(57)【要約】血管を画像化する技術が記載される。カテーテルに取り付けられたトランスデューサが、血管内の第１の部位にガイドされる。カテーテルは、第１の部位より近位の第２の部位に、トランスデューサが壁、内腔、および側枝の部分の形状を示す信号を生成することができるように選択された速度で動かされる。信号から得られた血管の第１の画像は、血管の第２の画像と方向を合わされて、第１の画像の第１の部分が第２の画像の第２の部分と合わされる。
2009528147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内腔を規定する壁を有する血管を画像化する方法であって、
前記血管に挿入されたカテーテルに取り付けられたトランスデューサを、前記血管内の第１の部位にガイドする工程であって、前記第１の部位が対象領域から遠位であり、前記対象領域が前記壁に接続された側枝を有する工程と、
前記トランスデューサが前記壁、前記内腔、および前記側枝の一部の形状を示す信号を生成することができるように選択された速度で、前記第１の部位より近位である第２の部位へ前記カテーテルを動かす工程と、
前記信号から得られた前記血管の第１の画像を、前記血管の第２の画像に方向合わせをして、前記第１の画像の第１の部分が、前記第２の画像の第２の部分に合わさるようにする工程であって、前記第１および前記第２の部分は前記側枝に対応する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記カテーテルを前記第２の部位に移動しつつ、前記トランスデューサからのエネルギーを前記血管の壁に方向づける工程と、
前記トランスデューサにおいて、前記壁から反射された前記エネルギーから得られるエコーを検出する工程であって、前記トランスデューサが前記エコーに基づいて前記壁の形状を示す信号を生成する工程と、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エネルギーを方向づける工程が、音響エネルギーを方向づける工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記壁の部分を示すフレームを生成する工程であって、前記部分が前記対象領域内に配置されている工程と、
前記フレームから前記第１の画像を構築する工程と、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記フレームから前記第１の画像を構築する工程が、
前記フレームの第１のサブセットを選択する工程であって、前記第１のサブセットが、整数の心拍サイクルで分けられた時間で取得したフレームを含む工程と、
前記第１のサブセットから連続フレームを重ねて前記血管のキャストを形成する工程と、を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のサブセットから前記連続フレーム間で相対方向を調節して、前記第１のサブセットの連続フレーム間の相対的な動きを補正する（ａｃｃｏｕｎｔ  ｆｏｒ）工程であって、前記相対的な動きは前記カテーテルの動きから生じる工程をさらに備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
血管造影法を使用して前記第２の画像を得る工程であって、前記第２の画像が前記血管の内腔境界の３次元キャストを示す工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
トランスデューサをガイドする工程が、前記内腔内の少なくともカテーテルの一部を示すリアルタイム血管造影図を得る工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記カテーテルを動かす工程が、前記側枝の一部を示す少なくとも１つの画像を生成するための情報を前記信号が含むように前記速度を選択する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
壁を有する血管の画像を生成する装置であって、
前記血管に挿入するためのカテーテルであって、前記カテーテルが、
前記壁、前記壁によって規定された内腔、および前記壁に接続された側枝の一部の形状を示す信号を生成するように構成されたトランスデューサを含むカテーテルと、
前記トランスデューサに結合された回路であって、前記回路が前記血管の第１の画像を前記信号から構築し、前記第１の画像を前記血管の第２の画像に対して方向づけて、前記第１の画像の第１の部分が前記第２の画像の第２の部分に合わさるように構成されおり、前記第１および前記第２の部分が前記側枝に対応する回路と、を備える装置。
【請求項１１】
前記トランスデューサが、
エネルギーを前記血管の壁に方向づけ、かつ、
前記壁から反射されているエネルギーから得られるエコーを検出するようにさらに構成されており、前記トランスデューサからの信号が前記エコーに基づいて生成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記トランスデューサが音響トランスデューサを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記トランスデューサが、前記カテーテルの廻りに回転するようにさらに構成されている、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記トランスデューサが、前記カテーテルの周囲に配置された一式の圧電素子を備え、前記トランスデューサが、エネルギーの回転ビームで前記壁を照明するようにさらに構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記回路が、血管造影からの前記第２の画像を受けるための入力を備え、前記第２の画像が前記血管の内腔境界の３次元キャストを示している、請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記トランスデューサによって生成された前記信号から前記壁の部分を示すフレームを生成し、
前記フレームの第１のサブセットを選択し、前記第１のサブセットが、整数の心拍サイクルで分けられた時間に取得したフレームを含み、
前記第１のサブセットから連続フレームを重ねて、前記血管のキャストを形成し、前記第１の画像が前記キャストを含むように前記回路がさらに構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
前記血管を介して前記カテーテルを、前記側枝より遠位である前記血管内の第１の部位にガイドし、
前記第１の部位より近位である前記血管内の第２の部位に、前記側枝の一部を示す少なくとも１つの画像が、前記トランスデューサによって生成された信号から得られることができるように選択された速度で前記カテーテルを動かす、ように構成されたコントローラをさらに備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
画像データを処理するためのソフトウェアを記憶させたコンピュータ読み取り可能な媒体であって、コンピュータに、
血管に挿入されたカテーテル上のトランスデューサによって生成された信号を受けさせ、前記信号は、前記血管の壁、前記壁によって規定された内腔、および前記壁に接続された側枝の一部の形状を示すものであり、
前記信号から前記血管の第１の画像を構築させ、かつ、
前記第１の画像を前記血管の第２の画像に対して方向づけることで、前記第１の画像の第１の部位が、前記第２の画像の第２の部位に合わさり、前記第１および第２の部位が前記側枝に対応する、命令を前記ソフトウェアが備えているコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１９】
前記コンピュータに、
前記トランスデューサによって生成された信号から前記壁の部分を示すフレームを生成させ、
前記フレームの第１のサブセットを選択させ、前記第１のサブセットは、整数の心拍サイクルによって分けられた時間に取得したフレームを含んでおり、
前記第１のサブセットから連続フレームを重ね合わせて前記血管のキャストを形成させ、
前記キャストの連続フレーム間で相対方向を調節させて、前記連続フレーム間の相対的な動きを補正させ、前記第１の画像が前記キャストを含むものである、命令を前記ソフトウェアがさらに備えている、請求項１８に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項２０】
コントローラに、
前記血管を介して前記血管内の第１の部位に前記カテーテルをガイドさせ、前記第１の部位は前記側枝から遠位であり、かつ、
前記カテーテルを前記血管内の第２の部位に、前記側枝の一部を示す少なくとも１つの画像が、前記トランスデューサによって生成された前記信号から得られることができるように選択された速度で動かすように、前記コントローラを前記コンピュータに動作させる命令であって、前記第２の部位が前記第１の部位よりも近位である命令を前記ソフトウェアがさらに備える、請求項１８に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明は、概ね動脈の画像化に関し、さらに詳細には、冠動脈の内腔境界の再構築に関する。
【０００２】
相互関連出願
Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）（１）のもと、本出願は、２００６年３月１日に出願された「動脈画像化システム」という表題の仮出願番号６０／７７７，９９９号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
アテローム性動脈硬化とは、動脈の壁に沿ってプラークと呼ばれる脂肪性沈着物が集まる状態である。プラークの蓄積は、動脈の壁を浸食しその弾性（伸縮性）を減少させ、血流を阻害することがある。プラークの破裂は、血栓の形成を生じて動脈の血液の流れを阻害することがあり、心臓発作や脳卒中に繋がることがある。血栓は、プラーク沈着物周囲にも形成されることがあり、さらに血流を阻害し、剥がれて心臓、肺、または脳に移動すると別の危険をもたらす。
【０００４】
アテローム性動脈硬化症の臨床研究は、対象の血管の内腔境界の画像を生成する血管造影と、血管内に挿入された超音波トランスデューサからプラークおよび内腔壁の画像を得る血管内超音波（ＩＶＵＳ）とにしばしば依存する。ＩＶＵＳは、内腔、血管壁、およびプラークの詳細な画像を提供するが、画像の特定の場所や絶対方位についての情報をなんらもたらさない。ＩＶＵＳ画像の絶対方位を決定する現在の技術は、ＩＶＵＳ画像と血管造影図の両方で見られる内腔の凹凸（すなわち、隆起部および溝）を利用する。このような技術を用いて、血管造影図とＩＶＵＳ画像の両方の凹凸の間の相関が最大に達するまで、ＩＶＵＳ画像を血管造影図に対して回転させる。凹凸のマッチングは、一部には画像の不明瞭性と経時変化する一部の凹凸のため、不正確であることがある。
【０００５】
要旨
一局面において、本出願は、血管を画像化する方法およびコンピュータ読み取り可能な媒体を特徴とする。方法は、血管に挿入されたカテーテルに取り付けられたトランスデューサを、血管内の第１の部位にガイドする工程であって、壁に接続された側枝を有する対象領域から第１の部位が遠位である工程を含む。カテーテルは、トランスデューサが壁、内腔、および側枝の一部の形状を示す信号を生成することができるように選択された速度で、第１の部位より近位である第２の部位へ動かされる。信号から得られた血管の第１の画像は、血管の第２の画像に方向合わせされて、第１の画像の第１の部分が、第２の画像の第２の部分に合わさるようにし、第１および第２の部分は側枝に対応する。
【０００６】
別の局面において、本出願は、血管の画像を生成する装置を特徴とする。装置は、血管に挿入するためのカテーテルを含む。カテーテルは、壁、壁によって規定された内腔、および壁に接続された側枝の一部の形状を示す信号を生成するように構成されたトランスデューサを含む。装置は、トランスデューサに結合された回路であって、回路が血管の第１の画像を信号から構築し、第１の画像を血管の第２の画像に対して方向づけて、第１の画像の第１の部分が第２の画像の第２の部分に合わさるように構成されおり、第１および第２の部分が側枝に対応する回路も含む。
【０００７】
実施形態は、以下の１以上を含み得る。カテーテルを第２の部位へ動かしているとき、トランスデューサは、エネルギー（音響エネルギー、または電磁エネルギー等）を血管の壁の方に方向づけ、壁から反射したエネルギーから得られるエコーを検出する。例えば、トランスデューサは音響トランスデューサまたは電磁トランスデューサであることができる。トランスデューサは、カテーテルの廻りに回転するように構成されることがある。トランスデューサは、カテーテルの周囲に配置された一式の圧電素子を含むことがあり、トランスデューサは、さらにエネルギーの回転ビームで壁を照明するように構成されている。
【０００８】
壁の部分を示すフレームが生成され得、第１の画像はこのフレームから構築され得る。フレームから第１の画像を構築する工程には、フレームの第１のサブセットを選択する工程であって、第１のサブセットが、整数の心拍動サイクルによって分けられた時間で取得したフレームを含む工程と、第１のサブセットから連続フレームを重ねて血管のキャストを形成する工程とが含まれることがある。第１のサブセットからの連続フレーム間の相対方向は、調節されてカテーテルの動きから生じる相対的な動きが補正され得る。第２の画像は、血管造影法を使用して得られることができ、血管の内腔境界の３次元キャストを示すことができる。
【０００９】
トランスデューサは、内腔内のカテーテルの少なくとも一部を示すリアルタイム血管造影図を使用してガイドされ得る。カテーテルの引き抜き速度は、トランスデューサによって生成された信号が、側枝の一部を示す少なくとも１つの画像を生成する情報を含むように選択され得る。コントローラが、血管を介してカテーテルを第１の部位にガイドし、カテーテルを血管内の第２の部位へ動かすように使用され得る。
【００１０】
１以上の実施形態の詳細は、添付の図面と以下の説明に記載している。他の特徴、目的、および利点は、説明および図面ならびに特許請求の範囲から明らかであろう。
【００１１】
冠動脈等の血管の画像は、従来の血管造影技術（Ｘ線またはコンピュータ断層撮影法等）と、画像化されるべき血管にカテーテルが挿入される１以上の血管内画像化技術とを組み合わせた画像システムで構築され得る。血管造影は、特定の側枝を含む血管内腔の境界を示す血管造影図と呼ばれる画像を生成する。血管造影図は、３次元「キャスト（ｃａｓｔ）」または２次元的シルエット様画像のいずれかの形態を取り得る。血管造影法と組み合わせることができるカテーテルベースの画像化技術の例には、血管内超音波画像（ＩＶＵＳ）、光干渉断層法（ＯＣＴ）、近赤外分光法（ＮＩＲ）、血管内磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、および他のカテーテルベースの画像法が含まれる。
【００１２】
ＩＶＵＳ、ＯＣＴ、およびＮＩＲは、１以上のトランスデューサを有するカテーテルを血管に挿入し、本明細書で「対象領域」と呼ぶ画像化されるべき血管の領域内にトランスデューサが位置決めされるまで、血管を介してカテーテルを動かすことで全て実施される。血管を介してカテーテルをガイドするため、血管内部のカテーテルを示す血管造影図が使用され得る。その後、カテーテルが血管から抜かれることで、対象領域からトランスデューサが引き出される。対象領域を移動する際、トランスデューサは、血管の壁に方にエネルギーを発信し、何らかの得られるエコーを検出する。例えば、ＩＶＵＳは、音響エネルギーを超音波パルスとして発信および受信する超音波トランスデューサを使用し、一方で、ＯＣＴおよびＮＩＲは、電磁エネルギーを壁へ方向づけ、壁から電磁エネルギーを受ける電磁トランスデューサを使用する。トランスデューサは、電気信号としてエコーを符号化し、その後、この電気信号は心電図を参照してコンピュータで分析されて、対象領域内の血管壁および内腔の画像が生成される。
【００１３】
血管内ＭＲＩ法において、カテーテル内に配置されたＲＦコイルは、患者が外部磁石中に配置されている間に血管壁の画像を得る。他の血管内ＭＲＩ法においては、ＲＦコイル、磁石、および検出器を含むＭＲＩ測定に必要な全構成要素がカテーテル内に配置される。
【００１４】
カテーテルベースの血管内画像法は、血管の内腔および内壁の高品質の「血管内画像」を作り出すことができる一方で、このような技術では、画像の場所すなわちその絶対空間方位（すなわち、患者の座標系に関する方位）に関して通常は不十分な情報を提供する。血管内画像（ＩＶＵＳ画像等）の絶対方位を決定するため、血管内画像を血管造影図に重ねることで、血管内画像に現れる１以上の基準構造（側枝等）が、対応する血管造影図に現れる基準構造に合わさる。血管内画像の基準構造（側枝等）を対応する血管造影図における基準構造に整合させる工程は、血管造影図の凹凸と対応するＩＶＵＳ画像の凹凸との間の相関を最大化する方法よりも、血管内画像の絶対方位をしばしばより正確に推定する。改善された精度が向上するのは、一部には基準構造（側枝等）が、経時とともに実質的に変わらない傾向があり、血管造影図と血管内画像の両方において容易に認識可能であるためである。
【００１５】
図１は、血管造影法とＩＶＵＳ画像を使用して身体４０の動脈２４を画像化する画像化システム１０の全ブロック図である。上述のような他のカテーテルベースの血管内画像法が、ＩＶＵＳに代えてまたは加えて使用されてよい。説明が容易になるよう、血管造影法とＩＶＵＳを使用する例を詳細に記載する。
【００１６】
画像化システム１０には、ＩＶＵＳ画像化システム１４、血管内画像化システム３０、心電図システム４２、コントローラ５０、ならびにＩＶＵＳ画像化システム１４、血管造影システム３０、心電図システム４２、およびコントローラ５０とデータ連絡しているコンピュータ２０、が含まれる。コンピュータ２０は、熟達した施術者に動脈２４の画像が表示されるディスプレイ２２に結合されている。ＩＶＵＳ画像化システム１４には、動脈２４に挿入されるように構成されたカテーテル１２、動脈２４の内壁に堆積したプラーク２８を画像化するためカテーテル１２の遠位端に固定されたトランスデューサ１２０、動脈２４を介してカテーテル１２を動かす、カテーテル１２に取り付けられたコントローラ５０、および電導体４６（ワイヤ等）によってトランスデューサ１２０に電気的に結合された画像回路３８（プロセッサ等）が含まれる。コントローラ５０には、コントローラ５０内のプロセッサによって、および／またはコンピュータ２０によって制御されるモータが含まれる。上記のように、図１に示すＩＶＵＳ画像システム１４は、ＯＣＴ、ＮＩＲ、および血管内磁気共鳴映像（ＭＲＩ）システムのような他のカテーテルベースの血管内画像化システムに置換されるか、これらを含むように改変されることがある。
【００１７】
トランスデューサ１２０は、画像回路３８で生成された電気制御信号の受信に応じて、約１０ＭＨｚおよび１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する超音波を生ずる。トランスデューサ１２０で生成された超音波は、プラーク２８および動脈２４の壁から反射された音響エコーとなる。トランスデューサ１２０は、このエコーを電気信号に変換し、画像回路３８によって検出されて増幅され、次いでコンピュータ２０によって処理される。実施形態によっては、トランスデューサ１２０が、送信モードと受信モードの間で行きつ戻りつ切り替えられる単一の回転トランスデューサを含むものもある。別の実施形態においては、トランスデューサ１２０には、カテーテル１２の周囲に配置され、動脈２４の内周で超音波のビームを回転させるように構成された一式の圧電素子が含まれる。このような実施形態の中には、トランスデューサ１２０は、カテーテル１２の周囲に配列された一式の３２個の圧電素子を含むものもある。この場合、各素子は約０．１ｍｍ×０．５ｍｍの寸法を有し、カテーテル１２は約１ｍｍの直径を有する。このような配列は、２ｍｍ内腔直径を有する血管を画像化する場合、０．１ｍｍを超える半径方向解像度と０．２ｍｍの長手方向解像度を有する。半径方向解像度を改善して、微小な脂質過剰領域または脈管内膜における微小な裂け目が画像中で捕捉されるようにするためには、超音波の侵入深度が幾ばくか犠牲になる可能性はあるが、超音波の周波数を上げる必要があるかもしれない。
【００１８】
血管造影システム３０は、動脈２４の１以上の側枝２６を含む動脈内腔の境界を示す動脈２４の血管造影図を作り出す。実施形態によっては、血管造影図は３次元キャスト（鋳型）であり、別の実施形態で血管造影図は２次元シルエットである。血管造影システム３０は、動脈２４および側枝２６のコントラスト画像を生成することができる何らかのシステムであってよい。血管造影システム３０の例には、Ｘ線、磁気共鳴映像、およびコンピュータ断層撮影血管造影システムが含まれる。血管造影システム３０は、２以上の２次元画像から動脈２４の３次元画像を生成する回路およびソフトウェアを含むことができる。このような能力を有するシステムの例は、Ｐｈｉｌｉｐｓ，Ｉｎｃ．から入手できるＡｌｌｕｒａ３Ｄ−ＣＡ  Ｘ線血管造影システムである。実施形態によっては、血管造影図システム３０は、動脈２４の一連の動画フレームすなわち「ムービー」を生成する。各フレームは、デジタルフレームに変換され、コンピュータ２０のメモリに記憶され得る。ムービーは、血管造影が行われているとき、ディスプレイ２２上でリアルタイムで、またはデジタルメモリから呼び出しを使用して後で見られることが可能である。
【００１９】
心電図記録システム４２は、心周期中の既知の時間において心臓の位置を示す心電図を生成する。心電図を解析することで、コンピュータ２０は、血管造影図およびＩＶＵＳ画像を対応する心臓の位置と照会し、そこから心臓が心周期中の同じ位置にあるときに生じる画像を解析のために選択する。特定時間に照会された画像は、「フレーム」と呼ばれる。好ましくは、コンピュータ２２は、心臓が拡張期の末期で一時的本質的に停止した時間に生じる画像のみを選択する。「拡張期フレーム」をこのように選択することで、心臓の動きから生じる不正確さを減ずることができる。コンピュータ２０において、画像回路３８からの電気信号、血管造影画像システム３０から受けた血管造影図、および心電図記録システム４２で生じた心電図が処理されて、側枝２６の一部を含む動脈内腔の画像を生成する。
【００２０】
図２にさらに詳細に示すように、ＩＶＵＳ画像は、カテーテル１２を動脈２４に挿入して、画像化されるべき動脈２４の領域内にトランスデューサ１２０が位置決めされるまで、動脈２４を介してガイドワイヤ（図示せず）に沿ってカテーテル１２を進めることで得られる。ポイントＯおよびＰの間に存在するこのような領域は、「対象領域３２」と呼ばれる。カテーテル１２は、人手やコントローラ５０の制御下でガイドされてよい。側枝２６の近位であって点Ｐにおける狭窄病変またはプラークの一部の反対側に、トランスデューサ１２０が位置決めされつつ、カテーテル１２が動脈２４内で配置されるように動脈２４を介してカテーテル１２をガイドするため、動脈２４の内部でカテーテル１２を示す血管造影図が使用される。実施形態によっては、血管造影システム３０からコンピュータ２０が受けた血管造影図に基づいて、コンピュータ２０はカテーテル１２を点Ｐまで動かすようにコントローラ５０に指示する。トランスデューサ１２０は位置決めされて、カテーテル１２の長手軸Ａを移動して超音波パルスのビームを発信する。
【００２１】
動脈２４は、どのような動脈であってもよい。適用によっては、画像化されるべき動脈２４は冠動脈である。動脈２４の直径は、典型的には約１ｍｍと５ｍｍとの間の範囲であり、側枝２６の直径は、典型的には約０．７５ｍｍと２．５０ｍｍとの間の範囲である。単一の側枝２６が対象領域３２内に示されているが、対象領域３２内で別の側枝が動脈２４に接続されてよい。動脈２４は、静脈等の別のタイプの血管であってよい。
【００２２】
図３に示すように、血管造影システム３０で作製された血管造影図でガイドされ、施術者はカテーテル１２を動脈２４から引くことで、点Ｏにおいて対象領域の近位縁に到達するまでトランスデューサ１２０が対象領域を進み側枝２６を通過する。あるいは、コントローラ５０が使用されて一定の事前設定したスピードでカテーテル１２を引いてもよい。トランスデューサ１２０は、動くとき、超音波パルスの回転ビームを動脈２４の壁の方に、かつカテーテル１２の長手軸Ａを移動して発信することで、動脈２４の内周環状経路をビームが放射する。このような超音波パルスは、壁および壁の内側であるプラークを貫通し、動脈２４の壁の外部に到達する。壁は、プラークおよび壁の外部を含むが、パルスをトランスデューサ１２０の方に音響エコーとして反射する。トランスデューサ１２０は、音響エコーを検出し、これを電気信号として符号化し、画像回路３８へ導体４６に従って送り返す。このような信号は、トランスデューサ１２０によって音響エコーが検出される各位置に対する一式のデータを表す。画像回路３８は、トランスデューサ１２０から受けた電気信号を増幅し、増幅した信号をコンピュータ２０に送る。実施形態によっては、画像回路３８は、プラーク成分と動脈の外壁を示す信号から画像を構築する。画像回路３８は、電気信号をコンピュータ２０に送る前にフィルタ処理および別の処理もする。
【００２３】
血管の側枝の部分を画像化するため、カテーテル１２は、動脈２４から充分に遅い引き抜き速度で引かれることで、動脈２４を移動しつつ、側枝から反射したエコーを検出するための充分な時間をトランスデューサ１２０に提供する。引き抜き速度は、少なくとも１つのフレームが側枝２６の一部を捕捉することができるように調節されるが、側枝２６の一部を捕捉する２以上のフレームを得ることが好ましい。実施形態によっては、０．５ｍｍ／ｓ未満の引き抜き速度によって、トランスデューサ１２０が側枝２６の一部を捕捉する少なくとも１フレームを生成することが可能となり、０．２と０．３ｍｍ／ｓとの間の範囲の引き抜き速度によって、トランスデューサ１２０が側枝２６の一部を捕捉する少なくとも２つのフレームを生成すことが可能となる。例えば、典型的な患者の心拍が毎分約６０回（すなわち１秒に１回）であるとすると、トランスデューサ１２０は、動脈２４から抜かれながら毎秒１つの拡張期のフレームを捕捉する。側枝２６の直径が約１ｍｍから１．５ｍｍであるとすると、０．５ｍｍ／ｓ未満の引き抜き速度によって、側枝２６の開口を示す１フレームを、場合によっては側枝２６の開口縁を示す２フレームを、トランスデューサ１２０が捕捉することが可能となる。０．２５ｍｍ／ｓの引き抜き速度では、側枝２６を示す少なくとも２−３フレームが確実となる。引き抜き速度を遅くすると、側枝２６を示すさらに多くのフレームが生じ、それにより側枝２６の高品質のＩＶＵＳ画像が得られるが、臨床的観点からは、カテーテル１２が動脈２４内に配置される時間を減らし、処置に対する患者の耐用性を改善すること、ならびに動脈２４を損傷するリスクおよび侵襲性処置に一般に伴う他のリスクを最小化することの両方が望ましい。例えば、対象領域３２が約５−７ｃｍの長さを有し、約０．５ｍｍ／ｓの引き抜き速度である場合、トランスデューサが対象領域３２を移動するのに必要な全移動時間は約２分である。引き抜き速度を２の係数で約０．２５ｍｍ／ｓに減少させると、全時間は約４分で２倍となる。現状では、臨床ガイドラインは、約４−５分間以下でカテーテル１２が動脈２４に配置されることを推奨している。このようなガイドラインに基づき、約５と７ｃｍとの間の距離を移動するために現実的な引き抜き速度は、典型的には０．２と０．３ｍｍ／ｓとの間の範囲であるが、側枝２６の一部を示す少なくとも１フレームを生じる充分に遅いいずれの速度であっても使用することができる。
【００２４】
ＩＶＵＳに関して図２および３に記載した引き抜き処置は、上記したもの等の、他のカテーテルベースの血管内画像法にも採用され得る。
【００２５】
図４ａ−ｂは、図１に示す画像化システム１０を使用して動脈２４を画像化する処理２００を記載する。説明を簡単にするため、処理２００をＩＶＵＳのみに関して記載する。しかし、処理２００は、ＩＶＵＳに代えてまたはこれに加えて上述のもののような他のカテーテルベースの血管内画像化法に採用され得る。
【００２６】
最初に、血管造影画像化システム３０は、動脈２４の内腔境界の３次元キャストを示す血管造影図を作製する（工程２０２）。内腔境界は、血液と血液に接触する動脈２４の一部との界面（すなわち内皮）である。実施形態によっては、画像化システム３０は、異なる面から捕捉した複数の２次元血管造影図からキャストを再構築する。カテーテル１２は、動脈２４に挿入され、図２に示すように対象領域内の点Ｐにおける所望の遠位の場所にガイドされる（工程２０４）。実施形態によっては、カテーテル１２は、システム３０で提供される、しばしば「フルオロ（ｆｌｕｏｒｏ）」と呼ばれる手順であるリアルタイム血管造影を使用してガイドされる。これにより、カテーテルを内部に有しつつ動脈の内腔境界を示す血管造影図が得られる（工程２０６）。実施形態によっては、血管造影図は、互いに垂直または斜めに方向づけられ、順次または同時に得られた２つの平面的血管造影図から構築された二方向血管造影図である。血管造影法を使用して、側枝２６に対するトランスデューサ１２０の場所が観察されて記録される（工程２０８）。動脈２４が冠動脈である実施形態によっては、記録された場所の例は「第二対角枝より遠位の左冠動脈前下行枝」である。
【００２７】
そして、ＩＶＵＳ引き抜き手順において、図２および３を参照して上述したようにカテーテル１２は動脈２４から引かれることで、トランスデューサ１２０は、点Ｐと点Ｏとの間に規定された対象領域３２を移動する（工程２１０）。カテーテル１２は、充分に遅い速度で引かれてトランスデューサ１２０に充分な時間を提供し、カテーテル１２が動脈２４を動いて側枝２６の開口を通過すると、側枝２６から反射したエコーを検出する。遅い引き抜きは、システム１０が側枝２６の一部を示す少なくとも１フレームを作製することを可能とする。トランスデューサ１２０が、対象領域より近位の点Ｏに移動した後、ＩＶＵＳ引き抜き手順が停止する。血管造影法を使用して、トランスデューサ１２０の側枝２６に対する現状の場所が観測されて記録される（工程２１２）。前の工程２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、および２１２の間、血管造影図およびＩＶＵＳ画像と同時に被験者の心電図が記録される。心臓が拡張期の末期における時間に取られたフレーム（すなわち拡張期フレーム）は、別の処理のために選択される（工程２１４）。実施形態によっては、心周期における心臓の他の位置（収縮期等）に対応する時間に取られたフレームが選択される。
【００２８】
工程２０６から得られた血管造影図を使用して、コンピュータ２０は、３次元空間でカテーテル１２を再構築する（工程２１６）。拡張期のフレームから、側枝２６の第１の部分（すなわち最初の数ミリメートル）を含む連続する拡張期ＩＶＵＳフレームの内腔境界が、自動的に、画像処理ソフトウェアを使用して、または熟練術者の手によって、のいずれかで識別される（工程２１８）。コンピュータ２０は、連続するＩＶＵＳ拡張期フレームを共に重ね合わせることで動脈２４の内腔を再構築する（工程２２０）。重ね合わせる手順２２０の間に、フレームは、工程２１６で得られたカテーテル再構築上の対応する場所に置かれ、カテーテル１２の断面に沿ってカテーテル軸Ａに直角に中心決めされる。連続ＩＶＵＳフレーム間の相対方向が修正されて、カテーテルの曲げまたは捻れにより生じたフレーム間の何らかの相対的回転が考慮に入れられる（工程２２２）。連続ＩＶＵＳフレームの正確な相対方向を決定する好適な方法は、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．８、１９９９年８月、６８６−６９９頁、Ｗａｈｌｅらの「Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔ  ３−Ｄ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｉｍａｇｅｓ  ｂｙ  Ｆｕｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｂｉｐｌａｎｅ  Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ−Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ」に記載されており、参照によって本明細書に一体化される。得られる画像は、「ＩＶＵＳキャスト」と呼ばれるＩＶＵＳフレームから構築された動脈のキャストである。連続フレームの相対方向が修正されても、患者座標系に対するＩＶＵＳキャストの絶対方向は不明瞭なままである。ＩＶＵＳキャストの絶対方向を決定するため、コンピュータ２０は、工程２０２で得られた血管造影図をＩＶＵＳキャストと重ね合わせ（工程２２４）、ＩＶＵＳキャストを方向づけることで、ＩＶＵＳキャストに現れている側枝２６の一部または複数の側枝を、血管造影図に見られる対応する側枝（単数または複数）と合わせる。
【００２９】
図５は、ＩＶＵＳカテーテルが挿入された豚右冠動脈からの右前斜位（ＲＡＯ）像２４０ａおよび左前斜位（ＬＡＯ）像２４０ｂを示す二方向血管造影図を示す。薄いコントラストが使用されて、ＩＶＵＳコアと内腔を同時に見ることができる。図６は、二方向血管造影を使用して得られた動脈２４６およびその側枝２４４の３次元キャスト２４２を示す。
【００３０】
図７は、一連２５０の動脈の連続ＩＶＵＳ拡張期フレーム２５０ａ−ｈを示す。図７から連続ＩＶＵＳ拡張期フレーム２５０ａ−ｈを重ねることで得られた動脈内腔の再構築２６０を図８に示す。
【００３１】
図９は、コンピュータ２０の概略図を示す。コンピュータ２０には、プロセッサ３０２、揮発メモリ３０４、および不揮発メモリ３０６（ハードディスク等）が含まれる。不揮発メモリ３０６は、オペレーティングシステム３０８を実行するための命令、データ３１０、および図４ａ−ｃに記載した１以上の画像化処理２００を実施するため、プロセッサ３０２による実行のための、揮発メモリ３０４に選択的に配置されている計算機命令３１２を記憶する。
【００３２】
画像化処理２００は、図９のハードウェアおよびソフトウェアを伴う使用に限定されず、何らかの計算または処理環境およびコンピュータプログラムを作動できる何らかのタイプの機械において適用性を見出し得る。処理２００は、一部が、ハードウェア、ソフトウェア、またはこの２つの組み合わせで実行され得る。例えば、処理２００の１以上の工程が、プロセッサ、メモリ、プログラマブルロジック、およびロジックゲートのうちの１つ、もしくは組み合わせを含む回路で実行され得る。処理２００は、プロセッサ、記憶媒体、もしくは（揮発および不揮発メモリおよび／または記憶素子を含む）プロセッサで読み取り可能な他の製品、少なくとも１つの入力デバイス、および１以上の出力デバイスをそれぞれが含むプログラマブルコンピュータ／マシン上で実行されるコンピュータプログラムで一部が実行され得る。プログラムコードは、入力デバイスを使用して入力されたデータに適用されて処理２００の１以上の工程を実行し出力情報を生成することができる。
【００３３】
このような各プログラムは、高度な手続き型またはオブジェクト指向プログラミング言語で実行されてコンピュータシステムと連絡することができる。しかし、プログラムは、アセンブリまたはマシン語で実行されてよい。言語は、コンパイラ型またはインタープリタ型言語であってよい。各コンピュータプログラムは、記憶媒体またはデバイス（ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ、または磁気ディスケット）に記憶され得る。このような記憶媒体またはデバイスは、コンピュータを設定および作動させる汎用もしくは特殊用途プログラマブルコンピュータによって読み取り可能であり、このとき記憶媒体またはデバイスは、処理２００の１以上の工程を実行するためコンピュータによって読み取られる。処理２００も、コンピュータプログラムで設定された機械可読記憶媒体として少なくとも部分的に実装され得、実行に際しては、コンピュータプログラムにおける命令がコンピュータを処理２００に従って動作させる。
【００３４】
上記に適用されたシステムおよび技術は、ＩＶＵＳに代えて他のカテーテルベースの血管内画像化処理を使用するために修正され得る。そのような他の技術の例には、限定されないが、ＯＣＴ、ＮＩＲ、および血管内磁気共鳴映像（ＭＩＲ）システムがある。例えば、図４ａ−ｃの上記の処理２００は、ＩＶＵＳ画像に限定されず、他の血管内画像の絶対空間方位を決定するために使用され得る。
【００３５】
この処理は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されない。処理２００も図４ａ−ｃに示す特定の処理順序の工程に限定されない。例えば、図４ａ−ｃに示す工程は、上記の結果を達成するため、必要に応じて整理し直すことや削除することができる。他の実施形態は、特許請求の範囲の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】血管を画像化するシステムのブロック図である。
【図２】血管を画像化するように位置決めされたカテーテルの概略図である。
【図３】血管を画像化するように位置決めされたカテーテルの概略図である。
【図４】図４ａは、図１に示すシステムを使用して血管を画像化する工程のフローチャートを示す。図４ｂは、図１に示すシステムを使用して血管を画像化する工程のフローチャートを示す。図４ｃは、図１に示すシステムを使用して血管を画像化する工程のフローチャートを示す。
【図５】代表的二方向血管造影図を示す。
【図６】二方向性造影図から構築された動脈の３次元キャストを示す。
【図７】一連の連続血管内超音波（ＩＶＵＳ）画像を示す。
【図８】ＩＶＵＳ画像からの動脈内腔の構築を示す。
【図９】図１のシステムで使用するコンピュータのブロック図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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