(57)【要約】  超音波撮像デバイス、システム、及び方法が提供される。管腔内超音波撮像システムは、超音波撮像コンポーネントを備える管腔内撮像デバイスと通信する患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）を備え、ＰＩＭは、第１の再設定可能相互接続エレメントによって相互接続された第１の複数の論理エレメントを含む第１の再設定可能論理ブロックと、第１の再設定可能論理ブロックに結合された設定メモリと、設定メモリに結合された処理コンポーネントとを備え、処理コンポーネントは、ＰＩＭと通信する管腔内撮像デバイスのデバイス属性を検知することと、超音波撮像コンポーネントとの通信のために第１の複数の論理エレメントが相互接続されるように、第１の再設定可能相互接続エレメントのうちの１つ又は複数を設定するために、検知されたデバイス属性に基づいて、第１の設定又は第２の設定のうちの少なくとも１つを設定メモリにロードすることとを行うように構成される。
2021528178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波撮像コンポーネントを備える管腔内撮像デバイスと通信する患者インタフェースモジュールを備える、管腔内超音波撮像システムであって、
前記患者インタフェースモジュールは、
第１の再設定可能相互接続エレメントによって相互接続された第１の複数の論理エレメントを含む第１の再設定可能論理ブロックと、
前記第１の再設定可能論理ブロックに結合された設定メモリと、
前記設定メモリに結合された処理コンポーネントと
を備え、前記処理コンポーネントは、
前記患者インタフェースモジュールと通信する前記管腔内撮像デバイスのデバイス属性を検知することと、
前記超音波撮像コンポーネントとの通信のために前記第１の複数の論理エレメントが相互接続されるように前記第１の再設定可能相互接続エレメントのうちの１つ又は複数を設定するために、検知された前記デバイス属性に基づいて、第１の設定又は第２の設定のうちの少なくとも１つの設定を前記設定メモリにロードすることと
を行う、管腔内超音波撮像システム。
【請求項２】
前記処理コンポーネントは更に、
前記管腔内撮像デバイスが第１のデバイス属性を有することを、検知された前記デバイス属性が示すとき、前記第１の設定をロードすることと、
前記管腔内撮像デバイスが第２のデバイス属性を有することを、検知された前記デバイス属性が示すとき、前記第２の設定をロードすることと
を行い、
前記第１のデバイス属性と前記第２のデバイス属性とは異なる、
請求項１に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項３】
前記処理コンポーネントは更に、
検知された前記デバイス属性を前記第１のデバイス属性として特定する前記検知に基づいて、前記第１の設定を前記設定メモリにロードすること
を行う、請求項２に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項４】
前記第１の設定は、前記第１の再設定可能論理ブロックを、
検知された前記デバイス属性に関連付けられた通信プロトコルに基づいて、前記管腔内撮像デバイスとのデジタル通信リンクを確立することと、
前記デジタル通信リンクを介して、前記管腔内撮像デバイスを設定するコマンドを送信することと
を行うように設定する、請求項３に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項５】
前記第１の設定は、前記第１の再設定可能論理ブロックを、
検知された前記デバイス属性に関連付けられた通信プロトコルに基づいて、前記管腔内撮像デバイスとのデジタル通信リンクを確立することと、
前記デジタル通信リンクを介して、前記管腔内撮像デバイスのステータスを受信することと
を行うように設定する、請求項３に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項６】
前記第１の設定は、前記第１の再設定可能論理ブロックを、
検知された前記デバイス属性に基づいて、前記超音波撮像コンポーネントから、前記超音波撮像コンポーネントによって受信された、対象者の身体を表す超音波エコー信号に関連付けられたアナログ信号を受信すること
を行うように設定する、請求項３に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項７】
前記第１の設定は、前記第１の再設定可能論理ブロックを、
検知された前記デバイス属性に基づいて、受信された前記アナログ信号にフィルタを適用すること
を行うように設定する、請求項６に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項８】
前記第１の設定は、前記第１の再設定可能論理ブロックを、
検知された前記デバイス属性に基づいて、受信された前記アナログ信号をデジタル信号に変換すること
を行うように設定する、請求項６に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項９】
前記患者インタフェースモジュールは、前記超音波エコー信号に関連付けられた画像信号をホストへと送信するホストインタフェースを更に含む、請求項６に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項１０】
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のアレイを含む、請求項１に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項１１】
第２の再設定可能相互接続エレメントによって相互接続された第２の複数の論理エレメントを含む第２の再設定可能論理ブロックを更に備え、
前記処理コンポーネントは更に、
超音波射出及び超音波エコー受信のために前記超音波トランスデューサのアレイにトリガ信号のシーケンスを印加するように前記第２の複数の論理エレメントが相互接続されるように、前記第２の再設定可能相互接続エレメントを設定するために、超音波撮像処置の目標撮像モードに基づいて、第３の設定又は第４の設定を前記設定メモリにロードすること
を行う、請求項１０に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項１２】
前記患者インタフェースモジュールは、前記第１の設定及び前記第２の設定を記憶する不揮発性記憶メモリを更に備え、前記処理コンポーネントは更に、
第１の設定又は第２の設定のうちの前記少なくとも１つの設定を、前記不揮発性記憶メモリから前記設定メモリにロードすること
を行う、請求項１に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項１３】
前記第１の再設定可能論理ブロックと、
前記設定メモリと、
前記処理コンポーネントと
を含むフィールドプログラマブルゲートアレイを更に備える、
請求項１に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項１４】
患者インタフェースモジュールによって、前記患者インタフェースモジュールと通信する管腔内撮像デバイスのデバイス属性を検知するステップであって、前記管腔内撮像デバイスは超音波撮像コンポーネントを含む、ステップと、
前記患者インタフェースモジュールの第１の再設定可能論理ブロックを設定するために、検知された前記デバイス属性に基づいて、前記患者インタフェースモジュールの処理コンポーネントによって、第１の設定又は第２の設定のうちの少なくとも１つの設定を前記患者インタフェースモジュールの設定メモリにロードするステップと
を有し、
前記第１の再設定可能論理ブロックは、第１の再設定可能相互接続エレメントによって相互接続された第１の複数の論理エレメントを含み、
前記第１の設定又は前記第２の設定は、前記超音波撮像コンポーネントとの通信のために前記第１の複数の論理エレメントが相互接続されるように、前記第１の再設定可能相互接続エレメントのうちの１つ又は複数を設定する、
管腔内超音波撮像の方法。
【請求項１５】
前記第１の設定は、第１のデバイス属性に関連付けられ、前記第２の設定は、前記第１のデバイス属性とは異なる第２のデバイス属性に関連付けられ、前記ロードするステップは、検知された前記デバイス属性が前記第１のデバイス属性を含むことを特定する前記検知に基づいて、前記第１の設定を前記設定メモリにロードするステップを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の設定に基づく前記第１の再設定可能論理ブロックを介して、検知された前記デバイス属性に関連付けられた通信プロトコルに基づいて、前記管腔内撮像デバイスとのデジタル通信リンクを確立するステップと、
前記デジタル通信リンクを介して、前記管腔内撮像デバイスを設定するコマンドを送信するステップと
を更に有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の設定は、前記第１の再設定可能論理ブロックを、
前記第１の設定に基づく前記第１の再設定可能論理ブロックを介して、前記超音波撮像コンポーネントによって受信された、対象者の身体を表す超音波エコー信号に関連付けられたアナログ信号を受信すること
を行うように設定する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記超音波エコー信号に関連付けられた画像信号をホストへと送信するステップ
を更に有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記患者インタフェースモジュールの第２の再設定可能論理ブロックを設定するために、超音波撮像処置の目標撮像モードに基づいて、前記処理コンポーネントによって、第３の設定又は第４の設定を前記設定メモリにロードするステップを更に有し、
前記第２の再設定可能論理ブロックは、第２の再設定可能相互接続エレメントによって相互接続された第２の複数の論理エレメントを含み、
前記第３の設定又は前記第４の設定は、超音波射出及び超音波エコー受信のために前記超音波撮像コンポーネントの超音波トランスデューサのアレイにトリガ信号のシーケンスを印加するように前記第２の複数の論理エレメントが相互接続されるように、前記第２の再設定可能相互接続エレメントを設定する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記ロードするステップは、
第１の設定又は第２の設定のうちの前記少なくとも１つの設定を、前記患者インタフェースモジュールの不揮発性記憶メモリから前記設定メモリにロードするステップ
を有する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本開示は、一般に、管腔内撮像デバイスに関し、特には、再設定可能ハードウェアリソースを有する患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）を提供することに関する。例えば、ＰＩＭは、様々な管腔内撮像デバイスをインタフェースし、制御し得るフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み得る。ＦＰＧＡは、管腔内デバイスのデバイス属性の検知に基づいて、管腔内撮像デバイスと通信するように動的に再設定され得る再設定可能論理ブロックを含み得る。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像は、介入性心臓病学において、人間の身体内の疾患のある動脈などの血管を評価するための診断ツールとして、治療の必要性を判断するため、介入をガイドするため、及び／又は、その効果を評価するために、広く使用されている。１つ又は複数の超音波トランスデューサを含んだＩＶＵＳデバイスは、血管内に通され、撮像されるべきエリアへとガイドされる。トランスデューサは、関心対象の血管の画像を生むために、超音波エネルギーを射出する。超音波は、組織構造（血管壁の様々なレイヤなど）、赤血球、及び他の関心対象の特徴から生じる不連続性によって部分的に反射される。反射された超音波からのエコーは、トランスデューサによって受信され、ＩＶＵＳ撮像システムに渡される。撮像システムは、受信された超音波エコーを処理し、デバイスが置かれた血管の断面画像を生む。ＩＶＵＳ撮像は、管腔及び血管サイズ、血小板面積及びボリューム、並びに重要な解剖学的ランドマークの場所の詳細で正確な測定を提供し得る。ＩＶＵＳ撮像は、医師が病変のサイズを評価し、評価された病変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、その後、治療の成功を評価することを可能とする。
【０００３】
[0003]  今日一般的に使用されている２つのタイプのＩＶＵＳカテーテル、すなわち回転式及び固体式がある。典型的な回転式ＩＶＵＳカテーテルでは、１つの超音波トランスデューサエレメントが、関心対象の血管内に挿入されたプラスチックのシースの内側で回転する柔軟性駆動シャフトの先端部に位置する。トランスデューサエレメントは、超音波ビームがデバイスの軸に対して全体的に垂直に伝播するように方向付けられる。流体で充満されたシースは、超音波信号がトランスデューサから組織内へと伝播し、戻ってくることを可能としつつ、回転するトランスデューサ及び駆動シャフトから血管組織を保護する。駆動シャフトが回転すると、トランスデューサは、高電圧パルスによって周期的に励起され、超音波の短いバーストを射出する。次いで、同一のトランスデューサは、様々な組織構造から反射された戻りエコーを待つ。ＩＶＵＳ撮像システムは、トランスデューサの１回の回転の間に発生するパルス／取得サイクルのシーケンスから血管断面の２次元的表示を作り出す。
【０００４】
[0004]  固体式ＩＶＵＳカテーテルは、その周囲に分散された超音波トランスデューサのアレイを含む超音波撮像アセンブリ、及びトランスデューサアレイに隣接して取り付けられた１つ又は複数の集積回路コントローラチップを担持する。固体式ＩＶＵＳカテーテルは、位相式アレイＩＶＵＳトランスデューサ又は位相式アレイＩＶＵＳデバイスとも称される。コントローラは、超音波パルスを送信するため、及び超音波エコー信号を受信するために、個々のトランスデューサエレメント（又はエレメントのグループ）を選択する。送信−受信がペアになったシーケンスを経ることによって、固体式ＩＶＵＳシステムは、移動部品なしに（それ故に固体式と呼称される）、機械的にスキャンされた超音波トランスデューサの効果を合成し得る。回転する機械的エレメントが存在しないので、トランスデューサアレイは、血管の外傷への最小限のリスクで血液及び血管組織に直接的に接触して置かれ得る。
【０００５】
[0005]  異なる医療用途は、異なるタイプのＩＶＵＳカテーテル又は異なる撮像モードを必要とする。他の場合には、異なるタイプのＩＶＵＳカテーテル又は異なる撮像モードが医療処置中に必要とされる。異なるタイプのＩＶＵＳカテーテルは、コマンド、ステータス、及びデータの通信のために異なる通信プロトコルを使用する。異なる通信プロトコルは、異なる数の通信信号ライン（例えば、ワイヤ）を使用する。異なるタイプのＩＶＵＳカテーテルは、異なる電圧レベルのアナログ信号を通信する。異なる撮像モード（例えば、撮像解像度、Ｂモード撮像、パルスドップラ、連続ドップラなど）は、超音波射出及び超音波エコー受信のために異なるトリガ信号を必要とする。
【０００６】
[0006]  ＩＶＵＳ撮像システムにおいて、典型的には、ホストシステムをＩＶＵＳカテーテルとインタフェースするためにＰＩＭが使用される。例えば、ＰＩＭは、ホストシステムと協働して撮像のためのＩＶＵＳカテーテルの動作を制御し得、ＰＩＭは、ＩＶＵＳカテーテルによって撮影された画像信号を、処理及び／又は表示ためにホストシステムに転送し得る。異なるＰＩＭが、異なるタイプのＩＶＵＳカテーテルとの通信のために（例えば、異なる通信プロトコルのせいで）、及び／又は異なる撮像処置のために（例えば、異なるトリガシーケンスのせいで）必要とされる。異なるタイプのＩＶＵＳカテーテルのために異なるＰＩＭを使用することを回避するための１つの手法は、異なるＩＶＵＳカテーテルタイプ及び／又は異なる撮像モードに対応するために、複数の異なるハードウェアモジュールをＰＩＭに含むことである。しかしながら、このような手法は、ＰＩＭにおける論理及び／又はメモリリソースの量を増加させ、故に、より高いコストにつながったり、ＰＩＭのサイズを増加させたりすることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
[0007]  既存のＩＶＵＳ撮像システムが有用であることは実証されているが、リアルタイムシステム再設定のための向上されたシステム及び技術が依然として必要とされている。本開示の実施形態は、ＰＩＭに装着されたＩＶＵＳカテーテルのデバイス属性に基づいて実行時に動的に再設定され得るリソースを含むフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含むＰＩＭを提供する。例えば、ＦＰＧＡにおけるリソースは、静的設定部分と動的再設定可能部分とに分割され得る。静的設定部分は、複数の異なるタイプの管腔内撮像デバイスを通じて共通の機能又は動作を実現し得る。動的再設定可能部分は、特定の管腔内撮像デバイスに固有の機能又は動作を実現し得る。例えば、再設定可能部分において、論理セル、論理ブロック、及び／又は論理エレメントが動的に配分され得、接続ピンが、異なるＩＶＵＳカテーテルをインタフェースするために、及び／又は異なるシーケンシングアルゴリズムを提供するために動的に割り当てられ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0008]  一実施形態において、管腔内超音波撮像システムが提供される。管腔内超音波撮像システムは、超音波撮像コンポーネントを備える管腔内撮像デバイスと通信する患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）を含み、ＰＩＭは、第１の再設定可能相互接続エレメントによって相互接続された第１の複数の論理エレメントを含む第１の再設定可能論理ブロックと、第１の再設定可能論理ブロックに結合された設定メモリと、設定メモリに結合された処理コンポーネントとを備え、処理コンポーネントは、ＰＩＭと通信する管腔内撮像デバイスのデバイス属性を検知することと、超音波撮像コンポーネントとの通信のために第１の複数の論理エレメントが相互接続されるように第１の再設定可能相互接続エレメントのうちの１つ又は複数を設定するために、検知されたデバイス属性に基づいて、第１の設定又は第２の設定のうちの少なくとも１つを設定メモリにロードすることとを行うように構成される。
【０００９】
[0009]  いくつかの実施形態において、処理コンポーネントは更に、管腔内撮像デバイスが第１のデバイス属性を有することを検知されたデバイス属性が示すとき、第１の設定をロードすることと、管腔内撮像デバイスが第２のデバイス属性を有することを検知されたデバイス属性が示すとき、第２の設定をロードすることとを行うように構成され、第１のデバイス属性と第２のデバイス属性とは異なる。いくつかの実施形態において、処理コンポーネントは更に、検知されたデバイス属性を第１のデバイス属性として特定する検知に基づいて、第１の設定を設定メモリにロードすることを行うように構成される。いくつかの実施形態において、第１の設定は、第１の再設定可能論理ブロックを、検知されたデバイス属性に関連付けられた通信プロトコルに基づいて、管腔内撮像デバイスとのデジタル通信リンクを確立することと、デジタル通信リンクを介して、管腔内撮像デバイスを設定するコマンドを送信することとを行うように設定する。いくつかの実施形態において、第１の設定は、第１の再設定可能論理ブロックを、検知されたデバイス属性に関連付けられた通信プロトコルに基づいて、管腔内撮像デバイスとのデジタル通信リンクを確立することと、デジタル通信リンクを介して、管腔内撮像デバイスのステータスを受信することとを行うように設定する。いくつかの実施形態において、第１の設定は、第１の再設定可能論理ブロックを、検知されたデバイス属性に基づいて、超音波撮像コンポーネントから、超音波撮像コンポーネントによって受信された、対象者の身体を表す超音波エコー信号に関連付けられたアナログ信号を受信することを行うように設定する。いくつかの実施形態において、第１の設定は、第１の再設定可能論理ブロックを、検知されたデバイス属性に基づいて、受信されたアナログ信号にフィルタを適用することを行うように設定する。いくつかの実施形態において、第１の設定は、第１の再設定可能論理ブロックを、検知されたデバイス属性に基づいて、受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換することを行うように設定する。いくつかの実施形態において、ＰＩＭは、超音波エコー信号に関連付けられた画像信号をホストへと送信するように構成されたホストインタフェースを更に含む。いく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のアレイを含む。いくつかの実施形態において、管腔内超音波撮像システムは、第２の再設定可能相互接続エレメントによって相互接続された第２の複数の論理エレメントを含む第２の再設定可能論理ブロックを更に備え、処理コンポーネントは更に、超音波射出及び超音波エコー受信のために超音波トランスデューサのアレイにトリガ信号のシーケンスを印加するように第２の複数の論理エレメントが相互接続されるように第２の再設定可能相互接続エレメントを設定するために、超音波撮像処置の目標撮像モードに基づいて、第３の設定又は第４の設定を設定メモリにロードすることを行うように構成される。いくつかの実施形態において、ＰＩＭは、第１の設定及び第２の設定を記憶するように構成された不揮発性記憶メモリを更に備え、処理コンポーネントは更に、第１の設定又は第２の設定のうちの少���くとも１つを、不揮発性記憶メモリから設定メモリにロードすることを行うように構成される。いくつかの実施形態において、管腔内超音波撮像システムは、第１の再設定可能論理ブロックと、設定メモリと、処理コンポーネントとを含むフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を更に備える。
【００１０】
[0010]  一実施形態において、管腔内超音波撮像の方法が提供される。方法は、患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）によって、ＰＩＭと通信する管腔内撮像デバイスのデバイス属性を検知するステップであって、管腔内撮像デバイスは超音波撮像コンポーネントを含む、ステップと、ＰＩＭの第１の再設定可能論理ブロックを設定するために、検知されたデバイス属性に基づいて、ＰＩＭの処理コンポーネントによって、第１の設定又は第２の設定のうちの少なくとも１つをＰＩＭの設定メモリにロードするステップとを有し、第１の再設定可能論理ブロックは、第１の再設定可能相互接続エレメントによって相互接続された第１の複数の論理エレメントを含み、第１の設定又は第２の設定は、超音波撮像コンポーネントとの通信のために第１の複数の論理エレメントが相互接続されるように第１の再設定可能相互接続エレメントのうちの１つ又は複数を設定する。
【００１１】
[0011]  いくつかの実施形態において、第１の設定は第１のデバイス属性に関連付けられ、第２の設定は、第１のデバイス属性とは異なる第２のデバイス属性に関連付けられ、ロードするステップは、検知されたデバイス属性が第１のデバイス属性を含むことを特定する検知に基づいて、第１の設定を設定メモリにロードするステップを有する。いくつかの実施形態において、方法は、第１の設定に基づく第１の再設定可能論理ブロックを介して、検知されたデバイス属性に関連付けられた通信プロトコルに基づいて、管腔内撮像デバイスとのデジタル通信リンクを確立するステップと、デジタル通信リンクを介して、管腔内撮像デバイスを設定するコマンドを送信するステップとを更に有する。いくつかの実施形態において、第１の設定は、第１の再設定可能論理ブロックを、第１の設定に基づく第１の再設定可能論理ブロックを介して、超音波撮像コンポーネントによって受信された、対象者の身体を表す超音波エコー信号に関連付けられたアナログ信号を受信することを行うように設定する。いくつかの実施形態において、方法は、超音波エコー信号に関連付けられた画像信号をホストへと送信するステップを更に有する。いくつかの実施形態において、方法は、ＰＩＭの第２の再設定可能論理ブロックを設定するために、超音波撮像処置の目標撮像モードに基づいて、処理コンポーネントによって、第３の設定又は第４の設定を設定メモリにロードするステップを更に有し、第２の再設定可能論理ブロックは、第２の再設定可能相互接続エレメントによって相互接続された第２の複数の論理エレメントを含み、第３の設定又は第４の設定は、超音波射出及び超音波エコー受信のために超音波撮像コンポーネントの超音波トランスデューサのアレイにトリガ信号のシーケンスを印加するように第２の複数の論理エレメントが相互接続されるように第２の再設定可能相互接続エレメントを設定する。いくつかの実施形態において、ロードするステップは、第１の設定又は第２の設定のうちの少なくとも１つを、ＰＩＭの不揮発性記憶メモリから設定メモリにロードするステップを有する。
【００１２】
[0012]  本開示の追加的な態様、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。
【００１３】
[0013]  本開示の例示的な実施形態が、添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】[0014]  本開示の態様による、管腔内超音波撮像システムの概略図である。
【図２】[0015]  本開示の態様による、管腔内超音波撮像システムのためのシステム構成を示す概略図である。
【図３】[0016]  本開示の態様による、患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）のための動的リソース再設定スキームを示す概略図である。
【図４】[0017]  本開示の態様による、ＰＩＭのためのデバイスインタフェース構成を示す概略図である。
【図５】[0018]  本開示の態様による、超音波撮像構成を示す概略図である。
【図６】[0019]  本開示の態様による、管腔内超音波撮像システムのためのシステム構成を示す概略図である。
【図７】[0020]  本開示の態様による、超音波撮像の方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[0021]  本開示の原理の理解を促す目的で、図面において示された実施形態が参照され、これらの実施形態を説明するために具体的な用語が使用される。それにもかかわらず、本開示の範囲に対する限定が意図されるものではないと理解される。説明されるデバイス、システム及び方法に対する任意の変更及び更なる修正、並びに本開示の原理の任意の更なる適用は、本開示が関連する技術分野の当業者が通常思いつくように、完全に想定され、本開示に含まれるものである。特には、１つの実施形態に関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／又はステップと組み合わされ得ることは、完全に想定されるものである。しかしながら、簡略化のために、これらの組合せの多くの繰り返しは、別個に説明されるものではない。
【００１６】
[0022]  図１は、本開示の態様による、管腔内超音波撮像システム１００の概略図である。システム１００は、管腔内撮像デバイス１０２と、患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）１０４と、ホストシステム１０６と、ディスプレイ１０８とを含む。管腔内撮像デバイス１０２は、カテーテル、ガイドワイヤ、又はガイドカテーテルである。管腔内撮像デバイス１０２は、例えば医療環境における使用のための介入デバイス及び／又は診断デバイスとして言及され得る。場合によっては、管腔内撮像デバイス１０２は治療デバイスであり得る。ホストシステム１０６は、コンソール、コンピュータ、ラップトップ、タブレット、又はモバイルデバイスである。ディスプレイ１０８はモニタである。いくつかの実施形態において、ディスプレイ１０８は、ホストシステム１０６に一体化されたコンポーネントである。
【００１７】
[0023]  管腔内撮像デバイス１０２は、患者の血管系への挿入のためのサイズ及び形状に形成された柔軟性長尺部材を含む。柔軟性長尺部材は、遠位部分１３１と近位部分１３２とを含む。管腔内撮像デバイス１０２は、管腔内撮像デバイス１０２の遠位端部１３３の近傍で遠位部分１３１に取り付けられた撮像コンポーネント１１０を含む。管腔内撮像デバイス１０２は、患者の身体の管腔又は血管１２０内に挿入される。例えば、管腔内撮像デバイス１０２は、血管１２０の構造を撮影するため、ステント選択をガイドするために血管１２０の直径及び／又は長さを測定するため、及び／又は血管１２０の血液流量を測定するために患者の血管１２０に挿入され得る。血管１２０は、患者の血管系内の任意の動脈又は静脈である。いくつかの実施形態において、血管１２０は、静脈血管、肺血管、冠状血管、又は末梢血管である。
【００１８】
[0024]  実施形態において、撮像コンポーネント１１０は、血管１２０に向かって超音波エネルギーを射出するように構成された超音波トランスデューサを含む。超音波エネルギーの射出はパルスの形態である。超音波エネルギーは、撮像コンポーネント１１０の周囲の血管１２０における組織構造及び／又は血流によって反射される。反射された超音波エコー信号は撮像コンポーネント１１０における超音波トランスデューサによって受信される。場合によっては、撮像コンポーネント１１０は、血管構造の画像を撮影、又はステント選択のために血管の直径及び長さを測定する輝度モード（Ｂモード）撮像のために構成される。いくつかの他の場合には、撮像コンポーネント１１０は、血流量測定値を提供するドップラカラーフロー撮像のために構成される。更に他の場合においては、撮像コンポーネント１１０は、Ｂモード撮像データ及びドップラフロー測定値の両方を提供するデュアルモードで動作するように構成される。
【００１９】
[0025]  いくつかの実施形態において、撮像コンポーネントにおける超音波トランスデューサは、位相式アレイトランスデューサであり、約１０メガヘルツ（ＭＨｚ）、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、４５ＭＨｚ及び／又は、他の適切な、これらよりも大きいかこれらよりも小さいかのどちらかの値の周波数で超音波エネルギーを射出するように構成される。いくつかの他の実施形態において、代替的に、撮像コンポーネント１１０は、同様の機能を提供する回転式トランスデューサを含むように構成される。ＰＩＭ１０４は、受信されたエコー信号をホストシステム１０６に搬送し、そこで超音波画像が再構築されて、ディスプレイ１０８上に表示される。例えば、エコー応答の強さ又は振幅が、グレースケール画像表示のための輝度又は強度レベルに変換される。
【００２０】
[0026]  ホストシステム１０６は、プロセッサとメモリとを含み得る。ホストシステム１０６は、本明細書において説明されるシステム１００の特徴を促進するように動作可能であり得る。例えば、プロセッサは、非一時的有体コンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータ可読命令を実行し得る。
【００２１】
[0027]  ＰＩＭ１０４は、ホストシステム１０６と管腔内撮像デバイス１０２との間での信号の通信を促進する。このことは、撮像コンポーネント１１０の動作を制御するためにホストシステム１０６から受信されたコマンドを管腔内撮像デバイス１０２へと転送すること、及び管腔内撮像デバイス１０２から受信されたステータスレポートをホストシステム１０６へと転送することを含む。加えて、ＰＩＭ１０４は、撮像コンポーネント１１０を設定する制御信号を生成し、撮像コンポーネント１１０に超音波を射出させるように送信機回路をトリガし、及び撮像コンポーネント１１０によって捕捉されたエコー信号をホストシステム１０６へと搬送する。エコー信号に関し、ＰＩＭ１０４は、受信された信号を転送し、いくつかの実施形態においては、信号をホスト１０６へ送信する前に、予備的信号処理を実施する。このような実施形態の例において、ＰＩＭ１０４は、データの増幅、フィルタリング、及び／又は集約を実施する。実施形態において、ＰＩＭ１０４は、撮像コンポーネント１１０内の回路の動作を支援するために高及び低電圧直流（ＤＣ）電力の供給も行う。送信機回路をトリガするための機構は、本明細書においてより詳細に説明される。
【００２２】
[0028]  実施形態において、ホストシステム１０６は、ＰＩＭ１０４を経由して、撮像コンポーネント１１０からエコーデータを受信し及び／又は撮像コンポーネント１１０へと制御を送信する。ホストシステム１０６は、エコーデータを処理して、撮像コンポーネント１１０の周囲の血管１２０における組織構造の画像を再構築する。ホストシステム１０６は、血管１２０の断面画像などの血管１２０の画像がディスプレイ１０８上に表示されるように画像データを出力する。
【００２３】
[0029]  いくつかの実施形態において、管腔内撮像デバイス１０２は、Ｖｏｌｃａｎｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＥａｇｌｅＥｙｅ（登録商標）Ｐｌａｔｉｎｕｍ、Ｅａｇｌｅ  Ｅｙｅ（登録商標）Ｐｌａｔｉｎｕｍ  ＳＴ、Ｅａｇｌｅ  Ｅｙｅ（登録商標）Ｇｏｌｄ、及びＶｉｓｉｏｎｓ（登録商標）ＰＶカテーテル、並びにその全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第７，８４６，１０１号において開示されたものなどの従来の固体式ＩＶＵＳカテーテルと類似のいくつかの特徴を含む。例えば、管腔内撮像デバイス１０２は、管腔内撮像デバイス１０２の長手方向本体に沿って延在する電気ケーブル１１２を更に含む。ケーブル１１２は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、又はそれより多くの導体など、複数の導体を含む送信ライン束である。導体として任意の適切な規格のワイヤが使用され得ることが理解される。実施形態において、ケーブル１１２は、例えば４１米国ワイヤ規格（ＡＷＧ）ワイヤによる４導体式送信ライン構成を含み得る。実施形態において、ケーブル１１２は、例えば４４ＡＷＧワイヤを利用した７導体式送信ライン構成を含み得る。いくつかの実施形態において、４３ＡＷＧワイヤが使用され得る。いくつかの他の実施形態において、管腔内撮像デバイス１０２は、Ｖｏｌｃａｎｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＲｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（登録商標）カテーテル、並びにその各々の全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５，６０１，０８２号及び米国特許第６，３８１，３５０号において開示されたものなどの従来の回転式ＩＶＵＳカテーテルと類似のいくつかの特徴を含む。いくつかの実施形態において、管腔内撮像デバイス１０２は、その各々の全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第４，９１７、０９７号、米国特許第５，３６８，０３７号、米国特許第５，４５３，５７５号、米国特許第５，６０３，３２７号、米国特許第５，７７９，６４４号、米国特許第５，８５７，９７４号、米国特許第５，８７６，３４４号、米国特許第５，９２１，９３１号、米国特許第５，９３８，６１５号、米国特許第６，０４９，９５８号、米国特許第６，０８５４，１０９号、米国特許第６，１２３，６７３号、米国特許第６，１６５，１２８号、米国特許第６，２８３，９２０号、米国特許第６，３０９，３３９号、米国特許第６，０３３，３５７号、米国特許第６，４５７，３６５号、米国特許第６，７１２，７６７号、米国特許第６，７２５，０８１号、米国特許第６，７６７，３２７号、米国特許第６，７７６，７６３号、米国特許第６，７７９，２５７号、米国特許第６，７８５４，１５７号、米国特許第６，８９９，６８２号、米国特許第６，９６２，５６７号、米国特許第６，９７６，９６５号、米国特許第７，０９７，６２０号、米国特許第７，２２６，４１７号、米国特許第７，６４１，４８５４号、米国特許第７，６７６，９１０号、米国特許第７，７１１，４１３号、及び米国特許第７，７３６，３１７号において開示されたものと類似の又は同一のコンポーネント又は特徴を含む。
【００２４】
[0030]  ケーブル１１２は、管腔内撮像デバイス１０２の近位端部のＰＩＭコネクタ１１４において終了する。ＰＩＭコネクタ１１４は、ケーブル１１２をＰＩＭ１０４に電気的に結合し、管腔内撮像デバイス１０２をＰＩＭ１０４に物理的に結合する。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に結合される接続部１３０の近傍に配置されたガイドワイヤ出口ポート１１６を更に含む。それ故、場合によっては、管腔内撮像デバイス１０２は、迅速交換カテーテルである。ガイドワイヤ出口ポート１１６は、ガイドワイヤ１１８が、管腔内撮像デバイス１０２を血管１２０を通って送るために、遠位端部１３３に向かって挿入されることを可能とする。
【００２５】
[0031]  異なる医療用途又は撮像用途は、異なるタイプの管腔内撮像デバイス１０２の使用を必要とし、これらは異なる寸法及び／又は異なる撮像性能を有する。例えば、末梢血管の撮像、冠状血管の撮像、血流量の測定、及び血管における血管形態の評価は各々、特定のタイプの管腔内撮像デバイス１０２を必要とする。異なるタイプの管腔内撮像デバイス１０２（例えば、Ｖｏｌｃａｎｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＥａｇｌｅＥｙｅ（登録商標）Ｐｌａｔｉｎｕｍ、Ｅａｇｌｅ  Ｅｙｅ（登録商標）Ｐｌａｔｉｎｕｍ  ＳＴ、Ｅａｇｌｅ  Ｅｙｅ（登録商標）Ｇｏｌｄ、Ｖｉｓｉｏｎｓ（登録商標）ＰＶ、及び／又はＲｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（登録商標）カテーテル）は、例えばデータ、制御、アドレス、及び／又はクロック信号を伝送するために、異なる数の物理的信号ラインを使用して、情報（例えば、コマンド及びステータス）を通信する。加えて、データのエンコードは、通信プロトコルに応じて異なる。例えば、いくつかの管腔内デバイス１０２はシリアル通信インタフェースを使用する一方、他の管腔内デバイス１０２はインターインテグレーテッド回路（Ｉ２Ｃ）インタフェースを使用する。更に、異なるタイプの管腔内撮像デバイス１０２は、撮像コンポーネント１１０における超音波射出及び／又は超音波エコー信号受信を制御するために異なるトリガ信号を必要とする。例えば、位相式アレイ撮像コンポーネント１１０のためのトリガ信号は、回転式撮像コンポーネント１１０のためのトリガ信号とは異なる。
【００２６】
[0032]  異なる医療用途又は撮像用途は、異なるタイプの診断情報（例えば、Ｂモードデータ及びカラードップラフローデータ）を取得するために、異なる撮像モードを使用する。異なる超音波中心周波数が、信号侵入深さと画像解像度との折り合いをつけるために使用される。例えば、撮像コンポーネント１１０は、侵入深さとトレードオフで、より高い撮像解像度を提供するために、より高い中心周波数で超音波を射出するように構成される。これとは逆に、撮像コンポーネント１１０は、撮像解像度とトレードオフで、より深い侵入を提供するために、より低い中心周波数で超音波を射出するように構成される。故に、異なる中心周波数の超音波送信パルスをトリガするために、異なるトリガ信号が必要とされる。
【００２７】
[0033]  異なる撮像ビューを得るために、異なる超音波パルス持続期間が使用される。例えば、撮像コンポーネント１１０は、持続期間がより短いが、より高い信号エネルギーレベルの超音波パルスを射出するように構成される。例えば、より高エネルギーの超音波が、血管境界のより良好なビューを提供するためにカラーフロー撮像中に使用され得る。代替的に、より高エネルギー超音波は、例えば、腹部撮像中の大動脈の画像の撮影のとき、又は四肢撮像中の腸骨動脈の撮影のときに、より大きな末梢血管サイズのせいで末梢血管撮像中により広い視野を提供するために使用され得る。故に、異なる持続期間及び／又は異なるエネルギーレベルの超音波送信パルスをトリガするために、異なるトリガ信号が必要とされる。
【００２８】
[0034]  図から分かるように、異なる管腔内撮像デバイス１０２は、データ及び／又は信号搬送のために、異なる数の物理的信号ライン及び異なる通信プロトコルを必要とする。加えて、異なる撮像コンポーネント１１０及び／又は異なる目標撮像モードは、異なる波形特性（例えば、電圧レベル、周波数、及び／又はデューティサイクル）のトリガ信号、及び異なるトリガシーケンスのトリガ信号を必要とする。実施形態において、ＰＩＭ１０４は、装着された管腔内撮像デバイス１０２に基づいて実行時に動的に再構成され得る再設定可能ハードウェアリソースを含む。例えば、ＰＩＭ１０４は、装着された管腔内撮像デバイス１０２のデバイス属性（例えば、デバイスタイプ及び／又は超音波属性）を検知し得、それに従って再設定可能ハードウェアリソースを設定し得る。ＰＩＭ１０４における動的ハードウェアリソース再設定のための機構は、本明細書においてより詳細に説明される。
【００２９】
[0035]  図２は、本開示の態様による、管腔内超音波撮像システム１００のためのシステム構成２００を示す概略図である。図２は、ＰＩＭ１０４の内部コンポーネント、並びにＰＩＭ１０４と、ホスト１０６と、ＰＩＭ１０４と通信する管腔内撮像デバイス１０２との間での相互作用のより詳細なビューを提供する。図３は、本開示の態様による、ＰＩＭ１０４のための動的リソース再設定スキーム３００を示す概略図である。図２において図示されるように、ＰＩＭ１０４は、ＦＰＧＡ２２０に結合されたデバイスコネクタ２０４を含む。高レベルにおいて、デバイスコネクタ２０４に管腔内撮像デバイス１０２が装着されると、ＰＩＭ１０４は、装着された管腔内撮像デバイス１０２のデバイス属性を検知及び特定し得る。ＰＩＭ１０４は、装着された管腔内撮像デバイス１０２との通信のためにＦＰＧＡ２２０を設定するために、設定ビットストリームをＦＰＧＡ２２０に実行時にロードし得る。
【００３０】
[0036]  デバイスコネクタ２０４は、様々な異なる管腔内撮像デバイス１０２との結合に適した共通の管腔内撮像デバイスコネクタである。デバイスコネクタ２０４は、装着された管腔内撮像デバイス１０２にリンク２０２を介して結合されるデジタル信号接続及びアナログ信号接続を含む。管腔内撮像デバイスは、１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｃとして図示されている。例として、管腔内撮像デバイス１０２Ａは、単一の超音波トランスデューサエレメントを有する撮像コンポーネント１１０Ａを含む回転式ＩＶＵＳカテーテルである。管腔内撮像デバイス１０２Ｂは、例えば冠状動脈撮像に適した固体式ＩＶＵＳカテーテルである。管腔内撮像デバイス１０２Ｃは、位相式アレイ超音波トランスデューサを有する撮像コンポーネント１１０Ｃを含む。管腔内撮像デバイス１０２Ｃは、例えば、末梢血管撮像に適した別の固体式ＩＶＵＳカテーテルである。管腔内撮像デバイス１０２Ｃは、位相式アレイ超音波トランスデューサを有する撮像コンポーネント１１０Ｃを含む。
【００３１】
[0037]  異なる管腔内撮像デバイス１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｃは、異なる寸法及び／又は通信のための異なる数の物理的信号ラインを有する。例えば、管腔内デバイス１０２Ａは、４つの物理的信号ラインを通じてＰＩＭ１０４と通信する一方、管腔内デバイス１０２Ｂ及び１０２Ｃは、６つの物理的信号ラインを通じてＰＩＭ１０４と通信する。いくつかの他の場合には、異なる管腔内撮像デバイス１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｃは、同数の物理的信号ラインを有するが、デバイスコネクタ２０４への接続のための異なるピン割当てを有する。
【００３２】
[0038]  異なる管腔内撮像デバイス１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｃは、デジタル通信のために異なる通信プロトコルを用い、及び／又は、アナログ及び／又はデジタル信号の搬送のために異なる電圧レベルを用いる。例えば、管腔内撮像デバイス１０２ＡはＩ２Ｃ通信プロトコルを用いる一方、管腔内撮像デバイス１０２Ｂは高速Ｉ２Ｃ通信プロトコルを用いる。場合によっては、管腔内デバイス１０２Ａのためのデジタル信号は、７ビットアドレスフィールド、８ビットデータフィールド、及び３グループの４ビット制御を持つ一方、管腔内デバイス１０２Ｂ及び１０２Ｃのためのデジタル信号は、３ビットアドレスフィールド、８ビットデータフィールド、及び３ビット制御フィールドを持つ。場合によっては、管腔内撮像デバイス１０２Ａは差分信号を使用して通信する一方、管腔内デバイス１０２Ｂは共通モード信号を使用して通信する。
【００３３】
[0039]  異なる管腔内撮像デバイス１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｃは、異なる超音波中心周波数及び／又は異なる撮像コア（例えば、位相式アレイ又は回転式撮像コア）などの異なる撮像性能を有する。撮像コンポーネント１１０Ａ、１１０Ｂ、及び１１０Ｃは、超音波射出及び／又は超音波エコー受信のために異なるトリガ信号を必要とする。例えば、撮像コンポーネント１１０Ａ、１１０Ｂ、及び１１０Ｃは、異なる中心周波数を有する超音波を射出するように設計される。いくつかの実施形態において、各管腔内撮像デバイス１０２は、シリアル番号、デバイス識別番号、カテーテルタイプ、及び対応する超音波撮像コンポーネント１１０に関連する他のデバイス属性（例えば、超音波属性及び／又は生理学的感知モダリティ）などのデバイス情報を記憶するように構成された不揮発性メモリを含む。
【００３４】
[0040]  ＦＰＧＡ２２０は、設定可能論理セル又は論理エレメント（例えば、図３において図示される論理エレメント３３０）及び設定可能スイッチ又は相互接続エレメント（例えば、図３において図示される相互接続エレメント３３２）の形態のプログラム可能ファブリックを含む。論理エレメントは、乗算器、加算器、フリップフロップ、及び／又は他の論理ゲートを含む。設定可能相互接続エレメントは、所望の機能を提供するように（例えば、特定の通信プロトコル又は動作の特定のシーケンスを実現するように）論理エレメントを相互接続するように構成され得る。設定可能論理エレメント及び設定可能相互接続エレメントは、２つの部分、すなわち動的再設定可能部分２２２及び静的設定部分２２４に、分割され得る。
【００３５】
[0041]  静的設定部分２２４は、管腔内撮像デバイス１０２の全体に共通のモジュール又は論理ブロックを実現する。図示されるように、静的設定部分２２４は、フラッシュインタフェース２３０と、レジスタアレイ２３２と、処理コンポーネント２３４と、設定メモリ２３６と、ホストインタフェース２３８とを含む。動的再設定可能部分２２２は、ＰＩＭ１０４に装着された管腔内撮像デバイス１０２（例えば、管腔内撮像デバイス１０２Ｃ）に固有のモジュール又は論理ブロックを実現する。図示されるように、動的再設定可能部分２２２は、複数の再設定可能論理ブロック２２６を含む。本明細書においてより詳細に説明されるように、再設定可能論理ブロック２２６Ａ及び２２６Ｂは、装着された管腔内撮像デバイス１０２との通信のために実行時に再設定され得る。
【００３６】
[0042]  フラッシュインタフェース２３０は、外部フラッシュメモリと通信するように構成される。例えば、ＰＩＭ１０４は、フラッシュメモリ２１０を更に含み得る。フラッシュメモリ２１０は、フラッシュメモリカードなどの不揮発性メモリである。フラッシュメモリ２１０は、設定データを記憶するように構成され、設定データはＦＰＧＡ設定ビットストリームと称される。フラッシュメモリ２１０は、部分的設定ビットストリームを記憶し得る。図３において図示されるように、フラッシュメモリ２１０は、複数の設定データ３１０及び設定データ３２０を記憶する。設定データ３２０は、静的設定部分２２４における相互接続エレメントの場所と切り替えとを定める。例えば、設定データ３２０は、レジスタアレイ２３２、処理コンポーネント２３４、設定メモリ２３６、及びホストインタフェース２３８を実現するように静的設定部分２２４を設定する。
【００３７】
[0043]  設定データ３１０は、動的再設定可能部分２２２における相互接続エレメントの場所と切り替えとを定める。各設定データ３１０は、管腔内撮像デバイス１０２の特定の属性と関連付けられる。例として、設定データ３１０Ａは、管腔内撮像デバイス１０２Ａに固有の通信インタフェース及びシーケンサ（例えば、送信／受信トリガ信号を生成するため）を実現するように再設定可能論理ブロック２２６Ａ及び２２６Ｂにおける相互接続エレメントの場所と切り替えとを定める。設定データ３１０Ｂは、管腔内撮像デバイス１０２Ｂに固有の通信インタフェース及びシーケンサを実現するように再設定可能論理ブロック２２６Ａ及び２２６Ｂにおける相互接続エレメントの場所と切り替えとを定める。本明細書においてより詳細に説明されるように、設定データ３１０Ｃは、管腔内撮像デバイス１０２Ｃに固有の通信インタフェース及びシーケンサを実現するように再設定可能論理ブロック２２６Ａ及び２２６Ｂにおける相互接続エレメントの場所と切り替えとを定める。
【００３８】
[0044]  処理コンポーネント２３４はフラッシュインタフェース２３０及びレジスタアレイ２３２に結合される。処理コンポーネント２３４は、任意のタイプの中央処理装置（ＣＰＵ）であってよい。場合によっては、処理コンポーネント２３４は、マイクロコントローラ、汎用プロセッサ（ＧＰＵ）、又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）であってよい。処理コンポーネント２３４は、ＰＩＭ１０４に装着された管腔内撮像デバイス１０２のデバイス属性を検知するように構成される。デバイス属性は、装着された管腔内撮像デバイス１０２によって通信のために使用される通信プロトコル（例えば、Ｉ２Ｃ、高速Ｉ２Ｃ、又はシリアル通信リンク）を含み得る。デバイス属性は、管腔内撮像デバイス１０２の撮像コンポーネント１１０の超音波属性を含み得る。超音波属性は、撮像コンポーネント１１０の動作中心周波数（例えば、約１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、４５ＭＨｚの動作中心周波数、及び／又は、他の適切な、これらよりも大きいかこれらよりも小さいかのどちらかの値の動作中心周波数）を含む。加えて、超音波属性は、撮像コンポーネント１１０の撮像コアタイプを示し、例えば、撮像コンポーネント１１０が位相式アレイ超音波撮像コンポーネントであるか、又は回転式超音波撮像コンポーネントであるかを示す。
【００３９】
[0045]  処理コンポーネント２３４は、検知されたデバイス属性に基づいて、複数の設定データ３１０から設定を選択し得る。処理コンポーネント２３４は、検知されたデバイス属性に基づいて、ＦＰＧＡ２２０の動的再設定可能部分２２２を設定し得る。図３において図示されるように、処理コンポーネント２３４は、選択された設定データ３０２をフラッシュインタフェース２３０及びレジスタアレイ２３２を介して設定メモリ２３６にロードし得る。設定メモリ２３６及びレジスタアレイ２３２は、任意のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であってよい。例えば、矢印３０４によって図示されるように、選択された設定データ３０２はレジスタアレイ２３２において受信される。矢印３０６によって図示されるように、設定データ３０２は、レジスタアレイ２３２から設定メモリ２３６内に搬送される。設定メモリ２３６において記憶された設定データ３０２は、相互接続エレメント３３２を設定して、再設定可能論理ブロック２２６における論理エレメント３３０を、例えば、装着された管腔内撮像デバイス１０２のための通信インタフェース又はシーケンサを実現するように相互接続するために使用される。設定データ３１０は、部分的ＦＰＧＡビットストリームと称される。いくつかの実施形態において、処理コンポーネント２３４は、（例えば、静的であるか又は管腔内撮像デバイス１０２の間で共通の）設定データ３２０及び選択された設定データ３０２（例えば、設定データ３１０Ｃ）を含む完全ＦＰＧＡビットストリームを形成し得、完全ＦＰＧＡビットストリームを設定メモリ２３６にロードし得る。議論の単純化のために、図３は４つの論理エレメント３３０を示すが、再設定可能論理ブロック２２６は、任意の適切な数の論理エレメント３３０を含むように規模を拡大縮小されてよい。
【００４０】
[0046]  いくつかの実施形態において、ＦＰＧＡ２２０は、ＰＩＭ１０４への管腔内撮像デバイス１０２の装着を検知して、この検知を処理コンポーネント２３４に報知し得るデバイス検知論理ブロックを更に含み得る。
【００４１】
[0047]  ホストインタフェース２３８は、リンク２０８を介してホスト１０６と通信するように構成されたハードウェアコンポーネント及び／又はソフトウェアコンポーネントを含む。場合によっては、通信リンク２０８は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔリンク、ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｅｒｉａｌ  ｂｕｓ（ＵＳＢ）リンク、又は任意の適切な有線通信リンクなどの有線接続である。他の場合には、リンク２０８は、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）８０２．１１（ＷｉＦｉ）リンク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈリンク、Ｚｉｇｂｅｅリンク、又はｕｌｔｒａ−ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）リンクなどの無線リンクである。ホストインタフェース２３８は再設定可能論理ブロック２２６に結合され得る。例えば、ホスト１０６は、装着された管腔内撮像デバイス１０２へとコマンドを送り得、ホストインタフェース２３８及び再設定可能論理ブロック２２６を介してエコー信号又は画像信号を受信し得る。
【００４２】
[0048]  例として、管腔内撮像デバイス１０２ＡがＰＩＭ１０４に接続されたとき、処理コンポーネント２３４は、管腔内撮像デバイス１０２Ａのデバイス属性を自動的に特定し得る。処理コンポーネント２３４は、管腔内撮像デバイス１０２Ａと通信するための通信インタフェース及び撮像コンポーネント１１０Ａを制御するためのシーケンサを少なくとも実現するように再設定可能論理ブロック２２６を実行時に動的に再設定するために、設定データ３１０Ａを設定メモリ２３６にロードし得る。再設定可能論理ブロック２２６が設定された後、再設定可能論理ブロック２２６Ａは、管腔内撮像デバイス１０２Ａと通信するためのアナログインタフェース及び／又はデジタルインタフェースとして機能する。例えば、ＰＩＭ１０４は、撮像コンポーネント１１０Ａへとコマンド２４０（例えば、リセット、リスタート、及び又は停止）を送り得、再設定可能論理ブロック２２６を介して撮像コンポーネント１１０Ａからステータス２４２（例えば、範囲外の高電圧（ＨＶ）及び／又はセンサエレメントの故障）を受信し得る。再設定可能論理ブロック２２６Ａは、撮像コンポーネント１１０Ａによって捕捉された超音波エコー信号２４４を受信することもできる。再設定可能論理ブロック２２６Ｂは、撮像コンポーネント１１０Ａにおける超音波射出及び超音波エコー受信を制御するためにトリガ信号２４６のシーケンスを生成するシーケンサとして機能する。トリガ信号２４６は、超音波射出を作動させるための１つ又は複数のトリガ信号、及び／又は超音波エコー受信を作動させるための１つ又は複数のトリガ信号を含む。
【００４３】
[0049]  代替的に、管腔内撮像デバイス１０２ＢがＰＩＭ１０４に接続されたとき、処理コンポーネント２３４は、管腔内撮像デバイス１０２Ｂのデバイス属性を自動的に特定し得る。処理コンポーネント２３４は、管腔内撮像デバイス１０２Ｂと通信するための通信インタフェース及び撮像コンポーネント１１０Ｂを制御するためのシーケンサを少なくとも実現するように再設定可能論理ブロック２２６を実行時に動的に再設定するために、設定データ３１０Ｂを設定メモリ２３６にロードし得る。再設定可能論理ブロック２２６が設定された後、再設定可能論理ブロック２２６Ａ及び２２６Ｂは、上述されたものと類似しているが管腔内撮像デバイス１０２Ｂに固有の機能を提供し得る。
【００４４】
[0050]  図２及び図３は、ＦＰＧＡ２２０の動的再設定可能部分２２２を再設定するために単一の設定データ３１０を示すが、いくつかの実施形態において、インタフェースのための設定データとシーケンサのための設定データとは、別個の設定データ３１０として記憶されてよい。
【００４５】
[0051]  図４は、本開示の態様による、ＰＩＭ１０４のためのデバイスインタフェース構成４００を示す概略図である。構成４００は、管腔内撮像デバイス１０２との通信のための通信インタフェースとして機能するように設定された再設定可能論理ブロック２２６Ａの例のより詳細なビューを提供する。図４は、議論の単純化のために、ＰＩＭ１０４のインタフェース部分を示すが、図２及び図３に関して上述された他の論理ブロックを含んでよい。図示されるように、インタフェースは、デジタルパス４０２とアナログパス４０４とを含む。デジタルパス４０２はデジタルインタフェースブロック４１０に結合される。アナログパス４０４は、アナログフィルタ４２０、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）４３０、及び信号処理ブロック４４０に結合される。デジタルインタフェースブロック４１０、ＡＤＣ４３０、及び信号処理ブロック４４０は、再設定可能論理ブロック２２６Ａによって実現され得る。図４は１つのアナログフィルタ４２０及び１つのＡＤＣ４３０を示すが、ＰＩＭ１０４は、任意の適切な数のアナログフィルタ４２０及びＡＤＣ４３０を含んでよい。
【００４６】
[0052]  上述されたように、ＰＩＭ１０４は、装着された管腔内撮像デバイス１０２との間でコマンド２４０及びステータス２４２を交換し得る。コマンド２４０及びステータス２４２は、デジタルパス４０２を通じて通信され得る。デジタルインタフェースブロック４１０は、装着された管腔内撮像デバイス１０２Ｃの通信プロトコル（例えば、Ｉ２Ｃ、高速Ｉ２Ｃ、又は任意のシリアル通信スキーム）を実現するように構成され得る。通信プロトコルは、特定の電圧レベル、信号タイプ、及び／又はデータコード化スキームを含む。
【００４７】
[0053]  ＰＩＭ１０４は、装着された管腔内撮像デバイス１０２の撮像コンポーネント１１０によって捕捉された超音波エコー信号２４４を受信することもできる。エコー信号２４４は、アナログパス４０４を通じて搬送され得る。エコー信号２４４は、アナログ高周波数（ＲＦ）信号である。アナログフィルタ４２０は、受信されたエコー信号２４４を調整し得る。ＡＤＣ４３０は、後続のデジタル信号処理のためにアナログ信号をデジタル信号へと変換し得る。場合によっては、アナログフィルタ４２０は、ＡＤＣ４３０のためのアンチエイリアシングフィルタである。アナログフィルタ４２０は、帯域通過フィルタであってよく、その場合、フィルタ特性（例えば、３デシベル（ｄｂ）ロールオフ及び帯域幅）は、超音波エコー信号２４４の帯域幅、エコー信号２４４を生じさせる超音波射出の中心周波数、及び／又はＡＤＣ４３０のサンプリングレートに依存する。信号処理ブロック４４０は、更なる画像処理のためにエコー信号２４４を調整する前処理を実施し得る。いくつかの実施形態において、信号処理ブロック４４０は、装着された管腔内撮像デバイス１０２の撮像コンポーネント１１０に固有のデジタルフィルタ（例えば、ノッチフィルタ）を含み得る。いくつかの実施形態において、信号処理ブロック４４０は、エンベロープ検知アルゴリズム及び／又はＢモード処理のための対数圧縮アルゴリズムを実現し得る。いくつかの実施形態において、信号処理ブロック４４０は、画像分析アルゴリズム（例えば、境界検知及び／又は血流推定）を実現し得る。いくつかの実施形態において、アナログパス４０４は、受信されたエコー信号２４４を増幅するためのアナログ増幅器、及び／又はＡＤＣ４３０の前でＲＦエコー信号２４４を基底帯域信号に変換するための他のミキサ回路を更に含み得る。いくつかの実施形態において、ＡＤＣ４３０は、ＦＰＧＡ２２０の外部にあるＡＤＣであってよい。
【００４８】
[0054]  図５は、本開示の態様による、超音波撮像構成５００を示す概略図である。構成５００は、装着された管腔内撮像デバイス１０２の撮像コンポーネント１１０における超音波射出及び超音波エコー受信を制御するためのシーケンサとして機能するように設定された再設定可能論理ブロック２２６Ｂの例のより詳細なビューを提供する。例えば、再設定可能論理ブロック２２６Ｂは、合成開口超音波撮像を提供するための送信及び／又は受信トリガを制御し得る。構成５００は、撮像コンポーネント１１０、シーケンサブロック５３０及びトリガ信号生成ブロック５４０に結合されたマルチプレクサ５２０を含む。撮像コンポーネント１１０は、図２において図示されたＰＩＭ１０４に装着された管腔内撮像デバイス１０２Ｃの撮像コンポーネント１１０Ｃに対応する。撮像コンポーネント１１０は、超音波トランスデューサ５１０のアレイを含む。シーケンサブロック５３０及びトリガ信号生成ブロック５４０は、再設定可能論理ブロック２２６Ｂによって実現され得る。
【００４９】
[0055]  マルチプレクサ５２０は、複数の送信スイッチング回路５２２を含む。各送信スイッチング回路５２２は、トランスデューサ５１０のうちの１つに結合される。各送信スイッチング回路５２２は、トランスデューサ５１０における超音波射出を作動させ得るドライバと、電気信号（例えば、トリガ信号２４６）をゲート処理し得る、又は電気信号が対応するトランスデューサ５１０へと通過することを可能とし得るスイッチとを含む。
【００５０】
[0056]  シーケンサブロック５３０は、トランスデューサ５１０における作動のタイミング及びシーケンスを（例えば、超音波を射出するために）制御し、トリガ信号生成コンポーネント５４０は、撮像コンポーネント１１０の検知されたデバイス属性又は超音波属性に基づいて、トランスデューサ５１０を作動させるトリガ信号を生成する。マルチプレクサ５２０における送信スイッチング回路５２２は、トリガ信号生成ブロック５４０からトリガ信号２４６を受信し、シーケンサブロック５３０によって提供されたタイミング及びシーケンスに従い、トリガ信号２２８をトランスデューサ５１０に送信する。例えば、シーケンサブロック５３０は、一連のトランスデューサ５１０を発射するシーケンス（例えば、順序及びタイミングを含む）を示すタイミングシーケンス５３２を提供する。
【００５１】
[0057]  いくつかの実施形態において、トランスデューサ５１０は、開口５０４ａ及び５０４ｂを含む開口５０４にグループ化される。いくつかの実施形態において、各トランスデューサ５１０は、１つ又は複数の開口５０４の一部である。各開口５０４は、任意の適切な数のトランスデューサ５１０を含む。シーケンサブロック５３０は、超音波５０２（例えば、超音波送信パルス）を射出するように開口５０４における１つ又は複数のトランスデューサ５１０を作動させる。超音波５０２は、目標の解剖学的構造５０５（例えば、血管）に向かって射出される。図５においては図示されていないが、構成５００は、構造５０５から反射されて戻ってくるエコー信号５０３を受信するためにシーケンサブロック５３０が開口５０４における１つ又は複数のトランスデューサ５１０も作動させるように、トランスデューサに結合された受信スイッチング回路を更に含む。受信されたエコー信号５０３は、構造５０５を表す画像においてＡラインを生む。
【００５２】
[0058]  マルチプレクサ５２０は、各トランスデューサ５１０について別個の送信スイッチング回路５２２を有するように示されているが、送信スイッチング回路５２２は、任意の適切な構成であってよく、例えば、いくつかのトランスデューサ５１０が同一の送信スイッチング回路５２２に結合される。加えて、いくつかの実施形態において、シーケンサブロック５３０は、トリガ信号生成ブロック５４０に結合され、トリガ信号生成ブロック５４０は、エンコードされたトリガ信号を撮像コンポーネント１１０に印加し得る。エンコードされたトリガ信号は、シーケンサブロック５３０によって選択されたトランスデューサ５１０を示す情報を更に含み得る。
【００５３】
[0059]  図６は、本開示の態様による、管腔内超音波撮像システム１００のためのシステム構成６００を示す概略図である。システム構成６００は、システム構成２００と実質的に同様である。例えば、ＰＩＭ１０４は、管腔内撮像デバイス１０２Ｃの装着を検知し得、装着された管腔内撮像デバイス１０２のデバイス属性を特定し得、ＦＰＧＡ２２０の動的再設定可能部分２２２を動的に設定し得る。しかしながら、システム構成６００において、ＰＩＭ１０４は、ＦＰＧＡ２２０の外部に追加的なメモリ６２０を含み、静的設定部分２２４は、追加的な外部メモリインタフェース６１０を含み得る。メモリ６２０は任意のＲＡＭであってよく、大きな記憶サイズ（例えば数メガバイトから数ギガバイト）を有する。外部メモリインタフェース６１０は、ＦＰＧＡ２２０の内部ブロックに結合され、メモリ６２０からの読み取り又はメモリ６２０への書き込みを行うために、ＦＰＧＡ２２０のためのインタフェースを提供する。例えば、信号処理ブロック４４０は、ビーム形成又はフォーカシングアルゴリズムなど、より複雑な信号処理及び／又は画像処理アルゴリズムを実現し得る。複雑なアルゴリズムは、作業データを記憶するために追加的なメモリを必要とする。作業データは、外部メモリインタフェース６１０を介してメモリ６２０に搬送され得る。
【００５４】
[0060]  図７は、本開示の態様による、超音波撮像の方法７００のフロー図である。方法７００のステップは、システム１００によって実行され得る。方法７００は、図２、図４、図５、図６、及び図３のそれぞれに関して説明されたシステム構成２００、４００、５００、及び６００、並びにスキーム３００におけるものと同様の機構を用いる。示されるように、方法７００は、いくつかの列挙されたステップを含むが、方法７００の実施形態は、列挙されたステップの前、後、及び間に、追加的なステップを含んでよい。いくつかの実施形態において、列挙されたステップのうちの１つ又は複数は、省略されてよく、又は他の順序で実施されてよい。
【００５５】
[0061]  ステップ７１０において、方法は、ＰＩＭ（例えばＰＩＭ１０４）によって、ＰＩＭと通信する管腔内撮像デバイス（例えば、管腔内撮像デバイス１０２）のデバイス属性を検知するステップを有し、管腔内撮像デバイスは超音波撮像コンポーネント（例えば、撮像コンポーネント１１０）を含む。デバイス属性は、管腔内撮像デバイスによって通信のために使用される通信プロトコル、信号タイプ（例えば、差分又は共通モード）、及び／又は電圧レベルに関連付けられた情報を含み得、及び／又は撮像コンポーネントの超音波属性（例えば、中心周波数、位相式アレイ又は回転式コアなどの撮像コア）に関連付けられた情報を含み得る。
【００５６】
[0062]  ステップ７２０において、方法７００は、ＰＩＭの第１の再設定可能論理ブロック（例えば、再設定可能論理ブロック２２６Ａ）を設定するために、検知されたデバイス属性に基づいて、ＰＩＭの処理コンポーネント（例えば、処理コンポーネント２３４）によって、第１の設定（例えば、設定データ３１０Ａ）又は第２の設定（例えば、設定データ３１０Ｂ）のうちの少なくとも１つをＰＩＭの設定メモリ（例えば、設定メモリ２３６）にロードするステップを有する。第１の再設定可能論理ブロックは、第１の再設定可能相互接続エレメント（例えば、相互接続エレメント３３２）によって相互接続された第１の複数の論理エレメント（例えば、論理エレメント３３０）を含む。第１の設定又は第２の設定は、超音波撮像コンポーネントとの通信のために第１の複数の論理エレメントが相互接続されるように第１の再設定可能相互接続エレメントのうちの１つ又は複数を設定する。
【００５７】
[0063]  いくつかの実施形態において、第１の設定は第１のデバイス属性に関連付けられ、第２の設定は、第１のデバイス属性とは異なる第２のデバイス属性に関連付けられる。ロードするステップは、検知されたデバイス属性が第１のデバイス属性を含むことを特定する検知に基づいて、第１の設定を設定メモリにロードするステップを有する。場合によっては、第１の設定は、ＰＩＭの不揮発性記憶メモリ（例えば、フラッシュメモリ２１０）からロードされる。
【００５８】
[0064]  いくつかの実施形態において、方法７００は、第１の設定に基づく第１の再設定可能論理ブロックを介して、検知されたデバイス属性に関連付けられた通信プロトコルに基づいて、管腔内撮像デバイスとのデジタル通信リンク（例えば、デジタルパス４０２）を確立するステップを有し得る。ＰＩＭは、デジタル通信リンクを介して、管腔内撮像デバイスを設定するコマンド（例えば、コマンド２４０）を送信し得る。
【００５９】
[0065]  いくつかの実施形態において、第１の設定は、第１の再設定可能論理ブロックを、第１の設定に基づく第１の再設定可能論理ブロックを介して、超音波撮像コンポーネントによって受信された超音波エコー信号（例えば、エコー信号２４４）に関連付けられたアナログ信号を受信するステップを行うように設定し得る。超音波エコー信号は対象者の身体（例えば、血管１２０又は構造３０５）を表す。方法７００は、超音波エコー信号に関連付けられた画像信号をホスト（例えば、ホスト１０６）へと送信するステップを更に有し得る。
【００６０】
[0066]  いくつかの実施形態において、方法７００は、ＰＩＭの第２の再設定可能論理ブロック（例えば、再設定可能論理ブロック２２６Ｂ）を設定するために、超音波撮像処置の目標撮像モード（例えば、Ｂモード又はカラードップラモード）に基づいて、処理コンポーネントによって、第３の設定又は第４の設定を設定メモリにロードするステップを有し得る。第２の再設定可能論理ブロックは、第２の再設定可能相互接続エレメントによって相互接続された第２の複数の論理エレメントを含む。第３の設定又は第４の設定は、超音波射出（例えば、超音波５０２）及び超音波エコー受信（例えば、超音波エコー信号５０３）のために超音波撮像コンポーネントの超音波トランスデューサ（例えば、トランスデューサ５１０）のアレイにトリガ信号のシーケンスを印加するように第２の複数の論理エレメントが相互接続されるように第２の再設定可能相互接続エレメントを設定し得る。
【００６１】
[0067]  本開示の態様はいくつかの利益を提供し得る。例えば、ＰＩＭ１０４への装着の際の管腔内超音波撮像デバイス１０２のデバイス属性の自動的な検知は、ＰＩＭ１０４が、通信のため及び／又は装着された管腔内超音波撮像デバイス１０２の制御のためにリソースを実行時に再構成することを可能とし得る。故に、ＰＩＭ１０４は、異なるタイプの管腔内撮像デバイスをサポートするために実施態様の複数の異なる組合せのためのリソースを含む必要がない。このように、リソースの動的再設定は、ＰＩＭ１０４の占有面積を小さくすること、及びＰＩＭ１０４を低コストにすることを可能とする。動的リソース設定は、別の管腔内撮像デバイスを使用している間にリソースを不必要に占有するのではなく、使用中の管腔内撮像デバイスに基づく複雑なアルゴリズムの実施態様も可能とする。例えば、再設定可能論理ブロックは、使用中の管腔内撮像デバイス及び所望の診断情報に基づく異なるシーケンシングアルゴリズムを実現するように構成され得る。
【００６２】
[0068]  当業者は、上述された装置、システム、及び方法は、様々なやり方で修正され得ることを認識されよう。それ故、当業者は、本開示によって包含される実施形態は、上述の特定の例示的な実施形態に限定されるものではないことを理解されよう。これに関して、例示的な実施形態が図示され、説明されたが、前述の開示における広範な修正、変更、代替が想定される。このような変形は、本開示の範囲から逸脱することなく前述のものになされることが理解される。それ故、添付の特許請求の範囲は、本開示と一貫するやり方で広範に解釈されることが適当である。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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