(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる医療器具の少なくとも１個を有する医療プローブシステムに用いる装置において、
（ａ）本体と、
（ｂ）非イオン性の場を検出又は放射するために本体に結合したフィールドトランスデューサであって、当該フィールドトランスデューサの位置を当該場の特性から少なくとも部分的に決定できるフィールドトランスデューサと、
（ｃ）異なる形態を有する複数の異なる医療器具の任意の１個に前記本体および前記フィールドトランスデューサを固定する選択的に操作可能な取り付け要素であって、前記医療器具の任意の１個に前記本体および前記フィールドトランスデューサを固定する際に前記フィールドトランスデューサの位置を前記医療器具の任意の１個の所定の外形部分に対して調整する取り付け要素と、
（ｄ）前記本体および前記フィールドトランスデューサを取り付けた前記医療器具の任意の１個の使用に関する情報を保持するために前記本体に結合した使用モニター要素と、
を具備する、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記取り付け要素は、前記フィールドトランスデューサを前記医療器具の任意の１個の所定の外形部分に結合する接着剤を含む、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記取り付け要素は、前記フィールドトランスデューサに取り付けられて医療器具を把持することにより前記フィールドトランスデューサを前記医療器具に機械的に結合するクリップを含む、装置。
【請求項４】
医療器具に取り付ける使い捨て可能な装置であって、
（ａ）本体と、
（ｂ）非イオン性の場を検出又は放射するために前記本体に結合したフィールドトランスデューサであって、当該フィールドトランスデューサの位置を当該場の特性から少なくとも部分的に決定できるフィールドトランスデューサと、
（ｃ）前記本体および前記フィールドトランスデューサを医療器具に固定する取り付け要素であって、前記医療器具の一部と係合するバンドを含み、前記フィールドトランスデューサの位置を調整できるようにする取り付け要素と、
（ｄ）前記医療器具の使用に関する情報を保持するために前記本体に結合した使用モニター要素と、
を具備する、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記取り付け要素は前記使用モニター要素を変更できる、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記使用モニター要素は前記フィールドトランスデューサの一部を構成する、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
前記取り付け要素は、前記医療器具の外形部分と係合する形状の外形部分を備え、前記フィールドトランスデューサを前記医療器具の前記外形部分の近傍に取り付ける、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、
前記本体は少なくとも１個の付属物を有する、装置。
【請求項９】
医療器具に取り付ける使い捨て可能な装置であって、
（ａ）本体と、
（ｂ）非イオン性の場を検出又は放射するフィールドトランスデューサであって、それにより当該フィールドトランスデューサの位置を当該場の特性から少なくとも部分的に決定でき、前記医療器具の外形部分に固定した際に前記医療器具の前記外形部分に対して位置を調整するフィールドトランスデューサと、
（ｃ）前記本体および前記フィールドトランスデューサを前記医療器具に固定する取り付け要素と、
（ｄ）前記フィールドトランスデューサに固有の情報を保持する回路素子と、
を具備する、装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、
前記回路素子は前記装置に関する調整情報を保持する、装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の装置において、
前記回路素子は前記装置を識別する情報を保持する、装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の装置において、
前記回路素子は前記装置が使用されたかどうかを示す情報を保持する、装置。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明はプローブの配置状態を検出するためのフィールドトランスデューサを有する医療用プローブに関するものであり、さらに、そのようなプローブを利用する医療方法に関する。
発明の背景
従来の外科手術の手法には、治療を要する体内の傷害部分または患部を晒すために体の組織を切開する手法がある。このような手法は患者に相当な外傷を与えることになるため、医者は体内に挿入したプローブを用いる最少化した侵襲性の手法を開発してきた。例えば、内視鏡と一般に称される装置は先端部と基端部を有する細長いプローブを備えている。このプローブの先端部は体内腔を通して胃腸管内に挿入される。この内視鏡はカメラや光ファイバーのような光学装置を備え、先端部周りの組織観察が可能であり、手術は内視鏡の管路を介して手術器具を挿入および操作することにより行うことができる。また、一般に腹腔鏡および関節内鏡と称される他のプローブは周囲組織に開けた小孔を通して体内に挿入され、治療または計測すべき体内組織に到達させる。さらに、カテーテルと称される他のプローブは血管や動脈のような導管系統または尿道のような体内管路を通して挿入できる。
医者は、処理の間、感触や、蛍光透視法のようなプローブと人体の連続的な画像処理によって、プローブを所望の位置に案内することができる。さらに、このプローブが光学要素を備える場合は、医者は当該プローブをその先端部の周りの組織の視覚的観察に基づいて操作することができる。しかしながら、このような使用方法は光学要素を適用するのに十分な大きさの従来型の内視鏡のようなプローブにのみ適用可能であった。
例えば、本明細書において参考文献として含まれる米国特許第５，５５８，０９１号、５，３９１，１９９号、５，４４３，４８９号およびＰＣＴ国際公開第ＷＯ  ９６／０５７６８号、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号の開示において、プローブの配置、すなわち、その位置や方向は、プローブにおいて、当該プローブの先端部近傍もしくは当該先端部に対して所定の位置に配置されるホール（Hall）効果による装置または磁気抵抗装置、コイルまたは他のアンテナ装置のような1個以上のフィールドトランスデューサを用いることによって決定できる。さらにこの他に、1個以上の付加的なフィールドトランスデューサが外部の基準空間において体外に配置される。このフィールドトランスデューサは好ましくは磁場、電磁放射または超音波振動のような音響エネルギーを検出して送信するように構成されている。すなわち、外部基準用フィールドトランスデューサとプローブ上のフィールドトランスデューサの間の場を送信することによって、これらの装置の間の場の送信特性が決定できる。さらに、これらの送信特性から外部基準座標空間におけるフィールドトランスデューサの位置および／または方向を推定することができる。このとき、プローブにフィールドトランスデューサが取りつけられていれば、このプローブの位置が外部基準座標空間におけるフィールドトランスデューサの位置を決定することによって決めることができる。このように、フィールドトランスデューサによってプローブの位置が決定できるので、このようなトランスデューサを「位置センサー」とも称する。
上述の米国特許第５，５５８，０９１号に記載されているような、外部基準座標空間のフィールドトランスデューサは磁気共鳴画像処理データ、コンピュータ処理された軸方向断層写真データまたは従来のX線画像データのような画像処理データによる基準座標空間に整合できるので、当該システムから得られる位置および方向のデータを用いることによってプローブの外形を患者の体の画像に重ねて表示できる。従って、医者はこの情報を使ってプローブを患者の体内における所望の場所に案内し、その体内組織の治療や測定の間、そのプローブの方向をモニターすることができる。それゆえ、このような構成は医者が体内組織内においてプローブの先端部を操作する際の機能的効果を大幅に高めることができる。従って、この方法は感触のみによってプローブを操作する従来法に比較して明らかに有利である。すなわち、この方法は操作のための周囲組織の光学的画像を得る必要がなく、光学的要素を用いるには小さすぎるプローブを用いて実施することができる。つまり、このようなトランスデューサ式システムによれば、処理中にプローブと患者の連続的画像処理によるプローブ操作に伴う困難を回避することができる。例えば、蛍光透視法において固有のイオン性放射線への曝露処理を省くことができる。
しかしながら、このようなトランスデューサ式プローブ操作および治療システムにもさらなる改良が必要とされている。特に、プローブの形態において大幅な融通性を持たせることが必要とされている。すなわち、外科手術の分野では多様な医療処理により体内で使用する多種多様な器具が必要になっているからである。そこで、フィールドトランスデューサまたは位置センサーを用いるために器具を改変または再構成することなく、プローブを上述と同様の方法で案内および位置決めできることが望まれている。同時に、異なる体内組織に適合する多様な形態のプローブを提供することも望まれている。例えば、患者に固有の特定の極率半径を有する経路を画定しながら比較的硬質のプローブを体内組織に進入させることが望まれる場合もある。しかし、このトランスデューサ式プローブを異なる患者に適応できるようにあらゆる種々の形態に備えることは実用的でない。また、フィールドトランスデューサは特定の殺菌処理によって損傷する場合があるので、器具に適用できる単一使用型または限定使用型のフィールドトランスデューサを提供することが望まれる。
発明の開示
本発明は上記およびその他の要望に対処すべくなされたものである。
本発明の特徴の一つはプローブの配置および操作方法を提供することである。本発明のこの特徴に従う方法は第１のフィールドトランスデューサと、当該フィールドトランスデューサを任意に、すなわち、プローブ本体の外形部分に対して使用者により選択される位置、例えば、プローブ本体の先端部に対して任意の位置に、配置し得るプローブ本体とを有するプローブを備える工程を含む。このプローブは当該システムの外部基準フィールドトランスデューサにより定められる基準座標空間における１個以上の既知の配置に上記プローブ本体の外形部分を置くことにより調整（calibration）される。このプローブ本体の外形部分がそのような既知の配置にある時、基準トランスデューサ座標空間におけるフィールドトランスデューサの１個以上の調整配置がプローブ本体に取りつけた第１のフィールドトランスデューサと基準フィールドトランスデューサとの間の１種以上の非イオン性の場を送信することと１個以上の上記トランスデューサにおける場の１個以上の特性をモニターすることにより決められる。上記調整プロセスはさらに上記１個以上の調整配置と上記１個以上の既知の配置から第１のフィールドトランスデューサの配置と上記プローブ本体の外形部分の配置との間の変形を決定する工程を含む。上記調整工程の後に、上記プローブの外形部分の配置が、（１）上記第１のフィールドトランスデューサと上記基準フィールドトランスデューサとの間の１種以上の非イオン性の場を送信することと当該場の１個以上の特性をモニターすることにより第１のフィールドトランスデューサの配置を決定することと、（２）上記変形を当該決定された第１のフィールドトランスデューサの配置に適用することによって決定される。
第１のフィールドトランスデューサの配置とプローブ本体の外形部分の配置との間の変形が調整サイクルの間に決定されるので、特定または所定の第１のフィールドトランスデューサまたは位置センサーとプローブ本体の先端部またはその他の外形部分との間の空間的関係を使用中にシステムにより追跡する必要がまったくない。ただし、調整後に空間的関係が固定された状態で保持されることだけは必要である。従って、本発明のこの特徴に従えば、第１のフィールドトランスデューサまたは位置センサーが任意の型式の医療器具に確実に取り付け可能であり、かつ、当該器具が患者に挿入可能または接触可能であって備え付けのプローブとして作用できれば、プローブ本体の特別な配置を必要としない。本発明のこの特徴によれば、医者は既存の器具を用いて特別なセンサー付きプローブと同様の態様で既存の器具の配置の追跡を行うことができる。
上記プローブを備える工程はプローブ本体の曲げ等の変形のような使用者の選択する配置にプローブ本体を調節する工程を含む。好ましい実施形態において、プローブ本体は関係する体内の外形を示す画像を検知した後に医者により所望の形態に手動で折り曲げることができ、その後にその形状を保つ変形可能な部分を含む。プローブは折り曲げ後に調整される。従って、センサーまたは第１のフィールドトランスデューサが先端部から離れて取りつけられていても、当該先端部の配置が精度よく追跡できて体内を通しての先端部の操作が可能になる。この結果、医者は必要ないかなる処理に対してもプローブを自在に変形することができる。本発明のさらに別の特徴は、変形可能な先端部領域とフィールドトランスデューサもしくは位置センサーを先端部に備える位置決め装置またはプローブを提供してその先端部の位置を上述の調整をしなくてもモニターできるようにすることである。
上記調整サイクルにおいて用いる既知の配置はプローブにおける他の要素を要さずに、例えば、第１のトランスデューサを外部基準座標空間における固定の対象物に係合して当該第１のフィールドトランスデューサの配置を決定することにより、当該第１のトランスデューサを用いて決定できる。
本発明の他の特徴は医療用プローブシステムにおいて使用する構成要素を提供することである。この本発明の特徴による構成要素の一例は、上述のようなフィールドトランスデューサと、このフィールドトランスデューサを医療器具の本体に固定して当該フィールドトランスデューサの器具本体に対する配置を一定の範囲において選択可能にする選択操作可能取り付け要素を備えている。好ましくは、上記範囲は上記器具本体のすべての位置を含んでおり、上記取り付け要素は器具本体上のいかなる場所にもフィールドトランスデューサを固定できる。本発明のさらに別の特徴による構成要素は異なる形態の複数の異なる医療器具の本体のいずれにもフィールドトランスデューサを固定できるように構成された選択操作可能取り付け要素を備えるフィールドトランスデューサを備えている。本発明のこれらの特徴に従う構成要素においては、上記取り付け要素はフィールドトランスデューサを器具本体に結合するための接着剤もしくはフィールドトランスデューサに取り付けられて器具本体を把持するように構成されたクリップを含む。
上記調整工程は同一または異なる既知の配置情報および調整配置情報を用いて単一のプローブ本体の外形部分に対して数回繰り返して行われることにより、当該調整プロセスの精度を高めることができる。また、この調整工程は２個以上のプローブ外形部分に対しても行うことが可能であり、異なる変形情報処理が各外形部分に対して展開される。使用時においては、当該システムは調整工程が実行されている外形部分のすべてを追跡する。例えば、プローブが使用者の決めた形状に折り曲げられている場合、上記調整工程はプローブに沿う複数の点に対して実行され、システムが使用中にこれら複数の点の位置を表示する。従って、当該システムにより、使用者の決めた形状の実際の形が表示できる。本発明のさらに別の特徴による使い捨て可能な装置は上述のようなフィールドトランスデューサと当該フィールドトランスデューサを医療器具に固定するための取り付け要素とを備えており、当該取り付け要素が医療器具の本体に係合するように構成されていて、上記使い捨て可能な装置の少なくとも１個の外形部分を変更しない限り当該使い捨て可能な装置を器具から用意に取り外せないようになっている。例えば、上記取り付け要素の一部を変形または破壊しない限り当該装置を器具から用意に取り外すことができないように、この取り付け要素を器具に係合するように構成する。さらに、本発明の関係する特徴による装置はフィールドトランスデューサと、取付け要素と、当該装置の使用を記録するための使用モニター回路要素を備えている。従って、この使用モニター回路要素により、当該使い捨て可能な装置の使用回数および動作時間が表示される。このような構成は当該装置の適正でない再使用を防ぐための補助になる。
本発明は以下の添付図面に基づく本発明の好ましい実施形態の詳細な説明によりさらに明瞭に理解される。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の一実施形態に従う装置の概略的斜視図である。
図２は医療器具を伴う図１の装置の概略的斜視図である。
図３は付加的構成要素と医療の患者を伴う図１の器具および装置の概略的斜視図である。
図４は本発明の別の実施形態に従う装置の概略的斜視図である。
図５は本発明のさらに別の実施形態に従う構成要素の概略的な一端面図である。
図６は図５の構成要素の概略的な側面図である。
図７は本発明のさらに別の実施形態に従う使い捨て可能な装置に取り付けた手術器具の概略的上面図である。
図８は図７の手術器具の概略的な部分断面の側面図である。
図９は本発明のさらに別の実施形態に従う装置の概略的断面図である。
図１０は本発明のさらに別の実施形態に従う装置の概略的断面図である。
図１１は本発明のさらに別の実施形態に従う装置の概略的断面図である。
図１２は医療器具を伴う図１１の装置の概略図である。
図１３は別の医療器具を伴う図１１の装置の概略図である。
発明を実施するための態様
本発明の一実施形態に従う使い捨て可能な装置は本体３２に永久的に取りつけられたフィールドトランスデューサ３０を備えている。フィールドトランスデューサ３０は磁場、電磁場または音響場のような非イオン性の場を検出または放出するように構成されていて、検出または放出された場（エネルギー領域）の特性から当該フィールドトランスデューサの配置が少なくとも部分的に決定できるようになっている。フィールドトランスデューサ３０としては米国特許第５，５５８，０９１号に記載されるような多重軸の固体素子位置センサーを表し、使用することができる。このような多重軸センサーは相互に直交する磁場構成要素に感応する複数のトランスデューサを備えている。他の適当なトランスデューサまたはセンサーとしては、本明細書に参考文献として含まれる上記米国特許第５，３９１，１９９号およびＰＣＴ国際公開ＷＯ  ９５／０５７６８号に記載されるようなコイルが挙げられる。このコイルは単一軸方向に感応性を有する単一コイルまたは直角方向における電磁場構成要素の検出が可能な相互に直交する複数のコイルによって構成されていてもよい。さらに、このセンサーまたはフィールドトランスデューサ３０はターミナルブロックまたはプラグ３５を有する適当なケーブル３４を備えている。
本体部３２はポリマー製クリップ３８に機械的に接続もしくは一体に成形されている。さらに、クリップ３８は一つの対向する足部４０および４２とこれらに一体の保持部４４を備えており、当該保持部４４は足部４０および４２を互いに近接した閉じ状態に保持する。このクリップ３８は本体部３２に一体成形してもよく、また、機械的ファスナ、接着剤またはその他の結合手段により本体部に取り付けてもよい。このクリップ３８は医療器具やプローブの一部を囲んで足部４０と４２の間に囲んだ部分を把持するように構成されている。例えば、従来の手術用鉗子は一対の対向する細長いアーム部４８および５０を有しているが、このアーム部４８を上記クリップの対向する足部４０および４２の間に把持することができる。この場合、保持部４４が足部４０と係合すると、足部４０および４２はアーム部４８の両側で強力に係合し合ってこのアーム部４８を確実に把持するので本体部３２が保持され、さらに、トランスデューサまたは位置センサー３０が保持されることになる。クリップ３８はアーム部４８に対してその長さ方向におけるいかなる位置においても係合することができ、足部４０および４２の間に配置できる他の細長い装置であれば何でも係合可能である。
この装置は外部基準座標空間において患者に取りつけられたさらに一組のフィールドトランスデューサまたはアンテナ装置５２（図３）を備えている。例えば、このフィールドトランスデューサ５２は患者の支持ベッドに取り付けてもよい。またアンテナ装置５２はフィールド送受信装置５４とコンピュータ５６に連結しており、当該コンピュータは陰極線管５８のような表示装置に連結している。これらの構成要素はフィールドトランスデューサ３０または他のフィールドトランスデューサや位置センサーと協働して外部フィールドトランスデューサまたはアンテナ装置の基準座標空間において可動のフィールドトランスデューサの配置を決定するように配置構成されている。なお、本装置におけるこれらの構成要素は上記米国特許第５，５５８，０９１号または米国特許第５，３９１，１９９号に記載されるものとすることができる。さらに、非イオン性の場の送信により位置センサーを有するプローブの配置状態を検出するための他の装置も当業界において周知である。すなわち、当業界において知られるように、電磁場または磁場は基準座標空間内に取りつけられたアンテナ装置またはフィールドトランスデューサと可動の位置センサーまたはフィールドトランスデューサとの間で送信することができ、当該可動のフィールドトランスデューサの配置が送信された場の特性から計算できる。従って、外部のフィールドトランスデューサまたはアンテナ装置５２および可動位置センサーまたはフィールドトランスデューサ３０は協働して複数の送受信装置の対を決定する。つまり、このような対の各々にはその構成要素として１個の送信装置と１個の受信装置が備えられている。さらに、当該各対の１個の要素は未知の位置に配置されており、他の１個の要素は外部基準座標空間における既知の位置に配置されている。典型例として、各送受信装置の対の少なくとも１個の要素はその他の対の対応する要素とは異なる位置または方向に配置されている。而して、種々の対の要素間のフィールド送信特性を検出することにより、本装置は外部基準座標空間におけるフィールドトランスデューサの配置に関する情報を推定することができる。すなわち、この配置情報には可動のフィールドトランスデューサの位置情報および方向の情報の一方または両方が含まれている。
また、本発明の一実施形態に従う方法においては、医者はまず装置２８を配置し、次に、例えば、基準のフィールドトランスデューサの近傍に固定した任意の対象物６０に本体部３２（図１）を当接させることにより、基準フィールドトランスデューサまたはアンテナ装置５２により設定される基準座標空間内における好適かつ再現可能な配置位置にフィールドトランスデューサ３０を配置する。この対象物６０はフィールド送信を妨げないものであればいずれでもよく、例えば、電磁場が用いられる時には非磁性体が使用されている。この対象物６０は特別の形態を有する必要はなく、また、特別な位置に配置する必要もない。しかしながら、必要に応じて、対象物６０は、例えば、本体部分３２の特定の端部または外形部分に精度よくかつ再現可能に係合するように、特別な形態に構成してもよい。
また、対象物６０はクリップ３８により係合するように構成されていてもよい。いずれの場合においても、装置２８および可動フィールドトランスデューサまたは位置センサー３０は一定の調整または基準位置および方向に保持される。その後、装置２８内の可動のまたは第１のフィールドトランスデューサ３０の位置および方向を決定するためにフィールド送受信装置５４およびコンピュータ５６が普通の態様で起動される。この段階において、本システムは装置２８および第1のまたは可動のフィールドトランスデューサ３０を用いて基準フィールドトランスデューサまたはアンテナ装置５２の基準座標空間内の対象物６０の位置を決定する。この結果、対象物６０の位置が既知の位置となる。特に、対象物６０は先端部、端部または穴を備えていて、その先端部や穴が既知であってもよい。
その後、装置２８は保持部３８を用いて医療器具またはプローブ４６に取りつけられる。この場合、医者によって追跡するのに都合のよい器具またはプローブの外形が選択される。なお、この外形は装置２８が取りつけられる位置に固定される器具やプローブの一定の位置において決められる。図２に示すような特定の鉗子の場合は、追跡される外形は装置２８が取りつけられるアーム４８の先端部６２となる。次いで、使用者は当該プローブまたは器具の所定の外形部分、例えば、先端部６２を固定の対象物６０に係合して、対象物６０の先端、端部または穴のような既知の位置に当該器具またはプローブ４６の外形部分を置く。すなわち、プローブまたは器具４６の外形部分６２が第１フィールドトランスデューサ３０および装置２８により既に占められたと同じ既知の配置になる。このように選択された器具の外形部分がそのような既知の配置にある一方で、フィールド送受信装置が第１フィールドトランスデューサ３０の調整配置情報、すなわち、先端部６２の対象物６０への係合状態時における第１フィールドトランスデューサの位置と方向を記録するべく再び起動される。さらに、この第１フィールドトランスデューサ３０の調整配置情報と既知の外形部分６２の配置情報に基づいて、本システムは器具本体上における第１フィールドトランスデューサ３０と先端部６２の位置との間の変形を計算する。
アーム４８が剛体であるので、第１フィールドトランスデューサ３０の位置Ppと外形部分６２の先端部の位置Pt間には一定のベクトルVpが存在する。この関係は、
Pt＝Pp＋Op-1Vp  （１）であり、
Opは基準トランスデューサ５２により定められる基準座標空間における第１フィールドトランスデューサ３０の方向を定める方向行列である。先端部または外形部分６２が対象物６０との係合における既知の位置にあるとき、Pt＝P0であり、P0は外形部分６２の既知の位置すなわち対象物６０の位置である。本システムはこの状態における第１フィールドトランスデューサ３０の位置および方向の両方を含む調整配置条件を決定するので、PpおよびOpも既知である。
すなわち、
P0＝P1＋O1-1Vp  （２）であり、
P1は調整状態における第１フィールドトランスデューサの測定された調整位置を示しており、O1は調整状態における第１フィールドトランスデューサの測定された方向を示している。この式をベクトルVpについて解くと、
Vp＝O1（P0−P1）  （３）となる。
この計算されたVpの値は第１フィールドトランスデューサ３０または装置２８の位置と方向と器具本体上の外形部分６２の位置との間の変形量を現す。この時点において、当該調整サイクルは完了する。さらに、先端部または外形部分６２を対象物６０と係合状態にして同一位置に保持しつつ器具の本体部分の方向を変えながら、第１フィールドトランスデューサ３０を新しい位置と方向における新しい調整配置にし、さらに当該新しい調整配置からベクトルVｐを導き出すのに必要な工程を繰り返して上記の調整工程を繰り返す。これとは別に、あるいは、付加的に、上記調整工程を先端部または外形部分６２の１個以上の付加的な既知の位置を用いて繰り返してもよい。従って、付加的な対象物（図示せず）を基準フィールドトランスデューサ５２の基準座標空間内の既知の配置に備えて、先端部６２をこれらの付加的な対象物の各々に係合してその先端部の付加的な既知の位置を設定することができる。このように先端部が各付加的な既知の位置にあるときに、第１フィールドトランスデューサの位置と方向が上述したように記録されて先端部６２の各付加的な既知の配置に対応するフィールドトランスデューサの１個以上の調整配置が決定される。ここで、また、ベクトルVｐが各調整配置に対応して再計算される。このようにして種々の計算結果が組み合わされてVｐの最良の概算値が設定できる。例えば、Vｐはベクトルの各構成要素に対応する結果を平均することにより得ることができ、好ましくは、Vｐのベクトル値を選択して個々の計算結果についての最小二乗平均の誤差を計算することにより得ることができる。加えて、当該調整は先端部６２を１個以上の付加的な対象物として１個以上の付加的な既知の場所に置いて、フィールドトランスデューサの配置とベクトルVｐに基づいて当該先端部の配置を計算した後に、当該計算した位置と既知の場所とを比較することにより試験することができる。このとき、上記２種の位置が所定の余裕度を超えて異なる場合には、アラーム信号を発したり、システム動作を停止することができる。
この調整サイクルに続いて、本システムは第１フィールドトランスデューサ３０および装置２８の位置と方向のモニターを続ける。本システムは新しく測定した位置Ppと方向Opの値を用いて上記の式（１）における調整サイクル中に決定した変形量またはベクトルVpを継続的に適用して基準トランスデューサ５２により決められる基準座標空間における外形部分６２の位置Ptを決定する。この位置情報は、例えば医療行為を受ける患者を示す画像データに外形部分６２の表示を重ねるようにして、コンピュータ５６により既知の方法で処理することができる。例えば、上記米国特許第５，５５８，０９１号に記載されるように、トランスデューサ５２により決まる基準座標空間における対象物の位置および／または方向に関する情報は付加的なフィールドトランスデューサまたは位置センサー７０を用いて既に得た画像の基準座標空間に登録できる。従って、本システムはＭＲＩ、ＣＴまたはこれに類する画像のような既に得られた画像に整合して表示スクリーン５８上に外形部分６２’を表示できる。また、本明細書に参考文献として含まれる１９９６年２月２６日出願の米国暫定特許出願第６０／０１２，２７５号および同日に出願され上記米国暫定特許出願第６０／０１２，２７５号に基づいて優先権主張される「体内プローブを用いる医療方法および装置」と題する同時係属および共同出願のＰＣＴ出願に記載されるように、外形部分６２の位置に関する情報は体内に進入する別のプローブに関する外形部分６２の位置を計算するために用いることができ、この情報を医者に提供して外形部分６２をそのような別のプローブに対して案内または方向付けることが可能である。
擬似コード記載法および付随のアルゴリズムを本明細書の終わりの追加部に記載した。上述においては外形部分６２の位置の検索についてのみ説明して方向については説明していないが、方向も同様の方法で導き出すことができる。従って、調整サイクルにおいては、例えば、対象物６０の外形部分の特定面に係合してアーム４８の既知の端部６４を保持することにより、器具を既知の方向に保持することができる。その後、第１フィールドトランスデューサ３０の方向を決める行列Ｏpと端部６４の方向すなわちプローブまたは器具４６の方向を決める方向行列との間の直接の変形量をコンピュータが計算する。ここで、行列Ｏpに対する調整値Ｏ1はプローブが既知の配置にあってフィールドトランスデューサ３４が対応する調整配置にある時にＯpを測定することにより決められる。なお、この工程の前に、例えば、対象物６０の面または外形部分に装置本体部３２を係合しながら装置２８の方向を測定することにより、対象物６０の外形部分またはその面の既知の方向を設定する。
例えば、対象物がトランスデューサと剛体のユニットとして供給される場合のように、基準トランスデューサ５２に対する対象物６０の位置が既知である時は、装置２８による対象物６０の位置および／または方向の測定工程は省略される。逆に言えば、対象物６０の位置は別のフィールドトランスデューサを用いて測定できる。
本発明の別の実施形態による装置１２８は電気業界においてケーブルタイ（cable tie）として使用されるバンドに概ね類似する柔軟性のバンドの形態を有するクリップまたはファスナ１３８を使用しいている。例えば、バンド１３８は米国メンフィス、テネシーのThomas ＆ Betts社の登録商標名ＴＹ−ＲＡＰとして販売されているケーブルタイに類似している。このバンドは穴１４２を有する頭部１４０を備えている。係止バーブ１４４が頭部１４０に配置されている。バンドの自由端部１４６が穴に挿入されてバーブ１４４を通過して引き込まれると、バーブがその自由端部を係止して穴から抜けないようにする。すなわち、このバンドは装置の本体部１３２を器具またはプローブに係止する作用をする。一旦このバンドをプローブや器具の周りに固定すると、その器具から装置を取り外したり移動することや、そのバンドを外して他の器具に係合することが困難または不可能になる。そこで、比較的軟弱または脆弱な部分１４８をバンドの長さ方向に設けて使用者が使用後に器具から装置を取り外せるようにできる。しかしながら、バンドが取り外しの際に壊れるので、次の使用者はその装置が既に使用されていることが明らかに分かるようになる。また、バンドが壊れることなく器具の端部から外れても、バンドは頭部１４０に係合したままであるので使用者はその装置が既に使用されていることがわかる。
図５および図６に示すように、フィールドトランスデューサを保持する本体部２３２と器具または道具との取り付けは接着剤２３８によって行われてもよい。本体部２３２は中間素子またはクリップ２３４に係合しており、この中間素子は比較的強力な接着剤の層を備えている。本体部２３２は中間クリップ２３４に着脱自在に取りつけられていてもよく、また、永久的に取りつけられていてもよい。
図７および図８に本発明の別の実施形態に従う手術器具３１０および使い捨て可能な装置３１２を示す。器具３１０は、例えば、図示のような外科用メスまたは上述の鉗子のように当業界において知られる手術用および／または診断用の器具を含む。装置３１２は本体部３１３を備えており、当該本体部はフィールドトランスデューサ３１５を収容している。本体部３１３は外側に折り曲げられた端部３２０を有する弾性の付属物３１４を備えている。この付属物３１４は本体部３１３から離間しているのが好ましく、この付属物にはまったく力がかからずに端部３２０が本体部３１３に向けて内側に移動できるようになっている。
装置３１２は、例えば、器具３１０のハンドル部３１１のような、所定の部分に形成したキャビティ３１６内に備えられるのが好ましい。好ましくは、キャビティ３１６は装置３１２よりもわずかに大きい。図８に示すように、キャビティ３１６は外周の広がり部分３２２を備えていて、その広がり部分は、図示のように、装置３１２が完全にキャビティ３１６内に挿入される時に付属物３１４の折り曲げられた端部３２０を収容するように構成されている。キャビティ３１６はさらにアクセス用延伸部３１８を備えており、当該延伸部は装置３１２が備えられる方向と反対の方向からのキャビティ３１６へのアクセスを可能にする。この延伸部３１８は装置３１２の本体部３１３よりもかなり細い。本体部３１３はハンドル部３１１の外形にちょうど適合するような外形を備えていて、本体部３１３が器具３１０に高精度に再現性よく配置でき、器具のブレードに対して精度よく整合する。例えば、本体部３１３は突出部３１９を備えていて、この突出部はアクセス用開口部３１８にちょうど嵌合するようになっている。従って、フィールドトランスデューサ３１５は先端部またはブレードのような器具の他の外形部分に対して既知の位置に配置できる。この実施形態においては、上述のような調整工程は必要がない。しかしながら、このような工程は装置３１２の適正な取り付けを調べるための検査や精度の向上のために行ってもよい。
装置３１２をキャビティ３１６内に備えると、付属物３１４が本体部３１３に対して押し付けられて、本体部３１３が折り曲げられた端部３２０と共にキャビティ３１６内に押し込まれる。例えば、キャビティ３１６は「引き込み（lead in）」用または傾斜した表面をその開口面の回りに備えていてもよい。これによって、本体部３１３がキャビティ内に押し込まれるときに、端部３２０はその傾斜面に沿って本体部３１３に向かって内側に力が加えられる。さらに、折り曲げられた端部３２０が外周の広がり部分３２２に到達すると、付属物３１４が元の状態に戻って端部３２０が広がり部分３２２内に係止される。このように、端部３２０が広がり部分３２２内に係止されると、付属物３１４が本体部３１３によって容易に押し動かせなくなるので、装置３１２はキャビティ３１６から容易に分離または取り外しができなくなる。このように付属物３１４の端部３２０が広がり部分３２２内に係止されると、装置３１２はキャビティ３１６に固定され、本体部３１３が高精度かつ確実に器具３１０に位置決めされる。
装置３１２を取り外す場合は、硬質の細い部材（図示せず）をアクセス用延伸部３１８を介して挿入して本体部３１３の突出部３１９を押し出す。端部３２０が広がり部分３２２により確実に係止されているので、装置３１２は付属物３１４を動かさずに取り外すことはできない。すなわち、付属物３１４と端部３２０は本体部３１３に一定の閾値を超える力が加えられると破壊されて本体部３１３から外れるように設計されている。さらに、一旦付属物３１４が本体部３１３から壊れて外れて装置３１２が取り外されると、その装置は上述したように固定できなくなる。従って、一旦外されると、装置３１２は新しい未使用の装置３１２に取りかえなければならなくなり、装置の再使用が防止できる。
加えて、装置３１２は当該装置３１２のキャビティ３１６からの強制的な除去の際に物理的または電気的に破壊される構成の単一の導体のような回路素子を備えていてもよい。すなわち、装置３１２に付属する電気的接続部を、例えば、フィールド送受信装置５４（図３）のような本システムの再使用可能な素子における検査用回路とそのような導体を直列に接続するように構成することができる。この検査用回路は回路素子が破損している場合にシステムの動作を阻止したり警告信号を発する。また、当該装置を、装置３１２のキャビティ３１６からの取り外し時にフィールドトランスデューサが破損したり不作動になるように構成してもよい。
これらの構成において、使い捨て可能な装置３１２は当該装置を使用不能にするような方法で変形しない限り器具３１０から容易に取り外すことは不可能である。この場合、変形なく除去することへの絶対的な保証は必要がなく、むしろ、使い捨て可能な装置の除去のために通常の簡便な方法によって変形が引き起こされることが必要である。例えば、図７および図８の構成において、本システムの効果を低下するつもりの当業者によれば、付属物３１４とキャビティ壁との間に道具を注意深く挿入して端部３２０を外すことができるかもしれないが、本システムは大多数の使用者が通常の除去方法を用いた場合に再使用を防止できることにおいて依然として有効性を持っている。
また、装置３１２の物理的形態を変更して当該装置の再使用を可能にすることもできる。例えば、端部３２０を省略したり損壊なく脱離できる形状にすることが可能である。また、装置３１２は本明細書に参考文献として含まれる、例えば、１９９６年２月１５日出願の米国暫定特許出願６０／０１１７２３号、共同出願の１９９６年５月１７日出願の米国暫定特許出願６０／０１７６３５号および米国特許第５，３８３，８７４号に記載される電子キーのような使用モニター素子３１７を備えていてもよい。この装置３１２には、装置３１２の使用に関する情報を記憶する非揮発性メモリーまたはその他の電子回路素子を含まれる。このような再使用可能なシステムは装置３１２が接続されるたびに回路素子３１７により保持されるカウント数が増加されるので、このような回路素子は装置３１２の使用回数のカウントを維持する。加えて、このような再使用可能な装置は当該装置が接続されている間に定期的に素子３１７に記憶されるカウント数を増加して、素子３１７が全使用時間を記録できるようにすることもできる。さらに、この再使用可能なシステムは使用カウント数が特定の値を超えると使用を阻止するように構成できる。さらに、素子３１７は装置を認識するための連続番号および／またはロット番号、調整データ等の装置３１２に特定の他の情報も記憶できる。
また、装置３１２は器具に対して相互作用するように構成されて、当該装置がシステムの動作に関する情報を器具から「読み取る」ようにすることもできる。例えば、同一の装置を複数の異なる器具に係合して、装置が器具の認識情報を読み取り、その情報を位置検知システムに送るようにすることも可能である。例えば、装置３１２は当該装置の対応する素子に係合するスイッチまたは露出した接触部を備えていて、異なる型式の装置または異なる個々の装置がこれらの異なるスイッチ間を移動したり異なる露出した接触部に接続する装置を備えていて、当該装置を指示する電気的コードを提供できるようにすることも可能である。さらに、他の従来式の光学的、機械的または電気的コード読み取り装置も使用できる。この装置情報は特定の装置の形状（剛体の装置の場合）を指示したり、装置の剛性の程度、装置の先端部における所定のトランスデューサ取り付け位置からの距離を決める情報等の本システムの精度に影響する装置の特性に関する情報を送ることができる。例えば、磁場を用いるシステムにおいて、当該装置情報は磁気材料を担持する特別な装置を特定してその装置の位置決定精度が通常よりも低いことを当該システムに対して指示することができる。
係合素子の特定な設計は単に例示的なものである。すなわち、上述の実施形態において、第１のフィールドトランスデューサを含む装置（器具側に取りつけられる装置）と位置検出システム側の装置との間の接続はプラグによるハードワイヤ式接続を介して行われる。しかし、このようなハードワイヤ式接続は無線、赤外線または他のワイヤレス結合に代えることができ、そのような場合には、装置はバッテリーのような独立の電力供給源を備えていることが望ましい。遠隔測定を用いることにより、器具から延びる邪魔なワイヤを回避することができる。また、ワイヤを用いる場合には、テープ、クリップまたは接着剤によりそれらを器具に固定することができる。さらに、係合部品を一体に係止するための使い捨て可能な医療器具の構成における他の多数の形態の組み合わせが当業界において知られている。例えば、スナップ、ラッチ、差込ピン式係止部材、ネジ等が使用できる。図７および図８の実施形態において、弾性部材は使い捨て可能な装置の本体に形成されている。しかしながら、再使用可能な装置におけるハンドルや他の部品が弾性部品を含むような逆の構成も利用できる。すなわち、図７および図８に示すハンドルを、当該ハンドルを体内に挿入するための細長いロッドやチューブのような器具の他の部品に取り外し可能に付属させるように構成できる。
本発明の特定の実施形態においては、使い捨て可能な装置が多目的かつ制御された使用に適するフィールドトランスデューサまたは位置センサーを備えている。本発明のこれらの実施形態においては、器具および位置センサーが別々に滅菌され、その滅菌後に、位置センサーが器具の取り付け部位に除去可能に取りつけられる。そして、その器具の使用後に、その位置マーカーが変形されることなく取り外される。このような多目的センサーは特定の手術用／診断用器具または特定の種類の手術用／診断用器具に各位置センサーを割り当てる場合にシステムにおいて使用可能である。好ましい実施形態において、上記位置センサーは上述のような認識回路を備えており、システムは各位置センサーが特定の器具または特定種の器具についてのみ作動できるように構成されている。加えて、器具に取りつけられる位置センサーは特定の器具または特定種の器具に対して特異的な形状を有する。すなわち、各位置センサーはそのマーカーが割り当てられる器具にのみ取り付け可能な特異的な形状を有している。
本発明の別の実施形態による器具は比較的剛体の基端部と変形可能な領域４０４を有する細長いプローブ本体４００（図９）を備えている。変形可能な領域４０４は使用者がそれを折り曲げて所望の形にしたり、その折り曲げ後に、その新しい形状が保持されるように構成されている。図示の実施形態において、変形可能領域は波うち形状のポリマー製被覆材と塑性変形可能な内部補強ワイヤを備えている。ワイヤ４０６は「デッド・ベンド（dead−bend）」特性すなわち非弾性特性を有する比較的軟質の金属により形成されている。例えば、焼鈍アルミや一般のはんだ材のような軟質合金および他の鉛ベースの合金、シルバー・ソルダー等が顕著なデッド・ベンド特性を示す。しかし、幾分弾性を有する金属材も使用可能である。器具４００はさらに基端部４０２に取り付けたフィールドトランスデューサまたは位置センサー４０８を含む。動作時において、医者は、ＣＴ、Ｘ線またはＭＲＩ画像のような体内構造の画像を観察しながら、患者の体内構造に適した形状に変形可能領域４０４を変形できる。この処理により、器具本体の先端部４１０は位置センサーまたはフィールドトランスデューサ４０８に対して任意の使用者選択位置４１０’に変形する。その後、器具は上述のように調整されてトランスデューサ４０８と先端部位置４１０’との間のベクトルが設定される。この変形可能領域が使用中に変化しなければ、当該システムは挿入された先端部４１０の位置を精度よく追跡することができる。従って、この変形可能領域は成形後にその形状を保持するのに十分な程度に剛性を有している必要がある。換言すれば、上記変形可能領域を故意に曲げるために加える力は患者の体内において使用時に当該変形可能領域に加わる力よりも実質的に大きい。
調整処理は、先端部４１０’に加えて例えば各点４１１，４１３，４１５および４１７のような折れ曲がったプローブに沿う多数の点について繰り返し行うことができる。例えば、この折れ曲がったプローブに沿うこれらの外形部分または点は、第１フィールドトランスデューサ４０８の調整位置を設定している間に既知の位置における対象物（６０、図３）に係合することができる。このようにして、当該システムはフィールドトランスデューサ４０８の位置および方向に対するこれらの補足点の各々の点に関するベクトルまたは変形量を設定できる。使用時においては、本システムは表示装置（図３）に先端部４１０’の像と共にこれら補足点の各像を表示する。従って、当該システムは使用時におけるプローブの形状を多数点による曲線像として表示する。このようにして多数の外形部分を調整すれば、本システムはプローブの外形をほぼ表現しながら任意の形状のプローブ画像を表示できる。この画像は、単一点表示について既に述べたように、既に得られた患者の画像に重ねることができる。なお、同様のアプローチを図２の鉗子の単一アームのような変形不可能な器具の外形を得るためにも使用できる。しかしながら、例えば、器具の形状を決定するデータが記憶されている場合のように、変形不可能な器具の形状を予め知ることができれば、全ての点に対応するベクトルを上述のように設定した単一点に対応するベクトルから推定することができる。例えば、第１フィールドトランスデューサ３０から鉗子アーム４８に沿う任意の点までの位置ベクトルは上述した当該第１フィールドトランスデューサ３０から先端部６２までのベクトルＶｐとアーム４８の形状を決定する既知のデータから推定することができる。コンピュータシステムは器具形状のライブラリを記憶して使用者からの入力に基づいて上述したような計算に使用する器具形状を選択することができる。図９に示すプローブの変形例においては、位置センサーが先端部４１０に配置されているために調整処理が不要となって、変形可能部分の変形が位置決め精度に影響しなくなっている。しかしながら、この場合、プローブは位置センサーに適応し得る程度の直径を有する必要がある。
このような変形可能な部分を有するプローブは多様な医療手法において使用できるが、特に、脳に関係する医療手法に有用である。すなわち、このプローブが図９における破線で示されるような概ねＪ字形状になる場合、当該プローブは開頭部を介して脳と脳硬膜の間に挿入して海馬に到達することができる。本発明に従うさらに有用な神経外科手法においては、細いゴム管のような長い柔軟な領域と当該柔軟領域の先端部における位置センサーを有するプローブを利用している。例えば、この柔軟領域は直径２ミリ以下の軟質のシリコンゴムまたはその他の軟質ポリマーの管とすることができる。この柔軟領域は人間の患者のような哺乳類の脳と脳硬膜の間に挿入される。プローブが傷害物に遭遇すると、医者はプローブをその先端方向または挿入方向に押し込み続けることができる。つまり、軟質であっても、この柔軟領域はよれて脳を損傷することがないからである。従って、この手法により、医者は自信を持って傷害物を検査できる。特に、癲癇症のマッピングの際には皮層電極片を備えることが操作時において有用である。
本発明のさらに別の実施形態に従うプローブは図９に基づいて説明したような剛体の基端部５０２と変形可能な部分５０４を有しており、さらに、柔軟領域５２０をプローブの先端部に備えている。この領域５２０は変形可能部分５０４に比してさらに柔軟である。例えば、当該領域５２０は軟質のシリコンゴムの細い管のような軟質でしなやかなポリマー製チューブである。なお、領域５２０は必要に応じて弾性を与えるためのスプリング５２２を備えていてもよい。さらに、操縦機構が備えられていて、使用者が柔軟領域５２０の形状を制御できるようになっている。図示の特定の構成においては、この操縦機構は基端部領域５０２に移動可能に取りつけられたアクチュエータボタン５２４と、プローブ内をボタン５２４近傍の固定端部５２８からプローブ先端部５１０近傍の柔軟領域５２０における点まで延出するケーブル５２６を備えている。このボタン５２４を内側に押すことによって、使用者はケーブル５２６を引っ張って破線５２０’で示される位置に柔軟領域５２０を折り曲げることができる。一方、スプリング５３０はボタン５２４をケーブル５２６から離れるように付勢するので、柔軟領域は図１０において実線で示される状態に復帰しようとする。なお、当業界において基端部に供給される制御入力によりプローブの先端部を選択的に折り曲げるための他の装置が知られているが、これらの装置は図１０の装置において使用することができる。さらに、変形可能な領域５０４は破線５０４’で示されるように手動で折り曲げることができる。さらに、フィールドトランスデューサ５０８が柔軟領域５２０内に取りつけられて、位置モニターシステムに接続するためのプローブ基端部に延出するリード線を備えている。図１０に基づいて説明したようなプローブは柔軟な内視鏡の形態を制御するために使用できる。つまり、このプローブが内視鏡の作用経路に挿入されると、内視鏡の先端部がプローブの先端部に沿って折れ曲がることになる。図１０に示されるプローブの変形例においては、変形可能領域５０４が省略されており、柔軟領域５２０が直接剛体の基端部の先端部に接合している。このようなプローブは剛体の内視鏡に使用することができ、当該プローブの剛体部分が剛体の内視鏡の内部に配置されて、柔軟領域が当該内視鏡の先端部から突出している。
図１１に示すように、本発明の別の実施形態に従う装置はフィールドトランスデューサまたは位置センサー６０２を収容する本体部６００を備えている。この本体部６００は一対の弾性Ｏリング６０６を内部に有する穴６０４を有している。使用時において、本体部は生検針のような細長い器具に取り付けることができ、この針を穴６０４に進入させることにより、針がＯリング６０６と摩擦により係合する。この種の装置は主に滅菌状態に置かれて、生検針などの器具を汚染しないようにする。例えば、この装置は滅菌被覆膜内に置かれて針がこの滅菌被覆膜を貫通して穴６０４内に挿入される。Ｏリング６０６を含む本体部６００の全体が単一一体の弾性ユニットとして提供できる。また、別の変形例においては、この弾性構成要素が収縮可能な管に置きかえられていて、当該使い捨て可能な装置は、位置センサーまたはフィールドトランスデューサと共に、医療器具の一部分の周りでその管を縮めることによって当該器具に取り付けできる。このような収縮可能な管は電気業界において一般に使用されている種類の熱収縮性の管であってもよく、また、化学的作用により収縮可能になるものであってもよい。この使い捨て可能な装置が使用時に患者の体内に進入する器具の一部、例えば、針の先端部またはその近傍に取りつけられる場合、上記のフィールドトランスデューサまたは位置センサーはリソグラフ形成されたコイルまたは一組のコイルのような小形の装置であることが望ましい。好ましいリソグラフコイルは幅０．８ミリ、長さ３ミリ、厚さ０．３ミリの寸法であって、以下のような特性を有する方形状のコイルを備えている。すなわち、その特性とは、６ミクロンの線幅、６ミクロンの線間隔および２ミクロンの線厚さである。巻き線の数は当該コイルに適合する最大の数であることが好ましい。さらに、薄い（０．３ミリ）フェライト層をコイルの近傍に備えてその感度を高めてもよい。このコイルはシリコン基板上に形成してもよく、また、好ましくは、針に適合できるフレキシブルなポリイミド基板上に形成できる。好ましくは２層以上の導体線を設ける。なお、このようなセンサー付き生検針の使用については、本明細書において参考文献として含まれる本出願と同日出願で同時係属共同出願の「使い捨て可能な生検針」と題するＰＣＴ出願に詳細に記載されている。
１２図に示すように、ジグ６１０は器具またはプローブの外形部分に対して所定の位置にフィールドトランスデューサまたは位置センサーを有する使い捨て可能な装置の位置決めに使用できる。つまり、このジグ６１０は生検針６１３のベベル部６１４と係合する面６１２と、上記の使い捨て可能な装置６０２の面のような、使い捨て可能な装置６００の面に係合する面６１６および６１８を備えている。器具または生検針６１３はジグ内にそのベベル部６１４をジグの面６１２に係合した状態で一時的に配置されており、使い捨て可能な装置は面６１６および６１８に係合して、本体部６０２がベベル部６１４に対して所定の位置および方向に配置されている。このようなジグ基準の配置方法は上述の調整方法の代替として使用できる。さらに別の変形例においては、フィールドトランスデューサまたは位置センサーを担持する使い捨て可能な装置の本体部６００が、上記ベベル部６１４に対して既知の位置に置かれる針のハブ６１８のような器具における別の外形部分に当該使い捨て可能な装置の本体部６００を当接させることによって、ベベル部６１４のような追跡すべき外形部分に対して既知の位置に置かれる。このとき、既知の大きさの器具６２０を使い捨て可能な装置の本体部と外形部分６１８の間に挿入してもよい。さらに、異なる形態の器具に対して他のジグを使用することが可能である。
当業者においては本発明が以上の記載に限定されるものではなく、本発明の範囲は以下の請求の範囲によってのみ限定されることが理解されるであろう。
出願に関連するクロスレファレンス
本出願は本明細書において参考文献として含まれる１９９６年２月１５日出願の米国特許暫定出願第６０／０１１，７４３号、１９９６年２月１５日出願の米国特許暫定出願第６０／０１１，７２３号および１９９６年５月１７日出願の米国特許暫定出願第６０／０１７，６４５号による恩典を主張する。
以下はバイオセンス社（Biosense, Inc）を出願人とするＰＣＴ出願であって、これらもまた本明細書において参考文献として含まれる。
１９９７年２月１４日またはその頃にイスラエル受理局に出願の「カテーテル使用式手術法」(Catheter Based Surgery)、
１９９７年２月１４日またはその頃にイスラエル受理局に出願の「体内エネルギー集中法」(Intrabody Energy Focusing)、
１９９７年２月１４日またはその頃にイスラエル受理局に出願の「位置決め可能な生検針」(Locatable Biopsy Needle)、
１９９７年２月１４日またはその頃にイスラエル受理局に出願の「カテーテル調整法および使用モニター法」(Catheter Calibration and Usage Monitoring)、
１９９７年２月１４日またはその頃にイスラエル受理局に出願の「内視鏡の高精度位置決定法」(Precise Position Determination of Endoscopes)、
１９９７年２月１４日に米国受理局に出願の「体内プローブを用いる医療法および装置」(Medical Procedures and Apparatus Using Intrabody Probes)、
１９９７年２月１４日に米国受理局に出願の「穴を有するカテーテル」(Catheter with Lumen)、
１９９７年２月１４日に米国受理局に出願の「位置決めシステム用の可動送受信コイル」(Movable Transmit or Receive Coils for Location System)、
１９９７年２月１４日に米国受理局に出願の「位置決めシステム用の独立に位置決め可能なトランスデューサ」(Independently Positionable Transducers for Location System)。
本明細書において参考文献として含まれるVictor spivakを出願人とする１９９６年２月１４日にイスラエル受理局に出願の「他要素エネルギー集中法」（Multi-Element Energy Focusing）と題するＰＣＴ出願。
産業上の利用分野
本発明は医療およびこれに関連する諸手法において使用できる。
追加部
位置ｐ0を得る；
位置ｐ1および方向ｏ1を得る；
機能アタッチ−ファインド（attach-find）Vecを呼び出してをｖp得る；
ツール｛      を用いながら、
プローブ位置ｐpと方向ｏpを得る；
３）機能アタッチ−ファインドVec、アタッチ−コンバート（attach-convert）Posに対応するコード
以下はツール調整アルゴリズムの実行のCコードである。
機能アタッチ−ファインドVecはｖp＝ｏ1（ｐ0−ｐ1）を用いてベクトルｖpを見つけ出すことである。
機能アタッチ−コンバートPocはｐ1＝ｐp＋Ｏp-1ｖpを用いてツール先端位置を見つけ出すためにｖpを使用することである。
0003881029.tif 000002
0003881029.tif 000003
〔実施の態様〕
１．（ａ）第１のフィールドトランスデューサと、当該フィールドトランスデューサを任意に、すなわち、プローブ本体の外形部分に対して使用者により選択される位置に、配置し得るプローブ本体とを有するプローブを備える工程と；
（ｂ）このプローブ本体の外形部分が基準座標空間内における既知の配置にある時に、前記基準座標空間内におけるフィールドトランスデューサの調整配置を、プローブ本体に取りつけた第１のフィールドトランスデューサと前記基準座標空間内に取り付けた１個以上の基準フィールドトランスデューサとの間の１種以上の非イオン性の場を送信することと、１個以上の前記トランスデューサにおける前記場の１個以上の特性をモニターする工程と；
（ｃ）前記調整配置と前記既知の配置から前記フィールドトランスデューサの配置と前記プローブ本体の前記外形部分の配置との間の変形を決定する工程と；
（ｄ）前記プローブの前記外形部分を、（１）前記第１のフィールドトランスデューサと前記基準フィールドトランスデューサとの間の１種以上の非イオン性の場の情報を送信して、当該場の１個以上の特性をモニターすることにより前記第１のフィールドトランスデューサの配置を決定すること、および（２）前記変形を当該決定された第１のフィールドトランスデューサの配置に適用することによって決定する工程とから成るプローブの配置、および操作方法。
２．前記プローブを備える工程が前記プローブ本体を使用者の選択した配置に調節する工程を含む実施態様１に記載の方法。
３．前記調節する工程が前記プローブ本体を変形する工程を含む実施態様２に記載の方法。
４．前記プローブ本体が細長いポインターを備えており、前記変形する工程が当該ポインターを折り曲げる工程を含む実施態様３に記載の方法。
５．前記折り曲げる工程が前記ポインターを概ねＪ字形状にするように行われる実施態様４に記載の方法。
６．前記プローブを備える工程が前記第１のフィールドトランスデューサを使用者により選択されたプローブ本体上の一定の位置に固定する工程を含む実施態様１に記載の方法。
７．さらに、フィールドトランスデューサを前記基準座標空間内に固定位置を有する対象物に係合しながら、当該フィールドトランスデューサと前記基準フィールドトランスデューサの間における非イオン性の場の情報を送信すること、および当該場の１個以上の特性をモニターすることにより少なくとも１個の前記既知の配置を見つけ出す工程から成る実施態様１に記載の方法。
８．前記少なくとも１個の既知の配置を見つけ出す工程において使用されるフィールドトランスデューサが前記第１のフィールドトランスデューサである実施態様７に記載の方法。
９．前記工程（ｂ）および（ｃ）を前記プローブの複数の異なる外形部分を用いて繰り返すことにより、前記第１のフィールドトランスデューサと当該外形部分の各々の配置との間の変形を決定する工程と、前記ステップ（ｄ）において、前記複数の外形部分の全ての配置を決定する工程とから成る実施態様１に記載の方法。
１０．さらに、前記外形部分の全ての表現を含む前記プローブの画像を表示する工程から成り、当該画像における一定位置に配置される前記表現の各々が前記工程（ｄ）において決定される外形部分の一定位置にそれぞれ対応している実施態様９に記載の方法。
１１．前記工程（ｄ）が、前記プローブが医療患者の体内またはその上に少なくとも部分的に配置された状態で行われ、さらに、前記画像を患者の画像に整合して重ねる工程から成る実施態様１０に記載の方法。
１２．さらに、外形部分の異なる既知の配置情報を用いて前記プローブの同一の外形部分に対して前記工程（ｂ）および（ｃ）を繰り返す工程から成り、前記第１のフィールドトランスデューサの異なる調整配置が異なる繰り返し操作の間に決定され、さらに、前記複数の調整配置情報および前記複数の既知の配置情報から得られる前記変形を計算する工程から成る実施態様１に記載の方法。
１３．（ａ）非イオン性の場を検出または放出するためのものであって、当該場の特性からその配置が少なくとも部分的に決定できるフィールドトランスデューサと；
（ｂ）前記フィールドトランスデューサを医療器具の本体に固定して、当該トランスデューサの医療器具の本体に対する配置が一定の配置範囲から選択できるように構成された選択操作可能取り付け要素とから成る医療プローブシステム用の構成要素。
１４．（ａ）非イオン性の場を検出または放出するためのものであって、当該場の特性からその配置が少なくとも部分的に決定できるフィールドトランスデューサと；
（ｂ）前記フィールドトランスデューサを異なる形態の本体部分を有する複数の異なる医療器具の任意の１個に固定するように構成された選択操作可能取り付け要素とから成る医療プローブシステム用の構成要素。
１５．前記取り付け要素が前記フィールドトランスデューサを前記器具本体に結合する接着剤を含む実施態様１３または実施態様１４に記載の構成要素。
１６．前記取り付け要素が前記フィールドトランスデューサに取りつけられて前記器具本体を把持することにより当該フィールドトランスデューサを器具本体に機械的に接続するように構成されたクリップを含む実施態様１３または実施態様１４に記載の構成要素。
１７．使い捨て可能な装置において：（ａ）非イオン性の場を検出または放出するためのものであって、当該場の特性からその配置が少なくとも部分的に決定できるフィールドトランスデューサと；
（ｂ）前記フィールドトランスデューサを医療器具に固定するための取りつけ要素とから成り、当該取りつけ要素が医療器具の本体部分と係合するように構成されていて、前記使い捨て可能な装置の少なくとも１個の外形部分を変形しない限り当該使い捨て可能な装置が容易に前記医療器具から取り外すことができないことを特徴とする装置。
１８．前記取りつけ要素が、当該取りつけ要素の一部を変形しない限り前記装置が前記器具から容易に取り外すことができないように当該器具に係合するように構成されている実施態様１７に記載の装置。
１９．前記装置が電気的回路要素を備えており、前記取りつけ要素が、当該電気的回路要素を変形しない限り前記装置が前記器具から容易に取り外すことができないように当該器具に係合するように構成されている実施態様１７に記載の装置。
２０．前記電気的回路要素が前記フィールドトランスデューサの一部から構成されている実施態様１９に記載の装置。
２１．前記取りつけ要素が前記器具の外形部分と係合するように構成された所定の形状を有する外形部分を備えて、前記フィールドトランスデューサを当該器具に対して所定の配置に支持する実施態様１７または実施態様１８または実施態様１９または実施態様２０に記載の装置。
２２．前記取りつけ要素が前記フィールドトランスデューサを収容する本体部分を備えており、当該本体部分が少なくとも１個の付属部分を有し、かつ、その付属部分を前記器具内に係合した状態で当該器具におけるキャビティ部に係合するように構成されており、当該本体部分が当該付属部分を不可逆的に変形しない限りそのキャビティ部から容易に取り外すことができない実施態様２１に記載の使い捨て可能な装置。
２３．（ａ）非イオン性の場を検出または放出するためのものであって、当該場の特性からその配置が少なくとも部分的に決定できるフィールドトランスデューサと；
（ｂ）前記フィールドトランスデューサを医療器具に固定するための取りつけ要素と；
（ｃ）個々の使い捨て可能な装置に特異的な情報を保持する電気的回路要素とから成る使い捨て可能な装置。
２４．前記電気的回路要素が個々の使い捨て可能な装置に関する調整情報を保持する実施態様２３に記載の装置。
２５．前記電気的回路要素が個々の使い捨て可能な装置を認識する情報を保持する実施態様２３に記載の装置。
２６．前記電気的回路要素が使い捨て可能な装置の使用の有無を指示する情報を保持する実施態様２３に記載の装置。
２７．（ａ）非イオン性の場を検出または放出するためのものであって、当該場の特性からその配置が少なくとも部分的に決定できるフィールドトランスデューサと；
（ｂ）前記フィールドトランスデューサを医療器具に固定するための取りつけ要素と；
（ｃ）前記器具の１個以上の特性を特定する当該器具に関する情報を検出するための手段とから成る使い捨て可能な装置。
２８．前記検出手段が器具の種類を指示する前記器具に関する情報を検出するための手段を含む実施態様２７に記載の装置。
２９．（ａ）基端部領域と先端部領域を有する細長い本体から成り、当該先端部領域が基端部領域よりも実質的に柔軟であり、さらに；
（ｂ）前記先端部領域を曲がった形状に変形するための選択的に操作可能な手段と;（ｃ）非イオン性の場を検出または放出するためのものであって、当該場の特性からその配置が少なくとも部分的に決定できる前記先端部領域上のフィールドトランスデューサとから成る指示装置。
３０．（ａ）所望の形状に選択的に変形でき、かつ、変形後の形状を保つ性質の変形可能な領域を有する細長いプローブ本体と；
（ｂ）非イオン性の場を検出または放出するためのものであって、当該場の特性からその配置が少なくとも部分的に決定できる前記プローブ本体上のフィールドトランスデューサとから成る指示装置。
３１．前記プローブ本体が当該プローブ本体の先端部に配置され、かつ、前記変形可能領域よりもさらに柔軟な柔軟領域と、当該柔軟領域を曲がった形状に変形するための選択的操作可能手段を備えており、前記フィールドトランスデューサが当該柔軟領域に取り付けられている実施態様３０に記載の指示装置。
３２．被検体内の組織を示す画像データに基づいて当該組織の形状に対応する形状に前記実施態様３０または実施態様３１に記載のプローブの変形可能領域を変形する工程と、当該プローブを被検体内に挿入する工程とから成る哺乳類の被検体の体内に一定の処理を施す方法。
３３．前記プローブが前記被検体の脳と脳硬膜の間に挿入される実施態様３２に記載の方法。
３４．先端部近傍にフィールドトランスデューサを有する実質的に柔らかい細長いプローブの先端部の位置を当該フィールドトランスデューサから送信された非イオン性の場を検出することによりモニターしながら、当該先端部を脳と脳硬膜の間に進入させる工程からなる哺乳類の被検体の体を探針する方法。
【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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