特許 7438579 前方視型ＲＧＢ／光コヒーレンストモグラフィ二重画像化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-16

(45)【発行日】2024-02-27

(54)【発明の名称】前方視型ＲＧＢ／光コヒーレンストモグラフィ二重画像化装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20240219BHJP

   A61B 1/045 20060101ALI20240219BHJP

【ＦＩ】

A61B1/00 526

A61B1/00 524

A61B1/045 610

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022546690

(86)(22)【出願日】2021-01-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-04-11

(86)【国際出願番号】 US2021014972

(87)【国際公開番号】W WO2021154660

(87)【国際公開日】2021-08-05

【審査請求日】2022-08-31

(31)【優先権主張番号】16/777,807

(32)【優先日】2020-01-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】522304394

【氏名又は名称】ベラバンティ・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＶｅｒＡｖａｎｔｉ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(72)【発明者】

【氏名】マクモロー，ジェラルド

(72)【発明者】

【氏名】ユク，ジョンテ

【審査官】佐々木 創太郎

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０４５８６３４４（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００２８４０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１４０２３８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １／００－１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像を取得するための二重システムであって、
電子的に制御された振動走査経路に沿ってカンチレバーと共振するシングルモード走査ファイバを有するプローブを備える走査型ファイバ内視鏡と、
少なくとも１つのプロセッサと動作可能に通信するメモリを含む少なくとも１つのコンピューティングデバイスとを備え、
前記メモリは、前記少なくとも１つのプロセッサに対して、
前記内視鏡から複数のＲＧＢ表面画像フレームを取得することと、
前記振動走査経路に沿って複数のＲＧＢ表面画像フレームを取得する際に、前記内視鏡から複数の透過型ＯＣＴ断面画像フレームを取得することであって、前記複数の透過型ＯＣＴ断面画像フレームのうちの各透過型ＯＣＴ断面画像フレームを、前記振動走査経路に沿って前記走査ファイバが最小速度に達する地点で捕捉することと、
前記複数のＲＧＢ表面画像フレーム及び前記複数の透過型ＯＣＴ断面画像フレームを表示することとを、
実行させる命令を有する、二重システム。

【請求項2】

前記メモリは、前記少なくとも１つのプロセッサに対して、前記複数のＲＧＢ表面画像フレームを得る間に行われる複数のＡライン走査から複数のＢモード画像を構築させ、前記各Ｂモード画像が走査角度によってオフセットされる命令をさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記メモリは、複数のＢモード画像を、さらに三次元画像又はインターベンション前の体積調査を構築するために用いる命令を含む、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記システムは、前記少なくとも１つのプロセッサに対して、前記三次元画像を使用して生体構造の体積を測定させる命令をさらに含む、請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記プローブ内のシングルモード走査ファイバは、前記プローブ内の走査経路に沿って振動する、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記複数の透過型ＯＣＴ断面画像フレームは、閉塞部、石灰化、外膜、及びマイクロチャネルのうちの少なくとも１つを特定する、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

ＯＣＴのＢモード画像を取得するための方法であって、
振動走査経路に沿ってプローブ内のカンチレバー走査ファイバを振動させることを含み、
前記プローブは、前記走査ファイバによって生成された反射光を得るように構成され、前記振動走査経路は、時間とともに振幅が増加し、
前記方法は、
前記走査ファイバが前記振動走査経路上で反射光を生成しているときに、得られた反射光から複数のＡライン走査を取得することを含み、Ａライン走査は前記振動走査経路において前記走査ファイバが最低速度に達した時点で得られ、
前記方法は、
前記複数のＡライン走査からＢモード画像を作成すること、と含む方法。

【請求項8】

前記振動走査経路は、２つの正弦波入力によって定義される、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記方法は、前記複数のＡライン走査から複数のＢモード画像を構築することをさらに含み、前記各Ｂモード画像は走査角度だけオフセットされる、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記方法は、前記複数のＢモード画像をインターリーブして三次元画像を構築することをさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記プローブは、走査型ファイバ内視鏡にある、請求項７に記載の方法。

【請求項12】

コンピューティングシステムに対して所定の命令を少なくとも実行させかつコンピュータ可読記憶媒体に記憶される命令を含む非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、
前記命令は、
プローブ内のカンチレバー走査ファイバを走査経路に沿って振動させることであって、前記プローブが走査ファイバープローブによって生成された反射光を得るように構成され、振動する走査経路は時間とともに振幅を増加させることと、
前記走査ファイバが振動走査経路上で反射光を生成しているときに、得られた反射光から複数のＡライン走査を取得し、各Ａライン走査がプローブの速度が最小となる振動走査経路上の地点で取得することと、
前記複数のＡライン走査からＢモード画像を構築することとを含む、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項13】

前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、前記コンピューティングシステムに対して少なくとも実行させる命令であって、前記複数のＡライン走査から複数のＢモード画像を構築させるための命令をさらに含み、
前記各Ｂモード画像は走査角度だけオフセットされる、請求項１２に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項14】

前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、コンピューティングシステムに対して少なくとも実行させる命令であって、
前記走査ファイバのプローブが前記振動走査経路を移動する間に得られる反射光から複数のＲＧＢ画像を構築することと、
前記複数のＢモード画像を二重画像の第１の画像としてインターリーブし、前記複数のＲＧＢ画像を前記二重画像の第２の画像としてインターリーブすることと、
を実行する命令をさらに含む、請求項１３に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項15】

前記第１の画像は、血管内腔の領域を描写する、請求項１４に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項16】

前記第１の画像は、血管内の閉塞部を特定する、請求項１４に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、前方視型ＲＧＢ／光コヒーレンストモグラフィ二重画像化装置に関する。

【0002】

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０２０年１月３０日に出願された米国特許出願第１６／７７７，８０７号の利益を主張するものである。

【背景技術】

【0003】

慢性完全閉塞（ＣＴＯ）とは、冠動脈の完全な閉塞を意味する。ＣＴＯは、冠動脈疾患に起因し、アテローム性動脈硬化症に起因して発症することがある。閉塞は、下流の血流をすべて妨げ、胸痛や心臓発作を含む様々な症状や問題を引き起こす可能性がある。しかし、患者さんによっては、ＣＴＯが物理的に確認できる症状を起こさず、例えば、サイレントハートアタックのように、ＣＴＯが診断されないままになっている場合もある。また、ＣＴＯを有する多くの患者は、部分的に完全な血管造影画像で閉塞部を貫通することの実際的な困難さのために、治療を受けずにいる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

血管内超音波（ＩＶＵＳ）及び光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）は、冠動脈間の画像化（イメージング）のための２つの現在の方法である。ＩＶＵＳは従来、近位端に超音波プローブを有するカテーテルを利用し、血管の断面図を提供する。ＯＣＴも同様であるが、音波の時間遅れではなく、光の縦方向の部分干渉を利用し、反射、散乱光から情報を得る。ＯＣＴはミクロンオーダーの解像度が得られるが、浸透深度は組織表面から数ミリ程度に制限されることが多い。ＩＶＵＳもＯＣＴも撮影位置の半径方向の可視化しかできない。そのため、閉塞部を撮影するためには、閉塞部のそばを撮影装置が通過しなければならない。血管の画像診断やＣＴＯの診断に応用する場合、これらの技術は、例えばプラークの蓄積による血管の狭窄を示すなど、血管の断面情報を提供することができる。しかし、血管内のサイド走査センサーの位置を超える情報を提供することはできない。そのため、ＣＴＯ又は他の閉塞部が存在する場合、現在のＩＶＵＳ及びＯＣＴプローブは、ＣＴＯの可視化が可能となる前に閉塞部を貫通する必要がある。

【0005】

閉塞部の貫通は、しばしば、ステントを配置するような治療を完了できるようにするための妨げとなるステップである。例えばガイドワイヤによる貫通は、例えば３０分以上の非常に時間のかかるものであり、場合によっては貫通が不可能なこともある。ガイドワイヤで誤って内腔から出ることは、そうすることで患者に大きな損傷を与える可能性があるため、さらなるリスクをもたらす。このように、貫通処置の前及び最中に閉塞部を特定し視覚化する能力を有することは有利であろう。

【0006】

走査型ファイバ内視鏡（ＳＦＥ）は、ＲＧＢ反射率に基づくカラー画像化、及び内部動脈領域及び近位ＣＴＯの広視野観察を提供することができる。ＳＦＥ画像化技術は、動脈内及びＣＴＯの近位端の表面情報しか提供しない。本明細書における発明は、ＯＣＴを使用してＣＴＯの前方貫通型断面画像と組み合わせた前方視ＲＧＢ反射率画像を組み合わせたものである。

【0007】

ＳＦＥプローブは、ＲＧＢ画像化のために約１０ｋＨｚで走査し、これは約１００マイクロ秒の１回転時間を提供する。この回転では、任意のＯＣＴ走査を行う時間はほとんどない。このように早く走査位置を変えながらＯＣＴで走査すると、ＯＣＴ画像は過度の横方向の動きのアーチファクトから使い物にならなくなる。ＯＣＴ画像化装置は、１ラインあたり７～８マイクロ秒の画像化時間を必要とし、１００ｋＨｚのＡラインの取得速度を実現する。この速度では、螺旋状の１回転の間に１０本のＡラインサンプルしか得られないため、波長掃引中のプローブ移動アーチファクトと透過型Ｂモード画像を構成するＡラインの不足によりＯＣＴ横分解能が悪くなる。ＳＦＥプローブの回転速度を下げるには、ＳＦＥ内部のファイバの長さを変えるなど、大幅な改造が必要である。しかし、そのような変更はＲＧＢ画像化には適切でないことが多く、フレームレートの低下やＲＧＢ画像化装置のリジッド長が大きくなる原因となっている。

【0008】

本発明の目的は、前方視ＳＦＥ表面画像と組み合わせた前方視ＯＣＴ画像化技術を改善するためのシステム、方法、及び装置を提供することにある。本技術は、様々な医療用途に有用であり、慢性全閉塞などの生体構造の断面情報を特定する、前方視方向を提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る実施形態において、システム及び方法は、ＲＧＢ表面画像化及び光コヒーレンストモグラフィ用のプローブ（例えば、走査型ファイバ内視鏡）を含むことができる。ここで、プローブは、（１）表面画像のフレーム、及び（２）表面画像上の線によって定義される画像平面に沿った直交貫通型画像を得るように電子的に構成される。少なくとも１つの演算装置は、プローブの速度が最小である走査経路に沿った複数の点におけるＡライン走査を取得し、複数のＡライン走査からＢモード画像を有する少なくとも１つのフレームを構築するように動作可能であることができる。

【0010】

様々な実施形態において、走査角度によってオフセットされた複数のＢモード画像をコンパイルし、インターリーブして、３次元画像を構築することができる。

【0011】

本明細書で論じるように、本発明は、様々な医療用途に適用することができる。様々な医療用途は、閉塞部、閉塞部内の欠陥、石灰化、外膜、マイクロチャネル、又は血管若しくは身体内の他の特徴のうちの少なくとも１つを特定するための血管内腔内の走査及び画像化を含むが、これらに限定されない。

【0012】

２つの画像化モダリティの組み合わせ及び本開示の他の特徴は、添付の図面と共にとらえた以下の説明及び添付の請求項からより完全に明らかになるであろう。これらの図面は、本開示に従ったいくつかの例のみを描いていることを理解することであり、従って、これらの図面は、その範囲を限定するものとみなされないことを理解した上で、添付の図面を使用することによって、本開示をさらに具体的かつ詳細に説明することにする。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1(a)】添付図に示された人間の指のＲＧＢ画像を有する前方視ＳＦＥ画像を示す図である。

【図1(b)】複数のライン走査を示す図であって、ここで、本明細書に記載される方法を用いて、断面「切り出し画像」のＯＣＴ貫通画像を表示することができ、従って、本明細書のシステムは、螺旋状のラスター走査で走査することができ、もしくは図１（ｂ）に示すようなライン走査で走査することができる。

【図1(c)】ＲＧＢ表面画像に対して電子的に選択可能な断面画像平面を示す図である。

【図2(a)】本明細書に記載の実施形態に係るＲＧＢ表面画像及びＯＣＴ貫通画像が可能な二重画像化装置のブロック図である。

【図2(b)】本明細書に記載される実施形態に係るＲＧＢ表面画像及びＯＣＴ貫通画像が可能な二重画像化装置のブロック図である。

【図3】管腔３１０に挿入された二重画像化システムを示す図であって、ディスプレイ３２０は、ＣＴＯ３３０のＲＧＢ表面画像及びＯＣＴ貫通画像を有する二重画像化装置を示す。

【図4(a)】ＯＣＴ貫通画像フレームから三次元画像を構築する２つの方法のうちの１つを説明し、取得された平面を使用する方法を説明する図である。

【図4(b)】ＯＣＴ透過画像フレームから三次元画像を構築する２つの方法のうちの別の１つを説明する図であり、再構成されたスライスを使用する方法を説明する図である。

【図5(a)】通常のゆっくり走査されたＯＣＴ画像を説明する図である。

【図5(b)】シミュレーションされた化合物画像を説明する図である。

【図6】表面ＲＧＢ画像について、通常使用の１フレームの間に、ＯＣＴモード貫通走査を走査して取得するための重要な方法を説明する図である。

【図7】横分解能とＢモード走査の半径との間の関係を示す図である。

【図8】様々な波長に対する組織構成要素の吸収係数を示す図である。

【図9】本明細書で議論される実施形態に係るコンピューティング環境の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下の詳細な説明において、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照する。図面において、同様の記号は、文脈から他に指示されない限り、典型的には同様の構成要素を特定する。
詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲に記載された例示的な実施例は、限定的であることを意図していない。ここに提示された主題の精神又は範囲から逸脱することなく、他の例が利用され、他の変更がなされ得る。本明細書で一般的に説明され、図に示されるような本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、組み合わせ、及び設計され得ることが容易に理解されるであろう。これらは全て、明示的に企図され、本開示の一部を構成する。

【0015】

本開示は、二重画像化（デュプレックスイメージング）技術に関連する。より詳細には、以下の通りである。本開示は、走査型ファイバ内視鏡（ＳＦＥ）からＳＦＥで得られた高解像度表面画像と、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）で得られた高解像度貫通型ＯＣＴ画像とを組み合わせる。ＳＦＥで得られた表面画像と、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）で得られた高解像度の透過型ＯＣＴ画像を、ＳＦＥで撮影し、フレームをインターリーブすることにより、解像度を高め、生体構造物の表面以下の情報を特定する。ＣＴＯに適用した場合、ＳＦＥの高解像度カラー画像技術と前方視型ＯＣＴの組み合わせにより、閉塞部の可視化、及び閉塞部表面下の可視化が可能となり、浸透前に可視化することができる。さらに、マイクロチャネル、石灰化、外膜を画像化することで、臨床的な利点と情報を提供することができる。前方視画像化により、医師は、例えば、ガイドワイヤ又は他の手段を用いて、ＣＴＯを特定し、より安全に貫通させ、貫通前にＣＴＯの位置及び強い又は弱い局面（石灰化又はマイクロチャネル）を特定することができる。本発明の態様は、３次元（３Ｄ）ＯＣＴデータを取得する能力をさらに提供する。従って、ＯＣＴのＳＦＥ及びインターリーブされたフレームを組み合わせることによって、ＣＴＯの前方視方向及び断面情報を提供することができる。

【0016】

本発明は、特定のＯＣＴのＡライン取得を利用して、複合Ｂモード画像のフレームを構築し、表面下の組織情報を特定することができる。図１（ｂ）は、例えば、デカルト平面上に直線で示されるように、可能なＢモード走査角度を特定する。各入力は正弦波で表され、入力間の位相差が一般的に線形である画像走査の動きを制御する。ＯＣＴ画像は、リニア走査が最大振幅と最小速度に達したときにのみ収集されることに注意し、これによって優れたＯＣＴ横分解能が実現される。このゆっくりとした動きは、子供のブランコが最大の高さに達し、方向を反転するときの一瞬の動きの欠如のようなものである。

【0017】

図１に描かれたスパイラルサーフェスモード走査のフレームもある。これらは、ラスター走査を形成して、目の前のシーンの表面を走査する。走査の表面速度は非常に高く、ＯＣＴ走査を「汚す」ことになるので、スパイラル走査はＯＣＴにのみ使用されることに留意されたい。

【0018】

さらに、様々な回転角からのＢモード走査を組み合わせることで、円錐形の３次元画像を得ることができる。この３次元データは様々な方向と角度から取得又は再構成された複数のＢモード画像の形で視覚化することができる。

【0019】

図１（ｂ）は、これらの原理と直交座標平面に対するＢモード走査角度を示す図である。ＯＣＴプローブへの２つの入力（Ｘ及びＹ）間の相対角度に基づき、プローブ全体の運動は変化する。デカルト平面及びライン１１０、１２０、１３０（本明細書においてより完全に説明される）は、ＯＣＴ画像の上面に対するプローブの走査角度を示し、言い換えれば、２つの入力Ｘ及びＹは、画像化面に対するプローブの振動的な動きを表す。ＸとＹとの間の関係は、全体の走査運動を示し、これは、潜在的なＯＣＴ視野における特定の領域の画像化をもたらすことができる。

【0020】

第１の実施例において、図１（ａ）は、画像化ＳＦＥカテーテルに面する解剖学的構造の表面の前方視ＳＦＥ画像を示す図である。ＳＦＥ画像化装置内のファイバスタブのカンチレバー共振を使用してＳＦＥファイバを曲げるために、スパイラルラスター走査が使用され得る。実際の画像化装置からの、画像化可能な解剖学的構造の一例としての人間の指のＲＧＢ画像を挿入図に示す。図１（ａ）のスパイラル表面走査モードにおいて、同じ周波数の直交する２つの正弦波Ｘ、Ｙ、例えばｓｉｎ（２πｆｔ）とｃｏｓ（２πｆｔ）は、正弦波の位相差が９０度又はπ／２ラジアンであれば、円運動を作って画像化することが可能である。

【0021】

図１（ｂ）に示す別の例では、ＯＣＴ貫通走査モード１１０ａでは、位相差が０度、すなわち、各入力に対する位相が同じである。とすると、Ｘ＝Ｙのとき、象限Ｉ及びＩＩＩのライン１１０ａ、及び対応するグラフ１１０ｂで示されるように、円運動は直線運動となる。角度は、相対的な振幅を介して制御される。１３０ａと１１０ａの走査は振幅のみ異なり、位相は同じである。

【0022】

図１（ｂ）に示す別の例では、ＯＣＴ貫通走査モード１２０ａでは、各入力、Ｘ及びＹの間の位相差が１８０度又はπラジアンである。また、象限ＩＩ及びＩＶのライン１２０ａ、及び対応するグラフ１２０ｂによって表されるように、走査運動が線形となる。特に、グラフ１２０ｂは、Ｘ＝－Ｙの関係を示す。ここで、線分１１０ａ及びグラフ１１０ｂの例と同様に、走査運動は線形であるが、反対方向で反対側の象限において存在する。走査角度は、振幅によって制御され、示される同じ位相は、等しい振幅である。

【0023】

図１（ｃ）は、ＲＧＢ表面画像に対して電子的に選択することができるそのような断面画像平面の１つを示し、様々な走査角がデカルト平面上にグラフ化されている。直線は、可能な貫通型ＯＣＴ画像の平面を描写し、螺旋は、ＲＧＢ表面画像のためのラスター走査を描写している。これらの２つの画像モダリティは、本明細書で開示する毎秒３０フレームのシステムでフレームを共有することによって発生する。事実上、ＲＧＢ画像とＯＣＴ「閉塞部への」画像の複数の平面を同時に持つことができる。１秒間に２８フレームのＲＧＢ画像と２つの別個のＯＣＴ「切り取り（カットアウェイ）」画像を有することができ、結果として生じるユーザ画像対は、添付図に示されている。

【0024】

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本明細書で論じた１つ以上の実施形態で使用可能な例示的二重画像化システム２００のブロック図である。この図は、ＳＦＥなどの走査プローブ２０２が、ＲＧＢ画像２２０上に示された直線に沿って、ＲＧＢ走査２０５及び貫通Ｂモード走査２１０の両方を交互に実行する様子を示している。直線に沿ったＢモード走査２１０は、走査の振動端点で得られる複数のＡモード情報を収集することで構成される（図６も参照）。Ｂモード走査から収集された情報は、１つ以上のコンピューティングデバイス（例えば、ＰＣ２４０）、干渉計（例えば、干渉計２５０）、及び分光計（例えば、分光計２５５）を介して処理され、ＯＣＴ画像２３０を生成してもよい。ＲＧＢ走査２０５は、走査プローブ２０２の収集ファイバ２１４を介したＲＧＢ反射光から作成されるＲＧＢ表面画像２２０を生成する。ＲＧＢ表面画像は、色分離器２２３、光検出器２２４、及びデジタイザ２２５によって処理され、ＲＧＢ画像化器２９０に入力される。

【0025】

画像化位置で様々な角度で撮られた線形走査から得られた複数のＯＣＴ画像は、三次元画像、及び／又はＳＦＥの端部から前方を向いたビューに関連する情報を生成するために使用することができる。

【0026】

実施例では、表面モード走査は、螺旋走査ファイバから得ることができる。図２（ａ）及び図２（ｂ）に図示されるように、走査プローブ２０２は、１つ又は複数のアクチュエータ２１２によって作動する振動走査ファイバ２１１から構成されてもよい。放出された光が方向付けられ、集束され得る１つ以上のレンズ２１３、及び分析のために反射光を受け取るための収集ファイバ２１４を備える。ＲＧＢ光は、影響を受けずに干渉計を伝搬することができる。

【0027】

ＯＣＴモードにおいては、反射光の起源及び位置を特定するのに役立ち得る少なくとも１つの干渉計２５０によって、収集された光を最初に分析することができる。実施形態において、基準アーム２１５は、干渉計２５０のための基準点を提供するために利用されてもよく、ＲＧＢレーザ２７０、ＯＣＴ広帯域光源２８０、及び合成器２６０などの追加の構成要素／システムは、干渉計の機能に向けて更に貢献することができる。

【0028】

そこから、干渉計データ、及び追加の分光器２５５データは、コンピューティングシステム２４０に渡されてもよく、コンピューティングシステム２４０は、得られた各ＯＣＴ画像に関して追加の処理を実行するために、１つ以上のコンピューティングデバイスから構成されてもよい。ＰＣ２４０での処理は、Ｂモード変換モジュール２４２、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）２４４、ベースライン減算モジュール２４６及び分散補償２４８から構成されてもよい。この処理により、ＯＣＴ画像２３０を生成することができる。

【0029】

図３は、Ｂモード画像化システム２００を利用することができる血管内の画像化動作の例を示している。図３は、閉塞部３３０、ＯＣＴ走査／画像化領域３４０、ＲＧＢ走査面３６０、及びＲＧＢＳＦＥ及びＯＣＴ走査領域の表示３２０を含む血管内腔３１０の態様図を示す。本明細書で説明するような振動走査ファイバから構成されてもよい走査プローブ３５０は、幅３６０の間を走査して、血管内の前方視ビューを提供する。本明細書で説明するように、この前方視、例えば内腔の長さに沿った、ＲＧＢ画像３６０及び３４０の貫通ビューは、接触又は貫通の前又は動作中において、閉塞部３８５の表面の観察及び閉塞部３９０の貫通ビューを可能にすることができる。

【0030】

本実施例において、閉塞部３３０は、石灰化３７０と、閉塞部を通るマイクロチャネル３８０とを含む。これらの特徴は、走査線３９５ａに沿ったＲＧＢ表面画像３８５及び対応する貫通ＯＣＴ画像３９０を図示する表示部３２０において特定され得る。ＯＣＴ画像３９０は、石灰化３７０と同様に表面下マイクロチャネル３８０を描写していると思われる閉塞部３３０の第１のビューの観察を可能にすることができる。ＲＧＢ画像３８５は、閉塞部３８５の表面ビューを可能にし、言い換えれば、ＯＣＴ表面下画像３９０と組み合わせたＲＧＢ画像３８５は、前方を向いている。従って、組み合わせた画像は、どちらかの画像だけでは不可能な方法で、視野領域内の閉塞部３３０及び他の表面及び表面下の特徴、例えばマイクロチャネル３８０、を特徴付け、治療を誘導することができる。

【0031】

ＯＣＴサブ表面画像は、線形走査運動から得られ、各線形走査は、深さ情報を提供し、閉塞部、妨害物、及び表面レベルの特徴を超えた領域を、超えた又はその中の１つ又は複数の特徴を特定するために使用可能である、扇形ＯＣＴ画像３９０を生成する。得られるＢモード画像ターゲットは、走査経路に直交する複数のＡラインからなり、走査プローブ３５０の原点とその光点が幅３６０の間で振動する一点であるため、典型的には扇形である。扇形Ｂモードにおける画像化深度は、基準アーム長、掃引光源帯域幅、及び波長分解能を含むがこれらに限定されない、ＯＣＴ走査方式における１以上の変数によって決定することができる。

【0032】

複数の線形貫通ＯＣＴ走査は、円形ＲＧＢ画像走査領域にわたって様々な角度で得られてもよい。例えば、図示された線形走査線３９５ａは、ＯＣＴ画像３９０の画像平面の端面図に相当する。ライン３９５ａに沿った走査は、閉塞部３３０、石灰化３７０、及びマイクロチャネル３８０を示す情報を含み得るＯＣＴ画像３９０を生成する。ソフトウェアに対するオペレータのコマンドで、後続の線形走査が得られてもよく、各走査線は、表示領域３６０の中心点の周りで回転される。

【0033】

様々な角度からの走査パターンを合成することにより、三次元画像を取得することができる。例えば、０度から１８０度という様々な角度を利用し、間隔を空けて走査する。例えば、１５度間隔を利用した場合、１２枚の画像面を得ることができる。図４（ａ）は、取得した複数の直線平面から３次元データを生成することで、この概念を説明するものである。取得された各Ａライン情報は光源経路に沿った情報を含むため、画像は経路依存性を持つ。すなわち、画像は視線上の層の反射の影響を受け、そのようなデータは、画像から物体構造を特定するための情報を提供する。医療分野では、例えば、３次元の物体構造は、領域の体積など、臨床医に貴重な情報を提供することができる。さらに、ＣＴＯの体積調査を実施して、インターベンション医師が最適な横断技術を選択できるようにすることができる。

【0034】

図４（ｂ）に示される別の例では、経路依存性を有する二次元画像スライスを再構成して、三次元構造を取得することができる。スライスされたＢモード画像は、走査原点から任意の走査角度から取得することができる。このようにして、スライス間の経路依存性を保持することができる。

【0035】

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、上記再帰的取得シミュレーションの結果を示す図である。図５（ａ）は、オリジナルのＯＣＴのＢモード画像を示している。ここで、画像は、従来のＯＣＴを使用してゆっくりと取得される。図５（ｂ）は、再帰的データ取得を用いて再構成された合成画像のシミュレーションである。図５（ｂ）の画像のディザリングは、ＯＣＴ波長掃引中のシミュレーションスキャナ移動によるものである。両方の画像において、Ａラインの間隔は１０ピクセルの距離である。

【0036】

図６は、Ｂモードエッジ走査及びデータ取得方式を示す図である。正弦波走査経路６００は、線形走査中にプローブ及びその光源が駆動される領域を表している。Ｂモード走査中、プローブの速度は、中心線６３０に沿って最大であり、エッジ線６２０に沿って最小（すなわち、速度ゼロ）であり（この間、Ａライン取得が行われる）、増加する直線的な傾き６４０を有する。取得中の遅い走査動作（すなわち、５マイクロ秒）に注意されたい。

【0037】

ＯＣＴ走査において、Ａライン取得の間にゆっくりと動く走査位置は、歪み及びスメアリング効果を回避する。従って、現在の方法では、Ａラインデータは、専らＢモード走査の終点で収集される。このため、本方式では、ファイバ走査の反転時に最も動きが遅くなるＢモード走査の終点に限定してＡラインデータを収集する。これにより、最も安定したプローブ位置でデータを取得することができる。

【0038】

図６の本実施例は、走査領域の端点に沿った５００のＡライン取得をもたらすＯＣＴのＢモード走査６１０の間の、２５０の振動又は螺旋を示す。ＯＣＴのＢモード走査では、半径は、走査が線形スロープ６４０に沿って移動するにつれて線形に増加する。グラフ６５０は、Ａラインデータが収集され、プローブの移動が最小である点におけるエッジライ走査の一部を拡大する。一例では、従来のスペクトルドメインＯＣＴは、Ａライン分光器読み取り６６０を取るのに５μ秒かかることがある。

【0039】

図７は、動きによる横方向解像度の低下とＢモード走査の半径（ＳＦＥプローブと画像化面との間の距離として定義される）との関係を示す図である。Ｘ軸は画像化面上のＢモード走査半径（ｍｍ）を表し、Ｙ軸はＡライン取得時間中のプローブの変位量を表している。線分７４０は、各Ｂモード半径でのＡライン取得時のプローブの移動距離を表す。例えば、５マイクロ秒の取得ウィンドウを用いると、２．５ｍｍの深さで、画像は横方向に３０ミクロン移動することになる。水平線７１０、７２０、７３０は、最大Ｂモード走査半径に基づく横方向の解像度を表す。７１０で表される５ｍｍの深さでは、取得中の動きは２０ミクロンであろう。同様に、４ｍｍの深さでは、７２０は、取得中の動きが約１５ミクロンであり、３ｍｍの深さでは、７３０は、動きが約１２ミクロンであるだろう。図８は、本明細書で論じたＢモード走査及び方法の様々な実施形態及び用途に適用可能な、組織構成要素の吸収係数を示す図である。ＳＦＥは、共有シングルモードファイバを介して、ＲＧＢ及びＯＣＴ画像化のためのシングルモードレーザ光を伝送する。ＲＧＢの波長は、典型的には４００～７００ｎｍであり、ＯＣＴは９００～１３００ｎｍの間である。ＲＧＢとＯＣＴの両方をシングルモードで、大きな損失やモード変化（マルチモードへの移行）なく伝送するために、適切なシングルモードファイバとＯＣＴ波長を選択する必要がある。図８は、７００～１１００ｎｍの波長範囲において、材料の平均吸収率が１０％未満であり、従って、特に血管用途に適用可能であることを例示している。

【0040】

図９は、本発明の実施形態が適用される例示的な演算処理環境を示す図であって、本発明の実施形態が描かれ、一般に演算処理環境（コンピューティング環境、コンピュータ環境）９００として参照される。本書で使用する「コンピューティングシステム」という語は、一般に、処理能力及び記憶メモリを有する専用のコンピューティングデバイスを指し、その上でソフトウェア、アプリケーション、及びコンピュータプログラムの実行を基礎付けるオペレーティングソフトウェアをサポートする。図９によって示されるように、演算処理環境９００は、メモリ９２０、１つ又は複数のプロセッサ９３０、Ｉ／Ｏインタフェース９４０、及びネットワークインタフェース９５０という構成要素を直接的又は間接的に結合するバス９１０を含む。バス９１０は、演算処理環境９００の様々な構成要素間でデータ、制御、及びコマンドを通信、送信、及び転送するように構成される。

【0041】

ＰＣなどの演算処理環境９００は、典型的には、様々なコンピュータ読み取り可能な媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、演算処理環境９００によってアクセス可能な任意の利用可能な媒体であり得、揮発性媒体と不揮発性媒体、取り外し可能媒体と非取り出し可能媒体の双方を含む。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方から構成され得る。コンピュータ記憶媒体は、それ自体、信号を構成せず、実際、明示的に除外する。

【0042】

コンピュータ記憶媒体には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール又は他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法又は技術で実装された、揮発性及び不揮発性、取り外し可能及び取り外し不可能、有形及び非一過性（非一時的な）の媒体が含まれる。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ；ＲＯＭ；ＥＥ－ＰＲＯＭ；フラッシュメモリ又は他のメモリ技術；ＣＤ－ＲＯＭ；ＤＶＤ又は他の光ディスクストレージ；磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又は他の磁気ストレージデバイス；又は他の媒体又はコンピュータ記憶デバイスであって、所望の情報を格納するために使用でき、演算処理環境９００によってアクセス可能な媒体又はコンピュータ記憶デバイスを含む。

【0043】

通信媒体は、典型的には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール又は他のデータを、搬送波又は他の搬送機構などの変調データ信号で具現化し、任意の情報配信媒体を含む。用語「変調データ信号」とは、信号内に情報をエンコード（符号化）するような方法で、その特性の１つ以上が設定又は変更された信号を意味する。例として、通信媒体には、有線ネットワークや直接有線接続などの有線媒体と、音響、ＲＦ、赤外線などの無線媒体とが含まれる。また、上記のいずれかの組み合わせも、コンピュータ可読媒体の範囲に含まれるものとする。

【0044】

メモリ９２０は、揮発性メモリ及び／又は不揮発性メモリの形態のコンピュータ記憶媒体を含む。メモリは、取り外し可能、非取り出し可能、又はそれらの組み合わせであってもよい。メモリ９２０は、ソリッドステートメモリ、ハードドライブ、光ディスクドライブなどのハードウェアデバイスを使用して実装されてもよい。演算処理環境９００はまた、メモリ９２０、Ｉ／Ｏインタフェース（入出力インタフェース）９４０、及びネットワークインタフェース９５０などの様々なエンティティからデータを読み取る１つ以上のプロセッサ９３０を含む。

【0045】

Ｉ／Ｏインタフェース９４０は、演算処理環境９００が異なる入力デバイス及び出力デバイスと通信することを可能にする。入力デバイスの例には、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパッド、タッチスクリーン、スキャナ、マイクロフォン、ジョイスティックなどがある。出力デバイスの例としては、ディスプレイデバイス、オーディオデバイス（例えば、スピーカー）、プリンタなどがある。これら及び他のＩ／Ｏデバイスは、システムバスに結合されるシリアルポートインタフェースを介してプロセッサ９１０に接続されることが多いが、パラレルポート、ゲームポート、又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）などの他のインタフェースによって接続されてもよい。ディスプレイ装置も、グラフィックスプロセッサユニットの一部であるか、又はそれに接続され得るビデオアダプタなどのインタフェースを介してシステムバスに接続され得る。Ｉ／Ｏインタフェース９４０は、メモリ９２０、１つ以上のプロセッサ９３０、ネットワークインタフェース９５０、及び入力デバイス及び／又は出力デバイスの任意の組み合わせの間のＩ／Ｏトラフィックを調整するように構成される。

【0046】

ネットワークインタフェース９５０は、演算処理環境９００が、任意の適切なネットワークを介して他のコンピューティングデバイスとデータを交換することを可能にする。ネットワーク化された環境において、演算処理環境９００に関連して描かれたプログラムモジュール、又はその一部は、ネットワークインタフェース９５０を介してアクセス可能なリモートメモリストレージデバイスに格納されてもよい。図示されたネットワーク接続は例示的なものであり、コンピュータ間の通信リンクを確立する他の手段が使用されてもよいことが理解される。

【0047】

本開示を通じて使用される回路という用語は、特殊なハードウェア構成要素を含み得ることが理解される。同じ又は他の実施形態では、回路は、ファームウェア又はスイッチによって機能（複数可）を実行するように構成されたマイクロプロセッサを含むことができる。同じ又は他の例示的な実施形態において、回路は、機能（複数可）を実行するように動作可能な論理を具現化するソフトウェア命令がメモリ、例えばＲＡＭ及び／又は仮想メモリにロードされるときに構成され得る、１又は複数の汎用処理ユニット及び／又はマルチコア処理ユニットなどを含むことができる。例示的な実施形態において、回路がハードウェアとソフトウェアの組合せを含む場合、実装者は、ロジックを具現化したソースコードを書き、そのソースコードを汎用処理装置で処理可能な機械可読コードにコンパイルすることができる。さらに、本発明の態様を具現化するコンピュータ実行可能命令は、ＲＯＭＥＥＰＲＯＭ、ハードディスク（図示せず）、ＲＡＭ、取り外し可能な磁気ディスク、光ディスク、及び／又は処理ユニットのキャッシュに格納されてもよい。ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はＲＡＭに、オペレーティングシステム、１つ以上のアプリケーションプログラム、他のプログラムモジュール、及びプログラムデータなど、多数のプログラムモジュールが格納されてもよい。上述した様々な特徴及びプロセスは、互いに独立して使用されてもよいし、様々な方法で組み合わされてもよいことが理解される。すべての可能な組み合わせ及び下位の組み合わせは、本開示の範囲内に入ることが意図されている。

【0048】

本明細書で使用される条件付き言語、例えば、とりわけ、「できる」、「可能性がある」、「かもしれない」、「例えば」などは、特に断らない限り、又は使用される文脈内で理解されない限り、一般に、特定の実施形態が含むことを伝えることを意図している。他の実施形態が特定の特徴、要素、及び／又はステップを含まないことを伝えることを一般に意図している。従って、このような条件付き言語は、特徴、要素、及び／又はステップが１つ又は複数の実施形態に何らかの形で必要であること、又は１つ又は複数の実施形態が、これらの特徴、要素、及び／又はステップが任意の特定の実施形態に含まれるかどうか、又は実行されるかどうかを、著者入力又は促しあり又はなしで決定するための論理を必ずしも含むことを意味すると一般に意図されていない。用語「からなる」、「含む」、「有する」などは同義であり、包括的に、開放的に使用され、追加の要素、特徴、行為、操作などを除外するものではない。また、用語「又は」は、その包括的な意味で（排他的な意味ではなく）使用されるので、例えば、要素のリストを接続するために使用する場合、用語「又は」は、リスト内の要素のうちの１つ、いくつか、又はすべてを意味する。

【0049】

一実施形態において、画像を取得するための二重システムは、電子的に制御された走査経路に沿ってカンチレバー共振する単一モード走査ファイバを有するプローブを備える走査ファイバ内視鏡を含んでよい。少なくとも１つのプロセッサと動作可能に通信しているメモリを含む少なくとも１つのコンピューティングデバイスと、を備え、前記メモリは、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記内視鏡から１つ又は複数のＲＧＢ表面画像フレームを取得させる命令を有するステップと、前記内視鏡から１つ又は複数の透過型ＯＣＴ断面画像フレームを得るステップと、及び、１つ又は複数のＲＧＢ表面画像フレームをインターリーブし、１つ又は複数のＯＣＴ断面画像フレームをインターリーブすることによって二重画像を表示することを特徴とする。

【0050】

実施形態において、メモリは、少なくとも１つのプロセッサに、１つ又は複数のＲＧＢ表面画像フレームを得る間に実行された複数のＡライン走査から複数のＢモード画像を構築させる命令を更に含んでもよい。各Ｂモード画像は、走査角度によってオフセットされる。実施形態において、インターリーブ処理は、複数のＢモード画像をインターリーブして三次元画像又はインターベンション前の体積調査を構築することを含む。実施形態では、三次元画像は、生体構造の体積を測定するために使用される。

【0051】

実施形態において、プローブ内のシングルモード走査ファイバは、プローブ内の走査経路に沿って振動する。実施形態において、１つ以上のＯＣＴ断面画像フレームは、閉塞部、石灰化、外膜、及びマイクロチャネルのうちの少なくとも１つを特定する。

【0052】

実施形態において、ＯＣＴのＢモード画像を取得するための方法は、走査経路に沿ってプローブ内のカンチレバー走査ファイバを振動させることを含み、ここで、プローブは、走査ファイバによって生成された反射光を得るように構成され、振動する走査経路が時間とともに振幅を増加させ、前記方法は、得られた反射光から複数のＡライン走査を得ることと、プローブの速度が最小である振動走査経路に沿った点で得られた各Ａライン走査と、複数のＡライン走査からＢモード画像を構築することを含む。

【0053】

実施形態において、振動走査経路は、２つの正弦波入力によって定義される。

【0054】

実施形態において、前記方法は、前記複数のＡライン走査から複数のＢモード画像を構築することをさらに含み、各Ｂモード画像は、走査角度によってオフセットされる。実施形態において、三次元画像を構築するために複数のＢモード画像をインターリーブすることをさらに含む。

【0055】

実施形態において、プローブは、走査型ファイバ内視鏡にある。

【0056】

実施形態において、コンピューティングシステムに、少なくとも走査経路に沿ってプローブを振動させるようにさせ得る命令を格納したコンピュータ可読記憶媒体を備える。前記プローブは、プローブによって生成された反射光を得て、ここで、前記走査経路は、時間とともに振幅が増加し、前記プローブは、得られた反射光から複数のＡライン走査を取得し、各Ａライン走査は、プローブの速度が最小である走査経路に沿った点で得られ、複数のＡライン走査からＢモード画像を構築するように構成される。

【0057】

実施形態において、前記方法は、前記コンピューティングシステムに、少なくとも：前記複数のＡライン走査から複数のＢモード画像を構築させる命令をさらに含み、各Ｂモード画像は、走査角度によってオフセットされる。

【0058】

実施形態において、前記方法は、前記プローブが前記走査経路に沿って移動する間に得られた反射光から複数のＲＧＢ画像を構築し、複数のＢモード画像を複数のＲＧＢ画像とインターリーブして二重画像を構築することを少なくとも前記コンピューティングシステムに行わせる命令をさらに含む。

【0059】

実施形態において、Ｂモード画像は、血管内腔内の領域を描写する。

【0060】

実施形態において、Ｂモード画像は、血管内の閉塞部を特定する。

【0061】

特定の例示的な実施形態が説明されてきたが、これらの実施形態は例示としてのみ提示されており、本明細書に開示される発明の範囲を限定することを意図していない。従って、前述の説明には、特定の特徴、特性、ステップ、モジュール、又はブロックが必要又は不可欠であることを示唆する意図はない。実際、本明細書に記載された新規な方法及びシステムは、他の様々な形態で具現化されてもよく、さらに、本明細書に記載された方法及びシステムの形態における様々な省略、置換及び変更は、本明細書に開示された発明の精神から逸脱せずに行われうる。添付の特許請求の範囲及びその等価物は、本明細書に開示された発明の特定の範囲及び精神に入るような形態又は変更を対象とすることを意図している。

【図1(a)】

【図1(b)】

【図1(c)】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図3】

【図4(a)】

【図4(b)】

【図5(a)】

【図5(b)】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】