(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明は、概して、組み合わせられた管腔内インプラント送達および撮像能力を伴う、送達システムに関する。本発明の送達システムは、1)着目場所(例えば、埋込部位)を検出するための管腔内表面のリアルタイム撮像、2)埋込部位の中へのインプラントの送達、および2)埋め込まれる際にインプラントに干渉しない、管腔内表面に係合されるときのインプラントのリアルタイム撮像を提供する。前述の特徴は、身体管腔の中に導入される、1つのシステムを用いて遂行されるため、本発明は、複数のカテーテルを身体の中に導入する必要性を排除する。例えば、撮像カテーテルを導入および除去し、着目領域を特定し、次いで、送達カテーテルを導入および除去し、インプラントを送達し、次いで、撮像カテーテルを再導入し、埋め込まれる際に、インプラントを評価する必要性がない。
【0021】
送達システムは、任意の好適なインプラントを身体管腔の中に送達するために使用されてもよい。管腔の中への送達のための好適なインプラントとして、ステント、プラグ、pHセンサ、圧力モニタ、プラグ、フィルタ、または弁が挙げられる。送達システムは、種々の理由のために、インプラントを送達するために使用されてもよい。例えば、インプラントは、脈管の中に導入され、下流の脈管を閉塞し、脈管内の血流を排除してもよい。別の実施例では、インプラントは、脈管の中に導入され、開放した機械的支持を罹患脈管に提供してもよい。送達システムの構成要素および機能を説明する目的のために使用されるインプラントは、フィルタである。
【0022】
ある実施形態では、本発明のシステムおよび方法は、インプラントを撮像し、組織の管腔内にそれを送達する。生物学的構造の種々の管腔が、撮像され、インプラントを受容してもよく、そのような管腔としては、限定ではないが、血管、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、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。
【0023】
本明細書で後述される特定の実施形態では、本発明の送達システムは、フィルタを血管系の脈管の中に展開し、血栓が血流を通して進行しないように遮断するために使用される。これらのタイプのフィルタは、典型的には、下大静脈の中に導入され、下肢から生じる血栓が、遊離し、血流を通して進行しないように遮断する。フィルタ留置に先立って、外科医は、確実に、適切なフィルタ場所を特定しなければならない。フィルタ留置のための最適場所は、フィルタの頂点を腎下部静脈のレベル直下に伴う、腎臓下下大静脈内である(本レベルでは、フィルタによって捕捉された血栓が、腎静脈血流に暴露され、本来の溶解システムによる溶解を助長し得るため)。大静脈フィルタの適切な留置を判定するために、外科医は、確実に、腎静脈への侵入を回避し、大静脈内の血栓の有無を確認しなければならない。例えば、腎静脈または上方に留置されるフィルタは、フィルタ、したがって、脈管が閉塞される場合、腎静脈血栓症および腎機能の悪化につながり得る。加えて、フィルタは、血栓組織上に留置されるべきではなく、むしろ、健康な脈管壁上に留置され、フィルタが大静脈の壁と係合することを確実にすべきである。
【0024】
本発明の送達システムは、随意に、導入器シースの導入を伴ってもよい。導入器シースは、当技術分野において公知である。導入器シースは、ガイドワイヤにわたって、脈管の中に前進される。カテーテルまたは他のデバイスが、次いで、導入器シースの管腔を通して、ガイドワイヤにわたって、医療手技を行うための位置に前進されてもよい。したがって、導入器シースは、脈管壁への外傷を最小限にし、および/または手技の間の血液損失を最小限にしながら、脈管の中へのカテーテルの導入を促進し得る。
【0025】
図1は、ある実施形態による、送達システム100の遠位部分50を描写する。送達システム100は、伸長本体25と、伸長本体25の遠位先端15の近傍に位置する撮像要素10とを含む。開口部(
図1には図示せず)は、遠位先端15の遠位方向に開放し、それを通して、インプラントが、身体管腔の中に送達されることができる。撮像要素10は、遠位先端15から距離Lにある。ある実施形態では、撮像要素は、遠位先端15から2ミリメートル以下に位置付けられる。理想的には、撮像要素10は、可能な限り遠位先端15に近接して位置付けられ、実際の撮像場所とインプラント送達部位との間の距離を最小限にする。撮像要素10は、部分的または完全に、伸長本体25を囲繞することができる。加えて、撮像要素10は、伸長本体25の遠位端50の外側表面上に位置付けられる、またはその一部として形成されることができる。好ましい実施形態では、撮像要素10は、伸長本体25を囲繞し、身体管腔の断面撮像を提供する(すなわち、身体管腔の異なる縦方向断面における脈管の360度スライスを提供する)。撮像要素10が、部分的にのみ、伸長本体25を囲繞する場合、伸長本体25は、回転し、断面撮像を提供するように構成され得る。
【0026】
図2は、本発明のデバイスに接続する、コネクタ接手を示す。コネクタ接手35は、伸長本体25の近位部分55に取着される。コネクタ接手35は、本発明のデバイスの近位端に機能的アクセスポートを提供する。例えば、内側部材70(
図2には図示せず)は、コネクタ接手35を通すことで、伸長本体25を通して伸縮されることができる。コネクタ接手35を通して、かつケーブル26を介して、伸長本体25は、オペレーティングシステム40に動作可能に結合されることができる。加えて、内側部材70(
図3における伸長本体の管腔内に示される)の近位端71も、オペレーティングシステム40に結合されることができる。典型的には、オペレーティングシステム40は、電気を伝送し、撮像データを送達システムの撮像要素から受信するための手段を提供する。オペレーティングシステム40は、コンピュータ化された超音波アセンブリ機器、光コヒーレンス断層撮影アセンブリ機器、または別の撮像システムの機器の構成要素であることができる。本発明のデバイスと併用するために好適な種々の撮像アセンブリは、以下により詳細に説明される。加えて、オペレーティングシステム40は、伸長本体25に対する内側部材の制御された平行移動を提供するように構成されることができる。1つのオペレーティングシステムの代替として、伸長本体25および内側部材70は、別個のオペレーティングシステムに結合されることができる。
【0027】
図2はまた、伸長本体25の遠位部分50近傍にガイドワイヤ開口部30を示す。
図2に示されるように、送達システム100は、迅速交換カテーテルデバイスである。しかしながら、送達システム100は、オーバーザワイヤシステムまたは迅速交換システムとして設計されることができる。オーバーザワイヤカテーテルは、カテーテルの全長に延設される、ガイドワイヤ管腔を含む。迅速交換カテーテルは、カテーテルの遠位部分を通してのみ延在する、ガイドワイヤ管腔を含む。カテーテルの残りの近位部分に対して、ガイドワイヤは、ガイドワイヤ開口部30を通して、内部カテーテル管腔から退出し、ガイドワイヤは、近位カテーテル部分に沿って平行に延在する。
【0028】
図3は、ある実施形態による、送達デバイス100の遠位部分50の断面を描写する。送達デバイス100は、中心管腔115を画定する、伸長本体25を含む。中心管腔115は、開口部20まで延在し、それを通して、インプラントが、展開されることができる。伸長本体25は、外側表面上に位置付けられる、またはその一部として形成される、撮像要素10を含む。撮像要素10は、以下により詳細に説明される、撮像アセンブリの構成要素である。伸長本体の撮像要素10は、伝送ライン60に接続される。伝送ライン60は、電気を撮像要素10に伝送し、撮像信号を撮像要素10から受信する。伝送ライン60は、伸長本体の伝送管腔65を通して配置される。伝送ライン60は、1つ以上の信号ラインを含むことができる。
【0029】
内側部材70は、伸長本体25の中心管腔115内に配置される。内側部材70は、中心管腔115内で移動可能であって、伸長本体25に対して、矢印xによって示されるように、前方(遠位)および後方(近位)方向に平行移動することができる。加えて、伸長本体25は、内側部材70に対して平行移動および移動することができる。ある実施形態では、内側部材70は、中心管腔115内で遠位に移動され、内側部材70とフィルタ95を係合し、フィルタ95を身体管腔の中に押動させる。
【0030】
内側部材70は、内側部材70の遠位端に位置する押動部材120を含む。押動部材120は、フィルタ95の近位端と係合する。
図3に示されるように、押動部材120は、フィルタレッグ105のフック付き端部125と係合する。押動部材120は、平坦または略カップ形状の表面(図示されるように)であることができ、中心管腔の幅に延在することができる。押動部材120の略カップ形状の表面は、レッグを含有し、フック端125が中心管腔115の表面117と係合することを最小限にするように作用する。加えて、押動部材は、展開されるフィルタと特殊に噛合するように成形されることができる。ある実施形態では、フィルタフック端125に暴露される中心管腔115の表面117は、フック端125が、フィルタ95の展開の間、中心管腔115の表面117を穿孔すること、該表面を貫通すること、または該表面に引っ掛かることを防止する、材料から形成される。
【0031】
ある実施形態では、示されるように、内側部材70は、中心部材撮像要素90を含む。中心部材撮像要素90は、以下により詳細に説明される、撮像アセンブリの構成要素である。中心部材撮像要素90は、押動部材120の近位にある。好ましくは、中心部材撮像要素90と押動部材120との間の距離は、撮像要素90が、実質的に、内側部材70の遠位端から撮像するように最小限にされる。伸長本体25の撮像要素10のように、内側部材70の撮像要素90は、内側部材を囲繞し、身体管腔の断面撮像(360度)を提供することができる。中心部材撮像要素90が、部分的にのみ、内側部材70を囲繞する場合、内側部材70は、回転し、断面撮像を提供するように構成され得る。中心部材撮像要素90は、電気を中心部材撮像要素90に伝送し、撮像信号を撮像要素90から受信する、伝送ライン80に接続される。伝送ライン80は、1つ以上の信号ラインを含むことができる。伝送ライン80は、内側部材70の管腔85内に配置されることができる。代替として、伝送ライン80は、内側部材70の本体に統合されることができる。
図5は、内側部材70が中心部材撮像要素を含まない、送達デバイスの代替実施形態を描写する。
【0032】
伸長本体25はさらに、迅速交換ガイドワイヤ管腔33を含む。ガイドワイヤ管腔は、近位端にガイドワイヤ開口部30と、遠位端にガイドワイヤ開口部33とを有する。伸長本体25は、ガイドワイヤ管腔33を通して延在するガイドワイヤ(図示せず)にわたって誘導されることができる。インプラント展開の間、ガイドワイヤは、ガイドワイヤ管腔33の中に後退され、ガイドワイヤが、展開される際に、インプラント95に干渉することを防止することができる。代替として、送達デバイス100は、オーバーザワイヤデバイスとして構成されることができる。
【0033】
伸長本体25はまた、示されるようなフィルタ95等のインプラントを取り外し可能に保持するように構成される。フィルタ95は、中心ハブ110に接続される複数のレッグ105を含む。フィルタレッグ105は、半径方向に拡張し、完全に展開されると、身体管腔の表面と係合するように構成される。
図3に示されるように、フィルタレッグ105は、収縮状態にある。
図9および12aは、その完全拡張状態におけるフィルタ95を描写する。フィルタ95は、フック端125を伴う、複数のレッグ150を含む。フック端125は、フィルタ95を身体管腔の中に固着させる。複数のレッグ105は、レッグ105間に漏斗状空洞130を形成する。以下により完全に論じられるように、内側部材70は、埋め込まれたフィルタ95の漏斗状空洞130内を移動し、埋め込まれる際に、フィルタの画像を得ることができる。加えて、
図12Aに示されるように、フィルタ95は、血栓がフィルタを通して通過することをさらに防止するように作用する、捕捉部材135を含むことができる。示されるフィルタ95に加え、ほとんどの市販のフィルタが、本発明の送達デバイスと併用されることができる。好適なフィルタは、米国特許第6468290号、第7534251号、および第7972353号に説明されている。
【0034】
図12B−12Cは、本発明のデバイスおよび方法において使用するために好適な他のフィルタを図示する。
図12Bは、端部部分201間に配置されるメッシュ製圧潰可能ケージ本体を含む、ケージ状フィルタ200を図示する。端部部分201は、ケージフィルタがガイドワイヤにわたって乗設され得るように、管腔を画定する。
図12Cは、脈管内に配置される翼状フィルタ208を描写する。翼状フィルタ209は、フレームの少なくとも1つの部品内に配置されるメッシュ部分206を伴う、拡張可能2部品フレームを含む。
【0035】
図12A−12Cに図示されるフィルタはそれぞれ、拡張し、脈管壁に対して固着嵌合するように構成される。これは、フィルタが、フィルタを変位させるリスクを伴わずに、血管系を通して進行する血塊を捕捉/捕獲することを可能にする。
【0036】
典型的には、血管内に埋め込まれるフィルタは、ある時間周期後、脈管から回収される。多くの場合、患者の脈管への損傷につながり、またはフィルタを患者内に恒久的に残す結果をもたらし、脈管壁を悪化させ得る、回収と関連付けられたいくつかの問題がある。フィルタの回収および身体内に恒久的に残されるフィルタと関連付けられた問題を克服するために、本発明のある実施形態は、フィルタに、経時的に減弱化し、最終的に、身体の血流および/または組織の中に吸収される、生体吸収性特性を提供する。本発明のフィルタは、マグネシウム合金および生体吸収性ポリマー等の生体吸収性特性を有する、任意の材料を用いて作製されてもよい。具体的には、生体吸収性材料として、例えば、マグネシウム合金、ポリグリコール酸、ポリグラクチン910、ポリグレカプロン、ポリジオキサノン、ポリ−α−ヒドロキシ酸、例えば、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、およびそのコポリマー、ポリ無水物、ポリオルトエステル、ポリエチレングリコールおよびポリテレフタレートのセグメント化ブロックコポリマー、チロシン誘導ポリマー、またはポリ(エステルアミド)が挙げられ得る。1つ以上の構成要素を有するフィルタは、同一のまたは異なる生体吸収性材料から形成されてもよい。
【0037】
ある実施形態では、伸長本体は、遠位先端15および撮像要素10上に放射線不透過性マーカーを含み、撮像要素によって得られた画像に対する血管系内の伸長本体の場所の判定を補助することができる。これは、オペレータが、血管造影図を介して、血管系内の送達デバイスの場所を可視化することを可能にするであろう。撮像要素10によって得られた撮像は、「LOCATING INTRAVASUCULAR IMAGES」と題された、共同譲渡され、同時係属中の出願に説明されるような放射線不透過性マーカーと同一場所に位置してもよい。
【0038】
図4は、
図3に示される伸長本体25のx−軸に沿った断面を描写する。
図4は、伸長本体25の管腔を図示する。論じられるように、伸長本体25は、中心管腔115と、伝送管腔65と、ガイドワイヤ管腔33とを含む。伝送管腔65は、伸長本体25の一部を完全に囲繞する必要はない。
【0039】
図6−11は、動作時の
図3に図示される送達デバイスを図示する。
図6は、脈管180の管腔185内に配置される送達デバイス100を示す。送達デバイスは、当技術分野において公知の方法を使用して、脈管の中に導入されることができる。典型的には、ガイドワイヤは、Seldinger技法を使用して、脈管の中に挿入され、送達デバイスは、ガイドワイヤにわたって、着目脈管および領域に誘導される。いったん送達デバイス100が挿入されると、オペレータは、撮像要素を使用して、脈管の管腔表面の画像をリアルタイムで得ることができる。脈管185の管腔表面のリアルタイム撮像を使用することによって、オペレータは、標的埋込部位190等の標的埋込部位を特定することができる。
【0040】
標的埋込部位190が特定された後、オペレータは、送達デバイスの遠位先端15を標的埋込部位190の近位に留置する(
図7に示されるように)。撮像要素10および伸長本体25に接続される、
図1に示されるユーザインターフェースモジュール(オペレーティングシステム40aおよび40b内に含まれる)は、オペレータが、遠位先端15が、撮像要素10によって特定された埋込部位190の近位に位置するように要求される、伸長本体25の引き戻し量を判定することを補助することができる。
【0041】
いったん伸長本体25が、展開のために位置付けられると、内側部材70は、伸長本体25の中心管腔115を通して遠位に移動され、フィルタ95を遠位先端15の開口部20から押動させる。示されるように、内側部材70の押動部材120は、フィルタレッグ105と係合し、埋込部位190に向かって、フィルタ95を脈管管腔185の中に展開させる。いったんフィルタレッグ105の近位端125が、開口部20から脈管管腔185の中に射出すると、レッグ105は、跳開し、フック端を介して、それ自体を脈管壁180に取着する。フィルタレッグ105の拡張を補助するために、内側部材70は、中心管腔115の中に、フィルタレッグ105から離れるように後退されることができる。
図8は、内側部材80が伸長本体25の中に後退された状態にある、脈管180内に埋め込まれたフィルタ95を示す。
【0042】
フィルタが脈管内に留置されると、内側部材70は、開口部20から、脈管管腔185の中に展開され、脈管壁180と係合される際に、フィルタ95のリアルタイム画像を提供することができる。
図9に示されるように、内側部材70は、開口部および複数のフィルタレッグ95間に形成される漏斗状空洞30の中に展開される。内側部材70の撮像要素90は、リアルタイム画像を得て、フィルタ95のフィルタレッグフック端125が、脈管180の壁に適切に取着されていることを評価および確実にすることができる。
図10は、脈管180の壁と係合されたフィルタレッグ105のフック端125間に配置される内側部材70の撮像要素90を伴う、脈管180の断面を示す。埋め込まれたフィルタ95の目視確認後、内側部材70は、伸長本体25の中心管腔115の中に後退され、送達デバイス100は、脈管管腔185から除去されることができる(
図11に示されるように)。
【0043】
図14Aおよび14Bは、送達デバイス100の別の実施形態を図示する。本実施形態では、カテーテルは、外側シースを内側シースに対して平行移動させることによって展開される。本実施形態による送達デバイスl00の遠位部分50は、
図14Aおよび14Bに描写される。送達デバイス100は、外側シース1102と、外側シース1102の管腔1105内に配置される内側シース1103とを含む。外側シースは、遠位端に撮像要素10を含んでもよい。撮像要素10は、外側シース1102上に、
図1−3に描写される実施形態の伸長本体25と同一の構成を有してもよい。非展開状態(
図14A)では、インプラント1104(インプラント95、200、204等)は、外側シース1102の管腔1105内に配置され、内側シース1102の遠位端に対して静置される。展開のために、外側シース1102は、
図14Bに示されるように、内側シース110に対して近位に平行移動する。外側シース1102の近位平行移動のために、インプラント1104は、脈管の中に展開される。
【0044】
送達デバイスの伸長本体等の血管内導入のために意図されるカテーテル本体は、典型的には、50cm〜200cmの範囲内の長さと、1フレンチ〜12フレンチ(0.33mm:1フレンチ)、通常、3フレンチ〜9フレンチの範囲内の外径とを有するであろう。冠状動脈用カテーテルの場合、長さは、典型的には、125cm〜200cmの範囲であって、直径は、好ましくは、8フレンチを下回る、より好ましくは、7フレンチを下回る、最も好ましくは、2フレンチ〜7フレンチの範囲内である。カテーテル本体は、典型的には、従来の押出成形技法によって加工される、有機ポリマーから成るであろう。好適なポリマーとして、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、シリコーンゴム、天然ゴム、および同等物が挙げられる。随意に、カテーテル本体は、回転強度、柱強度、靭性、押動能力、および同等物を増加させるために、編組、螺旋ワイヤ、コイル、軸方向フィラメント、または同等物を用いて補強されてもよい。好適なカテーテル本体は、押出成形によって形成されてもよく、所望に応じて、1つ以上のチャネルが提供される。カテーテル直径は、従来の技法を使用して、熱膨張および収縮によって修正されることができる。結果として生じるカテーテルは、したがって、従来の技法によって、血管系、多くの場合、冠状動脈への導入のために好適であろう。
【0045】
本発明のカテーテルの遠位部分は、種々の形態および構造を有してもよい。多くの実施形態では、カテーテルの遠位部分は、近位部分より剛性であるが、他の実施形態では、遠位部分は、近位部分と同等に可撓性であってもよい。本発明の一側面は、減少された剛性長を伴う遠位部分を有するカテーテルを提供する。減少された剛性長は、カテーテルが、蛇行性脈管および小径身体管腔にアクセスし、治療することを可能にすることができる。ほとんどの実施形態では、カテーテル本体の剛性遠位部分または筐体は、概して、カテーテル本体の近位部分に一致する直径を有するが、しかしながら、他の実施形態では、遠位部分は、カテーテルの可撓性部分より大きいまたはより小さくてもよい。
【0046】
カテーテル本体の剛性遠位部分は、金属、硬質プラスチック、複合材料、NiTi、チタン窒化物等のコーティングを伴う鋼鉄、タンタル、ME−92(抗菌コーティング材料)、ダイヤモンド、または同等物等、剛性である、または超低可撓性を有する材料から形成されることができる。最も一般的には、カテーテル本体の遠位端は、ステンレス鋼または白金/イリジウムから形成されるであろう。剛性遠位部分の長さは、広範に変動し、典型的には、5mm〜35mm、より一般的には、10mm〜25mm、好ましくは、6mm〜8mmの範囲内であってもよい。対照的に、従来のカテーテルは、典型的には、約16mmの剛性長を有する。本発明の開口部1001は、典型的には、長さ約2mmを有するであろう。しかしながら、他の実施形態では、開口部は、より大きいまたはより小さくあることができる。
【0047】
送達システム内に配置される内側部材は、インプラントを展開するために十分な剛性を伴う一方、身体管腔を通して移動するために十分な可撓性であるシャフトを有する、任意の好適な材料を含むことができる。カテーテルのように、内側部材は、随意に、回転強度、柱強度、靭性、押動能力、および同等物を増加させるために、編組、螺旋ワイヤ、コイル、軸方向フィラメント、または同等物を用いて補強される、ポリマーから形成されることができる。好適なポリマーとして、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、シリコーンゴム、天然ゴム、および同等物が挙げられる。
【0048】
ある実施形態によると、送達デバイスは、1つ以上の撮像要素を含む。ある側面では、送達デバイスの伸長本体は、撮像要素を含み、送達デバイスの内側部材も、撮像要素を含む。伸長本体の撮像要素および内側部材の撮像要素は、同一である、または異なってもよい。本発明の送達デバイスと併用するために好適な撮像要素は、本明細書に後述される。撮像要素は、撮像アセンブリの構成要素である。任意の撮像アセンブリが、光音響撮像装置、血管内超音波法(IVUS)、または光コヒーレンス断層撮影(OCT)等、本発明のデバイスおよび方法と併用されてもよい。撮像要素は、撮像データを形成する撮像表面に信号を送信し、そこから信号を受信するために使用される。
【0049】
撮像アセンブリは、血管内超音波法(IVUS)撮像アセンブリであってもよい。IVUSは、遠位端に取着された超音波プローブを使用する。超音波プローブは、回転変換器または円周方向に位置付けられた変換器のアレイのいずれかであることができる。例えば、図(例えば、
図3)全体を通して示されるように、超音波プローブは、伸長本体25上の撮像要素10および/または内側部材70上の撮像要素90であることができる。カテーテルの近位端は、コンピュータ化された超音波機器に取着される。IVUS撮像要素(すなわち、超音波プローブ)は、超音波エネルギー(例えば、20〜50MHz範囲)を用いて組織を撮像する変換器と、戻りエネルギー(エコー)を収集し、血管内画像を生成する画像コレクタとを含む。撮像変換器および撮像コレクタは、カテーテルの長さを通して延設され、コンピュータ化された超音波機器に結合する、信号ラインに結合される。例えば、信号ライン65および85は、
図3を含む、図全体を通して示される撮像要素に結合される。
【0050】
IVUS撮像アセンブリは、超音波エネルギーを産生し、エコーを受信し、そこから、血管の薄い断面のリアルタイム超音波画像が産生される。撮像要素の撮像変換器は、音エネルギーを20〜50MHzで産生する、圧電構成要素から構築される。撮像要素の画像コレクタは、血管系から反射される超音波エネルギーを受信する、別個の圧電要素を備える。撮像アセンブリの代替実施形態は、例えば、パルス状超音波を使用することによって、超音波エネルギーを産生および受信する同一の圧電構成要素を使用してもよい。すなわち、撮像変換器および撮像コレクタは、同一である。別の代替実施形態は、超音波吸収材料および超音波レンズを組み込み、信号対雑音比を増加させてもよい。
【0051】
IVUSデータは、典型的には、各区画がIVUS画像の角度部分を表す、区画として集められる。したがって、血管物体の断面全体を撮像するために、複数の区画(または、一式のIVUSデータ)を得る。さらに、複数のIVUSデータセットが、典型的には、血管物体内の複数の場所から集められる(例えば、変換器を脈管を通して線形に移動させることによって)。これらの複数のデータセットは、次いで、複数の2次元(2D)画像または1つの3次元(3D)画像を生成するために使用されることができる。
【0052】
IVUS撮像アセンブリおよびIVUSデータの処理は、例えば、Yockの米国特許第4,794,931号、第5,000,185号、および第5,313,949号、Sieben et al.の米国特許第5,243,988号、および第5,353,798号、Crowley et al.の米国特許第4,951,677号、Pomeranzの米国特許第5,095,911号、Griffith et al.の米国特許第4,841,977号、Maroney et al.の米国特許第5,373,849号、Born et al.の米国特許第5,176,141号、Lancee et al.の米国特許第5,240,003号、Lancee et al.の米国特許第5,375,602号、Gardineer et al.の米国特許第5,373,845号、Seward et al.のMayo Clinic Proceedings 71(7):629−635(1996)、Packer et al.のCardiostim Conference 833(1994),“Ultrasound Cardioscopy”,Eur. J.C.P.E.4(2):193(1994年6月)、Eberle et al.の米国特許第5,453,575号、Eberle et al.の米国特許第5,368,037号、Eberle et al.の米国特許第5,183,048号、Eberle et al.の米国特許第5,167,233号、Eberle et al.の米国特許第4,917,097号、Eberle et al.の米国特許第5,135,486号、米国特許出願公開第2009/0284332号、米国特許出願公開第2009/0195514 Al号、米国特許出願公開第2007/0232933号、および米国特許出願公開第2005/0249391号、ならびに管腔内超音波デバイスおよびモダリティに関連する当技術分野において周知の他の参考文献にさらに詳細に説明されている。
【0053】
他の実施形態では、撮像アセンブリは、光コヒーレンス断層撮影撮像アセンブリであってもよい。OCTは、小型近赤外線発光プローブを使用する医療撮像方法論である。光学信号取得および処理方法として、光学散乱媒体(例えば、生体組織)内からマイクロメートル分解能の3次元画像を捕捉する。最近では、また、冠動脈疾患を診断するのに役立てるために、介入心臓学でも使用され始めている。OCTは、干渉測定技術の適用が、例えば、血管の内側から視認し、生体内の血管の内皮(内壁)を視覚化することを可能にする。
【0054】
OCTシステムおよび方法は、概して、Castella et al.の米国特許第8,108,030号、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。
【0055】
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。光源として、パルス状光源またはレーザ、連続波光源またはレーザ、同調可能レーザ、広帯域光源、または複数の同調可能レーザが挙げられ得る。光源内には、光増幅器および同調可能フィルタがあり、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。
【0056】
本発明の側面は、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、OCTシステムから撮像データを得てもよい。時間ドメインOCTと周波数ドメインOCTとの間の基本的差異は、時間ドメインOCTでは、走査機構が、画像取得の間、時間の関数として走査される、可動ミラーであることである。しかしながら、周波数ドメインOCTでは、可動部品は存在せず、画像は、周波数または波長の関数として走査される。
【0057】
時間ドメインOCTシステムでは、干渉スペクトルは、基準ミラー等の走査機構を縦方向に移動させ、基準経路を変更し、サンプル内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、具体的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、2次元および3次元画像が生成される。
【0058】
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、干渉計を励起させ、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。
【0059】
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。時として「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 28:3339−3342)、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単一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。典型的には、光源は、広範囲の光学周波数を同時に放出する。
【0060】
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。
【0061】
概して、時間ドメインシステム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、全ての産生された光を単一光ファイバを通して送信し、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、産生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。
【0062】
さらに別の実施形態では、撮像アセンブリは、光音響撮像装置である。光音響撮像装置は、撮像信号を送受信するための少なくとも1つの撮像要素を含む。一実施形態では、撮像要素は、少なくとも1つの音響/光学変換器を含む。ある実施形態では、音響/光学変換器は、光ファイバ内のファイバブラッググレーティングである。加えて、撮像要素は、1つ以上のファイバブラッググレーティング(音響/光学変換器)および1つ以上の他の変換器を伴う光ファイバを含んでもよい。少なくとも1つの他の変換器は、撮像のための音響エネルギーを発生させるために使用されてもよい。音響発生変換器は、電気/音響変換器または光学/音響変換器であることができる。本発明のデバイスにおいて使用するために好適な撮像要素は、以下により詳細に説明される。
【0063】
撮像のためのファイバブラッググレーティングは、光学ビームによってとられる2つの経路間の干渉を測定するための手段を提供する。部分的反射ファイバブラッググレーティングは、光の入射ビームを2つの部分に分割するために使用され、ビームの一方は、一定に保たれる経路(一定経路)に沿って進行し、他方は、変更を検出するための経路(変更経路)を進行する。経路は、次いで、ビーム内のいかなる干渉も検出するために組み合わせられる。経路が同じである場合、2つの経路は、組み合わさり、元のビームを形成する。経路が異なる場合、2つの部分は、相互に追加される、または相互から控除され、干渉を形成するであろう。ファイバブラッググレーティング要素は、したがって、受信された超音波または音響エネルギーに基づいて、一定経路と変更経路との間の変更波長を感知可能である。検出された光学信号干渉は、任意の従来の手段を使用して、画像を生成するために使用されることができる。
【0064】
例示的光音響撮像アセンブリは、米国特許第6,659,957号、第7,527,594号、第7,245,789号、第7447,388号、第7,660,492号、および第8,059,923号、ならびに米国特許公開第2008/0119739号、第2010/0087732号、および第2012/0108943号により詳細に開示されている。
【0065】
いくつかの実施形態では、本発明のデバイスは、撮像アセンブリを含み、OCT、IVUS、または他の撮像ハードウェアの動作を通して、3次元データセットを取得する。いくつかの実施形態では、本発明のデバイスは、ラップトップ、デスクトップ、またはタブレットコンピュータ等のコンピュータデバイスであって、ネットワークを使用したサーバ上のディスクドライブとして、または電子メール添付として、3次元データセットを、有形記憶媒体からそれを読み出すことによって取得する。
【0066】
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)。
【0067】
いくつかの実施形態では、ユーザは、視覚インターフェースと相互作用し、撮像システムからの画像を視認する。ユーザからの入力(例えば、パラメータまたは選択)は、電子デバイス内のプロセッサによって受信される。選択は、可視表示の中でレンダリングされることができる。電子デバイスを含む例示的システムは、
図13に図示される。
図13に示されるように、撮像アセンブリの撮像エンジン859は、ネットワーク409を経由して、ホストワークステーション433と、随意に、サーバ413と通信する。撮像エンジンのデータ取得要素855(DAQ)は、撮像データを1つ以上の撮像要素から受信する。いくつかの実施形態では、オペレータは、コンピュータ449または端末467を使用して、システム400を制御する、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、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のいずれかと通信し、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、インターフェースモジュール425を含み、ネットワーク409を経由して、通信を可能にする、またはデータをデータファイル417に書き込む。
【0068】
コンピュータプログラム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、ならびに任意の種類のデジタルコンピュータの任意の1つ以上のプロセッサが挙げられる。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。コンピュータの不可欠な要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令およびデータを記憶するための1つ以上のメモリデバイスである。概して、コンピュータはまた、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、例えば、磁気、光磁気ディスク、または光ディスクを含む、またはそこに動作可能に結合され、そこからデータを受信する、またはそこにデータを転送する、または両方を行うであろう。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、固体状態ドライブ(SSD)、および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が挙げられる。プロセッサおよびメモリは、特殊目的論理回路によって補完される、またはその中に組み込まれることができる。
【0069】
ユーザとの相互作用を提供するために、本明細書に説明される主題は、I/Oデバイス、例えば、CRT、LCD、LED、または情報をユーザに表示するための投影デバイスおよびユーザが入力をコンピュータに提供し得る、キーボードおよびポインティングデバイス等の入力または出力デバイス(例えば、マウスまたはトラックボール)を有する、コンピュータ上に実装されることができる。他の種類のデバイスも同様に、ユーザとの相互作用を提供するために使用されることができる。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、感覚フィードバック(例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック)の任意の形態であることができ、ユーザからの入力は、音響、発話、または触覚入力を含む、任意の形態で受信されることができる。
【0070】
本明細書に説明される主題は、バックエンド構成要素(例えば、データサーバ413)、ミドルウェア構成要素(例えば、アプリケーションサーバ)、またはフロントエンド構成要素(例えば、それを通して、ユーザが本明細書に説明される主題の実装と相互作用することができる、グラフィカルユーザインターフェース454またはウェブブラウザを有する、クライアントコンピュータ449)、またはそのようなバックエンド、ミドルウェア、およびフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含む、コンピューティングシステム内に実装されることができる。システムの構成要素は、デジタルデータ通信、例えば、通信ネットワークの任意の形態または媒体によって、ネットワーク409を通して、相互接続されることができる。通信ネットワークの実施例として、セルネットワーク(例えば、3Gまたは4G)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、および広域ネットワーク(WAN)、例えば、インターネットが挙げられる。
【0071】
本明細書に説明される主題は、データ処理装置(例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、または複数のコンピュータ)の動作によって実行するため、またはそれを制御するために、情報キャリア内(例えば、非一過性コンピュータ可読媒体内)で有形具現化される、1つ以上のコンピュータプログラム等の1つ以上のコンピュータプログラム製品として実装されることができる。コンピュータプログラム(プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリ、マクロ、またはコードとしても知られる)は、コンパイルまたは解釈言語(例えば、C、C++、Perl)を含む、プログラミング言語の任意の形態で書き込まれることができ、独立型プログラムとして、またはモジュール、構成要素、サブルーチン、またはコンピューティング環境において使用するために好適な他のユニットとしてを含め、任意の形態で展開されることができる。本発明のシステムおよび方法は、限定ではないが、C、C++、Perl、Java(登録商標)、ActiveX、HTML5、Visual Basic、またはJavaScript(登録商標)を含む、当技術分野において公知の任意の好適なプログラミング言語で書き込まれた命令を含むことができる。
【0072】
コンピュータプログラムは、必ずしも、ファイルに対応しない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを当該プログラム専用の単一ファイルまたは複数の協調ファイル(例えば、1つ以上のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を記憶するファイル)内に保持する、ファイル417の一部内に記憶されることができる。コンピュータプログラムは、1カ所において、または複数箇所にわたって分散され、通信ネットワークによって相互接続される、1つのコンピュータまたは複数のコンピュータ上で実行されるように展開されることができる。
【0073】
ファイルは、例えば、ハードドライブ、SSD、CD、または他の有形非一過性媒体上に記憶されたデジタルファイルであることができる。ファイルは、ネットワーク409を経由して、1つのデバイスから別のデバイスに送信されることができる(例えば、ネットワークインターフェースカード、モデム、ワイヤレスカード、または類似物を通して、例えば、サーバからクライアントに送信されるパケットとして)。
【0074】
本発明によるファイルの書込は、例えば、粒子を追加、除去、または並べ替えることによって、有形非一過性コンピュータ可読媒体を(例えば、実効電荷または双極子モーメントとともに、読取/書込ヘッドによって磁化パターンに)変換することを伴い、パターンは、次いで、ユーザによって所望され、かつユーザにとって有用である、客観的物理現象に関する情報の新しい配置を表す。いくつかの実施形態では、書き込みは、有形非一過性コンピュータ可読媒体内の材料の物理的変換を伴う(例えば、光学読取/書込デバイスが、次いで、情報の新しくかつ有用な配置を読み取ることができるように、ある光学特性とともに、例えば、CD−ROMに焼く)。いくつかの実施形態では、ファイルの書込は、NANDフラッシュメモリデバイス等の物理的フラッシュメモリ装置を変換し、フローティングゲートトランジスタから作製されるメモリセルのアレイ内の物理的要素を変換することによって情報を記憶することを含む。ファイルの書込方法は、当技術分野において周知であって、例えば、手動でまたは自動的に、プログラムによって、あるいはソフトウェアからの保存コマンドまたはプログラミング言語からの書込コマンドによって、起動されることができる。
【0075】
(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。
【0076】
(均等物)
本発明は、その精神または本質的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、例証と見なされる。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。