(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本から磁気共鳴信号を受信するのに適したガイドワイヤープローブ集成体であって、
遠位端部と近位端部とを備えたプローブシャフトで、
非磁性体の導電性芯と、
前記芯に環着された第１絶縁体／誘電体部と、
前記第１絶縁体／誘電体部の少なくとも一部に環着された導電性の遮蔽材であって、螺旋コイルを包含した遮蔽材と、
前記遠位端部において前記芯に取り付けられたアンテナホイップとを包含したプローブシャフトを包含し、
少なくとも前記アンテナホイップが磁気共鳴像において可視であり、前記アンテナホイップが複数の巻を備えたループレス螺旋コイルを包含する、ガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項２】
前記遮蔽材に環着された第２絶縁体／誘電体部を更に包含した、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項３】
前記非磁性体の芯が、金及び銀の層で交互にメッキされている、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項４】
前記非磁性体の芯が、導電性金属の複数層でメッキされており、この導電性金属の複数層が、金、銀、銅、及びアルミからなる金属グループの少なくとも一つを包含する、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項５】
前記非磁性体の芯が、金、銀、銅、ＭＲ適合性ステンレススチール、及びアルミからなる金属グループの少なくとも一つを包含する導電性金属から製造されている、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項６】
前記非磁性体の芯が、超弾性材料を包含する、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項７】
前記超弾性材料が、Ｎｉｔｉｎｏｌを包含する、請求項６に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項８】
前記非磁性体の芯が、金及び銀の層で交互にメッキされている、請求項７に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項９】
前記非磁性体の芯が導電性金属の複数層でメッキされており、この導電性金属の複数層が、金、銀、銅、及びアルミからなる金属グループの少なくとも一つを包含する、請求項７に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項１０】
前記非磁性体の芯が、無線周波伝導性物質でメッキされた非金属物質を包含する、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項１１】
前記非金属物質の芯が炭素を包含する、請求項１０に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項１２】
前記非金属物質の芯がガラスファイバーを包含する、請求項１０に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項１３】
前記非金属物質の芯がポリマーを包含する、請求項１０に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項１４】
前記ガイドワイヤープローブ集成体とＭＲＩ装置に電気接続された嵌め合いコネクタ部分との間を電気接続するコネクタ部分を更に包含する、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項１５】
前記コネクタが、前記ガイドワイヤープローブ集成体を被験者から取り除くことなく処置の最中にインターベンショナル装置の搭載及び取り外しを可能とする、請求項１４に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項１６】
前記コネクタ部分と前記嵌め合いコネクタ部分とが互いにスナップ係合する、請求項１５に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項１７】
前記嵌め合いコネクタ部分が前記コネクタ部分にクリップ式に接続される、請求項１５に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項１８】
前記嵌め合いコネクタ部分が、前記コネクタ部分に対してネジ部によって固定される、請求項１５に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項１９】
前記嵌め合いコネクタ部分が、前記コネクタ部分に螺合可能に結合される、請求項１５に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項２０】
前記嵌め合いコネクタ部分に結合した何れのものも回転させずに、前記ガイドワイヤープローブを回転自在とするように、前記コネクタ部分及び前記嵌め合いコネクタ部分が互いに結合する一方、前記コネクタ部分と前記嵌め合いコネクタ部分との間の電気接点は維持する、請求項１５に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項２１】
前記コネクタ部分及び前記嵌め合いコネクタ部分が、万力式の結合で互いに結合する、請求項１５に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項２２】
前記コネクタ部分及び前記嵌め合いコネクタ部分が、直接的に電気接触していない、請求項１５に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項２３】
信号が、前記コネクタ部分から前記嵌め合いコネクタ部分へ電磁波を用いて伝達される、請求項２２に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項２４】
前記コネクタ部分が、ソレノイドコイルを包含する、請求項２３に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項２５】
前記嵌め合いコネクタ部分が、ソレノイドコイルを包含する、
請求項２３に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項２６】
前記コネクタ部分が、ループコイルを包含する、請求項２３に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項２７】
前記嵌め合いコネクタ部分が、ループコイルを包含する、請求項２３に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項２８】
前記アンテナホイップが、前記プローブシャフトからの実質的に線状の突起を包含する、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項２９】
前記実質的に線状の突起が、複雑な管の内部への係合を容易にするために、一端において湾曲又は鉤を有する、請求項２８に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項３０】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルが、前記導電性の芯の前記線状突起の周りに巻き付けられた、請求項２８に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項３１】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルが前記線状突起に電子接続されており、前記アンテナホイップの電気的長さを増大する、請求項２８に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項３２】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルが、前記線状突起の遠位端に取り付けられる、請求項２８に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項３３】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルが、前記遮蔽材に電気接続されている、請求項２８に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項３４】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルの前記直径が様々である、請求項２８に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項３５】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルの前記直径が、前記螺旋コイルの前記遠位端部においてよりも、前記螺旋コイルの前記近位端部において大きい、請求項３４に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項３６】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルの前記直径が、前記螺旋コイルの前記近位端部においてよりも、前記螺旋コイルの前記遠位端部において大きい、請求項３４に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項３７】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルの前記直径が、前記螺旋コイルの前記近位端部と前記遠位端部との間の少なくとも一地点において、前記螺旋コイルの前記近位端部又は前記遠位端部の少なくとも一方におけるより大きい、請求項３４に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項３８】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルの前記直径が、前記螺旋コイルの前記近位端部と前記遠位端部との間の少なくとも一地点において、前記螺旋コイルの前記近位端部又は前記遠位端部の少なくとも一方におけるより小さい、請求項３４に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項３９】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルの前記間隔が様々である、請求項２８に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項４０】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルの前記間隔が、前記螺旋コイルの前記遠位端部においてよりも、前記螺旋コイルの前記近位端部において大きい、請求項３９に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項４１】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルの前記間隔が、前記螺旋コイルの前記近位端部においてよりも、前記螺旋コイルの前記遠位端部において大きい、請求項３９に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項４２】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルの前記間隔が、前記螺旋コイルの前記近位端部と前記遠位端部との間の少なくとも一地点において、前記螺旋コイルの前記遠位端部又は前記近位端部の少なくとも一方におけるより大きい、請求項３９に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項４３】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルの前記間隔が、前記螺旋コイルの前記近位端部と前記遠位端部との間の少なくとも一地点において、前記螺旋コイルの前記遠位端部又は前記近位端部の少なくとも一方におけるより小さい、請求項３９に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項４４】
前記プローブシャフトの外部表面が、生物学的適合性物質又は被覆物で絶縁されている、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項４５】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルが、銅、金、銀、又はアルミ線の少なくとも何れかを包含する、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項４６】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルが、生物学的適合性物質又は被覆物で覆われている、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項４７】
前記アンテナホイップの前記螺旋コイルの電気的長さが、前記生物学的適合性物質又は被覆物を補うように選択されている、請求項４６に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項４８】
前記ガイドワイヤープローブの全直径が、０．０１０乃至０．０４０インチの間である、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項４９】
前記ガイドワイヤープローブの全直径が、１０００分の５インチと０．５インチとの間である、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項５０】
前記ガイドワイヤープローブが、少なくとも部分的に柔軟である、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項５１】
前記ガイドワイヤープローブが操縦可能である、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項５２】
前記アンテナホイップが柔軟である、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項５３】
バラン回路を更に包含した、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項５４】
前記バラン回路が、同調バラン回路を包含した、請求項５３に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項５５】
前記プローブシャフトがテーパ状である、請求項１に記載のガイドワイヤープローブ集成体。
【請求項５６】
ガイドワイヤープローブ集成体を製造する方法であって、
第１絶縁体を非磁性体芯の周りに取り付けて、芯／絶縁体集成体を形成する段階と、
前記芯／絶縁体集成体の近位端部に導電性の遮蔽材であって、螺旋コイルを包含した遮蔽材を搭載する段階と、
アンテナホイップを前記芯／絶縁体集成体の遠位端部に取り付ける段階と、を包含し、該アンテナホイップが複数の巻を備えたループレス螺旋コイルを包含するガイドワイヤープローブ集成体の製造方法。
【請求項５７】
外部絶縁体を前記アンテナホイップ、前記遮蔽材、及び前記芯／絶縁体集成体の上に搭載する段階とを更に包含した、請求項５６に記載のガイドワイヤープローブ集成体の製造方法。
【請求項５８】
前記第１絶縁体を前記非磁性体芯の周りに取り付ける前記段階が、押出し段階を包含する、請求項５６に記載のガイドワイヤープローブ集成体の製造方法。
【請求項５９】
前記第１絶縁体を前記非磁性体芯の周りに取り付ける前記段階が、引抜き段階を包含する、請求項５６に記載のガイドワイヤープローブ集成体の製造方法。
【請求項６０】
前記第１絶縁体を前記非磁性体芯の周りに取り付ける前記段階が、熱収縮チューブ法を実行する段階を包含する、請求項５６に記載のガイドワイヤープローブ集成体の製造方法。
【請求項６１】
前記芯／絶縁体集成体の前記近位端部に遮蔽材を搭載する前記段階が、編組を施す段階を包含する、請求項５６に記載のガイドワイヤープローブ集成体の製造方法。
【請求項６２】
前記芯／絶縁体集成体の前記近位端部に遮蔽材を搭載する前記段階が、塗装段階を包含する、請求項５６に記載のガイドワイヤープローブ集成体の製造方法。
【請求項６３】
前記芯／絶縁体集成体の前記近位端部に遮蔽材を搭載する前記段階が、メッキ段階を包含する、請求項５６に記載のガイドワイヤープローブ集成体の製造方法。
【請求項６４】
前記芯／絶縁体集成体の前記近位端部に遮蔽材を搭載する前記段階が、スパッタリング段階を包含する、請求項５６に記載のガイドワイヤープローブ集成体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
先の出願への言及      本願は１９９９年４月１５日に出願された米国仮出願第６０／１２９，２６４号に関わる利益を主張するものであり、その開示内容全体を言及してここに編入する。
【０００２】
発明の背景
発明の属する分野      本発明は、無線周波アンテナの分野に関する。更に詳細には、磁気共鳴映像法と組み合わせて生体内で使われるガイドワイヤーとしての無線周波アンテナの使用に関する。
【０００３】
関連した分野の説明      磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）は、物質を結像するための周知の非常に有用な技術である。この技術は、機器の侵入を要する処置又はＸ線やＣＴスキャンに存在する有害な放射線又は化学物質への暴露を伴わずに、人体や他の生体組織を結像する際にとりわけ有用である。ＭＲＩは、元素の原子核の角運動量つまり「スピン」の変化を利用して、物質内のこれら元素の位置を示す。ＭＲＩ処置においては、被験者は、概ね０．２乃至４テスラの大きな静磁界を含む映像装置（これより強い次回を備えた装置も開発され使用されているが）の中に挿入される。この静磁界は、その中に置かれた原子核の磁化のベクトルをこの磁界に整列させようとする作用を持つ。被験者は、その後、当業者には共鳴振動数又はラーモア周波数として知られる特定の周波数を備えた、第２の振動無線周波磁界の形態の無線周波（ＲＦ）エネルギーのパルスに曝露される。この周波数は、スピンが回転する或いは歳差運動をする速度に等しい。
【０００４】
上記の第２磁界は、静磁界に対する横断面に配向されており、且つそれよりかなり弱く設定される。第２磁界は、元の磁界の軸から原子核の正味の磁気を引っ張る。第２磁界が脈動する際に、それがスピンを軸から引き離すのである。第２磁界を取り除くと、スピンが当初の磁界に対する位置まで「弛緩」する。スピンが弛緩する率は、分子レベルの環境に左右される。弛緩段階において、ラーモア周波数における歳差運動する磁気は、その周波数に同調させたアンテナにより検出可能な信号電圧を誘導する。この磁気共鳴信号は、スピンが弛緩するのに要する時間の間、存続する。異なる組織は異なる分子レベル環境を備えるので、弛緩時間の差が、ＭＲＩにおいて組織コントラストをもたらすメカニズムを実現する。
【０００５】
磁気共鳴信号を結像するためには、共鳴スピンの位置を符号化する必要がある。これは、主となる磁界に対して三次元のそれぞれにおいて勾配磁界のパルスを印加することにより行われる。この磁界を生成すると、共鳴核は隣接する核とは受ける磁界が異なるので、これら核は異なるラーモア周波数において共鳴することにより、その位置が特定される。磁気共鳴（ＭＲ）像は、表示装置上において磁気共鳴信号を二次元又は三次元で表したものである。この表示装置は、被験者の対象となる軸についての切片又は、所望の次元又は複数次元の組み合わせにおける切片、二次元切片のコンピュータで生成した三次元拡大図を含む三次元図、又はこれらを組み合わせたものから通常は構成されるが、当業者に周知の表示ならいずれのものであっても良い。
【０００６】
ＭＲ信号はきわめて微弱であり、これらを検出するアンテナの能力はその寸法及びこれら信号源への近接度に左右される。ＭＲＩの信号を向上させるには、アンテナは結像対象となる被験者の近くか内部に配置する必要がある。こうした改善により、解像力感度を高め、スキャン時間を減少させることができ有益である。ＭＲＩアンテナを挿入する人物がアンテナを目的とする進行方向に向け、ＭＲ像の助けを借りて操作誘導できるように、ＭＲＩアンテナそのものをＭＲＩ上に映すことが望ましいこともある。こうした利点は、ＭＲＩを用いて同時に腔内装置の位置を探知したり、管腔を囲む構造体を検査するような医学処置において有用となる可能性がある。例えば、ＭＲＩを用いて脈管内カテーテルを血管内に通して、その血管の目的部分に到達させることもできよう。更に、ＭＲＩ装置を用いて、脈管内の解剖学的構造又は隣接組織を特定して、特定の治療的介入（原語：intervention）が必要かどうかを判断することも可能であろう。カテーテルを誘導するため及び関連した解剖学的構造を作図するのにＭＲＩを使用することにより、インターベンショナルラジオロジー又は心臓学治療現場、又は最も侵襲的でない結像現場において従来の血管撮影法を補完することができるであろう。カテーテルがＭＲの誘導下において所望の解剖学的標的に向けられ、標的病変の微細構成又はその他の関連した解剖学的構造がＭＲＩを用いて示されると、臨床医はどのような種類の介入が必要か、更に、その介入がどこで行われるかを決定できる。
【０００７】
従来の血管インターベンショナル処置は、多くが、診断及び治療処置のためにガイドワイヤー及びカテーテルを静脈又は動脈に挿入し、心臓の特定の箇所まで操縦するようなＸ線結像技術を用いる。しかし、従来のＸ線誘導による血管介入は、（１）検査中における身体及び血管の解剖学的映像化が限られていること、（２）標的血管の断面図を得る能力が限られていること、（３）アテローム斑の重要な病的特徴をうまく示すことができないこと、（４）関連した器官の状態に関する機能情報を得る能力が限られていること、（５）被験者を有害となりうるＸ線に被爆させること、などの多くの制限がある。
【０００８】
ＭＲＩ技法はこれらの欠陥を克服する可能性を提供する。しかし、従来のガイドワイヤーは、ＭＲＩ装置においてかなりの人為要素を映像化する原因となり且つ、磁界又は誘導オーム加熱作用による意図しない動作により患者に外傷を与えうるスチール又は磁性体を含んでいるので、ＭＲＩ装置における使用には適していない。更に、非磁性体（例えば、ポリマー）製のガイドワイヤーは、ＭＲＩでは容易に映像化できない。人体内での使用を目的として製造されたアンテナであっても、多くの種類のインターベンショナル処置には有用でない。これら装置は多くが大きすぎて、アンテナと同時にインターベンショナル装置を細い管内に被験者に外傷を与えることなく挿入できる程には小型化できないのである。更に、これら装置の多くの有用性は限られているが、それは、多種な処置で広く用いられている様々なインターベンショナル工具をアンテナに取り付けるには、工具の取り替えの際にガイドワイヤーを被験者から取り除かなければならないからである。これには、血管形成拡張、ステント取り付け、薬物融解、遺伝子治療のような局所管治療用のバルーンカテーテルや、プラーク切除及び縮小用のアテロトーム（原語：atherotome）及びその他の装置や、ステント取り付けカテーテルや、薬物送達カテーテルや、腔内切除器具や、電気生理学的マッピング装置や、レーザ及び無線周波及びその他の切断機器を含むがこれらに限定されるものではない。従来のアンテナが被験者中内に配置された後に他の装置を搭載する方法がないことから、この意味においては役に立たない。器具はアンテナに前もって搭載されてから、被験者に挿入される必要がある。アンテナが挿入された後に別の器具が必要な場合は、アンテナは完全に取り出して、工具を取り替えてからアンテナを被験者に再度挿入する必要がある。この再配置により、新しい工具を付けた状態でアンテナを病変に再度配向しなければならず、処置の複雑化という危険を伴った、余分な二重の段階を踏まなければならない。病変が簡単に届かないところに位置するほど、アンテナを二回かそれ以上の回数で位置決めする場合は潜在的危険が増すことになる。様々な工具を使用するためには、又、処置の途中に複数工具を搭載する処置に有用であるためには、アンテナが被験者内に配置された後に異なる複数工具を搭載する能力が備わっていることが望ましい。
【０００９】
発明の概要      ガイドワイヤー映像化に関する問題を解決するために、受動映像化と能動映像化という二つのアプローチが提唱されている。受動的映像化アプローチを用いる場合は、カテーテルがＭＲ画像において明るく或いは暗く見えるように、ガイドワイヤーの材質が変更される。しかしながら、こうした手法では、データ収集速度が制限される場合が多く、更に、ガイドワイヤーの位置の映像化は最適状態でない可能性がある第２遠隔検出コイル（アンテナ）のＳＮ比に左右されるので、この位置は正確には映像化できない。又、ガイドワイヤー材質の改良は、隣接する組織映像を歪曲する映像人為構造の原因となることもある。能動映像化手法においては、ＭＲＩ信号は、高ＳＮ比及び空間的解像を提供する可能性のあるガイドワイヤー端部に配置されたアンテナにより受信されるが、これら高ＳＮ比及び空間的解像はアンテナ付近で得られる。これまでに、こうした種類のプローブは、アンテナを挿入するのが困難なことが多いので臨床的応用において問題となることがあり、又、体液及び組織からの適切な遮蔽を提供することが困難で、更に、患者に傷害を与えないようにするには最適以下の寸法のプローブを時として使用する必要があった。
【００１０】
従って、ＭＲ像を受信且つ向上させるのに適したアンテナであって、信号を提供しその信号をＭＲ像として可視となるように処理でき、ガイドワイヤーとして使用するに適したアンテナを含んだプローブを製造することが本発明の分野において望まれる。
【００１１】
更に、ガイドワイヤーとして適切な機械的性質と、ＭＲＩ像用のアンテナとしてＭＲ像において可視となる適切な電気的性質とを備えた軟質材料で製造されたＭＲＩプローブを提供することが本発明の分野において望まれる。
【００１２】
更に、複数の互いに異なる形状のホイップアンテナ設計を採用して一定状況で特定の使用が可能になるＭＲＩプローブであって、臨床環境で使用可能なＭＲＩプローブを提供することが本発明の分野において望まれる。
【００１３】
更に、ＭＲＩプローブであって、工具の交換に当たってそのプローブを身体から取り除く必要なく、複数の異なるインターベンショナル工具のガイドワイヤーとして機能するＭＲＩプローブを提供することが本発明の分野において望まれる。
【００１４】
一実施例において開示されている本発明は、被験者から磁気共鳴信号を受信する能力があるフレキシブルＭＲＩプローブ集成体を提供するシステム、方法、及び手段であって、ガイドワイヤーとしても機能するするシステム、方法、及び手段を包含する。ガイドワイヤーとして機能するために、一実施例においては、ＭＲＩプローブは、本発明分野で周知の脈管内装置のガイドワイヤー内腔に挿入できるほど小さくなっている。
【００１５】
本発明の別の実施例では、ＭＲＩプローブは、電磁感受性及び導電性に関する所望の電磁性質を維持つつ、操縦性及びトルク伝達を高め、アンテナホイップの破損を避けるような機械的性質を最適化する材料と設計を用いて構成する。
【００１６】
本発明の更に別の実施例においては、ＭＲＩプローブのアンテナホイップは柔軟に構成されており、従って、房室や血管穿孔する危険性を減少させる。
【００１７】
更に別の実施例においては、本発明はガイドワイヤープローブに関するシステム、方法、又は手段を包含し、こうしたシステム、方法、又は手段によれば、ＭＲＩ装置において使用するに適したガイドワイヤープローブを被験者から取り除くことなく、複数のインターベンショナル工具をそのプローブに付け替えて可能で、更に、それら工具をガイドプローブに誘導可能である。本発明の一実施例においては、これはインターフェースを備えたプローブの設計及構成により達成されるもので、具体的には、このプローブは、それ自身と、アンテナホイップを同調する同調／整合回路と、ＭＲＩ装置との間の実用的なインターフェースを備えている。
【００１８】
更に別の実施例においては、本発明は、標本から磁気共鳴信号を受信すると共に、ガイドワイヤーとしても機能する磁気共鳴アンテナ集成体を提供する。このアンテナ集成体は、非磁性体の芯と、絶縁性を付与する第１絶縁体／誘電体層と、遮蔽材層と、第２絶縁体／誘電体層と、アンテナホイップとを含んだプローブシャフトを包含する。非磁性体の芯は、金属製か非金属性かに関わらず、Ｎｉｔｉｎｏｌやその他の非磁性体のような超弾性材料で構成できる。この非磁性体の芯は、例えば金、銀、又は、金と銀又は銅又はアルミとを交互に重ねた層を包含した導体の被膜を含むことができる。更に、クリップ取り付け式のコネクタを、磁気共鳴スキャナと電気接続するために提供してもよく、このクリップ取り付け式コネクタは、処置の最中にプローブを被験者から取り出すことなくインターベンショナル装置を搭載及び取り外しを可能とする。アンテナホイップは、線状（原語：linear）ホイップと、螺旋ホイップ、又は、このアンテナホイップの所望の機械的及び電気的性質次第でテーパ付き又は組合せホイップを更に包含できる。
【００１９】
実施例の詳細な説明     本開示では、本発明を、医学用途に設計された従来のＭＲＩ装置において、人間の被験者に血管処置を行うのに適したガイドワイヤープローブと共に用いるループレスホイップアンテナとして説明する。しかし、ここに開示した内容は、本発明の範囲を限定するものではない。具体的には、本発明は、ホイップアンテナであれ、ループアンテナであれループレスアンテナであれ如何なる種類のＭＲＩアンテナを備えた如何なる種類のプローブでも、本発明の分野で了解されているガイドワイヤーとして使用するのに適した他の設計のプローブでも包含可能である。又、本発明は、アンテナとして使用する螺旋コイルを包含した、被験者内に挿入する如何なる種類のプローブでもその他の装置（ガイドワイヤーとして使用するか否かに関わらず）でも包含可能である。これには、あらゆる種類の生検用装置や、あらゆる種類のインターベンショナル工具や、インターベンショナル工具に対して同時使用可能なあらゆる種類のプローブ又は装置や、周知であれ後に発見されるものであれ、血管内、尿、鼻腔胃、気管内、胆管内、腹膜、頭蓋内、硬膜内、関節内、泌尿器、鼻咽頭（胞室ターチカ（原語：turcica）に対する骨洞鼻内手法を含む）処置に関連して用いられるカテーテルを含むがそれに限定されないあらゆる種類のカテーテルや、周知であれ後に発見されるものであれ、血管内、尿、鼻腔胃、気管内、胆管内、腹膜、頭蓋内、硬膜内、関節内、泌尿器、鼻咽頭（胞室ターチカ（原語：turcica）に対する骨洞鼻内手法を含む）処置に関連して用いられるプローブを含むがそれに限定されないあらゆる種類のプローブや、空腸フィステル形成チューブ、胃フィステル形成チューブ、結腸フィステル形成チューブ、又は腎フィステル形成チューブを含むがそれに限定されないあらゆる種類のチューブや、あらゆる種類の生体内装置や、非生体物質内で使用されるあらゆる種類の装置や、上記を任意に組み合わせたものに限定されないがそれらを含む。
【００２０】
本発明の被験者はヒトに限定されるものでなく、ガイドワイヤーの使用が望まれる場合なら如何なる被験者にも使用されうる。これには、生きていようと、死んでいようと、その他の状態であれ、如何なるヒト、ヒト以外の動物、又はその他の生物の身体又は身体の一部内のプローブとして適用することや、如何なる流体、ゲル、固体、ガス、プラズマ、及びその他の物質状態中にプローブを配置することを含む応用例であって、ガイドワイヤーをそうした物質中で使用することが好ましく、プローブの近傍から被験者の上記一部を観察するためにプローブをその被験者の一部の近くに配置したり、装置を上記一部の近傍に誘導する応用例や、プローブを用いてインターベンショナル装置を誘導しつつ、このインターベンショナル装置が使用される部分を結像することや、上記を任意に組み合わせたものを含むがそれに限定されない。
【００２１】
更に、本発明は、医学目的で使用するＭＲＩ装置に限定されるものではなく、磁気共鳴を測定できる如何なる種類の走査装置にも使用できる。従って、ＭＲＩ装置という用語は、ヒト、ヒト以外動物、その他の生物、生物組織又は標本、又は無機物の何れかを問わず、如何なる種類又は状態の物質であれその磁気共鳴を検出可能なあらゆる機械、装置、システム、手段、或いは方法を示すものとし、これは周知のものか今後発見されるものかを問わない。こうしたＭＲＩ装置は如何なる形状であってもよく、且つ如何なる寸法の被験者又は被験者の一部を走査するものであってもよい。
【００２２】
ガイドワイヤーの応用例は血管介入に限定されるものでもない。ガイドワイヤーは、様々なプローブやカテーテルを胃腸（ＧＩ）管、胆管、尿道、膀胱、尿管及びその他の門口部、穿刺、又は外科開口部内に配置するための多くの血管関連以外の応用例として広く使用されている。本発明のシステムを侵襲的度合いを最小限にした複数の応用例に改変できる。本発明によるガイドワイヤーは、特定の実施例においては、上気道、器官、及び気管支樹に侵入し且つそれらを通過する通路として使用できる。本発明のシステムを用いてこれら構造物の検査を実行して、肺又は気管気管支樹の異常を、理想的には初期治療可能な段階で発見できる。一例として、気管気管支樹内の全癌病変の早期発見により、浸潤癌が発生する以前に初期摘出が可能となろう。例え浸潤癌が発見されても、リンパ腺侵襲又は遠隔転移が起こる以前に、最初期段階でこれら病変を検出し処置することが可能かもしれない。同様に、本発明のシステム及び方法は、前癌及び悪性疾患の早期発見が望まれる際には、如何なる身体管腔又は身体窩洞にも適用できる。例としては、これらシステム及び方法は、食道、胃、及び胆管系を検査して腫瘍の特定及び良性組織と悪性組織増殖とを識別するために用いることもできよう。例としては、これらシステム及び方法は、結腸及び直腸を検査して、異常及び悪性病変を特定するために用いることもできよう。更に、これらシステム及び方法は、膀胱、尿道、前立腺、子宮、子宮頚、及び卵巣を含んだ男性及び女性泌尿生殖器系を検査して、異常及び悪性病変を特定するために用いることもできよう。
【００２３】
更に、ＭＲＩの診断機能は、粘膜悪性病変を評価してその悪性病変が犯された器官の壁部をどの深さまで浸潤しているかを特定するのにも利用できよう。壁部内およびそれを貫通した浸潤の程度はＭＲＩで診断可能であり、腔内癌の程度を示す重要な特性であることは本発明の分野で周知である。
【００２４】
プローブが標的組織に誘導される際のＭＲＩの診断機能を、治療的介入と組み合わせても良い。例えば、本発明のシステム及び方法を用いて身体管腔内で発見された小さな病変は、局所切除に適していることがあり、その場合、送達される高周波エネルギー又はその他の切除エネルギーに対する病変の反応を、本明細書で開示されている高解像力ＭＲＩによってほぼリアルタイムで監視できる。
【００２５】
本明細書で開示されている装置の寸法は、周知のインターベンショナル法では到達ができなかった多くの身体窩洞及び管腔に合わせて変更可能である。例えば、エウスタキオ管、経鼻呼吸チューブ、及び頭蓋顔面洞は本発明の開示に従って設計されたプローブを用いて到達できる。これら門口部の何れかを頭蓋顔面骨格内部への通路として用いると、現時点で使用されている患者の身体全体を対象とするＣＴ又はＭＲＩに比べ、様々な耳鼻咽喉及び神経性状態をより高精度に診断及び評価できる。一例としては、頭蓋内又は鞍関節病変の蝶形骨横断（原語：transsphenoid）評価が可能となりうる。本発明のシステム及び方法により提供されるこれら病変の結像は、侵襲的度合いが最小限な技術を用いた病変摘出又はその他の処置のための治療技法と組み合わせることもできる。例えば、高解像度ＭＲＩを用いて特定されたウイリス動脈輪の動脈瘤は、侵襲的度合いが最小限な技法を用いたＭＲＩ誘導によるクリッピングに適していることがある。別の例としては、これらのシステム及び方法を用いて、脳下垂体腫瘍の範囲を評価することができ、更に、その切除を正確に監視することもできる。これらのシステム及び方法を用いると、従来の監視方法では到達不可能と考えられてきた器官の異常診断も可能になる。例えば、本発明の一実施例を用いて膵臓を検査して、膵臓病変の早期診断が可能である。ほかの例としては、本発明の実施例を頭蓋内の使用や、中枢神経の病変の診断や、そうした病変の正確な解剖学的境界を規定する使用に応用することができる。切除技法をこれらの診断療法と組み合わせると、本発明の実施例を用いた異常治療か可能となり、病状の程度を測定したり、異常を除去する切除の有効性を監視する助けとなりうる。３叉神経痛は、関係する頭蓋内解剖学的構造の境界を規定することが、切除又は処置対象となる神経解剖学的構造の特定には不可欠であるような病状の一例である。本発明のシステム及び方法を用いたＭＲＩを用いることで、外科医に処置を必要とする組織を正確に示すことができうる。
【００２６】
腹腔鏡検査、胸腔鏡検査、縦隔鏡検査、及び関節鏡検査などの従来の侵襲的度合いが最小限である技法を上述のシステム及び方法と組み合わせて、標的病変をより正確に特定することや、標的病変に対する治療を監視することが可能になる。上述のシステム及び方法によるＭＲＩ誘導は、切除又は生検を行う病変の範囲を特定する際にはとりわけ有用でありうる。例えば、縦隔鏡検査においては、血液が充満した大きな血管と、生検の標的となる異常なリンパ腺とを区別するのは困難である。この処置を実行中の者は、その付近にある大型血管を損傷せずに異常なリンパ腺から標本抽出しなければならなず、こうした損傷は深部出血更には瀉血出血に至りうる重大な過失である。上述のシステム及び方法によるＭＲＩ誘導は、種々の解剖学的構造を区別できるだけでなく、リンパ腺が関わる程度を表示したり、発見しようとしている異常組織を含む可能性が最も高いリンパ腺に作業者を導くことができる。多くの応用例が通常の技能を備えた当業者には明確となるはずであり、従来の内視鏡検査を上述のシステム及び方法と組み合わせると、身体管腔又は身体窩洞内の組織又は器官を診断評価できる。例えば、腹膜内空間を上述のシステム及び方法を用いて通常は評価できるが、こうした空間への到達は腹腔鏡機器によって行われ、且つＭＲＩが標的組織への接近とその特定に用いられる。上述のシステム及び方法を用いた腹膜内治療は、リンパ腫又は悪性黒色腫の下肢への転移が疑われるような様々な腹膜後リンパ節腫脹症の診断に役立つ可能性がある。その他の例は、通常の技能を有する医学分野における従事者には明白であろう。
【００２７】
上述のシステム及び方法をその他の診断療法と組み合わせると、悪性病変を好適に或いはより早期に診断できる可能性がある。例えば、本明細書に記載されたシステム及び方法に加えて造影剤を用いると、腫瘍の異常な血流又は代謝に基づいて腫瘍を特定できることがある。造影剤又は体液中に含ませるその他のマーカーにより、上述のシステム及び方法を、潜在性胃腸出血点又は出血性静脈瘤などの、病変の直接的目視検査では治療及び診断効果が限られた異常な出血部位の診断に使用できることがある。
【００２８】
静磁気共鳴映像法装置の製造が進歩すれば、以前にもまして特別な身体部位の局所解剖学的評価が可能になり、更にインターベンショナル技法を実行するために患者の部位へ到達することが以前にもまして容易になることは理解できよう。これらの発展により、本発明のシステム及び方法が、受精能処置のような様々な超音波誘導技法に代わって用いられる様になる可能性がある。特定の実施例においては、身体門口部に適合するように寸法を調節したプローブを用いたスクリーニング処理を行えるように、本発明を改良することも可能である。例えば、これらシステム及び方法は、例えば子宮頸癌、子宮癌、及び卵巣癌などの産婦人科関係の癌の範囲を特定及び識別するのに有用となる可能性がある。その他の応用例は、通常の実験を行えば、通常の技能を有する医学分野における従事者には明白であろう。
【００２９】
本発明のプローブは、複数の異なる形状のアンテナホイップ及びデザインを備えうることが記載されている。最初の例は図１に示されており、プローブは線状ホイップアンテナ１０６を包含する。
【００３０】
このホイップとは、ホイップアンテナであるプローブの端部にあるアンテナを指す。この場合は、ホイップは、主として曲がりのない突出部を包含し、従って線状ホイップアンテナ１０６と呼ばれる。プローブは、円に端部１０９と近位端部１１１とを備えたプローブシャフト１０５を包含することが好ましい。図２に示すように、プローブシャフトは、少なくとも一つの第１導電成分を含んだ芯１０１と、絶縁を行う第１絶縁体／誘電体部１０２と、少なくとも一つの第２導電成分を含んだ遮蔽材１０３と、オプションの第２絶縁体／誘電体部１０４とを含んだ異なる材料からなる複数層から形成できる。線状ホイップアンテナ１０６は、プローブシャフト１０５の遠位端部１０９から延伸している。線状ホイップアンテナ１０６は直線状である必要はなく、図３に示すように、又、本発明の分野で理解されているように、この装置が複雑な管やその他の開口部（例えば管路など）内に係合し易くするために、端部において湾曲又は僅かな鉤状を呈していてもよい。本発明の一実施例では、線状ホイップアンテナ１０６は、直線状か、直線状且つ柔軟か、プローブが被験者内の複雑な経路にジグザグに挿入される際に、非直線形状となるように湾曲可能であってもよいことは理解されよう。その他の実施例においては、線状ホイップアンテナは、図１６に示したようにリボン又はパドル形状を包含してもよい。
【００３１】
芯１０１は、Ｔｉｎｏｌ（商標）材料（Ｎｉｔｉｎｏｌ又はＮｉＴｉとも呼ばれる）の様な超弾性材料を包含できる。超弾性材料は、チタン・ニッケル合金を一般に包含し、本発明のプローブの基礎として使用するのに好適な属性を多く備えている。超弾性材料はかなり歪ませても、なお元々の形状に復帰できる。こうした変形性及び「形状記憶」は、温度変化に基づく動作によっても起こりうる。超弾性材料は生体親和性が高いことでも知られており、又、生物又は生体内での使用に好ましい特性を示す。本発明のアンテナ設計における超弾性材料は、ワイヤ、リボン、微小管、シート、又は本発明の分野で周知のそれ以外の如何なる形状をもとりうるが、一実施例においては、金−銀−金の層か、金、銀、銅、又はアルミの単独又は組み合わせた層でメッキしたＮｉｔｉｎｏｌワイヤを包含する。それ以外の例では、芯１０１は、ＭＲ適合性のステンレススチールや、非磁性体のその他の金属や、炭素、ガラスファイバー、又はポリマーなどの非金属物質に限定されないがそれらを含む異なる材料を包含できるが、これら材料は、良好な無線周波導体の金、銀、銅、又はアルミの単独又は複数層又はそれらを任意に組み合わせた層でメッキ可能な材料である。アルミ製の芯１０１の場合は、表面を当業者に周知のように容易に酸化して、第１絶縁体／誘電体部１０２を形成できる。
【００３２】
第１絶縁体／誘電体部１０２及び第２絶縁体／誘電体部１０４は、エラストマー級のＰＥＢＡＸ、ナイロン、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、フルオロエチレンポリマー（ＦＥＰ）、又はフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、又は適切な電気特性を備えたポリマーの組み合わせなどを含むがそれに限定されない任意のポリマーを含んだ、本発明の分野で周知の何れかの絶縁体／誘電性物質でも包含できる。酸化アルミニウム又はこの絶縁体／誘電体部は、通常の技能を備えた当業者に理解されるように何れかの非高分子元素又は化合物を含んでもよい。
【００３３】
第１絶縁体／誘電体部１０２及びオプションの第２絶縁体／誘電体部１０４の厚さは、形成するケーブルのインピーダンスの制御調節を考慮して決定できる。このワイヤは全長に亘って均一のインピーダンスを持つように構成しても良いし、例えば、インピーダンスが、遠位端部１０９よりも近位端部１１１に近い部分では低くなるように、長さにより変化させることもできる。
【００３４】
遮蔽材層１０３は、銀メッキした銅、金メッキした銅、金メッキしたＮｉｔｉｎｏｌ、電導性インキ、電導性被覆材、又はこれらの任意の組み合わせなどを含むがそれに限定されない如何なるＭＲ適合性の導体でも包含できる。遮蔽材は、編組、メッシュ、又は金−銀−金メッキしたＮｉｔｉｎｏｌハイポチューブ（原語：hypotube）などを含むがそれに限定されない連続管材料の形状のものでよい。遮蔽材は連続的でも遠位端部１０９に向かってコイル状でもよく、プローブシャフト１０５の遠位端部１０９を越えて延伸するか、プローブシャフト１０５の遠位端部１０９で終端としてもよい。遮蔽材を途中で終端させると、アンテナからの信号が強くなりうるが、プローブが人体内で使用される時は有害な影響を及ぼす可能性がある。
【００３５】
アンテナの安全性とＳＮ比を向上させるには、遮蔽材１０３を本発明分野で周知のようにバラン回路の形式でプローブシャフトに付加すればよい。これにより、外部無線周波及び磁界による誘導電流の作用が減少する。３次遮蔽材４５１は連続的でも断続的でもよい。これは断続的部分を接続するコンデンサを備えることもできるし、又、１次遮蔽材４６１に直接接続してもよく、コンデンサ４７１を用いて或いは本発明分野で周知の方法で１次遮蔽材４６１に接続してもよい。更に、図４に示したように直列のバラン回路１３９によって１次遮蔽材４６１に接続してもよい。
【００３６】
本発明の別の実施例では、バラン回路を、本発明分野で周知のように同調形式（バズーカ回路とも呼ばれる）でプローブに配置することもできる。この同調バラン回路は、ＳＮ比性能を向上させると共に外部ＲＦコイルによるＲＦパルス伝達時（ＭＲＩ装置における横方向磁界のような）のワイヤの誘導電流を減少する助けとなりうる。この回路は、プローブが体内に位置することによってオーム加熱が過剰となる危険性も軽減できる。
【００３７】
図２に示したように、第２絶縁体／誘電体部１０４は、アンテナホイップ上に設けることが望ましいが、その目的は裸線の直線状の円柱状部分を患者に差し込んで直接的に血液及び組織と接触させないためである。しかし、この解決方法の問題点は、この装置のホイップ部分の最適長さが、アンテナが受ける有効誘電率に依存する生体内の動作電磁波長に基づいて決定されることである。水中に投入した裸線の場合は、この長さは概ね４乃至１２ｃｍであって、これは生体内使用の通常の長さである。しかし、第２絶縁体／誘電体部１０４をアンテナの外表面に付加すると有効誘電率を減少させ、それが動作波長を増大させ、従って、最適ホイップ長を４乃至１２ｃｍから増大させてしまう。アンテナホイップがかなり長くなれば生体内使用に不向きな場合がでてくるのは明らかであり、アンテナが以下に説明するように絶縁されている場合は、別の絶縁ホイップデザインが望ましいこともあり得る。更に、アンテナを第２絶縁体／誘電体部１０４で覆うことにより、アンテナの直径が増大してしまい、小さな管にそれを挿入するのが困難にもなりうる。一実施例においては、線状ホイップアンテナ１０６は、こうした挿入を可能とするため可能な限り直径を小さくしている。
【００３８】
本発明のＭＲＩプローブの一般的な組み付け手順は、次の段階を含む。先ず、第１絶縁体／誘電体部１０２を金−銀−金メッキしたＮｉｔｉｎｏｌ芯１０１に取り付ける。これは、押出し、引抜き、熱収縮チューブ法のような手段、又は本発明分野で周知の方法で実行できる。次に、遮蔽材１０３をこの組立品に載せるが、その際に、線状ホイップアンテナ１０６として機能するようにこの組み立て品の一部を露出したままにする。これは、編組、メッキ、塗装、スパッタリングの様な手段、又は本発明分野で周知の手段で実行できる。他の方法としては、金属ハイポチューブを編組の代わりに用いて、プローブシャフトに機械的剛性を付与しても良い。最後に、第２絶縁体／誘電体部１０４をプローブシャフト１０５に載せる。その後、ＭＲＩスキャナに接続されるインターフェース回路に容易に接続できるように、コネクタをプローブシャフト１０５の近位端部１１１に接続が可能である。このコネクタは本発明分野で周知のいずれの種類のものでもよいし、後に説明するコネクタの何れかでもよい。本発明の別の実施例では、上述のコネクタの代わりに、スナップ嵌めコネクタを接続できるように近位端を機械的に成形したり、本発明分野で周知の他のプローブ接続又は成端手段を上記のコネクタの代わりとしてもよい。潤滑剤をオプションでプローブシャフト１０５及び／又はアンテナホイップに塗布すると、前進抵抗が減少する。
【００３９】
線状ホイップアンテナ１０６及びプローブシャフト１０５を上述のようにシングルピースとして製造することも本発明の範囲に入る。他の方法としては、プローブシャフト１０５と線状ホイップアンテナ１０６を別個の部材として形成して、本発明分野で周知の方法で、永久的に（高温又は低温衝撃溶接、はんだ付け、及び／又は導電性接着剤又はエポキシに限定されないがそれらを含む）或いは取り外し可能に（スナップ嵌め又はロック接続）互いに取り付けてもよい。
【００４０】
図５、６、７、及び９は、螺旋コイルアンテナを用いた本発明の他の実施例を示し、この螺旋コイルアンテナは、その形状によって線状ホイップアンテナと同様の物理的長さを有する能力があるが、それより遙かに長い線状ホイップの電気的長さを備え、従って、第２絶縁体／誘電体部１０４に遮蔽された場合でも所望の特性を持つ。図５乃至６は、螺旋コイルを線状ホイップアンテナ１０１に環装させて、そのアンテナ１０１に電気的に接続した、組合せホイップアンテナ２０６を示す。図７は、螺旋コイル２０８がアンテナのみを包含する、螺旋コイルホイップアンテナ３０６を備えたガイドワイヤープローブを示す。図９は、螺旋コイル２０８のコイルの少なくとも一部の内部に芯２１７を挿入させた図７の螺旋コイルホイップアンテナ３０６の変形例を示す。螺旋コイルホイップアンテナ３０６が被験者に挿入されたり、その内部を進行する際に、芯２１７が、このアンテナ柔軟性を加減する。芯２１７は、ポリマーをに限定されないがそれを含む電気的な不導体で製造することもできるし、導電性材料でもよい。芯２１７は通常は非磁性体である。
【００４１】
アンテナを螺旋コイル状に形成すると、最適性能を実現しつつアンテナの物理的な長さを短くできる。アンテナを絶縁体で被覆する場合は、最適性能を得るためにはアンテナの長さを増やす必要があるが、その訳は絶縁体がアンテナの信号検出能力に影響を与えるからである。この場合、アンテナをコイル状に形成して、アンテナ長の増大をはかることができる。言い換えれば、コイル状のワイヤは、物理的に短い形状内に長尺のワイヤを含むことができるのである。
【００４２】
螺旋コイルアンテナには、線状アンテナに比べ更なる機械的利点がある。具体的には、コイルは撓みやすく且つ「バネ」のように弾力があり、曲がったり、キンクしたり、折れたりせずに、複雑な生体経路を進行することができるが、一方、線状アンテナは細く且つ比較的低い機械的性質を備えているので、上述の多くの問題を免れ得ない。従って、本発明の一実施例では、螺旋コイルを線状アンテナの周りに環装するが、その目的は必ずしも信号を変更することではなく、図８に例示したように寧ろ線状アンテナに好適な機械的性質を「載せる」ことである。
【００４３】
螺旋コイルを用いると、多数の方向における磁気共鳴の検出が可能である。線状アンテナが受信した信号は、本発明の分野で主磁界と呼ばれる磁界に対するアンテナの配向に左右される。線状アンテナが曲がったり幾何学平面を変更すると、アンテナの感度と、従って画質が低下し、信号が全く検出されない場合もあり得る。診断的及び治療的カテーテルは、身体の主な長手方向軸に対する横方向及びＭＲＩ装置の磁界に対する横方向の平面内でのカテーテルの動きを必然的に伴うので、この配向依存を克服できる設計のアンテナが、多くの場合望ましい。螺旋コイルアンテナの独自の物理的配置により、横断する磁化の二つの直交する成分から無線周波を検出できる（これは直交検出と呼ばれる）。直交設計は、ＲＦ出力デポジションを５０％低下させ、ＳＮ比を４０％増加させる円偏電場を生成することができる。こうしたきわめて重要な利点に加え、こうした設計により、この装置の結像能力が空間的配向から独立可能となり、従って、血管又は身体のその他の部分で使用できるようになる。
【００４４】
図１０に示したように、螺旋コイルアンテナは、巻き線の物理的寸法と媒体中の波動の速度によって二つの別個の非常に異なる動作モードを備える。直径（Ｄ）及び巻き線間の間隔（Ｓ）が、被験者に挿入されたコイルによって検出されるＲＦ・ＭＲＩ信号の波長１に近似する場合は、（Ｄλ＝Ｓλ＝１、但しＤλ＝螺旋直径、Ｓλ＝コイル間隔）、螺旋コイルアンテナはたて型モードつまり軸方向モードで動作し、図１０（ｂ）に示したように、偏波は概ね螺旋軸に沿って発生する。これは線状アンテナの動作に類似したものである。Ｄλ及びＳλがλよりもずっと小さい場合は、螺旋アンテナは通常モードで動作し、その場合、図１０（ｃ）に示し且つ方程式（１）で説明したように、編波は螺旋軸に対して直交してつまり側面に発生する。ＭＲＩで使用されるＲＦ周波数は非常に長いので、通常モードによる動作が本発明のプローブの標準である。
【００４５】
図５及び６は、線状ホイップアンテナ１０６の周囲に螺旋コイル２０８を配置したプローブを示す。これにより、組合せホイップアンテナ２０６が形成される。本発明の一実施例によれば、線状ホイップと螺旋コイルとの間は、図６に示すように一地点２１３で電気的に接続したり、又、複数点において電気的に接続させてもよい。或いは、接続点は、図６に示した近位端部２２３ではなく、線状ホイップアンテナ１０６の遠位端部２１５に位置していてもよい。こうすれば、両部がアンテナとして作用し、物理的寸法をあまり増大することなく高いＳＮ比を備えたアンテナを製造できる。組合せアンテナ２０６においては、薄い絶縁体２１０を線状ホイップアンテナ１０６と螺旋コイル２０８との間に設けることもできる。本発明の別の実施例によれば（図８）、螺旋コイル２０８と線状ホイップアンテナ１０６は互いに電気的に接続されていない。この実施例では、螺旋コイル２０８は、線状ホイップアンテナ１０６に有益な機械的性質を付与する。具体的には、これにより、線状ホイップアンテナ１０６をより頑丈且つ柔軟にして、被験者内でより好適な機械的性質を発揮する。図５、６、７、８及び９においては、プローブシャフト１０５は図１のプローブシャフトに類似させて構成することができ、図１のプローブの材料として挙げたものは全て図５、６、７、８及び９のプローブ用にも使用できる。この種類の構成はこれらの図に限定されるものではない。ここに開示した如何なる実施例のプローブシャフト１０５であっても、同様に製造可能である。組み付けに際しては、螺旋コイル２０８を、線状ホイップアンテナ１０６を取り付けて予め作成しておいたプローブに付加することとなろう。この付加により螺旋コイル２０８に電気接続させるか否かは、どのようなプローブを最終的に製造するか次第である。これ以外の例としては、プローブは、所望の形状でプローブに既に取り付けられている螺旋コイル２０８を用いて製造することもできる。
【００４６】
図７においては、螺旋コイル２０８は、螺旋コイルホイップアンテナ３０６全体を包含する。この図では、螺旋コイル２０８はプローブシャフト１０５の芯１０１に電気接続されている。この場合は、線状ホイップアンテナ１０６は省略されている。従って、本発明の別の実施例においては、ホイップは全体に亘って螺旋コイル状に形成されている。この構成は機械的性質上の幾つかの利点を備えている。具体的には、螺旋コイルホイップアンテナ３０６は、図５、６及び８に示した組合せアンテナ２０６に比べ、電気的長さをそれほど失うことなく物理的に短く又は狭くすることができる。更に、螺旋コイルホイップアンテナ３０６は直線部分が無くコイル形状のみなので、他のいずれのアンテナよりも柔軟で、被験者内部の急角度の曲がり角も通過できる。又、螺旋コイルホイップアンテナ３０６は、上述のいずれのアンテナ設計にもまして変形性が大きく、血管壁を穿刺する可能性が低い。所望なら、このアンテナの柔軟性は芯部材２１７を設けて調節することもできるが、この芯部材は非導電性ならプローブシャフト１０５の遠位端部１０９に接続し、図９に示したように、導電性ならプローブシャフト１０５の遠位端部１０９に接続しないように構成する。芯２１７は螺旋コイルホイップアンテナ３０６の遠位端部４１５まで延伸している必要はない。
【００４７】
図１１、１２及び１３は、図７及び９に示したホイップの代わりに使用できる螺旋コイルホイップアンテナ３０６の別の実施例を示す。図１１においては、螺旋コイルホイップアンテナ３０６に遠位端部４１５に向かって直径が減少するようなテーパを付けて、血管などを通過する際に先端部がより柔軟になるようにホイップの可撓性を変化させたものである。図１２においては、螺旋コイルホイップアンテナ３０６は近位端部５１５に向かってテーパされており、遠位端部４１５において柔軟性が低くなり硬直している。図１３においては、螺旋コイルホイップアンテナ３０６は両端でテーパしている。テーパは調節して所望の柔軟性勾配を実現することができる。テーパは（なめらかに又は急な移行を付けて）一定間隔で繰り返し形成したり、異なる直径の複数コイルを螺旋コイルホイップアンテナ３０６内部の所望の箇所に配置することもできる。更には、図１４に示したように、プローブシャフト１０５の遠位端部１０９にテーパを付けて、プローブシャフト１０５といずれの種類のホイップアンテナ（螺旋コイルホイップアンテナ３０６が示してある）との間の移行をスムーズに行うことができる。
【００４８】
螺旋コイルホイップアンテナ３０６のコイルの直径を変更することに加え、コイル間の間隔を変更することもできる。図２８に示したように、コイルの間隔は近位端部５１５においては狭くなっており、遠位端部４１５においては離れている。この構成により、電気的長さが大きくても、より間隔の広いコイルに備わった所望の機械的性質を維持した螺旋コイルホイップアンテナを実現できる。図２８の構成において、間隔が近位端部５１５よりも遠位端部４１５において密になるように変更したり、コイルの間隔をその全長に亘って間隔を詰まらせたり広げたりする変更を行ってもよく、又、コイルにランダムな間隔取りをしてもよい。
【００４９】
上述のコイル直径及び間隔の変更は、螺旋コイルホイップアンテナ３０６に限定するものではなく、上述の螺旋コイル２０８のいずれにも適用可能であり、こうしたコイル設計から得られる機械的利点を実現できる。
【００５０】
設計上の様々な変更の全てにおいて、最適コイル長は、アンテナのインピーダンスの実成分を最小にする長さとして計算又は測定するのが好ましいが、その訳は、アンテナのインピーダンスは遮蔽材が終端する地点で測定されるからである。通常、この長さは、媒体中のＲＦ・ＭＲＩ信号の電磁波長の約０．２５倍以下であるが、当業者には理解できるはずだがその他の波長も使用可能である。
【００５１】
図１５は本発明の更に別の実施例を示したもので、ＭＲＩ信号への感度を狭い範囲に集中するために、第２螺旋コイル２０８が、プローブシャフト１０５の地点５１３において遮蔽材１０３に接続されている。当業者には理解できるように、第２螺旋コイル２０８は、複数の異なる電気的性質を実現するように複数地点で接続することも可能である。更に別の実施例では、遮蔽材１０３を、シャフトの全長に亘って延伸した第２螺旋コイル２０８と部分的に又は完全に取り替え、この際に誘電体部１０２により芯１０１から絶縁される。これらの構成は、図１６に示したものを含むがそれに限定されない種類のホイップアンテナと共に使用できる。具体的には、図１６の左端及び１６右端の図に示したような線状ホイップアンテナ１０６、図１６中央左の図に示したような外部遮蔽材とホイップとの間が分離している螺旋コイルホイップアンテナ３０６、図１６中央右の図に示したような外部遮蔽材とホイップとの間が分離していない螺旋コイルホイップアンテナ３０６、又は、図１６右端の図に示したような、螺旋コイルホイップアンテナ３０６に接続された線状延長部１６０１を備えた組合せホイップ、その他の設計のアンテナホイップ及び本明細書に開示されているか当業者に周知のアンテナを備えた組合せホイップ等がある。
【００５２】
本発明の更に別の実施例では、図１６Ｅに示したように、第２絶縁体／誘電体部１０４が第２螺旋コイル４０８上に延伸して、露出した体液、組織、或いはその他の被験者部位とアンテナとの相互作用から被験者を保護する。第２螺旋コイル４０８も、螺旋コイルホイップアンテナ３０６に関連して既に述べたように、その全長に亘ってコイルの直径又は間隔を任意に変更可能である。
【００５３】
本発明分野で周知の標準的なＲＦ・ＢＮＣコネクタは頻繁な接続及び切り離しをに適していないので、電子回路とプローブとの接続は本発明の更なる対象である。ＭＲＩガイドワイヤーを使用することが好ましい多くの現在の処置においては、被験者からガイドワイヤーを取り外すことなく、これら処置において使用される工具の取り替えが可能でなければならない。本発明の一実施例において、コネクタを用いて、本発明のプローブと、同調／整合及び減結合回路又はインターフェースボックスとの間を電気接続する。このコネクタは、インターフェースをアンテナに接続可能である。更に、インターベンショナル処置の実行中に他のインターベンショナル装置を搭載及び取り外しする必要に応じて、このコネクタを取り外し及び再取り付け可能である。図１７乃至２５は、後に詳しく説明する本発明のコネクタの数例を示す。
【００５４】
図２６は、ＭＲＩ装置と本発明のガイドワイヤーとの間で用いられるインターフェースボックスの一実施例を示す。このインターフェースボックスの一実施例は、仕切り６０５で分割された二つの区画室６０７及び６１７を備えた遮蔽ボックス６０１からなる。一実施例においては、全ての区画室は非磁性である。プローブは同軸コネクタ６１１に結合させるか、或いは、プローブのコネクタ部に結合する様に設計された別の嵌め合いコネクタ部に結合させる。同軸コネクタ６１１はインターフェースボックス６０１から絶縁可能である。ダイポール６１１の平衡化は、コンデンサ６１３とコイル６１５によって達成される。一実施例において、コイル６１５は、直径１ｍｍの固体遮蔽材からなる、短い（５乃至１０ｃｍ）５０オーム同軸ケーブルであって、コイル状に巻いて遮蔽材だけでなく中心導体のインダクタンスを増大させている。平衡化機能としては、プローブの遮蔽材１０３内の電流に対して、インターフェースボックス６０１付近で高いインピーダンスを与えることが重要となることがある。この高いインピーダンスは、コンデンサ６１３とコイル６１５の遮蔽材のインダクタンスによって形成されるＬＣ回路を同調させて実現する。実際には、コンデンサ６１３の選択に当たっては、コンデンサ６１３とコイル６１５を包含する回路網のインピーダンスをプローブの遮蔽材１０３のインピーダンスに整合させる。コイル６１５を形成する同軸ケーブルの遮蔽材部分は、図２６に示したように、インターフェースボックス６０１の仕切り６０５に電気接続できる。
【００５５】
コイル６１５を形成する同軸ケーブルの中心導体は、インターフェースボックス６０１内の仕切り６０５内を通っている。コイル６１５の中心導体のインダクタンス及びコンデンサ６１３は、同軸コネクタ６１９において接続されたＭＲＩ装置の結像パルス（通常は、同調パルスは６３．９ＭＨｚで発生する）からプローブを減結合できる同調回路を形成する。ＰＩＮダイオード６２３が結像パルス発生時にオンとなった際に、コンデンサ６２１は同調してプローブインピーダンスを最大化する。ＰＩＮダイオード６２３は、ＭＲＩパルス伝達時にＭＲＩスキャナにより同軸コネクタ６１９に印加されるＤＣレベルによりオンとなる。
【００５６】
プローブは、ＭＲＩスキャナの概ね１０乃至８０オームのインピーダンスに整合するように誘導子６２５とコンデンサ６２７からなる回路網によって同調される。この同調を行うには、回路網解析器を同軸コネクタ６１７に接続し、且つ測定インピーダンスが、結像パルスの周波数（通常６３．９ＭＨｚ）に基づいて所望のインピーダンスとなるまでコンデンサ６２７の値を変化させる。これらの数値は例として挙げたものであって、本発明で使用可能な数値の選択の幅を狭めるものではない。
【００５７】
ガイドワイヤーアンテナの端部には、無線周波数信号がスキャナからガイドワイヤーアンテナへ、又その反対方向へと伝播させうるコネクタ部分を含んでいてもよく、このコネクタ部分を嵌め合いコネクタ部分に結合させて使用する。このコネクタは標準ＢＮＣコネクタでもよく、図１７乃至２５に示した特別に小型化したコネクタの何れかでもよい。これらのコネクタにより、バルーン血管形成カテーテルやステント取り付け装置などのインターベンショナル装置内にガイドワイヤーを直接的に挿入することが可能になる。これを可能にするには、コネクタ直径がガイドワイヤープローブの直径を超えないようにしなければならない。しかし、標準コネクタのサイズはプローブの直径より大きいことがしばしばあって、従って、ガイドワイヤープローブにおいてインターベンショナル装置を迅速に交換できない。この問題を克服するために、異なる８つのコネクタ構成を示す。これ以外の多くの設計が可能ではあるが、これら設計の最も重要な特徴は、ガイドワイヤープローブにおけるコネクタ部分の直径がガイドワイヤープローブの直径よりあまり大きくないことである。
【００５８】
図１７乃至２０、２４及び２５に示したコネクタを用いると、導体（遮蔽材及び芯の内部導体）間の直接的な電気接続が可能となる一方、図１９乃至２３のコネクタには直接的な電気接点は無い。
【００５９】
図１７はスナップオンコネクタを示す。図１７Ａのコネクタは雄型コネクタ部分である。この直径は、ガイドワイヤープローブの直径よりも小さいか同じである。図１７Ｂは雌型嵌め合いコネクタ部分を示す。これらはコネクタの長手方向に沿って低い圧力を掛けることで互いに連結可能で、引き離すことで容易に取り外し可能である。
【００６０】
図１８はクリップコネクタを示す。雄型コネクタ部分１００２の直径は、ガイドワイヤープローブの直径以下である。雌型嵌め合いコネクタ部分１００３はクリップロック機構１００６を備えており、雄型コネクタ部分１００２に連結される。図１８に示した機構によりコネクタが回転自在となる。これにより、ユーザはガイドワイヤーが接続されている状態でそれを自在に回転できる。１００４は、インターフェースボックス１００５を嵌め合いコネクタ部分に接続る同軸ケーブルである。図２４及び２５は、万力式の結合をクリップの代わりに用いた、このタイプのコネクタの設計変更例を示す。この設計例でも、接続状態においてもガイドワイヤーが回転自在となる。
【００６１】
図１９では、図１８に示したクリップロック機構１００６の代替物となるネジ１００７を雌型嵌め合いコネクタ部分の上に備えている。
【００６２】
図２０は別の種類のネジコネクタを示す。図２０Ａは、ガイドワイヤープローブの一部である雌型コネクタ部分である。図２０Ｂに示した雄型嵌め合いコネクタ部分は、インターフェースボックスに繋がった同軸ケーブルに接続することができる。
【００６３】
図１７乃至２０に示したコネクタの問題点は、濡れた環境で使用することが困難なことである。これらコネクタが濡れたり血液やその他の体液が付着していると、性能が低下する場合がある。従って、コネクタを濡れた環境で使用できるように設計する必要があった。図２１乃至２３に示したコネクタは、二つのコネクタ部分間の直接的な電気接続を必要としない。
【００６４】
図２１は、雄型コネクタ部分と雌型コネクタ部分の両方の内部に設けられたソレノイドコイルを示す。雄型コネクタ部分は雌型嵌め合いコネクタ部分にパチンと嵌るが、これらの電線は互いに接触していない。電磁波の結合によって信号は一方から他方へ伝達される。
【００６５】
図２２は、嵌め合いコネクタ部分２１０３としての延長内部導体２１０５を備えた同軸ケーブルと、ガイドワイヤープローブのコネクタ部分２１０１としての対向したソレノイドコイル２１０７を示す。
【００６６】
図２３は、コネクタの両端部のループコイル２３０５を示している。ここでも、雄型コネクタ部分２３０１が雌型嵌め合いコネクタ部分２３０３にスナップ式にパチンと嵌る。電磁波が一方のコイルから他方のコイルに伝達されて、接続が達成される。
【００６７】
これらコネクタ（図２１乃至２３）を用いる更なる利点は、回路の緩衝である。一方のコネクタからの直流は他方には伝達されない。
【００６８】
図２７は、ガイドワイヤープローブが使用できる可能性のあるシステム配置である。この図は、被験者９０１がＭＲＩ装置９０３に入った状態を示している。プローブ３００５は被験者９０１内部に挿入されている。表示装置９０５が、プローブ３００５と周囲の生体組織９０９を示すＭＲＩ９０７を表示している。プローブ３００５はコネクタ１１１１を介してインターフェースボックス１００５に連結されており、医師（図示しない）、他の人物、又は機械が、プローブ３００５を被験者９０１から取り除かなくとも工具を搭載及び取り外し可能となる。インターフェースボックス１００５はＭＲＩ装置９０３に接続されており、ＭＲＩ装置９０３がプローブ３００５を被験者９０１内で能動アンテナとして使用できる。
【００６９】
本発明を、図を参照し且つ詳細に説明した好適な実施例に関連して開示してきたが、様々な変更及び改良が可能であることは通常の技能を備えた当業者には自明であろう。従って、本発明の精神及び範囲は次の特許請求の範囲のみによって限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の線状ホイップアンテナを備えたガイドワイヤープローブの構造を示した横断面及び端面図を示す。
【図２】  本発明による遮蔽材を設けた線状ホイップアンテナの構造を示した横断面図を示す。
【図３】  線状ホイップアンテナの３つの別の形状を示す。
【図４】  遮蔽材が直列のバラン回路を包含した、本発明による実施例を示す。
【図５】  アンテナホイップが組合せホイップを包含した、本発明の実施例によるガイドワイヤープローブを示す横断面及び端面図であり、螺旋コイルが複数地点で線状ホイップアンテナに接続されている。
【図６】  単一地点で線状ホイップアンテナに電子接続された螺旋コイルを備えたガイドワイヤープローブを示す。
【図７】  螺旋コイルのみが螺旋ホイップアンテナを包含するガイドワイヤープローブを示す。
【図８】  互いに電気接続せずに螺旋コイルが線状ホイップアンテナに環装されているガイドワイヤープローブを示す。
【図９】  芯が螺旋ホイップアンテナ内部に位置したガイドワイヤープローブを示す。
【図１０】  螺旋コイルアンテナの受信特性を示す図である。
【図１１】  コイルの直径が、螺旋ホイップアンテナの近位端から遠位端に向かって減少する螺旋ホイップアンテナの実施例を示す。
【図１２】  コイルの直径が、螺旋ホイップアンテナの近位端から遠位端に向かって増大する螺旋ホイップアンテナの実施例を示す。
【図１３】  コイルの直径が螺旋ホイップアンテナの全長に亘って変化する、螺旋ホイップアンテナの実施例を示す。
【図１４】  プローブシャフトの直径が遠位端部において減少する、本発明のガイドワイヤープローブを示す。
【図１５】  第２螺旋コイルがプローブシャフトに環装されており且つ遮蔽材に接続されている本発明によるガイドワイヤープローブを示す。
【図１６】  第２螺旋コイルを本発明の様々なホイップアンテナに環装された遮蔽材として用いた、本発明の実施例を示す。
【図１７】  本発明のスナップオンコネクタを示す。
（Ａ）雄型コネクタ部分である。
（Ｂ）雌型コネクタ部分である。
【図１８】  本発明のクリップコネクタを示す。
（Ａ）開放した状態を示す。
（Ｂ）ロックした状態を示す。
【図１９】  本発明のネジ締めコネクタを示す。
【図２０】  本発明のネジ式コネクタを示す。
（Ａ）雌型部分を示す。
（Ｂ）雄型部分を示す。
【図２１】  コネクタの雄型部材と雌型部材との間の直接的な電気的接触が無い別のコネクタを示す。
【図２２】  コネクタの雄型部材と雌型部材との間の直接的な電気的接触が無い別のコネクタを示す。
【図２３】  コネクタの雄型部材と雌型部材との間の直接的な電気的接触が無い別のコネクタを示す。
【図２４】  万力式コネクタをコネクタ部分と嵌め合いコネクタ部分との間に用いて、ガイドワイヤーがコネクタ内部で回転できるようにした、本発明のコネクタの異なる複数の図を示す。
【図２５】  万力式コネクタをコネクタ部分と嵌め合いコネクタ部分との間に用いて、ガイドワイヤーがコネクタ内部で回転できるようにした、本発明のコネクタの異なる複数の図を示す。
【図２６】  本発明のインターフェースボックスの設計例を示す。
【図２７】  ガイドワイヤープローブを使用可能な、本発明のシステム配置を示す。
【図２８】  コイルの間隔が螺旋ホイップアンテナの全長に亘って変化している螺旋ホイップアンテナの実施例を示す。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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