(57)【要約】  カテーテル（それに止着された部品、例えば、ＩＶＵＳコンソール、振動子等）の伝達関数を推定するために、血管組織からバックスキャッタされた超音波データを使用するシステムと方法が提供される。特に、本発明の第１実施の形態によれば、計算装置（１１０）が、カテーテル（１２０）に電気的に接続されると共に、血管構造（例えば、血管等）からＲＦバックスキャッタデータを収集するのに使用される。次に、バックスキャッタ超音波データが、伝達関数を推定するためにアルゴリズムと共に使用される。次に、伝達関数を、血管組織の応答データ（即ち、バックスキャッタ超音波データの組織成分）を計算するのに（少なくとも好ましい実施の形態において）使用することができる。
2007518488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管組織の超音波応答データを収集する方法において、
血管構造を介して、血管組織の第１部分の近似位置に対応する第１位置にカテーテルの少なくとも一部を操作するステップと、超音波信号を血管組織の第１部分に向けて送信して、第１部分からバックスキャッタされたデータを収集するステップと、血管構造を介して、血管組織の第２部分の近似位置に対応する第２位置にカテーテルの少なくとも一部を移動させるステップと、超音波信号を血管組織の第２部分に向けて送信して、第２部分からバックスキャッタされたデータを収集するステップと、カテーテルの第１伝達関数を推定するために、血管組織の第１部分からバックスキャッタされた前記データの少なくとも一部とアルゴリズムを使用するステップと、カテーテルの第２伝達関数を推定するために、血管組織の第２部分からバックスキャッタされた前記データの少なくとも一部と前記アルゴリズムを使用するステップと、少なくとも第１伝達関数から第１超音波応答データを計算するステップであって、該第１超音波応答データが、（ｉ）血管組織の第１部分からバックスキャッタされたデータを示すと共に、（ｉｉ）カテーテルに起因する超音波データ変更から大略独立しているステップと、少なくとも第２伝達関数から第２超音波応答データを計算するステップであって、該第２超音波応答データが、（ｉ）血管組織の第２部分からバックスキャッタされたデータを示すと共に、（ｉｉ）カテーテルに起因する超音波データ変更から大略独立しているステップとを備える方法。
【請求項２】
血管組織の第１部分からバックスキャッタされた前記データからノイズをフィルタリングするステップを更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アルゴリズムが、小インタバルにおいて時間不変の繰返しアルゴリズムである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
カテーテルの第１伝達関数を推定する前記ステップが、第１超音波応答データと第１伝達関数を推定するために、夫々、誤差判定基準アルゴリズムと最小自乗フィットアルゴリズムを使用するステップを更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項５】
最終組の第１超音波応答データを計算するために、第１超音波応答データの推定と第１超音波データの計算を使用するステップを更に備える請求項４に記載の方法。
【請求項６】
血管構造の少なくとも一部の超音波画像を生成するために、少なくとも第１超音波応答データと第２超音波応答データを使用するステップを更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１超音波応答データの複数のパラメータを特定するステップと、血管組織の第１部分の少なくとも一部を特性化するために、前記パラメータと前に格納された組織像データを使用するステップとを更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第１超音波応答データを時間ドメインから周波数ドメインに変換するステップと、第１超音波応答データの周波数スペクトルから前記パラメータの少なくとも２個を特定するステップとを更に備える請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記パラメータの少なくとも２個を特定する前記ステップが、最大パワー、最小パワー、最大パワーにおける周波数、最小パワーにおける周波数、ｙインターセプト、勾配、中間帯域フィット及びインテグレイテッドバックスキャッタからなる群から少なくとも２個のパラメータを選択することを更に備える請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記パラメータと前に格納された前記組織像データを使用する前記ステップが、血管組織の第１部分の少なくとも一部の組織型式を特定するために、前記パラメータと前に格納された前記組織像データを使用することを備え、又、前記組織型式が、線維性組織、線維・脂質組織、石灰化壊死性組織及び石灰化組織からなる群から選択される請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
血管組織の第１部分の少なくとも一部の組織特性化画像をディスプレイ上に生成するために、特定された前記組織型式を少なくとも使用するステップを更に備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
血管内超音波（ＩＶＵＳ）データ収集システムにおいて、
少なくとも１個の振動子を含むと共に、超音波信号を送信すると共に該超音波信号のバックスキャッタを受信するように構成されたカテーテルと、カテーテルに電気的に接続されていると共に伝達関数アプリケーションを含む計算装置とを備え、又、伝達関数アプリケーションが、
血管組織からバックスキャッタされた超音波データをカテーテルから受信し、
超音波データからカテーテルの伝達関数と血管組織用の第１組の超音波応答データを推定すると共に、
少なくとも前記第１組の超音波応答データから血管組織用の最終組の超音波応答データを計算するように構成されたＩＶＵＳデータ収集システム。
【請求項１３】
前記伝達関数アプリケーションが、更に、
前記超音波データと前記伝達関数から第２組の超音波応答データを計算すると共に、
前記最終組の超音波応答データを計算するために、前記第１組の超音波応答データと前記第２組の超音波応答データを使用するように構成された請求項１２に記載のＩＶＵＳデータ収集システム。
【請求項１４】
前記伝達関数アプリケーションが、更に、前記超音波データからノイズをフィルタリングするように構成された請求項１２に記載のＩＶＵＳデータ収集システム。
【請求項１５】
前記伝達関数アプリケーションが、更に、小インタバルにおいて時間不変の繰返しアルゴリズムを使用することにより、カテーテルの伝達関数を推定するように構成された請求項１２に記載のＩＶＵＳデータ収集システム。
【請求項１６】
前記伝達関数アプリケーションが、更に、誤差判定基準アルゴリズム及び最小自乗フィットアルゴリズムからなるリストから選択される少なくとも１個のアルゴリズムを使用することにより、カテーテルの伝達関数を推定するように構成された請求項１２に記載のＩＶＵＳデータ収集システム。
【請求項１７】
カテーテルが、更に、カテーテルの回りに円周状に配置した振動子のアレイを備える請求項１２に記載のＩＶＵＳデータ収集システム。
【請求項１８】
計算装置が、更に、複数の血管組織型式に対応する複数のパラメータを格納するように構成されたデータベースと、該データベースと伝達関数アプリケーションに電気的に接続された特性化アプリケーションとを備え、又、特性化アプリケーションが、
前記最終組の超音波応答データを受信し、
前記最終組の超音波応答データを周波数ドメインに変換し、
複数の特定可能パラメータ用の前記変換信号を解析すると共に、
血管組織の少なくとも一部を特性化するために、前記特定可能パラメータとデータベースに格納される前記複数のパラメータの少なくとも一部を使用するように構成された請求項１２に記載のＩＶＵＳデータ収集システム。
【請求項１９】
前記データベースが、前記血管組織型式に対応する少なくとも２個のパラメータを格納するように構成され、又、該少なくとも２個のパラメータが、最大パワー、最小パワー、最大パワーにおける周波数、最小パワーにおける周波数、ｙインターセプト、勾配、中間帯域フィット及びインテグレイテッドバックスキャッタからなる群から選択される請求項１８に記載のＩＶＵＳデータ収集システム。
【請求項２０】
特性化アプリケーションが、血管組織の前記少なくとも一部の組織型式を特定するために、前記特定可能パラメータとデータベースに格納される前記複数のパラメータの前記
少なくとも一部を使用するように構成され、又、組織型式が、線維性組織、線維・脂質組織、石灰化壊死性組織及び石灰化組織からなる群から選択される請求項１８に記載のＩＶＵＳデータ収集システム。
【請求項２１】
計算装置が、更に、組織型式に対応する色で血管組織の前記少なくとも一部を撮像するディスプレイを備える請求項２０に記載のＩＶＵＳデータ収集システム。
【請求項２２】
カテーテルが、更に、カテーテルが特定の血管構造内にある間に複数の超音波信号を送信すると共に複数のそのバックスキャッタを受信するように構成され、又、伝達関数アプリケーションが、更に、
前記バックスキャッタを受信し、
カテーテルの複数の伝達関数と複数組の超音波応答データを推定すると共に、
対応する最終組の超音波応答データを計算するために、前記複数組の超音波応答データの少なくとも個別的なものを使用するように構成された請求項１２に記載のＩＶＵＳデータ収集システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管内超音波（ＩＶＵＳ）法に関するものであり、より詳しくは、血管組織からバックスキャッタされた超音波データを使用して、カテーテル（それに止着された部品、例えば、ＩＶＵＳコンソール、振動子等を含む）の伝達関数を推定するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の冠状血管の超音波画像診断は、医者に貴重な情報を提供することができる。例えば、このような画像は、患者の狭窄の程度を示し、病気の経過を表し、心筋梗塞を起こすアテローム性動脈硬化症斑の易損性を決定し、血管形成術やアテローム切除術等の処置の必要が示されているかどうか又はより侵襲性の強い処置が正当化されるかどうかを決定することを助ける。
【０００３】
典型的な超音波画像診断システムにおいて、カテーテル（それに止着された超音波振動子を含む）が、患者の血管を介して関心点まで注意深く操作される。音響信号が次に送信され、音響信号のエコー（又はバックスキャッタ）が受信される。バックスキャッタされた超音波データ（バックスキャッタデータ）を、走査中の組織の型式又は密度を特定するのに使用することができる。エコー（又はその複数の組）が受信される時、音響ラインが処理されて、血管の扇形画像を形成する。バックスキャッタデータが収集された後、血管の画像（即ち、血管内超音波（ＩＶＵＳ）画像）が、公知の手法を使用して再構築される。次に、この画像が心臓病専門医によって視覚的に解析されて、血管成分と斑含有量が評価される。
【０００４】
しかしながら、このようなシステムの１つの欠点は、血管組織からバックスキャッタされた超音波データが、正確にその組織を表していないことである。これは、バックスキャッタデータが、更に、ノイズ成分とカテーテル成分を含むからである。例えば、後者については、製造公差が、異なるカテーテル（又は、それに接続された装置、例えば、ＩＶＵＳコンソール、振動子等）を異なるように（例えば、少し異なる周波数で、等）動作させることにより、異なる結果を生む。本明細書では、システムに対するこの影響が「伝達関数」と呼ばれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、伝達関数は、患者の外側のカテーテル（ｉ）と、完全な反射器（例えば、プレキシグラス（登録商標）等）の使用（ｉｉ）とで決定されてきた。特に、カテーテルが、反射器の近くに位置決めされて、超音波データを反射器に向けて送信すると共に反射器からバックスキャッタされた超音波データを受信するのに使用される。反射器は全て（又は大略全て）の送信データをバックスキャッタするので、カテーテルの伝達関数を次に計算することができる。これは、バックスキャッタデータ（Ｂ）が、伝達関数（Ｈ）で修正した送信データ（Ｔ）に等しい、即ち、Ｂ＝ＴＨ。しかしながら、このようなシステムの欠点は、伝達関数が、（例えば、血管組織からバックスキャッタされたデータが収集されている間に、等）リアルタイムに計算され得ないと共に、追加部品（例えば、完全な反射器等）の使用を必要とする点である。よって、これらの欠点の少なくとも１個を解消する、カテーテルの伝達関数を決定するシステム及び方法を得ることは好都合である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、カテーテルの伝達関数を推定するために、血管組織からバックスキャッタされた超音波データ（バックスキャッタデータ）を使用し、伝達関数は、次に、血管組織の応答データを計算するのに使用することができる。本発明の実施の形態は、少なくとも１個の振動子を有するカテーテル、計算装置と伝達関数アプリケーションに従って動作する。特に、本発明の第１実施の形態によれば、計算装置が、カテーテルに電気的に接続されていると共に、血管構造（例えば、血管等）からＲＦバックスキャッタデータを収集するのに使用される。これは、カテーテルの振動子部分を血管構造を介して関心点に操作すると共に、エコー、即ち、血管組織からバックスキャッタされたデータを収集するように、振動子を脈動することによって達成される。次に、伝達関数アプリケーションは、カテーテルの伝達関数を推定するために、バックスキャッタデータとアルゴリズムを使用するように構成される。次に、少なくとも好ましい実施の形態において、伝達関数を、血管組織の応答データ（即ち、バックスキャッタデータの「純粋な」組織成分）を計算するのに使用することができる。
【０００７】
本発明の１実施の形態において、アルゴリズムは、小インタバルにおいて時間不変の繰返しアルゴリズムである。本発明の別の実施の形態において、アルゴリズムは、複数の基本的な方程式（例えば、誤差判定基準方程式、最小自乗フィット方程式等）を実行し及び／又は選択された又は予備指定されたあるパラメータ（例えば、スケールパラメータ、シフトパラメータ、符号パラメータ等）に依存する。本発明の別の実施の形態において、アルゴリズムは、更に、血管組織の応答データを推定するのに使用される。よって、例えば、アルゴリズムの実行は、伝達関数と応答データの両方の推定値を生成する。
【０００８】
バックスキャッタ超音波データに対する伝達関数の影響は、周波数ドメイン方程式Ｚ（ω）＝Ｘ（ω）Ｈ（ω）＋Ｅ（ω）で表され、ここで、Ｚはバックスキャッタデータであり、Ｘは血管組織の応答データであり、Ｈは伝達関数であり、Ｅは、バックスキャッタデータのノイズ（誤差）成分である。本発明の１実施の形態において、伝達関数（Ｈ）とバックスキャッタデータ（Ｚ）は、応答データ（Ｘ）を計算するのに使用される（例えば、Ｘ＝Ｚ／Ｈ）。本発明の別の実施の形態において、伝達関数（Ｈ）、バックスキャッタデータ（Ｚ）と推定された応答データ（Ｘｅｓｔ）は、応答データ（Ｘ）を計算するのに使用される。例えば、伝達関数（Ｈ）とバックスキャッタデータ（Ｚ）が、応答データ（Ｘｃａｌ）を計算するのに使用されることができ（例えば、Ｘｃａｌ＝Ｚ／Ｈ）、又、計算された応答データ（Ｘｃａｌ）と推定された応答データ（Ｘｅｓｔ）が、応答データ（Ｘ）（例えば、最終応答データで、ＸはＸｃａｌとＸｅｓｔの関数である）を計算するのに使用されることができる。本発明の別の実施の形態において、推定された応答データ（Ｘｅｓｔ）だけが（即ち、計算された応答データ（Ｘｃａｌ）無しで）、応答データ（Ｘ）を計算するのに使用される（例えば、Ｘｅｓｔ＝Ｘ等）。本発明の別の実施の形態において、伝達関数アプリケーションは、更に、バックスキャッタデータ（Ｚ）のノイズ成分（Ｅ）をフィルタリングするように構成されている。
【０００９】
本発明の第２実施の形態では、ＩＶＵＳコンソールが、少なくとも１個の振動子を有するカテーテルと計算装置に電気的に接続され、又、計算装置が、伝達関数アプリケーション、特性化アプリケーションとデータベースを含む。特に、ＩＶＵＳコンソールは、血管構造から（例えば、カテーテルを介して）ＲＦバックスキャッタを収集するのに使用される。次に、バックスキャッタデータは計算装置に送信され、計算装置において、バックスキャッタデータは、前述したように、伝達関数（Ｈ）を推定すると共に、応答データ（Ｘ）を計算するように伝達関数アプリケーションによって使用される。次に、応答データ（Ｘ）のパラメータが、血管組織を特性化（例えば、組織形式の特定等）しようとして、データベースに格納された組織像データと（即ち、特性化アプリケーションによって）比較される。
【００１０】
特に、応答データ（Ｘ）の計算前に、パラメータが、データベースに格納されると共に、特性化データ（組織型式等）にリンクされる。応答データ（Ｘ）が計算された後、特性化アプリケーションが、応答データ（Ｘ）と（直接的又は間接的に）関連する少なくとも１個のパラメータを特定するのに使用される。特定されたパラメータは、次に、データベースに格納されたパラメータ（即ち、組織像データ）と比較される。もし（正確に又は大略）整合しておれば、関係領域（例えば、血管組織又はその一部）が、（例えば、整合パラメータにリンクされるように）データベースに格納されている組織型式（又は特性化）と相関させられる。本発明の別の実施の形態において、特性化アプリケーションは、更に、ディスプレイ上の検査される血管構造の少なくとも一部の再構築画像を表示するように構成されている。
【００１１】
カテーテルの伝達関数を推定するために、血管組織からバックスキャッタされた超音波データを使用するシステムと方法のより完全な理解が、その追加の利点と目的の理解とと共に、好ましい実施の形態の以下の詳細な説明を考慮することによって当業者に与えられる。簡単に説明する添付の図面が参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態は、少なくとも１個の振動子を有するカテーテル、計算装置と計算装置上で作動する伝達関数アプリケーションに従って働く。以下の詳細な説明において、同様な部品番号が、１個以上の図に図示される同様の部品を指すのに使用される。
【００１３】
図１は、本発明の第１実施の形態に従って動作する血管内超音波（ＩＶＵＳ）データ収集システムを図示する。この実施の形態において、計算装置１１０は、カテーテル１２０に電気的に接続されると共に、血管構造（例えば、血管等）からのＲＦバックスキャッタデータを収集するのに使用される。特に、図２Ａに示すように、振動子１２２が、カテーテル１２０の端部に止着されると共に、患者２１０の血管構造２１２を介して関心点に操作される。次に、振動子１２２が、脈動（例えば、１２４参照）されて、血管構造（図２Ｃ）の組織から反射されるエコー、即ち、バックスキャッタデータを収集する。組織の異なる型式と密度が超音波データを異なって吸収及び反射するので、反射データ（即ち、バックスキャッタデータ）が、血管対象を撮像するのに使用され得る。言い換えると、バックスキャッタデータが、例えば、計算装置１１０によって使用されて、血管組織の画像（例えば、ＩＶＵＳ画像、組織特性化画像等）を生成し得る。例示画像が、２００１年３月１３日発行の米国特許第６，２００，２６８号の図４及び図５や、２００３年８月２５日に提出されて、２００２年８月２６日にまとめて提出された米国特許仮出願第６０／４０６，２５４号、第６０／４０６，１４８号及び第６０／４０６，１８３号の優先権を主張する米国特許出願第１０／６４７，９７１号の図２及び図５に示され、これらの全ては参考として全体が本明細書に組込まれている。
【００１４】
本発明の別の実施の形態において、計算装置１１０は、更に、例えば、上記画像を表示するためにディスプレイ１１２を含む。本明細書に記載の計算装置（例えば、１１０と３３０）は、一般に当業者に知られているパーソナルコンピュータ、メインフレームコンピュータ、ＰＤＡと医療装置（例えば、超音波装置、サーモグラフィ装置、光学装置、ＭＲＩ装置等）及び非医療装置を含む全ての他の計算装置を含むが、これらに制限されないことを認識すべきである。又、本明細書において、用語「カテーテル」は、カテーテル及びカテーテルに止着された部品（例えば、ＩＶＵＳコンソール、振動子等）を包含する広い意味で使用されていることを認識すべきである。よって、例えば、本明細書が、カテーテルが超音波信号を送信すると記載しても、当業者は、実際に超音波信号を送信しているのは、実際はカテーテルの振動子部分であることを理解するだろう。同様に、本明細書が、カテーテルの伝達関数の推定に言及しても、当業者は、このような推定は、更に、カテーテルに止着された部品（例えば、振動子、ＩＶＵＳコンソール等）の伝達関数を含むことを理解するだろう。更に、本明細書に記載のカテーテル（即ち、１２０と３２０）は、いずれかの特定の型式に制限されないと共に、一般に当業者に知られる全てのカテーテルを含むことを認識すべきである。よって、例えば、単一の振動子（例えば、回転用に構成された）や、例えば、カテーテルの回りに円周状に配置した振動子のアレイを有するカテーテルも本発明の精神と範囲内にある。
【００１５】
図１に戻ると、ＩＶＵＳデータ収集システムは、更に、バックスキャッタデータと、カテーテル１２０の伝達関数を推定するアルゴリズムを使用するように構成された伝達関数アプリケーション１１４を含む。この特徴をより良く理解するために、バックスキャッタデータに対する伝達関数の関係を以下に説明する。
【００１６】
バックスキャッタデータに対する伝達関数の影響は、例えば、周波数ドメイン方程式Ｚ（ω）＝Ｘ（ω）Ｈ（ω）＋Ｅ（ω）で表すことができ、ここで、Ｚはバックスキャッタデータであり、Ｘはバックスキャッタデータの「純粋な」組織成分（即ち、血管組織の応答データ）であり、Ｈはバックスキャッタデータのカテーテル成分（即ち、伝達関数）であり、Ｅはバックスキャッタデータのノイズ又は誤差成分である。よって、一旦ノイズ成分（Ｅ）がフィルタリングされて、伝達関数（Ｈ）が推定されると、血管組織の応答データ（Ｘ）は、バックスキャッタデータ（Ｚ）を伝達関数（Ｈ）で割ることにより得られる（即ち、Ｘ＝Ｚ／Ｈ）。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態において、伝達関数は、（ｉ）バックスキャッタデータと（ｉｉ）アルゴリズムを使用して推定される。しかしながら、本発明はいかなる特定のアルゴリズムにも制限されないことを認識すべきである。よって、カテーテルの伝達関数を推定するのにバックスキャッタデータを使用するどんなアルゴリズムも本発明の精神と範囲内である。
【００１８】
しかしながら、本発明の１実施の形態において、そのアルゴリズムは、繰返しであると共に小インタバルにおいて時間不変である。例えば、周波数ドメイン方程式Ｚ（ω）＝Ｘ（ω）Ｈ（ω）＋Ｅ（ω）は、時間ドメインで以下の式に書直すことができる。
2007518488.tif 000003
【００１９】
しかしながら、バックスキャッタ超音波データは、一般に、異なる時点（即ち、時間変化的）にバックスキャッタされる。この概念が図２Ａ乃至図２Ｄに図示されている。特に、図２Ａは、超音波信号（又はパルス）１２４を血管組織に向けて送信するためのカテーテル１２０の使用を図示する。例示超音波信号（例えば、図２Ａで送信されるものと類似のもの）が図２Ｂに図示される。図２Ｃは、バックスキャッタデータが時間変化的であることを図示する。これは、組織の異なる型式と密度が超音波データを異なるように吸収及び反射するからである。例えば、バックスキャッタデータの第１部分１２６ａは、血管組織の内方部分を表し、バックスキャッタデータの第２部分１２６ｂは、血管組織の中間部分を表し、更に、バックスキャッタデータの第３部分１２６ｃは、血管組織の外方部分を表す。バックスキャッタデータ（例えば、図２Ｃでバックスキャッタされるものと類似ののもの）の例示パルスが図２Ｄに図示される。
【００２０】
よって、もし上記の時間ドメイン方程式が、繰返しウィンドウ最大化法を介して再起アルゴリズムを使用して修正されると（即ち、時間変化方程式を作製するために）、上記方程式を次のように書直し得る。
2007518488.tif 000004
【００２１】
もしノイズ成分が零平均ガウスホワイトノイズであって、伝達関数が小インタバルにおいて時間不変であると仮定すると、式は次のようになる。
2007518488.tif 000005
【００２２】
この方程式を使用することにより、Ｈの推定値を決定することができる。Ｈを推定する１つの方法は、ある誤差判定基準（例えば、観測データとフィットモデルの間の違い等）を最小化するＸの推定値を探索することである。一旦ＸがＸｅｓｔとして推定されると、Ｈを推定するのに、最小自乗フィットアルゴリズムを使用することができる。本発明の別の実施の形態では、そのアルゴリズムは、更に、選択及び／又は予備指定されたあるパラメータを考慮する。例えば、「スケール」パラメータは、エネルギー単位として予備指定することができ、「シフト」パラメータは、バックスキャッタデータの最大サンプルの位置を推定することによりバックスキャッタデータから選択することができ、「符号」パラメータは、バックスキャッタデータの最大サンプルの符号を推定することによりバックスキャッタデータから選択することができる。
【００２３】
図１は、伝達関数アプリケーション１１４が計算装置１１０内で実行されることを示すが、本発明はそれに制限されないことを認識すべきである。よって、例えば、別の装置（図１に不図示）内で伝達関数アプリケーションの少なくとも一部を格納及び／又は実行することも、本発明の精神と範囲内である。更に、伝達関数アプリケーションは、伝達関数を推定するのに使用されるが、伝達関数アプリケーションを他の機能（例えば、ノイズ（Ｅ）のフィルタリング等）を果たすのに使用してもよい。
【００２４】
本発明の１実施の形態において、伝達関数は、血管内超音波（ＩＶＵＳ）データの収集中に１度より多く推定される。特に、ＩＶＵＳデータの収集は、典型的に、（ｉ）患者の血管構造（例えば、血管）を介してカテーテルを操作することと、（ｉｉ）カテーテルが構造内を通過させられている（例えば、カテーテルが構造内を引戻されている）間にＩＶＵＳデータを収集することとを含む。しかしながら、伝達関数は、（例えば、伝達関数に関連する成分の劣化により）時間により変化するので、異なる時間及び／又は場所で伝達関数を推定（又は再推定）することが好都合である。類似の理由により、本発明の別の実施の形態では、伝達関数は、カテーテルが特定の血管構造内にある時間の少なくとも一部の間で連続的に推定される。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態において、伝達関数（Ｈ）とバックスキャッタデータ（Ｚ）が、応答データ（Ｘ）を計算するのに使用される（例えば、Ｘ＝Ｚ／Ｈ）。本発明の別の実施の形態において、伝達関数（Ｈ）、バックスキャッタデータ（Ｚ）と推定された応答データ（Ｘｅｓｔ）が、応答データ（Ｘ）を計算するのに使用される。例えば、伝達関数（Ｈ）とバックスキャッタデータ（Ｚ）を、応答データ（Ｘｃａｌ）を計算するのに使用することができ（例えば、Ｘｃａｌ＝Ｚ／Ｈ）、又、計算された応答データ（Ｘｃａｌ）と推定された応答データ（Ｘｅｓｔ）を、血管組織の応答データ（Ｘ）を計算するのに使用することができる（例えば、Ｘは、ＸｃａｌとＸｅｓｔの関数である）。本発明の別の実施の形態において、推定された応答データ（Ｘｅｓｔ）だけが（即ち、計算された応答データ（Ｘｃａｌ）無しで）、応答データ（Ｘ）を計算するのに使用される（例えば、Ｘｅｓｔ＝Ｘ等）。
【００２６】
図３は、本発明の第２実施の形態に従って動作する血管組織特性化システムを図示する。本実施の形態では、ＩＶＵＳコンソール３１０が、カテーテル３２０と計算装置３３０に電気的に接続され、又、計算装置３３０は、少なくとも、伝達関数アプリケーション３３２、特性化アプリケーション３３４とデータベース３３６を含む。ＩＶＵＳコンソール３１０は、ＲＦバックスキャッタデータを血管構造から収集するのに使用される。特に、振動子３２２が、カテーテル３２０の端部に止着されると共に、上述したように、血管組織からバックスキャッタされた超音波データを収集するのに使用される。次に、バックスキャッタデータは、ＩＶＵＳコンソール３１０を介して計算装置３３０に送信される。一旦バックスキャッタデータが受信されると、伝達関数アプリケーション３３２が、前述したように、伝達関数（Ｈ）を推定すると共に応答データ（Ｘ）を計算するのに使用される。応答データ（Ｘ）と組織像データ（例えば、データベース３３６に格納）が、次に、血管組織の少なくとも一部を特性化する（例えば、組織型式を特定する、等）ように、特性化アプリケーション３３４によって使用される。
【００２７】
本明細書に記載のＩＶＵＳコンソール３１０は、特定の型式のＩＶＵＳコンソールに制限されるのではなく、当業者に一般に知られている全ての超音波装置（例えば、ボストン  サイエンティフィック  クリヤビュー  イメージング  システム社等）を含むことを認識すべきである。又、本明細書に記載のデータベース３３６は、ＲＡＭ、キャッシュメモリ、フラッシュメモリ、磁気ディスク、光ディスク、取外し可能ディスク、ＳＣＳＩディスク、ＩＤＥハードドライブ、テープドライブ及び当業者に一般に知られている全ての他の型式のデータ記憶装置（更に、ＲＡＩＤ装置等のその組合せ）を含むがそれらに制限されないことを認識すべきである。更に、伝達関数アプリケーション３３２と特性化アプリケーション３３４は、局所的に及び／又は遠隔的に格納されて、単一のアプリケーションとして、又は、複数の（即ち、２個以上の）アプリケーションとして存在してもよいことを認識すべきである。
【００２８】
図３に戻ると、特性化アプリケーション３３４は、それに関連するパラメータを決定するように応答データ（Ｘ）を受信すると共に、組織型式と組織特性化を特定するために、データベース３３６に格納されているパラメータ（即ち、組織像データ）を使用するように構成されている。特に、（例えば、伝達関数アプリケーション３３２からの）応答データの収集の前に、パラメータは、データベース３３６に格納されると共に、特性化データにリンクされる。応答データが一旦収集されると、特性化アプリケーション３３４が、応答データと直接的又は間接的に関連する少なくとも１個のパラメータを特定するのに使用される。次に、特定されたパラメータが、データベースに格納されたパラメータ（即ち、組織像データ）と比較される。もし正確に又は大略整合しておれば、関連領域（即ち、血管組織の少なくとも一部）が、データベース３３６に格納された組織型式と（例えば、整合パラメータとして）相関させられる。
【００２９】
データベース３３６に格納された各パラメータは、１個より多い組織型式又は特性化と関連付けられる。例えば、第１パラメータは、複数の組織型式に共通であるため、領域を狭めるには追加のパラメータを必要とする。又、パラメータが、データベース３３６に見られる特定の組織型式の性質範囲内にある限り、整合は生じることを認識すべきである。更に、本明細書で使用される用語「組織型式」と「特性化」は、線維性組織、線維・脂質組織、石灰化壊死性組織、石灰化組織、コラーゲン、コレステロール、血栓、組成構造（例えば、管腔、血管壁、内側・外膜境界等）と、当業者に一般に知られている全ての他の特定可能特性を含むが、それらに制限されないことを認識すべきである。
【００３０】
本発明の１実施の形態において、特性化アプリケーション３３４は、時間ドメイン内にある応答データ（Ｘ）から直接、パラメータを特定するように構成されている。本発明の別の実施の形態において、特性化アプリケーション３３４は、パラメータが特定される前に応答データ（Ｘ）の信号解析（即ち、周波数解析等）を行うように構成されている。言い換えれば、例えば、応答データ（Ｘ）は、パラメータが特定される前に周波数ドメインに変換される。本発明の別の実施の形態において、特性化アプリケーション３３４は、応答データ（Ｘ）とその周波数スペクトルとからパラメータを特定するように構成されている。これは、時間ドメイン内にある応答データ（Ｘ）を、ある周波数（又はそれに関係するパラメータ）を空間的に特定するために使用することができるからである。例えば、もし血管構造が複数の組織層から成るならば、対応するバックスキャッタデータを、これらの組織の位置を特定するのに使用することができ、又、関連する周波数スペクトルを、組織型式（図２Ｃ及び図２Ｄ参照）を特定するのに使用することができる。これらの概念は、前述した米国特許第６，２００，２６８号と米国特許出願第１０／６４７，９７１号により詳しく記載されている。
【００３１】
ある実施の形態を周波数変換について説明したけれども、本発明はそれに制限されないことを認識すべきである。よって、別の変換（例えば、小波変換等）も本発明の精神と範囲内にある。又、本明細書で使用される用語パラメータは、最大パワー、最小パワー、最大及び／又は最小パワーにおける周波数、（推定された又は実際の）ｙインターセプト、勾配、中間帯域フィット、インテグレイテッドバックスキャッタと、当業者に一般に知られている（又は識別し得る）全てのパラメータを含むがそれらに制限されないことを認識すべきである。更に、応答データは、リアルタイムに（例えば、カテーテルが患者内にある間に）又は遅延時間の後に受信及び／又は（例えば、パラメータを特定するために）解析されることを認識すべきである。
【００３２】
本発明の１実施の形態において、特性化アプリケーション３３４は、更に、ディスプレイ（例えば、ＩＶＵＳコンソール３１０、計算装置ディスプレイ（不図示）等）上の検査される血管構造の少なくとも一部の再構築画像を表示するように構成されている。その画像内で、各組織型式（又は特性化）は、グレースケール又は色（例えば、異なる色は異なる組織型式に対応する等）を使用することによって、識別される。このようなシステムは、異なる組織型式や特性化の特定を容易にする。
【００３３】
血管組織の応答データを収集する１方法が図４に図示されている。特に、ステップ４００において、少なくとも１個の振動子を有するカテーテルが、血管構造（例えば、血管）に挿入される。次に、ステップ４１０において、カテーテルが、血管構造の組織部分（即ち、血管組織）に向けて超音波データを送信するために使用される。次に、ステップ４２０において、血管組織（Ｚ）からバックスキャッタされた超音波データが収集される。ステップ４３０において、バックスキャッタされた超音波データ（Ｚ）のノイズ成分（Ｅ）がフィルタリング（例えば、除去、減少等）される。ステップ４４０において、バックスキャッタされた超音波データ（Ｚ）が、カテーテルの伝達関数（Ｈ）を推定するのに使用される。本発明の１実施の形態において、このステップは、リアルタイムに（例えば、複数組のバックスキャッタされたデータが収集されている間、カテーテルが血管構造内にある間等）行われる。ステップ４５０において、推定された伝達関数（Ｈ）が、血管組織（Ｘ）の応答データを計算するのに使用される。もしステップ４６０において追加データを収集すべきならば、手順は繰返される（即ち、ステップ４１０に戻る）。最早データが必要でないならば、ステップ４７０において、カテーテルは血管構造から取出される。これらのステップが実施される順序は本発明を制限するように意図されたものではないことを認識すべきである。よって、例えば、伝達関数（Ｈ）を推定した後にノイズ成分（Ｅ）をフィルタリングすることは、本発明の精神と範囲内にある。
【００３４】
カテーテルの伝達関数を推定するために、血管組織からバックスキャッタされた超音波データを使用するシステムと方法の実施の形態を説明したが、システムのいくつかの利点が得られることが当業者には明らかであろう。又、各種の修正、変形及び別の実施の形態が本発明の範囲と精神内で実施されることを認識すべきである。本発明は、更に以下の請求項によって限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】計算装置と振動子を有するカテーテルを含む、本発明の１実施の形態にかかる血管内超音波（ＩＶＵＳ）データ収集システムを図示する。
【図２Ａ】血管構造内で動作するカテーテルと振動子を図示する。
【図２Ｂ】カテーテルの振動子部分から送信される例示的超音波データを図示する。
【図２Ｃ】血管組織からバックスキャッタされる例示的超音波データを図示する。
【図２Ｄ】例えば、血管組織からバックスキャッタされてカテーテルの振動子部分によって受信される例示的超音波データを図示する。
【図３】血管内超音波（ＩＶＵＳ）コンソール、振動子を有するカテーテルと計算装置を含む、本発明の１実施の形態にかかる血管組織特性化システムを図示する。
【図４】血管組織の超音波応答データを計算する方法を図示する。
【符号の説明】
【００３６】
１１０  計算装置
１１２  ディスプレイ
１１４  伝達関数アプリケーション
１２０  カテーテル
１２２  振動子
２１０  患者
２１２  血管構造
３１０  ＩＶＵＳコンソール
３２０  カテーテル
３２２  振動子
３３０  計算装置
３３２  伝達関数アプリケーション
３３４  特性化アプリケーション
３３６  データベース
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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