(57)【要約】本発明は、化学分析モダリティーを補正するために構造的血管内分析モダリティーを用いる、多様式血管内分析法を提供する。構造分析の例は、IVUS、光学コヒーレンス領域反射計測法（OCDR）および光周波数領域画像形成（OFDI）を含むOCT、ならびに／またはソナー距離測定である。化学的または機能的分析の例は、光学法、NIR、ラマン法、蛍光法および分光法、温度記録法、ならびに反射測定法である。一例において、構造分析は、カテーテル先端部と血管壁との間の距離などの環境を構造的に特徴付けるのに用いられる。続いて、この情報は、深さ特異的（たとえば、浅い 対 深い）な2つ以上のアルゴリズムからの選択に用いられ、化学的または機能的分析の精度の向上を実現する。 2011516865.tif 000003
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む、血管壁を分析するための方法：
カテーテルを、血管を通って血管壁の関心対象領域へ進める工程；
該カテーテルの先端部から第1の形のエネルギーを伝送し、かつ該血管壁からの該第1の形のエネルギーを検出する工程； 
該カテーテル先端部から第2の形のエネルギーを伝送し、かつ該血管壁からの第2の形のエネルギーを検出する工程； 
該検出された第1の形のエネルギーを用いて構造的寸法（structural measure）を測定する工程；および
該検出された第1の形のエネルギーに基づいて該測定された構造的寸法により補正された、該検出された第2の形のエネルギーを用いて該血管壁を分析する工程。
【請求項２】
前記カテーテルを進める工程が、ガイドワイヤーに沿って前記血管を通って該カテーテルを進めることを含む、請求項1記載の方法。
【請求項３】
カテーテル先端部から第1の形のエネルギーを伝送しかつ第1の形のエネルギーを検出する前記工程、およびカテーテル先端部から第2の形のエネルギーを伝送しかつ第2の形のエネルギーを検出する前記工程が、前記血管を通って該カテーテル先端部を引き抜く間に実施される、請求項1記載の方法。
【請求項４】
カテーテル先端部から第1の形のエネルギーを伝送しかつ第1の形のエネルギーを検出する前記工程、およびカテーテル先端部から第2の形のエネルギーを伝送しかつ第2の形のエネルギーを検出する前記工程が、前記血管を通って該カテーテル先端部を引き抜くと同時に該先端部を該カテーテルの長軸の周りに回転させる間に実施される、請求項1記載の方法。
【請求項５】
カテーテル先端部から第1の形のエネルギーを伝送しかつ第1の形のエネルギーを検出する前記工程、およびカテーテル先端部から第2の形のエネルギーを伝送しかつ第2の形のエネルギーを検出する前記工程が、互いに同時に実施される、請求項4記載の方法。
【請求項６】
カテーテル先端部から第1の形のエネルギーを伝送しかつ第1の形のエネルギーを検出する前記工程、およびカテーテル先端部から第2の形のエネルギーを伝送しかつ第2の形のエネルギーを検出する前記工程が、該カテーテル先端部を引き戻すおよび回転させる別個の操作の間に実施される、請求項4記載の方法。
【請求項７】
カテーテル先端部から第1の形のエネルギーを伝送しかつ第1の形のエネルギーを検出する前記工程、およびカテーテル先端部から第2の形のエネルギーを伝送しかつ第2の形のエネルギーを検出する前記工程が、互いに同時に実施される、請求項1記載の方法。
【請求項８】
測定された構造的寸法により補正された、検出された第1の形のエネルギーを用いて血管壁を分析する前記工程が、前記検出された第2の形のエネルギーを分析するための予測モデルを、該検出された第1の形のエネルギーに応じて選択することを含む、請求項1記載の方法。
【請求項９】
測定された構造的寸法により補正された、検出された第2の形のエネルギーを用いて血管壁を分析する前記工程が、該検出された第2の形のエネルギーを分析するための閾値を、検出された第1の形のエネルギーに応じて選択することを含む、請求項1記載の方法。
【請求項１０】
前記構造的寸法が、前記カテーテル先端部と前記血管壁との間の位置関係である、請求項1記載の方法。
【請求項１１】
前記構造的寸法が、前記血管壁のプラークの厚さである、請求項1記載の方法。
【請求項１２】
前記構造的寸法が、前記血管壁の厚さである、請求項1記載の方法。
【請求項１３】
検出された第1の形のエネルギーを用いて構造的寸法を測定する前記工程が、前記カテーテル先端部と前記血管壁との間の距離を測定することを含む、請求項1記載の方法。
【請求項１４】
前記血管壁に沿った箇所について測定された様々な構造的寸法により補正された、前記検出された第2の形のエネルギーを用いて、該血管壁に沿った箇所を分析する工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項１５】
前記第1の形のエネルギーが超音波エネルギーである、請求項1記載の方法。
【請求項１６】
前記カテーテルを通って該カテーテル先端部へ伝送された光エネルギーから、該カテーテル先端部の近傍または中で光音響的に前記超音波エネルギーを生成する工程をさらに含む、請求項15記載の方法。
【請求項１７】
検出された超音波エネルギーを用いてカテーテル先端部と血管壁との間の位置関係を測定する前記工程が、ソナー距離測定を用いることを含む、請求項15記載の方法。
【請求項１８】
前記検出された超音波エネルギーを用いて前記血管壁の厚さを得る工程をさらに含む、請求項15記載の方法。
【請求項１９】
前記検出された超音波エネルギーを用いて前記血管壁のプラークの側方の広がりを得る工程をさらに含む、請求項15記載の方法。
【請求項２０】
前記検出された光エネルギーを用いて前記血管壁のプラークの被膜（cap）厚さを得る工程をさらに含む、請求項15記載の方法。
【請求項２１】
前記第2の形のエネルギーが光エネルギーである、請求項1記載の方法。
【請求項２２】
検出された光エネルギーを用いて血管壁を分析する前記工程が、検出された光シグナルから該血管壁のスペクトル応答を分解してスペクトルデータを生成することを含む、請求項21記載の方法。
【請求項２３】
検出された光エネルギーを用いて血管壁を分析する前記工程が、該血管壁のスペクトル応答を分解してスペクトルデータを生成すること、および該スペクトルデータを用いて該血管壁のケモメトリック分析を実施することを含む、請求項21記載の方法。
【請求項２４】
検出された光エネルギーを用いて血管壁を分析する前記工程が、検出された光シグナルから該血管壁の反射率を決定することを含む、請求項21記載の方法。
【請求項２５】
検出された光エネルギーを用いて血管壁を分析する前記工程が、検出された光シグナルから該血管壁のラマン分光反応を測定することを含む、請求項21記載の方法。
【請求項２６】
検出された光エネルギーを用いて血管壁を分析する前記工程が、検出された光シグナルから該血管壁の蛍光反応を測定することを含む、請求項21記載の方法。
【請求項２７】
検出された第1の形のエネルギーを用いて構造的寸法を測定する前記工程が、光シグナルのコヒーレンス分析を実施することを含む、請求項1記載の方法。 
【請求項２８】
前記コヒーレンス分析が、光周波数領域画像形成を用いる、請求項27記載の方法。
【請求項２９】
前記コヒーレンス分析が光干渉断層法を用いる、請求項27記載の方法。
【請求項３０】
血管を通って血管壁の関心対象領域へ進むカテーテルであって、該カテーテルの先端部から第1の形のエネルギーを伝送し、かつ該血管壁からの該第1の形のエネルギーを検出する第1の形のエネルギーのシステムと、該カテーテル先端部から第2の形のエネルギーを伝送し、かつ該血管壁からの該第2の形のエネルギーを受け取る第2の形のエネルギーのシステムとを収容している該カテーテル先端部を備える、該カテーテル； 
該血管を通って該カテーテル先端部を引き抜くと同時に該先端部を該カテーテルの長軸の周りに回転させるための、引き戻し・回転システム（pullback and rotation system）；ならびに
該第1の形のエネルギーのシステムからの該第1の形のエネルギーを用いて構造的寸法を測定し、かつ、検出された該第1の形のエネルギーから測定された該構造的寸法により補正された、該第2の形のエネルギーのシステムから検出された該第2の形のエネルギーを用いて該血管壁を分析する、分析器
を備える、血管壁を分析するためのシステム。
【請求項３１】
前記カテーテルがそれに沿って進むガイドワイヤーをさらに備える、請求項30記載のシステム。
【請求項３２】
前記カテーテル先端部が、前記引き戻し・回転システムにより引き抜かれる間に、前記第1の形のエネルギーを伝送して該第1の形のエネルギーを検出し、かつ前記第2の形のエネルギーを伝送して該第2の形のエネルギーを検出する、請求項30記載のシステム。
【請求項３３】
前記カテーテル先端部が、前記引き戻し・回転システムにより前記血管を通って引き抜かれると同時に長軸の周りを回転する間に、前記第1の形のエネルギーを伝送して該第1の形のエネルギーを検出し、かつ前記第2の形のエネルギーを伝送して該第2の形のエネルギーを検出する、請求項30記載のシステム。
【請求項３４】
前記カテーテル先端部が、前記第1の形のエネルギーを伝送して該第1の形のエネルギーを検出すると同時に、かつ前記第2の形のエネルギーを伝送して該第2の形のエネルギーを検出する、請求項33記載のシステム。
【請求項３５】
前記分析器が、前記検出された第2の形のエネルギーを分析するための予測モデルを、前記検出された第1の形のエネルギーに応じて選択することによって、前記測定された構造的寸法により補正された、該検出された第1の形のエネルギーを用いる、請求項30記載のシステム。
【請求項３６】
前記分析器が、前記検出された第2の形のエネルギーを分析するための閾値を、前記検出された第1の形のエネルギーに応じて選択することによって、前記測定された構造的寸法により補正された、該検出された第2の形のエネルギーを用いる、請求項30記載のシステム。
【請求項３７】
前記構造的寸法が、前記カテーテル先端部と前記血管壁との間の位置関係である、請求項30記載のシステム。
【請求項３８】
前記構造的寸法が、前記血管壁のプラークの厚さである、請求項30記載のシステム。
【請求項３９】
前記構造的寸法が、前記血管壁の厚さである、請求項30記載のシステム。
【請求項４０】
前記検出された第1の形のエネルギーを用いた前記構造的寸法の測定が、前記カテーテル先端部と前記血管壁との間の距離を測定することを含む、請求項30記載のシステム。
【請求項４１】
前記分析器が、前記血管壁に沿った箇所の各々について測定された様々な構造的寸法により補正された、前記検出された第2の形のエネルギーを用いて、該血管壁に沿った箇所を分析する、請求項30記載のシステム。
【請求項４２】
前記第1の形のエネルギーのシステムが超音波エネルギーを生成する、請求項41記載のシステム。
【請求項４３】
ソナー距離測定を実施するために前記超音波エネルギーが前記分析器により用いられる、請求項42記載のシステム。
【請求項４４】
前記分析器が、検出された前記超音波エネルギーを用いて前記血管壁の厚さを得る、請求項42記載のシステム。
【請求項４５】
前記分析器が、検出された前記超音波エネルギーを用いて前記血管壁のプラークの側方の広がりを得る、請求項42記載のシステム。
【請求項４６】
前記分析器が、検出された光エネルギーを用いて前記血管壁のプラークの被膜厚さを得る、請求項42記載のシステム。
【請求項４７】
前記第2の形のエネルギーが光エネルギーである、請求項30記載のシステム。
【請求項４８】
前記分析器が、検出された光シグナルから前記血管壁のスペクトル応答を分解してスペクトルデータを生成することにより、検出された前記光エネルギーを用いて該血管壁を分析する、請求項47記載のシステム。
【請求項４９】
前記分析器が、前記血管壁のスペクトル応答を分解してスペクトルデータを生成すること、および該スペクトルデータを用いて該血管壁のケモメトリック分析を実施することにより、検出された前記光エネルギーを用いて該血管壁を分析する、請求項47記載のシステム。
【請求項５０】
前記分析器が、検出された光シグナルから前記血管壁の反射率を測定することにより、検出された前記光エネルギーを用いて該血管壁を分析する、請求項47記載のシステム。
【請求項５１】
前記分析器が、検出された光シグナルから前記血管壁のラマン分光反応を測定することにより、検出された前記光エネルギーを用いて該血管壁を分析する、請求項47記載のシステム。
【請求項５２】
前記分析器が、検出された光シグナルから前記血管壁の蛍光反応を測定することにより、検出された前記光エネルギーを用いて該血管壁を分析する、請求項47記載のシステム。
【請求項５３】
前記検出された第1の形のエネルギーを用いた前記構造的寸法の測定が、光シグナルのコヒーレンス分析を実施することを含む、請求項30記載のシステム。 
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
発明の背景
血管内超音波（IVUS）は医療用画像技術である。IVUSは、超音波トランスデューサを含む、特別に設計されたカテーテルを用いる。典型的な用途において、カテーテルを患者の血管系に挿入し、関心対象の動脈または静脈へ移動させる。IVUSにより、介在血液を通過する場合でも、医師は血管内壁の画像を得ることができる。特に、IVUSにより、血管の内皮（内壁）および血管壁内の構造を可視化することができる。
【０００２】
典型的な用途において、IVUSは、心臓の冠状動脈において、患者のアテローム性プラークを位置特定し、同定し、かつ特徴付けるのに用いられる。IVUSは、血管壁におけるプラークの体積および血管狭窄（狭小化）の度合いの両方の測定に用いることができる。このように、IVUSは血管の構造分析において重要な技術である。
【０００３】
光干渉断層法（OCT）は新たな技術であり、これもまたIVUSと同様の構造情報を提供する。OCTも、血管を通って関心対象の領域へ移動するカテーテルを用いる。カテーテル先端部から光シグナルが発せられ、戻ってきた光を位相およびコヒーレンスについて通常はマイケルソン干渉計で分析する。 
【０００４】
OCTはIVUSよりも潜在的に有利である。一般的に、OCTはより高い空間分解能を提供する可能性があるが、光シグナルは血液透過能が限られており、かつ血管壁を通って伝播する際、急速に減衰する。 
【０００５】
アテローム性プラークの破損または破壊は心臓発作および卒中の主因となると考えられることから、OCTおよびIVUS構造画像化技術に基づくシステムを用いる目的は、脆弱プラークを迅速に同定することである。プラークが破壊されると、局所的閉塞性血栓が血管中に形成される。静脈血栓症および動脈血栓症の両方が起こりうる。冠動脈血栓は往々にして、脆弱プラークが破壊された場所、すなわち、脂質の豊富なコアと薄い線維性被膜（cap）とを有するプラーク（薄い被膜の線維性アテローム、つまりTCFA）の位置にまず形成される。   
【０００６】
アテローム性硬化症の診断および分析を対象とする血管内分析システムの別のクラスは、化学分析モダリティーを用いる。これらのアプローチは一般的に、近赤外線（NIR）法、ラマン法、および蛍光スペクトル分析を含む光学的分析に依拠している。
【０００７】
これらの化学分析モダリティーのうちで最も一般的で十分開発されているのはおそらく血管壁のNIR分析である。OCTと同様に、NIR分析は血管内光カテーテルを用いる。典型的な用途において、カテーテルは引き戻し・回転ユニット（pullback and rotation unit）によって操作され、このユニットは、カテーテル先端部をカテーテルの長軸の周りに回転させると同時に血管の関心対象領域からカテーテルを引き抜く。  
【０００８】
この引き戻し操作の間に、ラスタースキャン操作で血管内壁のスペクトル応答が得られる。これにより、関心対象領域の空間分解分光分析が提供される。この戦略は、血管壁の分光反応を測定することで、それらの血管壁の化学成分が、たとえばケモメトリック分析法の適用によって決定できるということである。このように、たとえば、心筋梗塞のリスクを低減するためにステントを配置できるように、潜在的に脆弱なプラークが同定される。  
【０００９】
ラマン分光分析では、血管の内壁を、レーザーやシグナルのような狭帯域で照射する。続いて、ラマン分光反応を検出する。この反応は、光子と血管壁の化学成分との間の非弾性衝突により生じる。これも同様に血管壁の化学的情報を生成する。
【００１０】
しかしながら、ラマン過程は極めて微弱でありかつ、十分なラマン反応を生じるために強力な光シグナルの使用が必要であるという問題が、ラマン分析に付随する。蛍光反応は時にラマン反応より大幅に大きいため、蛍光法は一定の利点を有する。しかしながら一般的に、蛍光分析法はラマン分析またはNIR分析ほど多くの情報をもたらさない。
【００１１】
NIR分析の他の利点は、分析の間、血流を妨げる必要がないことである。光シグナルの波長を適切に選択することで、光シグナルは介在血液を通過して血管壁へと適切に透過し、そしてカテーテル先端部に戻ってくることができる。  
【００１２】
化学分析モダリティーおよび構造分析モダリティーの双方から必要な情報を得るために、ハイブリッドIVUS/光カテーテルが提案された。たとえば、米国特許第6,949,072号（特許文献1）には「脆弱プラークの検出のための装置（device for vulnerable plaque detection）」が開示されている。具体的には、当該特許は、光導波管と血管壁の近赤外線分析用のポートとを含み、同時に、血管壁のIVUS分析を可能にするためにプローブ内に超音波トランスデューサを含む、血管内プローブを対象とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第6,949,072号
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、多様式血管内分析に関する。それは、化学分析モダリティーを補正する構造的血管内分析モダリティーを用いる。構造分析の例は、IVUS、光コヒーレンス領域反射計測法（OCDR）および光周波数領域画像形成（OFDI）を含むOCT、ならびに／またはソナー距離測定である。化学的または機能的分析の例は、光学法、NIR、ラマン法、蛍光法および分光法、温度記録法、ならびに反射測定法である。一例において、構造分析は、カテーテル先端部と血管壁との間の距離などの環境を特徴付けるのに用いられる。続いて、この情報は、深さに特異的（たとえば、浅い 対 深い）な2つ以上のアルゴリズムからの選択に用いられ、化学的または機能的分析の精度の向上を実現する。 
【００１５】
一局面によると、本発明は概して、血管壁を分析する方法を特徴とする。この方法は、カテーテルを血管に通して血管壁の関心対象領域へと進める工程を含む。第1の形のエネルギーがカテーテル先端部から伝送され、血管壁との相互作用の後に検出される。第2の形のエネルギーもまた伝送され、血管壁から検出される。第1の形のエネルギーは、血管壁に関連する構造的寸法（structural measure）を測定するために用いられる。続いて、検出された第1の形のエネルギーに基づいて測定された構造的寸法により補正された第2の形のエネルギーを用いて、血管壁を分析する。
【００１６】
このように、本発明は、2つの異なる分析モダリティーの使用を組み合わせるハイブリッドシステムを対象とする。第1のモダリティーはより構造的な分析に関連し、大部分は化学分析モダリティーである第2のモダリティーと組み合わされる。このように、構造分析の情報は、化学分析からの情報を補正するまたは改良するために用いられ、関心対象領域に関するより有益で直接的な情報、および特定の脆弱プラーク病変の有無に関するより有益で直接的な情報を提供する可能性を有する。  
【００１７】
一態様において、第1の形のエネルギーは超音波エネルギーである。このように、システムはIVUSの性能を有する。いくつかの例において、超音波シグナルは光音響的に発せられる。別の例において、超音波エネルギーは、単純なソナー距離測定の実施において用いられる。さらに別の例において、第1の形のエネルギーは、OCT分析において用いられるような光シグナルである。
【００１８】
好ましい態様において、第2の形のエネルギーは光エネルギーである。特に、血管壁の分析は、検出された光エネルギーを用いて血管壁のスペクトル応答を分解することを含む。複数の例において、血管壁のNIR反応、蛍光反応、またはラマン反応が得られる。  
【００１９】
さらなる例において、単に第2の形のエネルギーを用いて血管壁の反射率が検出される。
【００２０】
一例において、検出された第2の形のエネルギーを分析するための予測モデルを選択するために、第1の形のエネルギーが用いられる。  
【００２１】
別の例において、検出された第2の形のエネルギーを分析するための閾値を選択するために、第1の形のエネルギーが用いられる。  
【００２２】
実施において、構造的寸法は、カテーテル先端部と血管壁との間の位置関係を含む。別の場合において、構造的寸法は、血管壁のプラークの厚さまたは血管壁自体の厚さを含む。このように、箇所ごとに構造分析モダリティーを用いてカテーテル先端部と血管壁との間の距離を測定することで、この情報により、血管壁のNIR分析によりもたらされたケモメトリック分析が補正され、それによりこのケモメトリック分析の精度が向上しうる。  
【００２３】
様々な実施に依拠して、第1の形のエネルギーと第2の形のエネルギーは、カテーテル先端部を血管から引き抜く際に同時に伝送される。別の例において、第1の形のエネルギーと第2の形のエネルギーは、カテーテル先端部の引き戻し・回転操作に引き続く間に発せられかつ検出される。  
【００２４】
別の局面によると、本発明は概して、血管壁を分析するシステムを特徴とする。このシステムは、血管を通って血管壁の関心対象領域へと進められるカテーテルを備える。カテーテルは、カテーテル先端部を備える。カテーテル先端部は、カテーテル先端部から第1の形のエネルギーを伝送し、かつ血管壁からの第1の形のエネルギーを検出する第1の形のエネルギーのシステムと、カテーテルから第2の形のエネルギーを伝送し、かつ血管壁からの第2の形のエネルギーを受け取る第2の形のエネルギーのシステムとを収容している。引き戻し・回転システムは、血管からカテーテル先端部を引き抜くと同時に、該先端部を長軸の周りに回転させるために用いられる。最後に、血管壁の分析を向上させるために、分析器が、第1の形の分析および第2の形の分析のそれぞれからの情報を組み合わせる。具体的には、分析器は、第1の形のエネルギーを用いて構造的寸法を測定し、続いて、測定された構造的寸法による補正後の検出された第2の形のエネルギーを用いて血管壁を分析する。 
【００２５】
様々な新規の構造の細部および部分の組み合わせを含む本発明の上記および他の特徴が、添付の図面を参照しながら以下に具体的に説明され、添付の特許請求の範囲に示される。発明を具体化する特定の方法および装置は例示のために示されるものであり、本発明を制限するものではないことが理解される。本発明の原理および特徴は、本発明の範囲を逸脱することなく、様々かつ多くの態様に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
添付の図面において、異なる図の全体にわたって参照記号は同一の部分を示す。図面は必ずしも原寸に比例するものではなく、むしろ本発明の原理を説明する際には強調が置かれる。
【００２７】
【図１】カテーテルの遠位端にガイドワイヤーを有する血管内プローブの断面図である。
【図２】本発明のカテーテルシステムおよびシステムコントローラの使用を示す概略図である。
【図３】本発明の、構造分析モダリティーからの情報を用いて化学分析モダリティーからの情報を補正する方法を示すフロー図である。
【図４】本発明の、構造分析モダリティーからの情報を用いて化学分析モダリティーからの情報を補正する別の方法を示すフロー図である。
【図５】本発明の、ケモメトリックモデルを箇所ごとに補正する方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
好ましい態様の詳細な説明
図1は、2つの形のエネルギー（空間分解構造情報または画像を提供する第1の形のエネルギー、および空間分解化学情報を提供する第2の形のエネルギー）に基づく2つの分析モダリティーを組み合わせた血管内カテーテルシステム100の一態様を示す。患者の動脈壁104の脆弱プラーク102を同定するために、双方の情報源からの情報が用いられる。(1)脂質含量を検出するために赤外分光法を用いる化学分析モダリティー、および(2)被膜の厚さまたは血管壁との距離を検出するためにIVUSを用いる形態計測分析モダリティーの双方の組み合わせにより、いずれか一方の検出モダリティーのみよりも、潜在的な脆弱プラークの同定において高い選択性が可能となる。これら2つの検出モダリティーにより、血液が含まれる環境であっても高い感受性を達成することができる。
【００２９】
より詳細には、血管内カテーテルシステム100は、カテーテルシステム100の遠位端にガイドワイヤールーメン110を含む。典型的な操作において、血管内カテーテル100は、ガイドワイヤールーメン110に通されたガイドワイヤー108を用いて血管18内に進められる。 
【００３０】
カテーテルシステム100は、内部スキャニングカテーテル先端部112とシース114とをさらに含む。スキャニングカテーテル先端部112とシース114との組み合わせにより、シース114が、血管18、特に壁104が運動により損傷されるのを防ぎながら、内部スキャニングカテーテル先端部112を長軸方向に平行移動することおよび回転させることが可能になる。
【００３１】
少なくともシース114の遠位端は、赤外光を透過する材料（たとえば、ポリマー）から構成されている。スキャニングカテーテル先端部112は、カテーテル100の遠位端に位置し、赤外光を伝送しかつ受け取るための光学台118、および超音波エネルギーを伝送しかつ受け取る超音波トランスデューサ120を含む。 
【００３２】
光学台118は、カテーテル100の近位端と遠位端との間に延びる送達ファイバー122および集光ファイバー123の末端を含む。光源は、送達ファイバー122の近位端へと光をつなぎ（couple）、送達ミラー124は、送達ファイバー122の遠位端から発せられた光125を動脈壁104へ向ける。集光ミラー126は、動脈壁104の様々な奥行きから散乱する光127を、集光ファイバー123の遠位端へ向ける。 
【００３３】
光学台118に長軸方向に隣接している超音波トランスデューサシステム120は、超音波エネルギー130を動脈壁104へ向け、かつ動脈壁104から反射された超音波エネルギー132を受け取る、1つまたは複数のトランスデューサを含む。一実施において時分割多重化を用いて、単一の超音波トランスデューサは、伝送エネルギー130を生じ、かつ受信エネルギー132を電線128を送られる電気信号に変換する。たとえば、第1の時間間隔の間、電線128を送られた電気信号は、対応する超音波シグナル130を発するように、超音波トランスデューサ120を作動させる。続いて、第2の時間間隔の間、超音波シグナル130が動脈壁104から反射された後、超音波トランスデューサ120は電線128を伝わる電気信号を生じる。この電気信号は、受信した超音波シグナル132に対応する。受信された電気シグナル132は、血管18を通って先端部がスキャンするのに伴い壁104に沿って空間分解された箇所の各々において、たとえば、任意のプラーク102の被膜厚さtcおよび／またはスキャニングカテーテル112の先端部または遠位端と血管壁104との間の距離D（壁）を含む動脈壁の形を再現するのに用いられる。
【００３４】
別の態様において、光パルスを、音響事象を生じるのに十分なエネルギーを伴って光ファイバーを通して送ることにより、超音波シグナルが光音響的に発せられ、これはIVUSトランスデューサシステム120によって検出される。
【００３５】
シース114の内側は、音響伝達を改善するために超音波トランスデューサ120を取り囲む、生理食塩水またはその他の流体などの伝送媒体134である。伝送媒体134はまた、光学台118から発せられかつ光学台118により受信される赤外光に対し透過性であるように選択される。
【００３６】
トルクケーブル136は、スキャニングカテーテルハウジング116に取り付けられ、光ファイバー122、123、および電線128を取り囲む。このケーブル136は、スキャニングカテーテル先端部112を通して引き戻し・回転システムからのトルクを伝達する。この特徴により、スキャニングカテーテル先端部112は、シース114内で回転し、同時に光125と超音波エネルギー130によって動脈壁104をスキャンすることができる。
【００３７】
図2は、2つの形のエネルギーのスキャニングにおけるスペクトル応答を検出し分析するための例示的システムを示す。
【００３８】
このシステムは概して、カテーテル100、コントローラ300、およびユーザーインターフェース320を備える。  
【００３９】
操作においては、最初にガイドワイヤー、続いてカテーテル100が、大腿動脈10などの末梢血管を介して患者2に挿入される。次に、カテーテル先端部112を心臓16の冠状動脈18または頚動脈14などの所望の標的領域に移動させる。これは、ガイドワイヤーにより、カテーテル先端部112を、大動脈12を通って上方に移動させることで達成される。
【００４０】
一態様において、所望の場所でNIR照射が生成される。好ましい態様において、化学分析サブシステム312の調整可能なレーザーは、関心対象の1つまたは複数のスペクトルバンドをカバーするNIRのスキャンバンドをスキャンする波長である狭帯域の光シグナルを生成する。別の態様において、関心対象のスペクトルバンドにアクセスするために、1つまたは複数の広帯域源が用いられる。いずれの場合も、光シグナルは、カテーテル100の単一モードの送達ファイバー122につながれて光学台118に伝送される。 
【００４１】
別の例において、反射率が測定される。これは、NIRにおいて、脂質を豊富に含むプラークは他のプラークよりも「明るく」、血液は組織よりも一般的に「暗い」という発見に基づく。そのため、血液の深さについて補正した明るさを測定すれば、十分な検出精度が得られる場合がある。
【００４２】
本態様において、近赤外（NIR）スペクトル領域での光照射が、分光法において用いられる。例示的なスキャンバンドは、一般的に1000〜1450ナノメートル（nm）、より詳細には、1000nm〜1350nm、1150nm〜1250nm、1175nm〜1280nm、および1190nm〜1250nmを含む。別の例示的なスキャンバンドは、1660nm〜1740nmおよび1630nm〜1800nmを含む。
【００４３】
しかしながら、別の光学的な実施においては、化学分析サブシステム312により、広帯域シグナル、他のスキャンバンド、または蛍光および／もしくはラマン分光法に適した単一周波数励起シグナルが発せられる。さらに別の実施においては、可視領域または紫外線領域のスキャンバンドが用いられる。 
【００４４】
本態様において、戻ってくる光は伝送されて、カテーテル100のマルチモード集光ファイバー123に戻される。戻ってくる照射は、1つまたは複数の光検出器または分光計を備えてもよい化学分析サブシステム312に供給される。
【００４５】
化学分析サブシステム312は、典型的には血管18の内壁上において、介在血管または他の不必要なシグナル源を通過して、標的領域を含む血管壁104のスペクトル応答を分解するために、光源または調節可能なレーザーを制御し、それと同時に検出器の応答をモニターする。このスペクトル応答は、カテーテル先端部が回転し、血管18から引き戻されるにつれてさらに空間分解される。
【００４６】
その結果、化学分析サブシステム312はスペクトルを収集することができる。スペクトルの取得が完了すると、化学分析サブシステム312は続いて、多様式分析器316にデータを供給する。  
【００４７】
一態様において、構造分析サブシステム310は、超音波トランスデューサ120からの情報を用いて1つまたは複数の構造的寸法を生成する。別の例において、これらの構造的寸法は、OCT、ソナー距離測定、またはその他の構造分析のサブシステム310により生成される。構造分析サブシステム310は、先端部112が血管18を通ってスキャンする際に血管に対して空間分解される構造的寸法などの構造情報を生成する。構造的寸法などのこの構造情報は、多様式分析器316に供給される。
【００４８】
より詳細には、構造分析サブシステム310は、IVUS型システムにおいて、超音波トランスデューサ120を駆動し、トランスデューサ120の応答を分析して対象の構造的寸法を測定するための駆動エレクトロニクスを備える。第2のエネルギー源がOCTシステムである別の例において、往々にして構造分析サブシステム310は、スキャニングカテーテル112から戻る光の位相またはコヒーレンスを分解する干渉計である。  
【００４９】
概して、分析器316は、血管壁104の状態の評価を行い、それをインターフェース320を介してオペレータに提示する。収集されたスペクトル応答は、血管壁104の各関心対象領域が脂質の蓄積もしくは脂質の豊富なアテローム、破損したプラーク、脆弱プラークもしくは薄い被膜の線維性アテローム（TCFA）、線維性病変、石灰沈着性病変、および／または正常組織を含むか否かの判定に用いられる。  
【００５０】
好ましい態様において実施される様々な処理を説明するために、構造分析サブシステム310、化学分析サブシステム312、多様式分析器316、およびユーザーインターフェース320が明確に分離されていること、したがってそのような分離はいくつかの実施における概念的な分離にすぎないことに留意されたい。すなわち、構造分析サブシステム310、化学分析サブシステム312、多様式分析器316、およびユーザーインターフェース320のデータ処理機能は、異なる実施において、単一のまたは一つもしくは複数のコンピューターシステムによって実行される。
【００５１】
分析器316は、構造分析サブシステム310からの構造分析情報を用いて、化学分析サブシステム312からの情報を補正する。特に、構造分析サブシステムは、多様式分析器316により用いられる構造的寸法を生成する。構造的寸法の例には、カテーテル先端部112と血管壁104との間の瞬間的距離（instantaneous distance）（D（壁））、ならびに／または血管壁の厚さが含まれる。別の構造的寸法は、病変102の被膜厚さ（tc）である。この情報は、カテーテル先端部112と血管壁104との間の瞬間的または平均距離に依拠するケモメトリックアルゴリズムへの入力として役立つなど、化学分析サブシステム312からの情報の補正に用いられる。さらに別の構造的寸法は、血管壁におけるプラークの側方の広がりである。
【００５２】
引き戻し・回転ユニット105は、スキャニングカテーテル112に対する機械的駆動のため、ならびにカテーテルのIVUS分析部分およびNIR分析部分の両方からの情報または光シグナルをつなげるために、用いられる。具体的には、引き戻し・回転ユニット105は、スキャニングカテーテル112を駆動して、回転させかつ外側シース114から引き抜く。  
【００５３】
図3は、一態様における多様式分析器316の操作を示すフロー図である。  
【００５４】
詳細には、NIRスペクトル応答410が化学分析サブシステム312により生成される。さらに、構造情報413が構造分析サブシステム310から得られる。  
【００５５】
実施に応じて、構造分析情報413および化学分析情報410が、スキャニングカテーテル112の同時または別個のスキャンの間に生成される。たとえば、一態様において、NIR分析により生成された化学分析情報410とIVUS分析において生成された構造情報413は、血管104からスキャニングカテーテル112を引き抜きかつ回転させる間に同時に得られる。別の実施において、NIR分析により生成された化学分析情報410とIVUS分析において生成された構造情報413は、スキャニングカテーテル112の別々の引き戻し操作および回転操作の間に得られる。続いて、NIR分析により生成された化学分析情報410データセットと構造情報413データセットは、互いに対して空間的に整列される。この整列は、IVUSトランスデューサ120と光学台118との間のオフセット距離D（オフセット）の補正を含む。図1を参照のこと。
【００５６】
この構造情報は、瞬間的（すなわち空間分解された）NIRスペクトルシグナルが、3mmを上回るスキャニングカテーテル先端部112と血管壁104との間の距離から得られたか否かを判定するために工程412において用いられる。  
【００５７】
距離が3mmを上回る場合、前処理アルゴリズムにおいてリアルタイムアップデートが実施される。一例において、そのような前処理アルゴリズムは、「Spectroscopic Unwanted Signal Filters for Discrimination of Vulnerable Plaque and Method Therefor」と題する、公開日2004年2月5日の米国特許公開番号US2004/0024298-A1に記載されている。当該出願は、この参照によって全体的に本明細書に組み入れられる。具体的には、近赤外情報を得ると、これらの前処理アルゴリズムは、カテーテル先端部112と血管壁104との間の距離に応じて様々に近赤外情報を処理する。  
【００５８】
工程416において、0〜2mmの距離に基づいて分別モデルが選択される。先の前処理工程により、3.0mm超で生成されたデータセットは、0〜2mmの距離に基づく分別モデルによって分析できなくなるように修正される。
【００５９】
より詳細には、構造分析413によりもたらされた、カテーテル先端部112と血管壁104との間の距離のより正確な測定に基づいて、5つの閾値422、426、430、434、438のうちの一つが適用される。すなわち、構造分析情報413を参照してデータが得られると、血管壁に沿った各位置について、対応するNIRデータが、カテーテル先端部112と壁との間の距離に応じて処理される。この例において、異なる閾値の粒度は、0.5mm未満（工程420）、0.5〜1.0mm（工程424）、1.0〜1.5mm（工程428）、1.5〜2.0mm（工程432）、および2.0〜2.5mm（工程436）である。続いて、壁に沿った各位置におけるデータは、5つの閾値422、426、430、434、438のうちの個別の一つを用いて処理される。
【００６０】
このように、各NIRスペクトルシグナルが得られると、カテーテル先端部112と血管壁104との間の距離に基づいて異なる閾値が適用される。工程440の一例において、閾値の適用は、薄い被膜のアテロームが存在する可能性が高いか否かを判定するために用いられる。  
【００６１】
図4は、代替的な態様を示す。これも同様に、工程414において血液の距離が3mmを上回る場合、前処理を用いる。続いて、データが得られると、カテーテル先端部と血管壁との間の距離に基づいて、工程510、512、514、516、518において異なる局所モデルが適用される。これらは、NIRスペクトルシグナル410の評価に用いられるケモメトリックモデルである。 
【００６２】
ここで、予測精度を向上するために、IVUS血液深さ情報が用いられる。異なるケモメトリック予測モデルである510、512、514、516、518が、異なる血液深さ（すなわち、0.5mm未満（工程420）、0.5〜1.0mm（工程424）、1.0〜1.5mm（工程428）、1.5〜2.0mm（工程432）、および2.0〜2.5mm（工程436））について構築される。
【００６３】
いくつかの例において、血液深さは「手動で」測定される。ユーザーは、IVUS画像を決定した後、血液深さを入力する。  
【００６４】
別の例において、NIR予測モデルはIVUS血液深さ情報により補強される。  
【００６５】
図5は、本発明のさらに別の態様を示す。具体的には、図5は  血管壁の箇所ごとのNIR分析（分析（Pn））が、各事例において、IVUSまたは第1の形のエネルギーからの瞬間的情報（距離Pn）により補正されることを示す。このように、NIRシグナルデータ310が得られると、距離により補正された分析（分析（P1）および分析（P2））を得るために、内壁のスキャンにおける隣接する箇所およびそれらの様々なNIR応答（P1の応答およびP2の応答）は、血管壁に対する瞬間的距離（距離P1および距離P2）と組み合わされる。このように、第1の形のエネルギーの情報は、化学および／または構造分析モダリティーの空間分解においてNIRスペクトルシグナル情報を補正するために、極めて高レベルの粒度で用いられる。
【００６６】
本発明を、その好ましい態様に言及しながら具体的に示し説明してきたが、当業者は、添付の特許請求の範囲に包含される発明の範囲を逸脱することなく、形態および細部にさまざまな変更を行ってもよいことを理解する。
【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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【国際調査報告】
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