(57)【要約】  ここで説明するシステムおよび方法は、生体の体内腔の改善された３次元画像を提供するものである。医療用画像形成デバイスは、画像処理システムと、医療用画像形成デバイスとを備える。医療用画像形成デバイスは、体内腔の内側に挿入可能であり、体内腔の画像を撮像し、体内腔の内部における画像収集システムの位置および方位を検出するように構成された画像収集システムを有する。画像収集システムは、画像データ、位置・方位データを出力して、画像処理システムがこれらのデータを用いて体内腔の仮想的３次元画像をユーザに表示することができる。ユーザは、距離および面積を計測するツールなどの、画像処理システムにより提供されるさまざまなソフトウェアツールを用いて画像を処理することができる。
2008522789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用画像形成システムであって、
生体の体内腔の内部に挿入されるように構成された、内部管腔を有する細長い医療用デバイスと、
医療用デバイスの内部管腔の内側に挿入可能な撮像器であって、体内腔の画像を撮像して、画像出力信号を出力するように構成された撮像器と、
医療用デバイスの内部管腔の内側に挿入可能なセンサであって、センサの位置および方位を検出して、センサの３次元空間における位置および方位を特定する上で利用可能なセンサ出力信号を出力するセンサとを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の医療用画像形成システムであって、
センサがその方位を特定して、対応する方位信号を出力することを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の医療用画像形成システムであって、
方位センサがその進行垂直方向および進行水平方向を計測するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の医療用画像形成システムであって、
撮像器、位置センサおよび方位センサは、電磁波を透過させないハウジング内に収容されることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４に記載の医療用画像形成システムであって、
医療用デバイスが近位端および遠位端を有し、
医療用画像形成システムは、駆動シャフト近位端および駆動シャフト遠位端を有する細長い駆動シャフトをさらに備え、
細長い駆動シャフトが医療用デバイスの内部管腔の内側に挿入可能であり、
ハウジングが細長い駆動シャフトの駆動シャフト遠位端に接続されることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項５に記載の医療用画像形成システムであって、
撮像器は超音波トランスデューサであることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項５に記載の医療用画像形成システムであって、
撮像器、位置センサおよび方位センサが駆動シャフトに接続され、
駆動シャフトが医療用デバイスの内部管腔の内側において回転するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項７に記載の医療用画像形成システムであって、
医療用デバイスの近位端に接続され、撮像器、位置センサおよび方位センサと通信可能に接続された画像処理システムをさらに備えたことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の医療用画像形成システムであって、
画像処理システムが内部管腔の３次元画像を形成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載の医療用画像形成システムであって、
３次元画像が内部管腔のモフォロジ、ならびに内部管腔の３次元空間における位置および方位を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の医療用画像形成システムであって、
画像処理システムがほぼリアルタイムで３次元画像を形成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載の医療用画像形成システムであって、
医療用デバイスが近位端および遠位端を有し、
医療用画像形成システムは、駆動シャフト近位端および駆動シャフト遠位端を有する細長い駆動シャフトをさらに備え、
細長い駆動シャフトが医療用デバイスの内部管腔の内側に挿入可能であることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
医療用画像形成システムであって、
内部管腔を有する細長い医療用デバイスと、
細長い医療用デバイスの内部管腔の内側に挿入可能な画像収集システムであって、体内腔の画像を撮像して、画像収集システムの３次元空間における体内腔内部の位置および方位を検出して、少なくとも１つの出力信号を出力するように構成されている画像収集システムと、
画像収集システムに通信可能に接続された画像処理システムであって、少なくとも１つの出力信号を処理して、これに基づき体内腔の３次元画像を形成する画像処理システムとを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の医療用画像形成システムであって、
画像収集システムがその進行垂直方向および進行水平方向を計測するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の医療用画像形成システムであって、
画像収集システムが能動的な位置・方位センサを有することを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１３に記載の医療用画像形成システムであって、
画像収集システムが受動的な位置・方位センサを有することを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の医療用画像形成システムであって、
撮像器は超音波トランスデューサであることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１６に記載の医療用画像形成システムであって、
撮像器は光学的撮像器であることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１３に記載の医療用画像形成システムであって、
画像収集システムは、体内腔の画像を形成するために利用可能な第１の出力信号と、画像収集システムの位置および方位を特定するために利用可能な第２の出力信号とを出力するように構成されていることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明に係るシステムおよび方法は、一般に、生体の内部の画像に関するものであり、とりわけ細長い医療用デバイスを用いて体内腔の改善された３次元画像に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成カテーテルなどの従来式の医療用画像形成システムは、血管などの体内腔の内部の２次元（２Ｄ）画像を形成することができる。この２次元（２Ｄ）画像では、体内腔の断面および幅における変化を視認することができる。しかし、図１に示すような血管１０の３次元復元画像２０などの３次元（３Ｄ）による復元では、体内腔自体はまっすぐであるか、あるいは単一指向性を有するように見え、体内腔の長さ方向に沿った湾曲または曲折は視認されない。なぜなら、画像形成デバイスを体内腔に沿ってスライドさせながら、これと同時に体内腔の断面の画像形成を連続的に行っているためである。体内腔の３次元復元画像は、これらの複数の断面を一体に統合することにより形成される。しかし、画像形成デバイスは、各断面間の水平方向の空間的関係に関する情報、すなわち各断面の位置が互いに変化しているか否かの情報を得ることができない。したがって体内腔の３次元復元画像においては、体内腔はまっすぐであると仮定した上で、これらの画像を一体に統合する必要がある。
【０００３】
体内腔の内側に湾曲または曲折が存在すると、数多くの医療施術が影響を受け、この制約により、２次元画像システムが用いられるときの診断および治療のための臨床例の数が実質的に制限されることになる。例えば、体内腔の３次元構造における湾曲、ねじれ、その他の変形により、体内腔に沿った距離および面積の測定結果に悪影響を与える。また別の具体例では、ステント植え込み術の成功の度合い、すなわちステントが血管の直線的領域に沿って適正に植え込まれるか否かについて、容易に有効に評価することができない。
【０００４】
したがって、完全な３次元構造の体内腔を表示できる改善された３次元画像形成システムに対する要請がある。
【発明の開示】
【０００５】
ここに提供されるシステムおよび方法によれば、体内腔の改善された３次元画像により体内腔の３次元の血管構造を表示することができる。１つの例示的な実施形態において、医療用画像形成システムは、生体の体内腔の内部に挿入されるように構成された、内部管腔を有する細長い医療用デバイスを備える。細長い医療用デバイスは、内部管腔を有し、その内部において撮像器およびセンサをスライド移動可能に受容するように構成されている。撮像器は、体内腔の画像を撮像して、画像出力信号を出力し、センサは、その位置および方位を検出して、センサの位置および方位を特定する上で利用可能なセンサ出力信号を出力するように構成してもよい。
【０００６】
別の実施形態では、撮像器は、超音波トランスデューサであり、細長い医療用デバイスの内部管腔の内側に挿入可能な細長い駆動シャフトの駆動シャフト遠位端に接続される。撮像器は、駆動シャフトの遠位端上に配設されたハウジング内にセンサとともに収容してもよい。医療用画像形成システムは、細長い医療用デバイスの近位端に接続して、撮像器およびセンサは、駆動シャフト内に設けられた通信ケーブルを介して、画像処理システムと通信可能に接続してもよい。例示的な実施形態では、センサは、３次元空間におけるセンサの位置、ならびにセンサの進行垂直方向および進行水平方向を特定する上で利用可能な信号を出力する用に構成されている。
【０００７】
別の例示的な実施形態では、医療用画像形成システムは、内部管腔を有する細長い医療用デバイスと、画像収集システムと、画像処理システムとを備えることができる。この実施形態では、画像収集システムは、細長い医療用デバイスの内部管腔の内側に挿入可能であり、体内腔の画像を撮像するように構成されている。また画像収集システムは、内部管腔の内側にある画像収集システムの位置および方位を検出して、画像を表示し、画像収集システムの位置および方位を特定するために利用可能な少なくとも１つの出力信号を出力するように構成してもよい。画像処理システムは、画像収集システムに通信可能に接続して、少なくとも１つの出力信号を処理するように構成することができる。画像処理システムは、少なくとも１つの出力信号に基づき体内腔の３次元画像を形成するように構成することができる。
【０００８】
体内腔の３次元画像を形成する方法が提供される。例示的な実施形態による方法は、細長い管状部材の遠位端を生体の体内腔の内部に配置するステップを有し、このとき管状部材は細長い駆動シャフトをスライド移動可能に受容するように構成された内部管腔を有する。そしてこの方法は、駆動シャフトの遠位領域を管状部材の遠位領域に配置するステップと、駆動シャフトを内部管腔の長さに沿って移動させるステップとを有する。
駆動シャフトの遠位領域に接続された撮像デバイスを用いて、所定長の内部管腔の画像を形成するステップと、駆動シャフトの遠位領域に接続されたセンサの位置および方位を検出するステップとを有する。外部の画像処理システムを用いて、画像データ、位置データおよび方位データを用いて内部管腔の３次元画像を形成して表示することができる。
【０００９】
本願発明に係る他のシステム、方法、特徴および利点は、当業者が以下の特徴および詳細な説明を読めば明白となるであろう。こうした追加的なシステム、方法、特徴および利点は、この明細書の中に含まれるものであって、本願発明の範疇に包含され、添付クレームにより保護されるものと意図されている。本願発明は、例示的な実施形態の細部を要請するものと限定されることを意図するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ここで説明するシステムおよび方法は、生体の血管の３次元構造画像を形成できる改善された３次元画像形成システムを提供するものである。とりわけ、このシステムおよび方法により、ユーザは、医療用画像形成デバイスを血管などの体内腔の内部を通して移動させるとともに、体内腔の画像を形成し、画像形成デバイスの向き（方位）および位置を特定することができる。この情報を用いて、体内腔の３次元画像を復元し、復元された３次元画像を数多くの診断および治療の用途に用いることができる。
【００１１】
図２Ａは、好適で例示的な実施形態による医療用画像形成システム１００の遠位領域を示す概略図である。医療用画像形成システム１００の内部には、画像収集システム１０２を有する細長い医療用画像形成デバイス１０１が配設され、この画像収集システムは、この実施形態ではハウジング１０８内に収納された撮像器１０４と、位置・方位センサ１０６とを有する。好適には、医療用画像形成デバイス１０１は、これに限定するものではないが、血管腔内カテーテルである。画像収集システム１０２は、支持のために細長い駆動シャフト１１０の遠位端１１１に連結されている。細長い管状部材１１４は、内側管腔１１５内で画像収集システム１０２および駆動シャフト１１０をスライド移動可能に受容するように構成されている。画像収集システム１０２は、好適には同軸ケーブルである通信ケーブル１１２の遠位端と電気的に接続されている。通信ケーブル１１２の近位端は、画像処理システム１２０（図示せず）と電気的に接続されている。
【００１２】
図２Ｂは、別の例示的な実施形態による医療用画像形成システム１００を示す概略図である。ここでは、医療用画像形成デバイスは、近位コネクタ１６０を介して画像処理システム１２０に接続されている。近位コネクタ１６０は、通信ケーブル１１２および駆動シャフト１１０が細長い管状部材１１４の内部で機械的に回転できるようにしながら、通信ケーブル１１２を画像処理システム１２０に電気的に接続する。画像処理システム１２０は、画像収集システム１０２からの画像出力信号および位置・方位出力信号を処理し、体内腔の仮想的３次元画像を復元するように構成されている。画像処理システム１２０は、復元された３次元画像を表示するために、グラフィカル・ユーザ・インターフェイス（ＧＵＩ）１２２に接続されている。また画像処理システム１２０は、用途に応じて、リアルタイムで３次元画像を処理・表示してもよい。
【００１３】
任意的ではあるが、センサ送信器１３０を画像形成システム１００の内部に配設してもよい。センサ１０６がその位置および向きを検出する際にセンサを支援する基準信号を送信する外部送信ソースを必要とする受動センサである場合の実施形態または用途において、送信器１３０を用いることが好ましい。受動センサ１０６および送信器１３０について後に詳述する。
【００１４】
撮像器１０４は、超音波トランスデューサなどの超音波撮像器であることが好ましい。１つの実施形態において、トランスデューサ１０４は単一部品のトランスデューサであり、医療用画像形成システム１００は、駆動シャフト１１０およびこれに固定されているトランスデューサ１０４を回転させるとともに、体内腔の画像を形成し、ケーブル１１２を介して画像処理システムに画像信号を出力するように駆動することにより体内腔の内部の画像を形成することができる。別の実施形態では、トランスデューサ１０４はトランスデューサアレイであってもよく、トランスデューサ１０４を回転させることなく、直接的に体内腔を画像形成してもよい。同様に、撮像デバイス１０４は、光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）システムおよび光コヒーレンス・ドメイン・リフレクトメトリ（ＯＣＤＲ）システムなどの光学的撮像器であってもよい。
【００１５】
位置・方位センサ１０６は、その位置および向きを画像処理中に検出するように構成されていることが好ましい。１つの実施形態において、センサ１０６は、図３に示すように、センサ１０６の少なくとも５つの自由度を計測するように構成されている。図３は、円筒状の形態を有するセンサ１０６、およびこれに対して計測される５つの自由度を図示している。センサ１０６は、好適には、３つの方向Ｘ，Ｙ，Ｚの動きに相当する３つの位置的自由度を計測することができる。センサ１０６は、矢印方向３０２および３０４で示すセンサの進行垂直方向（pitch）および進行水平方向（yaw）を計測するように構成されていることが好ましい。また好適には、画像形成システム１００は、センサ１０６が画像形成処理中にトランスデューサ１０４とともに回転するので、ロール（または回転）に関する第６番目の自由度を計測する必要はない。ただし、センサ１０６を回転させない光学式画像形成の実施形態などの他の実施形態による画像形成システム１００は、血管構造をより詳細に検出するために回転を計測するように構成してもよい。
【００１６】
図４Ａおよび図４Ｂは、別の例示的な実施形態による医療用画像形成デバイス１０１の平面図および側面図である。好適には、例えば撮像器１０４はトランスデューサである。トランスデューサ１０４は、形状、組成または設計に限定されず、用途の要請にしたがって構成することができる。この実施形態では、位置・方位センサ１０６は、円筒形状を有し、ほぼ円筒状のハウジング１０８の内部であって、トランスデューサ１０４の遠位側に配設されている。またセンサ１０６は、トランスデューサ１０４の近位側に配設してもよく、必要ならば個別のハウジング内に設けてもよい。センサ１０６は、このセンサまたは画像収集システム１０２の位置および向きを決定するために利用可能な信号を出力できる単一のセンサまたは複数のセンサの組み合わせであってもよい。センサ１０６は、画像形成システム１００の画像形成機能を最適化するために、位置および向きの両方を検出することができるが、センサ１０６は位置または向き、あるいは上述の６つの自由度のうちの１つまたはそれ以上の自由度のみを計測するように構成することができる。
【００１７】
センサ１０６は、位置および向きに関する情報を直接的に出力することにより、能動的に機能することができる。例えば、センサ１０６は、その位置を特定できるワイヤレス追跡信号を受信機に出力することができる。またセンサ１０６は、小型のジャイロスコープまたはこれに相当する、センサ１０６の向きを能動的に計測できるデバイスを有していてもよい。好適な実施形態では、センサ１０６は、受動的に機能するか、あるいは外部基準信号に応答して機能するように構成されている。１つの例示的な実施形態では、受動的センサ１０６は、単一の受動的コイルであり、別の実施形態では、センサ１０６は、直交して配置された１つまたはそれ以上のコイルの組み合わせである。
【００１８】
受動的センサ１０６は、画像形成システム１００内の個別の送信器１３０から送信された既知のエネルギを有する送信基準信号に応じた信号を出力することが好ましい。画像処理システム１２０が送信器１３０からの基準信号の送信を制御するように、画像形成システム１００が構成されている。好適には、送信信号は、センサ１０６内に含まれるコイルに電流を誘導する。この電流値は、好適にも送信器１３０からの距離および角度の関数であり、センサ１０６の相対的な位置および向きを特定することができる。体内腔の画像を形成するためにトランスデューサ１０４を回転させる実施形態において、画像形成システム１００は、位置および方位を検出する過程で、センサ１０６の半径方向の位置、すなわちセンサ１０６の回転軸周りの位置を特定するように構成されていることが好ましい。センサ１０６の半径方向の配置位置は、トランスデューサ１０４または駆動シャフト１１０の半径方向の位置をモニタし、回転歪みを計算に入れることにより特定することができる。センサ１０６は、好適には、通信ライン１１２を介して誘導検出信号を出力するが、無線式に検出信号を出力するように構成してもよい。
【００１９】
追跡センサ１０６を含む画像形成システム１００は、従来式の電磁気追跡システムに比して実質的な有用性を有することに留意されたい。これらの有用性および相違点は、これに限定されるものではないが、画像形成および位置・方位検出をリアルタイム（同時刻）に、またはほとんどリアルタイムに行うことができる機能、（例えば超音波による画像形成を用いた実施形態において）駆動シャフト１１０の回転中に位置および向きを検出できる機能、血管の既存の３次元マップを用いることなく内部血管におけるルートを特定できる機能、および冠状静脈および冠状動脈などの狭小な（２．５フレンチ以下のオーダの）脈管構造の画像を形成する機能にある。従来式の追跡システムは、このサイズの狭小な血管の内部に挿入するにはあまりにも大きい。
【００２０】
ハウジング１０８は、好適には、細長い管状部材１１４に損傷を与えることを防止するために、丸い遠位先端部４０２を有する。ハウジング１０８は、接着剤、レーザ溶接、蝋付けなどを用いて、可撓性の駆動シャフト１１０に接合されることが好ましい。ハウジング１０８は、機械的または電気的な放電加工技術などのレーザ切削技術または微細加工技術を用いて製造することができる。ハウジング１０８は、体内にあるときに追跡できるように、画像形成デバイスに対して可視的であって、電磁波を透過させないものである。この実施形態において、ハウジング１０８は、ステンレス鋼からなり金メッキされているが、これに限定されるものではなく、用途の要請に応じた任意の適当な組成物、金属または製造方法を用いてもよい。
【００２１】
駆動シャフト１１０は、好適には、ニチノールまたは同等物からなる対向して捲回された超弾性コイルからなる。上述のように、駆動シャフト１１０は、構成または組成物に限定されるものではなく、用途の要請に応じて実施することができる。この実施形態において、トランスデューサ１０４およびセンサ１０６はそれぞれ通信ケーブル１１２と２つの電気的接点を有する。トランスデューサ接点４０４，４０５およびセンサ接点４０６，４０７は、ハウジング１０８内に設けられ、紫外線（ＵＶ）硬化接着剤４１０などを用いて絶縁されている。
【００２２】
図５Ａは、画像処理システム１２０を医療用画像形成デバイス１０１に接続するために用いられる、例示的な実施形態に係る近位コネクタ１６０を示すものである。近位コネクタ１６０は、ハウジング（近位ハブ）５０２、マルチピンコンタクト５０４、プリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）５０６、コンタクトアセンブリ５０８、接続器５１２、および近位駆動シャフト５１４を有する。ハウジング５０２は、近位コネクタ１６０のためのさまざまな部品のための筐体を提供する。近位駆動シャフト５１４は、画像形成デバイス１０１の駆動シャフト１１０と連結し、これを回転させるように構成されている。回転する通信ケーブル１１２を介して伝送されるセンサ信号および撮像器信号は、コンタクトアセンブリ５０８を介して、静止した非回転式ケーブル５０８に送信される。このコンタクトアセンブリ５０８は、３軸コンタクト５０９および回転式トランスフォーマアセンブリ５１０を有する。接続器５１２は、コンタクトアセンブリ５０８をハウジング５０２に接続する。そして、センサ信号および撮像器信号は、インターフェイス回路などを具備するプリント回路アセンブリ５０６に接続される。画像処理システム１２０およびプリント回路アセンブリ５０６の間の通信は、マルチピンコンタクト５０４を介して行われる。
【００２３】
図５Ｂは、３軸コンタクト５０９および回転式トランスフォーマアセンブリ５１０を有する、例示的な実施形態に係るコンタクトアセンブリ５０８を図示するものである。この実施形態において、回転式トランスフォーマアセンブリ５１０は、２つの同心部５５１，５５２を有する。一方の部分５５２は固定されたままで、トランスフォーマ部５５１は、駆動シャフト１１０とともに回転するように構成されている。この実施形態において、撮像器の出力信号は、ケーブル５５４，５５５を介して別々に供給され、回転式結合器５６０を介して静電結合５６２，５６４を用いて送信される。センサ１０６からの出力信号はケーブル５５６，５５７を介して供給され、通信ケーブル１１２のシールド部は、ワイヤ５５８を介して接地ソースに接続することができる。通信ケーブル１１２は、３軸コンタクト５０９内の物理的な回転式接点を用いてケーブル５５６〜５５８に接続される。物理的な回転式接点の具体例は、ばね継手または導電性シェルを含む金属製ブラシなどの組み合わせを含んでいてもよい。
【００２４】
図６は、医療用画像形成システム１００により形成された血管１０の復元画像９００の具体例を示すものである。血管１０の３次元構造は、画像収集システム１０２により収集された位置および向きに関する情報に基づいて復元されたものである。この画像において、血管１０は、２つの水平部分４０３，４０４に挟まれた半垂直部分４０２を有する。血管１０内の流体と血管組織との間の境界を検出することにより、血管１０の内壁４０１を描写することができる。この例では、血管１０は半垂直部分（semi-vertical segment）４０２において、病巣、閉塞性プラーク、または他の血管障害に起因し得る狭小部分を有する。
【００２５】
好適には、所望する長さの体内腔の３次元復元画像を形成するために、ユーザは医療用画像形成デバイス１０１をプルバック処理で用いる。図７は、プルバック処理中の体内腔内に配設された例示的な実施形態に係る医療用画像形成デバイス１０１を図示するものである。ここで、医療用画像形成デバイス１０１は、所望する体内腔の部分に挿入され、Ｘ線または蛍光などの外部の画像形成技術を用いて、まず配置される。所定位置に配置されると、駆動シャフト１１０を細長い管状部材１１４内で回転させ、符号７０２の方向に引き戻すことにより、画像形成デバイス１０４により血管の内部の画像を形成することができる。このプルバック処理中、センサ１０６は、画像収集システム１０２の３次元の位置および方位を検出し、画像処理システム１２０に信号を出力する。画像処理システム１２０は、撮像器１０４により得られた画像情報を、センサ１０６により得られた位置および方位に関する情報に関連付けて、３次元構造の血管を正確に復元することができる。
【００２６】
１つの実施形態に係る医療用画像形成システム１００において、画像収集システム１０２は、プルバック処理中、一連の断面として体内腔の画像を形成する。図８は、一連の断層画像からなる例示的な画像９００を図示するものである。各断面８０２の画像形成中に、センサ１０６の支援を受けて計測された位置・方位情報を用いて、各断層画像が画像９００内に配置される。この位置・方位情報により各断面８０２を合成し、あるいは他の断面８０２と３次元的に統合することができる。この実施形態において、体内腔は十分にサンプル収集されず、各断面８０２の長さは連続して撮像された断面間の距離に比して短いものとなっている。必要ならば、画像処理システム１２０が画像形成ソフトウェアを用いて、断面８０２の間の連続する境界を再現して、血管１０の壁を描写するようにしてもよい。
【００２７】
また、各断面８０２の長さが連続して撮像された断面８０２の間の距離より大きいとき体内腔を過剰にサンプル収集して、断面８０２を重ね合わせて血管１０の３次元画像を復元するような画像形成システム１００を容易に構成することができる。この場合、重ね合わされた領域における画像データを品質パラメータに基づいて選択し、全体に平均化し、または用途の要請に応じた任意の信号または画像処理技術を組み合わせることができる。
【００２８】
留意すべきことであるが、従来式のプルバック画像形成技術によれば、撮像器を自動的に計測されたペースで引き戻すことが必要である。これは、各画像断面の互いに対する適正な空間位置を担保するためである。画像形成システム１００は、任意の所望する速度でプルバック処理できるように構成することができる。１つの実施形態において、画像形成システム１００は、０．５ｍｍ／秒の速度で最大５分間プルバック処理できるように構成されている。別の実施形態において、画像形成システム１００は、任意の可変で計測されない速度でプルバック処理できるように構成することができ、さらに移動方向を反転させて、プルバック処理からプッシュフォワード処理に切り換えるように構成することができる。これは、一連の画像データのそれぞれが位置および方位データと関連付けられているためである。画像処理システム１２０は、位置および方位データを用いると、計測されたプルバック速度に依拠することなく、一連の画像データのそれぞれを適当な位置に配置または位置合わせすることができる。
【００２９】
図９は、医療用画像形成システム１００を用いて復元された、例示的な実施形態に係る血管１０の３次元画像９００を図示するものである。この例示的な画像は、画像形成システム１００によりユーザに提供される数多くの機能上の利点の内のいくつかを図示する。画像９００において、血管１０は、炎症を起こした病変領域９０２を有する。好適には、画像９００は、画像処理システム１２０に採用された任意的なソフトウェアツールを用いてＧＵＩ１２２上で表示される。ユーザは、例えば、画像形成された血管の一端部と病変領域９０２の基底部との間の距離など、血管１０上の任意の２つの点の間の距離を対話式に計測することができる。そのために、ユーザはキーボードやマウスなどの双方向性デバイスを用いて画像９００上に基準マーカ９０３，９０５を位置決めする。そしてユーザは画像処理システム１２０により得られた情報に基づいて、ポイント９０３，９０５の間の距離９０４を計算するように要求することができる。
【００３０】
同様に、領域９０２の及ぶポイント９０５，９０７間の距離、および領域９０２の対向する基底部９０２から撮像された血管１０の一端部までのポイント９０７，９０９間の距離などの他の任意の所望する距離を測定することができる。またユーザは、断面カーソルまたはマーカを所望する位置に配置することにより、断面積を計測することができる。例えば、ここに図示されているように、断面マーカ９１０を配置することにより、ユーザは血管１０の健康な領域の断面積を計測することができる。そしてユーザは、断面マーカを符号９１２で示す位置に配置することにより符号９１０で示す位置における断面積に対する、病変領域９０２における血管１０の断面積殿狭窄の割合を比較することができる。さらにユーザは、表面積マーカを用いて、所定位置における血管１０の表面積を計測することができる。例えば、病変領域９０２における符号９１４で示す位置に表面積マーカを配置することにより、病変領域９０２の組織の表面積を計算することができる。
【００３１】
３次元画像９００は、血管１０の内面または内壁９１８の画像を表示することができる。例えば、閉塞性を有するか、損傷を受けやすいプラークが領域９２０の壁９１８内に存在することを示す画像を表示することができる。プラーク領域９２０が壁９１８内に延びる距離を計測することができ、その結果、存在するプラークの特定の種類を診断することができる。
【００３２】
図１０は、別の例示的な実施形態に係る３次元画像９００を図示する。ここでユーザは、画像処理システム１２０のソフトウェアツールを用いて、血管の長手方向の断面のみを表示するように選択した。画像９００は、ステント９５０が閉塞部９５２上に配置されるステント植え込み術を施した後に撮像されたものである。医療用画像形成デバイス１０１は、ステント９５０の配置を妨害することなく、ステント９５０内をスライド移動して、血管の画像を形成することができる。この画像９００を用いて、ステント９５０が病変領域９５２上であって、血管１０の湾曲領域９５４内には配置されていることを確認することができる。
【００３３】
上記明細書においては、本願発明について特定の実施形態を参照して説明してきた。しかしながら、本願発明のより広範な精神及び範疇から逸脱することなく、さまざまな変形例および変更例が明らかである。例えば、１つの実施形態の各特徴は、他の実施形態で示した他の特徴と組み合わせて、統合することができる。必要ならば、当業者により知られた特徴およびプロセスを採用してもよい。したがって、本願発明は、添付クレームおよびその均等物以外のものに照らして限定すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】血管の従来式３次元復元画像の具体例を示す。
【図２Ａ】例示的な実施形態に係る医療用画像形成デバイスの断面図である。
【図２Ｂ】例示的な実施形態に係る医療用画像形成デバイスの概略図である。
【図３】例示的な実施形態に係る位置・方位センサの斜視図である。
【図４Ａ】別の例示的な実施形態に係る医療用画像形成デバイスの概略的平面図である。
【図４Ｂ】別の例示的な実施形態に係る医療用画像形成デバイスの概略的側面図である。
【図５Ａ】例示的な実施形態に係る近位コネクタの概略図である。
【図５Ｂ】例示的な実施形態に係るコンタクトアセンブリの概略図である。
【図６】医療用画像形成デバイスを用いて形成された体内腔の例示的な３次元復元画像を示す。
【図７】例示的な実施形態に係る医療用画像形成デバイスが内部に配設された体内腔の断面図である。
【図８】医療用画像形成デバイスを用いて形成された体内腔の別の例示的な３次元復元画像を示す。
【図９】医療用画像形成デバイスを用いて形成された体内腔の別の例示的な３次元復元画像を示す。
【図１０】医療用画像形成デバイスを用いて形成された体内腔の別の例示的な３次元復元画像を示す。
【符号の説明】
【００３５】
１０：血管、１００：医療用画像形成システム、１０１：画像形成デバイス、１０２：画像収集システム、１０４：撮像器、１０６：位置・方位センサ、１０８：ハウジング、１１０：駆動シャフト、１１１：遠位端、１１２：通信ケーブル、１１４：管状部材、１１５：内側管腔、１２０：画像処理システム、１２２：グラフィカル・ユーザ・インターフェイス（ＧＵＩ）、１３０：センサ送信器、１６０：近位コネクタ、４０２：遠位先端部、４０４，４０５：トランスデューサ接点、４０６，４０７：センサ接点、４１０：紫外線（ＵＶ）硬化接着剤、５０２：ハウジング（近位ハブ）、５０４：マルチピンコンタクト、５０６：プリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）、５０８：コンタクトアセンブリ、５０９：３軸コンタクト、５１０：回転式トランスフォーマアセンブリ、５１２：接続器、５１４：近位駆動シャフト、５５１，５５２：トランスフォーマ部、５５４〜５５８：ケーブル、５６０：回転式結合器、９００：復元画像、９０２：病変領域、９１８：血管の内壁、９５０：ステント、９５２：閉塞部。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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