(57)【要約】本発明は、概して、光コヒーレンス断層撮影システム等の撮像システムを手動で較正するための方法に関する。ある側面では、撮像システムは、標的および基準アイテムを示す画像を表示する。ユーザは、画像を確認し、基準アイテム近傍の画像内の点を示す。プロセッサは、示された点の周囲の面積内の基準アイテムの実際の場所を検出する。プロセッサは、基準アイテムの予期される場所と検出された実際の場所を併用し、較正値を計算し、較正された画像を提供することができる。このように、ユーザは、基準点の実際の場所を識別することができ、処理アルゴリズムは、精度を実際の場所に与えることができる。
2016502882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像システムを較正する方法であって、
標的および基準アイテムを示す画像を表示するステップと、
前記画像内の点を示すユーザ入力を受信するステップと、
前記示された点の周囲の面積内の前記基準アイテムの場所を検出するステップと、
前記基準アイテムの検出された場所に基づいて、較正値を計算するステップと、
既知のスケールで、前記標的の較正された画像を提供するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記撮像システムは、光コヒーレンス断層撮影システムである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基準アイテムは、カテーテルシースの画像を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記検出ステップは、形態学的画像処理動作を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記計算された較正値に基づいて、前記撮像システムの構成要素を移動させるステップと、走査を行い、前記較正された画像を提供するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
画像データをデジタル的に変換し、前記較正された画像を提供するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ユーザ入力は、単回マウスクリックまたはタッチスクリーンの単回タッチである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記面積は、前記示された点の周囲の所定の多角形または円形を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記面積を拡張させ、前記検出ステップを繰り返すステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記較正値は、干渉デバイスと関連付けられたｚ−オフセットを表す、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
撮像システムであって、
命令をその中に有する、プロセッサおよびコンピュータ可読記憶媒体を備え、
前記命令は、前記システムに、
標的および基準アイテムを示す画像を表示することと、
前記画像内の点を示すユーザ入力を受信することと、
前記示された点の周囲の面積内の基準アイテムの場所を検出することと、
前記基準アイテムの検出された場所に基づいて、較正値を計算することと、
既知のスケールで前記標的の較正された画像を提供することと
を行わせるように実行され得る、システム。
【請求項１２】
前記撮像システムは、光コヒーレンス断層撮影システムである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記基準アイテムは、カテーテルシースの画像を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
さらに、前記システムは、形態学的画像処理動作を行い、前記基準アイテムの場所を検出するように動作可能である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記計算された較正値に基づいて、前記撮像システムの構成要素を移動させるモータをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
さらに、前記システムは、画像データをデジタル的に変換し、前記較正された画像を提供するように動作可能である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ユーザ入力は、単回マウスクリックまたはタッチスクリーンの単回タッチである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記面積は、前記示された点の周囲の所定の多角形または円形を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記コンピュータ可読記憶媒体は、その中に、前記基準アイテムの予期される場所を記憶する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記較正値は、干渉デバイスと関連付けられたｚ−オフセットを表す、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２１】
撮像システムを較正する方法であって、
標的および基準アイテムを示す画像を表示するステップと、
前記画像内の基準アイテムの動きを示すユーザ入力を受信するステップと、
前記基準アイテムの示された動きに基づいて、較正値を計算するステップと、
前記標的のスケーリングされた画像を提供するステップと
を含む、方法。
【請求項２２】
前記較正値を計算するステップはさらに、前記動きを示す前記ユーザ入力を処理し、半径変化を判定するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記基準アイテムは、撮像カテーテルのシースを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ユーザ入力が受信される間、前記スケーリングされた画像を変化させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記スケーリングされた画像を変化させるステップは、ライブモードで前記システムを動作させながら、可変遅延ラインを移動させるステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
可変遅延ラインを前記較正値によって示された距離だけ移動させ、次いで、撮像動作を行い、前記スケーリングされた画像を提供するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記較正値に従って、前記画像をデジタル的に再スケーリングし、前記スケーリングされた画像を提供するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
さらに、前記撮像システムは、光コヒーレンス断層撮影システムである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記較正値は、干渉デバイスと関連付けられたｚ−オフセットを表す、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記ユーザ入力は、コンピュータポインティングデバイスまたはタッチスクリーンを用いたドラッグ動作を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
撮像システムであって、
命令をその中に有するプロセッサおよびコンピュータ可読記憶媒体を備え、
前記命令は、前記システムに、
標的および基準アイテムを示す画像を表示することと、
前記画像内の基準アイテムの動きを示すユーザ入力を受信することと、
前記基準アイテムの示された動きに基づいて、較正値を計算することと、
前記標的のスケーリングされた画像を提供することと
を行わせるように実行され得る、システム。
【請求項３２】
前記較正値を計算するステップはさらに、前記動きを示す前記ユーザ入力を処理し、半径変化を判定するステップを含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記基準アイテムは、撮像カテーテルのシースを含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記システムはさらに、前記ユーザ入力が受信されている間、前記スケーリングされた画像を変化させるように動作可能である、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記スケーリングされた画像を変化させるステップは、ライブモードで前記システムを動作させながら、可変遅延ラインを移動させるステップを含む、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記システムはさらに、可変遅延ラインを前記較正値によって示された距離だけ移動させるように動作可能である、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３７】
前記システムはさらに、画像データをデジタル的に変換し、前記スケーリングされた画像を提供するように動作可能である、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３８】
さらに、前記撮像システムは、光コヒーレンス断層撮影システムである、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３９】
前記較正値は、干渉デバイスと関連付けられたｚ−オフセットを表す、請求項３１に記載のシステム。
【請求項４０】
前記ユーザ入力は、コンピュータポインティングデバイスまたはタッチスクリーンを用いたドラッグ動作を含む、請求項３１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、米国仮出願第６１／７３９，８８１号（２０１２年１２月２０日出願）の利益および優先権を主張するものであり、該仮出願の全体は、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、概して、飛行時間ベースの撮像システムおよび干渉システム、より具体的には、光コヒーレンス断層撮影システムを手動で較正する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
医療および他の分野における飛行時間撮像技術は、光が光源から標的に進行し、検出器に戻るために要求される時間の測定を伴う。それらの測定は、標的の高分解能画像を提供するために使用される。飛行時間原理は、光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）、ゲーテッドビューイング、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）、および放射線療法等の多様な技術に用途を有する。医療撮像以外にも、飛行時間技術は、コンピュータ視覚、ロボット工学、美術品復元、レーザ速度増強、ならびにセキュリティおよび軍事用途に関する視覚補助において使用される。
【０００４】
多くの飛行時間測定技術において生じる問題の１つは、較正に関する。レンズまたはカテーテル等の撮像構成要素によって送光および受光された光は、標的の画像を提示するために使用されることができる。しかし、基準点またはゼロ点が先験的に既知ではない場合、画像は、必ずしも、スケールに関する較正情報を含有しない。これらのシステムを較正する異なるアプローチは、自動コンピュータ処理アルゴリズムならびに反復ユーザ操作を含む。
【０００５】
公知のコンピュータ処理アルゴリズムは、限定される。典型的アプローチは、画像内の既知の寸法の基準点を識別するようにコンピュータをプログラムすることを伴う。しかし、既知の基準点が類似形状を伴う他の画像間に現れる、または部分的に曖昧化され、不完全に現れる場合、コンピュータプロセッサは、基準点の場所または範囲を判定するために要求される推量に適応しない。
【０００６】
手動較正は、ヒト入力の不正確性と、較正標的および入力情報を見極め、次いで、ズーム、センタリング、または焦点化、およびステップの繰り返しの複数回の反復のために要求される時間によって限定される。例えば、医療撮像状況では、関わる時間は、較正が、多くの場合、患者が検査されている間に生じなければならないため、問題となる。不正確性も、少なくとも２つの理由から問題となる。第１に、システムは、撮像動作が、意図される標的に焦点が当てられ得るように精密に較正されなければならない（すなわち、ＯＣＴにおいて、所望の深度で走査する）。また、腫瘍、プラーク、または緑内障等の組織状態は、状態の進行を監視するように精密に測定されなければならない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、概して、ユーザが標的の画像を確認し、画像内の基準点の場所近傍の点を示す、撮像システムを手動で較正するシステムおよび方法を提供する。画像処理動作は、基準点の精密な場所を判定するために採用される。したがって、ユーザは、基準点の実際の場所を識別することができ、処理アルゴリズムは、実際の場所に精度を与えることができる。基準点が、例えば、標的が撮像される間、撮像される物理的特徴である場合、その物理的特徴の予期される場所に関する情報が、独立して、システムに提供されてもよい。本システムは、予期される場所および実際の場所に基づいて、較正値を計算し、既知のスケールで画像を表示するように調節される。撮像システムがライブで動作する場合、新しい画像を取り上げ、それらを既知のスケールで提供することができる。ユーザが、記憶された画像を精査する場合、撮像システムは、それらの記憶された画像を調節し、それらを既知のスケールで提供することができる。画像は、既知のスケールで提供されるため、撮像システムは、意図される標的に焦点が当てられ、結果として生じる画像は、標的主題の寸法を表すことができる。例えば、医療撮像では、組織内の特徴の寸法は、状態の進行を監視するために測定されることができる。
【０００８】
本発明のシステムおよび方法は、基準経路からの光がサンプル経路からの光と結合され、結果として生じる干渉パターンが分析される、干渉撮像用途に特定の有用性を有する。ＯＣＴでは、例えば、干渉計が、光を光ファイバベースのサンプルおよび基準経路に分割するために使用される。基準経路の長さは、撮像カテーテルシースの外側表面によって画定されるようなサンプル経路の長さと一致するように調節されなければならない。サンプルおよび基準経路の長さ間の差異は、経路が一致長を有するときゼロである、ｚ−オフセットである。ｚ−オフセットが既知である場合、システムは、基準経路の長さを変化させ、サンプル経路の長さに一致させることによって較正されることができる。これは、例えば、基準経路における可変遅延ライン（ＶＤＬ）内のモータを動作させることによって遂行されることができる。本発明は、システムのｚ−オフセットを判定し、判定されたｚ−オフセット値を使用して、既知のスケールで画像を提供することによって、干渉撮像システムを較正するための方法を提供する。
【０００９】
ある側面では、本発明は、標的および基準アイテムを示す画像を表示するステップと、画像内の点を示すユーザ入力を受信するステップと、示された点の周囲の面積内の基準アイテムの場所を検出するステップとによって、撮像システムを較正する方法を提供する。基準が、面積内で検出されない場合、面積は、拡張され、検出ステップが繰り返されてもよい。検出された場所は、較正値を計算するために使用され、既知のスケールにおける標的の較正された画像が、提供される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、撮像システムは、光コヒーレンス断層撮影システムである。基準アイテムは、カテーテルシース（例えば、シースの外側表面等の既知の表面）の画像であることができる。システムからの走査は、断層撮影ビューまたは画像縦方向表示において、例えば、コンピュータモニタ上に表示されることができる。システムのユーザは、カテーテルシースを識別し、マウスを用いたクリックまたはタッチスクリーンのタッチ等、入力ジェスチャによってその場所を示すことができる。基準アイテムは、例えば、エロージョン、拡張、またはそれらの組み合わせ等の形態学的画像処理動作によって検出されることができる。撮像システムが、血管内ＯＣＴシステムである場合、カテーテルシースは、概して、Ｂ走査における垂直ライン要素として現れ得る。
【００１１】
プロセッサは、例えば、ユーザの入力に対応する点の周囲のＢ走査の面積を分析することによって始動することができる。したがって、ユーザ入力は、開始点として捉えられ、画像処理が、行われ、点の周囲の面積内の基準アイテム（カテーテルシース）を識別する。信号処理動作を使用して、処理システムは、面積内のライン、例えば、最高値の連続ラインを見つける。処理システムは、検索または処理アルゴリズムを外挿および拡張することができる。例えば、ラインが、実質的に、垂直である場合、システムは、カテーテルシースの実質的に全ての場所を識別するように上下を確認する。
【００１２】
いくつかのＯＣＴ動作では、撮像カテーテルは、具体的サンプル経路長と関連付けられる。経路長は、例えば、製造業者によって、各カテーテルに提供されてもよい。カテーテルサンプル経路長は、基準点の予期される場所を与えることができる。予期される場所が、したがって、提供される場合、実際の場所と予期される場所との間の差異が、動作の間、例えば、経路長変化（例えば、伸展）を検出および補正するために使用されることができる。
【００１３】
計算された較正値を用いて、撮像システムは、新しい走査を作成することによるライブモードまたは記憶された画像データを変換することによる精査モードにおいて、較正された画像を提供することができる。
【００１４】
関連側面では、本発明は、システムに、標的および基準アイテムを示す画像を表示することと、画像内の点を示すユーザ入力を受信することと、示された点の周囲の面積内の基準アイテムの場所を検出することとを行わせるように実行され得る命令をその中に有する、プロセッサおよびコンピュータ可読記憶媒体を含む、撮像システムを提供する。本システムは、検出された場所を使用し、較正値を計算し、既知のスケールで標的の較正された画像を提供する。
【００１５】
他の側面では、本発明は、標的および基準アイテムを示す画像を表示するステップと、画像内の基準アイテムの動きを示すユーザ入力を受信するステップと、基準アイテムの示された動きに基づいて、較正値を計算するステップとによって、撮像システムを較正する方法を提供する。例えば、ユーザは、マウスを使用して、基準アイテムの画像をコンピュータ画面上で見られるような較正マーク上にドラッグすることができる。基準アイテムの動きを示すユーザ入力は、コンピュータポインティングデバイス（例えば、マウスまたはトラックパッド）を用いて行われるドラッグアンドドロップ動作、タッチスクリーンに沿ったドラッグ、または任意の他の好適なコンピュータ入力方法であることができる。入力によって示される動きは、較正値を計算するために使用される。計算された較正値に基づいて、標的のスケーリングされた画像が、提供される。
【００１６】
本発明の方法は、例えば、サイズ調整、回転、平行移動、またはそれらの組み合わせによって、画像内の基準アイテムを変換するステップを含む。いくつかの実施形態では、本システムは、干渉撮像システムであって、基準アイテムは、システム自体の一部である。例えば、基準アイテムが、ＯＣＴカテーテルシースの画像である場合、ドラッグする動きは、ｚ−オフセット較正値、すなわち、画像内のゼロ−点と関連付けられた半径変化を示すことができる。ｚ−オフセット較正は、ＶＤＬモータを移動させる、または画像データを変換することによって遂行されることができる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、ユーザ入力が、受信され、次いで、較正動作（例えば、ＶＤＬを移動させる、または既存の画像を変換する）が、行われる。ある実施形態では、較正動作は、ユーザ入力が受信されている間に行われる。したがって、ユーザは、画像を変化させていることを経験する。ＯＣＴシステムが使用される場合、ユーザは、カテーテルシースを内向きまたは外向きに（例えば、基準較正マークに対して）をドラッグし、したがって、画像を変化させていることを経験する。
【００１８】
いくつかの関連側面では、本発明は、システムに、標的および基準アイテムを示す画像を表示することと、画像内の基準アイテムの動きを示すユーザ入力を受信することと、基準アイテムの示された動きに基づいて、較正値を計算することとを行わせるように実行され得る命令をその中に有する、プロセッサおよびコンピュータ可読記憶媒体を含む、撮像システムを提供する。較正値は、標的のスケーリングされた画像を提供させるために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、ある実施形態による、撮像システムの使用を示す。
【００２０】
【図２】図２は、ＯＣＴシステムの構成要素の略図である。
【００２１】
【図３】図３は、患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）内の構成要素を概略する。
【００２２】
【図４】図４は、ある実施形態による、ＰＩＭの構造を示す。
【００２３】
【図５】図５は、撮像エンジン内の構成要素の略図である。
【００２４】
【図６】図６は、ある実施形態のシステムと併用するための干渉計の略図である。
【００２５】
【図７】図７Ａおよび７Ｂは、血管の区画を図示する。
【００２６】
【図８】図８は、本発明のある実施形態による、撮像カテーテルの部品の動きの例証である。
【００２７】
【図９】図９は、本発明のある実施形態による、３次元撮像システムのＡ走査線のアレイを示す。
【００２８】
【図１０】図１０は、脈管内のＡ走査の位置付けを示す。
【００２９】
【図１１】図１１は、Ｂ走査を示す。
【００３０】
【図１２】図１２は、図１０のＢ走査に基づく断層撮影ビューを示す。
【００３１】
【図１３】図１３は、断層撮影ビューを構成するために使用される、一式のＡ走査を図示する。
【００３２】
【図１４】図１４は、脈管の断面内の図１３に示されるＡ走査のセットを示す。
【００３３】
【図１５】図１５は、いくつかのＡ走査を含む、脈管を通る縦方向平面を示す。
【００３４】
【図１６】図１６は、図１５に示される縦方向平面と同一の視点における縦方向ディスプレイ画像（ＩＬＤ）の斜視図である。
【００３５】
【図１７】図１７は、本発明のシステムのディスプレイを示す。
【００３６】
【図１８】図１８は、図７Ａおよび７Ｂに示される脈管の画像を提供する、ディスプレイである。
【００３７】
【図１９】図１９は、画像内の点を示すユーザ入力の受信を図示する。
【００３８】
【図２０】図２０は、検索される点の周囲の面積を示す。
【００３９】
【図２１】図２１は、較正されたＢ走査を示す。
【００４０】
【図２２】図２２および２３は、動きを示すユーザ入力の受信を図示する。
【図２３】図２２および２３は、動きを示すユーザ入力の受信を図示する。
【００４１】
【図２４】図２４は、示された動きに基づいてスケーリングされた画像の提供を図示する。
【００４２】
【図２５】図２５は、本発明のある実施形態による、システムの構成要素を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明は、撮像システムを較正するためのシステムおよび方法を提供する。本発明のシステムおよび方法は、スケールを提供するための較正を要求する、撮像システムに用途を有する。例示的システムとして、飛行時間またはコヒーレント干渉の原理に基づく、撮像および感知システムが挙げられる。いくつかの実施形態では、本発明と併用するために検討されるシステムおよび用途として、光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）、ＰＭＤＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＧｍｂＨ（Ｓｉｅｇｅｎ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）によって商標名ＰＤＭ［ＶＩＳＩＯＮ］の下で販売されているＣａｍＣｕｂｅ  ３．０  ＴＯＦカメラ等の飛行時間カメラ、または飛行時間陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）技術が挙げられる。例えば、Ｐｌａｃｈｔ  ｅｔ  ａｌ．，  ２０１２，  Ｆａｓｔ  ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ  ｃａｍｅｒａ  ｂａｓｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ  ｐａｔｉｅｎｔ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，  Ｍｅｄ  Ｐｈｙｓ  ３９：４−１７；Ｋａｒｐ  ｅｔ  ａｌ．，２００９，Ｔｈｅ  ｂｅｎｅｆｉｔ  ｏｆ  ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ  ｉｎ  ＰＥＴ  ｉｍａｇｉｎｇ，  Ｊ  Ｎｕｃｌ  Ｍｅｄ  ４９：４６２−４７０を参照されたい。本発明と併用するための他の撮像システムとして、例えば、ゲーテッドビューイング、放射線療法、血管内超音波、磁気共鳴画像診断、磁気共鳴エラストグラフィまたはトランジエントエラストグラフィシステム、例えば、Ｅｃｈｏｓｅｎｓ（Ｐａｒｉｓ，  Ｆｒａｎｃｅ）製ＦｉｂｒｏＳｃａｎ等のエラストグラフィ技法、および電気インピーダンス断層撮影、ならびにコンピュータ視覚、ロボット工学、美術品復元、レーザ速度増強、ならびにセキュリティおよび軍事用途に関する視覚補助の他の用途が挙げられる。
【００４４】
ＯＣＴシステムでは、光源は、コヒーレント光のビームを提供するために使用される。光源は、光学利得媒体（例えば、レーザまたは光学増幅器）を含み、誘導放出によってコヒーレント光を生成することができる。いくつかの実施形態では、利得媒体は、半導体光学増幅器によって提供される。光源はさらに、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、同調可能フィルタ等の他の構成要素を含んでもよい。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。
【００４５】
概して、システムの光学レイアウトに基づいて、相互に異なる、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存在する。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さらに、例えば、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、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。
【００４６】
差分ビーム経路システムでは、光源からのコヒーレント光は、干渉計の中に入力され、基準経路およびサンプル経路に分割される。サンプル経路は、標的に指向され、標的を撮像するために使用される。サンプル経路からの反射は、基準経路と合流され、基準経路光およびサンプル経路光の結合は、結果として生じる光に干渉パターンを生成する。光、したがって、パターンは、電気信号に変換され、次いで、分析され、ミクロンスケールにおける標的組織の深度分解画像を生成する。例示的差分ビーム経路干渉計は、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計およびＭｉｃｈｅｌｓｏｎ干渉計である。差分ビーム経路干渉計はさらに、例えば、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。
【００４７】
市販のＯＣＴシステムは、美術品保存および診断医療、着目すべきことにはＯＣＴが詳細画像を網膜内から得るために使用され得る眼科学を含む、多様な用途において採用される。網膜の詳細画像は、眼の疾患および外傷を識別することを可能にする。本発明の撮像システムの他の用途として、例えば、皮膚病学（例えば、画像下部表面構造および血流形成を撮像するため）、歯科学（歯および歯肉線を撮像するため）、消化器病学（例えば、胃腸管を撮像し、ポリープおよび炎症を検出するため）、および癌診断（例えば、悪性組織と正常組織を判別する）が挙げられる。
【００４８】
ある実施形態では、本発明のシステムおよび方法は、組織の管腔内を撮像する。限定ではないが、例えば、リンパ系および神経系の脈管構造を含む、血管、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、および膀胱を含む、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、生体構造の種々の管腔が、撮像され得る。本発明のシステムおよび方法は、例えば、心臓の動脈等の静脈および動脈を撮像する際に特定の可用性を有する。ＯＣＴシステムは、スケール情報を提供するように較正されることができるため、冠状動脈の血管内ＯＣＴ撮像は、経時的プラーク蓄積、特徴の寸法変化、および血栓性要素の進行を表すことができる。数十年にわたる動脈壁内のプラークの蓄積は、不安定プラークの土台であって、ひいては、心臓発作および動脈の狭窄（狭小化）につながる。ＯＣＴ画像は、スケーリングまたは較正される場合、動脈壁内のプラークのボリュームおよび／または動脈管腔の狭窄の程度の両方を判定する際に有用である。血管内ＯＣＴはまた、ステントを用いた、または用いない、動脈の水圧血管形成拡張術等を用いた狭窄の治療の効果と、その経時的医療療法の結果とを査定するために使用されることができる。
【００４９】
図１は、例示的血管内ＯＣＴシステム８０１の使用を描写する。医師は、ハンドヘルド患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）８３９の使用を通して、撮像カテーテル８２６を制御し、画像データを患者から収集する。カテーテル８２６を通して収集された画像データは、ＰＩＭケーブル８４１によって、例えば、ベッドサイドユニットまたは近傍コンピュータ設備またはネットワーク技術を介して結合されたサーバラック内に格納されることができる、撮像エンジン８５９に伝送される。図１に示されるように、ＯＣＴシステムはさらに、ワークステーション４３３（例えば、モニタ、キーボード、およびマウス）を含むことができる。
【００５０】
図２は、ＯＣＴシステム８０１の構成要素のブロック図を与える。撮像エンジン８５９は、ＰＩＭケーブル８４１を介して、ＰＩＭ８３９に結合される。撮像カテーテル８２６は、ＰＩＭ８３９から撮像部位に延在する。エンジンケーブル８４５は、撮像エンジン８５９をホストワークステーション４３３に接続する。ＯＣＴは、米国特許第８，１０８，０３０号、米国特許公開第２０１１／０１５２７７１号、米国特許公開第２０１０／０２２０３３４号、米国特許公開第２００９／００４３１９１号、米国特許公開第２００８／０２９１４６３号、および米国特許公開第２００８／０１８０６８３号に論じられており、そのそれぞれの内容は、あらゆる目的のために、参照することによってその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得るように、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。
【００５１】
図１に示されるように、オペレータは、ハンドヘルドＰＩＭ８３９を介して、撮像カテーテル８２６を制御する。ＰＩＭ８３９は、動作を開始または停止する、スピードまたは変位を設定または変動させる、あるいは別様に撮像動作を制御するためのノブまたはボタン等の制御を含んでもよい。ＰＩＭ８３９はさらに、撮像カテーテルを動作させるためのハードウェアを含む。
【００５２】
図３は、ＰＩＭ８３９の構成要素を示す。カテーテル８２６は、カテーテルレセプタクル８６９を介して、ＰＩＭ８３９に搭載される。スピンモータ８６１は、カテーテル８２６を回転させるために提供され、引き戻しモータ８６５は、カテーテル８２６の側方平行移動を駆動させるために提供される。また、描写されるのは、入力／出力のためのキーパッド、光ファイバ回転ジョイント（ｉＦＯＲｊ）、印刷回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）、および随意のＲＦＩＤ構成要素である。
【００５３】
図４は、キーパッドカバーが除去されたＰＩＭ８３９の斜視図を与える。スピンモータ８６１は、カテーテル８２６を回転させるために提供され、引き戻しモータ８６５は、側方平行移動を生じさせる。光学信号、電気信号、または両方が、ＰＩＭケーブル８４１を介して、ＰＩＭ８３９に到着する。ＰＩＭケーブル８４１は、図２に示されるように、撮像エンジン８５９まで延在する。
【００５４】
図５は、撮像エンジン８５９の構成要素を示す。図５に示されるように、撮像エンジン８５９（例えば、ベッドサイドユニット）は、配電盤８４９と、光源８２７と、干渉計８３１と、可変遅延ライン８３５、ならびにデータ取得（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。
【００５５】
光源８２７は、前述のように、レーザまたは光学増幅器をコヒーレント光の源として使用してもよい。コヒーレント光は、干渉計８３１に伝送される。
【００５６】
図６は、ＯＣＴ撮像の間、干渉計８３１を通る光の経路を示す。画像捕捉のためのコヒーレント光は、光源８２７内から発生する。本光は、ＯＣＴ干渉計９０５と補助または「クロック」干渉計９１１との間で分割される。ＯＣＴ干渉計に指向される光はさらに、非対称分割比を用いて、スプリッタ９１７によって分割され、スプリッタ９１９によって再結合される。光の大部分は、サンプル経路９１３の中に誘導され、残りは、基準経路９１５の中に誘導される。サンプル経路は、ＰＩＭ８３９および撮像カテーテル８２６を通して延設され、画像が捕捉される撮像カテーテルの遠位端で終端する、光ファイバを含む。
【００５７】
画像は、血管の管腔等、患者内の標的の中に撮像カテーテル８２６を導入することによって捕捉される。これは、ガイドワイヤ、ガイドカテーテル、または血管造影システム等の標準的介入技法およびツールを使用することによって遂行されることができる。好適な撮像カテーテルおよびその使用は、米国特許第８，１１６，６０５号および米国特許第７，７１１，４１３号に論じられており、その内容は、あらゆる目的のために、参照することによってその全体として組み込まれる。
【００５８】
図７Ａは、着目特徴１１３を有する脈管１０１の区画の例証を提供する。図７Ｂは、特徴１１３を通した脈管１０１の断面を示す。ある実施形態では、血管内撮像は、撮像カテーテル８２６を特徴１１３近傍の脈管１０１内に位置付けるステップと、データを収集し、３次元画像を提供するステップとを伴う。データは、カテーテル８２６をカテーテル軸の周囲で回転させ、また、カテーテル８２６をカテーテル軸に沿って平行移動させながら、カテーテルの周囲の半径方向において画像データを収集することによって、３次元において収集されることができる。組み合わせられた回転および平行移動の結果として、カテーテル８２６は、画像データを螺旋アレイに配置される一連の走査線（それぞれ、Ａ走査線またはＡ走査と称される）から収集する。
【００５９】
図８は、本発明のある実施形態による、撮像カテーテルの部品の動きを示す。軸１１７の周囲のカテーテル８２６の回転は、図４を参照して前述のように、スピンモータ８６１によって駆動される一方、軸１１７に沿った平行移動は、引き戻しモータ８６５によって駆動される。カテーテル８２６の撮像先端は、概して、螺旋トレース１１９に追従し、図８によって説明される画像捕捉のための動きをもたらす。脈管内の血液は、撮像のために、透明な溶液を用いて、一時的に、洗浄される。動作が、ＰＩＭ８３９または制御コンソールによってトリガされると、カテーテル８２６の撮像コアは、画像データを収集しながら回転され、データは、撮像システムに送達される。
【００６０】
図９は、撮像動作によって捕捉されるＡ走査線Ａ１１、Ａ１２、．．．、ＡＮの螺旋アレイを図示する。
【００６１】
図１０は脈管１０１内のＡ走査Ａ１１、Ａ１２、．．．、ＡＮの位置付けを示すために提供される。Ａ走査Ａ１１、Ａ１２、．．．、ＡＮのうちの１つが、脈管１０１（例えば、脈管壁）内の特徴の表面と交差する各場所において、コヒーレント光が、反射され、検出される。カテーテル８２６は、引き戻しモータ８６５によって押動または引動される、軸１１７に沿って平行移動する。
【００６２】
図６に戻って参照すると、反射され検出された光は、サンプル経路９１３に沿って伝送され、スプリッタ９１９において、基準経路９１５からの光と再結合される。システムの較正は、基準経路９１５の長さと比較したサンプル経路９１３の長さに関連する。これらの長さ間の差異は、ｚ−オフセットと称され、経路が同一の長さであるとき、ｚ−オフセットは、ゼロであると言え、システムは、較正される。較正は、以下により詳細に論じられる。Ｚ−オフセットは、米国特許第８，１１６，６０５号に論じられており、その内容は、あらゆる目的のために、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。ｚ−オフセットがゼロであるとき、システムは、較正されたと言える。
【００６３】
サンプルおよび基準経路からの光を結合した後、スプリッタ９１９からの組み合わせられた光は、直交偏光状態に分割され、ＲＦ帯域偏光分岐時間干渉縞信号をもたらす。干渉縞信号は、図６に示されるように、ＯＣＢ８５１上のＰＩＮフォトダイオード９２９ａ、９２９ｂ、．．．を使用して、光電流に変換される。干渉、偏光分割、および検出ステップは、ＯＣＢ上の偏光分岐モジュール（ＰＤＭ）によって行われる。ＯＣＢからの信号は、図５に示されるＤＡＱ８５５に送信される。ＤＡＱは、デジタル信号処理（ＤＳＰ）マイクロプロセッサおよびフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み、信号をデジタル化し、ホストワークステーションおよびＰＩＭと通信する。ＦＰＧＡは、未加工光学干渉信号を有意義なＯＣＴ画像に変換する。ＤＡＱはまた、必要に応じて、データを圧縮し、画像転送帯域幅を１Ｇｂｐｓまで低減させる（例えば、不可逆圧縮ＪＰＥＧエンコーダを用いてフレームを圧縮する）。
【００６４】
データは、図１０に示されるように、Ａ走査Ａ１１、Ａ１２、．．．、ＡＮから収集され、有形非一過性メモリ内に記憶される。回転および引き戻しイベントの間に螺旋パターンで捕捉された一式のＡ走査は、Ｂ走査として知られる形式において、平面に相互に沿って収集および視認されることができる。
【００６５】
図１１は、ＯＣＴシステムを使用して収集されるＢ走査の再現を与える。画素の各水平行は、１つのＡ走査に対応し、第１のＡ走査（例えば、Ａ１１）は、画像の上部にわたって表示される。「深度」と標識された水平軸は、撮像カテーテル８２６からの半径方向距離を表す。図９に示されるように、各Ａ走査線は、カテーテル８２６の軸１１７の周囲において角方向に隣接するＡ走査から徐々に変位され（軸１１７に沿って平行移動方向にも変位されながら）、軸１１７の周囲の３６０°変位と関連付けられた一式のＡ走査は、軸１１７に垂直な脈管１０１のスライスを描写するビューに収集され得ることに留意されたい。本ビューは、断層撮影ビューと称される。
【００６６】
図１２は、図１０のＢ走査に基づく断層撮影ビューを示す。断層撮影ビューは、脈管１０１の周囲に１つの円周を画定する、一式のＡ走査を備える。図１１における下向きの矢印は、図１２における円形矢印に対応し、データの３次元性質の可視化を補助する。
【００６７】
図１３は、断層撮影ビューを構成するために使用される一式のＡ走査Ａ１１、Ａ１２、．．．、Ａ１８の図画例証を提供する。これらのＡ走査線は、軸１１７を見下ろして見るように示される（すなわち、それらの間の縦方向距離は、示されない）。ここでは、８つのＡ走査線が、図１３の図画形式に図示されるが、典型的ＯＣＴ用途は、３００〜１，０００のＡ走査線を含み、Ｂ走査（例えば、約６６０）または断層撮影ビューを生成することができる。
【００６８】
図１４は、図１３のＡ走査と関連付けられた断層撮影ビューの図画例証を提供する。各Ａ走査線に沿って検出された反射は、撮像される組織内の特徴と関連付けられる。各Ａ走査からの反射光は、分割された対応する光と結合され、基準経路９１５およびＶＤＬ９２５を通して送光され、これらの２つの光経路間の干渉は、再結合されるにつれて、組織内の特徴を示す。図１４に描写されるような断層撮影ビューが、概して、脈管にわたる（すなわち、軸１１７に垂直）平面ビューとして画像を表す場合、画像はまた、脈管に沿った（すなわち、軸１１７は、ビューの平面内にある）平面ビューとして表されることができる。
【００６９】
図１５は、いくつかのＡ走査を含む、脈管１０１を通る縦方向平面１２７を示す。脈管に沿ったそのような平面画像は、時として、インラインデジタルビューまたは画像縦方向表示（ＩＬＤ）と称される。図１５に示されるように、平面１２７は、概して、Ａ走査のサブセットと関連付けられたデータを備える。Ａ走査線のデータは、本発明のシステムおよび方法に従って処理され、組織の画像を生成する。データを適切に処理することによって（例えば、高速フーリエ変換によって）、２次元画像は、３次元データセットから調製されることができる。本発明のシステムおよび方法は、断層撮影ビュー、ＩＬＤ、または両方のうちの１つ以上を提供する。
【００７０】
図１６は、図１５に示される縦方向平面と同一の斜視図における例示的ＩＬＤを含むように示される、理想化平面の斜視図である。ＯＣＴシステムが、３次元画像データを捕捉する場合、ホストワークステーション４３３は、３次元画像データを有形非一過性メモリに記憶し、断層撮影ビュー（例えば、図１４）、ＩＬＤ（例えば、図１６）、または両方を含むディスプレイを提供してもよい（例えば、画面またはコンピュータモニタ上に）。いくつかの実施形態では、断層撮影ビューおよびＩＬＤは、ともに表示され、３次元構造を表しながら、オペレータが直感的に可視化することができる情報を提供する。
【００７１】
図１７は、左に断層撮影ビューおよび右にＩＬＤを含む、ＯＣＴシステムのディスプレイの再現である。図１７に示されるように、断層撮影ビューは、中心近傍にリング状要素を含み得、ＩＬＤは、対応する一式の垂直ライン状要素を含み得る。断層撮影ビュー内のリングの１つは、ＩＬＤ内の１対のラインに対応し得る。ディスプレイ内のこれらの要素は、多くの場合、実際は、撮像システム自体の一部の画像である。いくつかの実施形態では、断層撮影ビュー内のリングおよびＩＬＤ内のラインは、例えば、カテーテルシースの外側表面等のカテーテル８２６の表面を表す。それらの要素から延在する画像の部分は、患者の組織の画像である。
【００７２】
いくつかの実施形態では、ＯＣＴシステムは、取替可能、交換可能、または単回使用カテーテルとともに動作される。各カテーテル８２６は、異なる長さをサンプル経路９１３に提供し得る。例えば、異なる長さであるように設計されたカテーテルが使用され得る、同一に製造されたカテーテルが不完全製造公差を被り得る、またはカテーテルが使用の間に伸展し得る。しかしながら、較正またはスケーリングされた画像を提供するためには、ｚ−オフセットは、既知である（後撮像処理のため）、またはゼロに設定されなければならない。ｚ−オフセットは、直接既知である（例えば、数値的に）、または画像を精査することによって既知となり、画像内の要素の実際の場所と画像内の要素の予期される場所との間の明白な差異を判定することができる。
【００７３】
いくつかの実施形態では、ｚ−オフセットは、システムがライブモードで起動している間、捕捉された画像を検査し、基準経路９１５の実際の長さを調節し、サンプル経路９１３の長さに一致させることによって較正される。
【００７４】
基準経路９１５上のＶＤＬ９２５は、調節可能ファイバコイルを使用して、基準経路９１５の長さをサンプル経路９１３の長さに一致させる。基準経路９１５の長さは、ファームウェアまたはソフトウェアの制御下、ステッパモータが平行移動段上のミラーを平行移動させることによって調節される。ＶＤＬ９２５の内側の自由空間光学ビームは、ミラーが固定入力／出力ファイバから離れるにつれて、より多くの遅延を経験する。ＶＤＬ９２５が調節されるとき、基準経路９１５の長さが把握される（例えば、システムの製造仕様に基づいて）。
【００７５】
いくつかの実施形態では、基準経路９１５の既知の長さは、較正マークをディスプレイ上に表示するために使用される。較正マークが、基準経路９１５上の遠位点に対応する位置に表示される場合、およびサンプル経路９１３が、基準経路９１５と同一の長さである場合（例えば、ｚ−オフセットがゼロであるとき）、カテーテルシースの外側表面を表す断層撮影ビュー内のリングは、較正マークに沿ってあることが予期され得る。
【００７６】
ディスプレイが、較正マークと、相互から分離されたカテーテルシースの外側表面を表すリング状要素とを含むとき、オペレータは、ディスプレイが較正されていないことの視覚的指示を有する。
【００７７】
図１８は、本発明のシステムによってレンダリングされるような図７Ａおよび７Ｂに示される脈管の画像を含む、ディスプレイ２３７の図画例証である。図１８におけるディスプレイ２３７内に含まれる画像は、理解を容易にする目的のために、簡略化されたスタイルでレンダリングされる。本発明のシステムは、図１７に示されるように、または当技術分野において公知の任意のスタイル（例えば、色を伴う、または伴わない）においてディスプレイをレンダリングしてもよい。
【００７８】
図１８に示されるように、脈管１０１の断層撮影ビューは、ＩＬＤに沿って描写される。カテーテルシースの外側表面は、断層撮影ビュー内のリング２１１として、ＩＬＤ内のライン２１７として現れる。断層撮影ビューは、較正マーク２１９がＩＬＤ内に表される間、較正マーク２１５を含むように描写される。
【００７９】
いくつかの実施形態では、ｚ−オフセット較正は、システムが、較正マーク２１５の既知の位置に基づいて、ｚ−オフセットを計算することができるように、ディスプレイ２３７内のリング２１１（または、ライン２１７）の位置を精密に判定することを伴う。本発明のシステムは、ユーザ入力および画像処理動作に基づく、リング２１１または任意の他の較正要素の位置を判定することができる。任意の好適なユーザ入力が、使用されることができる。以下に論じられるいくつかの実施形態では、ユーザ入力は、リング２１１を較正マークに移動させるための「クリックおよびドラッグ」動作である。ある実施形態では、ユーザ入力は、単回クリック、タッチスクリーンの単回タッチ、またはいくつかの他の単純ジェスチャの形態で受け取られる。
【００８０】
図１９は、簡略化された方式で、カテーテルシース２１１および較正マーク２１５を示す、撮像システムのディスプレイを図示する。ユーザは、シース２１１近傍でディスプレイ上をクリックすることができる。いくつかの実施形態では、システムは、ユーザからの単一点の指示の入力だけでカテーテルシースの場所を検出する。単一点は、マウスクリック、タッチスクリーン上のタッチ、ライトペンまたはライトガンによって、矢印キーまたはジョイスティックを用いて点をある位置に「駆動」させることによって、または当技術分野において公知の任意の他の好適な方法によって、入力されることができる。
【００８１】
システムは、加えて、プロセッサを使用して、画像処理動作を行い、シース２１１を検出することができる。いくつかの実施形態では、ユーザ入力は、画面上の単一点２２１を示す。システムは、次いで、点２２１の周囲の面積を画定する。
【００８２】
図２０は、Ｂ走査上の点２２１の周囲に画定された面積２２７を描写する。面積２２７は、検索窓として動作する。検索窓面積２２７は、長方形、円形、楕円形、多角形、または他の形状であってもよい。これは、所定の面積（例えば、ある数の画素）を有してもよい。いくつかの実施形態では、面積２２７のサイズおよび形状は、入力デバイス分解能、特定の極座標における画素によって囲まれた画面面積、現在の拡大係数、有用性研究、またはそれらの組み合わせの組み合わせによって判定される。有用性研究は、制御された条件下における、ユーザ反復性および再現性の統計モデルを確立するために行われることができる。
【００８３】
システムは、処理動作を対応するデータに行うことによって、面積２２７内のシースを検索する。処理動作は、当技術分野において公知の任意の好適な検索アルゴリズムであることができる。
【００８４】
いくつかの実施形態では、形態学的画像処理動作が、使用される。形態学的画像処理は、エロージョン、拡張、開放、および閉鎖、ならびにそれらの組み合わせ等の動作を含む。いくつかの実施形態では、これらの動作は、画像データをバイナリデータに変換し、各画素にバイナリ値を与えることを伴う。バイナリに変換された面積２２７内の画素を用いると、カテーテルシース２１１の各画素は、黒色となり、背景画素は、主に、白色となるであろう。エロージョンでは、背景に接触する画素は全て、背景画素に変更される。拡張では、非背景オブジェクト画素に隣接する背景画素は全て、オブジェクト画素に変更される。開放は、エロージョンに続く拡張であって、閉鎖は、拡張に続くエロージョンである。形態学的画像処理は、Ｓｍｉｔｈ，  Ｔｈｅ  Ｓｃｉｅｎｔｉｓｔ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒ’ｓ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  １９９７，  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，  Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，  ＣＡ，  ｐｐ．４３６−４４２に論じられている。
【００８５】
シース２１１が、面積２２７内に見つからない場合、面積２２７は、増加されることができ、増加された面積が、検索されることができる。本方式は、オブジェクトを検出する能力がその面積の平方根に比例する、信号対雑音比（ＳＮＲ）の統計特性を利用することができる。Ｓｍｉｔｈの同書のｐｐ．４３２−４３６を参照されたい。
【００８６】
図２０を継続して参照すると、いったんカテーテルシース２１１の一部が、面積２２７内で検出されると、検索は、次いで、カテーテルシース２１１全体がプロセッサによって検出され、その場所が精度を伴って判定されるまで、Ｂ走査内の隣接するＡ走査線に「上向きに」および「下向きに」拡張されることができる。いくつかの実施形態では、画像処理動作は、結果および結果の連続を最適化する、事前設定またはユーザ設定パラメータを伴うアルゴリズムを組み込む。例えば、ラインが、画像の全体の１００％（例えば、断層撮影ビュー内のＢ走査または完全円の全範囲）にわたって連続しないように現れる場合、承認または拒否パラメータは、百分率の連続係数に基づいて確立されることができる。いくつかの実施形態では、７５％未満（または、用途に応じて、５０％または９０％）にわたって連続するラインは、拒否される一方、その他は、承認される。
【００８７】
ユーザ入力を受信後、プロセッサを使用して、シースの場所を検出することによって、基準アイテム（例えば、カテーテルシース２１１）を検出するように前述されたが、ステップは、他の順序でも行われることができる。例えば、システムは、形態学的処理動作を画像全体に適用し、全ての要素またはある品質基準を満たす全ての要素を検出することができる。次いで、システムは、画像内の点を示すユーザ入力を受信することができ、ユーザは、次いで、画像内のその点に最も近い前に検出された要素を選定することができる。同様に、ステップは、同時に、行われることもできる。
【００８８】
本明細書の方法論を使用することによって、本発明のシステムは、精密である必要がないヒト入力およびそれ自体が正確である必要はないコンピュータ処理に基づいて、高精度で、ＯＣＴシステム等の撮像システムの画像内の要素を検出することができる。本検出に基づいて、カテーテルシースの実際の場所が、判定され、したがって、（例えば、Ｂ走査内の）カテーテルシースの精密なｚ−座標Ｚｓが、把握される。カテーテルシースの予期されるｚ−座標Ｚｃが、付帯的に提供された情報に基づいて把握される場合、ｚ−オフセット、したがって、較正値が、判定されることができる。例えば、図２０では、Ｚｓは、Ｚｃの右にあるように描写され、それによって、非ゼロｚ−オフセットを示す。較正値が、次いで、較正された画像または既知のスケールでの画像を提供するために使用される。
【００８９】
いくつかの実施形態では、システムは、較正マークからのシースの平均、中央、または二乗平均平方根距離を計算または使用し、較正値を算出する。これは、干渉スペックル雑音、不規則または非円筒形シース、非均一カテーテル回転（ＮＵＲＤ）、シース内の変換器の角変位、シース内の変換器の中心からずれた位置付け、またはそれらの組み合わせの場合、有利であり得る。ある実施形態では、検出された点のサブセットのみ、例えば、効率または性能最適化のために使用される。
【００９０】
図２１は、較正された画像、ここでは、Ｂ走査を示す。画像は、較正マークと整合されたカテーテルシースを有するように描写される。図２１の左および右側のバーは、あるデータが、シフトアウトされ、あるブランク空間が較正によって導入され得ることを示す。代替実施形態では、画像は、伸展または圧縮されることができ、または伸展および圧縮の組み合わせが、システムの選好、目的、または機能に応じて、行われてもよい。
【００９１】
前述の説明は、ライブモードまたは精査モードにおいて適用可能であることを理解されるであろう。撮像システムが、ライブモードで動作し、組織の画像を捕捉する場合、較正は、ｚ−オフセットがゼロであるように、基準経路９１５の長さを変化させること、またはデータセットまたは画面上画像を変換することのいずれかによって、行われることができる。基準経路９１５の長さは、ＶＤＬ内のモータの動作を通して変化されることができる。距離Ｚｃ−Ｚｓは、ミリメートルに変換され、コマンドが、ＶＤＬを新しい位置に移動させるために送信される。
【００９２】
データセットが、ライブモードにおいて、またはシステムが精査モードで動作している間のいずれかにおいて、変換される場合、システムは、デジタル的にシフトされる、伸展される、またはそれらの組み合わせが行われる。
【００９３】
別の側面では、本発明は、コンピュータ画面上のクリックおよびドラッグ動作等の「動き」を示す、ユーザ入力の受信に基づいて、撮像システムを較正するための方法を提供する。
【００９４】
図２２および２３は、マウスドラッグ動作を通して動きを示すユーザ入力の受信を図示する。ユーザ入力はまた、タッチスクリーンまたは他の入力（矢印キー、ポインタ、トラックボール等）上のドラッグであり得る。図２２−２３に描写されるように、ユーザは、マウスを用いて基準アイテム（例えば、シース２１１）をクリックし、それを新しい位置、例えば、較正マーク上またはディスプレイ上の他の位置へドラッグする。システム（例えば、プロセッサを使用して）は、次いで、基準アイテムの示された動きに基づいて、較正値を計算することができる。
【００９５】
本方法は、断層撮影ビューまたはＩＬＤ上のドラッグアンドドラッグ動作を使用して、ユーザが、手動で較正する、または任意のオフセットを適用することを可能にする。ドラッグの間、把持点と、マウスポインタの先端（または、タッチスクリーン内の類似の指接触点）によって表される現在の点との間の距離は、継続的に計算されてもよい。ライブモードでは、画像は、デジタル的に、またはＶＤＬを移動させることによって、シフトされてもよく、精査モードでは、画像は、前述のように、デジタル的に変換される。
【００９６】
図２４は、クリックアンドドラッグの動きの解放を示す。いくつかの実施形態では、画像は、ユーザのドラッグの動きと同時に、シフトされる（デジタル的に、またはＶＤＬを移動させることによって）。ある実施形態では、システムは、ユーザがドラッグ入力の動きを完了した後にシフトされ始める。（図２３および２４では、点線は、カテーテルシースの元の場所を表すために示され、点線は、較正マークを表すように意図されないことに留意されたい。較正マークは、随意である。）
【００９７】
カテーテルシースの表面を較正のための基礎として使用される基準アイテムとして使用するように前述されたが、他の基準アイテムも、好適である。例えば、その予期される場所および実際の場所が、撮像システムのディスプレイ内で比較され得るように描写され得る、任意のアイテムが、使用されてもよい。いくつかの実施形態では、起点マーカーまたは較正バーが、既知の寸法（例えば、１ｎｍ、１ｍｍ、１ｃｍ）を有する撮像標的に導入される。システムは、既知の寸法の予期される外観に基づいて、スケールまたはグリッドを表示するように動作する。ユーザは、次いで、基準アイテム近傍のディスプレイ内の点を示す入力を与え、システムはまた、示された点の周囲の面積内の基準アイテムの場所を検出する。予期される場所および実際の場所または基準アイテムの寸法に基づいて、較正値が計算され、較正された画像が提供される。ユーザ入力、ディスプレイ、およびユーザ入力を受信し、計算を行う方法は、１つ以上のコンピュータによって提供されてもよい。
【００９８】
ある実施形態では、ディスプレイ２３７は、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｍａｃ  ＯＳ、またはＬｉｎｕｘ（登録商標）等のコンピュータオペレーティングシステム環境内、あるいは特殊システムのディスプレイまたはＧＵＩ内にレンダリングされる。ディスプレイ２３７は、最小化および閉じるボタン、スクロールバー、メニュー、およびウィンドウサイズ変更制御を含む、ディスプレイと関連付けられた任意の標準的制御を含むことができる（例えば、ウィンドウ環境内に）。ディスプレイ２３７の要素は、オペレーティングシステム、ウィンドウ環境、アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）、ウェブブラウザ、プログラム、またはそれらの組み合わせによって提供されることができる（例えば、いくつかの実施形態では、コンピュータは、ウェブブラウザ等の独立プログラムが起動し、独立プログラムがＡＰＩのうちの１つ以上を供給し、ＧＵＩの要素をレンダリングする、オペレーティングシステムを含む）。ディスプレイ２３７はさらに、画像の視認（例えば、ズーム、色制御、輝度／コントラスト）あるいは３次元画像データを備えるファイルの取扱（例えば、開く、保存する、閉じる、選択する、切り取る、削除する等）に関連する任意の制御または情報を含むことができる。さらに、ディスプレイ２３７は、３次元画像捕捉システムを動作（例えば、進む、停止、一時停止、電源投入、電源遮断）させるために関連する制御（例えば、ボタン、スライダ、タブ、スイッチ）を含むことができる。
【００９９】
ある実施形態では、ディスプレイ２３７は、異なる撮像モダリティと動作可能である、３次元撮像システムに関連する制御を含む。例えば、ディスプレイ２３７は、開始、停止、ズーム、保存等のボタンを含み、ＯＣＴまたはＩＶＵＳモダリティと相互動作する、コンピュータプログラムによってレンダリングされてもよい。したがって、ディスプレイ２３７は、システムの撮像モードに関連して、または関連せず、３次元データセットから導出された画像をユーザに表示することができる。
【０１００】
図２５は、例示的システム４００を概略する。図２５に示されるように、撮像エンジン８５９は、ホストワークステーション４３３と、随意に、ネットワーク４０９を経由して、サーバ４１３と通信する。いくつかの実施形態では、オペレータは、ホストワークステーション４３３、コンピュータ４４９、または端末４６７を使用して、システム４００を制御し、または画像を受信する。画像は、モニタを含み得る、Ｉ／Ｏ４５４、４３７、または４７１を使用して表示されてもよい。任意のＩ／Ｏは、モニタ、キーボード、マウス、またはタッチスクリーンを含み、プロセッサ４２１、４５９、４４１、または４７５のいずれかと通信する、例えば、データを任意の有形非一過性メモリ４６３、４４５、４７９、または４２９内に記憶させてもよい。サーバ４１３は、概して、ネットワーク４０９を介して通信する、またはデータをデータファイル４１７に書き込むためのインターフェースモジュール４２５を含む。ユーザからの入力は、例えば、ホストワークステーション４３３、サーバ４１３、またはコンピュータ４４９等の電子デバイス内のプロセッサによって受信される。本発明の方法は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハード配線、またはこれらのいずれかの組み合わせを使用して、行われることができる。機能を実装する特徴はまた、機能の一部が異なる物理的場所に実装されるように分散されることを含め、種々の位置に物理的に位置することができる（例えば、無線または有線接続を用いて、ある部屋に撮像装置および別の部屋または別個の建物にホストワークステーション等）。ある実施形態では、ホストワークステーション４３３および撮像エンジン８５５は、ベッドサイドコンソールユニット内に含まれ、システム４００を動作させる。
【０１０１】
コンピュータは、概して、命令を実行するためのプロセッサと、命令、データ、または両方を記憶させるための１つ以上のメモリデバイスとを含む。本明細書に説明される方法および動作の実行のために好適なプロセッサとして、一例として、汎用および特殊目的マイクロプロセッサの両方（例えば、Ｉｎｔｅｌチップ、ＡＭＤチップ、ＦＰＧＡ）が挙げられる。概して、プロセッサは、命令およびデータを読取専用メモリまたはランダムアクセスメモリまたは両方から受信するであろう。概して、コンピュータはまた、身体組織等の標的を表すデータを記憶するための１つ以上の大容量記憶デバイスを含む、またはそこに動作可能に結合されるであろう。例えば、固体状態、磁気、磁気光ディスク、または光ディスク等の任意の好適なコンピュータ可読記憶デバイスが、使用されてもよい。コンピュータプログラム命令およびデータを具現化するために好適な情報キャリアとして、一例として、半導体メモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＮＡＮＤベースのフラッシュメモリ、固体状態ドライブ（ＳＳＤ）、および他のフラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（例えば、内部ハードディスクまたは可撤性ディスク）、光磁気ディスク、および光ディスク（例えば、ＣＤおよびＤＶＤディスク）を含む、あらゆる形態の不揮発性メモリ、特に、有形非一過性メモリが挙げられる。
（参照による引用）
【０１０２】
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）
【０１０３】
本明細書に図示および説明されるものに加え、本発明の種々の修正およびその多くのさらなる実施形態が、本明細書に引用された科学および特許文献の参考文献を含む、本書の全内容から当業者に明白となるであろう。本明細書における主題は、その種々の実施形態およびその均等物において本発明の実践に適用され得る、重要な情報、例示、および指針を含有する。
【図１】
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【図４】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図１１】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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