(57)【要約】本発明は、概して、医療撮像システムにおけるパワー損失を緩和するための光学回路と、そのような回路を使用するための方法とに関する。本発明は、光学回路を通して伝送されるバッファリングおよび非バッファリング光学信号を再結合するための光学スイッチを含む、光学回路を提供する。本発明の回路は、第１の光学経路と、第２の光学経路と、連続して、信号出力への第１の光学経路および第２の光学経路をゲーティングすることによって、第１の光学経路および第２の光学経路を通して伝送される出力信号を再結合するための手段とを伴うことができる。
2016508233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学回路であって、
第１の光学経路と、
第２の光学経路と、
連続して、単一出力への前記第１の光学経路および前記第２の光学経路をゲーティングすることによって、前記第１の光学経路を通して伝送される光学信号と、前記第２の光学経路を通して伝送される光学信号とを再結合するための手段と、
を備える、光学回路。
【請求項２】
前記第１の光学経路は、前記第２の光学経路より長い、請求項１に記載の光学回路。
【請求項３】
前記第１の光学経路を通して伝送される光学信号は、前記第２の光学経路を通して伝送される光学信号に対して遅延される、請求項１に記載の光学回路。
【請求項４】
前記光学信号を再結合するための手段は、光学スイッチを備える、請求項１に記載の光学回路。
【請求項５】
光学スイッチは、２×１光学スイッチを備える、請求項１に記載の光学回路。
【請求項６】
前記第１の光学経路と前記第２の光学経路との間の光源からの光学信号を分割するように構成される、光学スプリッタをさらに備える、請求項１に記載の光学回路。
【請求項７】
前記光学スプリッタは、１×２光学スプリッタを備える、請求項６に記載の光学回路。
【請求項８】
前記第１の光学経路および前記第２の光学経路は、単一モード光ファイバを備える、請求項１に記載の光学回路。
【請求項９】
前記第１の光学経路および前記第２の光学経路は、偏波保持光ファイバを備える、請求項１に記載の光学回路。
【請求項１０】
前記光学信号を再結合するための手段は、偏波保持光学スイッチを備える、請求項９に記載の光学回路。
【請求項１１】
埋込型デバイスに結合される、請求項１に記載の光学回路。
【請求項１２】
前記埋込型デバイスは、撮像デバイスである、請求項１１に記載の光学回路。
【請求項１３】
撮像デバイスは、カテーテルまたはガイドワイヤを備える、請求項１１に記載の光学回路。
【請求項１４】
撮像は、光コヒーレンス断層撮影を備える、請求項１２に記載の光学回路。
【請求項１５】
光学回路内のパワー損失を低減させるための方法であって、
光学信号を第１の光学経路を通して伝送するステップと、
光学信号を第２の光学経路を通して伝送するステップと、
連続して、単一出力への前記第１の光学経路および第２の光学経路をゲーティングすることによって、前記第１の光学経路および前記第２の光学経路の光学信号を再結合し、それによって、前記光学回路内のパワー損失を低減させるステップと、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記第１の光学経路は、前記第２の光学経路より長い、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の光学経路を通して伝送される光学信号は、前記第２の光学経路を通して伝送される光学信号に対して遅延される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記再結合ステップは、前記第１の光学経路および前記第２の光学経路の光学信号を、連続して、前記第１の光学経路および第２の光学経路を出力チャネルにゲーティングする、光学スイッチに伝送するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の光学経路および前記第２の光学経路は、偏波保持光ファイバを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記再結合ステップは、前記第１の光学経路および前記第２の光学経路の光学信号を、連続して、単一出力への前記第１の光学経路および第２の光学経路をゲーティングする、光学スイッチに伝送するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、米国仮特許出願第６１／７４５，３０５号（２０１２年１２月２１日出願）の優先権および利益を主張するものであり、該仮出願の内容は、本明細書中に援用される。
（発明の分野）
本発明は、概して、医療撮像システムにおけるパワー損失を緩和するための光学回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）は、反射された光を使用して、画像を生成する、医療撮像技術である。ＯＣＴでは、広帯域光源からの光は、１つのファイバが、光をサンプル経路に指向し、他のファイバが、光を基準経路ミラーに指向させる、光ファイバスプリッタによって分割される。サンプル経路の端部は、典型的には、走査デバイスに接続される。走査デバイスから反射される光は、基準ミラーからの信号と再結合され、干渉縞を形成し、これは、深度分解画像に変換される。掃引源ＯＣＴでは、干渉スペクトルが、調節可能周波数を伴う源を使用して記録され、光周波数が、ある範囲の周波数を通して掃引され、干渉された光強度が、掃引の間、時間の関数として記録される。
【０００３】
掃引源ＯＣＴにおいて使用されるような光バッファリングは、光源の本来の撮像速度を超えて、効果的撮像速度を増加させるために、２つ以上の光学信号をコピーし、相対的遅延（すなわち、バッファ）を誘発し、次いで、再結合するための方法である。
【０００４】
伝統的には、バッファリングアプローチは、光源光学信号を複数の経路に分割し、信号を相互に対して遅延させ、次いで、ＯＣＴシステムへの後続導入のための共通経路に、光結合器を使用して、相対的に遅延された信号を再結合することによって機能する。本アプローチを用いて、撮像速度は、光源の本来の伝送速度の１６倍まで増加されている。
【０００５】
しかしながら、典型的５０／５０結合器を使用した光学的にバッファリングされた信号の再結合は、各光源掃引中に存在する光電力の半分を廃棄する。これは、残念ながら、全体的システム感度の低減につながる。さらに、電力の損失は、画質を損なわせ、信号対雑音比に悪影響を及ぼす。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光学回路を通して伝送されるバッファリングおよび非バッファリング光学信号を再結合するための光学スイッチを含む、光学回路を提供する。光学スイッチは、交互方式において、バッファリング信号と非バッファリング信号との間をトグルし、各信号を単一出力に再指向させる。本発明によって包含されるように、光学スイッチは、２つの入力ポートと、単一出力ポートとを含有する。１つの入力ポートは、バッファリング信号を伝送する光学経路に接続され、他の入力ポートは、非バッファリング信号を伝送する第２の光学経路に接続される。スイッチが往復してトグルするにつれて、スイッチは、他の信号の経路を妨害しながら、１つの光学経路からの信号が通過することを可能にする。しかしながら、各信号は、光学スイッチの単一出力ポートに指向される。バッファリングおよび非バッファリング信号全体が、単一出力に指向されるため、パワーは、再結合プロセスの間、損失されない。
【０００７】
光学スイッチのため、本発明の光学回路は、信号を再結合するために光学結合器を使用する、従来のバッファリング回路より優れた信号対雑音比を提供する。改良された信号対雑音比は、提供される回路が、種々の撮像方法と併用されるとき、より鮮明な分解能およびより優れた結像につながる。任意の撮像方法が有用であるが、提供される回路は、特に、反射された光が、深度分解画像を得るために使用される、光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）における使用に好適である。本発明の回路は、高品質血管内画像を得るために、ＯＣＴ撮像カテーテル等のＯＣＴ撮像デバイスと併用されることができる。
【０００８】
提供される光学回路に加え、本発明はまた、光学回路内のパワー損失を低減させるための方法を包含する。提供される方法は、連続して、単一出力への複数の経路をゲーティングすることによって、光学回路の複数の経路を通して伝送される光学信号を再結合し、それによって、光学回路内のパワー損失を低減させるステップを伴う。本発明の方法は、前述のように、連続方式において、光学経路に接続される入力ポートのいずれかからの光を単一出力ポートに再指向する、光学スイッチを利用する。
【０００９】
本発明の回路および方法は、種々の光バッファリング構成において有用である。例えば、本発明は、より高い増倍係数（すなわち、４×、８×、１６×等）を伴うバッファリングアプローチにも等しく適用可能である。本発明の回路および方法はまた、偏波保持（ＰＭ）バッファリング方式にも適用可能である。本側面では、本発明は、標準的光学スイッチおよび単一モードファイバではなく、ＰＭ光学スイッチおよびファイバを使用するであろう。本発明の回路および方法はまた、単光路、２光路、および４光路遅延方式等、種々の遅延アプローチに関して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、従来の光バッファリング回路を図示する。
【図２】図２は、本発明による、光バッファリング回路を図示する。
【図３】図３は、ＯＣＴサブシステムの構成要素の略図である。
【図４】図４は、図３に示される撮像エンジンの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、光バッファリングにおけるパワー損失を排除または低減させるための光学回路および方法を提供する。本発明は、光学スイッチを利用して、連続様式において、単一出力への複数の光学経路からの光学信号を再結合する。ある側面では、本発明は、第１の光学経路と、第２の光学経路と、連続して、単一出力への第１の光学経路および第２の光学経路をゲーティングすることによって、第１の光学経路を通して伝送される光学信号と、第２の光学経路を通して伝送される信号を再結合するための手段とを備える、光学回路を包含する。他の側面では、本発明は、光学信号を第１の光学経路を通して伝送するステップと、光学信号を第２の光学経路を通して伝送するステップと、連続して、単一チャネルへの第１の光学経路および第２の光学経路をゲーティングすることによって、第１の経路および第２の経路の光学信号を再結合し、それによって、光学回路内のパワー損失を低減させるステップとを含む、光学回路内のパワー損失を低減させるための方法を含む。２×バッファ段を備える、従来の光バッファリング回路が、図１に描写される。回路１００は、１つの入力ポートが光源１２０に接続され、２つの出力ポートが、第１の光ファイバ１３０Ａおよび第２の光ファイバ１３０Ｂに接続される、５０／５０光学スプリッタ１１０を備える。第１の光ファイバ１３０Ａは、第１の光ファイバを通して伝送される光が、第２の光ファイバを通して伝送される光に対して時間遅延を被るように、第２の１３０Ｂより長い。第１の光ファイバ１３０Ａの付加的長さは、ファイバ１３０Ａ１のスプールによって表される。第１の光ファイバ１３０Ａおよび第２の光ファイバ１３０Ｂからの光は、結合器１４０の各出力ポートが、各入力レッグ１３０Ａおよび１３０Ｂからのパワーの半分のみを含有する、２×２５０／５０結合器１４０を使用して再結合される。結合器１４０の出力ポートの１つは、次いで、ＯＣＴ干渉計１５０の入力／源アームにフィードされ、他の出力ポートは、廃棄される（すなわち、ＯＣＴ干渉計によって使用されない）。従来の光バッファリング回路１００は、本質的に、単一出力ポート内で利用不可能であるため、光学パワーの半分を廃棄する。これは、本来の光源内の光学パワーが最初から制限されるため、不利である。
【００１２】
典型的には、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの間の相対的時間遅延は、光源の本来のＡラインレートの周期（例えば、撮像速度）の半分まで調節され、本来の光源のデューティサイクル（すなわち、「オン時間」の割合）は、５０％未満である。４×バッファリングが使用される場合、デューティサイクルは、２５％未満となり、より高いバッファリング次数に対して、同様となる。長セグメント内の光および短セグメント内の光は、Ｔ／２位相がずれ（Ｔは、本来の光源の繰り返し周期である）、非重複様式において、異なる時間に結合器に到着する。
【００１３】
本発明の光学回路は、パッシブ５０／５０光学結合器と２×１光学スイッチ等のアクティブ光学スイッチを置換する。本発明の光学スイッチは、本来の光源の周期に同期された周波数および位相において、例えば、印加された駆動電圧を介して、電子的にトグルされてもよい。スイッチは、連続方式において、２つの入力ポートのいずれかからの光を単一出力ポートに再指向し、それによって、従来の光バッファリング回路内の５０／５０結合器の使用と関連付けられた５０％光学損失を回避する。
【００１４】
本発明による例示的光学回路は、図２に提供される。回路２００は、１つの入力ポートが、光源２２０に接続され、２つの出力ポートが、第１の光ファイバ２３０Ａおよび第２の光ファイバ２３０Ｂに接続される、５０／５０光学スプリッタ２１０を備える。第１の光ファイバ２３０Ａは、第１の光ファイバ２３０Ａを通して伝送される光が、第２の光ファイバ２３０Ｂを通して伝送される光に対して、時間遅延を被るように、第２の２３０Ｂより長い。第１の光ファイバ２３０Ａの付加的長さは、ファイバ２３０Ａ１のスプールによって表される。第１の光ファイバ２３０Ａおよび第２の光ファイバ２３０Ｂからの光は、入力ポートが、各光ファイバ２３０Ａおよび２３０Ｂに接続され、出力ポートが、出力チャネル２７０に接続される、２×１光学スプリッタ２６０を使用して再結合される。光学スイッチ２７０は、第１の光ファイバ２３０Ａおよび第２の光ファイバ２３０Ｂからの光学信号が、単一ポート内で再結合され、光学パワーのいずれも廃棄されないように、第１の入力ポートと第２の入力ポートとの間で電子的にトグルされる。故に、５０％ではなく、１００％のパワーが、ＯＣＴ干渉計２５０に向かって指向されることができる。
【００１５】
光学スイッチは、当技術分野において周知である。光学スイッチは、光ファイバ内の信号が、選択的に、１つの回路から別の回路に切り替えられることを可能にする、スイッチである。光学スイッチは、光ファイバを物理的にシフトさせ、１つ以上の代替ファイバを駆動させるような機械的手段によって、あるいは電気光学効果、磁気光学効果、または他の方法によって、動作してもよい。可動ファイバを使用するような低速光学スイッチは、光学スイッチ伝送経路の交互ルーティングのために使用されてもよい。電気光学効果または磁気光学効果を使用するような高速光学スイッチは、種々の撮像方法論のために使用されてもよい。任意の光学スイッチが、本発明に従って使用されてもよい。本発明の好ましい側面では、光学スイッチは、高速光学スイッチである。本発明のいくつかの側面では、光学スイッチは、パッシブ光学スイッチである。しかしながら、本発明の好ましい実施形態では、光学スイッチは、アクティブ光学スイッチである。本側面では、スイッチの入力ポート間のトグルは、能動的に制御されることができる。ある実施形態では、アクティブ光学スイッチは、本来の光源の周期に同期される周波数および位相において、印加される駆動電圧を介して、電子的にトグルされる。本発明のある実施形態では、光学スイッチは、Ｔｈｏｒｌａｂｓ，  Ｉｎｃ．から利用可能な１×２  ＭＥＭＳ  ＰＲ０８  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｗｉｔｃｈ  Ｍｏｄｕｌｅ（モデル番号ＯＳＷ８１０２）等の２×１光学スイッチである。本発明は、２×１光学スイッチのみに限定されず、２×１光学スイッチに加え、４×１光学スイッチ、８×１光学スイッチ等を含むことができる。選択される光学スイッチは、必要に応じて、調節されることができ、実装されるバッファリング方式（すなわち、２×バッファリング方式、４×バッファリング方式、８×バッファリング方式等）に依存する。故に、本発明は、より高い増倍係数（すなわち、４×、８×、１６×等）を伴うバッファリングアプローチを含む。これはまた、必要に応じて、単に、第１の光学経路および第２の光学経路に加えて、光学経路の数を増加させてもよい。
【００１６】
光学スイッチのように、光学スプリッタもまた、当技術分野において周知である。光学スプリッタは、光のビームを２つ以上のビームに分割する、デバイスである。任意の光学スプリッタが、本発明と併用されてもよい。ある実施形態では、スプリッタは、１×２光学スプリッタである。本発明のさらなる実施形態では、光学スプリッタは、１×２５０／５０光学スプリッタである。任意の光学信号分割比率が、使用されてもよい。例えば、本発明の好ましい実施形態は、５０／５０分割比率を利用するが、９０：１０、８０：２０、および６０：４０等の他の比率もまた、包含される。加えて、１×４、１×８、およびより高い分割方式が、検討される光バッファリング回路に応じて、使用されることができる。しかしながら、構成にかかわらず、異なる光学経路からの光は、好ましくは、光学スイッチを介して、連続方式において、光学経路のいずれかからの光を単一出力に再指向することによって、単一出力に再結合される。
【００１７】
任意の光ファイバが、本発明に従って使用されてもよい。光ファイバは、導波管または「光パイプ」として機能し、ファイバの２つの端部間で光を伝送する、ガラスまたはプラスチックから作製される、薄くて可撓性の透明ファイバである。光ファイバは、典型的には、より低い屈折率を伴う透明クラッディング材料によって囲繞される、透明コアを含む。光は、ファイバを導波管として作用させる、全内部反射によって、コア内に保たれる。任意の光ファイバが、本発明に従って使用されてもよい。ある側面では、光ファイバは、単一モード光ファイバである。
【００１８】
本発明はまた、偏波保持バッファリング方式において使用するための偏波保持光ファイバの使用を包含し得る。光ファイバでは、偏波保持光ファイバ（ＰＭＦまたはＰＭファイバ）は、ファイバの中に放たれる線形に偏波された光波の偏波が、伝搬の間、維持され、偏波モード間に光学パワーの交差が殆どまたは全くない、光ファイバである。そのようなファイバは、偏波の保存が不可欠である、特殊用途において使用される。偏波保持光ファイバは、当技術分野において周知であって、例えば、Ｆｕｊｉｋｕｒａ，  Ｌｔｄ．から利用可能なＰＡＮＤＡ  ＰＭ光ファイバである。偏波保持結合器もまた、ＰＭ光ファイバからの光学信号を再結合するために、ＰＭ光ファイバと併用されてもよい。好適なＰＭ結合器もまた、当技術分野において周知であって、例えば、Ｔｈｏｒｌａｂｓ，  Ｉｎｃ．（モデル番号ＰＭＣ７８０−５０Ｂ−ＡＰＣ−１×２ＰＭ  Ｃｏｕｐｌｅｒ）から商業的に得られることができる。本発明の回路および方法はまた、単光路、２光路、および４光路遅延方式等の種々の遅延アプローチに関して有用である。これらの遅延方式もまた、当技術分野において周知である。
【００１９】
ここで、本発明によるバッファリング回路の例示的アセンブリが、提供される。源光は、レーザ（Ａｘｓｕｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＥＣＴＬ）によって提供され、中心波長は、１０４０ｎｍであって、繰り返し率は、１００ｋＨｚである。総同調帯域幅は、１１０ｎｍであって、そのうちの１００ｎｍは、サンプリングデューティサイクルの間、同調される。スイッチは、オリジナル掃引とバッファリング掃引との間の不動作時間内に動作されるため、１００ｎｍ帯域幅全体が、オリジナル（非遅延）掃引およびバッファリング（遅延）掃引の両方のために保存される。サンプリングおよびレーザオンデューティサイクルは、それぞれ、４６％および６２％である。６０／４０スプリッタが、オリジナルおよびバッファリング掃引の両方が類似パワーを有するように、ファイバスプールの１．５ｄＢ減衰（７０％伝送）を補償するために使用される。スプール自体は、１０００ｍのＨＩ１０６０ファイバから成る。３つの偏波コントローラが、ファイバスプールの入力および光学スイッチへの両方の入力における偏波を調節するために使用される。光学スイッチは、商業的に利用可能である（Ｂｏｓｔｏｎ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、そのＮａｎｏｎａ  ＦＯＳプラットフォームに基づく）。スイッチは、透明電気光学セラミックを採用し、可変波プレートを生成し、これは、次いで、偏波独立２×２光学スイッチを生成するために使用される。スイッチの使用は、５０／５０結合器を使用して、光学信号を再結合する、バッファ段と比較して、バッファ段効率を有意に改善し、光学信号の損失は、著しく少なくする。
【００２０】
本発明の光学回路は、撮像用途を含む、種々の使用のための光源として動作することができる。ある側面では、提供される光学回路から射出する光は、ＯＣＴシステムに指向される。本発明のシステムおよび方法は、提供されるシステムおよび方法が、画像品質および信号対雑音比を改善することができるため、特に、ＯＣＴにおける使用に好適である。
【００２１】
コヒーレント光からの２つのビームのうちの１つにおける位相変化の測定が、光コヒーレンス断層撮影において採用される。市販のＯＣＴシステムは、美術品保存および診断医療、例えば、眼科学を含む、多様な用途において採用される。最近ではまた、介入心臓学においても使用され、冠動脈性心疾患の診断に役立ち始めている。ＯＣＴシステムおよび方法は、米国特許出願第２０１１／０１５２７７１号、第２０１０／０２２０３３４号、第２００９／００４３１９１号、第２００８／０２９１４６３号、および第２００８／０１８０６８３号に説明されており、その内容は、参照することによって、その全体として本明細書に組み込まれる。
【００２２】
生体構造の種々の管腔は、血管に加え、限定ではないが、リンパ系および神経系の血管系、小腸、大腸、胃、食道、結腸、膵管、胆管、肝管の管腔を含む、胃腸管の種々の構造、輸精管、膣、子宮、および卵管を含む、生殖器官の管腔、尿細管、腎細管、尿管、膀胱を含む、尿路の構造、ならびに頭頸部および洞、耳下腺、気管、気管支、および肺を含む、肺系の構造を含む、前述の撮像技術を用いて撮像されてもよい。
【００２３】
ＯＣＴでは、光源が、光のビームを撮像デバイスに送達し、標的組織を撮像する。光源内には、光学増幅器と、ユーザが、増幅される光の波長を選択することを可能にする、同調可能フィルタとがある。医療用途において一般に使用される波長として、近赤外線光、例えば、浅部高分解能走査の場合、８００ｎｍ、または深部走査の場合、１７００ｎｍが挙げられる。
【００２４】
概して、２つのタイプのＯＣＴシステム、すなわち、共通ビーム経路システムおよび差分ビーム経路システムがあり、これらは、システムの光学レイアウトに基づいて、相互に異なる。共通ビーム経路システムは、全ての生成された光を単一光ファイバを通して送光し、基準信号およびサンプル信号を生成し、それに応じて、差分ビーム経路システムは、光の一部がサンプルに指向され、他の部分が基準表面に指向されるように、生成された光を分割する。サンプルから反射された光は、検出の基準表面からの信号と再結合される。共通ビーム経路干渉計は、例えば、米国特許第７，９９９，９３８号、第７，９９５，２１０号、および第７，７８７，１２７号にさらに説明されており、その内容は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００２５】
差分ビーム経路システムでは、光源からの増幅された光は、干渉計に入力され、光の一部は、サンプルに指向され、他の部分は、基準表面に指向される。光ファイバの遠位端は、カテーテル留置手技の間、標的組織の照会のために、カテーテルとインターフェースがとられる。組織から反射された光は、基準表面からの信号と再結合され、ミクロンスケールの標的組織の精密な深度分解撮像を可能にする、干渉縞を形成する。例示的差分ビーム経路干渉計は、例えば、米国特許第６，１３４，００３号および第６，４２１，１６４号にさらに説明されており、その内容は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００２６】
ＯＣＴを使用する実施形態では、システム７００は、加えて、図３および４に描写されるＯＣＴサブシステムを備えるであろう。概して、ＯＣＴシステムは、１）撮像カテーテルと、２）ＯＣＴ撮像ハードウェアと、３）ホストアプリケーションソフトウェアとの３つの構成要素を備える。利用されると、構成要素は、ＯＣＴデータを取得し、ＯＣＴデータを処理し、捕捉されたデータをホストシステムに伝送可能である。ＯＣＴシステムおよび方法は、概して、Ｍｉｌｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許出願公開第２０１１／０１５２７７１号、Ｃｏｎｄｉｔ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許出願公開第２０１０／０２２０３３４号、Ｃａｓｔｅｌｌａ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許出願公開第２００９／００４３１９１号、Ｍｉｌｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許出願公開第２００８／０２９１４６３号、およびＫｅｍｐ，  Ｎ．の米国特許出願公開第２００８／０１８０６８３号に説明されており、それぞれの内容は、参照することによって、全体として組み込まれる。ある実施形態では、本発明のシステムおよび方法は、本明細書に説明される組織撮像デバイスおよび方法が、代替として、ＯＣＴ、ＩＶＵＳ、または他のハードウェアと併用されることができるように、２つ以上の異なる３次元撮像システムと相互作用するように構成される、処理ハードウェアを含む。
【００２７】
ＯＣＴでは、光源は、光のビームを撮像デバイスに送達し、標的組織を撮像する。光源は、広スペクトル光源である、またはより限定されたスペクトルの波長、例えば、近赤外線を提供することができる。光源は、パルス状または連続波であってもよい。例えば、光源は、ダイオード（例えば、スーパールミネッセントダイオード）、またはダイオードアレイ、半導体レーザ、超短波パルス状レーザ、またはスーパーコンティニューム光源であってもよい。典型的には、光源は、フィルタリングされ、ユーザが、増幅されるべき光の波長を選択することを可能にする。医療用途において一般に使用される波長として、近赤外線光、例えば、約８００ｎｍ〜約１７００ｎｍが挙げられる。本発明の方法は、時間ドメインまたは周波数（高精細）ドメインのいずれかにおいて動作するＯＣＴシステムを含む、任意のＯＣＴシステムから取得される画像データに適用される。
【００２８】
時間ドメインＯＣＴでは、干渉スペクトルは、基準ミラー等の走査光学系を縦方向に移動させ、基準経路を変更し、サンプル内の光の反射による複数の光学経路を一致させることによって取得される。反射率を与える信号が、経時的にサンプリングされ、特定の距離において進行する光は、検出器内に干渉を生成する。サンプルを横断して、走査機構を側方に（または、回転）移動させると、サンプルの反射率分布（すなわち、撮像データセット）が生成され、そこから、２次元および３次元画像が生成されることができる。
【００２９】
周波数ドメインＯＣＴでは、ある範囲の光学周波数を放出可能な光源が、干渉計を通して通過し、干渉計は、サンプルから戻された光と同一の源からの光の基準ビームを結合し、結合された光の強度が、光学周波数の関数として記録され、干渉スペクトルを形成する。干渉スペクトルのフーリエ変換は、サンプル内の深度に沿った反射率分布を提供する。
【００３０】
周波数ドメインＯＣＴのいくつかの方法が、文献に説明されている。「スペクトルレーダ」とも呼ばれる（Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ｖｏｌ．  ２１，Ｎｏ．１４（１９９６）１０８７−１０８９）、スペクトルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）では、回折格子またはプリズムまたは他の手段が、干渉計の出力をその光学周波数成分の中に分散させるために使用される。これらの分離された成分の強度が、各検出器が光学周波数または光学周波数の分画範囲を受信する、光学検出器のアレイを使用して測定される。これらの光学検出器からの測定のセットは、干渉スペクトルを形成し（Ｓｍｉｔｈ，  Ｌ．  Ｍ．  ａｎｄ  Ｃ．  Ｃ．  Ｄｏｂｓｏｎ，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｖｏｌ．  ２８：（１９８９）３３３９−３３４２）、散乱体までの距離が、パワースペクトル内の波長依存縞間隔によって判定される。ＳＤ−ＯＣＴは、奥行走査が必要ではないように、光学検出器のアレイの暴露を分析することによって、照明軸に沿って置かれた複数の散乱体の距離および散乱強度の判定を可能にする。代替として、掃引源ＯＣＴでは、干渉スペクトルは、源の光学周波数がある範囲の光学周波数を通して掃引される、調節可能光学周波数を伴う源を使用し、掃引の間の時間の関数として、干渉された光強度を記録することによって、記録される。掃引源ＯＣＴの実施例は、米国特許第５，３２１，５０１号に説明されている。
【００３１】
時間および周波数ドメインシステムはさらに、システムの光学レイアウトに基づいて、タイプが異なり得る。すなわち、共通ビーム経路システムおよび差分ビーム経路システムである。共通ビーム経路システムは、全ての生成された光を単一光ファイバを通して送光し、基準信号およびサンプル信号を発生させる一方、差分ビーム経路システムは、光の一部がサンプルに指向され、他の部分が基準表面に指向されるように、生成された光を分割する。共通ビーム経路システムは、米国特許第７，９９９，９３８号、米国特許第７，９９５，２１０号、および米国特許第７，７８７，１２７号に説明されており、差分ビーム経路システムは、米国特許第７，７８３，３３７号、米国特許第６，１３４，００３号、および米国特許第６，４２１，１６４号に説明されており、そのそれぞれの内容は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００３２】
ある実施形態では、本発明は、図３に図示されるように、血管内撮像能力を伴う、差分ビーム経路ＯＣＴシステムを提供する。血管内撮像のために、光ビームが、本発明のマルチ機能カテーテルである、光ファイバ系撮像カテーテル８２６を介して、脈管管腔に送達される。撮像カテーテルは、ハードウェアを通して、ホストワークステーション上のソフトウェアに接続される。ハードウェアは、撮像エンジン８５９と、ユーザ制御を含む、ハンドヘルド患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）８３９とを含む。撮像カテーテル８２６の近位端は、図８Ａに示されるように、撮像エンジン８５９に接続される、ＰＩＭ８３９に接続される。
【００３３】
撮像エンジン８５９の実施形態が、図４に示される。撮像エンジン８５９（すなわち、ベッドサイドユニット）は、分電盤８４９と、光源８２７と、干渉計８３１と、可変遅延線８３５と、データ取得（ＤＡＱ）ボード８５５と、光学コントローラボード（ＯＣＢ）８５１とを格納する。ＰＩＭケーブル８４１は、撮像エンジン８５９とＰＩＭ８３９を接続し、エンジンケーブル８４５は、撮像エンジン８５９とホストワークステーション（図示せず）を接続する。光源８２７は、ある側面では、本発明による光学回路であることができる。光源８２７は、例えば、図２に描写される例示的光学回路を備えることができる。本側面では、光学スイッチの出力ポートから出る光は、図４に描写されるＯＣＴシステムの光ファイバ干渉計８３１に指向される。
（参照による引用）
特許、特許出願、特許刊行物、雑誌、書籍、論文、ウェブ内容等の他の文書の参照および引用が、本開示全体を通して行われた。そのような文書は全て、あらゆる目的のために、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
（均等物）
本発明は、その精神または不可欠な特性から逸脱することなく、他の具体的形態で具現化されてもよい。前述の実施形態は、したがって、あらゆる観点において、本明細書に説明される本発明の限定ではなく、例証であると見なされる。本発明の範囲は、したがって、前述の説明によってではなく、添付の請求項によって示され、請求項の均等物の意味および範囲内にある全ての変更は、したがって、その中に包含されるものと意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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