(57)【要約】  超音波プローブは、ハウジング、第１超音波トランスデューサアレイ、第２超音波トランスデューサアレイ、第１光源及び第２光源を含む。第１超音波トランスデューサアレイは、ハウジングに接続されており、かつ第１平面内の第１方向に第１平面超音波ビームを放射するように構成されている。第２超音波トランスデューサアレイは、ハウジングに接続されており、かつ第１平面にほぼ直交する第２平面内の第１方向に第２平面超音波ビームを放射するように構成されている。第１光源は、ハウジングに接続されており、かつほぼ第１平面内に第１ライトラインを投射するように構成されている。第２光源はハウジングに接続されており、また第１平面にほぼ直交し、かつ第２平面と斜角で交差する第３平面内に第２ライトラインを投射するように構成されている。第１ライトラインは、第２ライトラインに交差し、かつ第２ライトラインにほぼ直交する。
2018531766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに接続されており、かつ第１平面内の第１方向に第１平面超音波ビームを放射するように構成された第１超音波トランスデューサアレイと、
前記ハウジングに接続されており、かつ第１平面にほぼ直交する第２平面内の第１方向に第２平面超音波ビームを放射するように構成された第２超音波トランスデューサアレイと、
前記ハウジングに接続されており、かつほぼ第１平面内に第１ライトラインを投射するように構成された第１光源と、
前記ハウジングに接続されており、また第１平面にほぼ直交し、かつ第２平面と斜角で交差する第３平面内に第２ライトラインを投射するように構成された第２光源とを備え、
第１ライトラインは、第２ライトラインに交差し、かつ第２ライトラインにほぼ直交する、超音波プローブ。
【請求項２】
第１光源は第１レーザーであり、第２光源は第２レーザーである、請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
第１超音波トランスデューサアレイ及び第２超音波トランスデューサアレイはＴ字形構成に配列されている、請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記超音波プローブに接続され、かつ第１超音波トランスデューサアレイからの第１画像と第２超音波トランスデューサアレイからの第２画像との双方を表示するように構成されたスクリーンをさらに備える、請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記スクリーンは中心線を表示するように構成されている、請求項４に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記中心線は第２超音波トランスデューサアレイの中心に一致する、請求項５に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
第２レーザーは一定の投射角度において第３平面内に第２ライトラインを投射するように構成されており、前記投射角度は９０°未満である、請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項８】
第２レーザーに接続されたステッパモータをさらに備える、請求項７に記載の超音波プローブ。
【請求項９】
前記ステッパモータは、第２レーザーを回転させ、それにより前記投射角度を調節するように構成されており、調整された投射角度は９０°未満である、請求項８に記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
第１レーザーに対する第２レーザーの位置は調整可能である、請求項７に記載の超音波プローブ。
【請求項１１】
前記超音波プローブに接続された滅菌カバーをさらに備え、前記滅菌カバーは、第１光源及び第２光源の上に配置されるように構成された硬質光透過性材料を含む、請求項１０に記載の超音波プローブ。
【請求項１２】
前記滅菌カバーは、前記硬質光透過性材料に接続された軟質バッグを備える、請求項１１に記載の超音波プローブ。
【請求項１３】
器具を表面から表面下に位置する標的構造物に導く方法であって、前記方法は、
第１平面内の第１方向に第１平面超音波ビームを放射する工程と、
第１平面にほぼ直交する第２平面内の第１方向に第２平面超音波ビームを放射する工程と、
ほぼ第１平面内に第１ライトラインを投射する工程と、第１ライトラインは前記器具のための誘導経路を画定することと、
第１平面にほぼ直交し、第２平面と斜角で交差する第３平面内に第２ライトラインを投射する工程と、第２ライトラインは第１ライトラインと交差し、第１ライトラインにほぼ直交し、第３平面は前記器具に対する進入角度を規定し、第１ライトラインと第２ライトラインとの間の交点は前記器具のための進入点を画定することと、
前記器具の端部を前記進入点と整合させる工程と、
一定長の前記器具を誘導経路及び進入角度の双方と整合させる工程と、
前記一定長の器具の誘導経路及び進入角度の双方との整合を実質的に維持したまま、前記進入点を介して前記器具を前記表面下に位置する標的構造物に向けて誘導する工程とを含む、方法。
【請求項１４】
第１平面超音波ビームからの第１画像及び第２平面超音波ビームからの第２画像の双方を表示する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第２画像は中心線を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記中心線は第２平面超音波ビームの中心に一致する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
第２画像の中心線が前記標的構造物の画像上のほぼ中心に置かれるように、第２平面超音波ビームを前記標的構造物上に整合させる工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
第２画像の中心線が前記標的構造物上のほぼ中心に置かれている間に、前記標的構造物が第１画像において視認可能となるように、第１平面超音波ビームを前記標的構造物上に整合させる工程をさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記標的構造物と第２ライトラインを投射する光源との間の垂直距離及び水平距離の双方を求める工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第１画像上又は第２画像上において前記標的構造物を選択する工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
所望の進入角度を選択する工程をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
第１画像上において所望の進入点を選択する工程をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
第３平面が第２平面と前記標的構造物との間の交点に実質的に入射するように、第３平面内に第２ライトラインを投射するのに必要とされる光源の投射角度を計算する工程をさらに含み、前記投射角度はα＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）の式によって定義され、前記式中、αは投射角度であり、ｙは前記標的構造物と前記光源との間の垂直距離であり、ｘは前記標的構造物と前記光源との間の水平距離である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
ほぼ計算した投射角度において第３平面内に第２ライトラインを投射するように前記光源を回転させる工程をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
第３平面が第２平面と前記標的構造物との間の交点に実質的に入射するように、第３平面内に第２ライトラインを投射するのに必要とされる光源の位置を計算する工程をさらに含み、前記位置はｔａｎ  α＝ｙ／ｘの式から求められ、前記式中、αは前記光源の投射角度であり、ｙは前記標的構造物と前記光源との間の垂直距離であり、ｘは前記標的構造物と前記光源との間の水平距離である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記光源をほぼ計算した位置に移動させる工程をさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
第３平面が第２平面と前記標的構造物との間の交点に実質的に入射するように、第３平面内に第２ライトラインを投射するのに必要とされる前記光源の投射角度及び位置の双方を計算する工程をさらに含み、前記投射角度及び位置は、ｔａｎ  α＝ｙ／ｘの式から求められ、前記式中、αは投射角度であり、ｙは前記標的構造物と前記光源との間の垂直距離であり、ｘは前記標的構造物と前記光源との間の水平距離である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
ほぼ計算した投射角度において第３平面内に第２ライトラインを投射するように前記光源を回転させる工程と、前記光源をほぼ計算した位置に移動させる工程とを含む、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して超音波プローブに関し、より詳細には、誘導光源を有する超音波プローブ、及び器具を表面から前記表面下に位置する標的構造物に導く方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、特定の実施において、医療関係者が血管及び内部器官などの体内構造物の位置を特定して、それを視覚化することを可能にする医療用画像化ツールである。これらの内部構造にアクセスする必要がある場合、器具を標的構造物に導くために、超音波が用いられることがある。例えば、超音波は、静脈ライン留置（ｖｅｎｏｕｓ  ｌｉｎｅ  ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）、動脈ライン留置（ａｒｔｅｒｉａｌ  ｌｉｎｅ  ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）、生体組織検査、ドレナージ、アブレーション又は他の介入を支援するために使用されることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
残念ながら、訓練及び操作者の技術だけでなく、超音波技術における改善にもかかわらず、合併症を有することなく器具を標的構造物に確実に、かつ連続的に導くことは依然として困難である。無誘導アプローチにおける改善の一方で、現在の超音波プローブは、それらが提供する誘導において依然として制限されている。
【０００４】
医療関係者が、より容易かつ正確で合併症のより少ない体内構造物に関係する処置を安全に実施することを可能にする超音波プローブの必要性があることが認識されるはずである。前記プローブは、器具を表面から前記表面下に位置する標的構造物に確実に、かつ連続的に導かなければならない。本発明はこれらの要求を満たし、さらに関連する利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は超音波プローブで具体化され、前記超音波プローブは、ハウジング、第１超音波トランスデューサアレイ、第２超音波トランスデューサアレイ、第１光源及び第２光源を備える。第１超音波トランスデューサアレイは、前記ハウジングに接続されており、かつ第１平面内の第１方向に第１平面超音波ビームを放射するように構成されている。第２超音波トランスデューサアレイは、前記ハウジングに接続されており、かつ第１平面にほぼ直交する第２平面内の第１方向に第２平面超音波ビームを放射するように構成されている。第１光源は、前記ハウジングに接続されており、かつほぼ第１平面内に第１ライトラインを投射するように構成されている。第２光源は前記ハウジングに接続されており、また第１平面にほぼ直交し、かつ第２平面と斜角で交差する第３平面内に第２ライトラインを投射するように構成されている。第１ライトラインは、第２ライトラインに交差し、かつ第２ライトラインにほぼ直交する。
【０００６】
一実施形態において、前記超音波プローブはハンドヘルド装置で具体化される。別の実施形態では、第１超音波トランスデューサアレイ及び第２超音波トランスデューサアレイはＴ字形構成に配列されている。
【０００７】
一実施形態において、第１光源は第１レーザーであり、第２光源は第２レーザーである。別の実施形態において、第２レーザーは一定の投射角度において第３平面内に第２ライトラインを投射するように構成されており、前記投射角度は９０°未満である。さらなる実施形態において、第２レーザーにはステッパモータが接続されている。さらなる実施形態において、前記ステッパモータは、第２レーザーを回転させ、それにより前記投射角度を調節するように構成されており、調整された投射角度は９０°未満である。さらに別の実施形態において、第１レーザーに対する第２レーザーの位置は調整可能である。
【０００８】
一実施形態において、前記超音波プローブはさらにコントロールパネルを備える。別の実施形態では、前記コントロールパネルはタッチスクリーンを備える。さらなる実施形態において、前記超音波プローブは、前記超音波プローブに接続され、かつ第１超音波トランスデューサアレイからの第１画像と第２超音波トランスデューサアレイからの第２画像との双方を表示するように構成されたスクリーンを備える。さらなる実施形態において、前記スクリーンは中心線を表示するように構成されている。別の実施形態では、前記中心線は第２超音波トランスデューサアレイの中心に一致する。さらに別の実施形態では、前記中心線は、第１超音波トランスデューサアレイと第２超音波トランスデューサアレイとの間の交点に一致する。
【０００９】
一実施形態において、前記超音波プローブは、前記超音波プローブに接続された滅菌カバーをさらに備える。別の実施形態において、前記滅菌カバーは、第１光源及び第２光源の上に配置されるように構成された硬質光透過性材料を含む。さらなる実施形態において、前記滅菌カバーは、前記硬質光透過性材料に接続された軟質バッグをさらに備える。
【００１０】
本発明はまた、器具を表面から前記表面下に位置する標的構造物に導く方法にて具体化される。一実施形態において、前記方法は、第１平面内の第１方向に第１平面超音波ビームを放射する工程と、第２平面内の第１方向に第２平面超音波ビームを放射する工程と、ほぼ第１平面内に第１ライトラインを投射する工程と、第３平面内に第２ライトラインを投射する工程と、前記器具の端部を進入点と整合させる工程と、前記一定長の器具を誘導経路及び進入角度の双方と整合させる工程と、前記一定長の器具の誘導経路及び進入角度の双方との整合を実質的に維持したまま、前記器具を前記進入点を介して前記表面下に位置する標的構造物に向けて誘導する工程とを含む。第２平面及び第３平面は双方とも第１平面にほぼ直交する。第３平面は第２平面と斜角で交差し、前記器具に対する進入角度を規定する。第１ライトラインは、前記器具のための誘導経路を画定する。第２ライトラインは第１ライトラインと交差し、第１ライトラインにほぼ直交し、かつ第１ライトラインと第２ライトラインとの間の交点は前記器具のための進入点を画定する。
【００１１】
一実施形態において、前記方法は、第１平面超音波ビームからの第１画像及び第２平面超音波ビームからの第２画像の双方を表示することを含む。さらなる実施形態において、第２画像は中心線を含む。別の実施形態において、前記中心線は第２平面超音波ビームの中心に一致する。さらに別の実施形態において、前記中心線は、第１平面超音波ビームと第２平面超音波ビームとの間の交点に一致する。
【００１２】
一実施形態において、前記方法は、第２画像の中心線が前記標的構造物の画像上のほぼ中心に置かれるように、第２平面超音波ビームを標的構造物上に整合させることを含む。別の実施形態では、前記方法は、第２画像の中心線が前記標的構造物上のほぼ中心に置かれている間に、前記標的構造物が第１画像において視認可能となるように、第１平面超音波ビームを前記標的構造物上に整合させることを含む。
【００１３】
別の実施形態では、前記方法は、第１画像又は第２画像上において前記標的構造物を選択することを含む。さらなる実施形態では、前記方法は、所望の進入角度を選択することを含む。さらなる実施形態では、前記方法は第１画像上において所望の進入点を選択することを含む。さらに別の実施形態において、前記方法は第１画像上における所望の進入点及び所望の進入角度の双方を選択することを含む。
【００１４】
一実施形態において、前記方法は、前記標的構造物と第２ライトラインを投射する光源との間の垂直距離及び水平距離の双方を求めることを含む。一実施形態において、前記方法は、第３平面が第２平面と前記標的構造物との間の交点に実質的に入射するように、第３平面内に第２ライトラインを投射するのに必要とされる光源の投射角度を計算することを含む。前記投射角度はα＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）の式によって定義され、前記式中、αは投射角度であり、ｙは前記標的構造物と前記光源との間の垂直距離であり、ｘは前記標的構造物と前記光源との間の水平距離である。別の実施形態において、前記方法は、ほぼ計算した投射角度において第３平面内に第２ライトラインを投射するように前記光源を回転させることを含む。
【００１５】
一実施形態において、前記方法は、第３平面が第２平面と前記標的構造物との間の交点に実質的に入射するように、第３平面内に第２ライトラインを投射するのに必要とされる光源の位置を計算することを含む。前記位置はｔａｎ  α＝ｙ／ｘの式から求められ、前記式中、αは前記光源の投射角度であり、ｙは前記標的構造物と前記光源との間の垂直距離であり、ｘは前記標的構造物と前記光源との間の水平距離である。別の実施形態において、前記方法は、前記光源をほぼ計算した位置に移動させることを含む。
【００１６】
一実施形態において、前記方法は、第３平面が第２平面と前記標的構造物との間の交点に実質的に入射するように、第３平面内に第２ライトラインを投射するのに必要とされる前記光源の投射角度及び位置の双方を計算する工程を含む。前記投射角度及び位置は、ｔａｎ  α＝ｙ／ｘの式から求められ、前記式中、αは投射角度であり、ｙは前記標的構造物と前記光源との間の垂直距離であり、ｘは前記標的構造物と前記光源との間の水平距離である。別の実施形態において、前記方法は、ほぼ計算した投射角度において第３平面内に第２ライトラインを投射するように前記光源を回転させることと、前記光源をほぼ計算した位置に移動させることとを含む。
【００１７】
本発明の他の特徴及び利点は、例として本発明の原理を示す添付図面とともに解釈される以下の好ましい実施形態の説明から明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に従った超音波プローブの左上斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に従った超音波プローブの正面図。
【図３】本発明の一実施形態に従った超音波プローブの平面図。
【図４】本発明の一実施形態に従った超音波プローブの左立面図。
【図５】本発明の一実施形態に従った超音波プローブの左下斜視図。
【図６】本発明の一実施形態に従った超音波プローブの底面図。
【図７】超音波プローブが器具を表面に向けて導いている、本発明の一実施形態に従った使用時における超音波プローブの左上斜視図。
【図８】超音波プローブが器具を表面下に位置する標的構造物に導いている、本発明の一実施形態に従った使用時における超音波プローブの右前斜視図。
【図９】超音波プローブが器具を表面下に位置する標的構造物に導いている、本発明の一実施形態に従った使用時における超音波プローブの左後斜視図。
【図１０】超音波プローブが器具を表面下に位置する標的構造物に向けて第１角度で導いている、本発明の一実施形態に従った使用時における超音波プローブの左側面図。
【図１１】超音波プローブが器具を表面下に位置する標的構造物に向けて第２角度で導いている、本発明の一実施形態に従った使用時における超音波プローブの左側面図。
【図１２】超音波プローブが器具を表面に向けて導いている、本発明の一実施形態に従った使用における超音波プローブの上面図。
【図１３】標的構造物に関連して表面上に位置する超音波プローブを示す、本発明の一実施形態に従った超音波プローブの左側面図。
【図１４】本発明の一実施形態に従って表面下に位置する標的構造物に器具を導くための使用時における超音波プローブ及びスクリーンの図。
【図１５】本発明の一実施形態に従った滅菌カバーを備えた超音波プローブの正面図。
【図１６】本発明の一実施形態に従った滅菌カバーを備えた超音波プローブの左立面図。
【図１７】折り畳まれた滅菌カバーの側面が折り目を示すように断面で示されている、本発明の一実施形態に従った超音波プローブ及び折り畳まれた滅菌カバーの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで例示的な図面の図１〜図６を参照すると、本発明の実施形態に従った超音波プローブ１００が示されている。一実施形態において、超音波プローブは、ハウジング１０５、第１超音波トランスデューサアレイ１１０、第２超音波トランスデューサアレイ１１５、第１光源１２０及び第２光源１２５を備える。
【００２０】
一実施形態において、第１超音波トランスデューサアレイ１１０及び第２超音波トランスデューサアレイ１１５は、ハウジング１０５内に直接的又は間接的に封入されており、かつ互いにほぼ直交している。一実施形態において、前記超音波トランスデューサアレイはＴ字形構成に配列されている。さらなる実施形態では、前記超音波トランスデューサアレイは、バイプレーン線形（ｂｉｐｌａｎｅ  ｌｉｎｅａｒ）構成、マルチプレーン（ｍｕｌｔｉｐｌａｎｅ）構成、又は３Ｄ配置に構成され得る。別の実施形態では、前記超音波トランスデューサアレイは、線形シーケンシャルアレイ（ｌｉｎｅａｒ  ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ａｒｒａｙｓ）、線形フェイズドアレイ（ｌｉｎｅａｒ  ｐｈａｓｅｄ  ａｒｒａｙｓ）又は湾曲シーケンシャルアレイ（ｃｕｒｖｅｄ  ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ａｒｒａｙｓ）として構成される。
【００２１】
第１光源１２０及び第２光源１２５は、ハウジング１０５に接続されている。前記光源の各々は、平面内にライトライン（ｌｉｇｈｔ  ｌｉｎｅ）を放射することができるレーザー又は他の光源であり得る。
【００２２】
図７〜図１３を参照すると、第１超音波トランスデューサアレイ１１０は、第１平面１１２内の第１方向１１３に第１平面超音波ビーム１１１を放射するように構成されている。第２超音波トランスデューサアレイ１１５は、第２平面１１７内の第１方向に第２平面超音波ビーム１１６を放射するように構成されている。第２平面は、第１平面にほぼ直交している。一実施形態において、第１平面超音波ビーム及び第２平面超音波ビームは掃引された超音波ビーム（ｓｗｅｐｔ  ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｂｅａｍｓ）であってもよい。
【００２３】
第１光源１２０は、ほぼ第１平面内に第１ライトライン１２１を投射するように構成されている。第２光源１２５は、第３平面１２７内に第２ライトライン１２６を投射するように構成されている。第３平面は、第１平面にほぼ直交し、第２平面と斜角１２８で交差する。第１ライトラインは、第２ライトラインに交差し、かつ第２ライトラインにほぼ直交する。
【００２４】
超音波トランスデューサアレイ１１０，１１５は、使用者が表面１０の下に位置する標的構造物２０を視覚化することを可能にする。例えば、超音波プローブ１００は、皮膚下の静脈に向けて皮膚を通して平面超音波ビーム１１１，１１６を放射するために、患者の皮膚上に配置され得る。当業者にはよく分かるように、前記トランスデューサアレイは、反射した超音波を収集して、それらの音波を前記トランスデューサアレイの下に位置する領域の画像を生成するために用いることができる信号に変換するように構成されている。
【００２５】
図１４を参照すると、一実施形態において、スクリーン１５０は超音波プローブ１００に接続されており、かつ第１超音波トランスデューサアレイ１１０からの第１画像１５１及び第２超音波トランスデューサアレイ１１５からの第２画像１５２の双方を表示するように構成されている。さらなる実施形態では、前記スクリーンは中心線１５３を表示するように構成されている。一実施形態において、前記中心線は、第２超音波トランスデューサアレイの中心１１８（図５及び図６）に一致する。別の実施形態では、前記中心線は、第１超音波トランスデューサアレイと第２超音波トランスデューサアレイとの間の交点に一致する。前記スクリーンは、前記超音波プローブに直接的又は間接的に接続され得る。例えば、前記スクリーンは、ワイファイ（ＷｉＦｉ）ラジオ、ブルートゥース、イーサネット、ＵＳＢ、又は他の有線又は無線接続手段によって前記超音波プローブに接続され得る。
【００２６】
第１超音波トランスデューサアレイ及び第２超音波トランスデューサアレイ１１０，１１５が同一方向に、かつ直交平面内に平面超音波ビーム１１１，１１６を放射するように構成されているため、超音波プローブ１００は表面１０上に配置されて、前記表面下の標的構造物の長手方向画像及び横断画像を同時に提供することができる。一実施形態において、前記長手方向画像は、第１超音波トランスデューサアレイ１１０によって生成された第１画像１５１であり、横断画像は第２超音波トランスデューサアレイ１１５によって生成された第２画像１５２である。
【００２７】
使用中に、この構成は、使用者が標的構造物２０及び前記標的構造物に関連したニードルのような器具３０の位置を視覚化することを可能にすることができる。より詳細には、第１画像及び第２画像１５１，１５２、並びに任意の中心線１５３は、標的構造物の位置を特定し、器具が表面下で標的構造物に向かって移動する際に前記器具を追跡するのを容易にするために用いることができる。
【００２８】
例えば、小動脈及び神経の長手方向画像を得て維持することは困難であり得るが、これらの小さな構造物の横断画像を得て維持することは比較的容易である。２つの画像の組み合わせは、操作者が前記長手方向画像内において小動脈又は神経の実質的な長さを維持するために、前記超音波プローブの位置を調節する手段として横断画像を用いることを可能にする。より詳細には、操作者は、前記横断画像の中心線１５３が標的構造物上のほぼ中心に置かれるように、標的構造物２０上において超音波プローブ１００の位置を調節することができる。一実施形態において、前記中心線は第１超音波トランスデューサアレイ１１０と第２超音波トランスデューサアレイ１１５との間の交点に一致するので、前記標的構造物の少なくとも一部は前記横断画像に最も近い長手方向画像内において視認可能なはずである。整合を終了するために、操作者は、前記標的構造物の実質的な長さが前記長手方向画像内において視認可能となるように、前記超音波プローブを旋回させることができる。
【００２９】
標的構造物２０上にそのように整合させた超音波プローブ１００では、第１ライトライン及び第２ライトライン１２１，１２６は、器具３０を表面１０から前記表面下の標的構造物２０へ導くための視覚的ガイドとして用いられ得る。例えば、第１平面超音波ビーム１１１が標的構造物と整合されると、第１ライトライン１２１は実質的に第１平面超音波ビームの第１平面１１２内に位置するので、第１ライトライン１２１は前記器具のための誘導経路１２１を画定する。
【００３０】
同様に、第３平面１２７は器具３０に対して進入角度１２９を画定するように構成され得、また、第２ライトライン１２６と第１ライトライン１２１との間の交点１３０は、前記器具のための進入点１３０を画定し得る。上記で検討したように、第２ライトラインは、第２平面超音波ビーム１１６の第２平面１１７と斜角１２８で交差する第３平面内に投射される。実質的に第２平面が標的構造物２０と交差する地点で第３平面が第２平面と交差するならば、第３平面は器具１２９に対して進入角度を規定するであろう。
【００３１】
そのように配置され構成された超音波プローブにより、操作者は、器具３０の端部を進入点１３０と整合させ、一定長の器具を誘導経路１２１及び進入角度１２９の双方と整合させ、前記一定長の器具と誘導経路及び進入角度の双方との整合を実質的に維持しながら、前記進入点を介して前記器具を表面１０の下に位置する標的構造物２０に向けて誘導する。このように、超音波プローブ１００は、前記器具が、実質的に第１平面超音波ビーム及び第２平面超音波ビーム１１１，１１６の交差部において前記標的構造物に到達するように、前記器具を表面から表面下の標的構造物に導くために用いることができる。
【００３２】
もちろん、前記表面下の異なる深さにおける異なる標的構造物では（例えば図１０及び図１１）、第３平面１２７は、実質的に第２平面が標的構造物２０と交差する地点において第３平面１２７が第２平面１１７と交差するように調節される必要があり得る。従って、いくつかの実施形態では、第２光源１２５は、第３平面及びその平面内における第２ライトライン１２６の位置又は向きを変更するために、第１光源１２０に対して回転又は移動され得る。
【００３３】
図７〜図１３を再度参照すると、一実施形態において、第２光源１２５は投射角度１２９において第３平面１２７内に第２ライトライン１２６を投射するように構成されており、前記投射角度は９０°未満である。さらなる実施形態では、第２光源にステッパモータ（図示せず）が接続されている。前記ステッパモータは、第２光源に直接的又は間接的に接続され得る。特に図１０及び図１１を参照すると、さらなる実施形態において、前記ステッパモータは、第２光源を回転させ、それにより前記投射角度を調節するように構成されており、調整された投射角度は９０°未満である。
【００３４】
図１３を参照すると、投射角度１２９（又は進入角度）は、α＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）の式によって定義され、前記式中、αは投射角度であり、ｙは前記標的構造物２０と第２光源１２５との間の垂直距離１３５であり、ｘは前記標的構造物と第２光源との間の水平距離１４０である。
【００３５】
さらに別の実施形態において、第１光源１２０に対する第２光源１２５の位置は調整可能である。例えば、実質的に第２平面が標的構造物２０と交差する地点において第３平面１２７が第２平面１１７と交差するように、第２光源の位置は、第１光源に対して、水平方向、垂直方向、又はそれらの双方において調整可能であり得る。そのような場合、第２光源の位置は、ｔａｎ  α＝ｙ／ｘの式によって定義され、前記式中、αは第２光源の投射角度１２９であり、ｙは前記標的構造物と第２光源との間の垂直距離１３５であり、ｘは前記標的構造物と第２光源との間の水平距離１４０である。
【００３６】
図２を再度参照すると、一実施形態において、超音波プローブ１００は、任意でタッチスクリーンを備えてもよいコントロールパネル１６０をさらに含む。いくつかの実施形態において、前記コントロールパネルは、電源ボタン、超音波画像を記録するためのボタン、及び前記超音波プローブによって生成されているリアルタイム画像のビデオを記録するためのボタンを含む。別の実施形態において、画像出力（ｉｍａｇｅ  ｐｏｗｅｒ）及びコントラストは、前記標的構造物の深さ及び角度と同様に、調節することができる。
【００３７】
さらなる実施形態において、前記コントロールパネルは、異なる処置又は個人に対する事前設定（ｐｒｅｓｅｔｓ）を含み得る。これらの事前設定は個人によって変更され、将来の再呼び出し及び使用のために格納され得る。例えば、ある操作者には３０°で橈骨動脈にアクセスすることが好ましいが、別の操作者には４５°のようなより急な角度が好ましいことがある。そのような場合、操作者は、操作者の好ましい投射角度を選択し、これを将来の処置のために事前設定値として設定するであろう。
【００３８】
図１５〜図１７を参照すると、一実施形態において、超音波プローブ１００は、超音波プローブ１００に接続された滅菌カバー１６５をさらに備える。別の実施形態では、超音波の伝導を最適化し、かつ最小の超音波出力で画質を最適化するために、滅菌プローブカバー１６５とともに超音波ゲルを用いることができる。さらなる実施形態では、滅菌カバー１６５は、第１光源１２０及び第２光源１２５の上に配置されるように構成された、硬質プラスチックのような硬質光透過性材料１６５’を備える。この硬質光透過性材料は、光のひずみ及び減衰を最小限にしながら、光源を覆うことができる。そのため、硬質光透過性材料１６５’は、前記ライトラインと平面超音波ビームとの間の所望の関係を維持しながら滅菌環境を提供する。さらなる実施形態では、滅菌カバー１６５は、超音波プローブ、カバー又はそれらの双方の上に備えられ得る１つ以上の取付け点１６６によって超音波プローブ１００に固定されている。
【００３９】
特に図１７を参照すると、一実施形態において、滅菌カバー１６５は、少なくとも１片の硬質光透過性材料１６５’に接続された軟質バッグ１６７をさらに備える。一実施形態において、硬質材料１６５’は軟質バッグ１６７上に熱融着されている。前記軟質バッグの溶融部分は、しわにならない、すなわち光がそれを通過したときに光のひずみ及び減衰を引き起こさないであろう溶融層を前記硬質材料上に形成するであろう。
【００４０】
軟質バッグ１６７は、複数の折り目溝１７０を形成するようにそれ自体の上に折り畳まれ得る。図１７は、折り目溝１７０を示すために前記バッグの側面が断面で示されている、一実施形態に従った折り畳まれた軟質バッグ１６７を示している。硬質材料１６５’は中心ポケット１７１の前側において視認可能である。一実施形態において、前記軟質バッグは、前記軟質バッグの周縁から折り畳まれた軟質バッグ１６７の上部を横切って中心ポケット１７１内に延びるガイド部分１６８をさらに備える。さらなる実施形態において、前記ガイド部分は不透明であり、従って、上から見たときに、前記ガイド部分は中心ポケット１７１の底部以外を覆い隠す。従って、ガイド部分１６８は中心ポケット１７１につながる漏斗を形成するように構成され得る。このように、前記ガイド部分は、超音波プローブ１００の適切な折り目溝（すなわち中心ポケット１７１）内への配置を容易にする。さらに別の実施形態では、ガイド部分１６８は、軟質バッグ１６７を広げて、それを超音波プローブ及びそのケーブル１７２上に引くために使用者が引っ張ってもよい１つ以上のタブ１６９をさらに備える。
【００４１】
使用時、操作者は、超音波ゲルを中心ポケット１７１に添加し、中心ポケット内に超音波プローブ１００を配置し、硬質光透過性部材１６５’を第１光源及び第２光源１２０，１２５上に整合させ、硬質部材１６５’を取付け点１６６において前記超音波プローブに取り付け、タブ１６９を引っ張って、軟質バッグ１６７を超音波プローブ上に引く。
【００４２】
別の実施形態では、前記超音波プローブは、操作者が滅菌状態下で前記超音波プローブと相互に作用することを可能にし得る滅菌スクリーン保護材（図示せず）をさらに備える。一実施形態において、前記スクリーン保護材は、前記スクリーン保護材を適所に維持及び支持し、かつ自由選択のタッチスクリーン機能の使用を可能にするために前記スクリーン保護材を張り渡す真空システム（図示せず）によって適所に保持され得る。前記真空システムは、前記カバーが前記スクリーン上に配置されて、前記スクリーン内のセンサーと接触すると作動し得る。
【００４３】
さらなる実施形態では、深さガイドを備えた反射性ニードルが器具３０として提供される。前記ニードルの超音波反射性は、前記ニードルが標的構造物２０に接近する際のニードルの可視化を向上するために増強され得る。別の実施形態において、前記ニードルの表面は超音波反射物を含む。さらなる実施形態において、前記ニードルは一定間隔でエッチングされている。これらのマーキングは表面下におけるニードルの深さを示すために用いることができる。
【００４４】
図７〜図１３を再度参照すると、本発明はまた、器具３０を表面１０から前記表面下に位置する標的構造物２０に導く方法にて具体化されている。一実施形態において、前記方法は、第１平面内１１２の第１方向１１３に第１平面超音波ビーム１１２を放射する工程と、第２平面１１７内の第１方向に第２平面超音波ビーム１１６を放射する工程と、ほぼ第１平面内に第１ライトライン１２１を投射する工程と、第３平面１２７内に第２ライトライン１２６を投射する工程と、前記器具の端部を進入点１３０と整合させる工程と、前記一定長の器具を誘導経路１２１及び進入角度１２９の双方と整合させる工程と、前記一定長の器具の誘導経路及び進入角度の双方との整合を実質的に維持したまま、前記器具を前記進入点を介して前記表面下に位置する標的構造物に向けて誘導する工程とを含む。第２平面及び第３平面は双方とも第１平面にほぼ直交する。第３平面は第２平面と斜角１２８で交差し、また前記器具に対する進入角度を規定する。第１ライトラインは、前記器具のための誘導経路を画定する。第２ライトラインは第１ライトラインと交差し、第１ライトラインにほぼ直交し、かつ第１ライトラインと第２ライトラインとの間の交点１３０は前記器具のための進入点を画定する。
【００４５】
特に図１４を参照すると、一実施形態において、前記方法は、第１平面超音波ビーム１１１からの第１画像１５１及び第２平面超音波ビーム１１６からの第２画像１５２の双方を表示することを含む。別の実施形態では、第２画像は中心線１５３を含む。さらなる実施形態において、前記中心線は第２平面超音波ビームの中心１１８に一致する。さらに別の実施形態において、前記中心線は、第１平面超音波ビームと第２平面超音波ビームとの間の交点に一致する。
【００４６】
一実施形態において、前記方法は、第２画像１５２の中心線１５３が前記標的構造物上のほぼ中心に置かれるように、第２平面超音波ビーム１１６を標的構造物２０上に整合させることを含む。別の実施形態において、前記方法は、第２画像１５１の中心線が前記標的構造物上のほぼ中心に置かれている間に、前記標的構造物が第１画像１５１において視認可能となるように、第１平面超音波ビーム１１１を前記標的構造物上に整合させることを含む。
【００４７】
別の実施形態では、前記方法は、第１画像又は第２画像１５１，１５２上の前記標的構造物２０を選択することを含む。例えば、前記標的構造物を自動的又は手動のいずれかで識別することができ、表面１０から標的構造物までの最良経路を選択するためにタッチスクリーンを用いることができる。さらなる実施形態では、前記方法は、所望の進入角度１２９を選択することを含む。さらなる実施形態では、前記方法は第１画像１５１上において所望の進入点１３０を選択することを含む。さらに別の実施形態において、前記方法は第１画像上における所望の進入点及び所望の進入角度の双方を選択することを含む。
【００４８】
図１３を参照すると、一実施形態において、前記方法は、前記標的構造物２０と第２ライトライン１２６を投射する光源１２５との間の垂直距離１３５及び水平距離１４０の双方を求めることを含む。別の実施形態において、前記方法は、第３平面が第２平面１１７と前記標的構造物との間の交点に実質的に入射するように、第３平面１２７内に第２ライトラインを投射するのに必要とされる光源の投射角度１２９を計算することを含む。前記投射角度はα＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）の式によって定義され、前記式中、αは投射角度であり、ｙは前記標的構造物と前記光源との間の垂直距離１３５であり、ｘは前記標的構造物と前記光源との間の水平距離１４０である。別の実施形態において、前記方法は、ほぼ計算した投射角度において第３平面内に第２ライトラインを投射するように前記光源を回転させることを含む。
【００４９】
一実施形態において、前記方法は、第３平面が第２平面１１７と前記標的構造物２０との間の交点に実質的に入射するように、第３平面１２７内に第２ライトライン１２６を投射するのに必要とされる光源１２５の位置を計算することを含む。前記位置はｔａｎ  α＝ｙ／ｘの式から求められ、前記式中、αは前記光源の投射角度であり、ｙは前記標的構造物と前記光源との間の垂直距離１３５であり、ｘは前記標的構造物と前記光源との間の水平距離１４０である。別の実施形態において、前記方法は、前記光源をほぼ計算した位置に移動させることを含む。
【００５０】
一実施形態において、前記方法は、第３平面が第２平面１１７と前記標的構造物２０との間の交点に実質的に入射するように、第３平面１２７内に第２ライトライン１２６を投射するのに必要とされる光源１２５の投射角度１２９及び位置の双方を計算する工程を含む。前記投射角度及び位置は、ｔａｎ  α＝ｙ／ｘの式から求められ、前記式中、αは投射角度であり、ｙは前記標的構造物と前記光源との間の垂直距離１３５であり、ｘは前記標的構造物と前記光源との間の水平距離１４０である。別の実施形態において、前記方法は、ほぼ計算した投射角度において第３平面内に第２ライトラインを投射するように前記光源を回転させることと、前記光源をほぼ計算した位置に移動させることとを含む。
【００５１】
先の記載から、本発明は、医療関係者が、より容易かつ正確で、合併症の少ない体内構造物に関係する処置を安全に実施することを可能にする超音波プローブを提供することが理解されるはずである。前記超音波プローブは、器具を表面から前記表面下に位置する標的構造物に確実に、かつ連続的に導くために用いられ得る。
【００５２】
特定の方法、装置及び材料が記載されているが、記載したそれらに類似しているか、又は均等であるいかなる方法及び材料も本実施形態の実施又は試験において用いることができる。別段に定義されていない限り、本願において用いられる技術用語及び科学用語はすべて、この実施形態が属する業における当業者によって一般に理解されているのと同じ意味を有する。
【００５３】
それ以上の詳述を要することなく、当業者は前述の説明を用いて、本発明を最大限に製造及び使用することができると考えられる。本発明は、現在の好ましい実施形態のみに関して詳細に記載されている。当業者は、本発明から逸脱することなく、様々な変更をなすことができることを認識するであろう。従って、本発明は以下の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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