
尿失禁は、受容能力のある括約筋メカニズムによって閉じられた膀胱の受容部に貯められた尿に依存する。尿失禁は、貯蔵の問題（排尿筋の不安定）または括約筋メカニズムに関する問題から生じることもある。この括約筋メカニズムには、内部括約筋の活動、尿道周囲による尿道近位端の支持、及び外部括約筋の機能が含まれる。さらに、複雑な神経系が、尿道や膀胱の機能を調整して、社会的要求に応じて尿の蓄積または排尿ができるようにしている。失禁メカニズムに対して、悪影響を及ぼす因子は多い。例えば、前立腺の根治的切除に伴って生じ得る手術の後遺症が、括約筋メカニズムを傷つけるかもしれない。出産に伴って起こる骨盤底の神経筋損傷が、尿道を支持し、正常な女性の尿道膀胱角度を維持する構造に影響を及ぼすこともある。閉経に伴うエストロゲンの欠如もまた、骨盤及び尿道周囲組織の調子を悪くすることが理解されている。尿失禁障害の解剖学的病因の理解が適切な処置を決定する中心となる。
【００２６】
成人での尿失禁の臨床的形態には、ストレス失禁、切迫尿失禁、横溢性尿失禁、及び混合形態が含まれる。臨床診断及び基礎となる解剖学的異常の理解にしたがって適切な治療が選択される。ストレス失禁では、咳をしたとき、かがんだとき、笑ったとき、または重いものをもち上げたときに腹部内圧が尿道抵抗以上まで上昇したとき、膀胱出口部の機能不全が尿の漏れを引き起こす。ストレス失禁には、尿道括約筋の直接的な解剖学的損傷、及び膀胱頸部支持体の脆弱化といった多くの原因がある。切迫尿失禁は、トイレに到着するまで十分長く排尿を止めておく能力のない排尿切迫を感じる患者に関連する。多くの場合、無抑制膀胱収縮が尿失禁の原因となっている。この状態の原因としては、中枢及び末梢神経系異常及び局部刺激因子がある。横溢性尿失禁は、膀胱を正常に空にすることができず、過膨張となり、頻繁に小量の尿損失をきたす場合に発症する。原因としては、神経系の異常、ならびに、放出を妨げる全身的及び局所的なあらゆる因子が含まれる。多くの場合、尿失禁は病因が混在し、１以上のサブタイプの局面が組み合わされている。
【００２７】
ストレス失禁は、特に女性においては、骨盤底の脆弱化を反映していることがある。骨盤底は、前部、後部及び中間部の３つの区画からなると理解されている。前部区画の脆弱化は、泌尿器系の予後をもたらすことがある。骨盤底の中間部及び後部の脆弱化は、膣または直腸の脱を引き起こすことがある。内部、中間部または後部域の解剖学的欠陥は、排尿またはその他の機能不全をきたすことがある。外部筋肉メカニズムは、膣を開放し、尿道の流出路を閉じるために存在している。同様に骨盤底の筋肉は、排尿制御を行うことができる。膣が伸長することで、満たされた膀胱が膀胱頸部の伸長した受容部を活性化するのを阻止する。膣または膣周囲組織の弛緩は、これらの筋肉の力の伝達が妨げられ、それによって、尿道の開閉が妨げられる。そのような弛緩はまた、膀胱が不安定なパターンで開閉のどちらかのモードに動くように指示される、周辺制御の神経系プロセスを妨げることがある。組織弛緩はこのように、排尿筋の不安定をきたす排尿環流の時期尚早の活性化を引き起こすこともあるし、または、ストレス尿失禁やその他の空にするパターンの異常を引き起こすこともある。筋肉機能の多くは、恥骨仙骨膀胱靭帯、尿道下膣壁、恥骨尾骨筋及び挙筋板を含む、尿道近位端及び膀胱頸部の開閉に影響を及ぼす。これらの筋肉の腱の単位の周りの結合組織は、筋肉から尿道への力の伝達を可能にし、それによって随意の尿失禁を阻止することができる。
【００２８】
男性は女性に比べて尿失禁の経験が少ない。男性及び女性の骨盤の解剖学的構造の違いによるためである。男性においては、横溢性失禁及び排尿筋不安定の問題が主流である。男性におけるストレス失禁は前立腺手術の後に起こるものがほとんどである。前立腺が誘発する尿失禁のいくつかは、生体フィードバックが効果的な処置となり得る。前立腺手術後の連続的な尿もれでは、人工括約筋の移植を必要とすることはほとんどないだろう。前立腺領域の解剖学的構造の理解が高まっているにもかかわらず、また、手術技術が改良されているにもかかわらず、かなり多くの患者がいまだに根治的前立腺切除後に尿失禁を経験している。これは、括約筋構造への損傷、膀胱の機能不全、狭窄閉塞、またはこれらのうちのいくつかの組合せによるものであることが多い。尿道及び尿道周囲組織の徹底的な解剖学的評価は、そのような尿失禁の原因を見極め、それによって適切なタイプの処置を選択する際に重要となる。
【００２９】
女性及び男性患者における尿道の評価には、困難な臨床上及び放射線学上の問題がある。尿道を現在臨床的に可能なものより高い分解能で画像化することができれば、尿失禁及びその他の尿道の異常のより満足の行く研究が可能となるかもしれない。女性尿道の研究に寄与する、本発明によって提供される新規な尿道内アプローチのためのＭＲ受信コイルの開発によって、８：３２分内で得られる空間的面内分解能を７８×７８μｍにした女性尿道の超高分解能ＭＲ画像を得ることができるかもしれない。さらに、ここに開示されているシステム及び方法は、経尿道的に挿入されたＭＲ受信コイルを通して、男性前立腺のより正確な評価を可能とするかもしれない。女性尿道のための尿道内ＲＦ受信コイルの設計に有用なエレメントとしては、ａ）尿道の内腔に適する小さな装置直径、ｂ）尿道の長さを適用範囲とする縦方向の信号、ｃ）透過深さを向上させるための、コイルに対する放射線感度減衰の最小化、ｄ）半径方向に等価な物体に対する均質な反応、及び、ｅ）軸方向に等価な物体に対する均質な反応、が含まれる。長手方向の信号範囲が、より限局領域、前立腺尿道の領域を目的とするかもしれないが、男性尿道においても特徴は類似している。男性患者で使用するためには、該装置は、適切な尿道内部レベルにまで非外傷的に進むように十分に可撓性を有していることが有利である。さらに、ヒトに使用する可能性が想定されている場合には、装置の安全性を考慮する必要がある。ＲＦアンテナを人体に組み込むことに関連する重要な安全性の問題は、コイル、又は、コイルをスキャナーに接続する同軸ケーブルによって局部的にＲＦ加熱が生じる可能性があることである。この研究においては、小面積のループコイルは、ＲＦ加熱に関してリスクが高いとは考えられていないが、コイルをスキャナーに接続する同軸ケーブルを用いた設計全体では、コイルの遠位端において組織加熱を引き起こし得るＲＦエネルギーをピックアップする可能性がある。
【００３０】
２．女性尿道の描出に適応するシステム
図１は、女性尿道における使用に適応する本発明の実施形態を示す。示された実施形態においては、腔内コイル１０の外径は、１５Ｆ（５ｍｍ）に限定されることが好ましい。本実施形態においては、コイル１０の長さは５０ｍｍである。したがって、成人尿道の全長、すなわち、３２〜４０ｍｍの範囲を、最大の感度と均質性を備えたコイル１０で覆うことができる。示された実施形態においては、撮像ループ１２は、外径（ＯＤ）５．０ｍｉｎ、内径（ＩＤ）４ｍｍの生体適合性ポリマーチューブ１４内に収容されている。特定の実施形態においては、フレキシブル回路１６上に形成された撮像ループ１２は、使用中にフレキシブル回路１６が崩壊したり、もつれたりしないようにするために支える別のチューブまたは弾性硬化剤の上に搭載されることもある。ポリマーチューブ１４の遠位端を密閉してコイル１０を絶縁し、生理学的組織や体液と直接接触しないようにすることもできる。あるいは、撮像ループ１０に直接絶縁体を塗布して被覆することもでき、これも同様にコイル１０が生理学的組織や体液と直接接触しないように絶縁する機能を果たす。女性尿道における典型的な臨床使用の際には、コイルの遠位端５〜６ｃｍを尿道に挿入すればよく、そのときフレキシブル回路２０及びケーブルシステム２２の近位端に搭載されたコイル電子素子は、体外に置かれたままとなる。ストッパーを用いて、コイルが尿道にさらに挿入しないようにすることもできる。ケーブルシステム２２の近位端は、ＢＮＣやその均等物等のコネクタ２４に作動的に接続され、腔内コイルシステム１０を磁気共鳴撮像器に取り付けることが可能となる。
【００３１】
示された実施形態は、生体適合性ポリマーチューブ１４で形成されたハウジングを示しているが、本発明の撮像ループシステムを収容する外部層を形成するためには様々な材料が使用できることが理解される。関連する技術分野の当業者には理解されるであろうが、シリコン、ポリウレタン、またはその他の低ジュロメーターの物質といった可撓性材料を使用して、撮像ループシステムを囲むハウジングを形成することもできる。さらに、ハウジングは特定のチップで形成することもできるし、または、特殊な泌尿器科学的設計を適切に組み込むこともできる。例えば、クデ式カテーテルチップを設けてもよいし、または、蛇行経路を通過するように適合させたコイル状のチップ、または、糸状（ｆｉｌｉｆｏｒｍｓ）及びフォロアまたはその他の泌尿器科のツールを用いて収容するようにハウジングを変形することができる。本発明の装置の経路が男性、女性、及び小児の、尿管及び尿道を含む骨盤の経路の中へ入り、そこを通って通過することが容易となるような他の変形例が当業者には明らかであろう。
【００３２】
この図に示されているようなシングルループコイル、及び、図１０Ｂに示されている矩形コイルといった同じ外径寸法をもつ２つの異なる種類のコイルを組み立ててもよい。この図の設計に示されているシングルループ尿道コイルは、図１のインセット（ｉｎｓｅｔ）に示されているように、フレキシブル回路１６上にエッチングされた銅トレースからなるループ回路を基礎としてもよい。例示の実施形態においては、滅菌プロセス中に酸化が起こるのを防ぎ、また、使用中、銅トレースを維持して健全に保つために、銅トレースをポリアミド層でコーティングしてもよい。銅トレースに対する他の種類のコーティングも当該技術分野の当業者によって容易に考えられるだろう。この図に示されているようなフレキシブル回路１６によれば、コイルの設計全体を半可撓性にすることもできるし、製造において再現性を付与することもできる。一実施形態においては、最終的な組み立て品においてフレキシブル回路１６上でコンダクタ２８は４ｍｍ離れている。以下に、より詳細に示すように、同調キャパシタ及び整合キャパシタを回路２０の近位端の表面に直接はんだ付けすることもできる。
【００３３】
図２は、本発明の画像診断システム１００の一実施形態を示す模式図である。図２に示されているように、撮像ループコイル１０４は、撮像ループコイル１０４のためのハウジングを提供するポリウレタンチューブ１０２の中に配置してもよい。ポリウレタンチューブ１０２の遠位端１０１は、撮像ループコイル１０４が体液と接触しないように保護するために密閉されていてもよい。撮像ループコイル１０４は、以下に、より詳細に示すように、回路上に形成されていてもよい。ポリウレタンチューブ１１０の層は近位端に向かって延び、撮像ループコイル１０４と、磁気共鳴撮像器（図示せず）に取り付けられるケーブルシステムとを結合するインターフェース回路の一部をなす同調−整合回路及び減結合回路を遮蔽するブレード（図示せず）を覆っている。この図はまた、バルン１１２も示しており、ここではそれは約８７ｃｍの長さの同軸ケーブルのアッセンブリとして示されている。不均衡遮蔽電流がコイル上で共鳴を確立することを阻止するためにバルン回路を使用し、それによって、加熱効果を減少させることができることがわかる。示された実施形態においては、バルン回路はまた、アッセンブリ全体、及び負荷条件の変化によって生成される信号不均質性を減少させるために、インターフェース回路の一部をなす同調−整合回路及び減結合回路を遮蔽するために使用することもできる。バルン１１２の近位端には同軸ケーブル１１４があり、それらの間の結合は、同軸−三軸接合１２０として示されている。示された実施形態においては、同軸ケーブル１１４は、約５０ｃｍにわたって近位端に向かって伸びている。同軸ケーブル１１４の近位端１０３にはＢＮＣコネクタのようなコネクタ１１８が取り付けらており、それによって画像診断システム１００と磁気共鳴撮像器（図示せず）とを付着させることができる。臨床使用の際には、撮像ループコイル１０４の遠位端５〜７ｃｍを女性尿道に挿入すればよい。画像診断システム１００の残りの部分は体外に置かれたままである。この図に示されている寸法は例示に過ぎない。解剖学的条件が変われば、他の寸法及び直径を適用してもよいことが理解される。例えば、女児の尿道の大きさ及び形状では、前記寸法を変更する必要があることは、当該技術分野の当業者には明らかであろう。
【００３４】
図３は、本発明の画像診断システムの一実施形態においてバルンを設けるために使用される三軸ケーブルアッセンブリをより詳細に示している。この図は、層が示されたバルン１１２の断面図を示している。本発明の画像診断システムの示された部分の遠位端１３０には、コアコンダクタ１３４がケーブルアッセンブリの層の内部の中心に位置付けられていることが示されている。このコアコンダクタ１３４は、以下に、より詳細に示すように、フレキシブル回路（図示せず）においてコンダクタトレースに接続される。このコアコンダクタ１３４の周りには、一次遮蔽層１３８で囲まれた一次絶縁体層１５４があり、フレキシブル回路（図示せず）にはんだ付けされている。一次遮蔽層１３８の周りには、二次絶縁層１４４がある。フレキシブル回路アッセンブリ（図示せず）の近位端には、標準的な同軸ケーブル１４８がある。この構造は、二次絶縁体１４４を被覆する二次遮蔽層／ブレード層１４２を備え、さらにそれはＰＥＴまたは類似の材料で形成された外部絶縁層１４６で囲まれている。示された部分の近位端１３２には、マイクロ同軸コネクタまたはＲＧ５８同軸ケーブルが接続される。二次遮蔽層１４２は、一次遮蔽層１３８に、はんだ付けポイント１４０においてはんだ付けされる。
【００３５】
図４は、本発明の一実施形態のバルンアッセンブリ１１２を示す模式図である。上述のように、示された部分の遠位端１３０には、コアコンダクタ１３４が示されており、この構造は、撮像コイル（図示せず）のフレキシブル回路上でコンダクタトレースに接続される。コンダクタ１３４の周りには、一次絶縁層１５４がある。この外側には、同軸ケーブルの一次遮蔽層１３８がある。一次遮蔽層１３８の外側には、二次絶縁層１４４がある。二次絶縁層１４４の外側には、二次遮蔽層として機能する外部ブレード層１４２がある。示された部分の近位端１３２にはマイクロＢＮＣコネクタ１５２を適用してもよく、それは一次遮蔽層１３８及び二次遮蔽層１４２をコネクタ１５２のアースに付着させる。この三軸ケーブルは、マイクロ同軸ケーブルを筒状の銀めっき銅ブレイドに挿入することによってオーダーメードで作ることができる。一実施形態においては、その後ポリエステル熱収縮チューブをアッセンブリ全体に引きのばしてもよい。
【００３６】
図５は、本発明の撮像コイル（図示せず）に接続可能なケーブルアッセンブリ１１３の一実施形態を示す。この図に示されたケーブルアッセンブリ１１３は、バルンアッセンブリ１１２、フレキシブル回路撮像コイル（図示せず）に接続可能な、剥き出しになった遠位端１３０、近位端側に位置付けられた同軸ケーブル１１４、近位端１３２に位置付けられたＢＮＣコネクタのような近位コネクタ１１８、及びバルンアッセンブリ１１２と同軸ケーブル１１４の間のはんだ接合部、または転移部１２０とを含む。寸法の例を示す。近位端のＢＮＣオスコネクタ１１８で終結する５０ｃｍのＲＧ５８同軸ケーブル等の伸張ケーブル１１４によって、ＭＲＩスキャナーと表面コイルポートとの接続が容易になるかもしれない。
【００３７】
図６は、撮像コイル１０４とバルン、同調−整合回路及び減結合回路を含むインターフェース回路の一実施形態を示す電気的模式図である。同調−整合回路は、２組のキャパシタを含み、１組１８２は直列に、他の１組１８４は並列に、フレキシブル回路の遠位端及び近位端にそれぞれ搭載され、撮像ループ１８０の出力を５０オームのインピーダンスに調整している。これらのキャパシタのために、フレキシブル回路上にパッドをエッチングしてもよい。それぞれのキャパシタの値はコイルごとに決定すればよい。コイルは、６３．８６ＭＨｚにチューニングし、５０オームにマッチングし、０．９％の塩化ナトリウム溶液が注入された４．５リットルのポリエチレン容器（１５０×１５０×２００ｍｍ）に挿入して、患者に挿入されるコイルの負荷条件に近づける。このファントムに挿入されたコイルを用いて、ＳＮＲ性能及び信号均質性テストを行うことができる。一実施形態においては、並列キャパシタ１８４の値は約３８２ｐＦ、直列キャパシタ１８２では約７６ｐＦである。別の実施形態においては、並列キャパシタの値は約３００ｐＦ、直列キャパシタでは９５ｐＦである。非磁気”ｃａｓｅ Ａ−ｓｉｚｅ”高品質セラミックチップキャパシタ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ ＡＴＣ， Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ， ＮＹ）を用いることもできるが、別法も当業者には明らかである。外径１．２ｍｍの非磁気小径５０オーム同軸ケーブル（Ｋ ０１１５２−０７， Ｈｕｂｅｒ ＆ Ｓｕｈｎｅｒ， Ｈｅｒｉｓａｕ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を、同調−整合電子素子からの信号をスキャナーの表面コイルポートに伝達するために用いることもできる。
【００３８】
同調−整合回路は、撮像コイル１０４からの入力を得る。同調−整合回路からの出力は、減結合回路及びバルン回路を経て磁気共鳴撮像器のプリアンプ（図示せず）に送信される。減結合回路はＰＩＮダイオード１９０によって形成され、フレキシブル回路上に位置付けられる。減結合回路は、ボディーコイルによる送信中にコイルを離調し、スキャニングシーケンス中にスキャナーによって導入されるＤＣ電流に接地するために用いられる。送信中にボディーコイルから減結合するために、能動減結合ネットワークを組み込み、コイルコンダクタにＲＦが集中するのを避ける。一実施形態においては、減結合回路は、撮像コイル１０４及び同調−整合回路と同じフレキシブル回路に組み込まれる。ボディーコイルからの減結合は、一実施形態においては、ＰＩＮダイオード１９０を回路内に並列キャパシタ１８４の近位端から１．５ｃｍ離して配置することによって達成することができる。スキャナーボディーコイルを用いた送信中に腔内受信コイルを離調するために、能動減結合ネットワークを組み込み、コイルコンダクタにＲＦが集中するのを避ける。一実施形態においては、これは、ＰＩＮダイオード（タイプ７２０４）を中心コンダクタと同軸ケーブルのアースの間に並列に同調−整合キャパシタ１８４を配置することによって達成することができる。一実施形態においては、ＰＩＮダイオード１９０はキャパシタ１８４から臨界距離ｌ＝７０ｍｉｎ離して同軸ケーブル中に配置される。こうして、同軸ケーブルのインダクタンスＬｌｉｎｅ及びキャパシタ１８４のキャパシタンスは、ダイオードのスイッチがオンになったとき、作動周波数ω０（一実施形態においてはω＝６３．８７ＭＨｚ）のとき共振回路を確立する。ボディーコイルを用いてＲＦパルスを送る際、誘発された直流（ＤＣ）電圧は、スキャナー表面コイル部では、活発にＰＩＮダイオード１９０をオンにする。受信コイルによって示されるインピーダンスは高くなり、送信中、このコイルを離調する。受信モードの間、ダイオード１９０は、スキャナーによって付与される逆ＤＣ電圧によって開放され、腔内受信コイルを共鳴に後退させる。受信モードの間、プリアンプによって付与される逆ＤＣ電圧は、コイル中のダイオードのスイッチをオフにし、作動周波数ω０（一実施形態においては、ω０＝６３．９ＭＨｚ）で、共鳴に後退させる。
【００３９】
既に記載したように、バルン回路は、長さ８７ｃｍの同軸ケーブル１４８のアッセンブリを含み、さらに別の遮蔽１４２をアッセンブリ全体に有しており、撮像システムの近位端において、二次遮蔽１４２が一次遮蔽（図示せず）に電気的に接続されている。二次遮蔽１４２またはブレードは延伸し、同調−整合キャパシタ及びＰＩＮダイオードを遮蔽している。バルン回路の全長は、約８６．５ｃｍとすることができる。この長さは４分の１波長に相当し、それは高いインピーダンス（６３．９ＭＨｚで５００Ωより大きいか、または等しい）をケーブルコイル接合において伝達し、不均衡遮蔽電流がコイル中に共鳴を確立することを阻止している。一実施形態においては、バルン回路は、熱収縮チューブを備えた外径１．５９ｍｍの銀メッキ銅ブレード、１９ＡＷＧ （Ａｌｐｈａ Ｗｉｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ， ＵＳＡ）を同軸回路上に搭載することによって設けることができる。ブレードは、小型ＲＦプラグ （ＭＭＣＸ−５０−１２／１１１， Ｈｕｂｅｒ ＆ Ｓｕｌｍｅｒ， Ｈｅｒｉｓａｕ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）において同軸ケーブルの遮蔽に接触させてもよい。ブレードの電気的長さは、４分の１波長を形成するように選択すればよく、それはＲＦプラグにおける短絡を、ケーブルコイル接合における高インピーダンスに転換する。遮蔽電流は、コイル上に共鳴を確立することを阻止し、それによって加熱効果を減少させる。ブレードはコイル電子素子上に伸び、それらを遮蔽するように作製することもできる。この実施形態においては、コイルのノイズ性能が向上されることが有利であり、ロッドアンテナとして機能するアッセンブリ全体によって生成される信号不均質性を減少させることができる。この構成においてバルン回路の全長は、ｌ＝９１０ｍｍと決められ、得られたインピーダンスはＺ＝７５０オームと決められた。ここに記載された値は、開示された実施形態の参照とするための例示にすぎないことが理解される。他の値を用い、他の実施形態においても達成されることが理解される。
【００４０】
図７は、本発明の画像診断システムとともに用いるのに好適な撮像コイル１０４の一実施形態を示す。この図に示されているように、インダクタループアンテナ１８０は、銅トレース１８８等のコンダクタを用いたフレキシブル回路１９４上に形成されている。一実施形態においては、インダクタループアンテナ１８０は、ポリイミドフレキシブル回路基板上にトレースされた銅トレースによって形成してもよい。滅菌プロセス中に酸化が起こるのを防ぎ、また、使用中、銅トレースを維持して健全に保つために、銅トレースをポリイミド層でコーティングしてもよい。この図に示されているように、前述したようにキャパシタとＰＩＮダイオードとを付着させるためのパッド１９２を設けてもよい。
【００４１】
図８は、本発明の撮像コイル１０４の一実施形態を示す。ここでは、その上に撮像ループが形成されたフレキシブル回路１９４がポリマー製ハウジング１９８中に含まれていてもよい。この配置によって、フレキシブル回路１９４は、並列インダクタ（図示せず）をより大きな直径のルーメン１９６に沿っておいた状態で、楕円形ルーメン１９６中に平坦に置かれる。あるいは、図９Ａ及びＢに示すように、フレキシブル回路を筒状、または、尿道の解剖学的構造に一致した他の形に形成することもできる。図９Ａは、撮像コイル１０４の縦断面図、図９Ｂは横断面図を示す。図９Ａには、撮像ループフレキシブル回路２０２がその遠位端２０４に密閉されたポリマー製チューブ内に収容された状態が示されている。撮像ループを支持するフレキシブル回路２０２の近位端は、同調−整合回路及び減結合回路（図示せず）を支持するフレキシブル回路の一部となっている。フレキシブル回路２０２は、内部チューブ２１０の周りに巻きつけられている。図９Ｂはこの配置をより詳細に示す。フレキシブル回路２０２は、外部ポリマー製ハウジング２０４内に、内部チューブ２１０に巻きつけられ、半円を形成するように示されている。示された実施形態によれば、前述したようにフレキシブル回路２０２上に配置された銅トレース２１２は約１８０度互いに離れて配置されている。孔（図示せず）またはフレキシブル回路２０２のその他の変形例が、その形成を容易にするために設けられている。シングル撮像コイルの他の配置も、当該技術分野の当業者によって容易に考えられる。
【００４２】
図１０Ａ及び１０Ｂは、シングル撮像ループコイルシステム及びダブル撮像ループコイルシステムをそれぞれ示す。前述したように、図１０Ａで示された一実施形態においては、シングル撮像ループコイルシステムは、撮像コイル１０４、ケーブルアッセンブリ１１３、及び一組の直列キャパシタ１８２及び一組の並列キャパシタを含む同調−整合回路１８１とＰＩＮダイオード１９０を含む減結合回路、及びケーブルアッセンブリの一部として含まれるバルン１１２とを含むインターフェース回路を含む。図１０Ｂは、２つの分離した撮像コイルが互いに相対的に位置付けられたダブルループ撮像コイルシステムを示している。遠位側には、各撮像コイルシステムからのシングルループコイル１０４が互いに直交して位置付けられている。近位側では、撮像コイルシステムのインターフェース回路が同調−整合回路１８１及びＰＩＮダイオード１９０を含み、各インターフェース回路からの出力が近位端に向かって、各撮像コイルシステムに配置された同軸ケーブル１１４を通って伸びている。バルン１１２として機能する三軸ブレード層が２つの撮像コイルシステムのための回路を囲んでいる。
【００４３】
図１０Ｂは、矩形コイルアッセンブリ全体の電気的模式図をより詳細に示している。矩形コイルアッセンブリは、上記シングルループ設計を基礎としている。この図は、ポリアミドチューブ内に互いに直交して配置された２つの可撓性コイル回路を示している。各コイルは、分離した同軸ラインに、別個に同調、整合、減結合、及び結合される。直列１８２及び並列１８４キャパシタの値、ならびに、並列キャパシタ１８４とＰＩＮダイオードの間の同軸ラインの長さは、シングルループコイルのそれと同じにすればよい。示された実施形態においては、２つの分離した同軸ラインは、熱収縮チューブによってケーブル上に搭載された共通λ／４ブレードの内部で結合し得る。コイルアッセンブリの近位端（即ち、プリアンプ末端）において、ブレードは、ＲＦプラグの同軸ラインの外側コンダクタにしたがって、接地回路に結合してもよい。ブレードの遠位端は、コイル同調及び整合キャパシタ上に伸ばしてもよい。例示した実施形態においては、この構成において得られたインピーダンスがＺ＝７７０オームとなるようにバルン回路の長さはｌ＝９３０ｍｍと決められた。
【００４４】
図１１Ａ及び１１Ｂに示されているように、２つのコイル間の相互インダクタンスの最小化は、矩形に配置された金属減結合パドル５００を撮像コイル５０２と５０４の間に挿入することによって達成することができる。図１１Ａは、本発明の一実施形態における矩形撮像コイル５１０の縦図であり、２つの撮像コイル５０２と５０４の間に減結合パドル５００が挿入されている。示された実施形態においては、減結合パドル５００は、長方形の断面（３×１ｍｍ）をもつ非磁気ブレードで構成される。しかしながら、その形状は示されているように長方形でなければならないわけではなく、その断面積は示されているような長方形である必要はない。ここで示されているように、パドル５００は、コイル５０２及び５０４の全長（５０ｍｍ）にわたって延伸してもよい。２つのコイル間の同軸の長軸に沿ってパドルを捻ることによって、磁束線を操作し、それによって、非常に効果的な方法でコイル間の結合に影響を及ぼすことができる。図１１Ｂは、コイル５０２及び５０４に対して４５度に配置された減結合パドル５００を示している。それは特に、双方のコイルを効果的に絶縁することが有利である。コイル５０２及びコイル５０４が互いに直交して配置されているので、それらは、既に幾何学的には互いに減結合しているかもしれない。しかしながら２つのコイル間に残る相互インダクタンスが、信号均質性の悪化及び信号透過深さの低下を引き起こすことがある。２つのコイル５０２と５０４との間の領域に挿入されたとき、金属性非磁性減結合パドル５００は、磁束を操作する。パドル５００を長軸に沿って捻ることによって、示されているような４５度の位置に近づけられるが、それは、効果的にコイル５０２と５０４の間の相互インダクタンスを減結合する。この手段によれば、コイル５０２及び５０４は、５０ｄＢより大きく絶縁される。あるいは、矩形設計の２つのコイルは、矩形表面コイルとして使用するための矩形ハイブリッドカプラを用いて組み合わせるか、または２つのコイルは、フェーズドアレイコイルとしてのマルチコイルシステムを個別に用いて、矩形ハイブリッドカプラを用いずに、２つのコイルを使用することができる。ダブルフェーズドアレイ結合法は、矩形構成によって理論的に得られるＳＮＲにおいて√２上昇（√２ ｉｎｃｒｅａｓｅ）を維持することができ、また、あらゆる斜め方向の撮像を、信号強度の損失を引き起こさずに行うことができる。
【００４５】
図１２に詳細に示されているように、シングルループコイル５０２及び５０４は、互いに直交して配置されてもよい。コイル５０２は、プロトン０の磁気共鳴周波数にチューニングされ、キャパシタ５１２及び５１３の援助をそれぞれ受けてレシーバの入力インピーダンスにマッチングされる。腔内受信コイルは、ＲＦ送信中、ＰＩＮダイオード５１８に能動的にスイッチングされた状態で高周波（ＲＦ）送信用ボディーコイルから減結合する。同軸ライン５２２は、受信コイル５０１をスキャナーの表面コイルポートに接続している。コイル５０４は、５１４、５１５及び５２０とそれぞれ個別に同調、整合、及び減結合される。同軸ライン５２４は、受信コイル５０４をスキャナーの表面コイルポートに接続させている。双方のコイルはフェーズドアレイ、または、矩形受信コイルとして接続され得る。アッセンブリは、ＰＩＮダイオード５１８及び５２０を省略して、送信、または、送信／受信コイルとして接続することもできる。
【００４６】
特定の実施形態においては、図１３Ａ〜Ｄに示されているように、減結合パドル６００を自己拡張可能として設計することもできる。したがって、血管内、尿道内部、経食道、直腸等、非常に小径のコイル用途にも適用することができる。折りたたまれた状態では、図１３Ａ（側面図）及び図１３Ｂ（正面図）に示されるように、コイル（図示せず）及びパドル６００は、誘導針シース６０２内に収容されている。それらは、この状態で身体に導入することができ、検査中の組織に置かれ、それらは、図１３Ｃ及び１３Ｄに模式的に示されているように、カテーテルシース６０２を引っ込めることによって展開することができる。その後自己拡張コイル及びパドル６００を画像化診断の標的組織で広げることができる。パドル６００の枠及びループコイルは、あらゆる電気導電性、例えば、ニチノールのような可撓性金属合金で製造することができる。自己拡張とするために、パドル６００は、どんな金属ブレードで構成してもよい。
【００４７】
図１４に示されるように、減結合パドル６００は、遠隔減結合及び精密調整が可能となるような設計にすることができる。（可撓性）活性化ロッド６０４に取り付けたとき、パドル６００及びコイル（図示せず）は、カテーテルまたは誘導針（図示せず）に、例えば、カテーテルまたは誘導針６０２の作動チャンネルを通る活性化ロッド６０４によって運ばれる。ロッド６０４はその後、カテーテルシステムの近位端に配置されたコントロールによって、例えば、ロッドの近位端においてハンドピース６１０を捻り、その遠位端に取り付けられたパドルにトルクを送達することによって操作することができる。それによって、パドル位置及びコイル絶縁性を精密に調整することができる。
【００４８】
最大パドルサイズは、減結合されるコイル間の空間によって制限される。該パドルは、２以上の受信コイルまたは送信コイルのあらゆる組合せに使用することができる。特に、尿道内、直腸内、経食道、血管内、膣内、その他のキャビティー内の解剖学的部位を含むキャビティー内に使用することができる。パドルは、矩形、フェーズドアレイ、バードケージ形等、当該技術分野において公知のあらゆるコイル設計と組み合わせて使用してもよい。減結合パドルは、血管内または尿道内に位置づけられるように、非常に小さく細いコイル設計での使用に適合させている。上記のように、減結合パドルは、ニチオール等の形状記憶合金を用いて、可撓性または自己拡張性とすることができる。別の実施形態においては、可撓性ロッド等の遠隔同調メカニズムを用いて、カテーテルまたは誘導針を介して、遠隔から操作することができる。減結合パドルは、様々な材料によって作製することができる。特定の実施形態においては、金属ブレード、好ましくは非磁性のブレードを使用してパドルを形成してもよい。その他の実施形態においては、パドルは中空のチューブによって生成し、楕円形、長方形、またはその他のコイルアッセンブリの間で長手方向に伸張可能な形状に形成することができる。その他の減結合パドルの配置及び類似の分離構造の実施形態も当該技術分野の当業者によって容易に考えられるだろう。
【００４９】
３．男性尿道及び前立腺の描出に適応するシステム
上記実施形態の変形例は、これらのシステム及び方法を、前立腺を含む男性尿管の評価に適応させることができる。一実施形態においては、本発明の撮像コイルを男性尿道に挿入し、前立腺の近くに位置付けることができる。前記のように、コイルによってピックアップされた信号を、同調−整合回路、減結合回路及びバルン回路を含むインターフェース回路を介して伝え、ＧＥ１．５ＴスキャナーのようなＭＲＩスキャナーやその他のＭＲＩシステムの表面コイルポートに接続してもよい。一実施形態においては、男性尿道に適応するシステムは、組織と直接接触しないように、標準フォーリーカテーテルと類似のポリマー製チューブに収用してもよい。
【００５０】
本発明の男性尿道に使用される撮像コイルシステムは、撮像コイルループ、同調−整合回路、減結合回路及びバルン回路を含むインターフェース回路、撮像ループコイルを包含するハウジング、ならびに、バルン及びＤＣ調節回路を収容する外部遮蔽ボックスを含む。一実施形態においては、撮像コイルは、フレキシブル回路上にエッチングされた銅トレースを含んでいてもよい。銅トレースは、ポリイミド層、または、滅菌プロセス中に酸化が起こるのを防ぎ、また、使用中、銅トレースを維持して健全に保つ機能を果たすその他の層とともに塗布されてもよい。コイルの出力を５０オームインピーダンスに調整するために、同調−整合キャパシタをフレキシブル回路の近位端及び遠位端に搭載してもよい。一実施形態においては、減結合回路をフレキシブル回路に組み込んでもよく、それによって、ボディーコイルによるＲＦ送信中に、コイルをチューニングし、それによって減結合アーチファクト（撮像アーチファクト）を避け、さらに臨床使用中の加熱を避けることができる。一実施形態においては、コイルの遠位端５〜２０ｃｍを尿道に挿入し、経尿道近位端から前立腺に方向付けられる。コイル及びインターフェース回路の残りの長さは、体外に置かれたままである。
【００５１】
図１５は、男性尿道、前立腺及びその周囲組織の評価に有利な本発明の一実施形態の撮像コイル３００を示す。この図によれば、フレキシブル回路アンテナ３０４はポリマー製ハウジング３１８に収容されている。一実施形態においては、ハウジング３１８は、図１５中に線ａ−ａ’における断面図として図１５に示されているように、楕円形ルーメン３２０を備えている。楕円形ルーメン３２０の方向は、フレキシブル回路アンテナ３０４を、患者の尿道及び尿道周囲組織に対して予め選択された方向に保つものである。既に述べたように、フレキシブル回路アンテナ３０４は、ＭＲ撮像コイルとして機能するフレキシブル回路上にエッチングされた銅トレースを含んでいてもよい。一実施形態においては、フレキシブル回路は、長さ約１１ｃｍのシングルフレキシブル回路でもよい。図１５には本発明のＭＲ画像診断システムのその他の部品も示されている。この実施形態においては、同調−整合キャパシタ３０８を撮像コイル回路の近位端及び遠位端にはんだ付けし、コイルの出力を５０オームインピーダンスに調整してもよい。コイル３００の出力インピーダンスは、水素プロトンによって生成される信号周波数であると理解される６３．９ＭＨｚで５０オームにマッチングされる。生理食塩水において実施される、６３．９ＭＨｚでのインピーダンスマッチングは、１つは直列（キャパシタンス＝７５ｐＦ）、他の１つは並列（キャパシタンス＝３５１ｐＦ）の２組のキャパシタを用いて達成される。それらの得られたキャパシタンスを達成するために１以上のキャパシタを用いることができる。キャパシタのためのパッドを撮像ループフレキシブル回路３０４上の近位端及び遠位端上にエッチングによって設けてもよい。一実施形態においては、生理食塩水における、６３．９ＭＨｚでのインピーダンスを５０オームにマッチングするために、”Ａ”テープセラミックの、非磁性の表面搭載キャパシタを用いることができる。同調−整合回路からの出力をプリアンプ（図示せず）に、減結合回路及びバルン回路を介して送信してもよい。
【００５２】
ダイオード３１０を含む、示された実施形態の能動減結合回路を、同様のフレキシブル回路に組み込み、ＭＲＩボディーコイルによるＲＦ送信中にコイルを離調し、それによって、得られた画像中でアーチファクトの減結合を回避し、コイルが置かれた領域の臨床使用中の温度上昇を避けることができる。一実施形態においては、撮像コイル３００の遠位端５〜２０ｃｍを尿道に挿入すればよい。コイル３００の残りの長さは、体外に置かれたままである。示された実施形態においては、撮像コイル３００の近位端に置かれるのは、マイクロＢＣＮコネクタのようなコネクタ３１４でもよい。このコネクタ３１４によって、撮像コイル３００をインターフェースボックス（図示せず）に取り付けることができる。撮像コイル３００を、長さ４０ｃｍのマイクロ同軸ケーブル４０によって、インターフェースボックス（図示せず）に接続してもよい。マイクロ同軸ケーブルは、インターフェースボックス上のレセプタクルに接続されたマイクロ同軸コネクタ中で終端させてもよい。フレキシブル回路３０４の減結合回路の部分は、ポリエステル熱収縮チューブをその上に引きのばすことによって絶縁される。ＭＲＩボディーコイルのＲＦ送信中、減結合回路を遮蔽するために、マイクロ同軸ケーブルのシールドに電気的に接続された、すずでめっきした銅ブレードを設けてもよい。機械的安定性及び電気的絶縁性を得るためにポリエステル絶縁層に加えて、ＵＶ硬化接着剤の薄層をはんだ接合部上に塗布してもよい。
【００５３】
図１６は、前述の撮像コイル３００とともに用いるのに適したインターフェースボックス３０４の模式図である。インターフェースボックス３４０の遠位端には、上記撮像コイルを取り付けるためにマイクロＢＮＣコネクタ３４２を用いることができる。インターフェースボックスは、バルン及びＤＣ調整回路を収容するＲＦ遮蔽ボックスである。バルン回路は、同軸ケーブルインダクタ及びアースをケースに接続するためのキャパシタとを含む。その電気的特性は、ケーブルコイル接合において高いインピーダンスが得られ、それによって、不均衡遮蔽電流がコイル中で共鳴を確立するのを防ぐように調整される。信号をインターフェースボックス３０４に送信し、そこで、信号はケーブルトラップ３４４を通過し、そこから３３２オームの抵抗３５０、及び、コイルに対して直列の１０００ｐＦのキャパシタ３５２を含むＤＣ調整回路へ向かう。抵抗３５０及びキャパシタ３５２は、互いに対して平行である。キャパシタ３５２は、ＤＣブロックとして機能し、ＤＣ電流の大きさをダイオードにそらすが、キャパシタ３５２は、ＲＦ信号に対して短絡し、コイルのＳＮＲ性能には影響を及ぼさない。インターフェースボックス３０４の近位端には、撮像コイルをＭＲＩ機器に取り付けるのに好適なＢＮＣコネクタのようなコネクタ３５８がある。現在、分離可能なインターフェースボックスを男性尿道用の撮像ループシステムの近位端に設けることが有利であると思われるが、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、上記例示した特長のためにインターフェース回路及び接続性を提供するためのその他の配置を代用することもできる。
【００５４】
４．診断及び治療用途を組み合わせたシステム
本発明のシステム及び方法は、尿道及びその他の骨盤の状態のための治療法と組み合わせて用いることができる。画像診断及び誘導治療のための尿道コイルと治療法とを組み合わせた様々な実施形態が当該技術分野の当業者によって考えられるだろう。特定の実施形態においては、撮像コイルをフォーリーカテーテルと同様の尿道内カテーテルに組み込むことができる。撮像コイルを様々な方法、例えば、”Ａｐｐａｒａｔｕｓ， Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｉｎ Ｖｉｖｏ ＭＲＩ”という発明の名称の２００１年３月２６日出願の米国特許に記載の方法のように、異なる構成の撮像スリーブの形態でフォーリーカテーテルに組み込むことができるということは、当業者によって理解されるであろう。その特許の内容をここに参照のために引用する。フォーリーカテーテルの他の変形例も、本発明の撮像コイルシステムを検査すべき組織の近くに運ぶために使用することができる。
【００５５】
図１７Ａは、本発明による、撮像コイル７１０を備えた尿道内カテーテル７００の一実施形態を示す。標準的なフォーリーカテーテルを、撮像コイル７１０を収容するように変形してもよい。示された実施形態においては、膨らませることのできるバルーン７０２、インフレーションポート７０４及びインフレーションチャンネル７０８、及び尿またはその他の体液を排出するのに使用される排液ルーメン７１２等の標準的なフォーリーカテーテルの特徴を備えているのがわかる。示された実施形態においては、尿道内カテーテル７００の長さ方向に沿って同軸に配置された中心ルーメン７１４が存在する。上述のように、このルーメンには、撮像コイル７１０が位置付けられ、同軸ケーブル７２０が接続している。示された実施形態においては、同軸ケーブル７２０は、ＭＲＩシステム（図示せず）の残りの部分と干渉し得る同軸コネクタ７２２に接続される。示された実施形態においては、インフレーションチャンネル７０８、排液ルーメン７１２及び中心ルーメン７１４が尿道内カテーテルチューブのポリマー壁７１８に包含されている。先端７２４は、尿道内カテーテル７００が容易に尿道に入り、通ることができるように構成すればよい。図１７Ｂは、図１７Ａの尿道内カテーテル７００の線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。この断面図においては、中心ルーメン７１４は、楕円形であることがわかる。本発明の方法の例示された実施例においては、撮像ループ７１０は、バルーン７０２の近位端の中心ルーメン７１４の尿道内カテーテル７００内に配置することができる。作製されたカテーテル７００はその後、尿道を経て膀胱に進む。バルーン７０２は、膨らませるとその場所でカテーテルをロックする。排液ルーメン７１２から、液体を排出させることができる。あるいはこのルーメン７１２は、薬物または造影剤を膀胱に注入するためのアクセス経路としての機能も果たす。本発明の尿道内カテーテル７００は、ＭＲＩを用いた治療処置に導かれた経尿道的撮像を行うことができるように設計または変形することができる。前立腺治療に用いることができる経尿道処置としては、例えば、前立腺肥大のためのマイクロ波治療、脱水エタノールの注入、レーザーによる前立腺切除、前立腺の経尿道的切開術、尿道周囲組織の針による切除、及び経尿道的ステントの配置がある。尿失禁の治療のために行うことのできる処置としては、例えば、コラーゲン、シリコン、カルシウム、ヒドロキシアパタイト粒子等の経尿道的注入等がある。これらのシステム及び方法を用いた尿道周囲組織及び骨盤の障害のための他の処置も当該技術分野の当業者によって考えられるだろう。
【００５６】
当業者によって理解されるだろうが、本発明の尿道内治療装置は、患者の尿道に挿入することができ、そこに一時的に留置しておくことができる延長部材であって、尿道内画像診断システムや尿道内治療システムを収容する部材を含むことができる。既に述べたように、尿道内部画像診断システムは、アンテナを含む尿道内ＭＲＩコイル、及び、経尿道的に尿道内部画像診断システムによって画像診断される解剖学的部位の部分に治療様式を送達するための尿道内伝達装置を含む尿道内ＭＲＩコイルを含むことができる。延長部材は、バルーンを膨らませることによって、または当該技術分野の当業者に知られている他の留置メカニズムによって、予め選択された位置に一時的に留置することができる。一実施形態においては、送達される治療様式としては、電磁放射線照射がある。電磁放射線照射は、光エネルギー、熱エネルギーまたはその他の形態の電磁放射線を含む。電磁放射線には、レーザ生成光、マイクロ波エネルギー、赤外線放射または紫外線放射が含まれる。他の治療様式として薬物を含むことも意図される。様々な薬物が当業者に知られており、それらの薬物には、抗腫瘍性薬、抗炎症剤、抗生物質、ホルモン剤、放射線感作物質、及び、被験尿道の周囲組織においてみとめられる状態に対して有効な他の様々な物質が含まれる。一実施形態においては、薬物は、放射線源を含む。放射線シードやその他の放射性挿入物を含む、特定の放射線源が、当該技術分野においては既に知られている。放射線源及びその他の薬物は、本発明のシステム及び方法によって挿入される挿入可能な装置に添加することもできる。一実施形態においては、治療様式は挿入可能な装置を含む。様々な挿入可能な装置が本発明の範囲を逸脱しない限り、当業者によって考えられる。それには、例えば、ステント、導管、弁、インプラント、排液管、チューブ、フィルム、及び、挿入可能または徐放性ドラッグデリバリーシステムが含まれる。
【００５７】
本発明の尿道内カテーテルシステムは、尿失禁及び関連する障害の診断に好適である。例えば、圧力及び液体センサを備えることができ、また、カテーテルの異なる部分及び造影剤を、排液ルーメンを介して膀胱に注入することもできる。これらの技術は、尿失禁の正確な診断のための更なる情報を提供するために、撮像コイル７１０の診断方法と従来の泌尿器科学の研究とを組み合わせてもよい。一診断方法によれば、尿道の異なる点において膀胱内の液体圧力を測定して、異なる部位での液体圧力の変化を理解する助けとなる。これらの測定は、処置中に変化する膀胱及び骨盤底を観察することが可能な撮像コイル７１０を用いた、同時かつリアルタイムの画像診断と相関させることができる。
【００５８】
図１８は、前立腺のマイクロ波切除及び類似の処置に適用される尿道内カテーテルシステム７５０を示す。示された実施形態においては、撮像コイル７１０は尿道内カテーテル７５０の中心ルーメン内に位置付けられている。前図に示したように、排液ルーメン７１２、ならびにバルーン７０２を膨らませるためのインフレーションチャンネル７０８及びインフレーションポート７０４が配置されている。前図同様、撮像コイル７１０は、その近位端において同軸コネクタに取り付けられる同軸ケーブル７２０に取り付けられる。示された尿道内カテーテル７５０は、少なくとも１つのＲＦ／マイクロ波切除コイル７５２をカテーテルシステムの表面に含んでいる。ＲＦ切除コイルは、正極コイルと接地コイル２つのコイルを備えていてもよい。一実施形態においては、これらのコイル７５２は、治療される前立腺部位の大きさによるが、２〜６センチメートル離して配置すればよい。一実施形態においては、接地コイル及び正極コイルの長さは約０．１ｃｍ〜２ｃｍである。一実施形態においては、正極コイルを尿道内カテーテルシステム７５０上におき、患者側は接地コイルとする。示された実施形態同様、上記マイクロ波切除のために、尿道内カテーテルシステムの代わりに超音波治療を行うこともできる。そのような実施形態においては、マイクロ波コイル７５２は、コイル上に配置可能な１以上の変換器を備えた一組の超音波変換器に代えることができる。これらの実施形態は、切除法によって肥大した前立腺によって閉塞している尿道を開く、良性の前立腺肥大の治療の臨床成績を向上させるかもしれない。前立腺の経尿道的切開は、膀胱鏡または経直腸超音波ガイダンスのもとで行うことができる。これら双方の処置の成果は、それらを導くために、高分解能ＭＲ画像診断を用いれば、有意に向上するかもしれない。
【００５９】
図１９は、前立腺の画像診断ガイド下のレーザ切除に好適な尿道内カテーテルシステム８００を示す。示された実施形態においては、尿道内カテーテルシステム８００は、排液ルーメン７１２、インフレーションポート７０４及びインフレーションチャンネル７０８を備えたバルーン７０２、同軸ケーブル７２０の近位に取り付けられた撮像コイル７１０、同軸ケーブル７２０に取り付けられた同軸コネクタ７２２といった、既に図示した特徴を備えている。尿道内カテーテル８００のポリマー製チューブ７１８の外部には、シース８０２が備えられており、それは必要に応じて、レーザエネルギーを前立腺の特定の領域に運ぶ。シース８０２は、レーザエネルギーの各部への送達が外部制御されるように、複数の部分に分けられたレーザ送達用ガイドであってもよい。撮像コイル７１０を介して受信された画像ガイダンスは、医師によって分析され、レーザ送達シース８０２のいずれの部分においてレーザエネルギーをオンあるいはオフにするかが決定される。本発明のシステム及び方法に関わる処置においては、尿道内カテーテルシステムを、尿道を介して挿入し、バルーン７０２を膨らませることによって膀胱内に留置することができる。その後撮像コイル７１０は、尿道及び前立腺の撮像を行う。それらの画像によれば、尿道内カテーテル８００の位置は、シース８０２が関連領域を切除するために適切に位置付けられるように調整される。その後レーザエネルギーは、切除されるべき前立腺またはその他の切除される組織の領域に導かれる。他の実施形態においては、光ファイバーバンドルをポリマー壁７１８に組み込んでもよいし、または、他の方法で、レーザエネルギーを前立腺またはその他の関連組織に送達することができるように、尿道内カテーテル８００の壁に運んでもよい。示された実施形態は、尿道内カテーテルシステム８００の特徴を示しているが、本発明は、尿道を横断するため、及び尿道内部の診断及び治療システムを位置付けるために、あらゆる好適な延長部材を採用することができる。当該技術分野の当業者にとって理解されるであろうが、本発明の延長部材は、マルチルーメンカテーテル、または、シングルルーメンかマルチルーメンの１組のカテーテルシステムを含んでいてもよい。延長部材はさらに、部分的にまたは完全に実質であり、その中に尿道内部診断及び治療システムが包含される。本発明の延長部材に関する診断及び治療部材のその他の配置も、当該技術分野の当業者にとっては、ルーチンの実験を用いるに過ぎない。
【００６０】
ある実施形態においては、本発明の尿道内部治療システムは、延長部材の外部表面上に固定させること、または載せることができる。特定の実施形態においては、尿道内治療システムを外部表面に一時的に固着し、そこから移動させている。特定の実施形態においては、尿道内治療システムを前記延長部材の内部に収容することができる。特別の実施形態においては、延長部材は、中空のチューブ部材を含んでもよい。尿道内治療システムは、前記中空チューブ部材内に収容されていてもよい。ある実施形態においては、尿道内治療システムは前記中空のチューブ部材内の第１の位置から前記中空のチューブ部材の外部の第２の位置まで移動させることができるようにしてもよい。別の実施形態においては、尿道内治療システムが前記第１から前記第２の位置に移動したとき、治療様式を送達するために送達装置を活性化するようにしてもよい。
【００６１】
前記システム及び方法は、例示の目的で記載したに過ぎない。本発明の診断技術と治療法、特に電磁エネルギーを用いた治療法との組合せも、当該技術分野の当業者によって容易に考えられるだろう。
【００６２】
５．実施例
実施例１：加熱特性
加熱実験は、生体の電気特性に類似させた０．４５％塩化ナトリウムでドーピングした寒天ゲル（ＤＩＦＣＯ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ， Ｆｒａｎｋｌｉｎ Ｌａｋｅｓ， ＮＪ）ファントムにコイルを挿入して行った。そのゲルの導電率を測定したところ、６４ＭＨｚで０．８Ｓ／ｍ、中間値はヒト組織の範囲内であった。８チャンネル蛍光光学式温度計（ＵＭＩ ８， ＦＩＳＯ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．， Ｑｕｅｂｅｃ， Ｃａｎａｄａ）を用いて温度をモニターした。５個のセンサを等間隔に配置し、シングルループコイルの１つのコンダクタに沿って外側コイルチューブに付着させた。こうして、２つのセンサをフレキシブル回路の遠位端及び近位端に直接接触させた。６番目のセンサは、バルン回路の開口部に配置した。
【００６３】
温度上昇の初期勾配（ｄＴ／ｄｔ）を見つけ、寒天ゲルの比熱容量Ｃ＝４１８０Ｊ／ｋｇを掛けることによって、比吸収率（ＳＡＲ）を計算した。スキャンは、１．５Ｔ Ｓｉｇｎａ ＬＸ（ＧＥ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ， ＷＩ）上で行い、ボディーコイルで送信した。スキャニングパラメータは、高速スポイルドグラジエントエコーシーケンス （ＦＳＰＧＲ： 軸方向断面、フリップ角度１２２＊， ＴＲ／ＴＥ５．８／１．９ ｍｓ、視野４８０ｘ４８０ｍｉｎ、マトリックス２５６ｘ１２８、１１３ＮＥＸ、ＢＷ３１．２５ｋＨｚ、１０分毎に４スライス、１０分間隔、撮像時間９．５６分）とした。送信利得は、スキャナーキャリブレーションソフトウェアによって選択された値より意図的に７．２ｄＢ大きくし、スキャナーから得ることができる最高送信利得を得た。スキャニングパラメータは、ピークＳＡＲ３．９６Ｗ／ｋｇ、中間ＳＡＲ１．９８Ｗ／ｋｇとした。ファントム及びケーブルは、スキャナー穴の主軸に対して平行に保った。ケーブルを磁石のアイソセンタまで上げ、ファントムの大きさによる限定を受けながら、穴の壁に可能な限り近づくまで（８ｃｍ）横方向に動かした。この位置で加熱が略最大になる（２５）。試験された各位置について、コイルを切断し、腔内コイルの離調が不可能となる最悪のケースをシミュレーションした。
【００６４】
頭部または胴部組織のどの描画においても８Ｗ／ｋｇ、各１５分間という現在の国際電気標準会議（ＩＥＣ）６０６０１−２３３の規準に基づけば、試験したケースで局所的ＳＡＲ限界（表１）を超える過度な加熱となったものはなかった。
【００６５】
実施例２：インビトロ試験
撮像は、ＲＦトランスミッタとしてスキャナーのボディーコイル及び受信専用プローブとして尿道内コイルを用いて行った。アンテナ信号特性を評価するために軸方向及び冠状方向の光子密度（ＰＤ）強調画像を高速スピンエコー（ＦＳＥ）シーケンス（ＰＤ？ＦＳＥ：８エコー、ＴＲ／ＴＥ＝２０００／１４．５ｍｓ、ＢＷ＝１５．６ｋＨｚ、６ＮＥＸ）を用いて得た。視野（ＦＯＶ）が３０ｘ３０ｍｉｎでマトリックスが２５６ｘ１２８の軸方向断像、及び視野（ＦＯＶ）８０ｘ８０ｍｉｎでマトリックスが２５６ｘ１２８の冠状方向断像を３：２４ｍｉｎで収集した。
【００６６】
コイルの撮像性能の評価は、１つをホルマリン固定法で、６つをヒト女性死体から採取した新鮮な骨盤内で行った。コイルは、その先端部約５ｍｍを膀胱に挿入し、続けて尿道に導入した。この位置にすることで、尿道全体及び内部括約筋を、信号強度とコイル均質性を最大にした状態で、確実に覆うことができた。位置限定をする目的で、体の外部から５”ｘ９”長方形表面コイルを用い、小骨盤の解剖学的構造の全体的な定位を得た。このコイルでは、尿道内コイルを用いた高分解能の画像診断を続けて行うことはできなかった。二重の傾斜した矢状方向及び冠状方向の大きな視野の高速スポイルドグラジエントＦＳＰＧＲローカライザー画像に続いて、尿道全体の高分解能ＰＤ強調およびＴ２強調画像が尿道コイルに対して傾斜した平面軸において得られた。視野を４０ｘ４０ｍｍから３０ｘ３０ｍｍ、最終的には２０ｘ２０ｍｍへと連続的に減少させることによって、空間平面内分解能を連続的に上昇させた。
【００６７】
小型腔内撮像プローブによって得られた画像の信号強度は、Ｂ、ピックアップ装置の不均質性によって非常に不均質となる。受信コイルの中間付近、及び、特にコイルコンダクタ付近は感度が高いので、これらの領域は信号飽和の状態となる。一方、コイルから離れると半径ｒは大きくなり、信号は略１／ｒ２で減少する。画像のコントラスト及び輝度の調整によって、一度に画像の全ての部分を見ることは、不可能ではないにしても困難である。コイルの感度マップを相関させることによって、画像強度を分割し、均質な信号強度の画像を計算することがこの問題の解決である。この場合、画像上のノイズは均質ではなく、画像の周辺に向かうほど上昇するだろう。しかし、画像（２０）の中心部を都合よく表示するためには、単一輝度及びコントラストレベルを用いることができる。適用された表示方法は、画像を読み取り、画像面に対する主磁場方向を導出し、そしてコイルはその面に垂直であるとの推定を行う。コイル位置及び角度を、相互に干渉させながら入力する。
【００６８】
実施例１及び２の結果
スキャナー中のコイル／ファントムの各位置において、その温度は、センサ１からセンサ５に、即ち、ファントム内部からファントム端縁に向かって上昇している（表１参照）。
【００６９】
表１：コイルに沿った５つの異なる位置での１０：００分以内のスキャニングにおけるＳＡＲの上昇。コイルの撮像領域及び同軸チョークのマウスを寒天ゲル内に約７５ｍｍ挿入した。スキャナー中のコイル／ファントムの位置は、ａ）穴の中間、コイルは接続されている、ｂ）穴の中間、コイルは切断されている、即ち、減結合できなかった、ｃ）スキャナー穴に近接、コイルは接続されている、そして、ｄ）スキャナー穴に近接、コイルは切断されている、即ち、減結合できなかった、とした。
【００７０】
【表１】
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【００７１】
コイルがスキャナー表面コイルポートから切断されている、即ち、受信コイルの減結合ができない場合（表１の位置ｂ）、温度は上昇する。ファントム／コイルをスキャナー穴に向かって、すなわち、ＲＦ送信ボディーコイルに近づいて移動させた場合（表１、位置ｃ）、温度は上昇する。ファントム／コイルをスキャナー穴の壁の近くに置き、表面コイルポートからコイルを切断することによって（表１、位置ｄ）、撮像コイルの近位端（センサ１）での加熱及びＳＡＲ（１．３３Ｃ／５．３２Ｗ／ｋｇ）は最大となる。
【００７２】
食塩水に導入したとき、シングルループコイルは、コイルの周辺全体にわたって良好な軸方向の信号均質性を示した。コイルの近距離場には、コイルコンダクタに向けられた２つの高い信号スポットがみられる。矩形受信コイルでは、信号ループ構成と比べて、軸方向の信号均質性及び信号透過深さが向上していることがわかった。減結合パドルを矩形コイル構造から取り除いた結果、コイルの性能が大幅に減少した。コイル間の結合によって、信号均質性が悪くなり、また、透過深さは減少する。長手方向の信号分散はコイルの略全長にわたって均質となる（データは示されていない）。
【００７３】
加熱効果の減少の他に、バルン回路を全体の設計に加えた結果、コイルの均質性、ひいては画像の質が向上した。２つの効果は説明のつくものであると考えられる。第１に、バルン回路のブレードをコイルの同調及び整合キャパシタ上まで延伸し、外部に向かう共振成分を遮蔽し、これによって、受信コイル構成に固有のノイズを減少させた。第２に、バルン回路は、ループのないカテーテルアンテナと同等の、ＲＦの電場に結合されるロッドアンテナとして機能する、誘導電流を同軸ケーブルの外部のシールド上に限定した。これらの誘導電流は、コイルのＢ１場と干渉し、その均質性を減少させる可能性がある。
【００７４】
金属「パドル」を、２つの隣接するコイルを互いから絶縁する手段として使用して、コイルの磁束を操作することは、１９４６年に初めて文献に公開され、後に他者により再検討されている。しかしながら、これらの文献によれば、大容量のコイルを互いから減結合するために、どちらかいうと小さなパドルを用いて、Ｂ１場均質性の歪みをコイル内部に抑えることを試みている。ここに記載されているように、そのようなパドルを腔内コイルの”裏返し”設計に適用することによって、パドルをコイル間で内部の最も感度の高い領域に挿入することができた。さらに、このパドルは、コイルのサイズと比べて大きく設計することができ、コイル外部に向かうＢ１場に実質的な影響を及ぼすことのない、非常に効果的なコイル絶縁手段となった。約５０ｄＢの絶縁性を達成するために電子機器をさらに追加する必要はなかった。画像の質は、コイル間の相互インダクタンスを最小限にすることによって著明に向上した。パドルを挿入しなかったら、２つのコイル間が相互作用するために、矩形コイルの信号性能は、シングルループコイルの信号性能より劣っていた。
【００７５】
シングルループコイルに固有の信号不均質性にも関わらず、２つのコイルコンダクタによって生成された軸方向像に２つの明るい信号ホットスポットが認められた。この設計は既に良好な軸方向の信号均質性を示していた。シングルループの全体の均質性及び信号透過深さは、矩形コイル構成より劣っていた。それは略円形の軸方向のＢ１場を生成するものであった。
【００７６】
実施例３：死体での研究
ボディーコイル及び尿道に挿入された尿道コイルを用いた、軸方向及び矢状方向の局所化画像を取得したところ、尿道内コイル近くに信号増加は認められない。このことは、ボディーコイル送信中に減結合回路が受信コイルを確実に離調することを示している。矢状方向のスライス像は、高分解能で撮像するために尿道コイルが最終的な位置に置かれ、コイルの先端が膀胱に約５ｍｉｎ挿入された状態を示している。
【００７７】
矢状面に得られた高分解能Ｔ２強調高速スピンエコー画像によって、尿道全長を描出することが可能となる。コイルの長軸に沿った信号特性は、均質性の高い信号で尿道全長を確実に覆った。信号透過深さは、恥骨や直腸壁のような隣接構造を示すのに十分な深さである。
【００７８】
ＰＤ強調及びＴ２強調軸画像上に、多層構造の外見の尿道が見られた。ＰＤ強調画像は、著明に高くなったＳＮＲをはっきり示したものの、尿道の軟組織は、Ｔ２強調画像上においてより良好に実証された。したがって本研究は、生成されたＴ２強調画像に注目した。
【００７９】
小さな視野（３０ｍｍ）の軸方向Ｔ２強調高速スピンエコー画像は、尿道を４層構造で、高分解能で描出することを可能にした。尿道内腔を満たす液体は、明るい信号を有していた。Ｔ２強調画像上では、尿道の粘膜も非常に濃く、液体から区別可能であった。内腔を囲んで、周囲の淡い層が確認されたが、それは粘膜下組織に該当するものと考えられる。平滑筋に該当する濃い厚い層が尿道を囲んでいた。平滑筋層を囲む淡い層は、高密度の結合組織層を表していた。得られた面内分解能は９４ｘ１５６μｍであり、スライス厚は１．５ｍｍであった。所与のシーケンスパラメータから、尿道はＳＮＲの高いコイルの近距離場にあることがわかった。尿道を超えた信号透過深さは、尿道の後ろの膣も十分に描出できた。画像密度補正を用いた画像の後処理及び表示によって信号不均質性及びコイルコンダクタによるホットスポットが確実に取り除かれ、コイルに隣接した構造の描出が容易になる。コイルＢの除去によって増加した画像コントラスト、信号プロファイルによって、尿道壁の異なる層をより良好に描写することができた。Ｔ２画像上の信号飽和の背後に既に隠れている、平滑筋層内の構造は、画像強度アルゴリズムを適用することによって解像される。
【００８０】
視野をさらに２０ｍｉｎまで減少させながら、空間分解能を７８ｘ７８〜ｔｍまで上昇させることによって、尿道粘膜の１つの重なりさえ解像できる。１回以上、画像強度補正を行うことは画像コントラストを高め、コイルに隣接する構造の解像に有用であることがわかった。
【００８１】
半可撓性の小径筒状設計のコイルは、死体女性尿道に容易に挿入できる。さらにこの設計は、コイルを尿道内に、尿道周囲組織に対して安定に位置付けることを可能にした。コイルの長さは、尿道の全長を均質性の高い信号で覆うのに十分な長さであった。コンダクタを４ｍｍ離しておくことで、十分な信号透過深さで組織に挿入し、高い空間分解能を持つと理解されている尿道の軸方向の延長部全体を撮像した。さらに、尿道を超えた信号によって、尿道周囲組織を検査することができた。しかし、外径１５Ｆの半可撓性装置を尿道自身に挿入することは、力学研究の成果を除外はしないものの制限する。可撓性に関してコイル設計を更に改善して、歪んでいる間の、尿道の移動を描出することが望まれている。それは、この領域の達成された静的な高分解能撮像に対して、貴重な力学情報を附加するものである。
【００８２】
得られた軸方向のＴ２強調画像は、高分解能で尿道を４層構造に描出することを可能とした。尿道内腔を満たす液体は明るい信号を有していた。Ｔ２強調画像上では、尿道粘膜も非常に濃く、液体から区別可能であった。内腔を囲む周囲の淡い層は、粘膜下組織に該当するものと考えられる。粘膜下の脈管系の層を取り囲む濃い領域が、非常に疎な結合組織マトリックス中の（細長い、または円形の）平滑筋層に該当する。平滑筋の層を囲む淡い層は密な結合組織層を表しており、その尿生殖器の横紋筋性括約筋の量は変化していた。
【００８３】
提案された画像強度補正アルゴリズムは、電流分散の理論モデルを適用し、コイルコンダクタの相互作用的な位置付けをユーザから要求するため、得られた補正画像は、潜在的にシステム上またはユーザが原因のミスが起こりやすくなっている。しかしながら、ＩＩＣを適用することで、コイルコンダクタによる信号不均質性及びホットスポットを確実に取り除くことができ、よって、コイル近くの構造を容易に描出できた。画像補正後、組織コントラストを首尾よく再取得した。コイルコンダクタの相互作用的なずれは、出力には影響がないか、または、わずかしか影響がなかった。したがって、採用されたＩＩＣは、尿道内での適用に耐え得るものであると考えられる。
【００８４】
一連の研究において、本発明のコイルシステムの性能評価は、１つをホルマリン固定法で６つをヒト女性死体から採取した新鮮な骨盤内で行った。コイルは、その先端約５ｍｍを膀胱に挿入し、続けて尿道に導入していった。この位置は尿道全体及び括約筋を、信号強度とコイル均質性を最大にした状態で、確実に覆うことができた。画像診断は、１．５ Ｔ Ｓｉｇｎａ ＬＸ−２ ＥｃｈｏＳｐｅｅｄ （ＧＥ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ ＷＩ）上で行った。尿道全体の高分解能高速スピンエコー（ＦＳＥ）Ｔ２強調画像を尿道コイルの軸方向に沿って得た。撮像パラメータは、ＦＳＥ８エコー；ＴＲ／ＴＥ２０００／７８ｍｓ；視野３０ｘ３０ｍｍ；マトリックス３２０ｘ１９２；６ＮＥＸ；ＢＷ１５．６ｋＨｚ；スライス１．５；撮像時間４：４８分とした。高分解能撮像のために、面内解像を視野２０ｘ２０ｍｍまで減少させ、２．５６ｘ２５６マトリックスを用いて上昇させた。撮像時間は８ＮＥＸを用いて８：３２分とした。画像強度補正（ＩＩＣ）アルゴリズムを適用し、小さな視野を横切るコイルのＢ１信号のばらつきを補償した。適用された後処理方法によって、コイルの位置及び角度を相互作用的に入力することが可能となった。ＭＲ撮像の組織学的相関は、硬直していない死体から尿道をひとまとめにして取り出した。１０％緩衝ホルマリン中に懸濁させて標本を固定した。その後それらを、パラフィン包埋し、厚み６マイクロメートルの軸方向切断面で切断し、ガラスサイド上でトリクロム染色により染色した。
【００８５】
得られた結果は以下のとおりであった。負荷コイルの質的因子Ｑは、シングルループでは６７、矩形コイルではそれぞれ８０及び７４と決められた。同軸チョークのインピーダンスはＺ＝７５０オームであった。パドルによって、両コイルを、性能を損失させることなく、５０ｄＢの絶縁ができた。尿道内部コイルを用いた小さな視野（３０ｘ３０ｍｍ）の軸方向撮像によって、尿道の全ての層を高分解能で描出することが可能となった。尿道を超えた信号透過深さは、尿道前部の恥骨及び尿道の後部の膣を描出するのに十分な深さであった。ＩＩＣを伴う画像の後処理及び表示によって、Ｂ−１不均質性を確実に取り除き、よってコイルに隣接する構造の描出が容易になった。異なる尿道壁層の描出能が改善された結果、画像コントラストが上昇した。さらに視野を２０ｘ２０ｍｍまで減少させることによって、面内分解能を７８ｘ７８マイクロメートルまで上昇させた。これによって、尿道粘膜の１つの重なりさえ解像することができた。
【００８６】
実施例４：動物での研究
シングルループコイルのインビボ画像診断性能を、健康な、全身麻酔下の体重５５ｋｇの雌ブタ尿道において評価した。実験は、病院及び政府機関によって制定された全ての規制に従って行った。撮像コイルを仰臥位に置かれたブタ尿道に挿入した。尿道全体の大きな視野の高分解能ＰＤ強調及びＴ２強調画像を尿道コイルに対して斜めの平面軸方向において得た。
【００８７】
ブタ尿道シングルループコイルを用いて得た、尿道中間部の重度にＴ２強調された軸方向画像から、組織コントラストは死体実験の画像よりも向上していることが明らかになった。７８Ｘ７８μｍという高い面内空間分解能及び数分という取得時間にもかかわらず、生体内で得られた画像は質が高く、ボケやモーションアーチファクトがなかった。
【００８８】
結論として、これらの研究の実験データは、尿道内ＭＲＩが、女性の尿道及び周囲組織の、非常に分解能の高い画像を提供できることを証明するものである。したがって、それは、尿失禁の診断評価のための尿道撮影法及び機能的方法に対する非常に重要な補助となり、外科手術の計画及び外科治療容易化に貢献するだろう。
【００８９】
上記本発明の実施形態は、いくつかの応用例及び本発明の主義を例示したに過ぎない。本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、当該技術分野の当業者によって様々な変形例が行われるだろう。したがって、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、ここに示すクレームにより理解されることになるだろう。それは、法律によって認められる限り広く解釈されるものである。
【図面の簡単な説明】
以下の図面は、本発明の特定の説明的な実施形態を示すものであり、ここでは、同じ符号番号は同じ構成要素を示す。これらの示された実施形態は、発明を例示するものであって、限定するものではないことが理解されるだろう。
【図１】本発明の尿道内画像診断システムの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】女性尿道の使用に適応する尿道内画像診断システムの一実施形態を示す模式図である。
【図３】３軸ケーブルアッセンブリを示す模式図である。
【図４】バルンアッセンブリを示す模式図である。
【図５】ケーブルアッセンブリを示す模式図である。
【図６】撮像コイル及びインターフェース回路の一実施形態を示す電気的模式図である。
【図７】撮像コイルの実施形態を示す模式図である。
【図８】内部に撮像コイルを備えたルーメンの断面図を示す。
【図９】図９Ａ及び９Ｂはそれぞれ、撮像コイルシステムの一実施形態を示す縦断面図及び横断面図である。
【図１０】図１０Ａ及び１０Ｂは、シングル撮像コイル及びインターフェース回路、ならびにダブル撮像コイル及びインターフェース回路をそれぞれ示す電気的模式図である。
【図１１】図１１Ａ及び１１Ｂは、減結合パドルと組み合わされた２つの撮像コイルの縦模式断面図及び横模式断面図をそれぞれ示す。
【図１２】減結合パドルと組み合わされた２つの撮像コイルとインターフェース回路を示す電気的模式図である。
【図１３】図１３Ａ〜Ｄは、折りたたまれた減結合パドルの縦断面図及び横断面図、ならびに広げられた減結合パドルの縦断面図及び横断面図をそれぞれ示す。
【図１４】遠隔操作が可能な減結合パドルを示す模式図である。
【図１５】男性尿道の使用に適応する撮像コイルの一実施形態を示す模式図である。
【図１６】インターフェースボックスの電気的模式図である。
【図１７】図１７Ａ及びＢは、尿道内画像診断システムの一実施形態を示す。
【図１８】ＲＦ切除と組み合された尿道内画像診断システムを示す。
【図１９】レーザ切除と組み合された尿道内画像診断システムを示す。
【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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