(57)【要約】  ワイヤレス管腔内撮像デバイス及び関連するシステムが提供される。一実施形態において、ワイヤレス管腔内撮像デバイスは、近位部分と遠位部分とを含む可撓性の細長い部材；可撓性の細長い部材の遠位部分に結合される超音波撮像コンポーネント；超音波撮像コンポーネントに結合され、可撓性の細長い部材に沿って延在するケーブル；及び可撓性の細長い部材の近位部分に結合され、ケーブルを介して超音波撮像コンポーネントと通信するワイヤレス通信コンポーネントを含む。ワイヤレス通信コンポーネントは、超音波撮像コンポーネントにより収集したエコー信号を、画像処理コンポーネントにおける画像生成のために、無線リンクを介して画像処理システムへ無線で送信する。
2019535382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス管腔内撮像デバイスであって：
近位部分と遠位部分とを含む可撓性の細長い部材；
前記可撓性の細長い部材の前記遠位部分に結合される超音波撮像コンポーネント；
前記超音波撮像コンポーネントに結合され、前記可撓性の細長い部材に沿って延在するケーブル；及び
前記可撓性の細長い部材の前記近位部分に結合され、前記ケーブルを介して前記超音波撮像コンポーネントと通信するワイヤレス通信コンポーネント；
を有するワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項２】
前記ワイヤレス通信コンポーネントは：
前記ケーブルに結合されるトランシーバ；及び
前記トランシーバに結合されるアンテナ；
を含む、請求項1に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項３】
前記可撓性の細長い部材の前記近位部分の近位端に結合されるハンドルを更に有し、前記ハンドルは前記ケーブルに結合される電源を含み、前記電源は、前記ケーブルを介して前記超音波撮像コンポーネントと前記ワイヤレス通信コンポーネントとに給電する、請求項2に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項４】
前記トランシーバと前記アンテナとが前記ハンドル内に配置されている、請求項3に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項５】
前記トランシーバが前記ハンドル内に配置され、前記アンテナが前記可撓性の細長い部材の前記近位部分に沿って前記トランシーバから遠ざかるように延びている、請求項3に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項６】
前記アンテナは、第1長さにわたって前記可撓性の細長い部材内に延在し、第2長さにわたって前記可撓性の細長い部材の外表面に沿って延在している、請求項5に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項７】
前記トランシーバは、前記ハンドルに隣接する前記可撓性の細長い部材内に配置され、前記アンテナは前記可撓性の細長い部材の外表面に沿って前記トランシーバから遠ざかるように延在している、請求項3に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項８】
前記ハンドル内に配置され、前記超音波撮像コンポーネント及び前記トランシーバと通信する信号処理コンポーネントを更に有する請求項3に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項９】
前記電源は前記信号処理コンポーネントに電力を供給する、請求項8に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１０】
前記信号処理コンポーネントは、前記超音波撮像コンポーネントによる送信及び受信を制御し、前記超音波撮像コンポーネントにより収集された超音波エコー信号を調整する、請求項8に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１１】
前記信号処理コンポーネントは、前記超音波エコー信号のフィルタリング、増幅、アグリゲーション、又は圧縮のうちの少なくとも1つを実行することにより、前記超音波エコー信号を調整する、請求項10に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１２】
前記トランシーバは、調整済みの超音波エコー信号を前記信号処理コンポーネントから受信し、前記調整済みの超音波エコー信号を前記アンテナを介して無線送信する、請求項10に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１３】
前記トランシーバは、前記アンテナを介して命令を無線受信し、前記命令を前記信号処理コンポーネントへ送信し、前記信号処理コンポーネントは、少なくとも前記命令に基づいて前記超音波撮像コンポーネントの送信又は受信のうちの少なくとも1つを制御する、請求項10に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１４】
前記ワイヤレス通信コンポーネントは、毎秒少なくとも1ギガビットの伝送レートで無線信号を送受信する、請求項1に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１５】
前記ワイヤレス通信コンポーネントは、約60ギガヘルツより高い周波数で信号を無線で送受信する、請求項1に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１６】
前記超音波撮像コンポーネントは、超音波トランスデューサ・アレイを含む、請求項1に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１７】
ワイヤレス管腔内撮像システムであって：
近位部分と遠位部分とを含む可撓性の細長い部材；
前記可撓性の細長い部材の前記遠位部分に結合される超音波撮像コンポーネント；
前記超音波撮像コンポーネントに結合され、前記可撓性の細長い部材に沿って延在するケーブル；及び
前記可撓性の細長い部材の前記近位部分に結合され、前記ケーブルを介して前記超音波撮像コンポーネントと通信する第1ワイヤレス通信コンポーネント；
を有する管腔内撮像デバイスと、
無線リンクを介して前記管腔内撮像デバイスの前記第1ワイヤレス通信コンポーネントと通信する第2ワイヤレス通信コンポーネントと、
前記第2ワイヤレス通信コンポーネントと通信する画像処理コンポーネントと
を有し、前記第1ワイヤレス通信コンポーネントは、前記画像処理コンポーネントにおける画像生成のために、前記超音波撮像コンポーネントにより収集された超音波エコー信号に関連付けられるエコー・データを、前記無線リンクを介して前記第2ワイヤレス通信コンポーネントへ無線で送信する、ワイヤレス管腔内撮像システム。
【請求項１８】
前記画像処理コンポーネントと通信するディスプレイ・コンポーネントを更に有し、前記画像処理コンポーネントは前記エコー・データに基づいて画像を生成し、前記ディスプレイ・コンポーネントは前記画像を表示する、請求項17に記載のワイヤレス管腔内撮像システム。
【請求項１９】
前記第2ワイヤレス通信コンポーネントは、前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波信号の生成を制御するための命令を、前記無線リンクを介して前記第1ワイヤレス通信コンポーネントへ無線で送信する、請求項17に記載のワイヤレス管腔内撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
＜関連出願＞
本願は2016年11月11日付で出願された米国仮出願第62/420,766号による優先権を主張しており、その内容は全体的にリファレンスに組み込まれる。
＜技術分野＞
本開示は一般に管腔内撮像に関連し、特にディスプレイ及び制御のための処理システムと管腔内撮像デバイスとの間で無線通信を提供することに関連する。
＜背景技術＞
【０００２】
血管内超音波(UVUS)撮像は、治療の必要性を判断するため、介入を案内するため、及び/又はその有効性を評価するために、人体の中で動脈等の病変した管を評価するための診断ツールとして介入心臓学において広く使用されている。1つ以上の超音波トランスデューサを含むIVUSデバイスが、管内に通され、撮像されるべきエリアまで案内される。トランスデューサは、対象のある管の画像を作成するために超音波エネルギを放出する。超音波は、(管壁の様々な層などの)組織構造、赤血球、及びその他の関心のある特徴物から生じる不連続性により部分的に反射される。反射波からのエコーは、トランスデューサにより受信され、IVUS撮像システムへ渡される。撮像システムは、デバイスが配置されている場所の管の断面画像を生成するように、受信した超音波エコーを処理する。IVUS撮像は、管腔及び管サイズ、プラークの面積及び体積、並びに主要な解剖学的ランドマークの場所についての詳細で正確な測定値を提供することが可能である。IVUS撮像は、病変のサイズを評価し、評価された病変のサイズに基づいて治療デバイス(例えば、ステント)を選択し、以後に治療の成功度合いを評価することを、医師に許容する。
【０００３】
回転型及びソリッド・ステート型という今日一般的に使用されている2種類のIVUSカテーテルが存在する。典型的な回転型のIVUSカテーテルの場合、単独の超音波トランスデューサ要素は、対象の管内に挿入されるプラスチック鞘の内側で回転するフレキシブルなドライブシャフトの先端に配置される。トランスデューサ要素は、超音波ビームがデバイスの軸に対してほぼ垂直に伝搬するように方向付けられる。流体が充填された鞘は、スピン運動するトランスデューサ及びドライブシャフトから管組織を保護する一方、トランスデューサから組織へ及びその逆に超音波信号が伝搬することを許容する。ドライブシャフトが回転する場合に、トランスデューサは、超音波の短いバーストを放出するために、高電圧パルスで周期的に励起される。同じトランスデューサは、その後に、様々な組織構造から反射されたリターン・エコーをリスニングする。IVUS撮像システムは、トランスデューサの1回転の間に生じるパルス/取得サイクルのシーケンスから、管断面の2次元表示を集める。
【０００４】
ソリッド・ステートIVUSカテーテルは超音波撮像アセンブリを運び、そのアセンブリはトランスデューサ・アレイに隣接して搭載される1つ以上の集積回路コントローラ・チップ周辺に分散される超音波トランスデューサのアレイを含む。ソリッド・ステートIVUSカテーテルはまたフェーズド・アレイIVUSトランスデューサ又はフェーズド・アレイIVUSデバイスとしても言及される。コントローラは、超音波パルスを送信し及び超音波エコー信号を受信する個々のトランスデューサ要素(又は要素のグループ)を選択する。送信-受信ペアのシーケンスによりステップを進めることにより、ソリッド・ステートIVUSシステムは、可動部分無しに、機械的にスキャンされる超音波トランスデューサの影響を合成することが可能である(それ故にソリッド・ステートと呼ばれる)。回転する機械的な要素が存在しないので、トランスデューサ・アレイは、血管外傷の最小限のリスクとともに、血管及び血管組織に直接的に接触して配置されることが可能である。更に、回転する要素が存在しないので、電気的なインターフェースは簡略化される。ソリッド・ステート・スキャナは、回転型のIVUSデバイスに必要とされる複雑な回転する電気インターフェースよりもむしろ、簡易な電気ケーブル及び標準的な取り外し可能な電気コネクタとともに撮像システムに直接的に配線されることが可能である。
【０００５】
動作において、IVUSデバイスは、例えば電力ケーブル及び通信ケーブル等の多数のケーブルに接続され得る。IVUSデバイスは、IVUSデバイスに含まれる超音波撮像アセンブリを動作させる電力ケーブルから電力を受信し得る。IVUSデバイスは、超音波撮像アセンブリの動作を制御し、画像分析及び表示のために超音波撮像アセンブリにより収集される測定結果(例えば、超音波エコー信号)を読み出すために、通信ケーブルを介してコンソール又は処理システムと通信し得る。
【０００６】
IVUSプロシジャは典型的にはカテーテル検査室で実行される。カテーテル検査室におけるIVUSデバイスの利用は、カテーテル検査室におけるケーブル数を増やし、カテーテル検査室の作業スペースを散らかすかもしれない。更に、カテーテル検査室で動作する場合には、消毒が重要である。消毒済みのIVUSデバイスに対する未消毒のコンソール又は処理システムの接続及び/又は分離は、カテーテル検査室における問題となり得る。１つのアプローチは、コンソール及び処理システムにIVUSデバイスを接続するために取り外し可能なケーブルを利用することである。しかしながら、IVUSデバイスを動作させるために必要とされる多数の接触点、及びIVUS撮像に必要とされる超音波信号の高品質性又はノイズ感度に起因して、取り外し可能なケーブルは実用的でないかもしれない。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の実施形態は、カテーテルの遠位部分において超音波撮像アセンブリを備えたカテーテルと、カテーテルの近位部分に備わる無線トランシーバ及びアンテナとを含むワイヤレス管腔内撮像システムを提供する。
【０００８】
一実施形態では、ワイヤレス管腔内撮像デバイスが提供される。ワイヤレス管腔内撮像デバイスは、近位部分と遠位部分とを含む可撓性の細長い部材；可撓性の細長い部材の遠位部分に結合される超音波撮像コンポーネント；超音波撮像コンポーネントに結合され、可撓性の細長い部材に沿って延在するケーブル；及び可撓性の細長い部材の近位部分に結合され、ケーブルを介して超音波撮像コンポーネントと通信するワイヤレス通信コンポーネントを含む。
【０００９】
幾つかの実施形態において、ワイヤレス通信コンポーネントは、ケーブルに結合されるトランシーバ；及びトランシーバに結合されるアンテナを含む。幾つかの実施形態において、ワイヤレス管腔内撮像デバイスは、可撓性の細長い部材の近位部分の近位端に結合されるハンドルを更に有し、ハンドルはケーブルに結合される電源を含み、電源は、ケーブルを介して超音波撮像コンポーネントとワイヤレス通信コンポーネントとに給電する。幾つかの実施形態において、トランシーバとアンテナとがハンドル内に配置されている。幾つかの実施形態において、トランシーバがハンドル内に配置され、アンテナが可撓性の細長い部材の近位部分に沿ってトランシーバから遠ざかるように延びている。幾つかの実施形態において、アンテナは、第1長さにわたって前記可撓性の細長い部材内に延在し、第2長さにわたって可撓性の細長い部材の外表面に沿って延在している。幾つかの実施形態において、トランシーバは、ハンドルに隣接する前記可撓性の細長い部材内に配置され、アンテナは可撓性の細長い部材の外表面に沿ってトランシーバから遠ざかるように延在している。  幾つかの実施形態において、ワイヤレス管腔内撮像デバイスは、ハンドル内に配置され、超音波撮像コンポーネント及びトランシーバと通信する信号処理コンポーネントを更に有する。幾つかの実施形態において、  電源は信号処理コンポーネントに電力を供給する。幾つかの実施形態において、信号処理コンポーネントは、超音波撮像コンポーネントによる送信及び受信を制御し、超音波撮像コンポーネントにより収集された超音波エコー信号を調整する。幾つかの実施形態において、信号処理コンポーネントは、超音波エコー信号のフィルタリング、増幅、アグリゲーション、又は圧縮のうちの少なくとも1つを実行することにより、超音波エコー信号を調整する。幾つかの実施形態において、トランシーバは、調整済みの超音波エコー信号を信号処理コンポーネントから受信し、調整済みの超音波エコー信号をアンテナを介して無線送信する。幾つかの実施形態において、トランシーバは、アンテナを介して命令を無線受信し、命令を信号処理コンポーネントへ送信し、信号処理コンポーネントは、少なくとも命令に基づいて超音波撮像コンポーネントの送信又は受信のうちの少なくとも1つを制御する。幾つかの実施形態において、ワイヤレス通信コンポーネントは、毎秒少なくとも1ギガビットの伝送レートで無線信号を送受信する。幾つかの実施形態において、ワイヤレス通信コンポーネントは、約60ギガヘルツより高い周波数で信号を無線で送受信する。幾つかの実施形態において、超音波撮像コンポーネントは、超音波トランスデューサ・アレイを含む。
【００１０】
一実施形態において、ワイヤレス管腔内撮像システムは、近位部分と遠位部分とを含む可撓性の細長い部材；可撓性の細長い部材の遠位部分に結合される超音波撮像コンポーネント；超音波撮像コンポーネントに結合され、可撓性の細長い部材に沿って延在するケーブル；及び可撓性の細長い部材の近位部分に結合され、ケーブルを介して前記超音波撮像コンポーネントと通信する第1ワイヤレス通信コンポーネントを有する管腔内撮像デバイスと、無線リンクを介して管腔内撮像デバイスの第1ワイヤレス通信コンポーネントと通信する第2ワイヤレス通信コンポーネントと、第2ワイヤレス通信コンポーネントと通信する画像処理コンポーネントとを有し、第1ワイヤレス通信コンポーネントは、画像処理コンポーネントにおける画像生成のために、超音波撮像コンポーネントにより収集された超音波エコー信号に関連付けられるエコー・データを、無線リンクを介して第2ワイヤレス通信コンポーネントへ無線で送信する。
【００１１】
幾つかの実施形態において、ワイヤレス管腔内撮像システムは、画像処理コンポーネントと通信するディスプレイ・コンポーネントを更に有し、画像処理コンポーネントはエコー・データに基づいて画像を生成し、前記ディスプレイ・コンポーネントは画像を表示する。幾つかの実施形態において、第2ワイヤレス通信コンポーネントは、超音波撮像コンポーネントにおける超音波信号の生成を制御するための命令を、無線リンクを介して第1ワイヤレス通信コンポーネントへ無線で送信する。
【００１２】
本開示の追加の形態、特徴、及び利点は以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本開示の例示的な実施形態は添付図面を参照して説明される。
【００１４】
【図１】図1は本開示の形態によるワイヤレス管腔内撮像システムの概略図である。
【００１５】
【図２】図2は本開示の形態によるワイヤレス管腔内撮像デバイス・アーキテクチャを示す概略図である。
【００１６】
【図３】図3は本開示の形態による平坦な構成における管腔内撮像アセンブリの部分平面図である。
【００１７】
【図４】図4は本開示の形態による支持部材周辺に巻き付いた構成におけるフレックス回路を含む管腔内撮像アセンブリの斜視図である。
【００１８】
【図５】図5は本開示の形態によるワイヤレス管腔内撮像デバイスの構成を示す概略図である。
【００１９】
【図６】図6は本開示の形態によるワイヤレス管腔内撮像デバイスの構成を示す概略図である。
【００２０】
【図７】図7は本開示の形態によるワイヤレス管腔内撮像デバイスの構成を示す概略図である。
【００２１】
【図８】図8は本開示の形態によるワイヤレス管腔内撮像デバイスにおける信号伝送方法のシグナリング図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本開示の原理の理解を促進する目的のため、図面に示される実施形態が参照され、それを記述するために特定の言葉が使用される。それにもかかわらず、開示範囲に対する限定は意図されていないことが理解される。記載されているデバイス、システム、及び方法に対する任意の代替及び更なる修正、並びに本開示の原理の更なる任意のアプリケーションは、十分に考慮されており、本開示が関連する技術分野の当業者にとって通常的に生じるように本開示の範囲内に含まれる。特に、一つの実施形態に関連して説明される特徴、コンポーネント、及び/又はステップが、本開示の他の実施形態に関連して説明される特徴、コンポーネント、及び/又はステップと結合されてよいことは、十分に考えられる。しかしながら、簡潔性のため、これらの組み合わせについての多数の反復は別々には説明されない。
【００２３】
ここで開示されるものは、ワイヤレス通信コンポーネントを装備したカテーテルを含むワイヤレス管腔内撮像デバイスを提供する様々な実施形態である。カテーテルは、カテーテルの遠位部分に結合される超音波撮像アセンブリと、超音波撮像アセンブリに結合され且つカテーテルに沿って延びる通信ケーブルとを含む。ワイヤレス通信コンポーネントは、カテーテルの近位部分に結合され、通信ケーブルを介して超音波撮像コンポーネントと通信する。ワイヤレス通信コンポーネントは、超音波撮像アセンブリを操作するための命令を無線で受信することが可能である。ワイヤレス通信コンポーネントは、処理システムにおける分析、解釈、及び画像生成のために超音波撮像アセンブリにより収集された超音波エコー信号を無線で送信することが可能である。ワイヤレス通信コンポーネントは、ワイヤレス・トランシーバ及びアンテナを含み、これらは近位部分で様々な構成で配置されてよい。開示される実施形態は超音波撮像の文脈で説明されるが、開示される実施形態は他の任意の医療撮像又はセンシング・アプリケーションでの使用に適している。
【００２４】
開示される実施形態は、有線の管腔内撮像デバイスを上回る幾つもの利点を提供し得る。例えば、ワイヤレス管腔内撮像デバイスの使用は、カテーテル検査室で必要とされるケーブル数を減らし、従ってカテーテル検査室の作業スペースの散らかりを減らす。更に、ワイヤレス管腔内撮像デバイスは、不使用時に無菌エリアに保管されてもよく、従ってカテーテル検査室の無菌条件を遵守し得る。
【００２５】
図1は本開示の形態によるワイヤレス管腔内撮像システム100の概略図である。システム100は、ワイヤレス管腔内撮像デバイス102と、ワイヤレス通信コンポーネント122と、コンソール及び/又はコンピュータ等の画像処理システム124と、モニタ126とを含んでよい。管腔内撮像デバイス102は可撓性の細長い部材106を含んでもよく、その部材はワイヤレス通信コンポーネント106に結合されるカテーテル、ガイド・ワイヤ、又はガイド・カテーテルであってもよい。
【００２６】
管腔内撮像デバイス102は、超音波撮像アセンブリ110と、電気ケーブル112とを更に含んでもよい。超音波撮像アセンブリ110は、可撓性の細長い部材106の遠位端付近の遠位部分131に取り付けられてもよい。ワイヤレス通信コンポーネント104は、可撓性の細長い部材106の近位端付近に取り付けられてもよい。ワイヤレス通信コンポーネント104は、RF信号150により示されるような無線周波数(RF)リンクを介してワイヤレス通信コンポーネント122と無線通信している。電気ケーブル112は、超音波撮像アセンブリ110とワイヤレス通信コンポーネント104との間に延在する。電気ケーブル112は、ここで更に詳細に説明されるような管腔内撮像デバイス102の様々なコンポーネント間で制御信号、エコー・データ、及び/又は電力を搬送し得る。
【００２７】
高いレベルで、管腔内撮像デバイス102は、超音波撮像アセンブリ110に含まれるトランスデューサ・アレイから超音波エネルギを放出する。超音波エネルギは超音波撮像アセンブリ110を包囲する管120等の媒体中の組織構造により反射され、超音波エコー信号は超音波撮像アセンブリ110のトランスデューサ・アレイにより受信される。電気ケーブル112は超音波エコー信号をワイヤレス通信コンポーネント104へ転送する。ワイヤレス通信コンポーネント104は、例えばRFバンドで超音波エコー信号を無線送信する。超音波エコー信号を受信すると、ワイヤレス通信コンポーネント122は超音波エコー信号を画像処理システム124へ転送し、そこで超音波画像が再構成され、モニタ126上に表示される。超音波撮像アセンブリ110、ワイヤレス通信コンポーネント104、及び信号の制御や転送のための関連するコンポーネントが、ここで更に詳細に説明される。
【００２８】
画像処理システム124はプロセッサとメモリとを含むことが可能である。画像処理システム124はここで説明されるシステムの特徴を支援するように動作することが可能である。例えば、プロセッサは非一時的な有形のコンピュータ読み取り可能な媒体に保存されるコンピュータ読み取り可能な命令を実行することが可能である。
【００２９】
一実施形態において、画像処理システム124は、管120の断面画像などの血管の画像の画像データを出力し、モニタ126は画像を表示する。管120は、自然及び人工双方の、液体で満たされた又は包囲された構造を表現する。管120は患者の体内にあってよい。管120は、心臓血管系、末梢血管系、神経血管系、腎臓血管系、及び/又は体内の適切な任意の管腔を含む、患者の血管系の動脈又は静脈などの血管であってもよい。例えば、管腔内撮像デバイス102は任意数の解剖学的な位置及び組織タイプを検査するために使用されてよく、それらの位置及びタイプは、肝臓、心臓、腎臓、胆嚢、膵臓、肺を含む臓器；管；腸；脳、硬膜嚢、脊髄、及び末端神経を含む神経系；尿路；並びに心臓の血液、心腔、又は他の部分の中の弁；及び/又は身体の他の系統を含むがこれらに限定されない。天然の構造に加えて、管腔内撮像デバイス102は人工の構造を検査するために使用されてもよく、人工の構造は心臓弁、ステント、シャント、フィルタ、及び他のデバイス等であるがこれらに限定されない。
【００３０】
一実施形態において、管腔内撮像デバイス102は、遠位部分131が近位部分132に結合される接合部130付近に配置されるガイド・ワイヤ出口ポート116を更に含む。従って、場合によっては、管腔内撮像デバイス102はラピッド・エクスチェンジ・カテーテルである。ガイド・ワイヤ出口ポート116は、管120を通って管腔内撮像デバイス102を方向付けるために、ガイド・ワイヤ118が遠位端に向かって挿入されることを許容する。
【００３１】
一実施形態において、システム100は毎秒約20フレームないし約40フレームのフレーム・レートで画像を生成してもよい。例えば、各フレームは、約512×512ピクセルないし約832×832ピクセルの大きさの8ビット・グレースケール画像を含む。別の実施形態において、システム100は高解像度(HD)-IVUSシステムであってもよく、毎秒約60フレームのフレーム・レートで画像を生成してもよい。各フレームは約1000×1000ピクセルより多くを含んでもよい。従って、ワイヤレス通信コンポーネント104及び122は、毎秒約1ギガビット(Gbps)ないし10Gbpsの高いデータ・レートで動作してもよい。高いデータ・レートのワイヤレス通信プロトコルの幾つかの具体例は、IEEE(Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers)802.11ad及びUWB(ultra-wideband)を含んでもよい。あるいは、管腔内撮像デバイス102は、RFリンクを介してエコー・データを送信する前にエコー・データを圧縮する追加的な圧縮コンポーネントを含んでもよく、従ってより低いデータ・レートのワイヤレス通信プロトコルが代わりに使用されてもよい。
【００３２】
システム100は双方向通信をサポートする。例えば、ワイヤレス通信コンポーネント122は、管腔内撮像デバイス102への無線伝送のために、画像処理システム124により生成される制御信号をエンコードする。管腔内撮像デバイス102において、ワイヤレス通信コンポーネント104はエンコードされた制御信号を受信し、制御信号を復元し、制御信号は超音波撮像アセンブリ110を制御するために使用され得る。逆方向において、ワイヤレス通信コンポーネント104は、ワイヤレス通信コンポーネント122への無線伝送のために、超音波撮像アセンブリ110により収集された超音波エコー信号をエンコードする。エンコードされたエコー信号を受信すると、ワイヤレス通信コンポーネント122は超音波エコー信号を復元し、超音波エコー信号は、画像処理システム124における画像生成に使用され、モニタ126上で表示され得る。幾つかの実施形態において、ワイヤレス通信コンポーネント104及び122は、実質的に同様な機能コンポーネントを含んでもよいが、異なる物理的形状因子及び配置を有していてもよい。
【００３３】
システム100は任意の様々な超音波撮像技術を使用してよい。従って、本開示の幾つかの実施形態において、システム100は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)セラミックから製造される圧電トランスデューサのアレイを組み込むソリッド・ステートIVUS撮像システムである。幾つかの実施形態において、システム100は、容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ(CMUTs)又は圧電マイクロマシン超音波トランスデューサ(PMUTs)を組み込む。
【００３４】
幾つかの実施形態において、システム100は、ボルケーノ・コーポレーション(Volcano  Corporation)から入手可能な「EagleEye」(登録商標)等の従来のソリッド・ステートIVUSシステムに類似する幾つかの特徴、及び本願で全体的にリファレンスに組み込まれる米国特許第7,846,101号に開示されているものを含む。例えば、管腔内撮像デバイス102は、管腔内撮像デバイス102の遠位端付近にある超音波撮像アセンブリ110と、管腔内撮像デバイス102の長手方向本体に沿って延在する電気ケーブル112とを含む。ケーブル112は、1本、2本、3本、4本、5本、6本、7本、又はそれ以上の導体318(図3)を含む複数の導体を含む伝送線の束である。適切な任意のゲージ・ワイヤが導体318に使用できることが理解される。一実施形態において、ケーブル112は、例えば41アメリカン・ワイヤ・ゲージ(AWG)ワイヤ等の4導体電送線構成を含むことが可能である。一実施形態において、ケーブル112は、例えば44AWGワイヤを利用する7導体伝送線構成を含むことが可能である。一実施形態において、43AWGワイヤが使用されることが可能である。
【００３５】
図2は本開示の形態によるワイヤレス管腔内撮像デバイス102のアーキテクチャを示す概略図である。図2は管腔内撮像デバイス102の内部コンポーネントのより詳細な図を提供する。図示されるように、管腔内撮像デバイス102は、超音波トランスデューサ・アレイ128と、1つ以上の特定用途向け集積回路(ASICs)220と、信号処理コンポーネント230と、電源240と、ワイヤレス通信コンポーネント104とを含む。電源240は、トランスデューサ・アレイ128、ASIC220、信号処理コンポーネント230、及びワイヤレス通信コンポーネント104に給電するバッテリ・パック又は適切な任意の電気エネルギ貯蔵部であってよい。ASIC220は、例えば電気ケーブル112を介して超音波トランスデューサ・アレイ128及び信号処理コンポーネント230と通信している。信号処理コンポーネント230は、例えば電気ケーブル112又は別のケーブルを介してワイヤレス通信コンポーネント104と更に通信している。通信は、管腔内撮像デバイス102を動作させるための制御信号と超音波トランスデューサ・アレイ128から収集されたエコー・データとの双方を含む双方向であってよい。超音波トランスデューサ・アレイ128とASIC220とは超音波撮像アセンブリ110に含まれてもよい。信号処理コンポーネント230と、電源240と、ワイヤレス通信コンポーネント104とは、ここで更に詳細に説明されるように管腔内撮像デバイス102の近位端付近で様々な構成で配置されてよい。
【００３６】
超音波トランスデューサ・アレイ128は、ASICから受信されるコマンド及び/又はトリガに基づいて、超音波信号を放出し、放出された超音波信号から、例えば管120等の周辺組織により反射されたエコーを受信する。ASIC220は、超音波トランスデューサ・アレイ128の動作を制御し、調整する。例えば、ASIC220は、超音波トランスデューサ・アレイ128における個々のトランスデューサ又はトランスデューサの一部分を、送信モードから受信モードへ、又はアクティブ・モードからインアクティブ・モードへ切り替えてもよい。ASIC220は、ビームフォーミングのためにトランスデューサの送信及び/又は受信を制御してもよい。ASIC220は、エコー信号を多重し、エコー信号を信号処理コンポーネント230へ転送してもよい。
【００３７】
信号処理コンポーネント230は、画像処理システム124への送信の前に、エコー信号のコンディションを調整するように構成されるハードウェア及び/又はソフトウェアを含んでもよい。信号の調整はアナログ及び/又はディジタル処理を含んでよい。信号の調整は、フィルタリング、増幅、アグリゲーション、及び/又は圧縮を含んでもよい。幾つかの実施形態において、信号処理コンポーネント230は、アナログ・ディジタル・コンバータ(ADCs)、ディジタル・アナログ・コンバータ(DACs)、及びディジタル信号プロセッサを含んでもよい。例えば、ADCsは、超音波トランスデューサ・アレイ128から受信したアナログ電気信号をディジタル信号に変換する。ディジタル信号プロセッサは、ディジタル信号に関するディジタル信号調整を実行してもよい。DACsは、ワイヤレス通信コンポーネント104への伝送のために、ディジタル調整済み信号をアナログ信号に変換してもよい。ADCs、DACs、及びディジタル信号プロセッサは、ワイヤレス通信コンポーネント104からの受信経路に沿う逆方向で同様な動作を実行してよい。幾つかの実施形態において、管腔内撮像デバイス102は、ワイヤレス通信コンポーネント104から受信される入力信号、又はワイヤレス通信コンポーネント104による送信のための出力信号をバッファリングするために、ワイヤレス通信コンポーネント104と信号処理コンポーネント230との間にバッファを含んでもよい。
【００３８】
一実施形態において、信号処理コンポーネント230は、画像処理システム124及びASIC220から受信した信号の通信(例えば、ワイヤレス通信コンポーネント104による通信)を支援する。幾つかの実施形態において、信号処理コンポーネント230は、有線の管腔内撮像デバイスの患者インターフェース・モジュール(PIM)で典型的に実行される動作を含んでもよい。そのような実施形態において、通信は：(1)送信及び受信に使用されるべき特定のトランスデューサ・アレイ要素を選択するためにコマンドをASIC220へ提供するステップ、(2)選択されたトランスデューサ・アレイ要素を励起するための電気パルスを生成するように送信機回路を活性化するためにトリガ信号をASIC220へ提供するステップ、及び/又は(3)ASIC220に含まれる増幅器により、選択されたトランスデューサ・アレイ要素から受信される増幅されたエコー信号を受け入れるステップを含む。幾つかの実施形態において、ASIC220及び信号処理コンポーネント230の機能及び/又は動作は、同様な機能を達成するように統合されてもよいし又はその代わりに分散されてもよい。
【００３９】
ワイヤレス通信コンポーネント104はトランシーバ(Tx/Rx)252とアンテナ254とを含む。トランシーバ252は、データのフレーム化、データのエンコード/デコード、スクランブル/デスクランブル、変調/復調、及び/又は誤り符号化/復号化を、例えばIEEE802.11ad又はUWB等の所定のワイヤレス通信プロトコルに従って実行するように構成されるハードウェア及び/又はソフトウェアを含んでもよい。アンテナ254は金属薄膜又は金属の薄いワイヤから構成されてもよい。幾つかの実施形態において、アンテナ254は、ビームフォーミング及び指向性送信を許容し得るアンテナ・アレイであってもよい。幾つかの実施形態において、アンテナは60ギガヘルツ(GHz)バンドで信号を送信及び受信してもよい。アンテナ254は適切な任意の寸法を有してよい。幾つかの実施形態において、アンテナ254は、約0.5ミリメートル(mm)から約10mmの間の長さ、特定の実施形態では約1mmから3mmの間の長さを有してよい。
【００４０】
図示されていないが、管腔内撮像デバイス102は、電圧信号変換器、ADCs、DACs、ライン・ドライバ、エンコーダ/デコーダ論理装置、及び過電圧及び/又は静電放電(ESD)保護デバイス(例えば、ダイオード)等の他のコンポーネント及び/又は回路を、管腔内撮像デバイス102の動作を促すために含んでもよい。
【００４１】
図3は本開示の形態による平坦な構成における管腔内撮像アセンブリ110の部分平面図である。超音波撮像アセンブリ110は、トランスデューサ領域304に形成されるトランスデューサ・アレイ128と、制御領域308に形成されるトランスデューサ制御論理ダイ306(ダイ306A及び306Bを含む)とを、それらの間に配置される遷移領域310とともに含む。トランスデューサ・アレイ128はトランスデューサ312のアレイを含む。トランスデューサ制御論理ダイ306はASIC(s)220に対応してもよい。トランスデューサ制御論理ダイ306とトランスデューサ312とは、最終的に丸められた形状(図4)に組み立てる前に、平坦な形状でフレックス回路314上に取り付けられる。トランスデューサ・アレイ128は、医療センサー要素及び/又は医療センサー要素アレイの非限定的な例である。トランスデューサ制御論理ダイ306は制御回路の非限定的な例である。超音波撮像アセンブリ110はフレックス回路を含むように説明されているが、トランスデューサ及び/又はコントローラは、フレックス回路を省略するものを含む他の構成において、超音波撮像アセンブリ110を形成するように構成されてよいことが理解される。
【００４２】
トランスデューサ・アレイ128は任意の個数及びタイプの超音波トランスデューサを含むことが可能であるが、明確性のため、限られた個数の超音波トランスデューサのみが図3に示されている。一実施形態において、トランスデューサ・アレイ128は32個の個別的な超音波トランスデューサ312を含む。別の実施形態において、トランスデューサ・アレイ128は64個の超音波トランスデューサ312を含む。別の実施形態において、トランスデューサ・アレイ128は96個の超音波トランスデューサ312を含む。更に別の実施形態において、トランスデューサ・アレイ128は128個の超音波トランスデューサ312を含む。他の個数も想定され且つ提供される。トランスデューサのタイプに関し、一実施形態では、超音波トランスデューサ312は、例えば米国特許第6,641,540号に開示されているようなポリマー圧電材料を利用するマイクロエレクトロメカニカル・システム(MEMS)で製造される圧電マイクロマシン超音波トランスデューサ(PMUts)であり、その米国特許は全体的にリファレンスに組み込まれる。代替実施形態において、トランスデューサ・アレイ128は、バルクPZTトランスデューサ、容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ(cMUTs)、単結晶圧電材料、他の適切な超音波送信機及び受信機、及び/又はそれらの組み合わせ等のPZTトランスデューサを含む。
【００４３】
超音波撮像アセンブリ110は、図示の実施形態では個別的な制御論理ダイに分割される様々なトランスデューサ制御ロジックを含んでもよい。様々な具体例において、超音波撮像アセンブリ110の制御ロジックは：ケーブル112を介して信号処理コンポーネント230により送信された制御信号をデコードすること、超音波信号を放出するように1つ以上のトランスデューサを駆動すること、超音波信号の反射されたエコーを受信するように1つ以上のトランスデューサ312を選択すること、受信したエコーを表現する信号を増幅すること、及び/又はケーブル112を介して信号を信号処理コンポーネント230へ送信することを実行する。幾つかの実施形態において、トランスデューサ・アレイ128がcMUTsを含む場合、制御ロジックは、送信及び/又は受信のためにcMUTsを最適化するようにバイアス回路を更に含んでもよい。図示の実施形態では、64個の超音波トランスデューサ312を有する超音波撮像アセンブリ110は、制御ロジックを9個の制御論理ダイ306にわたって分割し、そのうちの5つが図3に示されている。8、9、16、17及びそれ以上を含む他の個数の制御論理ダイ306を組み込む設計が他の実施形態で使用される。一般に、制御論理ダイ306は、それらが駆動することの可能なトランスデューサの個数により特徴付けられ、例示的な制御論理ダイ306は4、8、及び/又は16個のトランスデューサを駆動する。
【００４４】
制御論理ダイ306は必ずしも均一ではない。幾つかの実施形態では、単独のコントローラがマスター制御論理ダイ306Aに指定され、ケーブル112に対する通信インターフェースを含む。従って、マスター制御回路は、ケーブル112を介して受信される制御信号をデコードし、ケーブル112を介して制御レスポンスを送信し、エコー信号を増幅し、及び/又はケーブル112を介してエコー信号を送信する制御ロジックを含んでよい。残りのコントローラはスレーブ・コントローラ306Bである。スレーブ・コントローラ306Bは、超音波信号を放出するようにトランスデューサ312を駆動し、エコーを受信するためにトランスデューサ312を選択する制御ロジックを含んでよい。図示の実施形態では、マスター・コントローラ306Aは何れのトランスデューサ312も直接的に制御していない。他の実施形態では、マスター・コントローラ306Aは、スレーブ・コントローラ306Bと同数のトランスデューサ312を駆動し、又はスレーブ・コントローラ306Bと比較して少ないセットのトランスデューサ312を駆動する。例示的な実施形態では、単独のマスター・コントローラ306Aと8つのスレーブ・コントローラ306Bとが提供され、8つのトランスデューサが各々のスレーブ・コントローラ306Bに割り当てられている。
【００４５】
トランスデューサ制御論理ダイ306とトランスデューサ312とが取り付けられているフレックス回路314は、電気的結合のための構造的な支持と相互接続とを提供する。フレックス回路314は、KAPTON(デュポン社の商標)等のフレキシブル・ポリイミド材料のフィルム層を含むように構成されてよい。他の適切な材料は、ポリマー・フィルム、ポリイミド・フィルム、ポリエチレン・ナフタレート・フィルム、ポリエーテルイミド・フィルム、その他のフレキシブル・プリント半導体基板、並びにUpilex（登録商標）(宇部興産の登録商標)及びTEFLON（登録商標）(デュポン社の登録商標)等の製品を含む。図3に示される平坦な構成では、フレックス回路314は概して矩形の形状を有する。ここで図示及び説明されるように、フレックス回路314は、場合によっては円筒状環状体(a  cylindrical  toroid)を形成するために支持部材330の周囲に巻き付けられるように構成される。従って、フレックス回路314のフィルム層の厚さは、概して、最終的に組み立てられる超音波撮像アセンブリ110の曲率の程度に関連付けられる。幾つかの実施形態において、フィルム層は5マイクロメートル(μm)から100μmの間にあり、幾つかの特定の実施形態では12.7μm又は0．6ミリインチ(mil)から25.1μm又は1.0milの間にある。
【００４６】
一実施形態では、制御論理ダイ306とトランスデューサ312とを電気的に相互接続するために、フレックス回路314はフィルム層上に形成される導電性トレース316を更に含み、導電性トレース316は制御論理ダイ306とトランスデューサ312との間で信号を運ぶ。特に、制御論理ダイ306とトランスデューサ312との間で通信を提供する導電性トレース316は、トランスデューサ領域304と制御領域308との間の遷移領域310内でフレックス回路314に沿って延在する。場合によっては、導電性トレース316は、マスター・コントローラ306Aとスレーブ・コントローラ306Bとの間で電気通信を促すこともまた可能である。導電性トレース316は一群の導電性パッドもまた提供することが可能であり、一群の導電性パッドは、ケーブル112の導体318がフレックス回路314に機械的及び電気的に結合される場合に、ケーブル112の導体318に接触する。導電性トレース316に適切な材料は、銅、金、アルミニウム、銀、タンタル、ニッケル、及び錫を含み、スパッタリング、蒸着、めっき、ウェット化学エッチング、反応性イオン・エッチング(RIE)(例えば、化学エッチング)、イオン・ビーム・エッチング(例えば、物理エッチング)、物理気相成長(PVD)、化学気相成長(CVD)、及び/又は液層成長などのプロセスによりフレックス回路314上に堆積されてもよい。一実施形態において、フレックス回路314はクロミウム接着層を含む。導電性トレース316の幅及び厚みは、フレックス回路314が丸められた場合に適切な導電性及び弾性を提供するように選択される。この点に関し、導電性トレース316及び/又は導電性パッドの厚みに関する範囲例は、10-50μmである。例えば、一実施形態において、20μmの導電性トレース316は20μのスペースで隔てられる。フレックス回路314の導電性トレース316の幅は、トレース/パッドに結合される導体318の幅により更に決定されてもよい。
【００４７】
フレックス回路314は幾つかの実施形態では導体インターフェース320を含むことが可能である。導体インターフェース320は、ケーブル112の導体318がフレックス回路314に結合されるフレックス回路314の場所にあるとすることが可能である。例えば、ケーブル112の剥き出しの導体が導体インターフェース320でフレックス回路314に電気的に結合される。導体インターフェース320は、フレックス回路314の本体から延びるタブであるとすることが可能である。図示の実施形態において、導体インターフェース320はフレックス回路314の近位部分344から延びている。他の実施形態では、導体インターフェース320は、遠位部分320等のフレックス回路314の他の部分に位置付けられ、あるいはフレックス回路314は導体インターフェース320を省略する。幾つかの実施形態において、導体インターフェース320を形成する基板は、同じ材料で作成され、及び/又はフレックス回路314と同様に可撓性である。他の実施形態において、導体インターフェース320は異なる材料で作成され、及び/又は比較的フレックス回路314よりも剛直性である。例えば、導体インターフェース320は、ポリオキシメチレン(例えば、DELRIN(登録商標))、ポリエーテル・エーテル・ケトン(PEEK)、ナイロン、及び/又は他の適切な材料を含む、プラスチック、熱可塑性物質、ポリマー、ハード・ポリマー等により作成されることが可能である。
【００４８】
幾つかの場合において、スキャナ・アセンブリ110は、平坦な構成(図3)から丸められた又はより円筒状の構成(図4)に移行される。例えば、幾つかの実施形態において、「ULTRASONIC  TRANSDUCER  ARRAY  AND  METHOD  OF  MANUFACTURING  THE  SAME」と題する米国特許第6,776,763号、及び「HIGH  RESOLUTION  INTRAVASCULAR  ULTRASOUND  SENSING  ASSEMBLY  HAVING  A  FLEXIBLE  SUBSTRATE」と題する米国特許第7,226,417号のうちの1つ以上に開示されているような技術が使用され、各々の文献は全体的にリファレンスに組み込まれる。図4は本開示の形態による支持部材330の周辺に巻き付いた構成におけるフレックス回路314の斜視図である。支持部材330は、全体的に本願のリファレンスに組み込まれている2014年4月28日付で出願された「Pre-Doped  Solid  Substrate  for  Intravascular  Device」と題する米国仮出願第61/985,220(’220出願)に記載されているようなプラスチック又はポリマー等の非金属材料又はステンレス・スチール等の金属材料により構成されることが可能である。支持部材330は、遠位部分362と近位部分364とを有するフェルールとすることが可能である。支持部材330は、遠位部分362と近位部分364とを有するフェルールとすることが可能である。支持部材330は管状の形状であるとすることが可能であり、それらにわたる長手方向に延在する管腔336を規定することが可能である。管腔336はガイド・ワイヤ118を受けるサイズ及び形状とすることが可能である。支持部材330は適切な任意のプロセスを利用して製造されることが可能である。例えば、支持部材330は、支持部材330を成形するためにブランク(a  blank)から材料を取り除くこと等により機械加工され、あるいは射出成形プロセス又は三次元(3D)印刷等により成形されることが可能である。
【００４９】
図5-7は、信号処理コンポーネント230、電源240、及びワイヤレス通信コンポーネント104等のコンポーネントを管腔内撮像デバイス102内に配置又は位置付ける幾つかの構成を示す。動作時に、管腔内撮像デバイス102は、事前に配置されているガイド・ワイヤ118に沿って可撓性の細長い部材106をスライドさせることにより、患者の体内の場所に持ち込まれる。近位部分132は患者の体外に残っていてもよい。一実施形態において、管腔内撮像デバイス102は、可撓性の細長い部材106の近位端に結合されるハンドルを含んでもよい。ハンドルは手動制御のためにサイズが決められていてもよい。例えば、医師は、可撓性の細長い部材106を患者の身体の管の中に進行させ及び/又は超音波撮像アセンブリ110を回転させながら、ハンドルを保持してもよい。ハンドルは、管腔内撮像デバイス102を動作させるための電源240等の様々なコンポーネントを収容してもよい。電源240は、リチウム・バッテリ又は適切な任意の電気エネルギ源であってもよい。一実施形態において、電源240は、約1アンペア時間(Ahr)から約5Ahrの間の電気貯蔵容量を有してもよく、幾つかの特定の実施形態において、電源240は2Ahrという最低限の電気貯蔵容量を有していてもよい。電源240の寸法は、電源240が使用されるハンドルの容積及び構造に依存して変化しても良い。幾つかの実施形態において、電源240は、Qiワイヤレス誘導充電器などのワイヤレス誘導充電器を利用して充電されてもよい。
【００５０】
図5は本開示の形態による管腔内撮像デバイス102の構成500を示す概略図である。構成500において、超音波トランスデューサ・アレイ128とASIC(s)220とを含む超音波撮像アセンブリ110が、遠位端付近にある可撓性の細長い部材106の遠位部分に配置される。例えば、超音波トランスデューサ・アレイ128とASIC(s)220とは図4に示されるのと同様に巻き付けられる構成で構成される。信号処理コンポーネント230、電源240、トランシーバ252、及びアンテナ254は、近位端における可撓性の細長い部材106の近位部分に結合されるハンドル260内に配置される。図示されるように、アンテナ254は、トランシーバ252から延び、ハンドル260内で終端する。一実施形態において、超音波撮像アセンブリ110、信号処理コンポーネント230、電源240、及びトランシーバ252は、電気ケーブル112及び/又は追加的なケーブルを介して接続される。
【００５１】
図6は本開示の形態による管腔内撮像デバイス102の構成600を示す概略図である。構成500と同様に、超音波トランスデューサ・アレイ128とASIC(s)220とを含む超音波撮像アセンブリ110が、可撓性の細長い部材106の遠位端付近に配置され、信号処理コンポーネント230、電源240、及びトランシーバ252は、可撓性の細長い部材106の近位端に結合されるハンドル260内に配置される。しかしながら、アンテナ254は、ハンドル260付近に配置され、ハンドル260内で終端するのではなく、可撓性の細長い部材106の近位部分132に沿って遠くまで延在している。他の実施形態では、アンテナ254は適切な任意の方向に延在してもよい。従って、構成600は近位部分132の長さにより限定される任意のアンテナ長を収容することが可能であり、それによりアンテナ254は使用時に患者の体外に配置され得る。例えば、アンテナ254は、長さ602にわたって可撓性の細長い部材106の内部に延在し、長さ604にわたって可撓性の細長い部材106の外表面108に沿って延在してよい。長さ602及び604はアンテナ254の長さに依存して変化してよい。幾つかの実施形態において、アンテナ254は外表面108に沿って延在し、それによりアンテナ254の表面又は一部分が周囲に露出される。幾つかの他の実施形態において、アンテナ254は可撓性の細長い部材106の外側表面に接近して配置されてもよいが、コーティング又はポリマー層により封止され、それによりアンテナ254は周囲に露出されない。外表面108に沿ってアンテナ254の一部分を配置する利点の1つは、高い周波数(例えば、60GHzより高い)で動作する場合に、ハンドル260を保持する医師の手によりブロックされずに、アンテナ254が見通し線を有し得ることである。
【００５２】
図7は本開示の形態による管腔内撮像デバイス102の構成700を示す概略図である。構成600と同様に、超音波トランスデューサ・アレイ128とASIC(s)220とを含む超音波撮像アセンブリ110が、可撓性の細長い部材106の遠位端付近に配置され、信号処理コンポーネント230及び電源240は、可撓性の細長い部材106の近位端に結合されるハンドル260内に配置される。しかしながら、トランシーバ252及びアンテナ254は、ハンドル260に近接する近位部分132における可撓性の細長い部材106に配置される。アンテナ254は、可撓性の細長い部材106の外表面108に沿ってトランシーバ252から延びる。アンテナ254は、デバイス102の遠位端の方に、デバイス102の近位端の方に、又は適切な任意の方向に向かって延びてよい。構成600と比較すると、トランシーバ252が、ハンドル260から、構成700におけるアンテナ254に近付くように移動させられており、従って伝送効率が改善され得る。
【００５３】
図8は本開示の形態による管腔内撮像デバイス102における信号伝送方法800のシグナリング図である。方法800は、管腔内撮像デバイス102が患者の身体の組織を撮像するために使用する場合に実現される。方法800のステップは、管腔内撮像デバイス102のワイヤレス通信コンポーネント104、信号処理コンポーネント230、及び超音波トランスデューサ・アレイ128により実行されることが可能である。幾つかの実施形態において、信号処理コンポーネント230は、ASIC220の機能とともに統合されてもよい。方法800は図2及び5-7を参照してより良く理解されることが可能である。図示されるように、方法800は多数の列挙されたステップを含むが、方法800の実施形態は、列挙されているステップの前、後、及び間に追加的なステップを含んでもよい。幾つかの実施形態において、列挙されているステップのうちの1つ以上が省略されてもよいし、異なる順序で実行されてもよい。
【００５４】
ステップ805において、ワイヤレス通信コンポーネント104は、例えばRFリンクを介して外部のワイヤレス通信コンポーネント122から、命令を運ぶ第1無線信号を受信する。命令は画像処理システム124から発せられてもよい。信号は、所定のワイヤレス通信プロトコルに従ってエンコードされ変調される。ワイヤレス通信コンポーネント104は、命令を復元するために受信信号について復調及びデコードを実行し得る。ステップ810において、ワイヤレス通信コンポーネント104は、命令を信号処理コンポーネント230へ転送する。
【００５５】
ステップ815において、信号処理コンポーネント230は命令を処理する。信号処理コンポーネント230は、命令に基づいて第1制御信号を生成してもよい。ステップ820において、信号処理コンポーネント230は、第1制御信号を(例えば、ASIC220によりケーブル112を介して内部で)、超音波トランスデューサ・アレイ128へ送信する。例えば、第1制御信号は、トランスデューサ・アレイ128の1つ以上の超音波トランスデューサ312を活性化し、超音波トランスデューサ312を送信モードに切り替え、超音波トランスデューサ312が超音波ビームを放出するようにトリガを与えてもよい。
【００５６】
ステップ825において、トランスデューサ・アレイ128(例えば、1つ以上のトランスデューサ312)は、パルスのシーケンスを含み得る超音波ビームを送信する。超音波ビームが、トランスデューサ・アレイ128付近の及び/又は包囲する組織及び構造に到達すると、送信された超音波ビームの一部分は、組織により反射され、超音波エコーを生成する。
【００５７】
ステップ830において、信号処理コンポーネント230は、1つ以上のトランスデューサ312を受信モードに切り替えるために、第2制御信号を(例えば、ASIC220によりケーブル112を介して内部で)、超音波トランスデューサ・アレイ128へ送信する。ステップ835において、超音波トランスデューサ・アレイ128は超音波エコーを受信する。ステップ840において、超音波トランスデューサ・アレイ128は、超音波エコーから取得された超音波エコー信号を、例えばASIC220を介して信号処理コンポーネント230へ送信する。
【００５８】
ステップ845において、信号処理コンポーネント230は超音波エコー信号のコンディションを調整する。例えば、信号処理コンポーネント230は、超音波エコー信号に関してフィルタリング、増幅、圧縮、及び/又は任意の事前処理を実行してよい。幾つかの実施形態において、増幅は、時間−ゲイン−制御(time-gain-controlled：TGC)であってもよい。ステップ850において、信号処理コンポーネント230は、調整された信号を、ワイヤレス通信コンポーネント104へ送信する。
【００５９】
ステップ855において、ワイヤレス通信コンポーネント104は、調整された信号を運ぶ第2無線信号を、例えばワイヤレス通信コンポーネント122へ外的に送信する。ワイヤレス通信コンポーネント104は、所定のワイヤレス通信プロトコルに従って、調整済みの信号をエンコードすることにより第2無線信号を生成してもよい。以後、ワイヤレス通信コンポーネント122は、モニタ126上に表示され得る画像を生成するために、調整された信号を画像処理システム124へ転送してもよい。
【００６０】
上記の装置、システム、及び方法は様々な仕方で修正できることを当業者は認めるであろう。従って、本開示により包含される実施形態は上記の特定の例示的な実施形態に限定されないことを、当業者は認めるであろう。この点に関し、例示的な実施形態が図示及び説明されてきたが、広範囲の修正、変形、及び置換が上記の開示で想定されている。そのような変形は本開示の範囲から逸脱することなく上記のものに施され得ることが理解される。従って、添付の特許請求の範囲は本開示に矛盾しない仕方で幅広く解釈されることが相応しい。
【図１】
2019535382.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月14日(2019.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス管腔内撮像デバイスであって：
血管内に配置されるように構成され、近位部分と遠位部分とを含む可撓性の細長いカテーテル；
前記可撓性の細長いカテーテルの前記遠位部分に結合され、血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像データを取得するように構成される超音波トランスデューサ・アレイ；
前記超音波トランスデューサ・アレイに結合され、前記可撓性の細長いカテーテルに沿って延在するケーブル；及び
前記可撓性の細長いカテーテルの前記近位部分に結合され、前記ケーブルを介して前記超音波トランスデューサ・アレイと通信するワイヤレス通信ハードウェア；
を有するワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項２】
前記ワイヤレス通信ハードウェアは：
前記ケーブルに結合されるトランシーバ；及び
前記トランシーバに結合されるアンテナ；
を含む、請求項１に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項３】
前記可撓性の細長いカテーテルの前記近位部分の近位端に結合されるハンドルを更に有し、前記ハンドルは前記ケーブルに結合される電源を含み、前記電源は、前記ケーブルを介して前記超音波トランスデューサ・アレイと前記ワイヤレス通信ハードウェアとに給電する、請求項２に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項４】
前記トランシーバと前記アンテナとが前記ハンドル内に配置されている、請求項３に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項５】
前記トランシーバが前記ハンドル内に配置され、前記アンテナが前記可撓性の細長いカテーテルの前記近位部分に沿って前記トランシーバから遠ざかるように延びている、請求項３に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項６】
前記アンテナは、第１長さにわたって前記可撓性の細長いカテーテル内に延在し、第２長さにわたって前記可撓性の細長いカテーテルの外表面に沿って延在している、請求項５に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項７】
前記トランシーバは、前記ハンドルに隣接する前記可撓性の細長いカテーテル内に配置され、前記アンテナは前記可撓性の細長いカテーテルの外表面に沿って前記トランシーバから遠ざかるように延在している、請求項３に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項８】
前記ハンドル内に配置され、前記超音波トランスデューサ・アレイ及び前記トランシーバと通信する信号プロセッサを更に有する請求項３に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項９】
前記電源は前記信号プロセッサに電力を供給する、請求項８に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１０】
前記信号プロセッサは、前記超音波トランスデューサ・アレイによる送信及び受信を制御し、前記超音波トランスデューサ・アレイにより収集された超音波エコー信号を調整する、請求項８に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１１】
前記信号プロセッサは、前記超音波エコー信号のフィルタリング、増幅、アグリゲーション、又は圧縮のうちの少なくとも１つを実行することにより、前記超音波エコー信号を調整する、請求項１０に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１２】
前記トランシーバは、調整済みの超音波エコー信号を前記信号プロセッサから受信し、前記調整済みの超音波エコー信号を前記アンテナを介して無線送信する、請求項１０に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１３】
前記トランシーバは、前記アンテナを介して命令を無線受信し、前記命令を前記信号プロセッサへ送信し、前記信号プロセッサは、少なくとも前記命令に基づいて前記超音波トランスデューサ・アレイの送信又は受信のうちの少なくとも１つを制御する、請求項１０に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１４】
前記ワイヤレス通信ハードウェアは、毎秒少なくとも１ギガビットの伝送レートで無線信号を送受信する、請求項１に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１５】
前記ワイヤレス通信ハードウェアは、約６０ギガヘルツより高い周波数で信号を無線で送受信する、請求項１に記載のワイヤレス管腔内撮像デバイス。
【請求項１６】
ワイヤレス管腔内撮像システムであって：
血管内に配置されるように構成され、近位部分と遠位部分とを含む可撓性の細長いカテーテル；
前記可撓性の細長いカテーテルの前記遠位部分に結合され、血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像データを取得するように構成される超音波トランスデューサ・アレイ；
前記超音波トランスデューサ・アレイに結合され、前記可撓性の細長いカテーテルに沿って延在するケーブル；及び
前記可撓性の細長いカテーテルの前記近位部分に結合され、前記ケーブルを介して前記超音波トランスデューサ・アレイと通信する第１ワイヤレス通信ハードウェア；
を有する管腔内撮像デバイスと、
無線リンクを介して前記管腔内撮像デバイスの前記第１ワイヤレス通信ハードウェアと通信する第２ワイヤレス通信ハードウェアと、
前記第２ワイヤレス通信ハードウェアと通信する画像プロセッサと
を有し、前記第１ワイヤレス通信ハードウェアは、前記画像プロセッサにおける画像生成のために、前記超音波トランスデューサ・アレイにより収集された超音波エコー信号に関連付けられるエコー・データを、前記無線リンクを介して前記第２ワイヤレス通信ハードウェアへ無線で送信する、ワイヤレス管腔内撮像システム。
【請求項１７】
前記画像プロセッサと通信するモニタを更に有し、前記画像プロセッサは前記エコー・データに基づいて画像を生成し、前記モニタは前記画像を表示する、請求項１６に記載のワイヤレス管腔内撮像システム。
【請求項１８】
前記第２ワイヤレス通信ハードウェアは、前記超音波トランスデューサ・アレイにおける超音波信号の生成を制御するための命令を、前記無線リンクを介して前記第１ワイヤレス通信ハードウェアへ無線で送信する、請求項１６に記載のワイヤレス管腔内撮像システム。
【国際調査報告】
2019535382.tif 000011
2019535382.tif 000012