(57)【要約】  本発明は、血管の特徴づけ及び血管モデル化に対する装置２、システム１及び方法１００を開示する。血管の断面積Ａ1は、血管内の器具３により得られる圧力測定値ｐ1、ｐ2から導出される。複数の断面積Ａ1、Ａ2が、血管に沿った圧力測定値ｐ1、ｐ2、ｐ3に基づいて複数の基準位置ｒ1、ｒ2に対して導出される場合、血管の表現２０、３０は、撮像モダリティを必要とせずに、レンダリングされることができる。更に、血管壁の弾性に対する脈動する血流の効果は、視覚化されることができ、血管に沿った狭窄又は動脈瘤形成の評価をサポートする。
2019506258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物の血管を特徴づける装置において、前記装置が、
前記血管内の器具から、前記血管内の脈動する血流の第１の時間的測定場所における第１の圧力測定信号、第２の測定場所における第２の時間的圧力測定信号及び第３の測定場所における第３の時間的圧力測定信号を受信し、
前記第１及び第２の圧力測定信号に基づいて前記血管の第１の基準位置に対する第１の断面積を導出し、
前記第１及び第２の圧力測定信号の一方並びに前記第３の圧力測定信号に基づいて前記血管の第２の基準位置に対する第２の断面積を導出し、前記第１及び第２の断面積が、前記脈動する血流の順次的な位相に対して導出され、
前記第１及び第２の断面積並びに前記第１及び第２の基準位置に基づいて前記血管の表現をレンダリングし、前記血管の表現が、前記脈動する血流の順次的な位相に対応する前記血管の表現のシーケンスを有する、
ように構成されたプロセッサを有する、
装置。
【請求項２】
前記プロセッサが、
撮像ユニットから前記血管の形態情報を受信し、
前記形態情報に基づく前記血管の形態表現と、前記第１及び第２の断面積並びに前記第１及び第２の基準位置に基づく前記血管の表現とを有する合成表現をレンダリングする、
ように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記器具のマーカコンポーネントの位置における追跡ユニットにより提供された情報に基づいて前記第１、第２及び第３の測定場所を確認するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
生物の血管を特徴づけるシステムにおいて、
請求項１に記載の装置と、
前記血管内の前記第１、第２、及び第３の測定場所における前記第１、第２及び第３の圧力測定信号を提供するように構成される少なくとも１つの圧力センサを有する前記器具と、
を有する、システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの圧力センサが、前記第１の測定場所における前記第１の圧力測定信号を提供し、
前記器具が、それぞれ前記第２及び第３の測定場所における前記第２及び第３の圧力測定信号を提供する第２及び第３の圧力センサを有する、
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記器具が、前記血管に沿った前記少なくとも１つの圧力センサの位置の順次的な変化により前記第１、第２及び第３の圧力測定信号を提供する、
請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記プロセッサが、
撮像ユニットから前記血管の形態情報を受信し、
前記形態情報に基づく前記血管の形態表現と、前記第１及び第２の断面積並びに前記第１及び第２の基準位置に基づく前記血管の表現とを有する合成表現をレンダリングする、
ように構成される、請求項４乃至６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記システムが、前記撮像ユニットを有し、前記プロセッサが、
前記撮像ユニットによる前記器具の少なくともマーカコンポーネントの検出に基づいて前記第１、第２及び第３の測定場所を確認し、
前記第１、第２及び第３の測定場所を前記血管の前記形態表現と位置合わせする、
ように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
生物の血管を特徴づける方法において、
前記血管内の器具から、前記血管の脈動する血流の第１の測定場所における第１の時間的圧力測定信号、第２の測定場所における第２の時間的圧力測定信号及び第３の測定場所における第３の時間的圧力測定信号を受信するステップと、
前記第１及び第２の圧力測定信号に基づいて前記血管の第１の基準位置に対する第１の断面積を導出するステップと、
前記第１及び第２の圧力測定信号の一方並びに前記第３の圧力測定信号に基づいて前記血管の第２の基準位置に対する第２の断面積を導出するステップであって、前記第１及び第２の断面積が、前記脈動する血流の順次的な位相に対して導出される、ステップと、
前記第１及び第２の断面積並びに前記第１及び第２の基準位置に基づいて前記血管の表現をレンダリングするステップであって、前記血管の表現が、前記脈動する血流の順次的な位相に対応する前記血管の表現のシーケンスを有する、ステップと、
を有する、方法。
【請求項１０】
撮像ユニットから前記血管の形態情報を受信するステップと、
前記第１及び第２の断面積並びに前記第１及び第２の基準位置に基づく前記血管の表現を前記形態情報に基づく前記血管の形態表現と合成するステップと、
を有する、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管の特徴づけ（characterization）及び血管モデル化に対する装置、システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血管内の狭窄領域を識別する典型的な手法は、血管造影法を使用するのに対し、狭窄の機能的な影響は、血流予備量比（ＦＦＲ）手法で定量化される。ＦＦＲは、ワイヤの先端に配置されたセンサを用いて測定される、狭窄の遠位端及び近位端における圧力の比から計算される。ＦＦＲ値は、狭窄の重症度の尺度であり、治療が必要とされる程度まで狭窄が血管内の血流を制限するかどうかが、確立されることができる。一般的な治療オプションは、血管形成、ステント又はバイパスを含む。
【０００３】
血管造影法、放射線不透過性造影剤を用いる蛍光透視撮像手法は、患者の血管系を視覚化するのに使用されることができる。この手法の性質のため、造影剤の流れのみが、蛍光透視法で撮像されることができ、したがって、血管壁及び周囲の組織が撮像されないので、管腔の断面形状は、未知のままである。前記手法の弱みは、狭窄の断面形状が、複数の投影を使用してさえも、粗く推定されることができるのみである。更に、狭窄領域のこのような視覚的評価は、画像内の狭窄に重複する他の血管により、及び画像アーチファクト及びノイズにより妨害されうる。
【０００４】
ＵＳ２０１５／０１１９７０５Ａ１は、第２の器具が第１の位置から第２の位置まで血管を通って長手方向に移動され、第１の器具が血管内で静止したままである間に、血管内に配置された前記第１の器具及び前記第２の器具から生理学的測定値を得ることに基づいて患者の血管を評価する方法を記載している。前記生理学的測定値は、局所的な血圧測定値に基づき、ＦＦＲのような導出値は、血管の血管造影画像上に提示される。出力画像は、血管に沿った圧力の変化によって色付けされた血管の視覚化、又はＦＦＲ値を表す色分けマップを使用することによる血管の視覚化である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、血管の特徴づけを単純化する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、この目的は、生物の血管を特徴づける装置により実現され、前記装置は、
前記血管内の器具から、第１の測定場所における第１の圧力測定信号及び第２の測定場所における第２の圧力測定信号を受信し、
前記第１及び第２の圧力測定信号に基づいて前記血管の第１の基準位置に対する第１の断面積を導出する、
ように構成される。
前記装置は、放射線不透過性造影剤を用いる蛍光透視法のような撮像手法からの情報を使用する必要なしに、前記血管内の２つの異なる場所における２つの圧力測定に基づいて前記血管の断面積を導出するように構成される。
【０００７】
一実施例において、前記装置は、前記血管内の前記器具から、第３の測定場所における第３の圧力測定信号を受信し、前記第１及び第２の圧力測定信号の一方並びに前記第３の圧力測定信号に基づいて前記血管の第２の基準位置に対する第２の断面積を導出するように構成される。前記血管に沿った複数の基準位置における複数の断面積を導出する利益は、前記血管の状態が、それぞれの基準位置における断面積直径の変化に基づいて評価されることができることである。このような形で、前記血管の潜在的な狭窄又は拡張の検出が、撮像手法を使用せずに可能である。
【０００８】
一実施例において、前記装置は、前記第１及び第２の断面積並びに前記第１及び第２の基準位置に基づいて前記血管の表現をレンダリングするように構成される。２つの基準位置の間の距離とそれぞれの場所における前記断面積とに基づくグラフィック表現は、前記血管の状態の迅速な視覚的解釈を可能にすることにより前記血管の特徴づけを改善する。
【０００９】
他の実施例において、前記第１、第２及び第３の測定信号は、前記血管内の脈動する血流の時間的な測定信号であり、前記第１及び第２の断面積は、前記脈動する血流の順次的な位相（subsequent phases）に対して導出され、前記血管の表現は、前記脈動する血流の前記順次的な位相に対応する前記血管の表現のシーケンスを有する。前記脈動する血流は、心拍心周期により引き起こされる。前記脈動する血流の位相に依存する前記血管のグラフィック表現は、血管セグメントの弾性が血圧の強度により影響を受ける血管の潜在的な状態の改善された評価を可能にする。このような状態は、血管の非対称な狭窄、動脈瘤の形成等でありうる。
【００１０】
一実施例において、前記装置は、撮像ユニットから前記血管の形態情報を受信し、前記形態情報に基づく前記血管の形態表現と、前記第１及び第２の断面積並びに前記第１及び第２の基準位置に基づく前記血管の表現とを有する合成表現をレンダリングするように更に構成される。前記撮像ユニットから受信された形態情報に基づく表現は、前記血管の状態の評価に対して利用可能な情報を強化し、患者の体内の血管の向きに関する追加の情報を医師に提供する。
【００１１】
他の実施例において、前記装置は、前記器具の少なくともマーカコンポーネントの位置に関する追跡ユニットにより提供される情報に基づいて前記第１の測定場所及び前記第２の測定場所を確認するように構成される。前記器具のコンポーネントの位置を追跡することは、電磁追跡から光学形状感知までの範囲に及ぶ様々な手法により達成されうる。
【００１２】
本発明の他の態様において、生物の血管を特徴づけるシステムが、提示され、前記システムは、本発明による前記装置と、前記血管内の前記第１の測定場所における前記第１の圧力測定信号及び前記第２の測定場所における前記第２の圧力測定信号を提供するように構成された前記器具とを有する。一実施例において、前記器具は、第３の測定場所における第３の圧力測定信号を提供するように構成される。一実施例において、前記器具は、それぞれ前記第１、第２及び第３の測定場所における前記第１、第２及び第３の圧力測定信号を提供する第１、第２及び第３の圧力センサを有する。代替的な実施例において、前記器具は、単一の圧力測定センサを有し、前記器具は、前記血管に沿った前記圧力センサの位置の順次的な変化により前記第１、第２及び第３の圧力測定信号を提供するように構成される。前記血管内の前記圧力センサの位置の順次的な変化は、前記血管内の前記器具、又は前記圧力センサを有する前記器具の一部を前進する又は回収する（引き戻す）ことにより生じうる。前記器具内に一体化された単一の圧力センサの利点は、より単純な構成であり、複数のセンサを前記器具内に一体化する利点は、前記血管の特徴づけのプロセス中に、前記器具の位置を変化させる必要性が存在しないことである。
【００１３】
一実施例において、前記システムは、撮像ユニットから前記血管の形態情報を受信し、前記形態情報に基づく前記血管の形態表現と、前記第１及び第２の断面積並びに前記第１及び第２の基準位置に基づく前記血管の表現とを有する合成表現をレンダリングするように構成される。前記圧力測定に基づく血管の表現と前記形態情報に基づく表現との結合は、血管状態の評価に対する可能性を改善する。２つの表現の重ね合わせは、前記２つの表現からの前記血管の特定のフィーチャ（狭窄、拡張、折り曲げ等）の医師による視覚的解釈に基づいてもよく、これは、前記表現の一方に対して適用されたドラッグアンドドロップ手法により医師に対して使用可能にされてもよい。代わりに、前記重ね合わせは、コンピュータビジョンアルゴリズムにより自動位置合わせに基づいてもよい。一度前記２つの表現が位置合わせされると、前記測定場所も、前記形態表現内で既知である。これは、装置追跡に対する必要性に取って代わり、血管内圧力データは、前記形態表現内の正しい位置において表示されることができる。
【００１４】
他の実施例において、前記システムは、前記撮像ユニットを有し、前記システムは、前記撮像ユニットによる前記器具の少なくともマーカコンポーネントの検出に基づいて前記第１の測定場所及び前記第２の測定場所を確認し、前記第１及び第２の測定場所を前記血管の前記形態表現と位置合わせするように更に構成される。前記撮像ユニットは、放射線撮像ユニット、磁気共鳴撮像ユニット又は超音波撮像ユニットであってもよい。前記器具又は前記器具の一部の検出は、前記器具内に一体化された特定のマーカにより、又はそれぞれの撮像モダリティにより弁別可能である前記器具の構成における様々な材料の組み合わせを使用することにより可能にされうる。一度前記測定場所が、前記形態表現と位置合わせされると、圧力測定に基づく前記血管の表現は、前記血管の折り曲げを考慮に入れることができる。
【００１５】
本発明の更に他の態様において、生物の血管を特徴づける方法が、提示され、前記方法は、
前記血管内の器具から、第１の測定場所における第１の圧力測定信号及び第２の測定場所における第２の圧力測定信号を受信するステップと、
前記第１及び第２の圧力測定信号に基づいて前記血管の第１の基準位置に対する第１の断面積を導出するステップと、
を有する。
前記血管の断面積は、前記血管内の２つの異なる場所における２つの圧力測定に基づいて導出されることができ、これは、前記血管の断面積の決定に対して、放射線不透過性造影剤を用いる蛍光透視撮像に対して使用されるような放射線撮像ユニットが、必要ではないので、手順を単純化する。
【００１６】
他の実施例において、前記方法は、
前記血管内の前記器具から、第３の測定場所における第３の圧力測定信号を受信するステップと、
前記第１及び第２の圧力測定信号の一方並びに前記第３の圧力測定信号に基づいて前記血管の第２の基準位置に対する第２の断面積を導出するステップと、
前記第１及び第２の断面積並びに前記第１及び第２の基準位置に基づいて前記血管の表現をレンダリングするステップと、
を有する。
前記血管に沿った複数の基準位置において複数の断面積を導出することにより、前記血管の状態は、それぞれの基準位置における前記断面積の変化に基づいて評価されることができる。それぞれの基準位置における前記断面積を持つ前記血管の表現は、前記血管に沿って狭窄及び／又は動脈瘤の存在を評価する場合に医師に対する重要な視覚的サポートである。
【００１７】
本発明の追加の態様及び利点は、添付の図面を参照して及び併せて最良に理解されうる以下の詳細な記載から明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による生物の血管を特徴づけるシステムの一実施例を概略的に及び典型的に示す。
【図２】血管内の圧力測定に対して使用される器具の一実施例を概略的に及び典型的に示す。
【図３】血管セグメントに沿った圧力測定の表現を典型的に示す。
【図４】血管セグメントに沿った圧力測定に基づいて確認された血管の断面積の表現を典型的に示す。
【図５】血管セグメントに沿った断面積に基づく血管モデルの三次元表現を示す。
【図６】三次元血管モデルの二次元投影を示す。
【図７】位置追跡される器具の形状を考慮に入れることにより血管モデルの三次元表現を示す。
【図８】位置追跡される器具の形状を考慮に入れることにより三次元血管モデルの二次元投影を示す。
【図９】脈動する血圧測定を典型的に示す。
【図１０】血管造影法により得られた分岐する血管の形態を概略的に及び典型的に示す。
【図１１】器具の引き戻し中の圧力測定を使用することにより生成される三次元血管モデルを概略的に及び典型的に示す。
【図１２】分岐する血管の形態表現上に重ねられる血管モデルの二次元投影を概略的に及び典型的に示す。
【図１３】生物の血管を特徴づける方法を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１において、生物４の血管の特徴づけに対するシステム１の一実施例が、提示され、前記生物は、人間又は動物でありうる。システム１は、装置２及び器具３を有し、前記器具は、患者４の循環系の一部４１の血管内から圧力測定信号を提供するように構成され、装置２は、前記圧力測定に基づいて前記血管の特徴を確認するように構成される。装置２は、前記血管の特徴をレンダリングするディスプレイ２１を有する。代わりに、前記装置は、指定された特徴が医師に対して提示される外部ディスプレイに信号を提供するように構成されうる。
【００２０】
一実施例において、前記システムは、標的の血管系内への造影剤ボーラスの注入後に関心のある血管構造の二次元又は三次元形態情報を取得する撮像ユニット６を有する。前記標的血管系内への前記造影剤ボーラスの注入は、器具３又は異なる医療器具のいずれかを用いて実行される。前記血管系の二次元又は三次元形態は、コンピュータ断層撮影血管造影法（ＲＡ）を含む放射線血管造影法、磁気共鳴血管造影法（ＭＲＡ）又は超音波撮像（ＵＩ）のような様々な良好に確立された手法により得られることができる。それぞれの撮像モダリティに対して、造影剤、例えばＲＡに対する放射線造影剤、ＭＲＡに対するガドリニウムベースの物質、体外又は体内ＵＩに対するマイクロバブルを有するエコー性造影剤が、利用可能である。
【００２１】
前記血管内の圧力測定に対して使用される医療器具３の典型的な実施例は、図２に示されるガイドカテーテル−ガイドワイヤアセンブリである。ガイドカテーテル３１は、中空のハンドグリップと内腔を有する細長い可撓性管状シャフトとにより形成され、可撓性シャフトにより形成されたガイドワイヤ３２を移動可能に受けるように構成される。圧力センサ３１１は、血圧の測定のためにガイドカテーテル３１の遠位部分内に一体化される。ガイドワイヤ３２も、前記血管に対する前記ガイドワイヤの引き戻し運動により前記血管に沿った複数の場所における血圧の測定のために、遠位部分内に一体化された圧力センサ３２１を少なくとも有する。このようなガイドワイヤの典型的な例は、Volcano Corporationにより製造されるVerrata（登録商標）圧力ワイヤである。
【００２２】
一実施例において、ガイドワイヤ３２は、前記血管に沿った複数の圧力測定が、古典的なガイドワイヤ引き戻しが必要とされずに、前記血管に対する前記ガイドワイヤの静止位置において取得されることができるように、遠位部分に沿って空間的に分散された複数のセンサ３２１、３２２、３２３を有してもよい。
【００２３】
代替的な実施例において、器具３は、ハンドグリップを有するカテーテルとして形成されてもよく、内腔を持つ細長い可撓性管状シャフトは、前記細長い管状シャフトに対する遠位に到達する入れ子式に（telescopically）伸縮可能な可撓性シャフトを移動可能に受けるように構成される。装置２に対する器具３の接続は、コネクタ３３又は無線接続のいずれかにより実現される。圧力センサ３１１は、前記細長い管状シャフトの遠位部分内に一体化され、少なくとも１つの圧力センサ３２１は、前記医療器具の前記入れ子式に伸縮可能な部分の遠位部分内に一体化される。
【００２４】
更に他の実施例において、器具３は、遠位領域内に一体化された少なくとも１つの圧力センサ３２１を持つガイドワイヤ３２のみを有してもよい。
【００２５】
前記圧力センサは、血圧測定に対する様々な手法の１つ、例えば圧力に対するピエゾ抵抗性質の変化、機械又は電気信号に対する振動板の偏向の流体変換（fluidic transduction）、及び基板上の懸架された膜の容量性読み出しを採用してもよい。
図３は、血管セグメントｓに沿った圧力測定ｐの表現を典型的に示す。血管内の前記器具は、血管内の第１の測定場所ｌ1における第１の圧力測定信号ｐ1及び第２の測定場所ｌ2における第２の圧力測定信号ｐ2を提供する。２つの測定場所により規定されるセグメントｓ1に対する圧力降下は、Δｐ(ｓ1)＝ｐ2−ｐ1である。線形オーダの近似を使用して、管状構造に沿った体積流Ｑは、Ｑ＝Δｐ／Ｒであり、ここでＲは、流れに対する血管の抵抗である。Δｐ及びＱに関連するより高次の項は、同様に使用されることができる。抵抗Ｒは、血管腔の断面積Ａの関数である。この関係は、数値流体力学モデルにより決定されることができ、例えばハーゲン・ポイズイユ方程式に基づく単純なモデルにおいて、抵抗Ｒ＝８μｓ1／πｒ4であり、ここでｓ1は、測定場所ｌ1とｌ2との間の距離であり、ｒは、血管腔の半径であり、μは、血液の動的粘度である。代わりに、より複雑な流体力学モデルが、使用されてもよい。
【００２６】
対応する逆関数は、この場合、既知の抵抗から血管腔の断面積を計算するのに使用されることができる。一定の体積血流値及び複数の圧力測定場所により規定される血管の様々なセグメントに対する圧力降下Δｐ(ｓ)を使用することにより、断面積Ａ(ｓ)は、関係：
Ａ(ｓ)＝Ａ(Ｒ(ｓ))、ここでＲ(ｓ)＝Δｐ(ｓ)／Ｑ
を用いて血管セグメントに沿った任意の位置において計算されることができる。
【００２７】
流量は、追加の血管内測定により得られる又は他の適切な形で導出されることができる。体積流量及び他の関連した量、例えば流速又は平均ピーク流速が、使用されることができる。
【００２８】
関係Ａ(Ｒ(ｓ))が、同形である場合、相対変化Ａ(Ｒ(ｓ1))／Ａ(Ｒ(ｓ2))は、入力として流量を必要とせずに計算されることができる。
【００２９】
図３において選択された測定場所は、本発明の典型的な説明をサポートするために、距離があるが、しかしながら、前記測定場所は、互いに非常に近いことが可能であり、これは、ゆっくりな引き戻しを持つ圧力ワイヤで圧力測定を行うことにより、又は前記引き戻し運動中に小さなインクリメントステップを行うことによりのいずれかで達成されることができる。断面積Ａ1は、圧力測定場所ｌ1及びｌ2により規定されるセグメントｓ1に対して導出される。複数の圧力測定ｐ1乃至ｐ5が、図３の例のように、複数の測定場所ｌ1乃至ｌ5において提供される場合、基準位置ｒ1乃至ｒ4は、それぞれの血管セグメントｓ1乃至ｓ4に沿って規定されることができ、断面積Ａ1乃至Ａ4は、それぞれの基準位置に割り当てられることができる。点(ｒ1,Ａ1)乃至(ｒ4,Ａ4)は、基準位置の間の断面積の滑らかな遷移を提供するように適切な補間関数を使用することにより接続されることができ、結果として図４に示される表現を生じる。前記基準位置は、それぞれの血管セグメントに沿って配置され、これらは、前記セグメントの真ん中として選択されてもよく、前記測定場所の１つは、それぞれのセグメントを規定し、又はこれらは、それぞれのセグメントに対する導出された断面積及び隣接したセグメントに対する導出された断面積に依存する関数を使用することにより、例えば重み付け平均を使用することにより決定されてもよい。血管に沿ったそれぞれの基準位置の関数における前記断面積の直観的な図示は、図５に示される三次元グラフィック表現２０である。図６に示される実施例において、三次元血管モデル２０の二次元投影３０は、ディスプレイ２１上で医師に提示される。他の代替的な表現は、それぞれの基準位置における直径を有してもよく、これは、それぞれの断面積から導出されることができる。前記断面積及び／又は直径は、前記補間関数に基づいて、最初及び最後の圧力測定の場所により規定される血管の全体的な長さに対して導出されることができる。
【００３０】
他の実施例において、前記器具は、前記圧力測定に加えて血流測定を提供するように構成され、したがって、体積血流が、前記血流測定に基づいて計算され、これは、血管に沿った断面積Ａ(ｓ)及び直径の計算に使用される。
【００３１】
図１のシステム１は、人４の血管系内の器具３の場所に関する時間的な情報を受信する追跡ユニット７２を更に有してもよい。前記器具の空間位置追跡は、電磁、光学、超音波、電気インピーダンス及び放射線原理の１つに基づいてもよい。器具の電磁追跡は、前記器具内に一体化された電磁センサによる外部電磁場の検出に基づく。電磁場内でマーカ３２５として機能する前記電磁センサは、図２に示されるように、圧力センサ３１１及び３２１に対する所定の相対的な位置に配置された、器具３の遠位部分、例えばガイドカテーテル３１及びガイドワイヤ３２内に一体化される。電磁場発生器７１は、人４のサポート手段５又は撮像ユニット６のいずれかに取り外し可能に取り付けられてもよい。器具３内に一体化された複数の電磁センサは、器具３に沿った複数の位置の同時位置特定を可能にし、これに基づいて、器具３のセグメントの形状が、前記位置特定された点を接続することにより再構成されることができる。
【００３２】
代替的な実施例において、前記器具の時間的場所の追跡は、レーザ放射線から導出される。光学的追跡に対して、前記器具は、器具３の遠位端から、典型的には追跡ユニット７２の光学的接続が容易化されるハンドグリップである近位部分に延在する複数の光ファイバ又はマルチコア光ファイバを有する。追跡ユニット７２は、前記器具内に一体化された少なくとも１つの光ファイバ内にレーザ放射線を送るように構成されたレーザ放射線発生器と、前記少なくとも１つの光ファイバ内から反射を受けるように構成された光検出器とを有する。前記少なくとも１つの光ファイバの形状、したがって、器具３の形状は、検出器により受け取られる、前記光ファイバ内からの光学的反射信号を処理することにより導出される。前記少なくとも１つの光ファイバ内からのレーザ放射線の反射は、器具３が曲がりくねった血管枝においてさらされる局所的な歪を示す。光学形状感知に基づく医療器具の形状決定は、ＷＯ２００８１３１３０３Ａ２に詳細に記載されている。光学形状感知は、全ての場合に対して器具３内に一体化された少なくとも１つの光ファイバに沿った任意の位置の位置特定を可能にする。
【００３３】
代替的な実施例において、前記器具の場所追跡手法は、電気インピーダンス測定に基づく。電気信号が、人４の身体上に分散された複数の導電性パッチにより患者内に送られる。追跡可能器具３の遠位部分は、前記導電性パッチに対する相対的な位置に対するマーカ３２５として機能する空間的に分散された導電性電極を有する。前記受信された電気信号から導出された電気インピーダンスは、目標血管系を有する関心領域内の前記導電性電極の場所を示す。
【００３４】
更に他の実施例において、器具３の場所は、前記撮像ユニットを使用することにより追跡される。前記器具は、処置において使用される撮像モダリティで可視である特定のマーカ３２５を有する。放射線撮像の場合、器具３は、圧力センサ３１１及び３２１に対する所定の場所において器具３の遠位部分に沿った放射線マーカを有するのに対し、超音波撮像に対して、器具３は、前記器具に沿って空間的に分散されたマーカ３２５として超音波センサを有する。電気信号で外部超音波撮像ユニットを励起すると、生成された超音波信号は、人４の体内に送信され、前記超音波信号の一部が、器具３内に一体化された超音波センサにより受信される。前記超音波信号の飛行時間（time of flight）は、前記外部超音波撮像ユニットに対する器具３内に一体化された前記超音波センサの位置を示し、前記信号を処理することにより、前記超音波センサを有する前記器具の遠位部分の形状が、再構成されることができる。
【００３５】
前記遠位部分に沿って空間的に分散されたマーカ３２５の追跡された場所に基づく器具３の形状の再構成を用いて、血管の三次元グラフィック表現２０は、図７に示されるように、関心のある血管セグメントに沿った前記器具により引き起こされる折り曲げを考慮することにより改善されることができる。前記血管セグメントの折り曲げは、図８に示されるように、二次元投影３０において表されてもよい。
【００３６】
血管内の血流は、図９に示される、脈動する性質を持ち、血管の断面積は、それぞれの測定場所に対する単一の心周期又は複数の心周期に対して平均された圧力測定信号に基づいて導出されることができる。代替的な実施例において、前記血管の断面積は、脈動する血流の順次的な位相Ｉ乃至ＶＩに対して導出され、前記血管の表現は、前記脈動する血流の順次的な位相に対応する前記血管の表現のシーケンスを有する。前記血管は、連続した位相Ｉ乃至ＶＩに対してレンダリングされたグラフィック表現の一連のフレームとして医師に対して表示されてもよく、又は代わりに医師は、前記血管セグメントの弾性が、例えば前記血管の非対称な狭窄及び動脈瘤の存在の評価において、役割を果たし得る、前記血管の潜在的な状態の評価に対して心周期の関心のある特定の位相を選択してもよい。
【００３７】
一実施例において、撮像ユニット６は、目標血管系における造影剤ボーラスの注入後に関心のある血管構造の二次元又は三次元形態情報を提供し、前記血管の形態４０は、図１０に示されるようにディスプレイ２１上でレンダリングされる。前記器具の形状は、血管形態４０上の器具３のオーバレイとして再構成及び視覚化されてもよい。図１１において、器具３は、遠位端の位置４２から位置４３まで引き戻され、その間に、圧力測定信号が、前記器具の遠位領域内に一体化された前記圧力センサで引き戻し長さに沿って取得される。遠位先端の位置は、前記撮像ユニットにより連続的に視覚化され、したがって、前記先端の軌道が、再構成されることができる。
【００３８】
血管モデルの三次元グラフィック表現２０は、引き戻し距離に沿った前記圧力測定に基づいて前記血管の導出された断面積と前記器具の遠位先端の再構成された軌道との結合により得られることができる。前記血管モデルは、前記血管形態から分離して医師に提示され、前記医師は、血管形態４０上に三次元血管モデル２０を重ねるのにタッチスクリーン又はポインタ手段のようなユーザインタフェースを使用してもよい。他の代案は、前記二次元血管造影投影又は前記三次元血管造影表現に対する、前記引き戻し運動中のマーカ３２５を有する前記器具の遠位端又は遠位領域の一部の場所情報の位置合わせである。前記血管モデルの二次元投影３０又は三次元表現２０は、図１２に示されるように、前記圧力測定が処理され、前記血管の断面積が前記器具の遠位先端のそれぞれの位置に対して導出されると、血管形態４０上に徐々に重ねられることができる。光学形状感知に基づく器具３の形状再構成を用いて又は前記器具の遠位部分に沿って空間的に分散された複数の圧力センサを使用することにより、前記血管の二次元投影３０又は三次元表現２０は、前記器具が前記血管に対して静止している間に、したがって前記器具の引き戻しを必要とせずに、血管形態４０上に重ねられることができる。
【００３９】
図１３において、生物の血管を特徴づける方法１００が、提示され、前記方法は、前記血管内の器具３から、第１の測定場所ｌ1における第１の圧力測定信号ｐ1及び第２の測定場所ｌ2における第２の圧力測定信号ｐ2を受信するステップ１０１と、第１及び第２の圧力測定信号ｐ1、ｐ2に基づいて前記血管の第１の基準位置ｒ1に対する第１の断面積Ａ1を導出するステップ１０２とを有する。一実施例において、前記方法は、前記血管内の前記器具から、第３の測定場所ｌ3における第３の圧力測定信号ｐ3を受信するステップと、第１及び第２の圧力測定信号ｐ1、ｐ2の一方並びに第３の圧力測定信号ｐ3に基づいて前記血管の第２の基準位置ｒ2に対する第２の断面積Ａ2を導出するステップ１０４と、第１及び第２の断面積Ａ1、Ａ2並びに第１及び第２の基準位置ｒ1、ｒ2に基づいて前記血管の表現をレンダリングするステップ１０５とを有する。
【００４０】
一実施例において、前記方法は、撮像ユニット６から前記血管の形態情報を受信するステップ１０６と、前記形態情報に基づいて前記血管の形態表現４０をレンダリングするステップ１０７と、第１及び第２の断面積Ａ1、Ａ2並びに第１及び第２の基準位置ｒ1、ｒ2に基づいてレンダリングされた三次元血管モデル２０又は前記血管モデルの二次元投影３０のいずれかと前記血管の形態表現４０を合成するステップ１０８とを有してもよい。
【００４１】
前記血管の前記断面積は、典型的な記載において前記圧力測定信号から導出されるが、直径、半径又は外周が、単純な数式により前記血管の断面積から導出されることができることは、請求された発明を実施する当業者により理解及び達成されることができ、したがって、請求された発明における前記血管の断面積は、本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【００４２】
単一のユニット又は装置が、請求項に記載された複数のアイテムの機能を満たしてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。
【００４３】
請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外しない。
【００４４】
請求項内の参照符号は、範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【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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【国際調査報告】
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