(57)【要約】【課題】脈管を通してプルバックされる脈管内イメージングプローブのプルバックの結果として、血管に関して生成される複数のフレームを較正するシステム及び方法を提供する。【解決手段】  フレームのサブセットの間で変化するフレームに配置される較正特徴は、較正を実行するために使用されることができる。較正は、プルバックのあとで実行されることができる。様々なフィルタ及び画像処理技術が、限定することなく、較正特徴、ガイドワイヤ、側枝、ステント支柱、血管の管腔、及び他の特徴を含むフレームにおける１つ又は複数の特徴を識別するために使用されることができる。その特徴は、グラフィックユーザインタフェースを使用して表示され得る。【選択図】図１Ａ
2020199317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脈管内イメージングシステムを較正するソフトウェアベースのプログラムであって、当該プログラムが前記脈管内イメージングシステムのプロセッサにより実行されると、該プロセッサに、
動脈内で距離Ｄだけ引き戻される脈管内プローブから取得された脈管内画像データを格納することと、
画像データの複数のフレームにおいて、１つ又は複数の画像処理ソフトウェアモジュールを使用して、フレーム基準毎に、前記距離Ｄに沿って位置が変化する、カテーテルシース内に位置付けされた楕円形の較正特徴を識別することと、  前記画像データの複数のフレームにおいて前記楕円形の構成特徴を検出することと、
検出された前記楕円形の較正特徴を用いて、前記１つ又は複数の画像処理ソフトウェアモジュールを使用して前記画像データの複数のフレームを較正することであって、検出された前記楕円形の較正特徴は、前記複数のフレームのうちの２つ以上のフレームの間で変化する、較正することと、
連続的に較正された複数のフレームを表示することと、を含む段階を行わせる、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一つには、本発明は、イメージングシステムに関し、より具体的には、画像データ収集プローブ、データ収集システム、光干渉断層撮影法及び関連の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光干渉断層撮影法（Optical  Coherence  Tomography：ＯＣＴ）は、眼科学、心臓学、消化器病学、及び他の分野における広範囲にわたるアプリケーションに対する干渉法によるイメージング技術である。干渉法によるイメージングにおいて、既知のそして制御された光路（‘参照経路’）からの光は、結果的に未知の経路から返された光と干渉し、したがって、この未知の経路（‘サンプル経路’）に関する情報は、その結果生じるインターフェログラムの分析により判定され得る。そのインターフェログラムは、分析されるサンプルの中の構造の深さ位置情報を含む。ＯＣＴの特有の利点は、非侵入性の医療処置又は最小に侵略的な医療処置のために、ＯＣＴをほぼ理想的な画像診断療法（imaging  modality：イメージングモダリティ）にする、光ファイバとのＯＣＴの固有の互換性である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に、ＯＣＴシステムに関して、記録された相互干渉効果がサンプルの中の所望のスキャン領域に対応することを保証するために、サンプルと参照経路の長さは適合させられる。多くの処置において必要とされる比較的長い光学カテーテル（約１．５〜２メートルが一般的である）の場合は、そのような適合は達成することが困難かもしれない。更に、これらのカテーテルに使用される光ファイバは、使用中に、簡単に数ミリメートル伸びるか、又は縮まる。
【０００４】
ＯＣＴを使用する場合に、光学の‘ゼロ点’は重要である。これは、画像空間において、いわゆる基準面がどこに存在するかについて定義する。慣例では、例えば、顕微鏡アプリケーションにおいて、表面の平面はｘ−ｙ平面に存在し、深さはｚ軸に沿って発生するので、ゼロ点を顕微鏡用スライドの表面に設定することは有益であり得るとともに、したがって、標本はこの既知の表面と対比して測定され得る。血管のような管腔に挿入されたカテーテルに関して、最も有益な基準面は、カテーテル先端部（tip：チップ）そのものの外側表面であり、全ての距離はこの位置から外側へ測定される。
【０００５】
ＯＣＴシステムは、一般的に、使用される各カテーテルに適応するために、光学イメージング装置の中の調整可能な参照経路を使用する。これは、概して、参照経路を調整するために前後に参照ミラーのような反射器を動かすことができる参照モータを用いて操作される。
【０００６】
所定の医療用途は、１日当たりに、全て同じイメージング装置とインタフェースされた多くの使い捨てにできるカテーテルを使用し得る。したがって、基本経路の長さ調整は全く効果的に機能することができる一方、それは、どのように参照経路をカテーテル先端部の外側表面と一致するように調整するかを判定するためにＯＣＴにより記録されることになる、カテーテルの光の反射パターン又は‘シグネチャ（signature）’を理解している熟練したオペレータによる初期調整を通常必要とする。
【０００７】
また一方、画像のゼロ点又は基準面位置の調整は、参照アームの基本経路の長さを調整することにより実行される。この調整は、多くの場合、参照アームの‘ｚ−オフセット’と呼ばれるとともに、単にｚ‐オフセットモータと呼ばれるモータ及び可動の参照ミラーによって制御される。慣例では、サンプルアームの長さ（カテーテル）が設計されたように正確に製造される場合に器具のｚ‐オフセットはゼロであり、カテーテルが短すぎる場合に器具のｚ‐オフセットは負であり、カテーテルが長すぎる場合に器具のｚ‐オフセットは正である。モータの機械装置は、異なるカテーテルに関して一貫した方法で参照経路を調整するために使用され得る。
【０００８】
スキャン目的のために焦点を合わせて光を向けるために、ＯＣＴカテーテルベースのプローブは、概して、それらの末端の先端部に配置されたレンズ又は反射器のようなビーム方向付け機構を含む。その光は、概して、その中に配置された光ファイバを有するカテーテルの外部構造を含む１つ又は複数の透明なシースを通って、レンズ又は反射器による光通信において伝播する。光インタフェースのそれぞれは、ＯＣＴにより検出されることになる反射を引き起こすことができる。したがって、それらの反射のうちのどれがシステムの所望の光学基準点（‘ゼロ点’）に対応するかを判定することは、能力を必要とし得る。
【０００９】
このゼロ点の設定に基づいて測定が行われるので、正しくゼロ点を設定することは、所定の医療用途の結果に著しく影響を及ぼす可能性がある。さらに、いくらかの密集した同様の輝度の反射が存在する可能性があるので、適切なゼロオフセット（‘ｚ−オフセット’）を検出するためのソフトウェアの使用は、疑わしく、当てにならない。その上、更なる複雑さとして、イメージングシステム、及びそのようなシステムが使用する使い捨てにできるカテーテルベースのプローブは時間とともに変化するので、１つのシステムのためのソフトウェアは、一般に、異なるＯＣＴプローブのために設計されない。較正ドリフト及び他のイメージングアーチファクト（imaging  artifact）は、同様に、プルバック後のフレームの検査の間の画質に影響を及ぼす可能性がある。
【００１０】
したがって、ＯＣＴシステムを較正することに適切な方法、装置、及びシステムが必要とされる。光学的な境界面エコーの複雑さを仮定すると、データ収集プローブ又は基になるデータを較正することに照らして、そのような信号を扱うための追加の技術、ソフトウェアモジュール、及び装置が必要とされる。さらに、プルバックが完了したあとで較正ドリフト及び関連の問題を処理することに適切な画像処理技術が同様に必要とされる。さらにまた、方法、装置、及びシステムは、異なるタイプの使い捨てにできるデータ収集プローブを使用して機能することができるべきである。本発明は、これらの必要性及びその他に対処する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一つには、本発明は、プローブタイプを区別するとともに、所定のタイプのデータ収集プローブを使用する場合にデータ収集システムを較正するための較正特徴を含む、様々な画像データ収集プローブ設計に関連している。プルバックが完了したあとでモータに関連するオフセット変化に依存しない画像処理技術を使用して連続的な較正を実行するように構成される方法及びシステムは、同様に、本発明の実施例である。所定の較正特徴の配置又は特性は、異なるタイプのデータ収集プローブを識別するために使用されることができる。言い換えると、所定のカテーテルタイプのために実行され得る具体的な較正ステップは、ＯＣＴシステムによって使用されるカテーテルのタイプを識別することに基づいて指定され得る。
【００１２】
本発明は、同様に、様々な画像データ処理ソフトウェアモジュール、及び、それらの順次的な配置に関する処理方法の他に、そのようなモジュールのためのモジュール式組立品又はカプセル化されたソフトウェアモジュールを含む。ＯＣＴデータフレームは、連続的較正モジュールのような第１のソフトウェアモジュールによる使用のために、データベース又は他のデータストア又はメモリからプリフェッチされるとともに、続いて、側枝の検出のような第２のソフトウェアモジュールのためにプリフェッチされることができる。このプリフェッチすることは、イメージング処理及びフィルタリングモジュールのような複数のソフトウェアモジュールへ拡張可能である。
【００１３】
脈管内イメージングプローブの構造部材、及び、ＯＣＴ画像データのフレームにおける関連する輝度パターンのようなそれらの光学的特性の使用は、興味のある較正特徴、又は特徴が興味のある較正特徴として誤認される事例を識別するために使用されることができる。例えば、特別な構造部材、及びその光学的シグネチャ領域に位置する、ＯＣＴ画像における暗い又は低い輝度領域は、興味のある較正特徴を探索する場合に誤った光学的な境界面エコーを排除するために、フィルタリング又はパターン認識アルゴリズムの一部分として使用され得る。このように、反射、実質的に透明なガラス部品、及び光散乱較正特徴を有する接合部は、より大きい正確度で識別されることができる。一実施例において、プルバックの間のデータ収集プローブと比較して動く較正特徴は、連続的な較正を実行するために、プルバックが完了してから、イメージング処理方法及びソフトウェアモジュールを用いて探索される。
【００１４】
一つには、本発明は、脈管壁を有するとともに、脈管内イメージングプローブを用いてスキャンされる脈管に配置される較正特徴を検出する方法を提供する。当該方法は、上記脈管を通り抜けるプルバックの間に獲得される画像データをメモリ装置に保存するステップであって、上記画像データが複数のフレームを含むとともに各フレームが走査線を含む、ステップと、スペックルが削減された第１のフレームを獲得するために、上記複数のフレームのうちの第１のフレームに対する走査線を平均化するステップと、上記較正特徴が現れると推定される、上記スペックルが削減された第１のフレーム内の領域を識別するステップと、上記較正特徴の候補サンプルを識別するステップと、上記較正特徴の少なくとも一部分の厚さを使用して上記候補サンプルにより定義される領域を識別するステップと、上記スペックルが削減された第１のフレームにおける上記較正特徴の境界を定義するために、上記候補サンプルに曲線をフィッティングするステップとを含む。
【００１５】
本発明は、同様に、脈管壁を有するとともに、脈管内イメージングプローブを用いてスキャンされる脈管に配置される較正特徴を検出する方法を提供する。当該方法は、上記脈管を通り抜けるプルバックの間に獲得される画像データをメモリ装置に保存するステップであって、上記画像データが複数のフレームを含むとともに各フレームが複数の走査線を含む、ステップと、スペックルが削減された第１のフレームを獲得するために、上記複数のフレームのうちの第１のフレームに対する上記複数の走査線を平均化するステップと、上記較正特徴が現れると期待される、上記スペックルが削減された第１のフレーム内の領域を識別するステップと、第１の空間フィルタを使用して上記較正特徴の候補ピクセルを識別するステップと、上記較正特徴の少なくとも一部分の厚さを有する第２の空間フィルタを使用して上記候補ピクセルにより定義される領域を識別するステップと、上記スペックルが削減された第１のフレームにおける上記較正特徴の境界を定義するために、上記候補ピクセルに曲線をフィッティングするステップとを含む。
【００１６】
いくつかの実施例において、上記脈管内イメージングプローブは、光ファイバ、及び上記光ファイバと光通信するビームディレクタを備える。上記較正特徴は、ポリマを含む実質的に透明な湾曲したカバーの実質的に楕円形の断面であることができる。上記楕円形の断面は、第１の環状領域及び第２の環状領域を有することができるとともに、上記第２の環状領域は、光散乱材料をドープされることができる。上記厚さは、上記第２の環状領域の環状の厚さであることができるとともに、上記第２の環状領域は、同心円状に上記第１の環状領域の中に配置される。
【００１７】
いくつかの実施例において、当該方法は、上記脈管内イメージングプローブに取り付けられている装置から上記厚さを受け取るステップを含むことができる。
【００１８】
いくつかの実施例において、当該方法は、上記厚さを使用して上記第２の環状領域を探索するステップを含むことができる。
【００１９】
いくつかの実施例において、当該方法は、上記較正特徴内で上記光ファイバ及び上記ビームディレクタを回転させるとともに、上記血管の断面の画像を生成するステップを含むことができる。上記画像は、第１の光強度を有する第１の環状領域、及び上記第１の光強度より明るい第２の光強度を有する第２の環状領域を含むことができる。
【００２０】
いくつかの実施例において、当該方法は、スペックルが削減された第２のフレームを獲得するために、上記複数のフレームのうちの第２のフレームに対する走査線を平均化するステップと、上記較正特徴が現れると推定される、上記スペックルが削減された第２のフレーム内の領域を識別するステップと、第１の空間フィルタを使用して上記較正特徴の候補サンプルを識別するステップと、上記較正特徴の少なくとも一部分の厚さを有する第２の空間フィルタを使用して上記候補サンプルにより定義される領域を識別するステップと、上記スペックルが削減された第２のフレームにおける上記較正特徴の境界を定義するために、上記候補サンプルに曲線をフィッティングするステップとを含むことができる。
【００２１】
いくつかの実施例において、当該方法は、スペックルが削減された第２のフレームを獲得するために、上記複数のフレームのうちの第２のフレームに対する上記複数の走査線を平均化するステップと、上記較正特徴が現れると期待される、上記スペックルが削減された第２のフレーム内の領域を識別するステップと、第１の空間フィルタを使用して上記較正特徴の候補ピクセルを識別するステップと、上記較正特徴の少なくとも一部分の厚さを有する第２の空間フィルタを使用して上記候補ピクセルにより定義される領域を識別するステップと、上記スペックルが削減された第２のフレームにおける上記較正特徴の境界を定義するために、上記候補ピクセルに曲線をフィッティングするステップとを含むことができる。
【００２２】
いくつかの実施例において、当該方法は、フレームの上記走査線のうちの１つ又は複数における第１の輝度を有する暗い領域を識別するステップと、上記暗い領域に現れる第２の輝度を有する光信号を、上記第２の輝度が上記第１の輝度より大きいならば除外するステップとを含むことができる。
【００２３】
いくつかの実施例において、当該方法は、複数のフレームにおける第１の輝度を有する暗い領域を識別するステップと、上記暗い領域に現れる第２の輝度を有する光信号を、上記第２の輝度が上記第１の輝度より大きいならば除外するステップとを含むことができる。
【００２４】
いくつかの実施例において、上記識別するステップのうちの１つ又は複数は、１つ又は複数のフィルタを使用して実行される。
【００２５】
いくつかの実施例において、当該方法は、上記境界の形状が不規則であるか又は形状しきい値を越える場合に、上記較正特徴の上記境界と関連付けられた画像データを除外するステップを含むことができる。
【００２６】
一つには、本発明は、同様に、脈管内画像データ処理システムを提供する。当該システムは、メモリと、上記メモリと通信しているプロセッサとを含むことができる。上記メモリは、上記プロセッサに、複数のフレームのうちの２つ以上のフレームの間で変化する楕円形の較正特徴を使用して、断面画像を含む複数のフレームを連続的に較正するステップであって、上記複数のフレームが血管を通り抜けるプローブのプルバックの間に収集されたデータを含む、ステップと、上記複数のフレームにおけるガイドワイヤを検出するステップと、複数の連続的に較正されたフレームを表示するステップとを実行させるための上記プロセッサにより実行可能な命令を含む。
【００２７】
いくつかの実施例において、連続的に較正する上記ステップは、上記複数のフレームの少なくとも大部分において上記楕円形の較正特徴を識別するステップを含む。
【００２８】
いくつかの実施例において、上記楕円形の較正特徴を識別する上記ステップは、較正特徴の非同心の配置、較正特徴の円形輪郭、較正特徴の周囲の長さ寸法、較正特徴の面積寸法、較正特徴のより明るい環状のサブセットの厚さ、及び較正特徴のドープ領域の厚さで構成されるグループの中から選択される１つ又は複数の制限を使用して実行される。
【００２９】
いくつかの実施例において、当該システムは、上記プロセッサに、上記複数のフレームを複数のウィンドウに分割するステップと、上記複数のウィンドウを横断する上記楕円形の較正特徴の測定値に対して曲線をフィットさせるステップとを実行させるための上記プロセッサにより実行可能な命令を含むことができる。
【００３０】
いくつかの実施例において、当該システムは、上記プロセッサに、連続的に較正されたフレームにおける１つ又は複数の側枝を検出するステップと、上記連続的に較正されたフレームのうちの１つ又は複数に側枝を表示するステップとを実行させるための上記プロセッサにより実行可能な命令を含むことができる。
【００３１】
いくつかの実施例において、当該システムは、上記プロセッサに、上記連続的に較正されたフレームに関してフレームごとに血管の管腔を検出するステップと、上記連続的に較正されたフレームに上記血管の上記管腔を表示するステップとを実行させるための上記プロセッサにより実行可能な命令を含むことができる。
【００３２】
いくつかの実施例において、当該システムは、上記プロセッサに、上記連続的に較正されたフレームに関してフレームごとにガイドカテーテルを検出するステップを実行させるための上記プロセッサにより実行可能な命令を含むことができる。
【００３３】
いくつかの実施例において、当該システムは、上記プロセッサに、ステント支柱を検出するステップと、上記連続的に較正されたフレームのうちの１つ又は複数にステント支柱を表示するステップとを実行させるための上記プロセッサにより実行可能な命令を含むことができる。
【００３４】
いくつかの実施例において、当該システムは、上記プロセッサに、上記連続的に較正されたフレームにおいてフレームごとに１つ又は複数の側枝を検出するステップと、上記連続的に較正されたフレームにおける１つ又は複数のステント支柱をフレームごとに検出するステップと、上記連続的に較正されたフレームに関してフレームごとに血管の管腔を検出するステップと、上記連続的に較正されたフレームのうちの１つ又は複数に側枝、１つ又は複数のステント支柱、及び上記管腔を表示するステップとを実行させるための上記プロセッサにより実行可能な命令を含むことができる。
【００３５】
いくつかの実施例において、上記楕円形の較正特徴は第１の境界線を含み、上記境界線は２つ以上のフレームの間で変化する。
【００３６】
いくつかの実施例において、上記楕円形の較正特徴は上記第１の境界線の中に配置される第２の境界線を含み、上記第２の境界線は２つ以上のフレームの間で変化する。
【００３７】
いくつかの実施例において、複数のフレームを連続的に較正する上記ステップは、較正された走査線のフレームを生成する前に各走査線を較正するステップを含む。
【００３８】
いくつかの実施例において、当該システムは、上記プロセッサに、上記第１の境界線の形状又は較正特徴トラッキングの喪失に応答して警報を生成するステップを実行させるための上記プロセッサにより実行可能な命令を含むことができる。
【００３９】
一実施例において、１つ又は複数のフィルタカーネルは、限定はしないが、シースの環状のドープ領域が提供する輝度パターンのような較正特徴、ガラス又は他の実質的に反射しない構造と関連付けられた暗いリング又はバンドのような低い輝度の領域、光ファイバの第１のセクションと光ファイバの第２のセクションとの間の接合部からの反射、ポッティング層からの反射、プローブが回転するにつれて異なる場所で画像化されたイメージングフィールドに配置される較正特徴を含む１つ又は複数の輝度パターン又はデータ収集プローブの特徴を識別するように構成される。
【００４０】
一実施例において、フィルタカーネルは、走査線ごとに適用されることができる。一実施例において、フィルタカーネルは、所定の走査線に沿ってリングの高い領域又は低い領域を一致させるように構成されることができる。一実施例において、上記第１のセクション及び上記第２のセクションは、干渉計のサンプルアームのセクションである。一実施例において、特定のフィルタカーネルの選択は、ドープされた環状の較正特徴の厚さに基づいて誘発される。一実施例において、ドープされた環状の較正特徴の厚さ、ドープされた環状の較正特徴の散乱粒子濃度、又は他のプローブ特有の較正特徴は、コード化された厚さに対応して特定のフィルタカーネルを選択するために、スキャナにより読み取られて較正ソフトウェアモジュールに送信されることができるタグを使用して、コード化されることができる。一実施例において、上記タグは、近接場型タグ又はＲＦＩＤタグである。一実施例において、スキャナは、プローブインタフェースユニットの一部分であり得る。
【００４１】
一実施例において、コンボリューション行列のようなフィルタカーネルは、強化、鮮鋭化、パターン識別、検出、追跡、及び他の画像処理タスクを行うための画像処理を実行するように構成される行及び列及び要素を含む行列として実施される。一実施例において、フィルタカーネルは、ＯＣＴ画像データ又は他の画像データに関して画像処理を行うために、様々な前処理ステージ及び他の処理ステージにおいて使用されることができ、“プリフェッチ”という用語は、１つの信号源から、データを、そのようなデータが別のシステム又は処理により要求されるか又は処理される前に獲得することを意味する。上記にかかわらず、ここで論じられた用語の範囲は、限定することを意図しておらず、むしろそれらの使用を明瞭にして当業者に知られている用語の最も幅広い意味を組み込むことを意図している。
【００４２】
一実施例において、画像データのフレームの較正は、プルバックが完了したあとで、較正に影響を及ぼすモータの位置を使用するよりむしろ画像処理技術を使用して実行されることができる。一実施例において、モータベースの較正のあとに続く異なる光ファイバへの変更は、ソフトウェアにおいて扱われることができるとともに、フレームごとに実行されることができる。例えば、心筋収縮に起因するような、光ファイバの伸張又は血管の移動と関連付けられたエラーは、画像処理モジュールのような連続的な較正処理を使用してフレームごとに補正されることができる。フレームごとに較正特徴の移動又はそうでなければ変形を追跡すること、及び較正特徴をまねることができる擬似信号を明らかにすることが、本発明の実施例である。
【００４３】
一実施例において、実質的に円形又は楕円形の断面を有する細長いシースは、複数の散乱要素を、リング（ring：輪）、バンド(band：帯）、又は他の環状の領域若しくは他の複数の環状の領域のようなパターンでドープされる。光学プローブは、ドープされたシースに対してプルバックされることができ、したがって、プルバックに沿った１つ又は複数のフレームにおいてドープされた領域のパターンの出現が、変化し、移動し、又は変形するデータの画像フレームが生成される。
【００４４】
一実施例において、上記細長いシースは、血管又はその構成要素の画像を生成することに適切な光を伝達するように構成される。一実施例において、実質的に円形又は楕円形の断面は、散乱要素を含む第１の実質的に環状の領域、及び散乱粒子を含まない第２の実質的に環状の領域を含む。一実施例において、較正特徴は、第１の環状サブセット及び第２の環状サブセットを定義するリングを含む。一実施例において、散乱粒子は、二酸化チタン（TiO2）粒子である。
【００４５】
較正特徴は、画像データの複数のフレームにわたって現れる一次元の特徴又は二次元の特徴を追跡するために使用される１つ又は複数のフィルタを含むことができる。カテーテルの光学的シグネチャは、較正特徴、又はプローブで使用される他のシースから受け取られる後方散乱信号に基づいて識別されることができる。
【００４６】
図面は、必ずしも一定の比率であるというわけではなく、その代わりに、概して、実例となる原理が強調される。図面は、全ての態様において実例となると考えられるべきであるとともに、本発明を限定することを意図しておらず、本発明の範囲は、請求項のみにより定義される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】本発明の実例となる実施例による、光干渉断層撮影法システム及び１つ又は複数の較正処理による使用に適切な様々なデータ収集プローブ構成を描写する概略図である。
【図１Ｂ】本発明の実例となる実施例による、ＯＣＴデータ収集システム及び脈管内データ収集プローブを描写する概略図である。
【図２Ａ】本発明の実例となる実施例による、カテーテルベースの脈管内データ収集プローブの断面を描写する概略図である。
【図２Ｂ】本発明の実例となる実施例による、カテーテルベースの脈管内データ収集プローブの断面を描写する概略図である。
【図２Ｃ】本発明の実例となる実施例による、カテーテルベースの脈管内データ収集プローブの断面を描写する概略図である。
【図２Ｄ】本発明の実例となる実施例による、カテーテルベースの脈管内データ収集プローブの断面を描写する概略図である。
【図３Ａ】本発明の実例となる実施例による、走査線及び特定の較正特徴に関する追加の詳細と共にカテーテルベースの脈管内データ収集プローブの断面を描写する概略図である。
【図３Ｂ】本発明の実例となる実施例による、１つ又は複数の較正特徴を含む様々な光学特徴を含むＯＣＴプローブを使用して第１のフレームの血管に関して獲得された光干渉断層撮影法画像データのフレームである。
【図３Ｃ】本発明の実例となる実施例による、１つ又は複数の較正特徴を含む様々な光学特徴を含むＯＣＴプローブを使用して第２のフレームの血管に関して獲得された光干渉断層撮影法画像データのフレームである。
【図３Ｄ】本発明の実例となる実施例による、１つ又は複数の較正特徴を含む血管に関して獲得された光干渉断層撮影法画像データのフレームである。
【図４】本発明の実例となる実施例による、血管及びプルバック後のデータ処理に対して画像データを収集することに関する様々な高水準のステップ及びステージを描写する概略図である。
【図５】図４のステップ及びステージを含むとともに、さらに、本発明の実例となる実施例による、血管及びプルバック後のデータ処理に対して画像データを収集することに関するステップ及びステージに関して追加の詳細を描写する概略図である。
【図６Ａ】本発明の実例となる実施例による、光干渉断層撮影法データのフレームにおけるドープされたシースのような較正特徴を分析すること又は追跡することに適切な様々なステップを暗唱するフローチャートである。
【図６Ｂ】本発明の実例となる実施例による、一方のバージョンが走査線を平均化し、もう一方のバージョンが走査線を平均化していない、光干渉断層撮影法を使用して獲得された血管の横断面図を描写する画像の２つのバージョンである。
【図６Ｃ】グラフィックオーバレイにより識別される、ドープされたシースを含む様々な領域と共に血管を示す光干渉断層撮影法画像の断面の画像である。
【図７】例えば図８の処理パイプライン経路におけるモジュールのようなここで説明されるソフトウェアモジュールに関連して画像データの処理を指示するように構成される画像データ処理モジュールの概略図である。
【図８】画像処理ソフトウェアモジュールの適用の結果を向上させるために、生理学的な考慮事項及び他の考慮事項に基づいて異なる処理経路に沿った画像処理ソフトウェアモジュールの配置である。
【図９Ａ】本発明の実例となる実施例による、ビームディレクタ、１つ又は複数の光ファイバ接合部、及び関連するパターン認識機能を有する脈管内画像データ収集プローブを描写する概略図である。
【図９Ｂ】本発明の実施例による、対処することができる、較正特徴に対する製造時のばらつきの影響を例示する概略図である。
【図１０Ａ】本発明の実例となる実施例による、較正ソフトウェアモジュールにより検出されるロックの損失又は偏差に対応して識別された物に対して観察されることができるエラー状態を描写するＯＣＴ生成画像の断面及び縦モード表示である。
【図１０Ｂ】本発明の実例となる実施例による、較正ソフトウェアモジュールにより検出されるロックの損失又は偏差に対応して識別された物に対して観察されることができるエラー状態を描写するＯＣＴ生成画像の断面及び縦モード表示である。
【図１１】本発明の実施例による、複数のＯＣＴフレームの間で補間するか又は較正することに適している曲線フィッティング処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の実例となる実施例による、ドープされたシースとその層の拡大表示、及びそのような層の厚さに基づくＯＣＴ信号の変化を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
一つには、本発明は、ＯＣＴデータのフレームのようなデータを収集して処理する様々な方法に関係する。一実施例において、ＯＣＴデータ又は画像データのフレームは、回転可能な脈管内のプローブを使用して獲得される複数の走査線から生成された断面画像を含む。断面画像又は他の画像は、データ収集プローブを使用して血管のようなサンプルに関して獲得される干渉ベースの深さ測定値を用いて生成される。本発明の一実施例は、データ収集プローブと共に使用されるＯＣＴシステムのようなデータ収集システムを較正する方法に関係する。手動の較正、又は、鏡及びモータが起こす変化を使用したユーザ始動の自動較正のような、様々なタイプの較正が使用されることができる。一つには、本発明は、モータ調整よりむしろ画像処理モジュールと協力してプルバックからのＯＣＴデータのフレームを較正する連続的な較正方法の実施例に関係する。
【００４９】
ＯＣＴプローブ、ＩＶＵＳプローブ、圧力ワイヤベースのプローブ、冠血流予備量比プローブ（fractional  flow  reserve  probe）、前述の技術を結合するプローブのようなデータ収集プローブは、被験者に挿入されるとともに、その場合に、特定の血管を画像化するために、又はそうでなければ、そのような脈管に関するデータを収集するために使用される。その結果、データ収集プローブは、実際は使い捨てにできる。そのようなプローブを較正するための特徴セット及び方法は、時とともに変化し得る。これらのプローブのいくつかは、現存するイメージングシステム及び将来開発されることになるシステムと下位互換性及び上位互換性があり得る。一方、いくつかのプローブはＯＣＴシステムの特定のタイプとのみ互換性があり得るか、又は所定のプローブの特定の特徴のみが所定のシステムにより使用されることができる。したがって、異なるタイプのプローブを識別するとともに、それらがどのように所定のＯＣＴシステムによって動作するかを識別することができることが、望ましい設計機能である。さらに、所定の現世代のプローブ及び過去のプローブタイプによって使用される較正ルーチンは異なり得る。その結果、そのような差異を検出することは、異なる較正ルーチンが使用されることを可能にする。
【００５０】
さらに、そのようなプローブとインタフェースするとともに、そのようなプローブからデータを受信するデータ収集システムは、同様に、時間とともに変化する。その結果、本発明の一態様は、異なるタイプのデータ収集プローブを認識して較正することに関係する。一つには、一実施例において、異なる較正ルーチンは、特定のデータ収集及び処理システムと連結されるデータ収集プローブのタイプに基づいて、複数のソフトウェアモジュール又はデータ処理ステージの中から選択される。
【００５１】
図１Ａにおいて、データ収集プローブ５の一部分である光ファイバ３とインタフェースするように構成される画像データ収集及び処理システム１が示される。図１Ｂは、画像データ収集及び処理システム１がＯＣＴデータ収集及び処理システムである実施例のために、画像データ収集及び処理システム１に関して追加の詳細を示す。プローブ５は、管腔Ｌを定義する脈管壁ＶＷを有する血管Ｂについての生体内環境において示される。血管Ｂは、同様に、側枝ＳＢを含む。
【００５２】
プローブ５は、光ファイバ３を含むか、又は光ファイバ３と光通信するプローブ先端部を含む。光ファイバ３、及びプローブ５の先端部は、カテーテルシース７のような、１つ又は複数のシースの中に配置される。プローブ先端部は、他の画像診断療法のためのトランスデューサだけでなく、曲げられたビームディレクタ、又はレンズキャップのような様々な要素を含むことができる。プローブ５の光ファイバ３は、同様に、ファイバ３の周辺に配置されたトルクワイヤを含むことができる。プローブは、管腔Ｌにおいてλとして示される光を送り、脈管壁ＶＷから散乱される光を受け取る。
【００５３】
一実施例において、光ファイバ３は、干渉計のサンプルアームの一部分である。ＯＣＴプローブのようなデータ収集プローブ５は、血管のようなサンプルを画像化することに適切な深さ情報を収集するために使用されることができる。例えば、フレームＦ１及びフレームＦ２のような画像データのフレームのセットは、そのようなプローブ５により送られてそして受け取られた光信号に基づいて生成される。プローブが回転するにつれて、血管の断面画像が走査線の収集により形成される。
【００５４】
プローブ５は、プローブ先端部が画像化される血管のセクションに沿って移動するので、プローブ先端部から脈管壁まで送られた光線λがらせんをトレースするように、シース７内のファイバ３とプローブ先端部が回転しながら、血管Ｂを通してプルバックされる。このセクションは、指定されたプルバック距離を有している。一実施例において、フレームのセットは、プルバック距離に関して獲得される。プローブ５は、それが血管を通してプルバックされるので、シース７の中を滑る。その結果、異なるフレームが、血管の異なるセクションに関して、そしてシース７の異なるセクションを通して獲得される。例えば、図３Ｂ及び図３Ｃにおいて示されるフレームＦ１及びフレームＦ２は、異なる位置においてシース７を通して画像化すること、及び画像化されるシース７の異なるセクションの結果として異なる較正特徴に関して生成された画像を示すことに対応する。
【００５５】
さらなる実例として、フレームＦ１及びＦ２において示されるように、シース７は、血管Ｂに沿って移動して縮む可能性があり、変化する異なる楕円形の断面を有する可能性があるか、又は、フレームの間で移動する可能性がある。一つには、本発明の一態様は、複数のフレームを横断して動かない較正特徴と同様に、複数のフレームを横断して変化する較正特徴１０を使用してＯＣＴデータの複数のフレームの較正を実行することに関係する。図２Ａのプローブ実施例Ｄ１のような、光ファイバ３に直接付けられるファイバ固定の較正特徴１０ａは、図２Ｃ及び２Ｄにおける較正特徴１０ｃのような、プローブ５がプルバックされるにつれて移動するとともに変化するイメージングフィールドにおける較正特徴とは異なる。図２Ａにおいて、プローブＤ１は、同心円層として光ファイバ３に付けられ、したがって、プローブＤ１と一緒に移動するとともに、プローブＤ１により一貫して同じように画像化される較正特徴を含む。
【００５６】
異なるタイプのデータ収集プローブが、データ収集システム１により使用されることができ、システムは、プローブ５及び他の設計のような異なるタイプのプローブを認識するように構成される。本発明の実施例は、同様に、データ収集プローブ、及びその構成要素を対象とする。ＯＣＴプローブのような画像データ収集プローブ５は、システム１の１つ又は複数のモジュール１２により識別されることができる、プルバックの間に獲得された画像データのフレームにおける較正特徴１０を含むことができる。ソフトウェアモジュール１２は、様々な較正ソフトウェアモジュール、画像処理ソフトウェアモジュール、グラフィックユーザインタフェース、断面領域ディスプレイ、縦方向又はＬモードディスプレイ、スプライン又は補間ソフトウェアモジュール、プリフェッチソフトウェアモジュール又は機構、及びここで説明される他のソフトウェアモジュールを含むことができる。
【００５７】
一実施例において、較正特徴１０は、プローブタイプを区別し、そして、所定のタイプのデータ収集プローブを使用する場合にデータ収集システムを較正するために、後方散乱粒子の幾何学的な構造又はパターン又は制御された配置を含む。所定の較正特徴の配置又は特性は、異なるタイプのデータ収集プローブを識別するために使用されることができる。言い換えると、図４において示されるステップ１〜４のような、所定のカテーテルタイプのために実行され得る具体的な較正ステップは、ＯＣＴシステムによって使用されるカテーテルのタイプを識別することに基づいて指定され得る。例えば、図２Ａ〜２Ｃに関して、異なる較正特徴１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、及びその組み合わせは、プローブタイプを区別し、そしてプローブ特有の較正ソフトウェア経路を起動するためのシグネチャとして使用されることができる。異なる較正モジュールは、システム１により使用されるソフトウェアモジュール１２の一部分としてメモリに保存されることができる。
【００５８】
一実施例において、光ファイバ３は、光ファイバ３の端面を受容するように構成されたドック若しくはカプラ、又は光ファイバ３に連結される光ファイバを含む患者インタフェースユニット１４とインタフェースする。ＰＩＵは、プローブ５に付けられたタグを読むために、ＲＦＩＤ読み取り機のようなタグ読み取り機を含むことができる。プローブのドープされたシース若しくは層の厚さ又は濃度のような較正特徴に関する情報は、タグ上にコード化されることができる。
【００５９】
図１Ａの上端部分は、所定のプローブ５の様々な可能な代表的な断面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、及びＤ５を示す。図示されたように、データ収集プローブ５は、複数の細長いネストされた層又はシース、及びその中に配置される光ファイバ３を含むことができる。データ収集プローブは、較正特徴１０のような較正特徴、及び特徴１０ａ、１０ｂ、１０ｃのような較正特徴の他の特定の実例、及びここでより詳細に示されて論じられた他のものを含むことができる。
【００６０】
データ収集プローブ５は、所定のタイプのデータ収集プローブの１つ又は複数の構成要素を識別するために使用されることができる反射を提供する複数の表面を含むことができる。示された層は、一般的に、もう一方の内側に配置されたシースのような細長い円筒形の物体である。一実施例において、ポッティング材料のようなサポート材料は、各種の実施例におけるプローブの軸線に沿って配置される光ファイバ３を囲む。ファイバ３と１つ又は複数のシースを囲むポッティング材料２０を有するファイバ３の実例は、プローブ５の断面オプションＤ１に関して図１Ａにおいて示される。
【００６１】
一実施例において、データ収集プローブ５は、ＯＣＴプローブである。ＯＣＴプローブ構成に対する様々な異なる代表的な断面が可能であるので、図示されたようにプローブ５は一般化される。したがって、任意のプローブ断面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６のような断面を有するプローブ構成が、それに関連付けられた較正技術における様々なシース構成及び関連する変形物の実例として提供される。様々なプローブ構成Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、及びＤ５に関する追加の詳細が、図２Ａ〜２Ｄ及び図３Ａ〜３Ｄに関して論じられる。
【００６２】
一つには、本発明は、血管のようなサンプルに関して、適切な画像がサンプルに関して生成され得るようにデータを収集することに適切な装置、プローブ、システム、その構成要素、及び方法に関係する。適切な画像が生成されるために、データ収集システムの構成要素は、識別されて、較正される必要がある。特に、ＯＣＴシステムのようなイメージングシステムが時間とともに変化するので、そしてプローブ設計が変化するので、異なるタイプのデータ収集プローブを識別することは興味深く、特定の過去のプローブが特定のイメージングシステムと互換性があるかどうかと同様に、所定のイメージングシステムの関連した特徴が使用されることができるかどうかを知ることは価値がある。そのようなシステムがＯＣＴシステムである場合に、図２Ａ〜２Ｄ及び図３Ａにおけるそのような特徴及び横断面の構成について論じる前に、システム１に関していくらかの追加の詳細を考察することが有益である。
【００６３】
図１Ｂにおいて、一般化されたデータ収集及び処理システム１が示される。データ収集プローブは、光結合器２２のような様々なメカニズムを通してシステム１と接続されることができる。右側に示されたように、データ収集プローブ５は、空気中で、又は生体外の状態で接続されることができるとともに、その後、管腔Ｌを有する血管へ挿入されることができる。システムは、参照アーム及びサンプルアームを有する干渉計を含む。光ファイバ３は、干渉計のサンプルアームの一部分である。進路上の可動ミラーのような反射器２５は、干渉計の一部分であり、そして参照アームの一方の終端を指定する。一実施例において、第１の光結合器２２は、光路２６を通して第２の光結合器３１と光通信している。
【００６４】
掃引信号源（swept  source）のような光源２８は、第２の光結合器３１に光路２９を通って通過する光を生成する。第１の結合器２２に入る光は、光ファイバ経路３５及び光ファイバ経路３に沿って分割される。１つの経路３５は可動反射器２５で終了し、一方、サンプルアーム部分は、プローブ５に入り、そして可視光線がプローブの軸線と比較してある角度をなして脈管壁ＶＷに向けられることを可能にする。後方散乱するドープされたシース又は後方散乱する構成要素のような異なる構成要素を有する様々なタイプのプローブ５は、較正特徴として使用されることができる。所定のプローブからの所定の画像において生成される光学パターンは、同様に、一種の較正特徴である。
【００６５】
可動反射器２５により反射される光は、光ファイバ３５に沿って結合器２２に戻る。同様に、壁ＶＷにより反射される光は、光ファイバ３に沿って結合器２２に戻り、干渉縞を形成するように、可動反射器２５により反射される光と結合する。この結合された光は、光路２６を通って第２の結合器３１から光ファイバ３８を通過し、そしてフォトダイオードのような検出器４０により検出される。検出器４０からの出力信号は、ＯＣＴシステム５０のプロセッサ又は他の構成要素により処理される。
【００６６】
一実施例において、ＯＣＴシステム５０は、ソフトウェアモジュール１２を実行するとともに、フレームＦ１及びＦ２に対する図３Ｂ及び３Ｃで示されるような脈管壁の特徴を示す血管の断面に対応する画像データのフレーム又は走査線を処理するように構成されるワークステーション又はサーバである。プローブ５は、血管を通り抜けるプルバックの間に、１つ又は複数の較正特徴１０を包含するか、又は画像化する。一実施例において、例えば光散乱粒子の領域などが、画像化されるとともに、１つ又は複数のソフトウェアモジュール１２を使用して認識され、そして画像データのフレームを較正するために使用されることができる。
【００６７】
ＯＣＴは、プローブ５が管腔Ｌに配置される場合に、脈管壁ＶＷに対する血液フィールドを解決するのに苦労するので、血液フィールドを除去するとともに、良いイメージング環境を促進するために、フラッシュ溶液が使用される。図示されたように、コントラスト溶液は、環状の領域、第１の層又は第１のシースのような内層と第２の層又は第２のシースのような外層とによって定義されたパージ管腔（purge  lumen）を通って流れることができる。
【００６８】
一方、図１Ｂの右下部分において示されたように、管腔に挿入する前の時刻Ｔにおいて、プローブ５が空気中にある場合に、この領域は、例えばプローブ５が管腔Ｌに配置されない場合に示される生体外のシナリオなどを使用する前に満たされた空気であり得る。空気は取り除かれるとともに、コントラスト溶液又は別の溶液のような適切な溶液が、所定のプローブ５における１つ又は複数の空洞又は容積を満たす。その後の時刻Ｔ＋ΔΤにおいて、プローブが管腔内に存在する場合に、カテーテルの外側のシースは、時刻Ｔにおいて空気に隣接する外側のシースと対照的に、動脈のような血管における血液フィールドに隣接する。一実施例において、異なる空気と流体のインタフェースは較正特徴になることができる。
【００６９】
カテーテルにおける空気及び流体の存在は、データ収集の間の光路にどの材料が存在するかに基づいて発生する異なる光学的な伝播及び反射のために、較正の間に使用されることができる。プローブが、管腔に挿入する前の空気中において較正されるか、又は管腔に配置されて較正されるかどうかに応じて、例えば、図２Ａ〜２Ｄ及び３Ａの断面において示されたように、様々なシース及び流体及び空気の間のインタフェースは変化する。パージ管腔７０が、図２Ａ〜２Ｃのプローブにおいて示される。
【００７０】
データ収集プローブが異なる１つの方法は、どのようにそのような較正特徴が配置され、そしてどのシース又は層がドープされるかばかりでなく、所定のプローブにおいて使用されるドープされた層又は領域のような較正特徴の特性に関係する。較正特徴は、プローブの構成要素の中の層のようなパターンにおいて配置された散乱材料を含むことができる。一実施例において、散乱材料は、二酸化チタンを含む。断片的なドープされた層は、同様に、光を散乱するシースのバンド又は領域を形成するように、ドープされた１つ又は複数の環状の領域において選択的にドープされることができる。
【００７１】
図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、３Ａ、及び３Ｂは、光ファイバ３、並びに外側のシース層７ｏ及び内側のシース層７ｉを有するシース７、並びに較正を実行することに適切な較正特徴又は他の特性を含む、代表的な脈管内イメージングプローブＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６の様々な断面を示す。図２Ａは、脈管内イメージングプローブＤ１の断面を描写する。いくつかの実質的に同心の層が光ファイバ３を囲む。例えば、光ファイバ３は、ＰＥＴ又は別の適切なポリマのようなポリマ層５５に囲まれている。プローブＤ１に関して、ポリマ層５５は、光散乱粒子をドープされる。一実施例において、ポリマ層５５自身における光散乱粒子、及びポリマ層５５自身の光散乱粒子が較正特徴１０ａになる。このポリマ層５５は、後方反射を引き起こし、そして所定の画像フレームにおける明るいリングを生成するために、ドープされるとともにカテーテルレンズの上に縮小されることができる。レンズのアタッチメントが与えられるならば、この較正特徴は画像データのフレームを横断して移動しない。
【００７２】
別の実施例では、ポリマ層５５と共に光散乱粒子が較正特徴１０ａになる。一実施例において、ポッティング層２０は、ポリマ層５５、及び光ファイバ３を囲む。ポッティング層２０は、同様に、別のポリマ層６０に囲まれることができる。一実施例において、この追加のポリマ層６０は、同様に、ＰＥＴ又は別の適切な材料を含むことができる。図２Ｂで示されたように、このポリマ層６０は、較正特徴としてドープされることができる。図示されたように、同様に概して適切なポリマから形成される外側のシース７ｏは、概して、パージ処理及び挿入の前の空気、又はパージ処理の間のフラッシュ溶液、又は血管に配置された場合の造影剤のようなコントラスト溶液のいずれかとインタフェースするプローブの外側表面である。プローブをパージすることは、パージ管腔７０において発生する。図２Ａ〜２Ｄにおいて示された層又は構造のそれぞれは、細長いシース又は光学コアである。
【００７３】
図２Ｂは、較正特徴１０ｂを形成するようにポリマ層６０がドープされる脈管内イメージングプローブＤ２の断面を描写する。プローブＤ３及びＤ４における較正特徴１０ｃにより示されるように、層５５及びシース７のようなプローブ５の他の層が、同様に、例えば内側シース層７ｉと外側シース層７ｏとの間などでドープされることができる。図２ＣのプローブＤ３において、光ファイバ３は、中心位置Ｃと比較して位置がずれている。一方、図２Ｄにおいて、光ファイバ３は、実質的にポッティング層２０の中心に存在する。
【００７４】
脈管内データ収集プローブＤ５及びＤ６の代表的な断面に関する追加の詳細が、図３Ｂ、３Ｃ、及び３Ｄにおいて示される。図３Ａのデータ収集プローブＤ５に関して、プローブは、シース７に配置された較正特徴を含む。具体的には、シースの領域は、ドープされないＵＤＳであり、厚さＴ１及び屈折率ＩＲ１を有する。シース７は、厚さＴ２及び屈折率ＩＲ２を有するシースＤＳのドープされた部分が屈折率ＩＲ３を有するフラッシュゾーン７０に隣接するように、部分的にドープされる。シースＤＳのドープ領域は、ビームディレクタ又はレンズ（図示せず）、及びファイバ３による収集のための光を散乱するのに十分な散乱粒子の集中を含む。
【００７５】
図３Ｂ及び３Ｃは、代表的なデータ収集プローブＤ６の様々な層に関して追加の詳細を示す。図３Ｄは、代表的なデータ収集プローブＤ７の様々な層に関して追加の詳細を示す。図３Ｂ及び３Ｃは、第１の境界線の中に配置される第２の境界線を含む楕円形の較正特徴の実例を示す。一実施例において、境界線は、画像又は境界線又は他の較正特徴における円又はリングを含むことができる。
【００７６】
図３Ｂ、３Ｃ、及び３Ｄの断面画像のようなＯＣＴ画像は、概して、１回に１つの走査線により獲得される。一実施例において、最大のイメージング深さに対してカテーテルの中心から出ている光線に沿った一連のサンプルは、走査線と言われる。本発明の一実施例において、ＯＣＴ画像における最も小さなデータ単位はサンプルと呼ばれる。最大のイメージング深さに対してプローブの中心から出ている光線に沿った一連のサンプルは、走査線と言われる。ＯＣＴ画像は、概して、１回に１つの走査線により獲得される。断面画像は、プローブが回転するにつれて収集される走査線のセットから形成され得る。さらに、動脈又は他の脈管のセグメントを画像化するために、カテーテルは、回転しながら長軸方向に動かされる。このように、プローブは、らせん状のパターンにおいて断面画像のセットを獲得する。画像は、興味のある脈管又は動脈のスライスと関連付けられた様々な走査線に由来する。実例として、走査線１、２、及び３が、図３Ａに関して例示される。走査線は、車輪上のスポークのような、走査線の間の角度によって配置される。
【００７７】
断面画像は、プローブが回転するにつれて収集される走査線のセットから形成され得る。さらに、動脈又は他の脈管のセグメントを画像化するために、カテーテルは、回転しながら長軸方向に動かされる。このように、プローブは、らせん状のパターンにおいて断面画像のセットを獲得する。所定の走査線に関して、散乱の領域は、線上の線形のセグメントになることができる。ドープされた領域又は後方散乱領域、及びドープされない領域又は実質的に散乱しない領域のような興味のある領域を識別するために、様々なフィルタが、走査線ごとに適合されるように構成されることができる。一実施例において、ここで説明されるソフトウェアモジュールは、サンプル、走査線又はその一部分又はそのサブセットとしてのサンプルの組み合わせ、フレーム又はその一部分又はそのサブセットのような走査線の組み合わせ、及びこれらの組み合わせを演算するか又は処理するように構成される。例えば、一実施例において、連続的な較正は、サンプル、又は走査線としてのサンプルの組み合わせを使用して実行される。
【００７８】
結果として生じる２次元画像及び３次元画像は、興味のある脈管又は動脈のスライスと関連付けられた様々な走査線に由来する。図３Ａ〜３Ｄのように、画像は、断面として表示されることができる。断面画像の組み合わせは、プルバックの間に獲得されたＯＣＴデータを演算するか又はそうでなければＯＣＴデータを変換するソフトウェアモジュールを使用して表示されるべき３次元の透視図又は２次元の縦断面図のような断層画像（tomographic  image）を可能にする。
【００７９】
図４及び５は、様々なタイプの較正のためにイベントの高水準の要約を例示する。初めに、プルバックを実行する前に、ＯＣＴデータを収集するための準備処理の一部として、使い捨てにできるデータ収集プローブが患者インタフェースユニットに接続される（ステップ１）。接続較正は、走査線の反転を検出するようにカテーテルを位置付けるために、参照ミラーを動かすのに使用されるモータの範囲の探索を含むことができる。発生し、そして結果的に起こり得る周波数エイリアシングが、接続較正において、そして連続的な較正の一部分として実行される。自動較正は、同様に、周波数エイリアシングの結果としての画像反転又は画像の曲がりを補償する処理を使用する。
【００８０】
プルバック前の較正に関係がある温度に関して、平衡点に達した後でファイバの長さが変化しないので、プルバックの前に血管へ挿入された後で、モータの掃引範囲は、数ミリメートルの掃引ウィンドウのように削減される。
【００８１】
光は、カテーテルの外側の構造を含む１つ又は複数の透明なシースを通って伝播する。各々のインタフェースは、ＯＣＴにより検出されることになる反射を引き起こすことができる。したがって、それらの反射のうちのどれが所望の光学基準点に対応するかを判定することは、能力を必要とし得る。
【００８２】
ＯＣＴシステムの一部として、システムで使用される干渉計の参照アームとサンプルアームのための光路長は、発生する干渉に対する特定の限度内で、維持される必要がある。これは、進路上の、平行移動可能な鏡、又はそうでなければ線形方法で駆動される鏡を使用して達成されることができる。このように、カテーテルの末端の先端部を参照アームの光路長とそろえるように参照アームの位置を調整することが可能である。光学指数及び拡張は、体内で光路長を変えることができる。様々な屈折率（ＩＲ）が、異なる媒体（血液、フラッシュ、空気など）と同様に、図３Ａにおいて示される。患者の体外にある時間、フラッシュステージの時間、プルバックの時間、及び再度取り外した時間を考えると、カテーテルが配置される媒体は変化する。参照ミラーは、自動較正処理の一部として、経路長変化に適合するように動かされることができる。一実施例において、これは、プルバック前に実行される。
【００８３】
較正方法は、異なるフェーズ又はステージを有する様々なステップ及びループのようなコンピュータベースのアルゴリズムとして実施される。一実施例において、較正方法は、システムに取り付けられたデータ収集プローブのタイプを、所定のプローブにより収集されたデータを使用して生成される画像における特定の特徴の有無に基づいて判定する。一実施例において、方法は、例えばドープされた層などのプローブ内に配置された較正特徴のような光散乱較正特徴を識別する。
【００８４】
一実施例において、較正特徴は、例えば光ファイバの外側表面に接する材料において光ファイバに隣接していることなどにより、光ファイバの近くに配置される。較正ソフトウェアモジュールは、画像データ処理パイプラインをデータが変更された状態で通過するように、基になるデータを変更するように構成される。他のモジュールは、基になるデータを変更せずに、それらの変更点を付加し、そして基になるデータは、画像データ、及び情報、及び変更点とともに、進行するパイプラインモジュールから、次の画像処理モジュールに渡される。
【００８５】
この時点で、接続較正は、ドープされたシースの走査からカテーテルに関するデータを獲得するために実行される。較正のための走査は、第１の回転速度にすることができる。一般的に、例えば光ファイバの近くで、又はシース内で光ファイバからの距離を離して設定するなど、所定のデータ収集カテーテル内で光を散乱するドープ剤を使用することにより、システムは、どのバージョンのカテーテルがＰＩＵと接続されているかを判定することができる。例えば、１本のカテーテルは、シース内に配置された光ファイバの隣に配置されるドープされた層を含む（図２Ａを参照）。一方、別のカテーテルは、シースのドープされたバージョンを含む（図２Ｄを参照）。シースは、光ファイバの軸線から分離されるが、しかし、実質的に光ファイバの軸線と共通の軸を有する。
【００８６】
そして、回転可能な光ファイバ３を有する図１Ａにおけるプローブ５のようなプローブは、患者に挿入される（ステップ３）。次に、光ファイバ３の長さに関する温度効果を補償するために、生体内で実行される温度較正処理が存在する（ステップ４）。温度較正は、接続較正（ステップ２）に関して行われたような参照ミラーの動きを用いて実施されることができる。温度較正は、概して、接続較正と比較して、より短い期間を必要とする。
【００８７】
次に、プルバックが有効にされる（ステップ５）。このステップは、プローブからの画像データに関して監視するステップ、及びフラッシュの準備をするステップを含むことができる。プルバックは、その場合に、自動的に、又は手動で、起動される（ステップ６）。血液除去検出方法は、フラッシュが管腔を十分にきれいにした後で、プルバックを起動するために使用されることができる。
【００８８】
プルバックの間、データの複数のフレームが収集される。カテーテルから受け取られるＯＣＴデータは、マルチページＴＩＦファイルフォーマットのような様々なフォーマットで保存されることができる。各ＴＩＦファイルは、データの複数のフレームを含む。一実施例において、走査線は、有極性のフォーマットにおいて獲得されるとともに、ＴＩＦファイルに格納される。各フレームは、血管又は他のサンプルの断面である。ソフトウェアベースの連続的な較正方法は、フレームに関して演算するとともに、リング又はドープされたシースのような境界を識別して、フレームごとにカテーテルの位置に応じて調整することにより、他のフレームにおけるカテーテルに対して、各フレームにおけるカテーテルをそろえる。
【００８９】
ここで説明されたソフトウェア関連の特徴のうちの１つの有利な特徴は、イメージング処理パイプラインに関係する。一実施例において、連続的な較正は、特定の処理順序の経路又はグラフにおいて配置される複数の画像処理モジュールのうちの１つの画像処理モジュールになる。例えば、特定の画像フレームに対するＯＣＴデータの品質を改善するか、又はそうでなければ、下流の画像処理モジュールの動作を改善するために、パターンは、続いているとともに、実験的に決定されることになる、連鎖配列のモジュールになるかもしれない。
【００９０】
さらに、画像処理モジュールが配置されるシーケンスのパターン又は順序は、同様に、縦断面図若しくはＬモード、又は、横断面図のような脈管の２次元の図の表示における、ガイドワイヤの相互作用、ガイドワイヤの影、ガイドカテーテル、血管に配置された側枝、ステント支柱の検出、管腔境界の位置、例えば管腔の境界などによる管腔の検出、血管のプラーク又は他の生理学的なセグメンテーションの検出、ステントの不完全密着のような生理学的考察事項に基づいて決定されることができる。画像処理ソフトウェアモジュールの配置に関する追加の詳細、又は、そのようなモジュールの間の可能な処理経路が、図８において提供される。
【００９１】
図４を再度参照すると、連続的な較正の結果、プルバックの間に獲得されたデータのフレームは、例えば経路の長さと調和する正しい基準点、実質的に等しいサンプルアーム及び参照アームを有するように、又はそうでなければ、容認される許容差の中で、それらを調整することなどにより処理された。較正されたプルバック画像データは、次に、図４において大まかに、そして図５及び８において詳細に示された、あとに続く画像データパイプラインプロセス処理モジュールにより処理される。このように、他の検出又は画像変換ステージを実行する前に、プルバックにおけるフレームの全て又は大多数は、次の処理ソフトウェアモジュールの結果を改善するために、モジュールに較正されていない画像データの代わりに較正されたデータを演算させることにより較正される。
【００９２】
次に、画像／フレームは、最初にバックグラウンドノイズに対してしきい値を設定するか、又はそうでなければ、二値化処理を実行することにより修正される（ステップ７）。マルチフレーム構造の下で、きれいな管腔におけるあまりにも多いノイズ、又は、管腔境界におけるあまりにも多い“ドロップアウト”（ブランクエリア）をもたらさないしきい値を判定するために、前のフレームは二値化アルゴリズムに配信される。二値化処理は、１つ、２つ、３つ、又は更に多くのステージにおいて実施されることができる。当業者に知られているように、様々な二値化アルゴリズムが使用されることができる。
【００９３】
カテーテルが管腔を通って引っ張られるにつれて獲得されたフレームを使用して、カテーテルの直径又は位置を連続的に較正するために、二値化のあとで、連続的な較正処理が適切に開始される（ステップ８）。較正されたフレームは、その場合に、パイプライン内の他のモジュールに対して較正された形式で使用される。次に、ガイドワイヤの検出が実行される（ステップ９）とともに、将来的には、ガイドカテーテルの検出が実行されることになる（ステップ１０）。一度、システムのアーチファクト（artifact：人工的な効果）であるガイドワイヤと雑音が除去されると、側枝の検出が実行される（ステップ１１）とともに、ステント支柱の検出が実行されることができる（ステップ１２）。
【００９４】
マルチフレーム構造において、プルバックからの画像データは、キャッシュのようなメモリに格納される。画像データは、その場合に、分析又は修正のために、個々のモジュールに分散される。一実施例において、画像データに対して、単一のフレーム検出及び処理がモジュールごとに実行されることができる。さらに、データは、サーバ又はハードディスクのような記憶装置に送られ、その結果、個々のソフトウェアモジュール又はアルゴリズムは、ＯＣＴ画像データの前のフレームを、要求して、受け取ることができる。
【００９５】
一度、側枝の検出が完了すれば、システムは、ステント支柱を捜す（ステップ１２）とともに、次に管腔位置を判定する（ステップ１３）。プラークの検出、ステントの不完全密着の検出、又は他の組織性状診断が、次に実行されることができる（ステップ１４ａ及び１４ｂ、ステップ１７）。そして、２Ｄ表示又は３Ｄ表示が、処理されたＯＣＴ画像データを使用して実行される（ステップ１５）。
【００９６】
「連続的な較正」
楕円検出アルゴリズムは、フラッシュ溶液領域、血液、又は副層のうちの１つ若しくは両方との間の１つ若しくは複数のシース境界又はインタフェースを識別するために使用されることができる。この情報は、フレームごとにカテーテルをそろえるために使用されることができる。参照ミラーの運動方向、及びその速度は、周波数エイリアス効果を補償するために使用されることができる。
【００９７】
一実施例において、どのカテーテルが使用されているかを判定するために、及び１つ又は複数の較正処理を実行するために、参照ミラーは定位置にセットされる。これは、概して、自動較正ステップの一部分として、プルバックの前に実行される。次に、それは、第１の位置まで順方向に掃引されるか、又は走査される。それから、（ヒステリシスを除去するために）それがあるべき場所を越えてコース調整走査（course  adjustment  scan）が逆方向に実行されることができる。そして、最初の掃引の方向に微調整が行われる。次に所定のフレームに対して獲得された走査線を使用して、ソフトウェアベースのシステムは、シース又はカテーテルにおける散乱粒子の部分的な層又は全体の層を発見しようと試みる。ＯＣＴプローブが１つ又は複数のシース内に配置された回転可能なファイバを有していると仮定すると、そのようなシースは１つ（図２Ａ〜３Ｄを参照、及びそうでなければここで説明されたように）若しくは複数の層（又は副層）（図２Ｂを参照）をドープされることができる。シース上又はシース内のドープ剤層は、較正特徴としてソフトウェアによって検出可能である一方で、不必要な反射を削減するために選択されることができる。
【００９８】
「１つ又は複数の較正特徴の検出」
様々な較正特徴が、所定の脈管内データ収集プローブのために使用されることができる。一実施例において、較正特徴は、散乱粒子を選択的にドープされた、ドープされたシースを含むことができる。シースは、細長い実質的に曲げられたカバーの一種であり、その中に配置された光ファイバを有する。そのようなシースは、概して、円形の断面を含む楕円形の断面を有する。一実施例において、ソフトウェアは、所定のカテーテルを、その構成要素又は較正特徴に基づいて識別するように構成されることができる。さらに、ソフトウェアは、例えば各フレーム上の特定のパターン又は他の特性などによりシースを識別するために、様々なフィルタリングステップ、検出ステップ、及び二値化ステップを実行する。所定の較正素子の設計の様々な制限及び予備的知識が、シースを識別するために使用されることができる。フィルタは、ドープ領域の厚さのような走査線に沿った要素を取得するように大きさが決められたノッチ（notch：段階）を有する段階的機能を含むことができる。所定のフィルタは、行列又は他の演算子として表されることができる。
【００９９】
画像における極めて明るい領域、境界又はインタフェース、環状の領域、不規則な形、又はＯＣＴ画像における他の適切な特徴のような較正特徴を位置付けるための様々なステップが図６Ａにおいて説明される。一実施例において、ここで説明されたソフトウェア及びシステムは、ドープされたシースを識別するために、様々な処理ステップ（ステップＡ１〜Ａ８）、及びソフトウェアモジュールを使用する。様々な物理的制限が、ＯＣＴフレームにおけるドープされたシースの検出を容易にすることができる。ドープされたシースは、概して、円形又は楕円形である。全体の面積又は周囲の長さはフレームを横断して変化するべきでないが、シースは、脈管内で変形するとともにねじれることができる。ドープされたシースは、概して、血管の中心に配置されないが、しかしむしろ様々な非同心の位置の中を動き回ることができる。これらの幾何学的な制限は、シースが現れる領域を推定するために使用されることができる。
【０１００】
さらに、ドープされたシースの厚さは、製作公差に基づいて異なり得る。そのうえ、図６Ｂの左側における暗い領域により示されるように、ドープされたシースは、走査線の平均化が実行された右側に示されるバージョンとは対照的に、スペックルに影響を受けやすい。これらの要因の全ては、較正特徴としてドープされたシースを追跡することに課題を提示する。
【０１０１】
一実施例において、較正特徴を検出することは、ここで説明された方法及び概念を使用して発見されることができる。ステップＡ１〜Ａ８は、所定の較正特徴を識別するために、１回以上使用されることができる。一実施例において、フィルタは、一緒に、又は別々に使用されることができる。ステップは、走査線を平均化するステップ（Ａ１）と、画像においてカテーテルシース信号が現れることが推定されるおおよその領域を位置付けるステップ（Ａ４）と、１−Ｄフィルタカーネルのような１つ又は複数のフィルタを使用して候補のシースポイントを発見するステップ（Ａ５）と、１−Ｄ空間フィルタのような第２のフィルタを使用して円形又は楕円形の信号の厚さを測定するステップ（Ａ６）と、円形の、中心をはずれそうな、候補ポイントの分類を判定するステップ（Ａ７）と、楕円形を選択するステップ（Ａ８）とを含む。画像が動いている場合に、ステップＡ２及びＡ３が同様に実行されることができる。
【０１０２】
一実施例において、第１のフィルタが使用される。第１のフィルタは、様々な可能性がある場合において（生体内／生体外、及びドープされた層の全体の厚さを横断して）機能するように構成されることができる。好ましくは、フィルタは、プローブ及び較正特徴が使用中にさらされることになるシナリオを処理するように選択される。一実施例において、１つ又は複数のフィルタは、下記の環境又はパラメータを扱うように構成される。
・厚さを有するドープ領域又は他の特徴：較正特徴の厚さに対する仕様は、０．００１５インチ＋／−０．０００５インチである。その結果、最小の厚さ０．００１０インチ（２５μｍ）が使用される。
・透明な領域：一実施例において、２０μｍのＯＣＴ分解能セル厚さが使用される。
・不一致領域：ゼロ。光学指数の不一致が提示されるかもしれない（生体外の空気中で）し、又は提示されないかもしれない（対照的に生体内で）。
【０１０３】
第２のフィルタに関して、複数のフィルタリング動作が１回以上実行される。
・厚さを有するドープ領域又は他の特徴：厚さに関して変更された仕様は、（２５〜５０μｍ）である。
・透明な領域：ドープされた層の厚さと逆に変化する（トータルのシースの厚さは一定である）。
・不一致領域：ゼロ。光学指数の不一致が提示されるかもしれない（生体外の空気中で）し、又は提示されないかもしれない（対照的に生体内で）。
【０１０４】
一実施例において、もし例えば図２Ｂ、３Ａ、及び３Ｂに存在するようなドープされたシースが発見されないならば、システム又は較正モジュールは、例えば図２Ａに存在するようなファイバ３に隣接するドープされたシース又はリングを捜そうとする。ドープされたシースの欠如は、限定的ではないが、異なるタイプのカテーテルが使用されているという徴候であり得る。もしシステムがファイバの近くでドープされた層又はリングを発見することができないならば、エラー信号が生成される。もしこのシステムが較正特徴を発見して見失うか、又は較正特徴を発見できないならば、システムはデータを使用不可能として示すか、又はオペレータ警報を生成することができる。
【０１０５】
「カテーテルのタイプ及び特徴」
図２Ａは、１つのカテーテルタイプを描写し、図２Ｃ及び２Ｄは、２つのカテーテルタイプの様々な特徴を描写する。システムは、これらのタイプ及び他のタイプを識別するように構成される。概して、システムは、ファイバの近くで、最初にドープされたシースを捜すとともに、捜しているものが発見されない場合は、又はドープされたリングを捜す。これは、プルバックが実行される前に、自動較正の一部分として実行される。このように、カテーテルタイプは、どのようにデータがモジュラー画像処理パイプラインにおいて処理され得るかを通知する。
【０１０６】
カテーテルは、ファイバとシースとの間の領域を満たすフラッシュ溶液と連携するように設計されている。これは、血液の進入を防ぐのを助け、そしてプルバックの間のＯＣＴイメージングのために管腔を洗い流すのに使用される。溶液は、ファイバとシースとの間に適切なレベルの屈折率の整合を提供するように構成される。そのプローブが空気中にある場合、ドープされたシースは、それが血液中にある場合と比較して、より設置し易い。ファイバの近くのＰＥＴのリングと比較された場合に、ドープされたシースは、より大きい度合いで組織と共通点を有する。その結果、複数しきい値サンプリングが、ドープされたシースの候補を識別するために実行されることができる。これらは、記録されることができるとともに、ドープされたシースが存在するという適切な可能性を十分な数のサンプルが示す場合に、そのシース位置は所定のフレームのために使用される。
【０１０７】
「複数のプリフェッチ構造の実施例の特徴」
図７は、脈管内イメージングプローブを用いて獲得された走査線、サンプル、又はフレームを処理することに適切な画像データ処理構造を描写する。最初に、プローブのプルバックからのフレームが、ここでは図７において画像データ処理モジュールＡとして示される第１の画像データ処理モジュールの入力として提供される。所定の実施例において、一般的に、ここで説明されるステップ及び処理は、サンプル、走査線、フレーム、又はフレームレベルのセットで動作するように構成されることができる。その結果、ここでは、限定はしないが、前述のタイプのＯＣＴデータのうちの１つに対する参照は、別のタイプのＯＣＴデータに変えられることができる。したがって、フレームに対する参照は、同様に、走査線に関して関連した実施例が動作することを意図しており、逆もまた同じである。好ましい一実施例において、ここで説明された較正ステップ、処理ステップ、及びフィルタリングステップの全ては、走査線に関して実行される。
【０１０８】
一実施例において、画像データ処理モジュールは、示されたフレーム１、フレーム２、及びフレーム３のようなプルバックからのフレームに関して動作するように構成される。各フレームは、画像処理モジュールＡにより、モジュールが各フレームに関して動作して各フレームに対する出力を生成する第１の経路の一部分として受け取られる。フレーム１に関して、出力はフレーム１に対する出力Ａ１であり、フレーム２に関して、出力はフレーム２に対する出力Ａ２であるとともに、フレーム３に関して、出力はフレーム３に対する出力Ａ３である。
【０１０９】
一実施例において、出力のそれぞれは、例えばフレームにおけるピクセルをシフトするために使用される可能な値など、又は、例えばサンプル経路と参照経路の長さを実質的に同じにすることと調和するか又は異なるフレーム若しくは走査線における較正特徴をそろえるか若しくは検出することと調和する走査線におけるサンプルなど、のような値であるかもしれない。出力は、他のフレーム及び他の画像処理モジュールに対する適用のための行列のような、演算子そのものであり得る。一実施例において、モジュールＡは、図８において示されたモジュールのうちの１つであり、そしてモジュールＢは、図８からの別のモジュールである。一実施例において、モジュールＡに関して実行された第１の経路は、プリフェッチである。
【０１１０】
一実施例において、画像処理モジュールＡは、プルバックからフレーム又は複数の走査線を受け取り、フレーム又は走査線を処理し、そしてフレーム又は走査線出力を生成する。第２の経路は、点線枠で第２の経路において示されるフレーム３に適用された出力Ａ３のような出力の適用であり得る。図７の中央上部分において示されたモジュールＡからモジュールＢに進む連鎖配列を仮定すると、フレーム１、２、及び３は、モジュールＡによって処理されて、フレーム１（Ａ１適用済み）、フレーム２（Ａ２適用済み）、フレーム３（Ａ３適用済み）のように示される点線のボックスをもたらす。
【０１１１】
それから、これらの処理フレームは、画像データ処理モジュールＢに提供され、第１の経路の一部分として示されたように、各フレームは操作され、したがって出力Ｂｌ、Ｂ２、及びＢ３が生成される。図示されたように、これらの出力は、モジュールＢに対する入力フレームに適用され、したがって、その結果生じるフレームは、Ｂ１が適用済みのフレーム１、Ｂ２が適用済みのフレーム２、及びＢ３が適用済みのフレーム３になる。Ａ３、Ａ２、及びＡ１に対する参照は維持されないが、モジュールＡにより適用される操作は、例えば、モジュールＢがモジュールＡの操作のうちのいくつか又は全部を取り消すように構成されない限り、図７の右上角において示されたモジュールＢによる出力フレームに対して存続する。
【０１１２】
例えば、一実施例において、モジュールＡは、プルバックから受け取られたフレームのセットに関する連続的な較正を提供するように構成され得る。その結果、モジュールＡの適用のあとで、それらのフレームは較正されるであろう。さらに、モジュールＢは、例えば影除去ライトニング（shadow  removal  lightening）又はガイドワイヤ検出のようなあらゆる追加の画像処理の適用の前に、較正されたフレームを有利に受け取るであろう。図５において示された様々なプルバック後処理モジュール、及び図８において示された処理モジュールは、ここで説明されたあらゆる他のソフトウェアモジュールと同様に、図７に関して描写されて説明された構造、及びそのあらゆる等価物又は拡張物による使用に適している。
【０１１３】
「マルチフレームパイプライン、及び逐次的な／順序付きのフレーム処理」
一つには、本発明の一実施例は、複数のプリフェッチ構造に関係する。例えば、一実施例において、較正結果は、画像データのフレームの第２のプリフェッチにより表示又は処理されるべき、画像データのフレームの第１のプリフェッチに関して計算される。一実施例において、画像データの第２のストリームがここで説明された画像処理パイプラインに従って処理されるので、未加工の処理されない画像データがプルバックから表示されることができる。
【０１１４】
管腔検出の間のマルチフレームデータの使用の例として、２つのフレームの使用は、管腔境界を検出することの正確度を増大させるのに役立つ。例えば、ガイドワイヤは、境界の一部分を不明瞭にする影を投げ掛ける。しかしながら、走査線は、同様に、図示された管腔の除去されていない破片又は血液により妨害される可能性がある。その結果、走査線は、複数の閉塞の点を画像化するかもしれない。しかしながら、この破片は小さい傾向があり、したがって、前のフレームを見ることにより、壁はフレームの間で連続性を有する一方、破片はフレームの間で連続性を有していないので、破片は壁と区別されることができる、ということを判定するために、ソフトウェアが使用されることができる。
【０１１５】
図７におけるモジュールＡのように、画像データフレームについて２つの経路を実行することは、所定のモジュールの動作の全てが実行されてキャッシュに格納されることを可能にする。これらは、プルバックからのフレームのセットに対するアレイとして保持されることができるか、又はプルバックからのフレームのセットに対して適用されることができる。修正されたフレームのセット、又は、フレームのセットとそのようなアレイは、次に、モジュールＢのような次の画像データ処理パイプラインモジュールに渡されることができる。一実施例において、モジュールＡ及びモジュールＢは、図８において示された画像処理ソフトウェアパイプラインの中から選択されるソフトウェアモジュールのうちのいずれかであり得る。一実施例において、ＯＣＴ、ＩＶＵＳ、又は他のものにかかわらず、画像化データ収集プルバックから獲得された画像のセットのいずれかから１つの画像データ処理モジュールに対するデータをプリフェッチすることは、図８の処理経路のうちの１つ又は複数に対する入力として使用されることができる。一実施例において、図８に広がる経路のうちの１つ又は複数は、処理資源、及びユーザへの興味のある出力に基づいて選択され得る。
【０１１６】
プルバックが管腔運動を引き起こすと仮定すると、画像処理パイプラインを連続的な較正から始めること、及びプルバックのあとに続く管腔検出で終わることが好ましい。一実施例において、連続的な較正は、ソフトウェアベースの較正のことを指し、それにより各フレームにおけるカテーテル又は光ファイバがフレームの間でそろえられる。一方、一度管腔検出が実行されたならば、人は、マルチフレームシステムにおける使用のために言及されたステップのうちのいずれかである上記のステップを選択するであろう。
【０１１７】
このように、パイプラインソフトウェアモジュールは、図８において示されたように、生理学的な制限及びデータ処理の制限に基づいて、ツリー構造に配置される。生理機能及びデータ入力は、パイプラインにおけるモジュールの好ましい順序をもたらすことができる。いくらかの場合において、順序は、例えば管腔検出などの結果を改善するか、又は可能な限りの信頼できる出力を生成する。交換可能なカプセル化されたソフトウェアモジュールの順序の選択、及び連続的な較正の利益は、改善されたデータ処理の結果及び効率をもたらす。
【０１１８】
図８において示されたように、ソフトウェアモジュールは、エラー伝搬の可能性を減少させるとともに、モジュールの交換及びフレームの処理順序に対する変更を可能にするために、交換可能であるように構成されることができるとともに、相互と比較してカプセル化されるよう構成される。画像データパイプラインのステージは、生理学的な制限及びマルチステージ較正ルーチンに基づいて、分解能を改善し、そしてエラーを回避するように配列される。一実施例において、アルゴリズムは、２つの段階を有している。第１の段階は、潜在的なガイドワイヤ領域を収集するためのプリフェッチの間に動作し、一方、第２の段階は、もしプルバックが複数のフレームを有しているならば実行される。第１の段階は、各フレームに対する情報を収集する単一のフレーム処理として動作する。一実施例において、第２の段階は、単一のフレーム処理からの情報を使用する複数のフレーム処理として実行される。
【０１１９】
マルチフレームシステムは、正確度を向上させ、そしてノイズを減少させるために、２つ以上の経路を使用する。１つの経路は、フレームを演算するとともに分析し、モジュール操作に基づいて、補正値又は他の出力を生成する。較正は、第１の画像データ処理モジュールとして選択される。較正モジュールを通る第１の経路は、放射状の又は他の距離を識別し、それにより、フレームの間で光ファイバ受信信号をそろえるために、画像がシフトされる必要がある。一実施例において、管腔検出が、パイプラインにおいてそれの前に起こるガイドワイヤ検出、側枝検出、及びステント支柱検出に依存しているので、管腔検出は、パイプラインにおいて後方に存在する。
【０１２０】
「低い輝度領域及び他の構造上の特徴を使用した画像特徴の分解」
図９Ａにおいて、脈管内イメージングプローブの一部分が示される。プローブは、ガラスのセクションを含む光ファイバ１９０のセクションに隣接するビームディレクタ１８０を含む。さらに、図９Ａのより低い部分における不規則な領域によって示されたように、プローブにおける２つの融着接続部は、低い輝度領域を作成することができる。この領域がガラスのセクションに対応するので、光は過度の散乱なしで通過するはずである。
【０１２１】
ＯＣＴ及びイメージングプローブに関連付けられた１つの課題は、リングがプローブの実質的に円形の断面及び多くの構成要素の結果の画像に容易に生じ得ることである。カテーテル、接合部、及びイメージングシステムの他の光学部品により作られ得るこの自然のリングは、較正を妨害する可能性がある。例えば、そのようなリングは、連続追跡され得るとともに、較正特徴として誤って処理され得る。
【０１２２】
一実施例において、画像における示された接合部領域のような既知の輝度領域及び他の領域は、そのような特徴が捜されている場合に、較正特徴の候補としてのリングのような特定の信号を除外するために使用されることができる。したがって、プローブの構成要素及びその配置に基づく、画像フレームにおける既知の低い輝度領域は、較正の効率を向上させ、そして誤ったリング及び他のアーチファクトを除外するために使用されることができる。
【０１２３】
図９Ｂは、関連のイメージングアーチファクトをもたらす製造の問題を示す。示された光ファイバ１９５は、ファイバに対して接着される層に配置される。所定の実施例において、これは、プローブが関連して移動することができるものに関して、イメージングフィールド内の較正特徴と対照的である。ファイバの中心を外れる配置は、追加の較正ステップをもたらし得る。ＸとＹが異なるので、回転した場合に、走査線として記録された距離は、結果を歪曲する量だけ基準から外れるとともに、次の画像処理に影響を与える。その結果、他の較正特徴が、この結果を補償するために使用される可能性がある。
【０１２４】
「連続的な較正、及び操作上の誘因」
一般的に、モータベースの較正アプローチは、イメージングカテーテルの通常の動作モードにおける偏差を検出しない。図１０Ａでは、図面の底辺部分のＬモードにおいて周期的に拡大しているパターンから見られ得るように、イメージングプローブは適切に動作していない。同様に、図１０ＢにおけるＬモードが示すのは、ファイバ又はレンズが信号をもはや中継していないということである。ここで説明された連続的な較正特徴は、断面画像の周期的な追跡を含むことができる。その結果、較正特徴を含むことができるそのような断面画像を使用することにより、所定の較正特徴の中の較正特徴に対するロックの喪失は、イメージング手続きを中止するために、又はそうでなければオペレータに警報を出すために、使用されることができる。較正特徴に関してのロック又はトラッキングの喪失は、警報を誘発し得るか、又は、プルバックデータが使用されることができないことをオペレータに通知し得る。しきい値は、あらかじめ定められたフレーム数、又はあらかじめ定められた期間を越えるロックの喪失を含むことができる。
【０１２５】
「クロスフレームデータフィッティング、補間、及びスプラインベースのソフトウェア実施例」
ここで説明されたように、画像データのフレームのセットは、光干渉断層撮影法データ収集プローブにより送られるとともに受け取られた光信号に基づいて生成される。プローブは、光ファイバを含むか又は光ファイバと光通信するプローブ先端部を含む。
【０１２６】
プローブが画像化される血管のセクションに沿って移動するにつれてプローブ先端部から脈管壁まで送られた光線が渦巻線をたどるように、プローブが回転するにつれてプローブは血管を通してプルバックされる。このセクションは、指定されたプルバック距離Ｄを有している。フレームのセットは、プルバック距離Ｄに関して獲得される。
【０１２７】
いくらかのフレームに関して、特定のフレームを使用できなくさせるエラーが生じ得る。例えば、ここで説明されたように、楕円形は、例えばシースに、又はシースの内部に、又はシースの外部になど、シースに関連して配置されたドープされた層にフィットすることができる。このドープされた層は、異なる較正ルーチンのような様々な目的のために使用される。もしそのような楕円形のフィッティングが失敗しているならば、又は、もしその結果生じる楕円形のフィットがドープされた層の位置と比較して誤って計算されているならば、その結果生じるフィットは、次の較正処理ステップの間に廃棄されるか又は無視されると考えられることができる。
【０１２８】
プローブがプルバックの間に配置されるポリマシースは、概して、楕円形の断面を有している。プローブの光ファイバ、及びシースは、画像データのフレームにおいて、目に見えるか、又は検出可能である。そのような楕円形の特別な場合として、この断面は円形になる。動脈の動き及びシースの柔軟な性質を前提として、シースは、断面の透視図から、シースの周囲が様々な規則的な又は不規則な連続カーブで変化するように、曲げられることができるか、又は折り畳まれることができる。シースが物理的実体であると仮定すると、所定のシースの周囲の長さのような様々なパラメータは、プルバック距離に沿って獲得されたフレームを横断して同じであるか又は実質的に同じであるべきである。その結果
たとえシースが楕円形から不規則な輪郭まで変形するとしても、その周囲の長さは、フレームの間で一定であるか又は実質的に一定であるべきである。
【０１２９】
一実施例において、周囲の長さは、現在は、最良フィットの楕円形に基づいて推定されている。別の実施例において、計算されたオフセットから直接周囲の長さを計算するとともに、特定の状況においてよりノイズの傾向があるかもしれないが、これはより正確であろう。一実施例において、シースの平均径は、概して、フレームの間で一定の状態を維持するべきである別の測定基準として使用されることができる。光ファイバの位置が、同様に、フレームを横断して追跡されることができる。一実施例において、１つ又は複数の較正ソフトウェアモジュールは、ここで説明されたスプラインベースのフィッティング又は楕円形のフィッティングを実行するために使用される。ソフトウェアモジュールは、フレームの間の不連続性及びジャンプを防止するために、制限を含むように構成されることができる。
【０１３０】
限定しないが、楕円形の偏心度、楕円形の中心位置、楕円形の周囲の長さ、及びオフセットの周囲の長さを含む、様々な他のパラメータが追跡されることができる。楕円形の偏心度−もし偏心度が１つのフレームから次のフレームまでに激しく変化するならば、それは楕円形のフィットにおけるエラーを示し、したがって異常値になるであろう。一実施例において、オフセットの周囲の長さは、楕円形の周囲の長さより較正基準として潜在的により正確であるが、しかし、これは、同様に、楕円形のフィットにより本質的に無視される間違ったオフセット検出に基づくエラーに支配されるであろう。
【０１３１】
一般的に、もし楕円が、所定のフレームに関して、シース又はその中の配置された散乱粒子にフィットすることができるならば、そのフレームは、較正及びイメージングにとって有益である可能性がある。この楕円形のフィッティングは、１つ又は複数の較正ルーチンの一部分として使用される。一実施例において、図１１において概説されたように、スプラインベースのフィッティングに基づく楕円形のフィッティングは、１つ又は複数のステップを使用して実行される。
【０１３２】
オフセットがフレームの中の各線に対して計算され、楕円はオフセットに対してフィットしている。各フレームに対して、楕円形の平均直径又は平均半径のような楕円形に関するサイズ値が、所定のフレームに対するオフセット値として保存される。プルバックにおける全てのフレームは、１ミリメートルの別個のウィンドウに分割される。フレームごとのオフセット値に基づく各ウィンドウ内のオフセット中央値は、スプラインをフィッティングするための値として使用される。
【０１３３】
スプラインは、全てのフレームに対するオフセットを効果的にモデル化し、そして各ウィンドウについて使用される中央値に起因して、異常値のオフセットは効果的に無視される。スプラインのフィットが滑らかになるであろうから、それは較正に使用するのに適切な値になる。スプラインは、表示されるべきフレームを選択しない。スプラインは、オフセット検出に失敗したフレーム、又は検出されたオフセットが誤って計算された（異常値）フレームに対して、オフセット値を効果的に補間する。
【０１３４】
一般的に、可能なファイバコア位置に対する場所、シースの直径、シースの周囲の長さ、及びここで概説された他の要因のような、フレームを横断する一貫性に関して追跡されることができる特徴は、フレームを横断する補間のための関係性を生成するために使用されることができる。これは、シース検出又は楕円形のフィットが失敗した場合に、有益である。そのようなエラーが発生する場合に、多項式スプライン又は他の補間方法が、エラー状態を有するフレームのための較正補正値を獲得するために、使用されることができる。具体的には、補間は、オフセットが正しく計算される周囲のフレームからの有効なオフセットを使用することにより、オフセットが計算されないであろうフレームのための適切な較正補正値を抽出する処理のことを指す。
【０１３５】
スプラインフィットを使用できない状態にするであろういくらかのエラー状態がある。一実施例において、もし下記の状況の１つ以上があてはまるならば、多項式フィット又はスプラインフィットベースの方法を使用してフレームを処理することは、終了するか又はそうでなければ中断される。
・１つのウィンドウから次のウィンドウまでのオフセット中央値の間の計算された差異がしきい値（約２０ミクロン）を越える。
・ウィンドウのうちのいずれかに対する中央値が発見されない。これは、もしウィンドウの中のフレームが有効なオフセット測定値を有していないならば、発生する。
・全てのフレームのうちの１／２を越えるフレームが有効な計算された平均直径（オフセット）を有していない。
【０１３６】
一実施例において、画像データのフレームのデータフィッティングは、スプライン、又はスプラインフィッティングベースの方法を用いて行われる。一実施例において、連続的な較正のためのデータフィッティングアルゴリズムの入力は、プルバックにおける各１ミリメートルウィンドウに関して計算されたオフセット中央値の値である。それらのパラメータは、プルバックに沿ったサイズ１ｍｍの各ウィンドウにおいて計算されたオフセット中央値の値である。サイズ又は位置のような楕円形を代表する、異なるウィンドウに対して獲得された値のセットに対して、多項式のフィットを実行することは、その楕円形が発見された尤度をテストするために使用される。もし楕円形のフィットのパラメータが複数のウィンドウにわたって首尾一貫しているならば、これは、正しい特徴が各画像フレームにおいて識別されたという状況を裏付ける。
【０１３７】
フィッティング処理は、楕円形サイズ値のようなオフセット値、又は各フレームに対して計算されるパラメータに関してフィットを実行する。もしスプラインアルゴリズム又はそうでなければ連続的な較正が特別な理由で動作しないならば、ソフトウェアは、ユーザを手動の検査／調整画面に導くように構成される。プローブ画像が、手動の選択のために、又は、評価するための候補のセットをユーザに提供するか、若しくはユーザからのより多くの情報を要求するために、ユーザに対して提供される。
【０１３８】
「データ収集プローブの実施例及びパラメータ」
一実施例において、プローブの内層、中心層、又は外層は、ドープされることができる。一実施例において、２つの密接に配置された層は、二重線反射（double-line  reflection）を提供するために使用される。一実施例において、これらの二重層は、プローブのシース又は外層に配置されることができる。二重線反射構成は、偽の反射を緩和するために使用されることができる。
【０１３９】
一実施例において、データ収集プローブは、同じ構成要素内の２つの層よりむしろ、ドープされた材料の間に空間を有する２つの層を別個の構成要素に含むことができる。例えば、十分な壁厚のドープされた材料（例えば光ファイバの近くの周囲のＰＥＴ層など）又はドープされた層（例えばドープされた中間層を有するウィンドウ管状物（window  tubing）など）のいずれかを有する構成要素の組み合わせになる。ドープされたリングの組み合わせは、そのような方法において使用されることができる。例えば、ドープされたレンズＰＥＴ及びドープされたウィンドウ管状物（それぞれドープされた十分な壁（階層化されない）を有する、又は一方若しくは両方がドープされた層を有する）は、いくらかのデータ収集プローブの実施例のために使用されることができる。
【０１４０】
一実施例において、プローブ先端部に向かって、及びプローブ先端部から光が通過するフレキシブルなシースは、熱可塑性プラスチック材料から作られる。そのような材料の実例は、ポリエーテル−ポリアミドブロックコポリマである。部分的にドープされたシースは、管の形若しくは他の形に形成され得るか又は形作られ得る様々なプラスチック材料を使用して達成され得る。
【０１４１】
一実施例において、ドープされた層は、シースの中に配置されるとともに、約０．００１インチから約０．００４インチまで変動する厚さを有する。一実施例において、実質的に散乱粒子のない層は、シースの中に配置されるとともに、０から約０．００４インチまで変動する厚さを有する。
【０１４２】
一実施例において、本発明は、光干渉断層撮影法プローブに関係する。プローブは、第１の内径を定義するとともにポリマを包含する、実質的に透明な湾曲したカバーであって、第１の環状の厚さＴ１を有する第１の環状領域、及び第２の環状領域を含む実質的に楕円形の断面を備え、第２の環状領域が光散乱材料をドープされるとともに第２の環状の厚さＴ２を有し、第１の環状領域が光散乱材料を実質的に含まない、実質的に透明な湾曲したカバーと、ビームディレクタと、第２の内径を定義するトルクワイヤと、ビームディレクタと光通信する回転可能な光ファイバとを含み、回転可能な光ファイバは、第２の内径の中に配置され、トルクワイヤは、第１の内径の中にスライド自在に配置される。
【０１４３】
「脈管内プローブ用のシースのためのピクセル及び透明層のパラメータ」
図１２において示されたように、代表的なシース２００は、シース２００のための様々なインタフェース層の拡大された表示２１０を例示する。インタフェース層は、ＯＤとして識別された、シースの外層又は外径を含む。シース２００の１つの層２１５は、ドープ剤としての光散乱粒子を実質的に含まず、そして厚さＴ１を有する。シース２００の１つの層２２０は、ドープ剤としての光散乱粒子を含み、そして厚さＴ２を有する。
【０１４４】
一実施例において、特定の較正特徴のために使用されるドープされたシースは、ＯＣＴ分解能を明らかにするために調整される。シース２００におけるＯＣＴ分解能セル（OCT  resolution  cell）は、空気における分解能より１／ｎ−材料だけ更に小さい（更に良い）とともに、ここで、ｎ−材料は、材料の屈折率である。一実施例において、シース２００はポリマであり、そして大部分のポリマは“〜１．５”の屈折率を有している。その結果、空気における８〜２０μｍの分解能は、シース２００のポリマにおける“〜１２．５”μｍの分解能セルになる。
【０１４５】
一実施例において、ＯＣＴの下で、透明層である層２１５は、実際の層より１分解能セル（one  resolution  cell）分だけ更に薄いように見え、一方、ドープされた層２２０は、実際の層より１分解能セル分だけ更に厚いように見える。ＯＣＴの使用に起因する分解能問題は、下記のように２つの数式を用いて評価されることができる。
（１）ＤＬＴ＋１×ＲＣｍ＝ＣＬＴ−１×ＲＣｍ（等しい見かけ上の厚さの所望の状態）ここで、ＣＬＴ＝透明層の厚さ（clear  layer  thickness）、ＤＬＴ＝ドープされた層の厚さ（doped  layer  thickness）、ＲＣｍ＝材料の分解能セル（Resolution  Cell,  material）である。
（２）ＤＬＴ＋ＣＬＴ＝ＴＴ（ＴＴ＝全体のシース壁厚）
【０１４６】
一例として、１００μｍのウィンドウ厚さ（実際の）に対して、ドープされた層は３７．５μｍであり、そして透明層は６２．５μｍ（実際の）であり、ＲＣｍ＝〜１２．５μｍである。これは、見かけ上の層の厚さの１：１の所望の比率をもたらす。（３７．５＋１２．５＝６２．５−１２．５）である。シースの２つの層に対する構造比率は、その場合に、このＴＴ及びＲＣｍに対して３：５であり［３７．５：６２．５＝３：５］、ここで、３：５はＲＣｍ（検出のための最小の量子）の単位で表される。
【０１４７】
結果として、最小のシース壁は、ＣＬＴ−ｌ×ＲＣｍ＝１ＲＣｍである場合に、したがってＣＬＴ＝２×ＲＣｍ、又は２５μｍになる。その場合に、最小のシース壁厚は３７．５μｍになり、ＤＬＴは１２．５μｍになる。この場合、構造比率は１：２になる。これは、最小の検出可能な厚さがちょうど１ＲＣｍであることを前提とする。
【０１４８】
スペックル削減は、見かけ上の壁厚に関する不確かさを１／平方根（ｎ）だけ削減することができ、ここで、ｎはサンプリングされた走査線の数である。したがって、ＲＣｍは、１／平方根（ｎ）だけ小さくなるかもしれない。本願の場合、８本の走査線を平均化することができ［（スポットサイズ×断面ごとの走査線の数）／外周＝８］、したがって、ＲＣｍの平均は４．４μｍになる。
【０１４９】
一実施例において、Ｔ１とＴ２の比率は、およそゼロを越える値から１まで変動する。一実施例において、ＤＳ領域とＵＤＳ領域との間の境界は、較正特徴である。一実施例において、Ｔ２とＴ１の比率は、約１：５である。一実施例において、Ｔ２とＴ１の比率は、約３：５である。一実施例において、Ｔ２とＴ１の比率は、約４：６である。
【０１５０】
一実施例において、シース２００の厚さは、Ｔ１＋Ｔ２である。一実施例において、Ｔ１＋Ｔ２は、約６０μｍである。一実施例において、Ｔ１＋Ｔ２は、約１００μｍである。一実施例において、Ｔ１＋Ｔ２は、約１２０μｍである。一実施例において、Ｔ１＋Ｔ２は、約１４０μｍである。一実施例において、Ｔ１＋Ｔ２は、約１６０μｍである。一実施例において、Ｔ１＋Ｔ２は、約１８０μｍである。一実施例において、Ｔ１＋Ｔ２は、約２００μｍである。一実施例において、光散乱材料は、二酸化チタン（titanium  dioxide）を含む。
【０１５１】
一実施例において、較正特徴は、入射光に対して単一散乱が維持されるように、サイズで分類されて、位置付けされる、光散乱粒子の配置を含む。したがって、一実施例において、データ収集プローブの所定の細長い層又はフィルムに散乱粒子を配置する場合に、複数の散乱しきい値が制限としてセットされる。帰還信号（ドープされた層の輝度）が等しく増加しない一方、減衰が急速に増加することになるので、これはわかる。
【０１５２】
説明において、本発明は、光干渉断層撮影法との関連で論じられるが、しかしながら、これらの実施例は限定することを意図しておらず、一般的に、当業者は、本発明が、他の画像診断療法及び診断法、又は光学システムのために、同様に使用されることができる、ということを認識することになる。
【０１５３】
用語“光”及び“電磁放射”は、各用語が電磁スペクトルにおける全ての波長（及び周波数）範囲、そして個々の波長（及び周波数）を含むように、ここでは互換的に使用される。同様に、用語“装置（device）”及び“装置（apparatus）”は、同様に、互換的に使用される。一つには、本発明の実施例は、限定はしないが、電磁放射の信号源及びその構成要素、そのような信号源を含むシステム、サブシステム、及び装置、前述のものの一部分として使用されることができるか、又は前述のものと通信することができる、機械的装置、光学的装置、電気的装置、及び他の適切な装置、並びに前述のもののそれぞれと関連した方法に関連するか、これらを含む。したがって、電磁放射の信号源は、１つ若しくは複数の波長又は周波数の光を、放出する、再放出する、送る、放射する、又はそうでなければ生成する、あらゆる装置、物体、システム、又は機器の組み合わせを含むことができる。
【０１５４】
電磁放射の信号源の一例は、レーザである。レーザは、誘導放出のプロセスにより光を生成するか若しくは増幅する、装置又はシステムである。レーザ設計におけるタイプ及び変形物は、列挙するにはあまりにも広範囲におよび、そして発展し続けるが、本発明の実施例における使用に適切なレーザのいくつかの限定しない実例は、波長可変レーザ（時折、掃引信号源レーザと呼ばれる）、スーパールミネセントダイオード、レーザダイオード、半導体レーザ、モード同期レーザ、ガスレーザ、ファイバレーザ、固体レーザ、導波路レーザ、レーザ増幅器（時折、光増幅器と呼ばれる）、レーザ発振器、及び増幅自然放出レーザ（時折、ミラーレスレーザ、又は超放射レーザと呼ばれる）を含むことができる。
【０１５５】
「非限定的なソフトウェアの特徴、及び実施例」
下記の説明は、ここで説明された本発明の方法を実行することに適切な装置ハードウェア及び他の動作コンポーネントの概観を提供することを意図している。この説明は、本発明の適用できる環境又は範囲を限定することを意図していない。同様に、ハードウェア及び他の動作コンポーネントは、上記で説明された装置の一部分として適切であり得る。本発明は、パーソナルコンピュータ、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースの電子装置又はプログラム可能な電子装置、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む他のシステム構成によって実践されることができる。本発明は、同様に、例えば異なるカテーテル検査室又はカテーテル処置室などにおいて通信ネットワークを通して連結される遠隔処理装置によりタスクが実行される分散コンピューティング環境において実践されることができる。
【０１５６】
詳細な説明のいくらかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに関する動作のアルゴリズム及び記号表現に関して提示される。これらのアルゴリズム的記述及び表現は、コンピュータ及びソフトウェア関連分野の当業者により使用されることができる。一実施例において、アルゴリズムは、ここでは、そして一般に、望ましい結果につながる動作の自己矛盾のないシーケンスであると考えられる。方法ステップとして実行される動作、又はそうでなければここで説明される動作は、物理量の物理的操作を必要とする動作である。通常、必ずしも必要ないが、これらの量は、保存され、転送され、結合され、変換され、比較され、及びそうでなければ操作されることが可能である、電気信号又は磁気信号の形をとる。
【０１５７】
明確に別の方法で名言されない限り、下記の討論から明白であるように、説明の全体を通じて、“処理”、若しくは“演算”、若しくは“検索”、若しくは“検出”、若しくは“測定”、若しくは“計算”、若しくは“比較”、若しくは“フィッティング”、若しくは“補間”、若しくは“適用”、若しくは“二値化”、若しくは“フィルタリング”、若しくは“較正”、若しくは“生成”、若しくは“判定”、若しくは“表示”のような用語を利用する討論、又は、ブールロジック若しくは他のセット関連の動作などは、コンピュータシステム又は電子装置のレジスタ及びメモリの中の物理的な（電子的な）量として表されたデータを、同様に電子メモリ又はレジスタ又はそのような情報記憶、伝送、若しくは表示装置内の物理量として表された他のデータに処理するとともに変換する、演算装置又は電子装置の動作及び処理のことを指す、ということが認識される。
【０１５８】
いくつかの実施例において、本発明は、同様に、ここでの動作を行うための装置に関係する。この装置は、特別に必要とされた目的のために組み立てられ得るか、又は、それは、コンピュータに保存されるコンピュータプログラムにより選択的にアクティブにされるか若しくは再構成される汎用コンピュータを含み得る。
【０１５９】
ここで提示されたアルゴリズム及び表示は、本質的に、特別なコンピュータ又は他の装置と関係がない。様々な多目的のシステムがここでの教示に従ってプログラムによって使用され得るか、又は、必要とされる方法ステップを実行するために更に専門の装置を組み立てることが好都合であると証明され得る。様々なこれらのシステムのために必要とされる構造は、下記の説明から明らかになるであろう。さらに、本発明は、特定のプログラミング言語に関連して全く説明されず、そして各種の実施例は、したがって様々なプログラミング言語を用いて実施され得る。
【０１６０】
本発明の実施例は、決して限定されないが、プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ、若しくは汎用コンピュータ）による使用のためのコンピュータプログラムロジック、プログラマブルロジックデバイス（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは他のプログラマブルロジックデバイス）による使用のためのプログラマブルロジック、個別部品、集積回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））、又は、これらのあらゆる組み合わせを含む他の手段を含む、多くの異なる形式において具体化され得る。本発明の典型的な実施例において、ＯＣＴプローブ及びプロセッサベースのシステムを使用して収集されたデータの処理のいくらか又は全ては、コンピュータ実行可能な形式に変換され、それ自体はコンピュータ読み取り可能媒体に保存され、そしてオペレーティングシステムの制御下にあるマイクロプロセッサにより実行される、コンピュータプログラム命令のセットとして実施される。したがって、照会応答及び入力データは、プリフェッチ値、較正補正値、オフセット値のうちの１つ又は複数を生成すること、管腔境界を検出すること、セットされたしきい値に対して測定された垂直の距離を比較すること、及びそうでなければ、画像比較、２値化、信号処理、パターンマッチング、アーチファクト除去、連続的な較正、及び上記で説明された他の特徴及び実施例を実行すること、に適切なプロセッサの理解できる命令に変換される。
【０１６１】
ここで以前に説明された機能の全部または一部を実施するコンピュータプログラムロジックは、決して限定はされないが、ソースコード形式、コンピュータ実行可能形式、及び様々な中間形式（例えば、アセンブラ、コンパイラ、リンカ、又はロケータにより生成された形式）を含む、様々な形式において具体化され得る。ソースコードは、様々なオペレーティングシステム又はオペレーティング環境による使用のための様々なプログラミング言語（例えば、オブジェクトコード、アセンブリ言語、又は、フォートラン、Ｃ、Ｃ＋＋、ＪＡＶＡ（登録商標）、若しくはＨＴＭＬのような高水準言語）のうちのいずれかにおいて実施される一連のコンピュータプログラム命令を含み得る。ソースコードは、様々なデータ構造及び通信メッセージを定義して使用し得る。ソースコードは、（例えば、インタープリタを通して）コンピュータ実行可能形式の状態になり得るか、又は、ソースコードは、（例えば、トランスレータ、アセンブラ、若しくはコンパイラを通して）コンピュータ実行可能形式に変換され得る。
【０１６２】
コンピュータプログラムは、半導体記憶装置（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、若しくはフラッシュ−プログラマブルＲＡＭ）、磁気記憶装置（例えば、ディスケット、若しくは固定ディスク）、光記憶装置（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、ＰＣカード（例えば、ＰＣＭＣＩＡカード）、又は他の記憶装置のような有形の記憶媒体内に永久的か又は一時的にあらゆる形式（例えばソースコード形式、コンピュータ実行可能形式、又は中間形式）で用意され得る。コンピュータプログラムは、決して限定されないが、アナログ技術、デジタル技術、光技術、無線技術（例えばブルートゥース）、ネットワーキング技術、及びインターネットワーキング技術を含む様々な通信技術のうちのいずれかを使用してコンピュータに伝送可能な信号内にあらゆる形式で用意され得る。コンピュータプログラムは、添付の印刷された説明書又は電子説明書とともに取外し可能な記憶媒体としてあらゆる形式で配布され得る（市販パッケージソフトウェア）か、コンピュータシステムによって（例えば、システムＲＯＭ若しくは固定ディスクに）先行読み込みされ得るか、又は通信システム（例えば、インターネット若しくはワールドワイドウェブ）を介してサーバ若しくは電子掲示板から配布され得る。
【０１６３】
ここで前もって説明された機能の全部又は一部を実装する（プログラマブルロジックデバイスによる使用のためのプログラマブルロジックを含む）ハードウェアロジックは、伝統的な手作業の方法を用いて設計され得るか、又は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）、ハードウェア記述言語（例えば、ＶＨＤＬ、若しくはＡＨＤＬ）、若しくはＰＬＤプログラミング言語（例えば、ＰＡＬＡＳＭ、ＡＢＥＬ、若しくはＣＵＰＬ）のような様々なツールを使用して電子的に設計され得るか、若しくは獲得され得るか、若しくはシミュレートされ得るか、若しくは実証され得る。
【０１６４】
プログラマブルロジックは、半導体記憶装置（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、若しくはフラッシュ−プログラマブルＲＡＭ）、磁気記憶装置（例えば、ディスケット、若しくは固定ディスク）、光記憶装置（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、又は他の記憶装置のような有形の記憶媒体内に永久的か又は一時的に用意され得る。プログラマブルロジックは、決して限定されないが、アナログ技術、デジタル技術、光技術、無線技術（例えばブルートゥース）、ネットワーキング技術、及びインターネットワーキング技術を含む様々な通信技術のうちのいずれかを使用してコンピュータに伝送可能な信号内に用意され得る。プログラマブルロジックは、添付の印刷された説明書又は電子説明書とともに取外し可能な記憶媒体として配布され得る（市販パッケージソフトウェア）か、コンピュータシステムによって（例えば、システムＲＯＭ若しくは固定ディスクに）先行読み込みされ得るか、又は通信システム（例えば、インターネット若しくはワールドワイドウェブ）を介してサーバ若しくは電子掲示板から配布され得る。
【０１６５】
適切な処理モジュールの様々な実例が、下記で更に詳細に論じられる。ここで使用したように、モジュールは、特定のデータ処理又はデータ伝送タスクを実行することに適切な、ソフトウェア、ハードウェア、又はファームウェアのことを指す。一般的に、好ましい実施例において、モジュールは、命令、若しくはＯＣＴスキャンデータ、カーネルフィルタ、フィルタ、二値化、パターン照合、干渉計信号データ、ガイドワイヤ位置、影領域位置、側枝位置、側枝直径、輝度プロファイル、及び興味のある他の情報のような様々なタイプのデータを受信し、変換し、ルーティングし、処理することに適切な、ソフトウェアルーチン、プログラム、又は他のメモリ常駐アプリケーションのことを指す。
【０１６６】
ここで説明されたコンピュータ及びコンピュータシステムは、データを獲得するか、処理するか、記憶するか、及び／又は通信する際に使用されるソフトウェアアプリケーションを記憶するためのメモリのような、動作可能に関連付けられたコンピュータ読み取り可能媒体を含み得る。そのようなメモリは、その動作可能に関連付けられたコンピュータ又はコンピュータシステムに対して、内部にあり得るか、外部にあり得るか、遠隔であり得るか、又は局所的であり得る、ということが認識されることができる。
【０１６７】
メモリは、同様に、例えば、限定しないが、ハードディスク、光ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（デジタル多目的ディスク）、ＣＤ（コンパクトディスク）、メモリスティック、フラッシュメモリ、ＲＯＭ（読み取り専用メモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリ）、ＰＲＯＭ（プログラマブルＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（拡張型消去可能ＰＲＯＭ）、及び／又はコンピュータ読み取り可能媒体のような他のものを含む、ソフトウェア又は他の命令を記憶するためのあらゆる手段を含み得る。
【０１６８】
一般的に、ここで説明された本発明の実施例と関連して適用されたコンピュータ読み取り可能記憶媒体は、プログラム可能な装置により実行される命令を記憶することが可能であるあらゆる記憶媒体を含み得る。適用できる場合、ここで説明された方法ステップは、コンピュータ読み取り可能記憶媒体又はメモリ媒体に記憶された命令として具現化され得るか又は実行され得る。これらの命令は、Ｃ＋＋、Ｃ、Ｊａｖａ（登録商標）、及び／又は本発明の実施例に従って命令を作成するために適用され得る様々な他の種類のソフトウェアプログラミング言語において具現化されたソフトウェアであり得る。
【０１６９】
記憶媒体は、非一時的であり得るか、又は非一時的素子を含み得る。その結果、非一時的記憶媒体又は非一時的素子は有形の素子を含むことができ、有形とは、素子がその物理的状態を変え得るが、素子が具体的な物理的形態を有していることを意味している。したがって、例えば、非一時的素子は、状態におけるこの変化にもかかわらず有形の状態を維持する素子のことを指す。
【０１７０】
本発明の態様、実施例、特徴、及び実例は、全ての点で実例となると考えられるべきであるとともに、本発明を限定することを意図しておらず、その範囲は、請求項のみにより定義される。権利請求された発明の精神及び範囲からはずれることなく、当業者には、他の実施例、修正物、及び使用法が明白であろう。
【０１７１】
本出願における表題及び項の使用は、本発明を限定することを意味しておらず、各項は、本発明のあらゆる態様、実施例、又は特徴に適用されることができる。
【０１７２】
構成物が特定の構成要素を有するか、含むか、若しくは備える、又は、処理が特定の処理ステップを有するか、含むか、若しくは備えると説明される本出願の全体を通して、本技術の構成物は、同様に、列挙された構成要素から本質的に構成されるか若しくは構成される、又は、本技術の処理は、同様に、列挙された処理ステップから本質的に構成されるか若しくは構成される、ということが意図される。
【０１７３】
本出願において、要素若しくは構成要素は含まれていると書かれているか、及び／又は、列挙された要素若しくは構成要素のリストの中から選択されると書かれている場合に、要素又は構成要素は、列挙された要素又は構成要素のうちのいずれか１つであり得るとともに、列挙された要素又は構成要素のうちの２つ以上から成るグループの中から選択され得る、ということが理解されるべきである。さらに、ここで説明される構成物、装置、若しくは方法の要素及び／又は特徴は、ここで明示的であろうと黙示的であろうと、本教示の精神及び範囲からはずれることなく様々な方法で結合され得る、ということが理解されるべきである。
【０１７４】
明確に別の方法で名言されない限り、用語“含む（include）”、“含む（includes）”、“含んでいる（including）”、“有する（have）”、“有する（has）”、“有している（having）”の使用は、概して、拡張可能であるとともに、限定しないと理解されるべきである。
【０１７５】
明確に別の方法で名言されない限り、ここでの単数の使用は複数を含む（とともに、逆もまた同じである）。さらに、文脈が別の方法で明らかに指示しない限り、単数形“ａ”、“ａｎ”、及び“ｔｈｅ”は、複数形を含む。加えて、明確に別の方法で名言されない限り、用語“約（about）”の使用が量的な値の前にある場合、本教示は、同様に、特定の量的な値そのものを含む。
【０１７６】
本教示が動作可能な状態を維持する限り、ステップの順序、又は特定の動作を実行する順序は重要でない、ということが理解されるべきである。さらに、２つ以上のステップ又は動作が、同時に行われ得る。
【０１７７】
値の範囲又はリストが提供される場合に、その値の範囲又はリストの上限値と下限値との間に入る各値が、個々に意図されるとともに、各値が具体的にここで列挙されたかのように、本発明の範囲内に含まれる。さらに、所定の範囲の上限値及び下限値の間のより小さい範囲、及び所定の範囲の上限値及び下限値を含むより小さい範囲が、意図されるとともに、本発明の範囲内に含まれる。代表的な値又は範囲のリストは、他の値又は範囲の否定ではないとともに、所定の範囲の上限値及び下限値を含んでいる。
【０１７８】
本発明の図面及び説明は、明瞭化の目的のために他の要素を除去する一方、本発明の明確な理解に関連した要素を例示するために単純化された、ということが理解されるべきである。しかしながら、当業者は、これらの要素及び他の要素が望ましいかもしれないということを認識するであろう。しかしながら、そのような要素が当該技術において良く知られているので、そしてそれらが本発明のより良い理解を容易にしないので、そのような要素の議論は、ここでは行われない。図面は、実例となる目的のために表されるとともに、構造図として表されない、ということが認識されるべきである。省略された詳細、そして、修正物又は代替の実施例は、当業者の興味や活動の範囲内にある。
【０１７９】
要素若しくは構造を提供するために、又は所定の機能若しくは所定の複数の機能を実行するために、本発明の特定の態様において、単一の構成要素は複数の構成要素と交換され得るとともに、複数の構成要素は単一の構成要素と交換され得る、ということが認識されることができる。そのような置き換えが本発明の特定の実施例を実践するように機能しないであろう場合を除き、そのような置き換えは本発明の範囲内にあると見なされる。
【０１８０】
ここで提示された例は、本発明の可能性及び具体的な実装例を例示することを意図している。それらの例は、主として当業者に対する本発明の説明の目的のためのものである、ということが認識されることができる。ここで説明されたこれらの図又は動作には、本発明の精神からはずれずに変形例が存在し得る。例えば、特定の場合には、方法のステップ若しくは動作は、異なる順序で実行されることができるか若しくは遂行されることができ、又は、動作は、追加されることができるか、削除されることができるか、若しくは修正されることができる。
【０１８１】
請求項は添付のようである。
【０１８２】
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の内容を実施例として示す。
［実施例１］
脈管壁を有するとともに、脈管内イメージングプローブを用いてスキャンされる脈管に配置される較正特徴を検出する方法であって、当該方法が、
前記脈管を通り抜けるプルバックの間に獲得される画像データをメモリ装置に保存するステップであって、前記画像データが複数のフレームを含むとともに各フレームが走査線を含む、ステップと、
スペックルが削減された第１のフレームを獲得するために、前記複数のフレームのうちの第１のフレームに対する走査線を平均化するステップと、
前記較正特徴が現れると推定される、前記スペックルが削減された第１のフレーム内の領域を識別するステップと、
前記較正特徴の候補サンプルを識別するステップと、
前記較正特徴の少なくとも一部分の厚さを使用して前記候補サンプルにより定義される領域を識別するステップと、
前記スペックルが削減された第１のフレームにおける前記較正特徴の境界を定義するために、前記候補サンプルに曲線をフィッティングするステップとを含む、方法。
［実施例２］
前記脈管内イメージングプローブが、光ファイバ、及び前記光ファイバと光通信するビームディレクタを備える、実施例１に記載の方法。
［実施例３］
前記較正特徴が、ポリマを含む実質的に透明な湾曲したカバーの実質的に楕円形の断面であり、前記楕円形の断面が、第１の環状領域及び第２の環状領域を含み、前記第２の環状領域が、光散乱材料をドープされる、実施例２に記載の方法。
［実施例４］
前記厚さが、前記第２の環状領域の環状の厚さであり、前記第２の環状領域が、同心円状に前記第１の環状領域の中に配置される、実施例３に記載の方法。
［実施例５］
前記脈管内イメージングプローブに取り付けられている装置から前記厚さを受け取るステップを更に含む、実施例４に記載の方法。
［実施例６］
前記厚さを使用して前記第２の環状領域を探索するステップを更に含む、実施例５に記載の方法。
［実施例７］
前記較正特徴内で前記光ファイバ及び前記ビームディレクタを回転させるとともに、前記血管の断面の画像を生成するステップであって、前記画像が、第１の光強度を有する第１の環状領域、及び前記第１の光強度より明るい第２の光強度を有する第２の環状領域を含む、ステップを更に含む、実施例２に記載の方法。
［実施例８］
スペックルが削減された第２のフレームを獲得するために、前記複数のフレームのうちの第２のフレームに対する走査線を平均化するステップと、
前記較正特徴が現れると推定される、前記スペックルが削減された第２のフレーム内の領域を識別するステップと、
第１の空間フィルタを使用して前記較正特徴の候補サンプルを識別するステップと、
前記較正特徴の少なくとも一部分の厚さを有する第２の空間フィルタを使用して前記候補サンプルにより定義される領域を識別するステップと、
前記スペックルが削減された第２のフレームにおける前記較正特徴の境界を定義するために、前記候補サンプルに曲線をフィッティングするステップとを更に含む、実施例３に記載の方法。
［実施例９］
フレームの前記走査線のうちの１つ又は複数における第１の輝度を有する暗い領域を識別するステップと、
前記暗い領域に現れる第２の輝度を有する光信号を、前記第２の輝度が前記第１の輝度より大きいならば除外するステップとを更に含む、実施例１に記載の方法。
［実施例１０］
前記識別するステップのうちの１つ又は複数が、１つ又は複数のフィルタを使用して実行される、実施例１に記載の方法。
［実施例１１］
前記境界の形状が不規則であるか又は形状しきい値を越える場合に、前記較正特徴の前記境界と関連付けられた画像データを除外するステップを更に含む、実施例１に記載の方法。
［実施例１２］
脈管内画像データ処理システムであって、
メモリと、
前記メモリと通信しているプロセッサとを備え、前記プロセッサに、
複数のフレームのうちの２つ以上のフレームの間で変化する楕円形の較正特徴を使用して、断面画像を含む複数のフレームを連続的に較正するステップであって、前記複数のフレームが血管を通り抜けるプローブのプルバックの間に収集されたデータを含む、ステップと、
前記複数のフレームにおけるガイドワイヤを検出するステップと、
複数の連続的に較正されたフレームを表示するステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を前記メモリが含む、システム。
［実施例１３］
連続的に較正する前記ステップが、前記複数のフレームの少なくとも大部分において前記楕円形の較正特徴を識別するステップを含む、実施例１２に記載のシステム。
［実施例１４］
前記楕円形の較正特徴を識別する前記ステップが、較正特徴の非同心の配置、較正特徴の円形輪郭、較正特徴の周囲寸法、較正特徴の面積寸法、較正特徴のより明るい環状のサブセットの厚さ、及び較正特徴のドープ領域の厚さで構成されるグループの中から選択される１つ又は複数の制限を使用して実行される、実施例１３に記載のシステム。
［実施例１５］
前記プロセッサに、
前記複数のフレームを複数のウィンドウに分割するステップと、
前記複数のウィンドウを横断する前記楕円形の較正特徴の測定値に対して曲線をフィットさせるステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例１３に記載のシステム。
［実施例１６］
前記プロセッサに、
連続的に較正されたフレームにおける１つ又は複数の側枝を検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームのうちの１つ又は複数に側枝を表示するステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例１３に記載のシステム。
［実施例１７］
前記プロセッサに、
前記連続的に較正されたフレームに関してフレームごとに血管の管腔を検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームに前記血管の前記管腔を表示するステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例１６に記載のシステム。
［実施例１８］
前記プロセッサに、
前記連続的に較正されたフレームに関してフレームごとにガイドカテーテルを検出するステップを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例１７に記載のシステム。
［実施例１９］
前記プロセッサに、
ステント支柱を検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームのうちの１つ又は複数にステント支柱を表示するステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例１６に記載のシステム。
［実施例２０］
前記プロセッサに、
前記連続的に較正されたフレームにおいてフレームごとに１つ又は複数の側枝を検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームにおける１つ又は複数のステント支柱をフレームごとに検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームに関してフレームごとに血管の管腔を検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームのうちの１つ又は複数に側枝、１つ又は複数のステント支柱、及び前記管腔を表示するステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例１６に記載のシステム。
［実施例２１］
前記楕円形の較正特徴が第１の境界線を含み、前記境界線が２つ以上のフレームの間で変化する、実施例１３に記載のシステム。
［実施例２２］
前記楕円形の較正特徴が前記第１の境界線の中に配置される第２の境界線を含み、前記第２の境界線が２つ以上のフレームの間で変化する、実施例２１に記載のシステム。
［実施例２３］
複数のフレームを連続的に較正する前記ステップが、較正された走査線のフレームを生成する前に各走査線を較正するステップを含む、実施例２１に記載のシステム。
［実施例２４］
前記プロセッサに、
前記第１の境界線の形状又は較正特徴トラッキングの喪失に応答して警報を生成するステップを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例２１に記載のシステム。
【図１Ａ】
2020199317.tif 000003
【図１Ｂ】
2020199317.tif 000004
【図２Ａ】
2020199317.tif 000005
【図２Ｂ】
2020199317.tif 000006
【図２Ｃ】
2020199317.tif 000007
【図２Ｄ】
2020199317.tif 000008
【図３Ａ】
2020199317.tif 000009
【図３Ｂ】
2020199317.tif 000010
【図３Ｃ】
2020199317.tif 000011
【図３Ｄ】
2020199317.tif 000012
【図４】
2020199317.tif 000013
【図５】
2020199317.tif 000014
【図６Ａ】
2020199317.tif 000015
【図６Ｂ】
2020199317.tif 000016
【図６Ｃ】
2020199317.tif 000017
【図７】
2020199317.tif 000018
【図８】
2020199317.tif 000019
【図９Ａ】
2020199317.tif 000020
【図９Ｂ】
2020199317.tif 000021
【図１０Ａ】
2020199317.tif 000022
【図１０Ｂ】
2020199317.tif 000023
【図１１】
2020199317.tif 000024
【図１２】
2020199317.tif 000025
【外国語明細書】
2020199317000001.pdf