(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。一実施形態において、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、管腔内撮像デバイスに関連付けられた情報を検知し、検知された情報に基づいて超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定するように構成された処理コンポーネントと、処理コンポーネントと通信し、超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出を制御するために、決定された波形特性に基づいてトリガ信号を生成するように構成されたトリガ信号生成コンポーネントとを備える。
2021517035.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、
前記管腔内撮像デバイスに関連付けられた情報を検知し、検知された前記情報に基づいて前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定する処理コンポーネントと、
前記処理コンポーネントと通信し、前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出を制御するために、決定された前記波形特性に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成コンポーネントと
を備える、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、前記トリガ信号のための波形パルスの数、前記波形パルスの周期性、前記波形パルスのデューティサイクル、前記波形パルスの極性、又は前記波形パルスの振幅のうちの少なくとも１つを、前記検知された情報に基づいて決定することによって、前記波形特性を決定する、請求項１に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項３】
前記患者インタフェースモジュールは、前記処理コンポーネントと前記トリガ信号生成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２に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項４】
前記フィールドプログラマブルゲートアレイは、複数のレジスタを更に含み、前記処理コンポーネントは更に、前記トリガ信号のための波形パルスの数、前記波形パルスの周期性、前記波形パルスのデューティサイクル、前記波形パルスの極性、又は前記波形パルスの振幅のうちの決定された前記少なくとも１つに基づいて、値を前記レジスタにロードし、
前記トリガ信号生成コンポーネントは更に、前記レジスタにおける前記値に基づいて、前記トリガ信号を生成する、請求項３に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項５】
前記超音波撮像コンポーネントはトランスデューサ要素のアレイを備え、前記患者インタフェースモジュールは、前記トリガ信号生成コンポーネントと通信し、前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出を生じるために、前記アレイにおける前記トランスデューサ要素のうちの１つ又は複数のための１つ又は複数のタイミングシーケンスを設定するシーケンシングコンポーネントを更に備える、請求項１に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項６】
前記患者インタフェースモジュールは、前記１つ又は複数のタイミングシーケンスに基づいて前記トリガ信号を前記超音波撮像コンポーネントに印加するトリガ信号印加コンポーネントを更に備える、請求項５に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項７】
前記患者インタフェースモジュールは、前記管腔内撮像デバイスに結合されたインタフェースと、前記インタフェース及び前記処理コンポーネントに結合された検知コンポーネントであって、前記インタフェースへの前記管腔内撮像デバイスの装着を検知する検知コンポーネントとを更に備え、
前記処理コンポーネントは更に、前記検知の際に前記管腔内撮像デバイスから前記情報を読み取ることによって前記情報を検知する、請求項１に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項８】
前記患者インタフェースモジュールは更にホストシステムと通信し、前記処理コンポーネントは更に、検知された前記情報に基づいて前記ホストシステムから前記管腔内撮像デバイスのための設定をリクエストし、前記リクエストに応じて前記ホストシステムから設定を受信し、受信された前記設定に基づいて前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための前記波形特性を決定する、請求項１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、複数の異なる超音波属性を備える複数の異なる超音波撮像コンポーネントに関連付けられた複数の設定を記憶するメモリを更に備え、
前記処理コンポーネントは更に、検知された前記情報に基づいて前記複数の設定から設定を選択し、選択された当該設定に基づいて前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定する、請求項１に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項１０】
前記患者インタフェースモジュールは更にユーザインタフェースと通信し、
前記処理コンポーネントは更に、前記超音波撮像コンポーネントが撮像処置を実施している間に、前記超音波撮像コンポーネントに関連付けられたパラメータを修正するリクエストを前記ユーザインタフェースから受信し、修正されたパラメータに基づいて前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための更新された波形特性を決定し、
前記トリガ信号生成コンポーネントは更に、更新された波形特性に基づいて更新されたトリガ信号を生成し、前記撮像処置中に、前記更新されたトリガ信号を前記超音波撮像コンポーネントに印加する、請求項１に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項１１】
前記修正されたパラメータは、撮像解像度、撮像視野、Ｂモード撮像、及びドップラモード撮像に関連付けられる、請求項１０に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項１２】
前記情報は、前記管腔内撮像デバイスのデバイスタイプ、前記管腔内撮像デバイスのシリアル番号、前記管腔内撮像デバイスの１つ又は複数の動作パラメータのうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項１３】
前記管腔内撮像デバイスは血管内超音波カテーテルである、請求項１に記載の管腔内超音波撮像システム。
【請求項１４】
医療的感知の方法であって、前記方法は、
患者インタフェースモジュールが、当該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に関連付けられた情報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、
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が、検知された前記情報に基づいて前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定するステップと、
前記患者インタフェースモジュールのトリガ信号生成コンポーネントが、前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出を制御するために、決定された前記波形特性に基づいてトリガ信号を生成するステップと、
前記トリガ信号生成コンポーネントが、前記トリガ信号を前記超音波撮像コンポーネントに印加するステップとを有する、方法。
【請求項１５】
前記決定するステップは、前記検知された情報に基づいて、前記トリガ信号のための波形パルスの数、前記波形パルスの周期性、前記波形パルスのデューティサイクル、前記波形パルスの極性、又は前記波形パルスの振幅のうちの少なくとも１つを決定するステップを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記患者インタフェースモジュールのシーケンシングコンポーネントが、前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出を生じるために、前記超音波撮像コンポーネントのトランスデューサアレイにおけるトランスデューサ要素のうちの１つ又は複数のための１つ又は複数のタイミングシーケンスを設定するステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記患者インタフェースモジュールの検知コンポーネントが、前記患者インタフェースモジュールへの前記管腔内撮像デバイスの装着を検知するステップを有し、
前記検知するステップは更に、当該検知の際に前記管腔内撮像デバイスから前記情報を読み取るステップを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記検知された情報に基づいてホストシステムから前記管腔内撮像デバイスのための設定をリクエストするステップと、
リクエストに応じて前記ホストシステムから設定を受信するステップとを更に有し、
前記決定するステップは、受信された前記設定に基づいて前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定するステップを有する、請求項１４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メモリが、複数の異なる超音波属性を備える複数の異なる超音波撮像コンポーネントに関連付けられた複数の設定を記憶するステップと、
前記管腔内撮像デバイスに関連付けられた検知された前記情報に基づいて、前記複数の設定から設定を選択するステップとを更に有し、
前記決定するステップは、選択された前記設定に基づいて前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定するステップを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記超音波撮像コンポーネントが撮像処置を実施している間に、超音波射出の波形特性に関連付けられたパラメータを修正するリクエストを受信するステップと、
修正された前記パラメータに基づいて前記超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための更新された波形特性を決定するステップと、
前記更新された波形特性に基づいて更新されたトリガ信号を生成するステップと、
前記撮像処置中に、前記更新されたトリガ信号を前記超音波撮像コンポーネントに印加するステップとを更に有する、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、リアルタイムで管腔内超音波送信パルスを制御及び変更し得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、異なる医療用撮像処置のために異なるタイプの管腔内超音波撮像デバイスとともに使用され得る。ＰＩＭは、装着された管腔内超音波デバイスに関連付けられたデバイス情報を自動的に検知し、デバイス情報に基づいて管腔内撮像デバイスにおける超音波射出を制御するためのトリガ信号を生成し得る。
【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作成するために、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作成する。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要素が、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。トランスデューサ要素は、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要素（又は要素のグループ）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（それ故に固定式と呼称される）、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。回転する機械的要素が存在しないので、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カテーテル及び／又は異なる撮像モードは、異なる波形特性を有する超音波を射出することを通じて異なる撮像情報を提供する。例えば、異なるＩＶＵＳカテーテルは、異なる中心周波数において超音波射出を提供する。関心対象の解剖学的構造及び必要とされる診断情報に応じて、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）が使用される。トランスデューサにおける超音波の射出（例えば、超音波送信パルス）は、トリガ信号によって駆動される。異なる波形特性を有する超音波を生成するために、異なる波形特性を有するトリガ信号が使用される。
【０００６】
[0006]  ＩＶＵＳ撮像システムにおいて、超音波送信パルス設定は、典型的には事前に定められている。故に、トリガ信号の生成は、典型的には、システムのために事前設定される。したがって、超音波送信パルス設定に対する変更は、ハードウェア及び／又はシステムの変更を必要とする。
【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、検知コンポーネント、トリガ信号生成コンポーネント、及びコントローラを含むＰＩＭを提供する。検知コンポーネントは、ＰＩＭへのＩＶＵＳカテーテルの装着を検知し得る。ＩＶＵＳカテーテルは、超音波トランスデューサを含み得る。検知コンポーネントは、ＩＶＵＳカテーテルに関連付けられたデバイス情報（例えば、シリアル番号、カテーテルタイプ、超音波属性及び／又は生理学的感知モダリティ）を特定するために、コントローラと協調し得る。コントローラは、特定されたデバイス情報に基づいて、ＩＶＵＳカテーテルに固有の超音波波形パラメータを取得し得る。コントローラは、超音波波形パラメータに基づいてトランスデューサにおける超音波射出を駆動するためにトリガ信号を生成するようにトリガ信号生成コンポーネントを設定し得る。コントローラは、トランスデューサにおける超音波射出波形特性を変更するために、ユーザからの入力に基づいて、リアルタイムでトリガ信号生成コンポーネントを再設定し得る。
【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、管腔内撮像デバイスに関連付けられた情報を検知し、検知された情報に基づいて超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定するように構成された処理コンポーネントと、処理コンポーネントと通信し、超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出を制御するために、決定された波形特性に基づいてトリガ信号を生成するように構成されたトリガ信号生成コンポーネントとを備える。
【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、トリガ信号のための波形パルスの数、波形パルスの周期性、波形パルスのデューティサイクル、波形パルスの極性、又は波形パルスの振幅のうちの少なくとも１つを、検知された情報に基づいて決定することによって、波形特性を決定するように構成される。いくつかの実施形態において、ＰＩＭは、処理コンポーネントとトリガ信号生成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。いくつかの実施形態において、ＦＰＧＡは、複数のレジスタを更に含み、処理コンポーネントは更に、トリガ信号のための波形パルスの数、波形パルスの周期性、波形パルスのデューティサイクル、波形パルスの極性、又は波形パルスの振幅のうちの決定された少なくとも１つに基づいて、値をレジスタにロードするように構成され、トリガ信号生成コンポーネントは更に、レジスタにおける値に基づいて、トリガ信号を生成するように構成される。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トランスデューサ要素のアレイを備え、ＰＩＭは、トリガ信号生成コンポーネントと通信し、超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出を生じるために、アレイにおけるトランスデューサ要素のうちの１つ又は複数のための１つ又は複数のタイミングシーケンスを設定するように構成されたシーケンシングコンポーネントを更に備える。いくつかの実施形態において、ＰＩＭは、１つ又は複数のタイミングシーケンスに基づいてトリガ信号を超音波撮像コンポーネントに印加するように構成されたトリガ信号印加コンポーネントを更に備える。いくつかの実施形態において、ＰＩＭは、管腔内撮像デバイスに結合されたインタフェースと、インタフェース及び処理コンポーネントに結合された検知コンポーネントであって、インタフェースへの管腔内撮像デバイスの装着を検知するように構成された検知コンポーネントとを更に備え、処理コンポーネントは更に、検知の際に管腔内撮像デバイスから情報を読み取ることによって情報を検知するように構成される。いくつかの実施形態において、ＰＩＭは更にホストシステムと通信し、処理コンポーネントは更に、検知された情報に基づいてホストシステムから管腔内撮像デバイスのための設定をリクエストし、リクエストに応じてホストシステムから設定を受信し、受信された設定に基づいて超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定するように構成される。いくつかの実施形態において、ＰＩＭは、複数の異なる超音波属性を備える複数の異なる超音波撮像コンポーネントに関連付けられた複数の設定を記憶するように構成されたメモリを更に備え、処理コンポーネントは更に、超音波撮像コンポーネントに関連付けられた検知された情報に基づいて複数の設定から設定を選択し、選択された設定に基づいて超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定するように構成される。いくつかの実施形態において、ＰＩＭは更にユーザインタフェースと通信し、処理コンポーネントは更に、超音波撮像コンポーネントが撮像処置を実施している間に、超音波撮像コンポーネントに関連付けられたパラメータを修正するリク���ストをユーザインタフェースから受信し、修正されたパラメータに基づいて超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための更新された波形特性を決定するように構成され、トリガ信号生成コンポーネントは更に、更新された波形特性に基づいて更新されたトリガ信号を生成し、撮像処置中に、更新されたトリガ信号を超音波撮像コンポーネントに印加するように構成される。いくつかの実施形態において、修正されたパラメータは、撮像解像度、撮像視野、Ｂモード撮像、及びドップラモード撮像に関連付けられる。いくつかの実施形態において、情報は、管腔内撮像デバイスのデバイスタイプ、管腔内撮像デバイスのシリアル番号、管腔内撮像デバイスの１つ又は複数の動作パラメータのうちの少なくとも１つを更に含む。いくつかの実施形態において、管腔内撮像デバイスは血管内超音波（ＩＶＵＳ）カテーテルである。
【００１０】
[0010]  一実施形態において、医療的感知の方法は、患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）が、ＰＩＭと通信する管腔内撮像デバイスに関連付けられた情報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の処理コンポーネントが、検知された情報に基づいて超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定するステップと、ＰＩＭのトリガ信号生成コンポーネントが、超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出を制御するために、決定された波形特性に基づいてトリガ信号を生成するステップと、トリガ信号生成コンポーネントが、トリガ信号を超音波撮像コンポーネントに印加するステップとを有する。
【００１１】
[0011]  いくつかの実施形態において、決定するステップは、検知された情報に基づいて、トリガ信号のための波形パルスの数、波形パルスの周期性、波形パルスのデューティサイクル、パルスの極性、又は波形パルスの振幅のうちの少なくとも１つを決定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、ＰＩＭのシーケンシングコンポーネントが、超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出を生じるために、超音波撮像コンポーネントのトランスデューサアレイにおけるトランスデューサ要素のうちの１つ又は複数のための１つ又は複数のタイミングシーケンスを設定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の検知コンポーネントが、ＰＩＭへの管腔内撮像デバイスの装着を検知するステップを有し、検知するステップは更に、検知の際に管腔内撮像デバイスから情報を読み取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、検知された情報に基づいてホストシステムから管腔内撮像デバイスのための設定をリクエストするステップと、リクエストに応じてホストシステムから設定を受信するステップとを更に有し、決定するステップは、受信された設定に基づいて超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定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、ＰＩＭのメモリが、複数の異なる超音波属性を備える複数の異なる超音波撮像コンポーネントに関連付けられた複数の設定を記憶するステップと、管腔内撮像デバイスに関連付けられた検知された情報に基づいて複数の設定から設定を選択するステップとを更に有し、決定するステップは、選択された設定に基づいて超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための波形特性を決定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、超音波撮像コンポーネントが撮像処置を実施している間に、超音波射出の波形特性に関連付けられたパラメータを修正するリクエストを受信するステップと、修正されたパラメータに基づいて超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための更新された波形特性を決定するステップと、更新された波形特性に基づいて更新されたトリガ信号を生成するステップと、撮像処置中に、更新されたトリガ信号を超音波撮像コンポーネントに印加するステップとを更に有する。
【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、超音波撮像構成を示す概略図である。
【図４】[0017]  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５】[0018]  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６】[0019]  本開示の態様による、可変的超音波送信パルスの生成及び制御のためのフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の実施態様を示す概略図である。
【図７】[0020]  本開示の態様による、超音波射出を制御するためのトリガ信号を示すグラフである。
【図８】[0021]  本開示の態様による、超音波送信パルスを生成及び制御する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[0022]  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つの実施態様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】
[0023]  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、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】
[0024]  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、心臓血管系、末梢血管系、神経血管系、腎血管系、及び／又は身体内の任意の他の適切な解剖学的構造／管腔など、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。例えば、デバイス１０２は、これらに限定するものではないが、肝臓、心臓、腎臓、胆嚢、膵臓、肺、食道などの臓器；管；腸；脳、硬膜嚢、脊髄、末梢神経などの神経系構造；尿路；並びに血管系、心臓又は心臓の心室若しくは他の部分内の弁、及び／又は身体の他の系などの、任意の数の解剖学的場所及び組織タイプを検査するために使用される。自然の構造に加えて、デバイス１０２は、これらに限定するものではないが、心臓弁、ステント、シャント、フィルタ及び他のデバイスなどの、人工的な構造を検査するために使用される。
【００１８】
[0025]  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】
[0026]  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）から約２０ＭＨｚ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】
[0027]  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】
[0028]  ＰＩＭ１０４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を設定する制御信号を生成すること、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すること、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へと搬送することを含む。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】
[0029]  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】
[0030]  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】
[0031]  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】
[0032]  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。
【００２６】
[0033]  加えて、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、異なる撮像モードが必要とされる。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。
【００２７】
[0034]  更に、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。
【００２８】
[0035]  故に、中心周波数、帯域幅、振幅、パルス持続期間、デューティサイクル、及び／又はパルス若しくはサイクルの数など異なる超音波波形の形状又は波形パラメータによって異なる撮像結果又は診断情報が達成される。実施形態において、ＰＩＭ１０４は、本明細書においてより詳細に説明されるように、管腔内撮像デバイス１０２における超音波射出が、使用中の管腔内撮像デバイス１０２、所望の医療用途、及び／又は医療処置中の撮像パラメータ修正に動的に適合するようにトリガ信号の可変的制御を提供する。
【００２９】
[0036]  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。高レベルにおいて、ＰＩＭ１０４に管腔内撮像デバイス１０２が装着されると、ＰＩＭ１０４は、管腔内撮像デバイス１０２に関連付けられたデバイス情報２１２を検知及び特定し得る。ＰＩＭ１０４は、特定されたデバイス情報２１２に基づいて、ホスト１０６から、装着された管腔内撮像デバイス１０２に固有のパラメータ設定２３０（例えば、所望の超音波波形のためのパラメータ）をリクエストし得る。ＰＩＭ１０４は、受信されたパラメータ設定２３０に基づいてトリガ信号２２８を生成し得る。トリガ信号２２８は、所望の波形を有する超音波を射出するために、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をトリガ又は駆動し得る。トリガ信号２２８は、電気信号である。場合によっては、トリガ信号２２８は、高電圧信号である。図示されるように、ＰＩＭ１０４は、デバイスインタフェース２０２と、トリガ信号生成コンポーネント２２０と、検知コンポーネント２２２と、シーケンサ２２４と、コントローラ２２６と、ホストインタフェース２０４とを含む。
【００３０】
[0037]  デバイスインタフェース２０２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インタフェースコネクタを含む。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要素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】
[0038]  異なる管腔内撮像デバイス１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｃは、異なる寸法、異なる撮像性能（例えば、超音波中心周波数）、及び／又は制御パラメータの異なるセットを有する。撮像コンポーネント１１０Ａ、１１０Ｂ、及び１１０Ｃは、超音波射出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。各管腔内撮像デバイス１０２はメモリ２１０を含む。メモリ２１０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に関連する他の動作パラメータ（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電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）などの不揮発性メモリである。
【００３２】
[0039]  ホストインタフェース２０４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。
【００３３】
[0040]  検知コンポーネント２２２は、デバイスインタフェース２０２及びコントローラ２２６に結合される。検知コンポーネント２２２は、管腔内撮像デバイス１０２の装着を検知し、コントローラ２２６にこの検知を通知するように構成された論理回路を含む。例として、ユーザ又は臨床医は、特定の医療用途のために管腔内撮像デバイス１０２Ｃを選択し、実線のリンク２０６によって示されるように、管腔内撮像デバイス１０２ＣをＰＩＭ１０４におけるデバイスインタフェース２０２に接続する。検知コンポーネント２２２は、検知された装着をコントローラ２２６に通知する。
【００３４】
[0041]  コントローラ２２６は、トリガ信号生成コンポーネント２２０、シーケンサ２２４、及びホストインタフェース２０４に結合される。コントローラ２２６は、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。コントローラ２２６は、検知コンポーネント２２２からデバイス検知又は装着通知を受信し、装着された管腔内撮像デバイス１０２から（例えば、管腔内撮像デバイス１０２Ｃのメモリ２１０から）デバイス情報２１２を読み取るように構成される。コントローラ２２６は、特定されたデバイス情報２１２に基づいて、ホスト１０６からパラメータ設定２３０をリクエストする。パラメータ設定２３０は、装着された管腔内撮像デバイス１０２を制御及び／又は設定するためのパラメータを含む。例えば、コントローラ２２６が、管腔内撮像デバイス１０２ＡがＰＩＭ１０４と通信していることを特定すると、コントローラ２２６は、ホスト１０６からパラメータ設定２３０Ａをリクエストする。或いは、コントローラ２２６が、管腔内撮像デバイス１０２ＢがＰＩＭ１０４と通信していることを特定すると、コントローラ２２６は、ホスト１０６からパラメータ設定２３０Ｂをリクエストする。更には、コントローラ２２６が、管腔内撮像デバイス１０２ＣがＰＩＭ１０４と通信していることを特定すると、コントローラ２２６は、ホスト１０６からパラメータ設定２３０Ｃをリクエストする。
【００３５】
[0042]  パラメータ設定２３０Ａ、２３０Ｂ、及び２３０Ｃの各々は、対応する管腔内撮像デバイス１０２のための超音波波形パラメータを含む。超音波波形パラメータの例としては、１つ又は複数の動作超音波中心周波数、超音波信号帯域幅、超音波パルス持続期間、パルスにおける信号ゾーンの数、パルス振幅、パルス極性、パルスデューティサイクル、パルスの数、又は波形の形状又は波形特性を記述する任意の他の適切なパラメータなどがある。コントローラ２２６は、受信されたパラメータ設定２３０に基づいてトリガ信号生成コンポーネント２２０を設定する。いくつかの実施形態において、コントローラ２２６は、受信されたパラメータ設定２３０に基づいて追加的な波形パラメータを決定し、更に、決定された波形パラメータに基づいてトリガ信号生成コンポーネント２２０を設定する。
【００３６】
[0043]  トリガ信号生成コンポーネント２２０は、デバイスインタフェース２０２に結合され、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）と通信する。トリガ信号生成コンポーネント２２０は、コントローラ２２６によって適用された設定に従ってトリガ信号２２８を生成するように構成されたソフトウェアコンポーネント及び／又はハードウェアコンポーネント（例えば、論理回路及び回路）を含む。トリガ信号２２８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（例えば、撮像コンポーネント１１０Ｃ）に印加される。トリガ信号２２８は、超音波を射出するように撮像コンポーネント１１０を開始又はトリガする。
【００３７】
[0044]  シーケンサ２２４はトリガ信号生成コンポーネント２２０に結合される。シーケンサ２２４は、送信及び／又は受信のため、例えば、本明細書においてより詳細に説明されるように、合成開口超音波撮像を提供するために、（例えば、撮像コンポーネント１１０Ｃにおける）超音波トランスデューサ要素のためのシーケンス順序及びタイミングを決定するように構成されたソフトウェアコンポーネント及び／又はハードウェアコンポーネントを含む。
【００３８】
[0045]  例として、管腔内撮像デバイス１０２ＡがＰＩＭ１０４に接続されると、コントローラ２２６は、管腔内撮像デバイス１０２ＡがＰＩＭ１０４と通信していることを自動的に特定し得る。コントローラ２２６は、管腔内撮像デバイス１０２Ａに関連付けられたパラメータ設定２３０Ａを取得し得、撮像コンポーネント１１０Ａの超音波属性に固有の波形を含むトリガ信号２２８を生成するようにトリガ信号生成コンポーネント２２０を動的に設定し得る。
【００３９】
[0046]  代替的に、管腔内撮像デバイス１０２ＢがＰＩＭ１０４に接続されると、コントローラ２２６は、管腔内撮像デバイス１０２ＢがＰＩＭ１０４と通信していることを自動的に特定し得る。コントローラ２２６は、管腔内撮像デバイス１０２Ｂに関連付けられたパラメータ設定２３０Ｂを取得し得、撮像コンポーネント１１０Ｂの超音波属性に固有の波形を含むトリガ信号２２８を生成するようにトリガ信号生成コンポーネント２２０を動的に設定し得る。
【００４０】
[0047]  図３は、本開示の態様による、超音波撮像構成３００を示す概略図である。構成３００は、合成開口超音波撮像を提供するための、シーケンサ２２４とトリガ信号生成コンポーネント２２０との間の相互作用のより詳細なビューを提供する。構成３００は、撮像コンポーネント１１０、シーケンサ２２４及びトリガ信号生成コンポーネント２２０に結合されたマルチプレクサ３２０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１１０Ｃは、超音波トランスデューサ３１０のアレイを含む。
【００４１】
[0048]  マルチプレクサ３２０は、複数の送信スイッチング回路３２２を含む。各送信スイッチング回路３２２は、トランスデューサ３１０のうちの１つに結合される。各送信スイッチング回路３２２は、トランスデューサ３１０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２２８）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３１０へと通過することを可能とし得るスイッチとを含む。
【００４２】
[0049]  上述のように、シーケンサ２２４は、トランスデューサ３１０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２２０は、コントローラ２２６によって提供された波形パラメータに基づいて、トランスデューサ３１０を作動させるトリガ信号を生成する。マルチプレクサ３２０における送信スイッチング回路３２２は、トリガ信号生成コンポーネント２２０からトリガ信号２２８を受信し、シーケンサ２２４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３１０に送信する。例えば、シーケンサ２２４は、一連のトランスデューサ３１０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３３０を提供する。
【００４３】
[0050]  いくつかの実施形態において、トランスデューサ３１０は、開口３０４ａ及び３０４ｂを含む開口３０４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３１０は、１つ又は複数の開口３０４の一部である。各開口３０４は、任意の適切な数のトランスデューサ３１０を含む。シーケンサ２２４は、超音波３０２を射出するように開口３０４における１つ又は複数のトランスデューサ３１０を作動させる。超音波３０２は、目標の解剖学的構造３０５（例えば、血管）に向かって射出される。図３においては図示されていないが、構成３００は、構造３０５から反射されて戻ってくるエコー信号３０３を受信するためにシーケンサ２２４が開口３０４における１つ又は複数のトランスデューサ３１０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３０３は、構造３０５を表す画像においてＡラインを作成する。
【００４４】
[0051]  マルチプレクサ３２０は、各トランスデューサ３１０について別個の送信スイッチング回路３２２を有するように示されているが、送信スイッチング回路３２２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３１０が同一の送信スイッチング回路３２２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２２４は、トリガ信号生成コンポーネント２２０に結合される。シーケンサ２２４は、撮像コンポーネント１１０における送信パルスのトリガリングを制御するためにトリガ信号生成コンポーネント２２０と協調し得る。
【００４５】
[0052]  図４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４００を示す概略図である。システム構成４００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１０２Ｃのデバイス情報２１２を特定し得、特定されたデバイス情報２１２に基づいて管腔内撮像デバイス１０２のためのトリガ信号２２８を生成し得る。しかしながら、システム構成４００においては、ＰＩＭ１０４は、コントローラ２２６に結合されたメモリ４１０を含む。メモリ４１０は、複数のパラメータ設定４３０を記憶するように構成されたＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリである。パラメータ設定４３０は、デバイスに固有であり、パラメータ設定２３０と実質的に同様である。例えば、パラメータ設定４３０Ａ、４３０Ｂ、及び４３０Ｃは、管腔内撮像デバイス１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｃをそれぞれ設定するために使用される。故に、装着された管腔内撮像デバイス１０２Ｃのデバイス情報２１２を特定すると、コントローラ２２６は、システム構成２００におけるようにホスト１０６からリクエストする代わりに、特定されたデバイス情報２１２に基づいて、メモリ４１０に記憶されたパラメータ設定４３０から設定を選択する。
【００４６】
[0053]  図５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５００を示す概略図である。システム構成５００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１０２の装着を検知し得、装着された管腔内撮像デバイス１０２のデバイス情報２１２を特定し得、特定されたデバイス情報２１２に基づいて管腔内撮像デバイス１０２のためのトリガ信号２２８を生成し得る。しかしながら、システム構成５００においては、ホスト１０６は、管腔内撮像デバイス１０２が使用されているときに、医療処置の医療用撮像中にユーザ入力５１０を受信し得、ＰＩＭ１０４は、ユーザ入力５１０に基づいて、リアルタイムで撮像コンポーネント１１０における超音波射出の波形を動的に再設定し得る。
【００４７】
[0054]  例えば、医療処置を行っている臨床医は、超音波中心周波数、パルス持続期間、デューティサイクル、パルスの極性、信号エネルギーレベル、及び／又はサイクルの数などの超音波撮像パラメータを調節又は修正すると決めることがある。臨床医は、所望の調節又は修正をユーザ入力５１０として、例えば、コンソール上のグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）、マウス、キーボード、タッチスクリーンなどを介してホスト１０６に入力する。ホスト１０６は、ユーザ入力５１０をリンク２０８を介してＰＩＭ１０４に送信する。コントローラ２２６は、ユーザ入力５１０を受信し、ユーザ入力５１０に基づいてトリガ信号生成コンポーネント２２０を再設定する。場合によっては、ユーザ入力５１０は、撮像コンポーネント１１０における超音波射出を制御するための波形パラメータを含む。他の場合には、コントローラ２２６が、ユーザ入力５１０に基づいて、撮像コンポーネント１１０における超音波射出を制御するための波形パラメータを決定する。
【００４８】
[0055]  例として、処置の開始時（例えば、時間Ｔ１）に、コントローラ２２６は、ホスト１０６から受信されたパラメータ設定２３０に基づいてトリガ信号２２８を生成するようにトリガ信号生成コンポーネント２２０を設定する。続いて、時間Ｔ２に、ユーザは、波形パラメータを修正するためにユーザ入力５１０を入力する。これに応じて、コントローラ２２６は、ユーザ入力５１０から受信された修正されたパラメータに基づいて、更新されたトリガ信号５２８を生成するようにトリガ信号生成コンポーネント２２０を再設定する。時間Ｔ３に、更新されたトリガ信号５２８（破線のボックスとして図示されている）は、撮像コンポーネント１１０に印加される。更新されたトリガ信号は、例えば後続の作動のために、シーケンサ２２４によって提供されたタイミングに基づいて印加され得る。
【００４９】
[0056]  図から分かるように、システム設定５００は、ユーザが、任意のハードウェア及び／又はシステムコンポーネント（例えば、ＰＩＭ１０４）を変更することなく、又はシステム１００を再起動することなく、撮像設定又は送信超音波パルスを修正することを可能とする。
【００５０】
[0057]  図６は、本開示の態様による、可変的超音波送信パルスの生成及び制御のためのＦＰＧＡ６００の実施態様を示す概略図である。例えば、ＦＰＧＡ６００は、ＰＩＭ１０４内に位置し得る。図７は、本開示の態様による、超音波射出を制御するためのトリガ信号７００を示すグラフである。図７において、ｘ軸は時間をある一定の単位において表し、ｙ軸は信号電圧レベルをある一定の単位において表す。
【００５１】
[0058]  ＦＰＧＡ６００は、プログラム可能相互接続によって接続された複数の設定可能論理ブロックを含む。図示されるように、ＦＰＧＡ６００は、シーケンサ６１０、処理コンポーネント６２０、複数のレジスタ６３０、複数のカウンタ６４０、及び有限状態機械（ＦＳＭ）６５０を実現するように構成される。
【００５２】
[0059]  シーケンサ６１０は、シーケンサ２２４と実質的に同様である。シーケンサ６１０は、例えば、図３に関して超音波撮像設定３００において上述された合成開口超音波撮像のために、撮像コンポーネント１１０におけるトランスデューサ要素（例えば、トランスデューサ３１０）の任意のアレイを発射又はトリガするためのタイミングシーケンスを提供するように構成される。
【００５３】
[0060]  処理コンポーネント６２０は、マイクロコントローラなどのプログラム可能コントローラである。コントローラ２２６と同様の超音波送信パルス制御を提供するために、ソフトウェア又はファームウェアが処理コンポーネント６２０上で実行される。例えば、処理コンポーネント６２０は、ホスト（例えば、ホスト１０６）からのパラメータ設定（例えば、パラメータ設定２３０及び４３０）、又はＦＰＧＡ６００に含まれたメモリ（例えば、メモリ４１０）に記憶された設定から選択されたパラメータ設定（例えば、パラメータ設定２３０及び４３０）を取得し得る。設定は、超音波射出の波形の形状を制御するパラメータを含み得る。
【００５４】
[0061]  レジスタ６３０は、処理コンポーネント６２０によって（例えば、読み取り及び書き込みのために）アクセス可能である。例えば、処理コンポーネントは、パラメータ値をレジスタ６３０にロードし得る。各カウンタ６４０は、カウント機能を実施し、対応するレジスタ６３０に基づいてカウントアップ又はカウントダウンを行う。ＦＳＭ６５０は、カウンタ６４０及びレジスタ６３０にアクセスする。ＦＳＭ６５０は、レジスタ６３０における値に基づいて、出力ライン６６０においてトリガ信号又はパルスのシーケンスを生成し、本明細書においてより詳細に説明されるように、状態遷移のためにカウンタ６４０を使用する。
【００５５】
[0062]  いくつかの実施形態において、図示されていないが、ＦＳＭ６５０は、複数の信号ライン、例えば、ロードライン、デクリメントライン、及び値ラインを介して各カウンタ６４０に結合される。ＦＳＭ６５０は、対応するロードラインを介してカウンタ６４０内に値をロードする。ＦＳＭ６５０は、対応するデクリメントラインを介してカウンタ６４０における値のデクリメントをトリガし得る。ＦＳＭ６５０は、値ラインを介してカウンタ６４０からの値の読み取り又は取り出しを行う。
【００５６】
[0063]  例として、ＦＰＧＡ６００は、トリガ信号７００（例えば、トリガ信号２２８及び５２８）を生成するように構成される。図７は、議論の単純化のために、各々が２つの信号ゾーン７１０及び７２０を有する２つのトリガパルス７０２を示すが、本開示の実施形態は、トリガ信号７００に任意の適切な数のパルス７０２（例えば、５個、１０個、１２個、又は２０個）を含むように拡張されることは認識されよう。ゾーン７１０の持続期間７１２及びレベル７１４、ゾーン７２０の持続期間７２２及びレベル７２４、並びにサイクル又はパルス７０２の数は、設定可能又はプログラム可能であり、異なる波形の形状を有する異なる超音波射出を提供するために変更される。設定は、持続期間７１２及び７２２、レベル７１４及び７２４、並びにサイクル又はパルス７０２の数のための値を含む。例えば、超音波の中心周波数は、持続期間７１２及び７２２を変更することによって変更される。超音波の信号エネルギーレベルは、レベル７１４及び７２４を変更することによって変更される。
【００５７】
[0064]  例えば、処理コンポーネント６２０は、ゾーン７１０の持続期間７１２及びレベル７１４の値をそれぞれ持続期間レジスタ６３０Ａ及びレベルレジスタ６３０Ｄにロードし得る。処理コンポーネント６２０は、ゾーン７２０の持続期間７２２及びレベル７２４の値をそれぞれ持続期間レジスタ６３０Ｂ及びレベルレジスタ６３０Ｅにロードし得る。処理コンポーネント６２０は、サイクル又はパルス７０２の数をサイクルレジスタ６３０Ｃにロードし得る。場合によっては、処理コンポーネント６２０は、デフォルトレベル値をレジスタ６３０Ｆにロードし得る。
【００５８】
[0065]  持続期間レジスタ６３０のビット幅は、実施形態に応じて変わる。いくつかの実施形態において、持続期間レジスタ６３０Ａ及び６３０Ｂは各々、約０から約４０９５の間の持続期間値を保持するために約１２ビットのビット幅を有する。サイクルレジスタ６３０Ｃは、約０から１５の間のサイクル数の値を保持するために約４ビットのビット幅を有する。レベルレジスタ６３０Ｄ、６３０Ｅ、及び６３０Ｆは各々、０（例えば、低レベル）又は１（例えば、高レベル）のアサーションレベル値を保持するために約１ビットのビット幅を有する。
【００５９】
[0066]  ＦＳＭ６５０は、レジスタ６３０及びカウンタ６４０における値に基づいて、トリガ信号７００を生成する。例として、ＦＳＭ６５０は、サイクルレジスタ６３０Ｃにおける値をカウンタ６４０Ｃに（例えば、対応するロードラインを介して）ロードし、持続期間レジスタ６３０Ａにおける値をカウンタ６４０Ａにロードする。ＦＳＭ６５０は、レベルレジスタ６３０Ｄにおける値に基づいてトリガ信号７００をある信号レベル（例えば、信号レベル７１４）に保持することによってゾーン７１０を生成する。カウンタ６４０Ａはカウントダウンを行う。
【００６０】
[0067]  カウンタ６４０Ａが０までカウントすると、ＦＳＭ６５０は、ゾーン７２０を生成するように遷移する。ＦＳＭ６５０は、持続期間レジスタ６３０Ｂにおける値をカウンタ６４０Ｂにロードする。ＦＳＭ６５０は、レベルレジスタ６３０Ｅにおける値に基づいて信号を次の信号レベル（例えば、信号レベル７２４）に遷移させる。カウンタ６４０Ａと同様に、カウンタ６４０Ｂはカウントダウンを行う。
【００６１】
[0068]  カウンタ６４０Ｂが０までカウントすると、ＦＳＭ６５０は（例えば、対応するデクリメントラインを介して）カウンタ６４０Ｃをデクリメントする。カウンタ６４０Ｃにおける値が０より大きいとき、ＦＳＭ６５０は、上述のゾーン７１０及び７２０の生成を繰り返し、次のパルス７０２を生じる。例えば、ＦＳＭ６５０は、カウンタ６４０Ｃにおける値を（例えば、対応する値ラインを介して）読み込み、デクリメント後に値が０より大きいか判定する。
【００６２】
[0069]  図８は、本開示の態様による、超音波送信パルスを生成及び制御する方法８００のフロー図である。方法８００のステップは、システム１００によって実行され得る。方法８００は、図２、図４、図５、図３、及び図６のそれぞれに関して説明されたシステム構成２００、４００、及び５００、超音波撮像設定３００、及びＦＰＧＡ６００の実施態様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８００は、いくつかの列挙されたステップを含むが、方法８００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。
【００６３】
[0070]  ステップ８１０において、方法８００は、ＰＩＭ（例えばＰＩＭ１０４）によって、超音波撮像コンポーネント（例えば、超音波撮像コンポーネント１１０）を含む管腔内撮像デバイス（例えば、管腔内撮像デバイス１０２）に関連付けられた情報（例えば、デバイス情報２１２）を検知するステップを有する。管腔内撮像デバイスは、ＰＩＭのコネクタ（例えば、デバイスインタフェース２０２）にプラグ接続され、ＰＩＭと通信する。この情報は、超音波属性（例えば、超音波射出のための動作パラメータ）及び／又は管腔内撮像デバイスに関連付けられたデバイス属性（例えば、デバイスタイプ、デバイスモデル、シリアル番号、デバイス設定パラメータ）を特定する。
【００６４】
[0071]  ステップ８２０において、方法８００は、処理コンポーネント（例えば、処理コンポーネント６２０）によって、検知された情報（例えば、特定された超音波属性及び／又はデバイス属性）に基づいて超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出（例えば、超音波３０２）のための波形特性を決定するステップを有する。
【００６５】
[0072]  ステップ８３０において、方法８００は、ＰＩＭのトリガ信号生成コンポーネント（例えば、トリガ信号生成コンポーネント２２０及びＦＳＭ６５０）によって、超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出を制御するために、決定された波形特性に基づいてトリガ信号（例えば、トリガ信号２２８及び７００）を生成するステップを有する。
【００６６】
[0073]  ステップ８４０において、方法８００は、トリガ信号生成コンポーネントによって、トリガ信号を超音波撮像コンポーネントに印加するステップを有する。
【００６７】
[0074]  いくつかの実施形態において、波形特性を決定するステップは、検知された情報に基づいて、トリガ信号のための波形パルスの数、波形パルスの周期性、波形パルスのデューティサイクル、波形パルスの極性、又は波形パルスの振幅のうちの少なくとも１つを決定するステップを有する。
【００６８】
[0075]  いくつかの実施形態において、方法８００は、ＰＩＭのシーケンシングコンポーネント（例えば、シーケンサ２２４）によって、超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出を生じるために、超音波撮像コンポーネントのトランスデューサアレイにおけるトランスデューサ要素（例えば、トランスデューサ３１０）のうちの１つ又は複数のための１つ又は複数のタイミングシーケンス（例えば、シーケンス３３０）を設定するステップを更に有する。
【００６９】
[0076]  いくつかの実施形態において、方法８００は、ＰＩＭの検知コンポーネント（例えば、検知コンポーネント２２２）によって、ＰＩＭへの管腔内撮像デバイスの装着を検知するステップを更に有する。検知するステップは、検知の際に管腔内撮像デバイスからデバイス情報（例えば、メモリ２１０に記憶されたもの）を読み取るステップを有する。
【００７０】
[0077]  いくつかの実施形態において、方法８００は、検知された情報に基づいてホストシステム（例えば、ホスト１０６）から管腔内撮像デバイスのための設定（例えば、パラメータ設定２３０）をリクエストするステップと、リクエストに応じてホストシステムから設定を受信するステップとを更に有する。波形特性は受信された設定に基づいて決定される。
【００７１】
[0078]  いくつかの実施形態において、方法８００は、ＰＩＭのメモリ（例えば、メモリ４１０）において、複数の異なる超音波属性を備える複数の異なる超音波撮像コンポーネントに関連付けられた複数の設定（例えば、パラメータ設定４３０）を記憶するステップを更に有する。方法８００は、検知された情報に基づいて複数の設定から設定を選択する。波形特性は、選択された設定に基づいて決定される。いくつかの他の実施形態において、方法８００は、波形特性を決定するために、ホストから受信された設定及び／又はＰＩＭにおいて記憶された複数の設定から選択された設定を用いる。
【００７２】
[0079]  いくつかの実施形態において、方法８００は、超音波撮像コンポーネントが撮像処置を実施している間に、超音波射出の波形特性に関連付けられたパラメータを（例えば、ユーザ入力５１０を介して）修正するリクエストを受信するステップを更に有する。方法８００は、修正されたパラメータに基づいて、超音波撮像コンポーネントにおける超音波射出のための更新された波形特性を決定する。方法８００は、更新された波形特性に基づいて、更新されたトリガ信号（例えば、トリガ信号５２８及び７００）を生成する。方法８００は、撮像処置中に、更新されたトリガ信号を超音波撮像コンポーネントに印加する。場合によっては、更新されたトリガ信号を使用して超音波撮像コンポーネントによって撮影された画像は、モニタ又はコンソール（例えば、ディスプレイ１０８）上に表示され得る。
【００７３】
[0080]  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の自動的な検知及び特定は、ＰＩＭ１０４が、任意のシステムハードウェアを変更する必要も、又はシステムを再起動する必要もなく、装着されたデバイス１０２のために適切な超音波送信パルスを生成することを可能とする。超音波送信パルスのリアルタイムの再設定は、ユーザが、処置を停止、設定、及び／又は再始動する必要なしに、ライブ撮像処置中に所望の撮像ビュー又は撮像モードを生成するために任意の超音波波形パラメータを迅速に修正することを可能とし得る。キーとなる超音波波形パラメータのプログラム可能なパラメータへの抽出、例えば、超音波動作中心周波数（例えば、持続期間７１２及び７２２を介する）及びパルスエネルギー（例えば、レベル７１４を介する）など抽出は、波形生成における柔軟性を提供し得る。トリガ信号の制御及び生成のための状態機械のハードウェアによる実施態様（例えばＦＳＭ６５０）は、正確で的確な応答時間を提供し得る。
【００７４】
[0081]  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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【図８】
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【国際調査報告】
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