(57)【要約】  管腔内超音波イメージングのためのシステム、装置、及び方法が提供される。管腔内超音波イメージングシステムは、超音波イメージング構成要素を有し且つ患者の体内管腔内に位置決めされる管腔内装置と通信する患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）を含み得る。ＰＩＭは、管腔内装置から超音波エコー信号を受信し、差動信号経路に沿って超音波エコー信号を伝送し、超音波エコー信号をデジタル化し得る。ＰＩＭは、イーサネット（登録商標）接続を通じて処理システムに超音波エコー信号を伝送し得る。
2020537575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管腔内超音波イメージングシステムであって：
処理システムと、患者の体内管腔内に配置されるように構成される管腔内超音波装置との間に通信可能に配置される患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）を有し、前記ＰＩＭは、送信器と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、通信ケーブルを有する通信装置とを有し、前記ＰＩＭは：
前記送信器で、第１の信号を前記管腔内超音波装置に送信し；
前記管腔内超音波装置からの前記第１の信号に関連する超音波エコー信号を受信し；
前記ＡＤＣで前記超音波エコー信号をデジタル化し；
デジタル化された前記超音波エコー信号を、前記通信装置を介して通信可能な第２の信号に変換し；
前記第２の信号を、前記通信装置の前記通信ケーブルを介して、前記処理システムに伝送する；
ように構成される、
管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項２】
前記処理システムは、前記第２の信号に基づいて前記超音波エコー信号を表す管腔内超音波画像を生成し、前記処理システムと通信するディスプレイ装置に前記管腔内超音波画像を表示するように構成される、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項３】
前記通信ケーブルは、イーサネット（登録商標）ケーブルである、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項４】
前記通信ケーブルは、ＵＳＢケーブルである、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項５】
前記ＰＩＭはさらに、前記送信器、前記ＡＤＣ、及び前記通信装置と通信するコントローラを有する、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項６】
前記コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である、
請求項５に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項７】
前記管腔内超音波装置は：
近位部分及び遠位部分を有する回転可能な可撓性の細長い駆動ケーブルと；
前記駆動ケーブルの前記遠位部分に配置され、回転する間に前記体内管腔のイメージングデータを取得するように構成される超音波素子と；を有する、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項８】
前記管腔内超音波装置は、血管内に位置決めされるように構成される血管内超音波（ＩＶＵＳ）装置である、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項９】
前記超音波エコー信号は、前記ＰＩＭ内の前記ＡＤＣまで差動信号経路を伝わる、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項１０】
前記差動信号経路は、１つ又は複数の増幅器及びバンドパスフィルタを有する、
請求項９に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項１１】
管腔内超音波イメージングの方法であって：
患者の体内管腔内に位置決めされる管腔内超音波装置で第１の信号を送信するステップと；
前記管腔内超音波装置と処理システムとの間に通信可能に配置される患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）で、前記管腔内超音波装置からの前記第１の信号に関連する超音波エコー信号を受信するステップと；
前記ＰＩＭ内のＡＤＣで前記超音波エコー信号をデジタル化するステップと；
前記ＰＩＭ内のコントローラで、デジタル化された前記超音波エコー信号を、通信装置を介して通信可能な第２の信号に変換するステップと；
前記通信装置を介して前記処理システムに前記第２の信号を伝送するステップと；
を含む、
方法。
【請求項１２】
前記処理システムと通信するディスプレイ装置で、前記超音波エコー信号を表す管腔内超音波画像を表示するステップをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＰＩＭによって、前記ディスプレイ装置の画像表示フォーマットに従って前記超音波エコー信号をフォーマットするステップをさらに含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記通信装置は、イーサネット（登録商標）ケーブルである、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記通信装置は、ＵＳＢケーブルである、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記デジタル化された超音波エコー信号を第２の信号にイーサネット（登録商標）物理層（ＰＨＹ）デバイスで変換するステップをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＰＩＭ内の前記ＡＤＣまで差動信号経路に沿って前記超音波エコー信号を伝送するステップをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記管腔内超音波装置は：
近位部分及び遠位部分を有する回転可能な可撓性の細長い駆動ケーブルと；
前記駆動ケーブルの前記遠位部分に配置され、回転する間に前記体内管腔のイメージングデータを取得するように構成される超音波素子と；
を有する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記管腔内超音波装置は、血管内に位置決めされるように構成される血管内超音波（ＩＶＵＳ）装置である、
請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、管腔内イメージング（intraluminal  imaging）に関し、特に、患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）を用いてイメージング信号を受信し、変換することに関する。ＰＩＭは、差動信号ルート（differential  signal  route）に沿って超音波エコー信号を伝送するように構成され得る。ＰＩＭはまた、イーサネット（登録商標）通信をサポートするように構成され得る。
【背景技術】
【０００２】
血管内超音波（ＩＶＵＳ）イメージングは、治療の必要性を決定する、介入をガイドする、及び／又はその有効性を評価するために、人体内の動脈などの罹患血管を評価するための診断ツールとして、介入心臓学において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むＩＶＵＳ装置が血管内に通され、撮像されることになる領域にガイドされる。トランスデューサは、２ＭＨｚより高い周波数を有する超音波エネルギを放射し、関心のある血管の画像を生成する。超音波は、組織構造（血管壁の様々な層など）、赤血球、及び関心のある他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イメージングシステムに渡される。イメージングシステムは、受信された超音波エコーを処理して、デバイスが配置された血管の断面画像を生成する。
【０００３】
ＩＶＵＳカテーテルは回転装置を含むことがある。典型的な回転ＩＶＵＳカテーテルでは、超音波トランスデューサ素子が、対象の血管内に挿入されるプラスチックシースの内側で回転する可撓性の駆動シャフトの先端に配置される。トランスデューサ素子は、超音波ビームが組織及び奥に伝搬するように向けられる。次に、トランスデューサは、種々の組織構造から反射される戻りエコー（returning  echoes）を聞く。戻りエコーは、一般に、単一のアナログチャネルに沿ってＩＶＵＳ処理システムに伝送される。これらの伝送は、伝送に関連するＩＶＵＳ画像の品質を劣化させる可能性のある電気的ノイズ及び電磁結合干渉を起こしやすい。さらに、既存のＩＶＵＳシステムは、典型的には、超音波トランスデューサ素子と処理システムとの間で信号を伝送するために、高価且つ複雑なカスタムケーブルを必要とする。従って、ＩＶＵＳイメージングシステムの改良の必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００４】
管腔内超音波イメージングのためのシステム、装置、及び方法が提供される。管腔内超音波イメージングシステムは、患者の体内管腔内に位置決めされる管腔内装置と通信する患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）を含み得る。ＰＩＭは、超音波エコー信号を受信し、差動信号経路に沿って超音波エコー信号を伝送し、超音波エコー信号をデジタル化し得る。超音波エコー信号は、イーサネット（登録商標）接続を介してＰＩＭに接続された処理システムに伝送されるように構成され得る。
【０００５】
本開示の実施形態は、管腔内超音波イメージングシステムを提供し、このシステムは：処理システムと、患者の体内管腔内に配置されるように構成される管腔内超音波装置との間に通信可能に配置される患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）を含み得、ＰＩＭは、送信器と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、通信ケーブルを有する通信装置とを有し、ＰＩＭは：送信器で、第１の信号を管腔内超音波装置に送信し；管腔内超音波装置からの第１の信号に関連する超音波エコー信号を受信し；ＡＤＣで超音波エコー信号をデジタル化し；デジタル化された超音波エコー信号を、通信装置を介して通信可能な第２の信号に変換し；第２の信号を、通信装置の通信ケーブルを介して、処理システムに伝送する；ように構成される。
【０００６】
いくつかの実施形態では、処理システムは、第２の信号に基づいて超音波エコー信号を表す管腔内超音波画像を生成し、処理システムと通信するディスプレイ装置に管腔内超音波画像を表示するように構成される。通信ケーブルは、イーサネット（登録商標）ケーブル又はＵＳＢケーブルであり得る。ＰＩＭはさらに、送信器、ＡＤＣ、及び通信装置と通信するコントローラを含み得る。コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であり得る。
【０００７】
いくつかの実施形態では、管腔内超音波装置は：近位部分及び遠位部分を含む回転可能な可撓性の細長い駆動ケーブルと；駆動ケーブルの遠位部分に配置され、回転する間に体内管腔のイメージングデータを取得するように構成される超音波素子と；を含む。管腔内超音波装置は、血管内に位置決めされるように構成される血管内超音波（ＩＶＵＳ）装置であり得る。超音波エコー信号は、ＰＩＭ内のＡＤＣまで差動信号経路を伝わり得る。いくつかの実施形態では、差動信号経路は、１つ又は複数の増幅器及びバンドパスフィルタを有する。
【０００８】
また、管腔内超音波イメージングの方法が提供され、これは：患者の体内管腔内に位置決めされる管腔内超音波装置で第１の信号を送信するステップと；管腔内超音波装置と処理システムとの間に通信可能に配置される患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）で、管腔内超音波装置からの第１の信号に関連する超音波エコー信号を受信するステップと；ＰＩＭ内のＡＤＣで超音波エコー信号をデジタル化するステップと；ＰＩＭ内のコントローラで、デジタル化された超音波エコー信号を、通信装置を介して通信可能な第２の信号に変換するステップと；通信装置を介して処理システムに第２の信号を伝送するステップと；を含み得る。
【０００９】
この方法はまた、処理システムと通信するディスプレイ装置で、超音波エコー信号を表す管腔内超音波画像を表示するステップを含み得る。この方法は、ディスプレイ装置の画像表示フォーマットに従って超音波エコー信号を、ＰＩＭによって、フォーマットするステップを含み得る。通信装置は、イーサネット（登録商標）ケーブル又はＵＳＢケーブルであり得る。コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であり得る。
【００１０】
いくつかの実施形態では、本方法は、デジタル化された超音波エコー信号を第２の信号にイーサネット（登録商標）物理層（ＰＨＹ）デバイスで変換するステップをさらに含む。この方法は、ＰＩＭ内のＡＤＣまで差動信号経路に沿って超音波エコー信号を伝送するステップを含み得る。管腔内超音波装置は：近位部分及び遠位部分を有する回転可能な可撓性の細長い駆動ケーブルと；駆動ケーブルの遠位部分に配置され、回転する間に体内管腔のイメージングデータを取得するように構成される超音波素子と；を含み得る。管腔内超音波装置は、血管内に位置決めされるように構成される血管内超音波（ＩＶＵＳ）装置であり得る。
【００１１】
本開示のさらなる態様、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
添付の図面を参照して、本開示の例示的な実施形態を説明する。
【００１３】
【図１】本開示のいくつかの実施形態による管腔内超音波イメージングシステムの概略図である。
【図２】本開示のいくつかの実施形態による管腔内超音波イメージングシステムの概略図である。
【図３】本開示のいくつかの実施形態による回転超音波装置の概略図である。
【図４】本開示のいくつかの実施形態による患者の解剖学的構造内のその場回転超音波装置の概略図である。
【図５】本開示のいくつかの実施形態による患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）の概略斜視図である。
【図６】本開示のいくつかの実施形態による超音波イメージング方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の原理の理解を促進する目的で、図面に示された実施形態を参照し、特定の用語を用いてこれを記述する。それにもかかわらず、本開示の範囲に対する限定は意図されていないことが理解される。記載された装置、システム、及び方法に対するいかなる変更及びさらなる修正、並びに本開示の原理のいかなるさらなる適用も、完全に企図され、本開示が関係する当業者に通常生じるように、本開示に含まれる。例えば、一実施形態に関して記載された特徴、構成要素、及び／又はステップは、本開示の他の実施形態に関して記載された特徴、構成要素、及び／又はステップと組み合わせることができることが十分に考えられる。しかし、簡潔さのために、これらの組み合わせの多数回の繰り返しは、別個には記述しない。
【００１５】
図１は、本開示のいくつかの実施形態による超音波システム１００の概略図である。超音波システム１００は、患者の管腔の血管内超音波イメージングを行うために使用され得る。システム１００は、超音波装置１１０、患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）１５０、超音波処理システム１６０、及び／又はモニタ１７０を含み得る。超音波装置１１０は、患者の解剖学的構造１０２内に位置決めされるように、構造的に構成される（例えば、サイズ決定及び／又は成形される）。超音波装置１１０は、解剖学的構造１０２内から超音波イメージングデータを取得する。超音波処理システム１６０は、超音波イメージングの取得を制御することができ、モニタ１７０に表示される解剖学的構造１０２の画像を（ＰＩＭ１５０を介して受信される超音波イメージングデータを使用して）生成するために使用され得る。
【００１６】
いくつかの実施形態では、システム１００及び／又はＰＩＭ１５０は、“Wireless  Digital  patient  interface  module  using  wireless  charging”と題する２０１７年１０月１９日に出願された米国特許出願第６２／５７４６５５号、“INTRALUMINAL  DEVICE  REUSE  PREVENTION  WITH  PATIENT  INTERFACE  MODULE  AND  ASSOCIATED  DEVICES,  SYSTEMS,  AND  METHODS”と題する２０１７年１０月１９日に出願された米国特許出願第６２／５７４６８７号、“INTRALUMINAL  medical  system  with  overloaded  connectors”と題する２０１７年１０月２０日に出願された米国特許出願第６２／５７４８３５号、及び“handheld  medical  interface  for  intraluminal  device  and  associated  devices,  systems,  and  methods”と題する２０１７年１０月１９日に出願された米国特許出願第６２／５７４６１０号に記載されたものと同様の特徴を含むことができ、これらの各々はその全体が参照により組み込まれる。
【００１７】
一般に、超音波装置１１０は、カテーテル、ガイドカテーテル、又はガイドワイヤであることができる。超音波装置１１０は、可撓性の細長い部材１１６を含む。本明細書で使用するとき、「細長い部材」又は「可撓性の細長い部材」は、解剖学的構造１０２の管腔１０４内に位置決めされるように構造的に構成される（例えば、サイズ決定及び／又は成形される）少なくとも任意の薄い長い可撓性の構造を含む。例えば、可撓性の細長い部材１１６の遠位部分１１４は管腔１０４内に位置決めされ、一方、可撓性の細長い部材１１６の近位部分１１２は患者の身体の外側に位置決めされる。可撓性の細長い部材１１６は、長手方向軸ＬＡを含むことができる。いくつかの例では、長手方向軸ＬＡは、可撓性の細長い部材１１６の中心長手方向軸であることができる。いくつかの実施形態では、可撓性の細長い部材１１６は、種々のグレードのナイロン、ペバックス（Pebax）、ポリマー複合材料、ポリイミド、及び／又はテフロン（登録商標）で形成された１つ又は複数のポリマー／プラスチック層を含むことができる。いくつかの実施形態では、可撓性の細長い部材１１６は、編組金属（braided  metallic）及び／又はポリマーストランドの１つ又は複数の層を含むことができる。編組層（複数可）は、カウントごとに（pic）任意の適切なものを含む、任意の適切な構成で、しっかりと又は緩く編み込まれることができる。一部の実施形態では、可撓性の細長い部材１１６は、１つ又は複数の金属及び／又はポリマーコイルを含むことができる。可撓性の細長い部材１１６の全て又は一部は、任意の好適な幾何学的断面プロファイル（例えば、円形、長円形、長方形、正方形、楕円形など）又は非幾何学的断面プロファイルを有し得る。例えば、可撓性の細長い部材１１６は、可撓性の細長い部材１１６の外径を画定する円形の断面プロファイルを有する略円筒形のプロファイルを有することができる。例えば、柔軟な細長い部材１１６の外径は、解剖学的構造１０２内で位置決めするための任意の適切な値であることができ、約１Ｆｒ（０．３３ｍｍ）から約１５Ｆｒ（５ｍｍ）の間を含み、３．５Ｆｒ（１．１６ｍｍ）、５Ｆｒ（１．６７ｍｍ）、７Ｆｒ（２．３３ｍｍ）、８．２Ｆｒ（２．７３ｍｍ）、９Ｆｒ（３ｍｍ）、及び／又は、より大きい及びより小さい両方の他の適切な値などの値を含む。
【００１８】
超音波装置１１０は、可撓性の細長い部材１１６の長さの全て又は一部に沿って延在する１つ又は複数の管腔を含んでも含まなくてもよい。超音波装置１１０の管腔は、１つ又は複数の他の診断及び／又は治療器具を受け入れる及び／又はガイドするように、構造的に構成（例えば、サイズ決定及び／又は成形）されることができる。超音波装置１１０が管腔（複数可）を含む場合、管腔（複数可）は、装置１１０の断面プロファイルに対して中心合わせ又はオフセットされ得る。図示された実施形態では、超音波装置１１０は、カテーテルであり、可撓性の細長い部材１１６の遠位部分１１４に管腔を含む。ガイドワイヤ１４０が、可撓性の細長い部材１１６の入口／出口ポート１４２と遠位端部１１８の出口／入口ポートとの間で超音波装置１１０の管腔を通って延びる。一般に、ガイドワイヤ１４０は、解剖学的構造１０２の管腔１０４内に配置されるように構造的に構成される（例えば、サイズ決定及び／又は成形される）薄く、長く、可撓性の構造である。診断及び／又は治療処置の間、医療専門家は、典型的には、まず、ガイドワイヤ１４０を解剖学的構造１０２の管腔１０４の中に挿入し、ガイドワイヤ１４０を例えば閉塞１０６に隣接するような解剖学的構造１０２内の所望の位置に移動させる。ガイドワイヤ１４０は、解剖学的構造１０２内の所望の位置における、超音波装置１１０を含む１つ又は複数の他の診断及び／又は治療器具の導入及び位置決めを容易にする。例えば、超音波装置１１０は、ガイドワイヤ１４０に沿って解剖学的構造１０２の管腔１０４を通って移動する。いくつかの実施形態では、超音波装置１１０の管腔は、可撓性の細長い部材１１６の全長に沿って延在することができる。図示の実施形態では、出口／入口ポート１４２は、超音波装置１１０の構成要素１３０の近位に位置している。いくつかの実施形態では、出口／入口ポート１４２、遠位端部１１８における出口／入口ポート、及び／又は超音波装置１１０の管腔は、構成要素１３０の遠位に位置する。いくつかの実施形態では、超音波装置１１０は、ガイドワイヤと共に使用されず、出口／入口ポート１４２は、超音波装置１１０から省略することができる。
【００１９】
解剖学的構造１０２は、自然及び人造の両方で、任意の流体充填構造又は周囲構造を表し得る。例えば、解剖学的構造１０２は、患者の体内にあってもよい。流体は、解剖学的構造１０２の管腔１０４を通って流れることができる。幾つかの例では、超音波装置１１０を管腔内装置として参照することができる。解剖学的構造１０２は、血液が管腔１０４を通って流れる血管などの脈管であることができる。いくつかの例では、超音波装置１１０を血管内装置として参照することができる。様々な実施形態では、血管は、心臓血管系、末梢血管系、神経血管系、腎血管系、及び／又は体内の任意の他の適切な解剖学的構造／管腔を含む、患者の血管系の動脈又は静脈である。解剖学的構造１０２は、場合によっては、曲がりくねることがある。例えば、装置１１０は、限定されるものではないが、肝臓、心臓、腎臓、胆嚢、膵臓、肺、食道を含む器官；管；腸；脳、硬膜嚢、脊髄及び末梢神経を含む神経系構造；尿路；並びに血液内の弁、心室又は心臓の他の部分、及び／又は身体の他の系を含むが、限定されない、任意の数の解剖学的位置及び組織型を検査するために使用され得る。自然構造に加えて、装置１１０は、限定されるものではないが、心臓弁、ステント、シャント、フィルタ及び他の装置などの人工構造を検査するために使用され得る。
【００２０】
解剖学的構造１０２の閉塞１０６は、概して、例えば、患者の健康に有害な方法で、管腔１０４を通る流体の流れに対する制限をもたらす、任意の閉塞又は他の構造的構成を表す。例えば、閉塞１０６は、管腔１０４の断面積及び／又は管腔１０４を通って流れる流体のための利用可能な空間が減少するように管腔１０４を狭める。解剖学的構造１０２が血管である場合、閉塞１０６は、プラーク蓄積の結果であり得、これには、線維性、線維性脂質（繊維性脂肪）、壊死性コア、石灰化（高密度カルシウム）、血液、新鮮な血栓、及び／又は成熟した血栓などのプラーク成分が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの例では、閉塞１０６は、血栓、狭窄、及び／又は病変として参照されることができる。概して、閉塞１０６の組成は、評価される解剖学的構造のタイプに依存する。解剖学的構造１０２のより健全な部分は、均一又は対称なプロファイル（例えば、円形断面プロファイルを有する円筒形プロファイル）を有し得る。閉塞１０６は、均一な又は対称なプロファイルを有していないことがある。従って、閉塞１０６を有する解剖学的構造１０２の患部は、非対称及び／又は不規則なプロファイルを有する。解剖学的構造１０２は、図１に単一の閉塞１０６を有するものとして示されているが、本明細書に記載された装置、システム、及び方法は、複数の閉塞を有する解剖学的構造に対して同様の適用を有することが理解される。
【００２１】
超音波装置１１０は、可撓性の細長い部材１１６の遠位部分１１４に配置される超音波イメージング構成要素１３０を含み得る。超音波イメージング構成要素１３０は、装置１１０が管腔１０４内に位置決めされている間に、超音波エネルギを解剖学的構造１０２内に放射するように構成され得る。いくつかの実施形態では、構成要素１３０は、種々の数及び構成を含み得る。例えば、構成要素１３０のいくつかは、超音波パルスを送信するように構成され得、一方、他のものは、超音波エコーを受信するように構成され得る。構成要素１３０は、イメージングされる組織のタイプ及び使用されるイメージングのタイプに応じて、解剖学的構造１０２に異なる周波数の超音波エネルギを放射するように構成され得る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、構成要素１３０は、超音波トランスデューサ（複数可）を含む。例えば、構成要素１３０は、電気信号によって起動されることに応答して、超音波エネルギを発生し、解剖学的構造１０２に放射するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、構成要素１３０は、単一の超音波トランスデューサを含む。いくつかの実施形態では、構成要素１３０は、２個以上の超音波トランスデューサを含む超音波トランスデューサアレイを含む。例えば、超音波トランスデューサアレイは、２個のトランスデューサ、４個のトランスデューサ、３６個のトランスデューサ、６４個のトランスデューサ、１２８個のトランスデューサ、５００個のトランスデューサ、８１２個のトランスデューサ、及び／又は、より大きい又はより小さいの両方の他の値などの値を含む、２個のトランスデューサと１０００個のトランスデューサとの間の任意の適切な数の個々のトランスデューサを含むことができる。構成要素１３０を含む超音波トランスデューサアレイは、平面アレイ、湾曲アレイ、円周アレイ、環状アレイなどを含むフェーズドアレイなど、任意の適切な構成であることができる。例えば、構成要素１３０を含む超音波トランスデューサアレイは、一次元アレイ又は二次元アレイであることができる。
【００２３】
いくつかの例では、超音波イメージング構成要素１３０は、回転超音波装置の一部であり得る。超音波イメージング構成要素１３０のアクティブ領域は、一様に又は独立して制御及びアクティブ化されることができる、１つ又は複数のトランスデューサ材料及び／又は１つ又は複数の超音波素子のセグメント（例えば、１つ又は複数の行、１つ又は複数の列、及び／又は１つ又は複数の配向）を含むことができる。構成要素１３０のアクティブ領域は、様々な基本的又は複雑な幾何学的形状にパターン化又は構造化することができる。構成要素１３０は、側視配向（side-looking  orientation）（例えば、長手方向軸ＬＡに垂直及び／又は直交して放射される超音波エネルギ）及び／又は前方視配向（例えば、長手方向軸ＬＡに平行及び／又は長手方向軸ＬＡに沿って放射される超音波エネルギ）に配置されることができる。いくつかの例では、構成要素１３０は、近位方向又は遠位方向に、長手方向軸ＬＡに対して斜めの角度で超音波エネルギを放射及び／又は受信するように構造的に配置される。いくつかの実施形態では、超音波エネルギ放射は、アレイ内の超音波イメージング構成要素１３０の選択的トリガによって電子的にステアリングされる（steered）ことができる。
【００２４】
構成要素１３０の超音波トランスデューサ（複数可）は、圧電微小機械加工超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）、容量性微小機械加工超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）、単結晶、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ＰＺＴ複合材料、他の適切なトランスデューサタイプ、及び／又はそれらの組み合わせであることができる。トランスデューサ材料に依存して、超音波トランスデューサ（複数可）の製造プロセスは、ダイシング、カーフィング、研削、スパッタリング、ウエハ技術（例えば、ＳＭＡ、犠牲層堆積）、他の適切なプロセス、及び／又はそれらの組み合わせを含むことができる。
【００２５】
いくつかの実施態様では、構成要素１３０は、閉塞１０６などの解剖学的構造１０２に関連する超音波イメージングデータを取得するように構成される。超音波イメージング構成要素１３０によって取得される超音波イメージングデータは、解剖学的構造１０２の閉塞１０６を評価することを含む、医療専門家によって患者を診断するために使用されることができる。イメージングのために、構成要素１３０は、管腔１０４及び／又は解剖学的構造１０２に超音波エネルギを放射し、管腔１０４及び／又は解剖学的構造１０２の流体及び／又は組織を表す反射超音波エコーを受信するように構成することができる。本明細書に記載されるように、構成要素１３０は、超音波トランスデューサ及び／又は超音波トランスデューサアレイなどの超音波イメージング素子を含むことができる。例えば、構成要素１３０は、電気信号の構成要素１３０への送信に応答して、超音波エネルギを発生し、解剖学的構造１０２に放射する。イメージングのために、構成要素１３０は、解剖学的構造１０２から受信される反射超音波エコーを表す電気信号を生成し、（例えば、ＰＩＭ１５０及び／又は処理システム１６０に）送信し得る。様々な実施形態では、超音波イメージング構成要素１３０は、血管内超音波（ＩＶＵＳ）イメージング、前方視血管内超音波（ＦＬ−ＩＶＵＳ）イメージング、血管内光音響（ＩＶＰＡ）イメージング、心エコー（ＩＣＥ）、経食道心エコー（ＴＥＥ）、及び／又は他の適切なイメージングモダリティに関連するイメージングデータを取得することができる。いくつかの実施形態では、装置１１０は、光学的イメージング、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）など、任意の適切なイメージングモダリティのイメージング構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、装置１１０は、圧力センサ、フローセンサ、温度センサ、光ファイバ、反射器、ミラー、プリズム、アブレーション要素、高周波（ＲＦ）電極、導体、及び／又はそれらの組み合わせを含む、任意の適切なセンシング構成要素を含むことができる。イメージング及び／又は感知コンポーネントは、超音波構成要素１３０の代わりに、又は超音波構成要素１３０に加えて、装置１１０内に実装することができる。
【００２６】
診断及び／又はイメージングのために、構成要素１３０の中心周波数は、２ＭＨｚから７５ＭＨｚの間であることができ、例えば、２ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、４５ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、７０ＭＨｚ、７５ＭＨｚ、及び／又はより大きい及びより小さいの両方の他の適切な値を含む。例えば、より低い周波数（例えば、２ＭＨｚから１０ＭＨｚの間）は、解剖学的構造１０２のより多くが超音波画像内に見えるように、解剖学的構造１０２内にさらに有利に浸透することができる。より高い周波数（例えば、５０ＭＨｚ、７５ＭＨｚ）は、解剖学的構造１０２及び／又は管腔１０４内の流体のより詳細な超音波画像を生成するのにより良く適し得る。いくつかの実施態様では、超音波イメージング構成要素１３０の周波数は、調整可能である。イメージングのために、いくつかの例では、構成要素１３０は、中心周波数及び／又は中心周波数の１つ又は複数の高調波に関連する波長を受信するように調整されることができる。いくつかの例では、放出される超音波エネルギの周波数は、印加された電気信号の電圧及び／又は超音波イメージング構成要素１３０へのバイアス電圧の印加によって修正されることができる。
【００２７】
いくつかの実施態様では、超音波イメージング構成要素１３０は、可撓性の細長い部材１１６の遠位部分に位置決めされる。超音波イメージング構成要素１３０は、可撓性の細長い部材１１６からの長さに沿って延在する１つ又は複数の導体（electrical  conductors）を含むことができる。導体（複数可）は、遠位部分１１４において超音波イメージング構成要素１３０、及び近位部分１１２においてインターフェース１５６と連通している（in communication with）。導体は、超音波処理システム１６０と超音波イメージング構成要素１３０との間で電気信号を伝達する。例えば、アクティベーション信号及び／又は制御信号は、処理システム１６０から超音波イメージング構成要素１３０に導体を介して伝送され得る。反射される超音波エコーを表す電気信号は、超音波イメージング構成要素１３０から処理システム１６０に導体を介して伝送され得る。いくつかの実施形態では、処理システム１６０と超音波イメージング構成要素１３０との間の通信に、同じ導体を使用することができる。
【００２８】
超音波装置１１０は、可撓性の細長い部材１１６の近位部分１１２にインターフェース１５６を含む。いくつかの実施形態では、インターフェース１５６はハンドルを含むことができる。例えば、ハンドルは、遠位部分１１４の曲がり（deflection）など、装置１１０の動きを制御するための１つ又は複数の作動機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、インターフェース１５６は、管腔を通る装置１１０の引き戻し（pullback）を可能にする伸縮（telescoping）機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、インターフェース１５６は、装置１１０の１つ又は複数の構成要素（例えば、可撓性の細長い部材１１６及び超音波イメージング構成要素１３０）を回転させる回転機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、インターフェース１５６は、医療専門家が超音波イメージング構成要素１３０を選択的に作動させるためのユーザインターフェース構成要素（例えば、１つ又は複数のボタン、スイッチなど）を含む。他の実施形態では、ＰＩＭ１５０、処理システム１６０及び／又はモニタ１７０のユーザインターフェース構成要素は、医療専門家が超音波イメージング構成要素１３０を選択的にアクティブ化させることを可能にする。例えば、導体を含む導管が、インターフェース１５６とコネクタ１０８との間に延在する。コネクタ１０８は、装置１１０をＰＩＭ１５０に機械的及び／又は電気的に結合するように構成することができる。
【００２９】
超音波処理システム１６０、ＰＩＭ１５０、及び／又は血管内超音波装置１１０（例えば、インターフェース１５６、超音波イメージング構成要素１３０など）は、１つ又は複数のコントローラを含むことができる。コントローラは、いくつかの実施形態では、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの集積回路であってもよい。コントローラは、送信及び／又は受信に使用される特定のトランスデューサ素子を選択するように、送信器回路を起動させて、選択されたトランスデューサ素子（複数可）を励起するための電気パルスを生成するために送信トリガ信号を供給するように、及び／又は、コントローラの増幅器を介して、選択されたトランスデューサ素子（複数可）から受信される増幅されたエコー信号を受信するように構成することができる。種々の数のマスタ回路及びスレーブ回路を有する複数のＡＳＩＣ構成を使用して、単一の超音波又は多発性超音波デバイスを生成することができる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、ＰＩＭ１５０は、コンソール又は処理システム１６０にデータを中継する前に、超音波エコーデータの前処理（preliminary  processing）を行う。そのような実施形態の例では、ＰＩＭ１５０は、データの増幅、フィルタリング、及び／又は集約を行う。一実施形態では、ＰＩＭ１５０はまた、超音波トランスデューサ１３０に関連する回路を含む装置１１０の動作をサポートするために、高電圧及び低電圧ＤＣ電力を供給する。ＰＩＭ１５０は、様々な外科的環境において、患者の安全要件が、１つ又は複数の高電圧構成要素からの患者の物理的及び電気的絶縁を義務付けられるとき、絶縁装置であり得る。
【００３１】
超音波処理システム１６０は、ＰＩＭ１５０によって超音波イメージング構成要素１３０から画像データ（例えば、超音波エコーデータを表す電気信号）を受信する。処理システム１６０は、プロセッサ及び／又はメモリなどの処理回路を含むことができる。超音波処理システム１６０は、データを処理して、解剖学的構造の画像を再構成する。処理システム１６０は、血管の断面ＩＶＵＳ画像などの解剖学的構造１０２の画像がモニタ１７０に表示されるように画像データを出力する。処理システム１６０及び／又はモニタ１７０は、医療専門家が超音波イメージング構成要素１３０の１つ又は複数のパラメータを含む装置１１０を制御することを可能にするために、１つ又は複数のユーザインターフェース要素（例えば、タッチスクリーン、キーボード、マウス、グラフィカルユーザインターフェース上の仮想ボタン、物理ボタンなど）を含むことができる。
【００３２】
図２は、本開示の一実施形態による、超音波システム１００の概略図である。図３は、本開示の一実施形態による、超音波装置１１０の概略の部分切り取り斜視図である。図４は、解剖学的構造１０２内のその場超音波装置１１０の概略図である。
【００３３】
特に図２を参照すると、本開示のいくつかの実施形態では、超音波システム１００は、回転ＩＶＵＳイメージング及び治療超音波システムである。回転超音波システム１００は、超音波装置１１０、コンソール又は処理システム１６０、及びモニタ１７０を含むことができる。本明細書でより詳細に説明するように、超音波装置１１０は、イメージングのための超音波トランスデューサ１３０を含む。超音波装置１１０はまた、カテーテルの遠位先端付近に取り付けられた超音波トランスデューサ１３０に関連する回路、１つ、２つ、３つ、４つ又はそれより多い導体を有する電気ケーブル、及び回転インターフェースでの機械的及び／又は電気的相互接続をサポートするための近位部分１１２における適切なコネクタを含むことができる。超音波装置１１０のボディは、可撓性の細長い部材１１６として参照されることができる。超音波装置１１０の遠位部分１１４は、患者の解剖学的構造１０２内に位置決めされる。超音波装置１１０の近位部分１１２は、システム１００の移動装置１８０に機械的及び／又は電気的に結合される。移動装置は、１つ又は複数のモータ、関連する回路、及び／又は、駆動ケーブル２１１などの、超音波装置１１０の１つ又は複数の構成要素に回転及び／又は長手方向の移動を付与するように構造的に構成される他の適切な構成要素を含む。移動装置１８０は、場合によっては、引き戻し装置及び／又はスレッドとして参照されることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、移動装置１８０及びＰＩＭ１５０は、単一の装置に組み合わせることができる。他の実施形態では、システム１００は、移動装置１８０とは別のＰＩＭ１５０を含む。ＰＩＭ１５０は、超音波イメージング構成要素１３０に関連付けられる回路の動作を制御するために送信トリガ信号及び制御波形の必要なシーケンスを生成し、電気ケーブルの導体を介して受信した増幅されたエコー信号を処理する。また、ＰＩＭ１５０は、超音波イメージング構成要素１３０の動作をサポートするために、ＤＣの高電圧及び低電圧を供給する。この点に関し、ＰＩＭ１５０は、スリップリング及び／又は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，４０３，８５６号に記載されているアクティブスピナー技術の実装を用いて、回転インターフェースを横切って超音波装置１１０の回路にＤＣ電圧を供給するように構造的に構成される。いくつかの実施形態では、ＰＩＭ１５０は、例えば、回転トランスを使用して、ＡＣ電圧を超音波イメージング構成要素１３０に供給する。
【００３５】
図３及び図４は、回転超音波装置１１０の構造に関するさらなる詳細を示す。図４はまた、解剖学的構造１０２におけるその場超音波装置１１０を示す。いくつかの点で、超音波装置１１０は、ボルカノコーポレーションから入手可能であり、米国特許第８，１０４，４７９号に記載されているRevolution（登録商標）カテーテル、又は米国特許第５，２４３，９８８号及び米国特許第５，５４６，９４８号に開示されているものなどの回転ＩＶＵＳカテーテルと類似し、これらの米国特許の各々はその全体が参照により本明細書に組み込まれている。この点に関して、超音波装置１１０は、イメージングコア２１０と、外側カテーテル／シースアセンブリ２１２とを含む。イメージングコア２１０は、ＰＩＭ１５０への電気的及び機械的結合を提供する回転インターフェース２１４によって近位部分１１２の近位端部で終端される可撓性の駆動ケーブル又はシャフトを含む。また、イメージングコア２１０は、超音波イメージング構成要素１３０と連通する１つ、２つ、３つ、４つ、又はそれより多いの導体を含むことができる。イメージングコア２１０の可撓性の駆動シャフトの遠位部分１１４は、本明細書にさらに詳細に記載されるように、超音波イメージング構成要素１３０、及び関連する回路を含むトランスデューサハウジング２１６の近位部分に機械的に結合される。
【００３６】
カテーテル／シースアセンブリ２１２は、回転インターフェース２１４を支持し、超音波装置１１０の回転要素と非回転要素との間の軸受表面（bearing  surface）及び流体シールを提供するハブ２１８を含む。ハブ２１８は、ルアーロックフラッシュポート（luer  lock  flush  port）２２０を含み、このポートを通して生理食塩水が注入されてシース２１２内の空気を洗い流し、超音波装置１１０の使用時にシース２１２の内腔を超音波適合流体で満たす。空気は容易に超音波を通さないので、生理食塩水又は他の類似のフラッシュ（flush）が典型的に必要である。生理食塩水はまた、イメージングコア２１０の回転駆動ケーブルのための生体適合性潤滑剤を提供する。ハブ２１８は、入れ子状の管状要素と、超音波装置１１０の遠位部分の音響的に透明なウィンドウ２２４内のトランスデューサハウジングの軸方向又は長手方向の移動を容易にするために、カテーテル／シースアセンブリ２１２を長く又は短くされることを可能にする摺動流体シールとを含む望遠鏡（telescope）２２２に結合されている。いくつかの実施形態では、ウィンドウ２２４は、最小限の減衰、反射、又は屈折でトランスデューサと血管組織との間に超音波を容易に伝導する材料（複数可）から作製された薄壁プラスチック管で構成される。カテーテル／シースアセンブリ２１２の近位シャフト２２６は、望遠鏡２２２とウィンドウ２２４との間のセグメントをブリッジし、超音波を伝導する必要がないが、潤滑性のある内部管腔及び最適な剛性を提供する材料又は複合材料から構成される。ガイドワイヤ入口／出口ポート１４２は、図示の実施形態では、超音波装置１１０の遠位部分に設けられている。
【００３７】
移動装置１８０は、解剖学的構造１０２の管腔１０４に挿入されるポリマー／プラスチックシース２１２内のイメージングコア２１０の駆動ケーブル２１１を回転させる（例えば、時計回り又は反時計回り方向２３０）。駆動ケーブル２１１の回転は、駆動ケーブルに機械的に結合されるハウジング２１６の対応する回転を引き起こす。超音波イメージング構成要素１３０は、ハウジング２１６に固定され、それに応じて駆動ケーブル２１１と共に回転する。超音波イメージング構成要素１３０は、それぞれの超音波ビーム１２４が超音波装置１１０の長手方向軸ＬＡに略垂直に伝播するように向けられる。流体が充填されたシース２１２は、超音波信号を自由に伝播させながら、回転する超音波イメージング構成要素１３０及び駆動ケーブル２１１から解剖学的構造の組織を保護する。駆動軸が（例えば、毎秒３０回転で）回転するとき、超音波イメージング構成要素１３０は、高電圧パルスで選択的に及び／又は周期的に励起されて、超音波エネルギのバーストを放射する。超音波イメージング構成要素１３０は、閉塞１０６などの解剖学的構造１０２の種々の組織構造から反射される戻り超音波エコー１２６を聴取する。超音波イメージング構成要素１３０によって取得されるＩＶＵＳイメージングデータに基づいて、ＩＶＵＳイメージングシステム１６０は、超音波イメージング構成要素１３０の単一の回転の間に生じる数百の超音波パルス／エコー収集シーケンスのシーケンスからの血管断面の二次元画像を組み立てる。
【００３８】
超音波イメージング構成要素１３０は、接着剤、溶接、半田付けなどのような任意の適切な取り付け機構を使用して、ハウジング２１６に機械的に結合され得る。超音波イメージング構成要素１３０は、長手方向軸ＬＡに沿って互いに隣接して位置決めされ得る。いくつかの例では、超音波イメージング構成要素１３０は、直列に整列されているものとして参照されることができる。いくつかの実施態様では、超音波イメージング構成要素１３０は、長手方向軸ＬＡに垂直な軸に沿って並んで（side-by-side）列に位置決めされる。いくつかの実施態様では、超音波イメージング構成要素１３０は、ハウジング２１６の反対側（opposite  sides）に配置される。例えば、図４に示されるハウジング２１６の向きでは、超音波イメージング構成要素１３０のうちの１つは、ハウジング２１６の一方の側に（例えば、上を向いて）配置することができ、他方、超音波イメージング構成要素１３０のうちの他方は、ハウジング２１６の反対側に（例えば、下を向いて）配置することができる。例えば、超音波イメージング構成要素１３０は、反対方向に超音波エネルギを放射するように構成することができる。図示の実施形態では、超音波イメージング構成要素１３０は、別個の超音波素子である。他の実施形態では、超音波イメージング構成要素１３０は、２個以上の超音波トランスデューサを含む１次元又は２次元超音波アレイであることができる。
【００３９】
図５は、ＰＩＭ１５０の概略図である。いくつかの実施形態では、ＰＩＭ１５０は、超音波装置１１０と処理システム１６０との間に通信可能に配置される。ＰＩＭ１５０は、超音波装置１１０へコマンド及び信号を送信するため、並びに超音波装置１１０から超音波エコー信号を受信し、処理し、送信するために使用され得る。いくつかの実施形態では、これらの超音波エコー信号は、ＰＩＭ１５０内の差動信号経路に沿って伝送され、超音波処理システム１６０へのイーサネット（登録商標）伝送のためにデジタル化及びフォーマットされる。
【００４０】
ＰＩＭ１５０は、外側ハウジング３０４を含み得る。ハウジング３０４は、滅菌環境での使用に適し得る（すなわち、耐水性）とともに、手術台での使用に適するようにサイズ決定され得る。いくつかの実施態様では、ハウジング３０４は、種々の構成要素を収容するための内部セクションを含む。例えば、ハウジング３０４は、電力システム３４０、信号チェーン３５０、コントローラ３１０及び関連構成要素を収容する特定のハウジングセクションを含み得る。
【００４１】
ＰＩＭ１５０のコントローラ３１０は、超音波装置１１０、処理システム１６０、及びモニタ１７０などの外部装置に加えて、ＰＩＭ１５０の他の要素にも信号を伝送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、コントローラ３１０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である。他の実施形態では、コントローラ３１０は、図５に示されるように、コントローラ３１０を参照して本明細書に記載される動作を実行するように構成される中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、別のハードウェアデバイス、ファームウェアデバイス、又はこれらの任意の組み合わせである。
【００４２】
コントローラ３１０は、メモリ３１８に接続され得る。いくつかの実施形態では、メモリはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である。他の実施形態では、メモリ３１８は、キャッシュメモリ（例えば、コントローラ３１０のキャッシュメモリ）、磁気抵抗ＲＡＭ（ＭＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルリードオンリメモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ソリッドステートメモリデバイス、ハードディスクドライブ、他の形態の揮発性メモリ及び不揮発性メモリ、又は異なるタイプのメモリの組み合わせである。いくつかの実施形態では、メモリ３１８は、非一時的なコンピュータ可読媒体を含み得る。メモリ３１８は命令を記憶し得る。命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、本開示の実施形態に関連してコントローラ３１０を参照して本明細書に記載された動作を実行させる命令を含み得る。
【００４３】
コントローラ３１０は、カテーテルモータ３２６、ＥＥＰＲＯＭ３２４、送信器３２２、及び時間ゲイン補償（ＴＧＣ）制御部３２０に接続され得る。いくつかの実施形態では、カテーテルモータ３２６は、超音波装置１１０を管腔内で移動させるように構成される。カテーテルモータ３２６は、超音波装置１１０の一部を回転させるための回転構成要素を含み得る。カテーテルモータ３２６はまた、超音波装置１１０を患者の体内の管腔に沿って移動させるためのモータを含み得る。
【００４４】
送信器３２２は、超音波装置１１０に信号を送信するための任意の種類の送信装置であり得る。いくつかの実施形態では、コントローラ３１０は、送信器３２２を通じて信号を送信することによって超音波装置１１０を制御するように構成される。この方法では、コントローラ３１０は、超音波装置１１０による超音波信号の送信を駆動するように構成され得る。超音波信号の送信方向及び信号強度は、コントローラ３１０によって制御され得る。送信器３２２は、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ３２８に接続され得る。いくつかの実施形態では、Ｔ／Ｒスイッチ３２８は、送信モードと受信モードとの間で変化するように構成され得る。例えば、コントローラ３１０は、Ｔ／Ｒスイッチ３２８が送信モードにある間に、超音波装置１１０に信号を送信し得る。データ（超音波エコー信号など）は、超音波装置１１０からＰＩＭ１５０に送り返され得る。このデータは、ＥＥＰＲＯＭ３２４によって格納され得る。超音波エコー信号が超音波装置１１０からＰＩＭ１５０に送り返されるとき、Ｔ／Ｒスイッチ３２８は、正しい信号経路に沿って超音波エコー信号を受信し、方向付けるための受信モードに設定され得る。
【００４５】
超音波エコー信号は、ＰＩＭ１５０によって受信され、差動信号ルートに沿って方向付けられ得る。いくつかの実施形態では、差動信号ルートは、１つ又は複数の素子３５２、３５４、３５６、３５８、３６０、３６２を含む信号チェーン３５０を含み得る。差動信号ルートは、共通モードノイズ、及び特に既存の画像処理システムで発生し得る「ホワイトノイズ／フリッカ」をキャンセルするのを助け得る。差動信号ルート及び関連する信号チェーン３５０は、より多くのノイズフリー信号及び改善された画像品質をもたらす。信号チェーン３５０は、フィルタリング及びプログラマブルゲイン機能を提供し得る。いくつかの実施形態では、ＴＧＣ制御部３２０は、ＰＩＭ１５０と超音波装置１１０との間の距離が増加するにつれて信号損失を調整する時変ゲインである。ゲインは、典型的には、近反射では減少し、遠反射では徐々に増加する。距離にわたるゲインの量は、例えば、ＰＩＭ１５０のコントローラ３１０によって制御され得る。いくつかの実施形態では、ＴＧＣ制御部は、受信される超音波エコー信号の信号増幅を制御するように構成され得る。ＴＧＣ制御部３２０はまた、超音波エコー信号の受信経路を信号チェーン３５０に沿って設定するように構成され得る。信号チェーン３５０は、バンドパスフィルタ３５２、３６０及び増幅器３５４、３５６、３５８、３６２を含み得る。例えば、超音波装置１１０からの超音波エコー信号は、第１のバンドパスフィルタ３５２、第１の固定増幅器３５４、可変ゲイン増幅器３５６、第１のバッファ増幅器３５８、第２のバンドパスフィルタ３６０、及び第２のバッファ増幅器３６２を通る順序で通過し得る。いくつかの実施形態では、バンドパスフィルタ３５２、３６０は、２０から４０ＭＨｚの間の信号を許容する。他の実施形態では、バンドパスフィルタは、１０〜５０ＭＨｚ、５〜６０ＭＨｚ、及び他の範囲などの他の範囲の信号を許容する。
【００４６】
信号が信号チェーン３５０を通過した後、それらはアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３３０に伝送され得る。ＡＤＣ３３０は、コントローラ３１０による処理のために超音波エコー信号をデジタル化し得る。次いで、信号は、超音波処理システム１６０への伝送のために準備され得る。いくつかの実施形態では、超音波装置１１０からの信号は、イーサネット（登録商標）接続によって超音波処理システム１６０に伝送され得る。この場合、（ＡＤＣ３３０によってデジタル化された）超音波装置１１０からの信号は、イーサネット（登録商標）物理層（ＰＨＹ）３１６に伝送される。イーサネット（登録商標）ＰＨＹは、イーサネット（登録商標）接続のために超音波装置１１０からの信号を変換するように構成され得る。次いで、変換された信号は、絶縁トランス３１４に送られ得る。いくつかの実施態様では、絶縁トランス３１４は、イーサネット（登録商標）ベースのトランスに対するＩＥＣ−６０６０１の要件を満たす。次いで、信号は、超音波処理システム１６０への伝送のためのイーサネット（登録商標）接続部３１２に送られる。イーサネット（登録商標）接続部３１２は、１つ又は複数のイーサネット（登録商標）ケーブルと関連するポートを含み得る。
【００４７】
他の実施形態では、ＰＩＭ１５０は、ＵＳＢ（特にＵＳＢ３．０）などのイーサネット（登録商標）以外の標準を介して、超音波装置１１０から超音波処理システム１６０へデータを送信するように構成され得る。この場合、ＰＩＭ１５０は、ＵＳＢコネクタを含み得、超音波装置１１０からの信号は、ＵＳＢと共に使用するように構成され得る。
【００４８】
ＰＩＭ１５０は、イメージングデータを収集するために管腔を通って超音波装置１１０を引くために使用され得るプルバックモータ３３２を含み得る。プルバックモータ３３２は、超音波装置１１０を一定の速度で引くように構成され得る。プルバックモータ３３２は、外部プルバックスレッド３３４に接続され得る。
【００４９】
ＰＩＭ１５０は電力システム３４０を含み得る。いくつかの実施形態では、ＰＩＭ１５０は、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）によって電力供給される。この場合、電力は、イーサネット（登録商標）接続部３１２を介して、又はＰＩＭ１５０上の別のイーサネット（登録商標）接続部を介して入力され得る。他の実施形態では、ＰＩＭ１５０は、電力システム３４０内の電力入力部３４２によって電力供給される。電力入力部３４２は、ＡＣ／ＤＣ電力であり得る。電力入力部３４２は、電力をＤＣ／ＤＣに変換し得る絶縁電力モジュール３４４に接続され得る。次いで、電力は、電力分配器３４６によってＰＩＭ１５０全体に分配され得る。
【００５０】
図６は、血管内超音波イメージングの方法６００を示すフロー図を提供する。図示されるように、方法６００は、いくつかの列挙されたステップを含むが、方法６００の実施形態は、列挙されたステップの前、後、及び間に追加のステップを含んでもよい。いくつかの実施形態では、列挙されたステップの１つ又は複数は、省略されても、異なる順序で実行されても、又は同時に実行されてもよい。方法６００は、図１〜５に参照されるシステム及び装置のいずれかを使用して実施され得る。
【００５１】
ステップ６０２において、方法６００は、患者の体腔内に超音波装置を位置決めするステップを含み得る。超音波装置は、図１、４、及び５に示すように、超音波装置１１０と同様であり得る。特に、超音波装置は、回転駆動ケーブルの遠位部分に１つ又は複数のイメージング超音波トランスデューサ素子を持つ血管内回転超音波装置であり得る。ステップ６０２は、シース及びイメージングコア／駆動ケーブルを解剖学的構造の管腔内に配置するステップを含み得る。駆動ケーブルは、超音波装置のシース内に配置されることができる。
【００５２】
ステップ６０４において、方法６００は、超音波装置で管腔に第１の超音波信号を送信するステップを含み得る。第１の超音波信号は、超音波装置の１つ又は複数の超音波素子により送信され得る。いくつかの実施形態では、第１の超音波信号の送信は、図１及び５に示されるＰＩＭ１５０などの患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）によって制御され得る。例えば、ＰＩＭのコントローラが、超音波装置に信号を送信するために使用され得、これは超音波装置の１つ又は複数の超音波素子によって管腔内に送信され得る。ステップ６０４は、超音波装置及び１つ又は複数の超音波素子の駆動ケーブルが管腔内部に位置決めされたシース内で回転している間に実行され得る。この点に関して、方法６００は、超音波装置及び／又は駆動ケーブルを、超音波装置を回転させる及び／又は長手方向に移動させるように構成されるプルバック装置などの移動装置に接続するステップを含むことができる。第１の超音波信号は、管腔内の解剖学的構造（例えば、組織、血管、プラークなど）から超音波エコーの形態で反射され得、その一部は、第１の超音波素子に向かって戻り得る。これらの超音波エコー信号は、１つ又は複数のトランスデューサ素子を用いてなど超音波装置によって受信され得る。
【００５３】
ステップ６０６において、第１の超音波信号に関連付けられた超音波エコー信号がＰＩＭに伝送され得る。いくつかの実施形態では、超音波エコー信号は、図５に示すようなＴ／Ｒスイッチ３２８などの送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチによって受信される。超音波エコー信号は、管腔の超音波画像を作成する際の使用に備えて、ＰＩＭによって処理され得る。
【００５４】
ステップ６０８において、超音波エコー信号は、ＰＩＭ内の差動信号経路で伝送され得る。いくつかの実施形態では、差動信号経路は、ノイズを低減するのに役立ち得る。差動信号経路は、１つ又は複数の増幅器及びバッファを有する信号チェーンを含み得る。いくつかの実施形態では、差動信号経路は、第１のバンドパスフィルタ、第１の固定増幅器、可変ゲイン増幅器、第１のバッファ増幅器、第２のバンドパスフィルタ、及び第２のバッファ増幅器の順に含む。他の実施形態では、差動信号経路は、要素の他の組み合わせを含む。
【００５５】
ステップ６１０において、超音波エコー信号はデジタル化され得る。いくつかの実施形態では、差動信号経路に沿って通過した後、超音波エコー信号は、ＰＩＭ内のＡＤＣに伝送される。ＡＤＣは、超音波エコー信号をデジタル化するために使用され得る。次いで、デジタル化された超音波エコー信号は、ＰＩＭ内のコントローラに伝送され得る。
【００５６】
ステップ６１２において、デジタル化された超音波エコー信号は、イーサネット（登録商標）接続のために構成され得る。いくつかの実施形態では、これは、デジタル化された超音波エコー信号を、ＰＩＭのコントローラでイーサネット（登録商標）物理層（ＰＨＹ）に伝送することを含む。ステップ６１２はまた、超音波エコー信号を、絶縁トランスを通ってイーサネット（登録商標）コネクタに送るステップを含み得る。
【００５７】
ステップ６１４において、デジタル化された超音波信号は、イーサネット（登録商標）接続部を通って処理システムに伝送され得る。処理システムは、図１に示すような処理システム１６０であり得る。ステップ６１４は、ＰＩＭと処理システムとの間に接続された１つ又は複数のイーサネット（登録商標）ケーブルを使用することによって実行され得る。処理システムは、患者の管腔の超音波画像を生成するようにデジタル化された超音波エコー信号をさらに処理するために使用され得る。
【００５８】
ステップ６１６において、超音波エコー信号を表す超音波画像が、オプションで、ディスプレイ装置に表示され得る。ディスプレイ装置は、図１に示すようなモニタ１７０と同様であり得る。例えば、画像は、血管のＩＶＵＳ画像であり得る。
【００５９】
当業者であれば、上述の装置、システム、及び方法は、様々な方法で変更可能であることを理解するであろう。従って、当業者は、本開示によって包含される実施形態が、上述の特定の例示的な実施形態に限定されないことを理解するであろう。その点に関し、例示的な実施形態が示され説明されたが、広範囲の修正、変更、及び置換が、前述の開示に考えられる。このような変更は、本開示の範囲から逸脱することなく、上記に加えることができることが理解される。従って、添付の特許請求の範囲は、広く、かつ、本開示と矛盾しない方法で解釈されることが適切である。
【図１】
2020537575.tif 000003
【図２】
2020537575.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月18日(2020.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管腔内超音波イメージングシステムであって：
処理システムと、患者の体内管腔内に配置されるように構成される管腔内超音波装置との間に通信可能に配置される患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）を有し、前記ＰＩＭは、送信器と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、通信ケーブルを有する通信装置とを有し、前記ＰＩＭは：
前記送信器で、第１の信号を前記管腔内超音波装置に送信し；
前記管腔内超音波装置からの前記第１の信号に関連する超音波エコー信号を受信し；
前記ＡＤＣで前記超音波エコー信号をデジタル化し；
デジタル化された前記超音波エコー信号を、前記通信装置を介して通信可能な第２の信号に変換し；
前記第２の信号を、前記通信装置の前記通信ケーブルを介して、前記処理システムに伝送する；
ように構成され、
前記超音波エコー信号は、前記ＰＩＭ内の前記ＡＤＣまで差動信号経路を伝わる、
管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項２】
前記処理システムは、前記第２の信号に基づいて前記超音波エコー信号を表す管腔内超音波画像を生成し、前記処理システムと通信するディスプレイ装置に前記管腔内超音波画像を表示するように構成される、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項３】
前記通信ケーブルは、イーサネット（登録商標）ケーブルである、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項４】
前記通信ケーブルは、ＵＳＢケーブルである、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項５】
前記ＰＩＭはさらに、前記送信器、前記ＡＤＣ、及び前記通信装置と通信するコントローラを有する、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項６】
前記コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である、
請求項５に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項７】
前記管腔内超音波装置は：
近位部分及び遠位部分を有する回転可能な可撓性の細長い駆動ケーブルと；
前記駆動ケーブルの前記遠位部分に配置され、回転する間に前記体内管腔のイメージングデータを取得するように構成される超音波素子と；を有する、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項８】
前記管腔内超音波装置は、血管内に位置決めされるように構成される血管内超音波（ＩＶＵＳ）装置である、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項９】
前記差動信号経路は、１つ又は複数の増幅器及びバンドパスフィルタを有する、
請求項１に記載の管腔内超音波イメージングシステム。
【請求項１０】
管腔内超音波イメージングの方法であって：
患者の体内管腔内に位置決めされる管腔内超音波装置で第１の信号を送信するステップと；
前記管腔内超音波装置と処理システムとの間に通信可能に配置される患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）で、前記管腔内超音波装置からの前記第１の信号に関連する超音波エコー信号を受信するステップと；
前記ＰＩＭ内のＡＤＣまで差動信号経路に沿って前記超音波エコー信号を伝送するステップと；
前記ＰＩＭ内の前記ＡＤＣで前記超音波エコー信号をデジタル化するステップと；
デジタル化された前記超音波エコー信号を、通信装置を介して通信可能な第２の信号に変換するステップと；
前記通信装置を介して前記処理システムに前記第２の信号を伝送するステップと；
を含む、
方法。
【請求項１１】
前記処理システムと通信するディスプレイ装置で、前記超音波エコー信号を表す管腔内超音波画像を表示するステップをさらに含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＰＩＭによって、前記ディスプレイ装置の画像表示フォーマットに従って前記超音波エコー信号をフォーマットするステップをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記通信装置は、イーサネット（登録商標）ケーブルである、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記通信装置は、ＵＳＢケーブルである、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記デジタル化された超音波エコー信号を第２の信号にイーサネット（登録商標）物理層（ＰＨＹ）デバイスで変換するステップをさらに含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記管腔内超音波装置は：
近位部分及び遠位部分を有する回転可能な可撓性の細長い駆動ケーブルと；
前記駆動ケーブルの前記遠位部分に配置され、回転する間に前記体内管腔のイメージングデータを取得するように構成される超音波素子と；
を有する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記管腔内超音波装置は、血管内に位置決めされるように構成される血管内超音波（ＩＶＵＳ）装置である、
請求項１０に記載の方法。
【国際調査報告】
2020537575.tif 000009
2020537575.tif 000010
2020537575.tif 000011