(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像システムが患者に対する音響断層撮影を行う方法であって、
前記撮像システムのトランスデューサが、
前記患者内の容積部の周りの所定のパターンに沿って超音波エコーを受信すること、
前記超音波エコーを電圧に変換することを含み、
前記撮像システムのプロセッサが、
超音波ビームの所望の侵入深さに基づいて、周波数帯域を前記電圧から選択すること、
処理回路を用いて前記選択した周波数帯域の前記電圧を増幅させること、及び
前記増幅させた電圧を使用して、前記患者の構造内の前記所望の侵入深さにおける前記容積部の画像を生成することを含む、方法。
【請求項２】
前記超音波エコーを電圧に変換することは、前記トランスデューサの近位の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を使用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＡＳＩＣはカテーテルの遠位端に位置決めされる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記トランスデューサは前記カテーテル内の長手方向軸を中心に回転する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記トランスデューサを回転させることは、前記カテーテルの長手方向軸を中心に反射要素を回転させることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
使用される超音波信号は、中心周波数の７０％超の帯域幅を有する集束ビームである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記所定のパターンは螺旋状のパターンである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
患者内の前記容積部は、血管の壁を含み；前記超音波エコーから画像を提供することは、前記血管の断面を提供することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
使用される超音波信号は、５ＭＨｚ〜１３５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記患者内の前記容積部の画像を生成することは、二次元データを使用して三次元（３Ｄ）画像を再構築することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
使用される超音波信号の焦点ウエストは、５０μｍ未満の直径を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記容積部の画像は、血管内のプラークの組織構造を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記トランスデューサ及び血管の内側壁を結ぶ線分が、カテーテルの長手方向軸に対して約０°〜約１８０°の角度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
使用される超音波信号に対する前記超音波エコーの周波数シフトを測定すること；及び
前記測定した周波数シフトを用いて前記患者内の前記容積部の内腔の流体の流量を求めること
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記トランスデューサがカテーテルの長手方向軸に沿って移動する際に収集した前記患者内の前記容積部の複数の断面画像を提供すること
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記患者内の容積部の周りの所定のパターンに沿って超音波エコーを受信することが、前記トランスデューサで送信された第１周波数帯域を含む超音波エコーを受信することを含み；
前記超音波ビームの所望の侵入深さに基づいて、周波数帯域を前記電圧から選択することが、前記所望の侵入深さに基づいて、受信した超音波エコーの周波数帯域を選択することを含み、選択された周波数帯域は前記送信された第１周波数帯域の一部であり；
前記処理回路を用いて前記選択した周波数帯域の前記電圧を増幅させることは、前記超音波エコーが前記選択された周波数帯域で増幅されるように、前記電圧を増幅することを含み；
前記増幅させた電圧を使用して、前記患者の構造内の前記所望の侵入深さにおける前記容積部の画像を生成することが、前記選択された周波数帯域において増幅された超音波エコーに基づいて、前記所望の侵入深さにおける血管組織の画像を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、包括的には、生体内の超音波撮像に関し、特に、ポリマーベースのトランスデューサを用いて高解像度の血管内撮像を生成する集束血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像カテーテルに関する。
【背景技術】
【０００２】
血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像は、治療の必要性を判断し、介入をガイドし、及び／又は、その有効性を評価するために、ヒトの身体内の動脈等の病変血管の診断ツールとしてインターベンショナル心臓学において広く用いられている。ＩＶＵＳ撮像は、対象とする血管の画像を形成するために超音波エコーを使用する。超音波は、ほとんどの組織及び血液を容易に通るが、組織の構造（血管壁の種々の層等）、赤血球及び対象とする他の特徴部から生じる不連続部から部分的に反射される。患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）によってＩＶＵＳカテーテルに接続されるＩＶＵＳ撮像システムは、受信した超音波エコーを処理し、カテーテルが配置される血管の断面画像を生成する。
【０００３】
現在のＩＶＵＳの解決策において、提供される解像度では、画像を解釈する上で相当な訓練を積まなければ、構造を識別することができない。より明確な画像を必要とする構造は、プラーク断面積、ステントの付着圧着、脂質プールの同定、血栓及びステントの内皮化を含み得る。光干渉断層（ＯＣＴ）装置は改善された解像度を提供するが、その画像を生成するためにフラッシングを必要とし、また光浸透の制限に起因して、血管の表面を越えた血管の形態の可視化を可能としない。既存のＩＶＵＳカテーテルは有用な診断情報を送達するが、血管の状態のより有益な洞察を提供するために、画像の質を改善する必要がある。回転ＩＶＵＳにおいて画像の質を更に高めるために、より広範な帯域幅を有するトランスデューサを使用し、トランスデューサに集束を取り入れることが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
病変を評価し、血管を特性決定するか、又は患者の身体内の他の構造を監視する高解像度の超音波撮像のための方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書において開示される実施形態によると、患者における音響断層撮影方法が、トランスデューサを用いて集束超音波信号を発生させ、該超音波信号は患者内に経路を形成すること；超音波信号を患者内のスポットに方向付けること；患者内の容積部の周りの所定のパターンでスポットをスキャンすること；トランスデューサにおいて超音波エコーを受信すること；超音波エコーを電圧に変換すること；周波数帯域を電圧から選択すること；処理回路を用いて選択した周波数帯域の電圧を増幅させること；及び、増幅させた電圧を使用して、患者の構造内の容積部の画像を生成することを含むことができる。
【０００６】
さらに幾つかの実施形態によると、血管を再疎通させる方法が、可撓性部材を、対象とする予め選択されたエリアの近位の血管内に位置決めすること；トランスデューサを用いて集束超音波信号を発生させ、該超音波信号は血管内に経路を形成すること；超音波信号を血管内のスポットに方向付けること；患者内の容積部の周りの所定のパターンでスポットをスキャンすること；トランスデューサにおいて超音波エコーを受信すること；超音波エコーを電圧に変換すること；周波数帯域を電圧から選択すること；処理回路を用いて選択した周波数帯域の電圧を増幅させること；及び、画像に基づいて血管内の内腔を再疎通させることを含むことができる。
【０００７】
以下の図面を参照して本発明のこれら及び他の実施形態を以下で更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】幾つかの実施形態による、血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像システムの概略図である。
【図１Ｂ】幾つかの実施形態による、ＩＶＵＳ撮像システムにおいて用いられるカテーテルの遠位部分の側断面図である。
【図２Ａ】幾つかの実施形態による、集束トランスデューサの部分図である。
【図２Ｂ】幾つかの実施形態による、集束トランスデューサの部分図である。
【図３】幾つかの実施形態による、血管内のＩＶＵＳカテーテルの断面図である。
【図４】幾つかの実施形態による、血管内のＩＶＵＳカテーテルの長手方向図である。
【図５】幾つかの実施形態による、血管内のＩＶＵＳカテーテルの長手方向図である。
【図６】幾つかの実施形態による、集束音響コンピュータ断層撮影（ＦＡＣＴ）方法におけるステップを示すフローチャートである。
【図７】幾つかの実施形態による、ＦＡＣＴを用いて血管を再疎通させる方法におけるステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面において、同じ参照符号を有する要素は同じか又は同様の機能を有する。
【００１０】
本開示の原理の理解を促すために、ここで、図面に示されている実施形態を参照し、実施形態を説明するために特定の文言を用いる。それにもかかわらず、本開示の範囲に対する限定は意図されないことが理解される。本開示が関連する分野の当業者に通常想起されるように、記載の装置、システム及び方法に対する任意の代替及び更なる変更、並びに、本開示の原理の任意の更なる適用が十分に意図され、本開示内に含まれる。特に、１つの実施形態に関して記載される特徴、構成要素及び／又はステップは、本開示の他の実施形態に関して記載される特徴、構成要素及び／又はステップと組み合わせることができることが十分に意図される。しかし、簡潔にするために、これらの組み合わせの多くの繰り返しは別個には記載しない。
【００１１】
典型的な回転ＩＶＵＳカテーテルでは、単一の超音波トランスデューサ要素が、対象とする血管に挿入されるプラスチックシース内でスピンする可撓性の駆動軸（ドライビングシャフト）の先端に位置付けられる。トランスデューサ要素は、超音波ビームがカテーテルの軸線に対して概ね垂直に伝わるような向きにされる。流体で満たされたシースは、超音波信号がトランスデューサから組織内へ及び戻るように自由に伝わることを可能にしながらも、血管組織をスピンするトランスデューサ及び駆動軸から保護する。駆動軸は（通常は３０回転／秒で）回転するため、トランスデューサは、超音波の短いバーストを放出するように高電圧パルスで周期的に励起される。次に、同じトランスデューサが、種々の組織構造から反射された戻りエコーを聞き取り、ＩＶＵＳ撮像システムは、トランスデューサの１回の回転中に生じる一連の数百回のこれらのパルス／取得サイクルから血管断面の二次元表示を組み立てる。幾つかの実施形態では、ソフトウェアを用いて、回転ＩＶＵＳカテーテルから収集した二次元データを記憶することによって、組織構造の三次元（３Ｄ）画像の再構築を提供することができる。
【００１２】
回転ＩＶＵＳカテーテルでは、超音波トランスデューサは通常、トランスデューサを撮像システムハードウェアに接続する電気ケーブルを直接駆動することが可能な低電気インピーダンスを有する圧電素子である。この場合、４本のワイヤ（すなわちカッドケーブル）を用いて、システムからの送信パルスをトランスデューサに搬送し、トランスデューサから受信するエコー信号を、患者インタフェースモジュール（「ＰＩＭ」）によって撮像システムに搬送し戻すことができ、そこでエコー信号を画像に組み立てることができる。回転する機械的な接合部にわたって電気信号を運ぶために、幾つかの実施形態は、電気信号が回転接合部を横断する電気機械的なインタフェースを含む。回転ＩＶＵＳ撮像システムの幾つかの実施形態では、回転変換器、スリップリング及び回転コンデンサを用いて、ＰＩＭとカテーテルとの間の電気インタフェースを形成することができる。
【００１３】
以下でより詳細に説明するように、超音波トランスデューサは集束ビームを放出するように形成することができる。集束ビーム及び／又は代替的な圧電材料の使用は、集束音響コンピュータ断層撮影（ＦＡＣＴ）技術が、深さ又は侵入を妥協することなく、サブ５０μｍの解像度を提供することを可能にする。それによって、表面特性を越えて、血管の形態を画定するのに有用な画像を生成する。ここで、血管内超音波システムに取り入れられる概念の特定の実施形態を参照する。しかし、図示の実施形態及びその使用は単なる例として提供され、限定はされないが、身体内の任意の血管、動脈、静脈、内腔、通路、組織又は器官内の撮像等の他のシステム及び使用を制限するものではない。本明細書において開示されるような集束音響コンピュータ断層撮影法の実施形態は、腎除神経の用途にも用いることができる。
【００１４】
図１Ａは、幾つかの実施形態による、血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像システム１００の概略図である。ＩＶＵＳ撮像システム１００は、患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）１０４によってＩＶＵＳ制御システム１０６に連結されるＩＶＵＳカテーテル１０２を含む。幾つかの実施形態では、ベッドサイドユーティリティボックス（ＢＵＢ）又はベッドサイドインタフェースボックス（ＢＩＢ）を、インタフェースモジュールとして用いることができる。制御システム１０６は、（ＩＶＵＳシステム１００によって生成された画像等の）ＩＶＵＳ画像を表示するモニタ１０８に結合される。
【００１５】
幾つかの実施形態では、ＩＶＵＳカテーテル１０２は回転ＩＶＵＳカテーテルであり、これは、Volcano Corporationから入手可能なＲｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（登録商標）回転ＩＶＵＳ撮像カテーテル、並びに／又は、米国特許第５，２４３，９８８号及び米国特許第５，５４６，９４８号（これらはともに全ての目的でそれらの全体が参照により本明細書に援用される）に開示されている回転ＩＶＵＳカテーテルと同様であるものとすることができる。カテーテル１０２は、血管（図示せず）の内腔に挿入されるような形状及び構造である（近位端部分１１４及び遠位端部分１１６を有する）細長い可撓性のカテーテルシース１１０を含む。カテーテル１０２の長手方向軸ＬＡは近位端部分１１４と遠位端部分１１６との間に延在する。カテーテル１０２は、使用中に血管の湾曲に適合することができるように可撓性である。それに関して、図１Ａに示されている湾曲した構造は、例示目的であり、他の実施形態においてカテーテル１０２がどのように湾曲することができるかを決して限定するものではない。概して、カテーテル１０２は、使用時に任意の所望の直線的又は弓形のプロファイルを呈するように構成することができる。
【００１６】
幾つかの実施形態では、回転撮像コア１１２がシース１１０内に延在する。したがって、幾つかの実施形態では、撮像コア１１２は、シース１１０が静止したままでありながらも回転させることができる。撮像コア１１２は、シース１１０の近位端部分１１４内に配置される近位端部分１１８、及び、シース１１０の遠位端部分１１６内に配置される遠位端部分１２０を有する。シース１１０の遠位端部分１１６及び撮像コア１１２の遠位端部分１２０は、ＩＶＵＳ撮像システム１００の動作中に対象とする血管に挿入される。カテーテル１０２の使用可能な長さ（例えば、患者、特に対象とする血管に挿入することができる部分）は、任意の好適な長さであるものとすることができ、用途に応じて変えることができる。シース１１０の近位端部分１１４及び撮像コア１１２の近位端部分１１８はＰＩＭ１０４に接続される。近位端部分１１４、１１８は、ＰＩＭ１０４に取り外し可能に接続されるカテーテルハブ１２４に嵌められる。カテーテルハブ１２４は、カテーテル１０２とＰＩＭ１０４との間の電気的及び機械的な結合を提供する回転インタフェースを容易にするとともに支持する。
【００１７】
撮像コア１１２の遠位端部分１２０はトランスデューサアセンブリ１２２を含む。トランスデューサアセンブリ１２２は、血管の画像を得るように（モータ又は他の回転装置の使用によって）回転されるように構成されている。トランスデューサアセンブリ１２２は、血管、特に血管内の狭窄を可視化する任意の好適なタイプであるものとすることができる。図示の実施形態では、トランスデューサアセンブリ１２２は、圧電マイクロマシン加工超音波トランスデューサ（「ＰＭＵＴ」）、及び、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の関連する回路部を含む。ＩＶＵＳカテーテルにおいて使用される例示的なＰＭＵＴは、米国特許第６，６４１，５４０号、並びに、「Preparation and Application of a Piezoelectric Film for an Ultrasound Transducer」（代理人整理番号４４７５５．１０６２）、「Focused Rotational IVUS Transducer Using Single Crystal Composite Material」（代理人整理番号４４７５５．９３１）、及び、「Transducer Mounting Arrangements and Associated Methods for Rotational Intravascular Ultrasound(IVUS) Devices」（代理人整理番号４４７５５．９６０）（それぞれ、参照によりその全体が本明細書に援用される）と題する同時係属中の出願に開示されているような高分子（ポリマー）圧電膜を含み得る。ＰＭＵＴは、径方向への最適な分解能のために約７０％よりも大きい帯域幅、又は、約７５％よりも大きい帯域幅、並びに、最適な方位（アズマス）分解能及び高さ分解能のために球状に集束する開口部を提供することができる。幾つかの実施形態では、約７５％の帯域幅は、高品質画像を得るのに十分であり得る。すなわち、幾つかの実施形態では、本明細書において開示されるような実施形態によるＰＭＵＴ材料を用いて製造されるトランスデューサアセンブリは、応答帯域の中心周波数の１００％超である応答帯域幅を有することができる。例えば、トランスデューサアセンブリ１２２の応答帯域が２０ＭＨｚである場合、応答帯域幅は約２０ＭＨｚ以上であるものとすることができる。したがって、そのようなトランスデューサアセンブリの応答帯域幅は、約１０ＭＨｚ〜約３０ＭＨｚの周波数を含むことができる。
【００１８】
トランスデューサアセンブリ１２２は、ＰＭＵＴ及び内部に配置される関連する回路部を有するハウジングも含むことができる。幾つかの実施形態では、ハウジングは、ＰＭＵＴトランスデューサが発生させた超音波信号が通って進む開口を有する。代替的には、トランスデューサアセンブリ１２２は、容量性マイクロマシン加工超音波トランスデューサ（「ＣＭＵＴ」）を含むことができる。したがって、幾つかの実施形態は、ビーム集束のためにトランスデューサアセンブリに隣接して位置決めされる音響レンズを有する平坦なトランスデューサアセンブリ１２２を使用することができる。また別の代替的な実施形態では、トランスデューサアセンブリ１２２は、集束トランスデューサアセンブリを使用する超音波トランスデューサアレイ（例えば、幾つかの実施形態では１６個、３２個、６４個又は１２８個の素子を有するアレイが使用される）を含むことができる。
【００１９】
シース１１０内の撮像コア１１２の回転はＰＩＭ１０４によって制御される。例えば、ＰＩＭ１０４は、ユーザが操作することができるユーザインタフェース制御部を提供する。幾つかの実施形態では、ＰＩＭ１０４は、撮像コア１１２を通して受信される情報を受信して分析することができる。任意の好適な機能、制御、情報処理及び分析並びに表示をＰＩＭ１０４に組み込むことができることが認識されるであろう。したがって、ＰＩＭ１０４は、カテーテル１０２上で動作を実行し、カテーテル１０２からデータを受信し、処理し、記憶するようにプロセッサ回路１５４及びメモリ回路１５５を含むことができる。幾つかの実施形態では、ＰＩＭ１０４は、撮像コア１１２が検出した超音波信号からのデータ（エコー）を受信し、受信したエコーデータを制御システム１０６に送る。制御システム１０６は、カテーテル１０２上で動作を実行し、カテーテル１０２からデータを受信し、処理し、記憶するようにプロセッサ回路１５６及びメモリ回路１５７を含むことができる。幾つかの実施形態では、ＰＩＭ１０４は、制御システム１０６にエコーデータを送信する前にエコーデータの予備処理を行う。ＰＩＭ１０４は、プロセッサ回路１５４及びメモリ回路１５５を使用して、エコーデータの増幅、フィルタリング及び／又は統合を行うことができる。ＰＩＭ１０４はまた、高電圧及び低電圧のＤＣ電力を供給し、トランスデューサアセンブリ１２２内の回路部を含むカテーテル１０２の動作をサポートすることができる。
【００２０】
幾つかの実施形態では、ＩＶＵＳ撮像システム１００に関連するワイヤが制御システム１０６からＰＩＭ１０４まで延びる。したがって、制御システム１０６からの信号をＰＩＭ１０４に及び／又はその逆もまた同様に通信することができる。幾つかの実施形態では、制御システム１０６はＰＩＭ１０４と無線通信する。さらに、幾つかの実施形態によると、カテーテル１０２はＰＩＭ１０４と無線通信することができる。同様に、幾つかの実施形態では、ＩＶＵＳ撮像システム１００に関連するワイヤが、制御システム１０６からの信号をモニタ１０８に及び／又はその逆もまた同様に通信することができるように、制御システム１０６からモニタ１０８まで延びることが理解される。幾つかの実施形態では、制御システム１０６はモニタ１０８と無線通信する。
【００２１】
参照によりその全体が本明細書に援用される米国特許第６，６４１，５４０号に開示されているような高分子圧電材料を用いて製造される圧電マイクロマシン加工超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）は、径方向への最適な分解能のために約７０％よりも大きい帯域幅、又は、約７５％よりも大きい帯域幅、並びに、最適な方位分解能及び高さ分解能のために球状に集束する開口部を提供する。トランスデューサの電気インピーダンスは、ＰＩＭによってトランスデューサをＩＶＵＳ撮像システムに結合する電気ケーブルを効率的に駆動するように低減することができる。
【００２２】
図１Ａは、Ｚ軸がＬＡと一列となるような向きにされる三次元（３Ｄ）デカルト座標システムＸＹＺを示している。本明細書において開示される実施形態の更なる説明では、図１Ａに関するデカルト平面又は座標を参照することができる。当業者は、図１Ａの座標軸の特定の選択が、本明細書において開示されるような実施形態を限定しないことを理解するであろう。座標軸の選択は、例示目的で行うにすぎない。
【００２３】
図１Ｂは、幾つかの実施形態による、ＩＶＵＳ撮像システムにおいて用いられるカテーテルの遠位部分の側断面図である。特に、図１Ｂは、撮像コア１１２の遠位部分の態様の拡大図を示している。この例示的な実施形態では、撮像コア１１２は、丸みを帯びたノーズ、及び、超音波ビーム１５０がハウジングから出現するようにする切欠き部１２８を有するハウジング１２６によってその遠位先端部が終端する。幾つかの実施形態では、撮像コア１１２の可撓性の駆動軸１３２が、可撓性の駆動軸の回転がハウジング１２６に対する回転も与えるように、ハウジング１２６に溶接されるか又は別様に固定される逆向きに巻回されるステンレス鋼ワイヤの２つ以上の層から構成される。図示の実施形態では、ＰＭＵＴ  ＭＥＭＳトランスデューサ層１２１が、切欠き部１２８に面する球状に集束する部分を含む。幾つかの実施形態では、トランスデューサアセンブリ１２２は、撮像コア１１２の遠位部分１２０内に特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１４４を含むことができる。ＡＳＩＣ１４４は、２つ以上の接続部を通じてトランスデューサ層２２１に電気的に結合される。それに関して、本開示の幾つかの実施形態では、ＡＳＩＣ１４４は、ＰＭＵＴ  ＭＥＭＳ層１２１に関連する増幅器、送信器、及び保護回路を含むことができる。幾つかの実施形態では、ＡＳＩＣ１４４は、異方性導電接着剤又は好適な代替的なチップ−チップ結合方法を用いてＰＭＵＴ  ＭＥＭＳ層１２１の基板にフリップチップ実装される。ＰＭＵＴ  ＭＥＭＳ層１２１及びＡＳＩＣ１４４は、一緒に組み付けられると、ハウジング１２６内に実装されるＡＳＩＣ／ＭＥＭＳハイブリッドトランスデューサアセンブリ１２２を形成する。任意選択的なシールド１３６を有する電気ケーブル１３４を、はんだ１４０によってトランスデューサアセンブリ１２２に取り付けることができる。電気ケーブル１３４は、可撓性の駆動軸１３２の内側ルーメンを通って撮像コア１１２の近位端１１８まで延びることができる。近位端１１８では、ケーブル１３４は、カテーテル１０２をＰＩＭ１０４（図１Ａを参照のこと）に結合する回転インタフェースの電気コネクタ部分で終端する。図示の実施形態では、トランスデューサアセンブリ１２２は、エポキシ１４８又は他の結合剤によってハウジング１２６に対して適所に固定される。エポキシ１４８は、ハウジング１２６内を伝わる音響反響を吸収するように音響バッキング材として、及び、トランスデューサアセンブリ１２２にはんだ付けされる電気ケーブル１３４のストレインリリーフとして働くことができる。
【００２４】
図２Ａは、幾つかの実施形態による、集束トランスデューサ１２２Ａの部分図である。トランスデューサ１２２Ａは、第１の隣接する導電層２２２ａ及び第２の隣接する導電層２２２ｂを有する高分子層２２１を含む。高分子層２２１は、図２Ａに示されているように凹状の形状に作られる圧電高分子材料を含む。幾つかの実施形態では、高分子層２２１において用いられるポリマーは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の強誘電ポリマーであるものとすることができる。さらに、幾つかの実施形態によると、高分子層２２１は、圧電材料としてＰＶＤＦ−コ−トリフルオロエチレン（ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ）を含むことができる。電圧２３０（Ｖ）が、集束超音波ビーム２５０Ａを発生させるために導電層２２２ａと２２２ｂとの間に印加される。同様に、幾つかの実施形態では、入射する超音波ビーム２５０Ａが高分子層２２１に衝突し、導電層２２２ａと２２２ｂとの間に電圧差Ｖ２３０につながる変形を生じることができる。
【００２５】
幾つかの実施形態では、トランスデューサ１２２Ａの凹面は、球の一部であるものとすることができる。幾つかの実施形態では、トランスデューサ１２２Ａの凹面は、ＬＡに対して垂直な平面（すなわち図２ＡのＸＹ平面）において径方向外方に方向付けられる。したがって、回転ＩＶＵＳの実施形態では、トランスデューサ１２２ＡはＬＡを中心に回転し、したがって、集束ビーム２５０ＡにＸＹ平面において径方向に走査（sweeping）させる。幾つかの実施形態では、トランスデューサ１２２Ａは平面的な高分子層を含むことができるが、音響「レンズ」をトランスデューサ１２２Ａに隣接して配置することができる。したがって、集束音響ビーム２５０Ａは、音響波の屈折によって発生させることができる。またさらに、シース１１０を形成する材料が音響インピーダンスを有することができることによって、シース１１０を通って伝わる音響波を集束させる。
【００２６】
図２Ｂは、幾つかの実施形態による、集束トランスデューサ１２２Ｂの部分図である。トランスデューサ１２２ＢはＬＡに沿う向きである凹面を有する高分子層２２１を有することができる。集束トランスデューサ１２２Ｂは、集束超音波ビーム２５０Ｂを軸方向ＬＡから外れて径方向に方向付けるように回転反射要素２２５を含む。幾つかの実施形態によると、集束超音波ビーム２５０Ｂは、実質的に血管、すなわちＬＡ軸に沿って発生させることができる。次に、ビーム２５０Ｂを、図２Ｂに示されているように回転反射要素２２５によって径方向外方に偏向させることができる。
【００２７】
またさらに、トランスデューサ又は反射要素の出力を、長手方向軸ＬＡと概ね整列するような向きにすることができる。これらの装置は、前向きの画像を生成するように円弧を通じて走査することができる。
【００２８】
集束超音波ビーム２５０Ａ、２５０Ｂは、焦点ウエスト２２０（ω）に収束する焦点距離２１０（ｆ）を有する。したがって、焦点ウエストは、５０μｍ未満であり得る直径を有する。焦点距離２１０は、トランスデューサ１２２Ａ、１２２Ｂによって形成される表面の曲率、及び、集束音響ビーム２５０の伝搬媒質の屈折率から求められる。通常、伝搬媒質は、血液、血漿、生理食塩水又は何らかの他の体液である。幾つかの実施形態では、焦点距離「ｆ」は１０ｍｍ以上もの長さであり得る。したがって、集束超音波ビーム２５０Ａ、２５０Ｂの組織侵入深さは、５ｍｍ、１０ｍｍ又はそれ以上であり得る。
【００２９】
焦点距離２１０及び焦点ウエスト２２０は、開口部の曲率によっても決まり得る。幾つかの実施形態では、集束音響ビーム２５０Ａ、Ｂは、周波数帯域幅の複数の音響周波数を含むことができる。周波数帯域幅は、高分子材料及び高分子層２２１の形状によって決まり得る。バッキング、電極、及び整合層を含むトランスデューサアセンブリの構造が、トランスデューサ１２２Ａ、１２２Ｂの音響周波数帯域幅を決めることができる。高分子材料の粘弾性も、トランスデューサ１２２Ａ、１２２Ｂの音響周波数帯域幅を決めることができる。
【００３０】
したがって、幾つかの実施形態は、トランスデューサ１２２Ａ、１２２Ｂによって生成される超音波信号が約５〜約１３５メガヘルツ（ＭＨｚ、１ＭＨｚ＝１０6Ｈｚ）の周波数帯域幅を含むように高分子層２２１を有する。トランスデューサ１２２Ａ、１２２Ｂ等のトランスデューサを含むカテーテル１０２の実施形態は、超音波ビーム２５０Ａ、２５０Ｂが集束するため、より良好な画像解像度を可能にする。
【００３１】
さらに、幾つかの実施形態によると、シース１１０の遠位部分１１６の材料及び形状を、トランスデューサ１２２の材料及び目的とする構造（例えば血管壁）の音響インピーダンスに整合するように選択することができる。カテーテル１０２の遠位部分における全ての要素にわたる音響信号のインピーダンス整合は、血管壁から来る音響エコーに対するトランスデューサ１２２の反応を高めるために望ましい。トランスデューサ１２２の音響インピーダンスに整合するシース１１０の遠位部分１１６の材料及び形状の実施形態は、「Intravascular Ultrasound Catheter for Minimizing Image Distortion」と題する同時係属中の米国特許出願（代理人整理番号４４７５５．９３８、全ての目的で参照によりその全体が本明細書に援用される）に開示されているようなものであり得る。インピーダンス整合層は、インピーダンス整合を修正するのにも用いることができる。
【００３２】
図３は、幾つかの実施形態による、血管３００内のＩＶＵＳカテーテル１０２の断面図である。血管３００は、通常は血流で満たされている内腔３１０を含む。図３は血管３００内の狭窄した部分も示している。狭窄は、層外膜３４０の内側に形成される壊死性コア３３０に隣接する線維性被膜３２０によって形成されるプラークを含む可能性がある。したがって、ＦＡＣＴにおいてＩＶＵＳカテーテルを使用する方法は、図３に示されているように、血管の狭窄部分におけるプラークの分類を可能にする。例えば、プラークは、サイズ、構造及びその成分の性質に基づいて破裂に対して「脆弱な」ものとして分類することができる。血管内のプラークの成分は線維性被膜３２０及び壊死性コア３３０であり得る。幾つかの構成では、血管内のプラークの成分は、脂肪細胞組織及びマクロファージ細胞を含み得る。血管内のプラークの成分の本質は、エラスチン、コラーゲン及びコレステロール等の物質を含み得る。血管内のプラークに含まれる物質の粘弾性及び様々な成分の構成は、差別化された音響反応を提供する。したがって、集束超音波ビーム３５０との相互作用は、プラークの成分、それらの本質、並びにそれらの構成（サイズ及び形状）をはっきりと差別化する画像を生成することができる。
【００３３】
図３は、カテーテル１０２から血管３００の壁に向かって軸方向に方向付けられる集束超音波ビーム３５０を示している。超音波ビーム３５０は、撮像コア１１２の遠位端部分１２０内のトランスデューサ１２２によって発生され、シース１１０の遠位端部分１１６及び内腔３１０の血漿又は生理食塩水を通る。幾つかの実施形態によると、集束超音波ビーム３５０は、図３のＸＹ平面において円として投影される軌道においてカテーテル１０２のＬＡを中心に回転することができる。
【００３４】
幾つかの実施形態では、集束超音波ビーム３５０は、血管３００の壁から撮像コア１１２の遠位端部分１２０のトランスデューサ１２２に向かって反射することができる。したがって、反射した超音波信号はＰＩＭ１０４によって記録することができ、血管３００の壁内の組織についての情報を提供する。反射する超音波信号は、撮像コア１１２の遠位端１２０のトランスデューサ１２２から血管３００の壁に投影される集束超音波信号のエコーであり得る。ビーム３５０は、ＬＡを中心に走査して円弧を形成し、患者の組織の容積部をスキャンする。
【００３５】
図４は、幾つかの実施形態による、血管３００内のＩＶＵＳカテーテル１０２の長手方向図である。集束超音波ビーム４５０が、（Ｚ軸に沿う）軸ＬＡと方位角４５５（θ）を形成する方向に血管壁３４０に径方向に方向付けられる。したがって、角４５５は、ゼロ度（０°）〜９０度（９０°）の任意の値を有することができる。幾つかの実施形態では、角４５５は、９０°よりも大きく、１８０°に近いものとすることができる。図４は、カテーテル１０２の遠位端１１６から実質的に離れる方向に流れる血液４１０を示している。幾つかの実施形態では、血液４１０は、カテーテル１０２の近位端から実質的に離れる方向に（すなわち図４に示されているものとは逆に）流れることができる。概して、血流は、ＬＡ（図４のＺ軸）に対して、＋Ｚ方向に沿って又は−Ｚ方向に沿って実質的に平行である。
【００３６】
図４に示されているような幾つかの実施形態では、角４５５は、集束超音波ビーム４５０がＬＡを中心に回転するときに横断走査が得られるように、９０°であるものとすることができる。したがって、ＸＹ平面に実質的に平行な横断面走査を得ることができる。
【００３７】
幾つかの実施形態では、角４５５はＬＡに対して垂直（９０°）ではない。例えば、幾つかの実施形態では、角４５５は、前向きのＩＶＵＳカテーテルでは９０°未満であり得る。角４５５が垂直ではない構造では、集束超音波ビーム４５０の方向に沿う血流速度の成分は、ゼロ（０）とは異なり得る。これが当てはまる場合、血管壁３４０から受信した音響エコーを、ドップラー効果によって周波数を僅かにシフトさせることができる。超音波エコーの周波数シフトは、集束超音波ビーム４５０の方向に沿う流速の成分に関連する。例えば、超音波エコー信号の周波数シフトは、集束超音波ビーム４５０の方向に沿う流速の成分の大きさに直接比例し得る。したがって、角４５５が分かっていることを用いて、またエコー信号の周波数シフトの測定により、血流速度を得ることができる。
【００３８】
図５は、幾つかの実施形態による、血管３００内のＩＶＵＳカテーテル１０２の長手方向図である。図５によると、ＩＶＵＳカテーテル１０２は血管３００に沿って軸方向に前進する。血管３００は、プラークを有する狭窄した部分５００を含む可能性がある。血管３００内のプラークは、壊死組織３３０の上部に線維性被膜３２０を含み得る。血管３００はまた、上記で詳細に説明したように筋肉細胞組織３４０を含む（図３〜図４を参照のこと）。
【００３９】
集束超音波ビーム３５０は、ＬＡの周りで回転するため所定のパターン５５０を形成し、カテーテル１０２は＋Ｚ方向に変位する。例えば、本開示と一致する幾つかの実施形態では、所定のパターン５５０は螺旋状の軌道であり得る。幾つかの実施形態では、トランスデューサ１２２は、血管３００から後退、すなわち血管３００を通して引き戻される。すなわち、幾つかの実施形態によると遠位端１１６は−Ｚ方向に変位する。血管３００に沿ってトランスデューサ１２２を前進及び後退させることは、手動で又は自動システムによって達成することができる。本開示の実施形態を限定することなく、以下では、トランスデューサ１２２の（−Ｚ方向に沿う）後退する変位をとるものとする。
【００４０】
トランスデューサ１２２が血管３００を通って後退するときに、パターン５５０に沿って収集された超音波エコー信号を用いて、血管壁の画像を形成することができる。血管壁の画像は、血管壁の複数の断面を含む３Ｄ画像であるものとすることができる。血管壁の断面は、Ｚ軸（すなわちＬＡ方向）上の異なる点に沿って、Ｚ軸に対して垂直な平面ＸＹと実質的に整列させることができる。パターン５５０から生成される画像は、画像特性決定アプリケーション又はコードを用いてＰＩＭ１０４及び制御システム１０６によって処理することができる。画像特性決定アプリケーションは、特性決定組織成分マップをレンダリングすることができる。幾つかの実施形態では、画像特性決定アプリケーションは、血管断面の超音波エコー情報のスペクトル解析を行う。したがって、特性決定組織成分マップにおいて異なるプラーク成分を判断及び識別することができる。例えば、特性決定アプリケーションは、内腔３１０とプラークとの間の境界に対する血管断面内の壊死性コア３３０の融合の位置に基づく規則を含む分類基準を使用することができる。分類基準は、血管断面内の融合性壊死性コアの、内腔−プラーク境界に対する位置に基づく規則；及び、分類に応じて、血管断面に関連するプラーク分類をレンダリングすることを含むことができる。例えば、分類基準は、線維性被膜３２０の厚さを用いて、プラークの脆弱性並びにプラークの破裂及び血栓形成の可能性を判断することができる。
【００４１】
図６は、幾つかの実施形態による、集束音響コンピュータ断層撮影（ＦＡＣＴ）方法６００におけるステップを示すフローチャートである。幾つかの実施形態によると、方法６００は、トランスデューサアセンブリ１２２（図１を参照のこと）によって提供されるスキャンデータに基づいて、プロセッサ回路１５６及びメモリ回路１５７を用いて制御システム１０６が、並びに／又は、プロセッサ回路１５４及びメモリ回路１５５を用いてＰＩＭ１０４が行うことができる。したがって、方法６００における幾つかのステップは制御システム１０６が行うことができ、方法６００における幾つかのステップはＰＩＭ１０４が行うことができる。方法６００における再構築される画像面は、ディスプレイ１０８においてユーザに提供することができる。
【００４２】
ステップ６１０は、超音波信号を発生させることを含む。幾つかの実施形態では、超音波信号は、経路に追従する超音波音響ビームの形態でトランスデューサアセンブリ（例えばトランスデューサアセンブリ１２２、図１を参照のこと）から発生させることができる。超音波音響ビーム経路は、組織の標的部分における音の強度が高い焦点領域を生成するための集束経路（例えば集束音響ビーム３５０、図３を参照のこと）であり得る。ステップ６１０は、トランスデューサ要素に電圧パルス（例えばＶ２３０、図２Ａ、図２Ｂを参照のこと）を提供することを含むことができる。したがって、電圧パルスＶ２３０は、ステップ６１０において予め選択された時間期間にわたってＰＩＭ１０４によってトランスデューサ１２２Ａ、Ｂに提供することができる。さらに、電圧パルスＶ２３０は、ステップ６１０において予め選択された周波数で生成される一連のパルスで提供することができる。
【００４３】
ステップ６２０は、構造の内側壁の周りの所定のパターンで超音波信号をスキャンすることを含む。幾つかの実施形態では、ステップ６２０は、内側血管壁の周りの所定のパターンで超音波信号を連続的に走査することを含むことができる。幾つかの実施形態によると、走査は、トランスデューサ、又は、カテーテル内でトランスデューサからの信号を偏向させる反射面を回転させることによって達成される。カテーテルは、トランスデューサが回転して音響信号がカテーテルのＬＡの周りで走査される間に実質的に静止したままであり得る。幾つかの実施形態では、トランスデューサは、螺旋状のパターン（例えばパターン５５０、図５）を形成するようにＬＡを中心に回転しながら長手方向に移動される。幾つかの実施形態では、ステップ６２０は、操作者によって手動で、又は、ＰＩＭ１０４に含まれるモータによって自動的に行うことができる。
【００４４】
ステップ６３０は、構造の内側壁からの超音波エコーを受信することを含む。幾つかの実施形態によると、ステップ６３０は、図２Ａ及び図２Ｂに関して上記で詳細に説明したトランスデューサ１２２Ａ、１２２Ｂ等のトランスデューサを用いて行うことができる。したがって、構造の内側壁から超音波エコーを受信すると、トランスデューサの圧電材料において誘発される変形の結果として電圧信号が生じ得る。トランスデューサは、血管領域からの電圧信号を、ＰＩＭ１０４のプロセッサ回路１５４等のプロセッサ回路に結合するように更に構成することができる。
【００４５】
幾つかの実施形態では、ステップ６３０は、ステップ６１０からの２つの電圧パルス間の時間期間の間に行うことができる。したがって、ステップ６１０における幾つかの実施形態によると、ＰＩＭ１０４のプロセッサ回路１５４からの電圧信号は、カテーテル１０２（図１を参照のこと）に沿ってトランスデューサアセンブリ１２２に進む。さらに、幾つかの実施形態によると、ステップ６３０では、トランスデューサアセンブリ１２２からの電圧信号はＰＩＭ１０４のプロセッサ回路１５４に進む。幾つかの実施形態では、ステップ６３０は、ＰＩＭにおいて受信した電圧から周波数帯域を選択することを含むことができる。したがって、トランスデューサ１２２の高帯域幅は、トランスデューサの応答帯域内の異なる周波数帯域の選択を可能にすることができる。特定の周波数帯域を選択することは、ＰＩＭ１０４が、組織構造の選択された部分から画像を再構築することを可能にする。例えば、集束音響ビームの焦点距離を、ステップ６３０において、トランスデューサから受信した電圧における周波数帯域を選択することによって選択することができる。したがって、音響エコー信号の侵入深さを、ステップ６３０において受信増幅器１１４の周波数帯域を選択することによってＰＩＭ１０４において選択することができる。
【００４６】
ステップ６４０は、プロセッサ回路において超音波エコーを増幅させることを含む。ステップ６４０におけるプロセッサ回路は、ＰＩＭ１０４のプロセッサ回路１５４（図１を参照のこと）のようなものであり得る。幾つかの実施形態によると、ステップ６４０におけるプロセッサ回路は、カテーテルの遠位部分においてトランスデューサに隣接して設けられるＡＳＩＣ（例えばＡＳＩＣ１４４、図１Ｂを参照のこと）を含むことができる。ステップ６５０は、超音波エコーから画像を生成することを含む。幾つかの実施形態によると、ステップ６５０は、ＰＩＭ１０４が部分的に行うことができる。幾つかの実施形態では、ステップ６５０は制御システム１０６が部分的に行うことができる。幾つかの実施形態によると、ステップ６５０は、血管壁の断面の二次元画像（２Ｄ画像）を生成することを含む。断面は、血管に沿う向きであるＬＡに対して垂直なＸＹ平面に対して実質的に平行であり得る。幾つかの実施形態では、ステップ６５０は、複数の２Ｄ画像から血管壁の三次元画像（３Ｄ画像）を生成することを含む。本明細書において記載されるような実施形態によると、ステップ６５０は、５０μｍより良好な軸方向分解能を有する画像を形成することを含むことができる。
【００４７】
幾つかの実施形態では、ステップ６５０は、ＩＶＵＳカテーテルから得られる画像を、光干渉断層法（ＯＣＴ）等の光ビームスキャン技法を用いて得た画像によって補足することを含むことができる。例えば、ＯＣＴシステムを使用して、深い組織構造の高解像度画像を得ることができる。そのような深い組織の画像は、血管内の血流を含む、カテーテルに近い組織部分のＩＶＵＳ画像で補足することができる。
【００４８】
ステップ６６０は、超音波エコーからの画像を分類することを含む。ステップ６６０は、制御システム１０６内のプロセッサ回路１５６及びメモリ回路１５７によって行うことができる。幾つかの実施形態では、ステップ６６０は、コマンドを実行し、データを検索及び記憶するプロセッサ回路１５６が行い、コマンド及びデータはメモリ回路１５７に記憶される。例えば、幾つかの実施形態では、制御システム１０６のプロセッサ回路１５６が実行するコマンドは、メモリ回路１５７に記憶される画像特性決定アプリケーションに含まれることができる。画像特性決定アプリケーションは、図５に関して上記で詳細に記載したようなものであり得る。ステップ６６０において用いられるような画像特性決定アプリケーションは、「Automated lesion analysis based upon automatic plaque characterization according to a classification criterion」と題する米国特許第７，６２７，１５６号、「Non-Invasive Tissue Characterization System and Method」と題する米国特許第７，１７５，５９７号、及び、「Vascular Plaque Characterization」と題する米国特許第６，２００，２６８号（それぞれ全ての目的で参照によりその全体が本明細書に援用される）に開示されているようなものであり得る。
【００４９】
図７は、幾つかの実施形態による、ＦＡＣＴを使用して血管を再疎通させる方法７００におけるステップを示すフローチャートである。幾つかの実施形態によると、方法７００は、システム１００、及び、再疎通ツールを取り扱う外部の操作者によって部分的に行うことができる。システム１００が行うステップは、プロセッサ回路１５６及びメモリ回路１５７を使用して制御システム１０６が部分的に実行することができる。幾つかの実施形態では、システム１００が行うステップは、トランスデューサアセンブリ１２２（図１を参照のこと）が提供するスキャンデータに基づいてプロセッサ回路１５４及びメモリ回路１５５を使用してＰＩＭ１０４が部分的に実行することができる。方法７００において再構築される画像面を、ディスプレイ１０８において外部の操作者に提供することができる。したがって、外部の操作者は、ディスプレイ１０８上の再構築された画像面に基づいて、再疎通ツールを使用して血管の狭窄した部分の一部を摘出するか否かの判断を行う。幾つかの実施形態によると、再疎通ツールは、摩耗面に鋭利な端を有する物理的な器具であり得る。幾つかの実施形態では、再疎通ツールは、血管内の或る点に方向付けられることが可能なレーザビームであり、組織部分を切除することができる。
【００５０】
ステップ７１０は、血管内に可撓性部材を位置決めすることを含む。ステップ７１０における可撓性部材は、回転撮像コア１１２及びシース１１０を含むカテーテル１０２であるものとすることができる。ステップ７１０は、カテーテル１０２を、そのＬＡが血管の内腔部分内で血管と実質的に整列された状態で位置決めすることを更に含むことができる。ステップ７２０は、超音波信号を発生させることを含む。ステップ７２０は、方法６００に関して上記で詳細に説明したステップ６１０のようなものであり得る。ステップ７３０は、狭窄の領域を含む構造の内側壁の周りの所定のパターンで超音波信号をスキャンすることを含む。幾つかの実施形態では、所定のパターンは、上記で詳細に説明したパターン５５０（図５を参照のこと）のようなものであり得る。狭窄の領域も、上記で詳細に説明した狭窄した部分５００（図５を参照のこと）のようなものであり得る。
【００５１】
ステップ７４０は、構造の内側壁から超音波エコーを受信することを含む。したがって、ステップ７４０は、方法６００に関して上記で詳細に説明したステップ６３０のようなものであり得る。ステップ７５０は、プロセッサ回路において超音波エコーを増幅させることを含む。ステップ７５０は、方法６００に関して上記で詳細に説明したステップ６４０のようなものであり得る。ステップ７６０は、狭窄の領域から画像を生成することを含み、方法６００に関して上記で詳細に説明したステップ６５０のようなものであり得る。ステップ７７０は、狭窄の領域からの画像を分類することを含み、方法６００に関して上記で詳細に説明したステップ６６０のようなものであり得る。
【００５２】
ステップ７８０は、狭窄の領域が再疎通処置を必要とするか否かを問い合わせることを含む。ステップ７８０における決定は、狭窄の領域に存在し得るプラークの検出された脆弱性に従って行うことができる。例えば、狭窄の領域からの画像がステップ７７０において「脆弱なプラーク」として分類される場合、ステップ７８０における再疎通が推奨され得る。狭窄の領域からの画像が「脆弱なプラーク」以外のカテゴリに分類される場合、方法７００をステップ７１０から繰り返すことができる。したがって、カテーテル１０２を、血管に沿う異なる点に位置決めし直すことができる。
【００５３】
ステップ７９０は、狭窄の領域を再疎通させることを含む。幾つかの実施形態によると、ステップ７９０は、ステップ７２０〜７６０の前に行うことができる。幾つかの実施形態では、ステップ７９０は、ステップ７２０〜７６０の後で行うことができる。さらに、幾つかの実施形態によると、ステップ７９０は、ステップ７２０〜７６０のいずれか１つを実行する間の任意の時点で行うことができる。幾つかの実施形態では、ステップ７９０は、標的領域（例えば狭窄した部分５００、図５を参照のこと）に熱を供給し、狭窄を軽減することを含むことができる。幾つかの実施形態では、ステップ７９０は、狭窄を除去するための焼灼、摩耗面の使用、薬剤の送達、ステント留置及び穿孔を含むことができる。例えば、ステップ７９０は、狭窄した部分を除去するように組織に対して摩耗面を軽く擦り付けることを含むことができる。
【００５４】
上記で説明した本発明の実施形態は専ら例示的なものである。当業者は、具体的に開示されている実施形態から種々の代替的な実施形態を理解することができる。それらの代替的な実施形態も、本開示の範囲内にあることが意図される。したがって、本発明は以下の特許請求の範囲のみによって限定される。
本発明は一側面において以下の発明を包含する。
（発明１）
患者における音響断層撮影方法であって：
トランスデューサを用いて集束超音波信号を発生させ、該超音波信号は前記患者内に経路を形成すること；
前記超音波信号を前記患者内のスポットに方向付けること；
前記患者内の容積部の周りの所定のパターンで前記スポットをスキャンすること；
前記トランスデューサにおいて超音波エコーを受信すること；
前記超音波エコーを電圧に変換すること；
周波数帯域を前記電圧から選択すること；
処理回路を用いて前記選択した周波数帯域の前記電圧を増幅させること；及び
前記増幅させた電圧を使用して、前記患者の構造内の前記容積部の画像を生成することを含む、方法。
（発明２）
前記超音波エコーを電圧に変換することは、前記トランスデューサの近位の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を使用することを含む、発明１に記載の方法。
（発明３）
前記ＡＳＩＣ及び前記トランスデューサはカテーテルの遠位端に位置決めされる、発明２に記載の方法。
（発明４）
前記容積部の周りの所定のパターンで前記スポットをスキャンすることは、前記カテーテル内の長手方向軸を中心に撮像コアを回転させることを含む、発明３に記載の方法。
（発明５）
前記撮像コアを回転させることは、前記カテーテルの長手方向軸を中心に反射要素を回転させることを含む、発明４に記載の方法。
（発明６）
集束超音波ビームを発生させることは、中心周波数の７０％超の帯域幅を有する集束ビームを発生させることを含む、発明１に記載の方法。
（発明７）
前記集束超音波信号を発生させることは、圧電高分子トランスデューサを使用することを含む。
（発明８）
所定のパターンで前記スポットをスキャンすることは、螺旋状のパターンを形成することを含む、発明１に記載の方法。
（発明９）
患者内の前記容積部は、血管の壁を含み；前記エコー信号から画像を提供することは、前記血管の断面を提供することを含む、発明１に記載の方法。
（発明１０）
前記血管の前記壁内のプラークを分類することを更に含む、発明１０に記載の方法。
（発明１１）
前記血管の前記壁内の前記プラークを分類することは、特性決定組織成分マップをレンダリングすることを含む、発明１１に記載の方法。
（発明１２）
前記特性決定組織成分マップをレンダリングすることは：
前記超音波エコーをスペクトル解析すること；
前記特性決定組織成分マップにおいて異なるプラーク成分を識別すること；
前記異なるプラーク成分に識別値を割り当てること；
前記特性決定組織マップの空間的に配置されるデータに分類基準を適用すること；及び
前記血管の断面に関連するプラーク分類をレンダリングすること
を含む、発明１１に記載の方法。
（発明１３）
前記超音波信号は、５ＭＨｚ〜１３５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する、発明１に記載の方法。
（発明１４）
前記患者内の前記容積部の画像を生成することは、二次元データを使用して三次元（３Ｄ）画像を再構築することを含む、発明１に記載の方法。
（発明１５）
前記超音波信号を発生させることは、前記患者内の前記容積部の長手方向軸に対して実質的に平行な方向に沿って前記超音波信号を方向付けることを含み、回転反射要素によって前記長手方向軸に対して横断方向に前記超音波信号を偏向させることを更に含む、発明１に記載の方法。
（発明１６）
前記超音波信号を発生させることは、回転トランスデューサによって前記患者内の前記容積部の長手方向軸に対して横断方向に前記超音波信号を方向付けることを含む、発明１に記載の方法。
（発明１７）
前記患者内の前記スポットは、５０μｍ未満の直径を有する、発明１に記載の方法。
（発明１８）
前記患者内の前記スポットは、前記患者内の組織構造の表面から約１０ｍｍ以下の深さに位置付けられる、発明１に記載の方法。
（発明１９）
前記超音波信号を発生させることは、前記患者内の前記容積部の長手方向軸に対して約０°〜約１８０°の角度で前記超音波信号を方向付けることを含む、発明１に記載の方法。
（発明２０）
前記発生させた集束超音波信号に対する前記超音波エコー信号の周波数シフトを測定すること；及び
前記測定した周波数シフトを用いて前記患者内の前記容積部の内腔の流体の流量を求めること
を更に含む、発明１９に記載の方法。
（発明２１）
前記患者内の前記容積部の長手方向軸に沿って前記超音波トランスデューサを変位させること；及び
前記長手方向軸に沿って収集した前記患者内の前記容積部の複数の断面画像を提供すること
を更に含む、発明１に記載の方法。
（発明２２）
前記超音波トランスデューサを変位させることは、該トランスデューサを手動で変位させること、及び、該トランスデューサを自動的に変位させることからなる群から選択されるステップのうちの少なくとも一方を含む、発明２１に記載の方法。
（発明２３）
前記超音波トランスデューサを変位させることは、該トランスデューサを後退させること、及び、該トランスデューサを前進させることからなる群から選択されるステップのうちの少なくとも一方を含む、発明２１に記載の方法。
（発明２４）
血管を再疎通させる方法であって：
可撓性部材を、対象とする予め選択されたエリアの近位の前記血管内に位置決めすること；
トランスデューサを用いて集束超音波信号を発生させ、該超音波信号は前記血管内に経路を形成すること；
前記超音波信号を前記血管内のスポットに方向付けること；
前記患者内の容積部の周りの所定のパターンで前記スポットをスキャンすること；
前記トランスデューサにおいて超音波エコーを受信すること；
前記超音波エコーを電圧に変換すること；
周波数帯域を前記電圧から選択すること；
処理回路を用いて前記選択した周波数帯域の前記電圧を増幅させること；及び
前記画像に基づいて前記血管内の内腔を再疎通させること
を含む、方法。
（発明２５）
前記対象とする予め選択されたエリアは、前記血管の狭窄した部分を含み；
前記所定のパターンは前記血管の前記狭窄した部分を含む、発明２４に記載の方法。
（発明２６）
前記画像に基づいて前記血管内の前記内腔を再疎通させることは：
対象とする点に焼灼レーザを方向付けること；
前記血管の前記狭窄した部分の一部を摩耗面によって除去すること；及び
前記対象とする点に薬剤を送達すること
からなる群のステップのうちの少なくとも１つを含む、発明２５に記載の方法。
（発明２７）
前記血管の壁内のプラークを分類することを更に含む、発明２４に記載の方法。
（発明２８）
前記血管内の前記内腔を再疎通させることは、前記プラークの分類によって、前記プラークが脆弱性のプラークであることが示される場合に行う、発明２７に記載の方法。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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