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特許7493644管腔内超音波検査のための撮像面の制御及び表示、並びに関連するデバイス、システム及び方法
(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】2024-05-23
(45)【発行日】2024-05-31
(54)【発明の名称】管腔内超音波検査のための撮像面の制御及び表示、並びに関連するデバイス、システム及び方法
(51)【国際特許分類】
A61B 8/12 20060101AFI20240524BHJP
【ＦＩ】
A61B8/12
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2023046189
(22)【出願日】2023-03-23
(62)【分割の表示】P 2021510405の分割
【原出願日】2019-08-28
(65)【公開番号】P2023078378
(43)【公開日】2023-06-06
【審査請求日】2023-03-31
(31)【優先権主張番号】62/724,179
(32)【優先日】2018-08-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】590000248
【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ
【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ５２， ５６５６ ＡＧ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
(74)【代理人】
【識別番号】110001690
【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｓパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】クラーク デイビッド ウェスレー
(72)【発明者】
【氏名】ダサリ ラマンジニ
(72)【発明者】
【氏名】イェニン イングリッド
(72)【発明者】
【氏名】ジアン ウェイ
(72)【発明者】
【氏名】マニアン サレシュ
【審査官】下村 一石
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／０６５２８２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－２２０８４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００５－５０７２７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２０１９００（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ８／００－８／１５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
可撓性の細長い部材の遠位部に沿って配置されたトランスデューサアレイを含む、患者の体腔内に配置される管腔内超音波デバイスであって、前記トランスデューサアレイは、非対称の開口部を含み、１つ以上の撮像面に沿って撮像データを取得する、管腔内超音波デバイスと、前記トランスデューサアレイと通信するプロセッサであって、
前記開口部の軸方向に対して第１の角度位置にある第１の撮像面に沿って前記トランスデューサアレイから第１の撮像データを受信し、
閾値角度位置を上回ると撮像性能が劣化する当該閾値角度位置と前記第１の角度位置とを比較し、
前記プロセッサと通信する表示デバイスに、前記第１の撮像データを出力し、
前記表示デバイスに、前記開口部の前記軸方向に対する前記第１の撮像面の前記第１の角度位置の視覚表現を出力する、プロセッサと、を含み、
前記視覚表現は、前記第１の角度位置が前記閾値角度位置を超える場合に警告を含む、超音波撮像システム。
【請求項2】
可撓性の細長い部材の遠位部に沿って配置されたトランスデューサアレイを含む、患者の体腔内に配置される管腔内超音波デバイスであって、前記トランスデューサアレイは、非対称の開口部を含み、１つ以上の撮像面に沿って撮像データを取得する、管腔内超音波デバイスと、
前記トランスデューサアレイと通信するプロセッサであって、
前記開口部の軸方向に対して第１の角度位置にある第１の撮像面に沿って前記トランスデューサアレイから第１の撮像データを受信し、
閾値角度位置を上回ると撮像性能が劣化する当該閾値角度位置と前記第１の角度位置とを比較し、
前記プロセッサと通信する表示デバイスに、前記第１の撮像データを出力し、
前記表示デバイスに、前記開口部の前記軸方向に対する前記第１の撮像面の前記第１の角度位置の視覚表現を出力する、プロセッサと、を含み、
前記視覚表現は、前記第１の角度位置と前記閾値角度位置との間の差を表す色を含む、超音波撮像システム。
【請求項3】
前記プロセッサは、複数の撮像設定に基づいて前記撮像データを最適化し、前記プロセッサは、前記複数の撮像設定のうちの第１の選択をユーザから受信し、選択された前記撮像設定に対応する最適化された撮像データを有する撮像データを前記表示デバイスに表示する、請求項１又は２に記載の超音波撮像システム。
【請求項4】
前記最適化は、利得、ダイナミックレンジ、グレーマップ、空間平滑化、ビーム形成、周波数、又は彩度の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の超音波撮像システム。
【請求項5】
前記プロセッサは、前記表示デバイスから前記複数の撮像設定のうちの前記第１の選択を受信する、請求項３に記載の超音波撮像システム。
【請求項6】
前記プロセッサは、前記複数の撮像設定のうちの第１の選択及び第２の選択に対応する最適化された撮像データを前記表示デバイスに表示し、前記表示デバイスは、前記複数の撮像設定のうちの前記第１の選択に対応する最適化された撮像データと前記第２の選択に対応する最適化された撮像データとを切り替える、請求項３に記載の超音波撮像システム。
【請求項7】
前記プロセッサはさらに、前記開口部の前記軸方向に対して第２の角度位置にある第２の撮像面に沿って前記トランスデューサアレイから第２の撮像データを受信し、
前記第１の撮像データ及び前記第２の撮像データを並列表示で同時に示すことにより、前記第２の撮像データを前記表示デバイスに出力する、
請求項１又は２に記載の超音波撮像システム。
【請求項8】
前記プロセッサはさらに、前記開口部の前記軸方向に対して第３の角度位置にある第３の撮像面に沿って前記トランスデューサアレイから第３の撮像データを受信し、
前記開口部の前記軸方向に対して第４の角度位置にある第４の撮像面に沿って前記トランスデューサアレイから第４の撮像データを受信し、
前記第３の撮像データ及び前記第４の撮像データを前記表示デバイスに出力する、
請求項７に記載の超音波撮像システム。
【請求項9】
前記プロセッサは、前記第１の撮像データ及び前記第２の撮像データの表示を、前記第３の撮像データ及び前記第４の撮像データに自動的に変更するための第２の選択を受信する、請求項８に記載の超音波撮像システム。
【請求項10】
前記表示デバイスは、第１の選択に対応する前記撮像データと第２の選択に対応する前記撮像データとを切り替える、請求項９に記載の超音波撮像システム。
【請求項11】
前記第３の角度位置は、前記開口部の前記軸方向に対して＋４５度であり、前記第４の角度位置は、前記開口部の前記軸方向に対して－４５度である、請求項１０に記載の超音波撮像システム。
【請求項12】
前記第３の角度位置は、前記開口部の前記軸方向に対して０度であり、前記第４の角度位置は、前記開口部の前記軸方向に対して＋６０度である、請求項１１に記載の超音波撮像システム。
【請求項13】
患者の体腔内に配置され、非対称の開口部を含み、１つ以上の撮像面に沿って撮像データを取得する管腔内超音波デバイスと通信するプロセッサに、
前記管腔内超音波デバイスのトランスデューサアレイから第１の撮像データを受信するステップであって、前記第１の撮像データは前記開口部の軸方向に対して第１の角度位置にある第１の撮像面に沿って取得される、受信するステップと、
閾値角度位置を上回ると撮像性能が劣化する当該閾値角度位置と前記第１の角度位置とを比較するステップと、
前記プロセッサと通信する表示デバイスに、前記第１の撮像データを出力するステップと、
前記表示デバイスに、前記開口部の前記軸方向に対する前記第１の撮像面の前記第１の角度位置の視覚表現を出力するステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記視覚表現は、前記第１の角度位置が前記閾値角度位置を超える場合に警告を含む、コンピュータプログラム。
【請求項14】
患者の体腔内に配置され、非対称の開口部を含み、１つ以上の撮像面に沿って撮像データを取得する管腔内超音波デバイスと通信するプロセッサに、
前記管腔内超音波デバイスのトランスデューサアレイから第１の撮像データを受信するステップであって、前記第１の撮像データは前記開口部の軸方向に対して第１の角度位置にある第１の撮像面に沿って取得される、受信するステップと、
閾値角度位置を上回ると撮像性能が劣化する当該閾値角度位置と前記第１の角度位置とを比較するステップと、
前記プロセッサと通信する表示デバイスに、前記第１の撮像データを出力するステップと、
前記表示デバイスに、前記開口部の前記軸方向に対する前記第１の撮像面の前記第１の角度位置の視覚表現を出力するステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記視覚表現は、前記第１の角度位置と前記閾値角度位置との間の差を表す色を含む、コンピュータプログラム。
【請求項15】
複数の撮像設定のうちの第１の選択をユーザから受信するステップと、前記複数の撮像設定のうちの前記第１の選択に基づいて前記撮像データを最適化するステップと、を前記プロセッサにさらに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記第１の撮像データを出力するステップは、前記複数の撮像設定のうちの前記第１の選択に対応する最適化された撮像データを前記表示デバイスに表示するステップを含む、請求項１３又は１４に記載のコンピュータプログラム。
【請求項16】
前記開口部の前記軸方向に対して第２の角度位置にある第２の撮像面に沿って前記トランスデューサアレイからの第２の撮像データを受信するステップと、前記表示デバイスに、前記第２の撮像データを、前記第１の撮像データと同時に並列表示で出力するステップと、を前記プロセッサにさらに実行させるための請求項１５に記載のコンピュータプログラム。
【請求項17】
請求項１３から１６のいずれか一項に記載のコンピュータプログラムが保存されている、非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本開示は、一般に、管腔内撮像システム、特に、心臓内心エコー検査（ＩＣＥ）システムのためのユーザインターフェースに関する。ユーザインターフェースは、ＩＣＥシステムの開口部の軸方向に対する撮像面の角度を測定及び表示し得る。ユーザインターフェースはまた、撮像面の様々な角度を自動的に切り替えるための入力を受信し得る。ユーザインターフェースはまた、生体組織及びツールなどの異なる撮像設定のための最適化を切り替え得る。
【背景技術】
【0002】
[0002] 診断用及び治療用超音波カテーテルは、人体の多くの領域の内部で使用するために作られている。心血管系において、一般的な診断超音波法は、管腔内超音波撮像であり、心臓内心エコー検査（ＩＣＥ）は管腔内撮像の具体例である。典型的には、単一の回転トランスデューサ又はトランスデューサ素子のアレイを使用して、カテーテルの先端から超音波を送信する。同じトランスデューサ（又は別個のトランスデューサ）を使用して、組織からのエコーを受け取る。エコーから生成された信号は、超音波関連データの処理、記憶、表示、又は操作を可能にするコンソールに転送される。
【0003】
[0003] 管腔内超音波カテーテルは、通常、身体の大小の血管（動脈又は静脈）内で使用され、ほとんどの場合、可撓性先端を有するガイドワイヤを介して送達される。ＩＣＥカテーテルなどの管腔内撮像カテーテルは、通常、例えば、経中隔管腔穿刺、左心耳閉鎖、心房細動アブレーション及び弁修復といった医療処置を誘導及び容易にするために、心臓及び周囲構造を撮像するために使用される。市販のＩＣＥ撮像カテーテルは、ガイドワイヤを介して送達されるようには作られていないが、代わりに、カテーテルの近位端にあるハンドル内にあるステアリング機構によって関節運動が可能な遠位端部を有する。例えば、ＩＣＥカテーテルなどの管腔内撮像カテーテルは、解剖学的構造にアクセスするときに大腿静脈又は頸静脈を通して挿入され、心臓内でステアリングされて、医療処置の安全性に必要な画像を取得する。
【0004】
[0004] ＩＣＥカテーテルは、通常、音響エネルギーを生成及び受信する、超音波撮像のための撮像トランスデューサを含む。撮像コアは、トランスデューサ素子の線形アレイ又は任意の適切な構成に配置されたトランスデューサ素子を含む。撮像コアは、カテーテルの最遠位先端にある撮像アセンブリ内に収容される。撮像アセンブリは、音響接着材料で覆われている。電気ケーブルが撮像コアにはんだ付けされ、カテーテルの本体のコアを通って延在する。電気ケーブルは、制御信号及びエコー信号を搬送して、心臓の解剖学的構造の撮像を容易にする。アセンブリは、心臓の解剖学的構造の前面像、後面像、左側像、及び／又は右側像を撮像することができるように、回転式の２方向又は４方向のステアリング機構を提供する。
【0005】
[0005] １Ｄアレイを有するＩＣＥ撮像トランスデューサはよく知られている（例えば、ＳｉｅｍｅｎｓのＡｃｕｎａｖ、Ｓｔ．ＪｕｄｅのＶｉｅｗＦｌｅｘ）。これらのトランスデューサは、カテーテルによって血管を介して心臓の内部に導入され、カテーテルの軸と整列した固定の平面内でしか画像を取得できない。様々な平面での２Ｄ画像、複数平面での同時２Ｄ画像（ｘＰｌａｎｅ）、又は３Ｄ画像を取得可能な、２Ｄアレイを備えたＩＣＥトランスデューサが開発されている。２Ｄアレイは、開口部が一方向に長く、他方が短い、非対称開口部を有する長方形の形状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
[0006] 本発明者らは、２Ｄアレイを備えたＩＣＥトランスデューサがより多種多様な撮像面を可能にし、３Ｄ撮像を可能にする一方で、非対称の開口部構成のために解像度の問題を引き起こす可能性があることを認識した。特に、２Ｄ撮像開口部の非対称性は、それぞれの角度に沿った異なる撮像面における画像内に異なる撮像解像度を生じさせ得る。例えば、撮像開口部は、撮像開口部に関して縦方向（０°）に第１の画像を取得し、横方向（９０°）に第２の画像を取得する。この場合、第１及び第２の画像は、縦及び横方向における開口部の寸法が異なる結果、異なる撮像解像度を有する。異なる角度での撮像による解像度の変動は、オペレータにはすぐに分からない場合があり、解像度及び画質低下の補正が、最も熟練した臨床医にとってでさえ困難な作業となる。さらに、オペレータは、例えば血管の異なる部分に焦点を合わせるなど、異なる最適化設定で撮像データを見る必要がある場合がある。これらの最適化設定の変更は、撮像データのパラメータを手動で変更することを必要とする場合がある。これは、時間がかかり、実行が難しい。
【課題を解決するための手段】
【0007】
[0007] 本発明は、このような２Ｄアレイの非対称開口部に関連する問題を考慮するシステム及び方法を提供し、これにより、ユーザが、非対称開口部によって生じる解像度及びワークフローの問題に妨げられることなく、２Ｄ及び３Ｄ撮像を活用できるようにする。具体的には、撮像開口部に対する撮像面の角度位置を示したり、より良い解像度の撮像面に自動的に切り替えたり、様々な撮像最適化に切り替えたりなどして、オペレータが撮像面の位置を理解し、制御するのを支援する、血管内撮像システムのためのユーザインターフェースが提供される。
【0008】
[0008] 一実施形態では、超音波撮像システムが提供される。超音波撮像システムは、患者の体腔内に配置される管腔内超音波デバイスであって、可撓性の細長い部材の遠位部に沿って配置されたトランスデューサアレイを含み、トランスデューサアレイは、開口部を含み、１つ以上の撮像面に沿って撮像データを取得する、管腔内超音波デバイスと、トランスデューサアレイと通信するプロセッサであって、開口部の軸方向に対して第１の角度位置にある第１の撮像面に沿ってトランスデューサアレイから第１の撮像データを受信し、プロセッサと通信する表示デバイスに、第１の撮像データを出力し、表示デバイスに、開口部の軸方向に対する第１の撮像面の第１の角度位置の視覚表現を出力する、プロセッサとを含む。
【0009】
[0009] プロセッサはさらに、閾値角度位置を上回ると撮像性能が劣化する当該閾値角度位置と第１の角度位置とを比較する。視覚表現は、第１の角度位置と閾値角度位置との比較である。視覚表現は、第１の角度位置が閾値角度位置を超える場合に警告を含む。視覚表現は、第１の角度位置と閾値角度位置との間の差を表す色を含む。
【0010】
[0010] いくつかの実施形態では、プロセッサは、複数の撮像設定に基づいて撮像データを最適化し、プロセッサは、複数の撮像設定のうちの第１の選択をユーザから受信し、選択された撮像設定に対応する最適化された撮像データを有する撮像データを表示デバイスに表示する。最適化は、利得、ダイナミックレンジ、グレーマップ、空間平滑化、ビーム形成、周波数、又は彩度のうちの少なくとも１つを含む。プロセッサは、表示デバイスから複数の撮像設定のうちの第１の選択を受信する。
【0011】
[0011] いくつかの実施形態では、プロセッサは、複数の撮像設定のうちの第１及び第２の選択に対応する最適化された撮像データを表示デバイスに表示し、表示デバイスは、複数の撮像設定の第１の選択に対応する最適化された撮像データと第２の選択に対応する最適化された撮像データとを切り替える。プロセッサはさらに、開口部の軸方向に対して第２の角度位置にある第２の撮像面に沿ってトランスデューサアレイから第２の撮像データを受信し、第２の撮像データを表示デバイスに出力する。
【0012】
[0012] 表示デバイスは、第１及び第２の撮像データを並列表示で同時に示す。プロセッサはさらに、開口部の軸方向に対して第３の角度位置にある第３の撮像面に沿ってトランスデューサアレイから第３の撮像データを受信し、開口部の軸方向に対して第４の角度位置にある第４の撮像面に沿ってトランスデューサアレイから第４の撮像データを受信し、第３及び第４の撮像データを表示デバイスに出力する。
【0013】
[0013] プロセッサは、第１及び第２の撮像データの表示を、第３及び第４の撮像データに自動的に変更するための第２の選択を受信する。表示デバイスは、第１の選択に対応する撮像データと第２の選択に対応する撮像データとを切り替える。第３の角度位置は、開口部の軸方向に対して＋４５度であり、第４の角度位置は、開口部の軸方向に対して－４５度である。いくつかの実施形態では、第３の角度位置は、開口部の軸方向に対して０度であり、第４の角度位置は、開口部の軸方向に対して＋６０度である。
【0014】
[0014] また、超音波撮像方法も提供される。方法は、患者の体腔内に配置された管腔内超音波デバイスと通信するプロセッサにおいて、管腔内超音波デバイスのトランスデューサアレイから第１の撮像データを受信するステップであって、トランスデューサアレイは、開口部を含み、１つ以上の撮像面に沿って撮像データを取得し、第１の撮像データは、開口部の軸方向に対して第１の角度位置にある第１の撮像面に沿って取得される、受信するステップと、プロセッサと通信する表示デバイスに第１の撮像データを出力するステップと、表示デバイスに開口部の軸方向に対する第１の撮像面の第１の角度位置の視覚表現を出力するステップとを含む。
【0015】
[0015] 本方法はさらに、プロセッサにおいて、第１の角度位置を、それを上回ると撮像性能が劣化する閾値角度位置と比較するステップを含み、視覚表現は、第１の角度位置が閾値角度位置を超える場合に警告を含む。方法はさらに、複数の撮像設定のうちの第１の選択をユーザから受信するステップと、複数の撮像設定のうちの第１の選択に基づいて撮像データを最適化するステップとを含み、第１の撮像データを出力するステップは、複数の撮像設定のうちの第１の選択に対応する最適化された撮像データを表示デバイスに表示するステップを含む。方法はまた、プロセッサにおいて、開口部の軸方向に対して第２の角度位置にある第２の撮像面に沿ってトランスデューサアレイからの第２の撮像データを受信するステップと、表示デバイスに、第２の撮像データを、第１の撮像データと同時に並列表示で出力するステップとを含む。
【0016】
[0016] 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であろう。
【図面の簡単な説明】
【0017】
[0017] 本開示の例示的な実施形態を、添付の図面を参照しながら説明する。
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
[0034] 本開示の原理の理解を促進する目的のために、ここで、図面に示される実施形態を参照し、それを説明するために特定の言語を使用する。しかしながら、本開示の範囲への限定は意図されないことが理解される。説明されるデバイス、システム、及び方法に対する任意の変更及びさらなる修正、並びに本開示の原理の任意のさらなる用途は、本開示が関係する技術分野の当業者に通常想起されるように、本開示内に十分に企図され、含まれている。例えば、ＩＣＥシステムは、管腔内撮像に関して説明されているが、この用途に限定されることを意図しないことが理解される。特に、本開示の一実施形態に関して説明される特徴、構成要素、及び／又はステップは、他の実施形態に関して説明される特徴、構成要素、及び／又はステップと組み合わせ得ることが十分に企図されている。しかしながら、簡潔さのために、これらの組合せの多数の反復は、個別には説明しない。
【0020】
[0035] 図１は、本開示の実施形態による超音波撮像システム１００の概略図である。システム１００は、超音波撮像デバイス１１０と、コネクタ１２４と、コンソール及び／又はコンピュータなどの制御及び処理システム１３０と、モニタ１３２とを含む。システム１００は、管腔内撮像デバイス１１０を含む管腔内撮像システムであり得る。デバイス１１０は、カテーテル、ガイドワイヤ、又はガイドカテーテルであり得る。管腔内撮像デバイス１１０は、可撓性の細長い部材１０８の先端にある撮像アセンブリ１０２と、ハンドル１２０とを含む。可撓性の細長い部材１０８は、遠位部１０４及び近位部１０６を含む。遠位部１０４の遠位端は、撮像アセンブリ１０２に取り付けられる。近位部１０６の近位端は、管腔内撮像デバイス１１０の操作及び管腔内撮像デバイス１１０の手動制御のために、例えば弾性ひずみ緩和器１１２によってハンドル１２０に取り付けられる。撮像アセンブリ１０２は、超音波トランスデューサ素子及び関連回路を有する撮像コアを含み得る。ハンドル１２０は、アクチュエータ１１６と、クラッチ１１４と、本明細書でより詳細に説明するように、撮像アセンブリ１０２及び遠位部１０４を偏向させるなど、管腔内撮像デバイス１１０をステアリングするための他のステアリング制御構成要素とを含み得る。
【0021】
[0036] ハンドル１２０は、別のひずみ緩和器１１８及び接続ケーブル１２２を介してコネクタ１２４に接続される。コネクタ１２４は、撮像アセンブリ１０２における撮像コアによって生成された信号から得られたデータを処理、記憶、分析、操作、及び表示するために、制御及び処理システム１３０及びモニタ１３２と相互接続するための任意の適切な構成である。制御及び処理システム１３０は、１つ以上のプロセッサ、メモリ、キーボードなどの１つ以上の入力デバイス、及び任意の適切なコマンド制御インターフェースデバイスを含み得る。制御及び処理システム１３０は、本明細書に説明される管腔内撮像システム１００の特徴を容易にするように動作可能である。例えば、プロセッサは、非一時的な有形コンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータ可読命令を実行する。モニタ１３２は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルなどの任意の適当な表示デバイスである。
【0022】
[0037] 動作中、医師又は臨床医は、可撓性の細長い部材１０８を心臓の解剖学的構造内の血管内へと前進させる。医師又は臨床医は、ハンドル１２０上のアクチュエータ１１６及びクラッチ１１４を制御することによって、撮像されるべき関心領域の近くの位置まで、可撓性の細長い部材１０８をステアリングする。例えば、本明細書でより詳細に論じるように、１つのアクチュエータ１１６が撮像アセンブリ１０２及び遠位部１０４を左右平面内で偏向させ、別のアクチュエータ１１６が、撮像アセンブリ１０２及び遠位部１０４を前後平面内で偏向させる。クラッチ１１４は、関心領域を撮像している間に、アクチュエータ１１６の位置、従って、可撓性の細長い部材の偏向をロックするロック機構を提供する。
【0023】
[0038] 撮像プロセスは、撮像アセンブリ１０２上の超音波トランスデューサ素子を作動させて、超音波エネルギーを生成することを含み得る。超音波エネルギーの一部は、関心領域及び周囲の解剖学的構造によって反射され、超音波エコー信号は超音波トランスデューサ素子によって受信される。コネクタ１２４は、受信したエコー信号を制御処理システム１３０に転送し、そこで超音波画像が再構成され、モニタ１３２に表示される。いくつかの実施形態では、処理システム１３０は、超音波トランスデューサ素子の作動及びエコー信号の受信を制御する。いくつかの実施形態では、制御及び処理システム１３０及びモニタ１３２は、同じシステムの一部であってもよい。
【0024】
[0039] システム１００は、経中隔管腔穿刺、左心耳閉鎖、心房細動アブレーション及び弁修復などの様々な用途で利用され、生体内の血管及び構造を撮像するために使用され得る。システム１００は、管腔内撮像手順のコンテキストで説明されるが、システム１００は、任意のカテーテル処置、例えばＩＣＥと共に使用するのに適している。さらに、撮像アセンブリ１０２は、診断、処置、及び／又は治療のための任意の適切な生理学的センサ又は構成要素を含み得る。例えば、撮像アセンブリは、撮像構成要素、焼灼構成要素、切断構成要素、細切除構成要素、圧力感知構成要素、流量感知構成要素、温度感知構成要素、及び／又はこれらの組合せを含む。
【0025】
[0040] いくつかの実施形態では、管腔内撮像デバイス１１０は、血管内に配置し得る可撓性の細長い部材１０８を含む。可撓性の細長い部材１０８は、遠位部１０４及び近位部１０６を有する。管腔内撮像デバイス１１０は、可撓性の細長い部材１０８の遠位部１０４内に取り付けられた撮像アセンブリ１０２を含む。
【0026】
[0041] いくつかの実施形態では、管腔内撮像システム１００は、２Ｄ画像及び３Ｄ画像を生成するために使用される。いくつかの例では、管腔内撮像システム１００は、通常は互いに垂直である２つの異なる観察方向で同時ｘＰｌａｎｅ画像を生成するために使用される。ｘＰｌａｎｅは、３つ以上の画像に一般化されてもよい。管腔内撮像システム１００はまた、ｘＰｌａｎｅ画像の撮像角度を表示し、撮像角度の角度を自動的に調整するオプションを提供し、様々な撮像最適化間で切り替えるオプションを提供してもよい。
【0027】
[0042] 図２は、本開示の実施形態による、結合のために配置された撮像アセンブリ１０２の斜視図である。撮像アセンブリ１０２は、先端部材２００内の適所にある撮像コア２６２と共に示されている。撮像コア２６２は、電気相互接続部２６４を介して電気ケーブル２６６に結合される。電気ケーブル２６６は、内部空洞２５０の整合部２４４及び連絡部２４６を通って延在する。電気ケーブル２６６はさらに、図１に示すように、可撓性の細長い部材１０８を通って延在する。
【0028】
[0043] 上述の先端部材２００の構成及び構造は、カテーテル挿入のための安全かつ容易な送達、ステアリング又はナビゲーションのための引張強度の向上、一貫した又は自動的な位置合わせ、及び画質の向上などのいくつかの利点を提供する。例えば、先端部材２００の外部形状は、小さい半径と共に滑らかな表面及び滑らかなエッジを提供するように構成されている。滑らかなエッジは、先端部材２００が挿入中に血管を横切るときの摩擦を減少させる。滑らかな表面は、挿入中の組織構造の裂傷及び／又は損傷を防ぐ。さらに、滑らかなエッジ及び滑らか表面は、カテーテル処置中の隔壁又は他の解剖学的特徴の交差を容易にする。先端部材２００の材料の種類及び壁厚は、音響歪み、減衰、及び／又は反射を最小限に抑えるように選択される。先端部材２００の内部形状は、製造中の位置合わせを容易にするように構成されている。先端部材２００はまた、他の特徴、例えば、ガイドワイヤ用管腔、穴、又は圧力センサ、薬物送達機構、及び／又は任意の適切な介入特徴などの追加のデバイス又は特徴を収容するための他の幾何学的形状を含み得る。
【0029】
[0044] 図３は、本開示の実施形態による撮像アセンブリ１０２の上面図である。撮像アセンブリ１０２は、音響素子３０２のアレイと、音響素子３０２のアレイに結合されたマイクロビームフォーマＩＣ３０４とを有する撮像コア２６２と共に示されている。また、撮像アセンブリ１０２は、電気相互接続部２６４に結合されている電気ケーブル２６６を示す。いくつかの例では、電気ケーブル２６６は、インターポーザ３１０を介してマイクロビームフォーマＩＣ３０４に結合される。いくつかの例では、インターポーザ３１０は、ワイヤボンディング３２０を介してマイクロビームフォーマＩＣ３０４に接続される。いくつかの例では、撮像アセンブリ１０２は、電気ケーブル２６６がマイクロビームフォーマＩＣ３０４に直接結合されるように構成される。
【0030】
[0045] いくつかの例では、撮像アセンブリ１０２は、８００を超える音響素子のアレイの形態の音響素子３０２のアレイを含む。この点に関して、音響素子３０２は、より多くの音響素子３０２がアレイの幅よりも長さに沿って延在するように、幅よりも大きい長さを有する２次元アレイに配置され得る。結果として、音響素子３０２のアレイは、非対称の開口部を有する。いくつかの実施形態では、音響素子３０２のアレイは、マイクロビームフォーマＩＣ３０４に直接フリップチップ実装されている超音波撮像トランスデューサのアレイである。超音波撮像トランスデューサの送信器及び受信器は、マイクロビームフォーマＩＣ３０４上にあり、トランスデューサに直接取り付けられている。いくつかの例では、音響素子のマス終端がマイクロビームフォーマＩＣ３０４で行われる。
【0031】
[0046] いくつかの実施形態では、マイクロビームフォーマＩＣ３０４は、音響素子３０２のアレイの直ぐ下に存在し、それらに電気的に接続される。音響素子３０２のアレイは、圧電型又は微細加工された超音波トランスデューサ（ＭＵＴ）素子であり得る。圧電素子は、通常は、音響層のアセンブリをフリップチップ実装し、個々の素子にソーイングすることによって取り付けることによって、ＩＣに取り付けられる。ＭＵＴ素子は、１つの単位としてフリップチップ実装されてもよく、又はマイクロビームフォーマＩＣ３０４の上に直接成長させられてもよい。いくつかの例では、ケーブル束がマイクロビームフォーマＩＣ３０４に直接終端されても、又は、剛性若しくは可撓性プリント回路アセンブリなどの適切な材料のインターポーザ３１０に終端されてもよい。次いで、インターポーザ３１０は、ワイヤボンディング３２０などの任意の適切な手段を介してマイクロビームフォーマＩＣ３０４に接続されてもよい。
【0032】
[0047] いくつかの例では、マイクロビームフォーマ集積回路（ＩＣ）３０４は、音響素子３０２のアレイを制御して、音響素子３０２のアレイのためのビーム形成を行うことができる。マイクロビームフォーマＩＣ３０４は、制御及び処理システム１３０などのプロセッサによって制御される。
【0033】
[0048] いくつかの実施形態では、電気ケーブル２６６はさらに、マイクロビームフォーマＩＣ３０４に給電するための１つ以上の電力線と、マイクロビームフォーマＩＣ３０４に制御信号を通信するための１つ以上の制御線と、撮像信号を転送するための１つ以上の信号線とを含む。
【0034】
[0049] いくつかの実施形態では、音響素子３０２のアレイは２次元アレイである。いくつかの例では、音響素子３０２のアレイは対称であり、等しい数の音響素子の行及び音響素子の列を有する。いくつかの他の例では、音響素子３０２のアレイは非対称であり、異なる数の音響素子の行及び音響素子の列を有する。
【0035】
[0050] いくつかの実施形態では、使用される遅延素子がいくつかの反復素子からなり、これらの素子の数が、最大利用可能遅延を決定する。音響アレイはマイクロビームフォーマＩＣ３０４にフリップチップ実装され得るので、任意の所与の素子についての、遅延を含む処理のすべてはその１つの素子によって占められる領域に存在する。
【0036】
[0051] いくつかの例では、音響素子のアレイによって受け取られた複数の撮像信号がビーム形成される。複数の画像信号の各々は、第１の平面と第２の平面との間の撮像面に関連付けられている。３Ｄ画像が第１の平面と第２の平面との間のボリューム画像に対応するように、複数の撮像信号から３Ｄボリューム画像が生成される。
【0037】
[0052] 本開示の態様は、２０１６年１０月３日に出願された米国特許仮出願第６２／４０３，４３１号に説明されているものと同様の特徴を含むことができ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0038】
[0053] 撮像素子３０２は、１つ以上の音響素子を含み得る。例えば、複数の素子をアレイ状に配置する。例えば、超音波トランスデューサアレイは、２個の音響素子、４個の音響素子、３６個の音響素子、６４個の音響素子、１２８個の音響素子、５００個の音響素子、８１２個の音響素子といった値、及び／又は、より大きい及びより小さい値の両方を含む他の値を含む、２個の音響素子と５０００個の音響素子との間の任意の適切な数の個々の音響素子３０２を含む。音響素子３０２を有する超音波トランスデューサアレイは、平面アレイ、曲面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ってよい。例えば、音響素子３０２を有する超音波トランスデューサアレイは、場合によっては、１次元アレイや、１．５次元アレイなどの１．ｘ次元アレイや、２次元アレイとすることができる。その意味で、超音波トランスデューサアレイは、患者の解剖学的構造の１次元、２次元、及び／又は３次元画像を得られる。音響素子３０２を有する超音波トランスデューサアレイは、均一に又は独立して制御及び作動させられ得る超音波素子の１つ以上のセグメント（例えば、１つ以上の行、１つ以上の列、及び／又は１つ以上の向き）を含むマトリクスアレイであってもよい。超音波撮像素子３０２は、圧電型微細加工超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）、容量型微細加工超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）、単結晶、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ＰＺＴ複合体、他の適切なトランスデューサタイプ、及び／又はこれらの組合せを含む、任意の適切なトランスデューサタイプを含み得る。
【0039】
[0054] 超音波撮像デバイス１１０の可撓性の細長い部材１０８（例えば、遠位部１０４）は、患者の体腔内に配置されるような大きさ及び形状で、構造的に配置され、及び／又は他のやり方で構成される。体腔は、天然及び人工の両方の流体で満たされた又は囲まれた構造を表す。体腔は、患者の体内にある。体腔は、心臓血管系、末梢血管系、神経血管系、腎臓血管系及び／又は体内の任意の他の適切な管腔を含む患者の血管系の動脈又は静脈といった血管である。例えば、撮像デバイス１１０は、肝臓、心臓、腎臓、胆嚢、膵臓、肺を含む臓器や、管や、腸や、脳、硬膜嚢、脊髄及び末梢神経を含む神経系構造や、尿路だけでなく、血液内の弁、心腔又は心臓の他の部分、及び／又は、身体の他の器官を含むがこれらに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る。デバイス１１０は、天然の構造に加えて、次に限定しないが、心臓弁、ステント、シャント、フィルタ及び他のデバイスといった人工構造を検査するために使用される。
【0040】
[0055] 図４Ａは、本開示の態様による、撮像アレイの非対称開口部の縦軸に対して斜め角度で延在する２つの撮像面を示す概略図４００である。具体的には、図４Ａは、開口部４０４の縦軸（軸方向とも呼ぶ）４３０に対して、＋４５度の角度で延在する撮像面４１０及び－４５度の角度で延在する撮像面４２０を示す。他の実施形態では、撮像面４１０及び４２０は、縦軸４３０及び／又は縦軸４３０に対して垂直に延在する開口部４０４の短軸４４０に対して他の斜め角度で延在してもよい。いくつかの例では、撮像面４１０及び４２０は、ｘＰｌａｎｅ及び／又は３Ｄ撮像を容易にするために、互いに対して垂直な角度にある。いくつかの例では、撮像面４１０及び４２０は、互いに対して斜め角度で延在する。図４００は、図２の先端２００と一致するカテーテル先端４０２を示し、また、２次元矩形アレイに配置された音響素子アレイの開口部４０４を示す。しかしながら、図４００は、管腔内撮像のための撮像アレイの任意の非対称開口部を表すものであってよい。
【0041】
[0056] 図４Ｂは、撮像アレイの非対称開口部の縦軸に対して、同一平面上に及び直角に延在する２つの撮像面を示す概略図４５０である。具体的には、図４Ｂは、音響素子のアレイの開口部４０４の方向軸４３０に対して、＋９０度の角度で延在する撮像面４６０及び０度の角度で延在する撮像面４７０を示す。
【0042】
[0057] いくつかの例では、開口部４０４の縦軸４３０に対して９０度に近づく角度の向き有する撮像面について、撮像データの解像度が減少する。例えば、撮像データの解像度は、６０度までの撮像面では、著しく悪いが許容可能であり、６０度から９０度まで急速に劣化する。いくつかの例では、４５度から９０度までの排除角度範囲において、著しい解像度劣化が生じる。いくつかの他の例では、排除角度範囲は６０度から９０度である。
【0043】
[0058] 図５は、０度及び９０度の角度におけるｘＰｌａｎｅ画像を示す。画像５００は、０度ビュー及び９０度ビューからの並列画像として表示され、０度ビュー画像５１０が左側にある。画像５１０に示されるように、０度ビューは、右側の９０度ビュー画像５２０と比較して、より良い解像度を有する。
【0044】
[0059] 図６は、０度及び＋４５度の角度におけるｘＰｌａｎｅ画像を示す。画像６００は、０度ビュー及び＋４５度ビューからの並列画像であってよく、０度ビュー画像６１０が左側にある。図６の例に示されるように、０度ビュー画像６１０及び＋４５度ビュー画像６２０は、同等の解像度性能を有する。いくつかの例では、＋４５度ビュー画像及び－４５度ビュー画像の一方又は両方を表示する場合、これらと並んで０度ビュー画像又は９０度ビュー画像の一方も表示されてユーザが向きを理解するのを助ける。
【0045】
[0060] 図７は、ディスプレイ７００上の＋４５度及び－４５度の角度におけるｘＰｌａｎｅ画像を示す。画像７１０、７２０は並列画像で、＋４５度ビュー画像７１０が左側にある。図示のように、＋４５度ビュー画像７１０及び－４５度ビュー画像７２０は、同等の解像度性能を有する。ディスプレイ７００は、アイコン又はグラフィックス７３０などの視覚インジケータ、及び／又は画像７１０、７２０に使用される画像面の角度を示すテキストを含み得る。図７の例では、画像面を表したものがグラフィックス７３０上に示され、これは、異なる画像面間の角度距離の推定を示す。これは、ユーザが、撮像面に関連する撮像データを理解するのを助け、また、このデータに解像度の問題がある場合にユーザに警告することができる。撮像面の角度測定値が、グラフィックス７３０に含まれていてもよい。
【0046】
[0061] 図８は、ディスプレイ８００上の＋６５度及び－６５度の角度におけるｘＰｌａｎｅ画像を示す。画像８１０、８２０は並列画像で、＋６５度ビュー画像８１０が左側にある。図示のように、＋６５度ビュー画像８１０及び－６５度ビュー画像８２０は、同等の解像度性能を有する。ディスプレイ８００上のグラフィックス８３０は、画像８１０、８２０に示される画像データの解像度が減少していることをユーザに通知することができる。例えば、グラフィックス８３０の様々な部分の色が、撮像面の角度に応じて変化する。図８の例では、グラフィックス８３０の撮像面は赤色である。この色は、撮像面がトランスデューサの軸方向から±６０度を超えて方向付けられていることを示す。グラフィックス８３０は他の色で、様々な角度での潜在的な解像度の問題を示すことができる。例えば、第１の色を使用して±４５度を超える角度の撮像面を示し、第２の色を使用して±６０度を超える撮像面を示し、第３の色を使用して±９０度に近い撮像面を示す。他の実施形態では、第１の色から第２の色までの範囲のスペクトルを使用して、±９０度に近づく角度を示すことができる。
【0047】
[0062] いくつかの実施形態では、グラフィックス８３０は、所定の位置にロックされた撮像面を示すインジケータ８３２を含んでもよい。この場合、別の撮像面をロックされた撮像面に対して動かすことができる。例えば、ある撮像面を、ロックされた撮像面から±９０度、±６０度、±４５度、及び他の角度などの所定の角度距離に配置することができる。図８の例では、インジケータ８３２は、－６５度に位置決めされた撮像面がロックされていることを示す。
【0048】
[0063] グラフィックス８３０はまた、撮像面間の角度を示すこともできる。例えば、使用される撮像面が（図７の例のように）直交している場合、グラフィックス７３０は、白色又は他の表示を示す。撮像面が（図８の例のように）直交していない場合、グラフィックス８３０は、赤色又は他の表示を示す。グラフィックス８３０はまた、ユーザに撮像面の相対角度及び可能な解像度問題を知らせるための他のテキスト、色、テクスチャ、ハイライト、画像、又はシェーディングを含んでもよい。
【0049】
[0064] 図９は、ディスプレイ９００上の０及び－１１０度におけるｘＰｌａｎｅ画像を示す。画像９１０、９２０は並列画像であり、０度ビュー画像９１０が左側にある。ディスプレイ８００上のグラフィックス９３０は、ユーザに、（白色の画像面に対応する）画像８１０に示される撮像データには解像度の問題がないこと、及び、（白色の画像面に対応する）画像８２０に示される撮像データには解像度の問題がある可能性があることを通知することができる。図９の例では、グラフィックス９３０は、－１１０度画像面のテキストの周りに円を含み、ユーザに、－１１０度画像面に関連する撮像データには解像度の問題が生じる可能性があることをさらに知らせる。
【0050】
[0065] 図１０～図１２は、撮像面の角度の向きを示すインジケータを有するｘＰｌａｎｅディスプレイを示す。インジケータの色及び位置は、撮像面に関連する撮像データにおける可能な解像度問題のレベルを示す。図１０の例では、ディスプレイ１０００は、０度に向けられた撮像面を有するインジケータ１０３０を含む。インジケータ１０３０は、白色にされ、９０度と－９０度との間の中心に配置され、画像１０１０が解像度の問題を含まない可能性が高いことを示す。図１１の例では、ディスプレイ１１００は、－６１度に向けられた撮像面を有するインジケータ１１３０を含む。インジケータ１１３０は、赤色にされ、下向きに配置されて、画像１１１０が解像度の問題を含む可能性が高いことを示す。図１２の例では、ディスプレイ１２００は、＋６１度に向けられた撮像面を有するインジケータ１２３０を含む。インジケータ１２３０は、赤色にされ、上向きに配置されて、画像１２１０が解像度問題を含む可能性が高いことを示す。インジケータ１０３０、１１３０、１２３０はまた、ユーザに撮像面の相対角度及び可能な解像度問題を知らせるための他のテキスト、色、テクスチャ、ハイライト、画像、又はシェーディングを含んでもよい。
【0051】
[0066] 図１３は、ｘＰｌａｎｅ画像を制御するためのユーザインターフェース１３００を示す。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース１３００は、図１に示す制御及び処理システム１３０に通信可能に接続される。例えば、ユーザインターフェース１３００は、制御及び処理システム１３０に電気的に又は無線で接続される。ユーザインターフェース１３００は、ユーザからの選択を受信し、撮像アレイに信号を送信することができる。特に、ユーザインターフェース１３００は、撮像面の数及び向きを制御するために使用されてもよい。ユーザインターフェース１３００はまた、１つ以上の手順及び１人以上の患者に関する情報を入力、格納、及び表示するために使用されてもよい。例えば、ユーザインターフェース１３００は、図５～図１２に示されるような１つ以上の画像を表示するために使用されてもよい。ユーザインターフェース１３００は、コンピュータ、タブレット、患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）、又は他のタイプの表示デバイス上で操作され得る。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース１３００は、タッチスクリーンインターフェースである。他の実施形態では、ユーザインターフェース１３００は、１つ以上の選択可能なボタン、スイッチ、トグル、キー、ペダル、フットスイッチ、又は他の入力デバイスを含む。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース１３００は、撮像データをリアルタイムで表示するために使用されてもよい。例えば、ユーザは、撮像面の角度を変更するオプションを選択して、撮像面に関連する撮像データを同時に見ることができる。
【0052】
[0067] いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース１３００は、２Ｄ選択領域１３１０を含む。２Ｄ選択領域は、図１０～図１２に示されるような２Ｄ画像に関連するディスプレイの特徴を制御することができる。２Ｄ選択領域は、クイックアングルボタン１３３０を含む１つ以上の選択可能なオプションを含み得る。クイックアングルボタン１３３０は、撮像面を－４５度、０度、又は４５度などの所定の角度に自動的に向けるために使用される。クイックアングルボタン１３３０には、他の角度、例えば、－６０度、６０度、－９０度、９０度などの含まれていてもよい。いくつかの実施形態では、ユーザは、クイックアングルボタン１３３０を１回タップすることによって、クイックアングルボタン１３３０上である角度を選択して、撮像面を選択された角度に向け、もう１度ボタンをタップすることによって、撮像面を元の角度に向けなおすことができる。
【0053】
[0068] ユーザインターフェース１３００は、ｘＰｌａｎｅボタン１３２０を選択することによってアクセスされるｘＰｌａｎｅモードを含んでいてもよい。ｘＰｌａｎｅモードは、２つの画像を並列表示する。いくつかの実施形態では、ｘＰｌａｎｅボタン１３２０を選択すると、２つの２Ｄ画像が、図５～図９に示されるような並列構成で自動的にコンパイルされる。例えば、第１の２Ｄ画像は、ユーザインターフェース１３００の２Ｄ選択領域１３１０によって制御される２Ｄ画像である。ｘＰｌａｎｅボタン１３２０を選択すると、ｘＰｌａｎｅディスプレイ内の２Ｄ画像に関連する画像面の向きが維持される。これは、１つの画像を一定に保つことによって、ユーザが方向感覚を失って混乱することを最小限に抑えるのに役立つ。次に、第２の２Ｄ画像がｘＰｌａｎｅディスプレイに追加される。いくつかの実施形態では、第１及び第２の撮像面の撮像角度は、基準に基づいて予め定められている。所定の基準は、第１の画像と第２の画像との間の品質又は量の関係など、第１の画像と第２の画像との間の関係を構成することができる。例えば、基準は、２つの画像の解像度に関連する。上述したように、０度及び９０度における典型的なｘＰｌａｎｅ画像は、音響素子３０２のアレイの開口部が対称でない場合（例えば、開口部は正方形ではなく、長方形である場合）、同様の解像度を有さない。いくつかの例では、第１及び第２の角度は、第１及び第２の画像が同等の解像度を有し、同時に、それらが、アレイの縦方向寸法に対して＋４５度及び－４５度のように、互いに本質的に垂直であるように選択される。具体的には、第２の２Ｄ画像は、大きな解像度の問題を回避しながら、第１の２Ｄ画像に対して可能な限り直交する。特に、第２の２Ｄ画像は、６０度と９０度との間（又は－６０度と－９０度との間）の画像面に関連する解像度の問題の領域を回避するように方向付けられる。例えば、第１の２Ｄ画像は、０度画像面に関連する。ユーザがｘＰｌａｎｅモードを選択する（すなわち、ｘＰｌａｎｅボタン１３２０を押す）と、ｘＰｌａｎｅ画像が、０度画像面に関連する第１の２Ｄ画像と、６０度画像面に関連する第２の２Ｄ画像と共に自動的に表示される。
【0054】
[0069] いくつかの実施形態では、ｘＰｌａｎｅモードでは、撮像面の向きが自動的に変更される。例えば、ユーザインターフェース１３００は、ユーザが撮像面を±４５度などの所定の角度に自動的に変更することを可能にする。いくつかの実施形態では、ｘＰｌａｎｅボタン１３２０を選択すると、２Ｄ選択領域内の追加のオプションが開く。例えば、図１４は、撮像面の向きを自動的に変更するためにユーザが選択できるクイックｘＰｌａｎｅボタン１４１０を含むユーザインターフェース１３００を示す。撮像面を自動的に所定の角度に変更することにより、画質が向上される。例えば、所定の向きは、制限されたゾーン（すなわち、６０度から９０度又は－６０度から－９０度）内の画像面から生じる解像度の問題を最小限に抑えるように選択される。さらに、所定の向きは、より良い撮像データを提供するために、直交する（又は直交に近い）ように選択されてもよい。いくつかの実施形態では、所定の向きは、＋４５度及び－４５度、０度及び６０度、０度及び－６０度、６０度及び－６０度、並びに他の角度の組み合わせである。
【0055】
[0070] 撮像面の向きを自動的に変更するためにクイックｘＰｌａｎｅボタンを選択することは、ユーザの時間を節約し、明確な結果を提供できる。例えば、角度の自動変更は、ユーザが各撮像面の設定を手動で、時間及び経験が必要な調整をしなくても済むようになる。さらに、ユーザは、クイックｘＰｌａｎｅボタンを選択できるので、ユーザは撮像面の向き及び関連する撮像データが変化することを知っていることにより混乱が回避される。
【0056】
[0071] 撮像面が所定の向きに向けなおされると、ユーザインターフェース１３００を使用して、撮像面の向きをさらに変更することができる。例えば、ユーザインターフェース１３００は、ユーザからの選択を受信して、撮像面を独立して又はまとめて（すなわち、撮像面の直交性は維持しながら）更に調整できる。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース１３００は、ｘＰｌａｎｅモードから２Ｄモードに戻るように切り替えられる。この場合、ユーザインターフェース１３００は、（ｘＰｌａｎｅモードに変更される前の）撮像面の角度を復元する。
【0057】
[0072] いくつかの実施形態では、ユーザは、撮像データのための様々な最適化を自動的に切り替える選択を行うことができる。例えば、ユーザは、ユーザインターフェース１３００上のボタン、トグル又はスイッチ（例えばボタン１４５０又は他のボタン）及び／又は（図１に示す）管腔内撮像デバイス１１０上で選択を行い、軟質生体組織及び介入デバイスのための最適化を切り替える。最適化は、利得、ダイナミックレンジ、グレーマップ、空間平滑化、ビーム形成、周波数、及び彩度のうちの１つ以上など、撮像データの特徴に対する所定の変化であり得る。いくつかの実施形態では、最適化は、利得及びグレーマップの両方に対する変更、並びに他の変更を含む。これらの最適化は、所定のアルゴリズムを使用し、かつ、深度又は撮像面角度などの無関係な設定を変更することなく、自動的に行われる。いくつかの実施形態では、ユーザは、最適化の前に、最適化及び撮像データを切り替えることができる。例えば、ユーザがある最適化を選択すると、撮像設定は自動的にメモリに保存されて、これにより、ユーザは選択した最適化に迅速に戻ることができる。様々な最適化を迅速に選択することは、画質を向上させ、時間を節約できる。例えば、撮像データ内のある組織に焦点を合わせたい場合に、ユーザは、撮像データ内のガイドワイヤ、カテーテル、トランスデューサ、ステント、及び他のデバイスなどの介入デバイスをはっきりと見ることができないことがある。これは、これらのデバイスが、組織固有の設定において、撮像データに反射及び焦点ぼけを引き起こす可能性があるからである。同様に、デバイス固有の設定により、組織が歪んだり、鮮鋭さがなく見えてしまうことがある。したがって、これらの様々な設定間で切り替える方法及びシステムは、ユーザが設定を手動で調整するために時間を費やす必要なしに、所望のデータに容易に集中することを可能にする。
【0058】
[0073] 図１５は、血管の管腔内撮像方法１５００を示すフロー図を提供する。方法１５００は、図１～図１４を参照して行うことができる。ステップ１５０２において、方法は、撮像アレイにおいて撮像信号を送受信することを含む。撮像アレイは、超音波撮像アレイである。例えば、撮像信号は、図２及び図３に示す音響素子３０２のアレイといった音響素子の側方視アレイで送受信される。音響素子３０２のアレイは、管腔内撮像デバイス１１０の遠位部１０４内に配置される。いくつかの例では、マイクロビームフォーマＩＣ３０４が音響素子３０２のアレイに直接結合され、撮像信号（例えば超音波信号）を送受信する。いくつかの例では、音響素子３０２のアレイは、超音波トランスデューサのアレイである。いくつかの実施態様では、接続ケーブル１２２が、可撓性の細長い部材を制御及び処理システム１３０に結合する。マイクロビームフォーマＩＣ３０４は、第１の撮像信号及び第２の撮像信号を接続ケーブル１２２を通して、第１の画像及び第２の画像を構成する制御及び処理システム１３０に送る。いくつかの実施形態では、制御及び処理システム１３０は、ビーム形成コマンドを含む１つ以上のコマンドをマイクロビームフォーマ３０４に送る。
【0059】
[0074] ステップ１５０４において、方法１５００は、第１の撮像角度に関連する第１の撮像データを受信することを含む。いくつかの実施形態では、第１の撮像信号は、音響素子３０２のアレイによって受信されて、ビーム形成される。マイクロビームフォーマＩＣ３０４が、例えば下から音響素子３０２のアレイに結合され、必要なビーム形成遅延を提供することによって、図３を参照して、ビーム形成が行われる。マイクロビームフォーマＩＣ３０４は、アレイ音響素子３０２に命令して、信号（例えば超音波信号）を送受信することができる。また、マイクロビームフォーマＩＣ３０４は、複数のマイクロチャネル遅延線を含む。マイクロビームフォーマＩＣ３０４は、ビーム形成に必要な遅延を、１つ以上のマイクロチャネル遅延線から音響素子３０２のアレイに供給できる。いくつかの実施例では、ビーム形成は送信及び受信の両方の間に行われる。いくつかの他の例では、ビーム形成は受信の間に行われる。いくつかの例では、音響素子によって受信された超音波信号は、必要な遅延を適用することによってビーム形成されて、音響素子の側面視アレイの開口部の軸方向に対して第１の角度にある第１の撮像面に関連する第１のビーム形成信号が構成される。
【0060】
[0075] ステップ１５０６において、方法１５００は、第２の撮像角度に関連する第２の撮像信号を受信することを含む。いくつかの実施形態では、第２の撮像信号は、音響素子３０２のアレイによって受信されて、ビーム形成される。上述したように、ビーム形成は、図３を参照して行うことができる。マイクロビームフォーマＩＣ３０４は、第２の撮像信号をビーム形成するのに必要な遅延を供給し、これにより、ビーム形成は、音響素子３０２のアレイの音響素子それぞれの信号に必要な遅延を適用することによって提供される。いくつかの例では、音響素子によって受信された超音波信号は、必要な遅延を適用することによってビーム形成されて、音響素子の側面視アレイの開口部の軸方向に対して第２の角度にある第２の面に関連する第２のビーム形成信号が構成される。
【0061】
[0076] ステップ１５０８において、方法１５００は、第１及び第２の撮像データに基づいて第１及び第２の画像を生成することを含む。第１の画像が第１の平面におけるビューに対応し、第２の画像が第２の平面におけるビューに対応するように、第１の画像は第１の撮像信号から生成され、第２の画像は第２の撮像信号から生成される。いくつかの実施形態では、第１の角度は、この選択の直前に見た２Ｄ平面の角度に対応する角度として選択される。いくつかの例では、第１の角度は手動で選択される。いくつかの実施形態では、第２の角度は、第１の角度に対してできるだけ直交するように、さらに、上述の排除角度範囲を回避するように選択される。いくつかの例では、第１の平面及び第２の平面は本質的に直角にある。
【0062】
[0077] ステップ１５１０において、方法１５００は、第１及び第２の画像を表示デバイスに表示することを含むこと。例えば、第１の画像は、第１の撮像データのグラフィカル／視覚的表現であり、第２の画像は、第２の撮像データのグラフィカル／視覚的表現である。いくつかの実施形態では、第１及び第２の画像は、図６～図９に示すようなｘＰｌａｎｅモードでは並べて表示される。第１及び第２の画像は、ポインタ、軸、ラベル、及び特定されたオブジェクトなどのグラフィックス又はテキストの情報と共に表示されてもよい。
【0063】
[0078] ステップ１５１２において、方法１５００は、第１及び第２の撮像角度の視覚表現を表示することを含む。いくつかの実施形態では、撮像面の撮像角度の向きが、第１及び第２の画像と共に、グラフィックス又はインジケータで示される。第１及び第２の撮像角度の視覚表現は、第１及び第２の撮像角度に関連する可能性のある解像度の問題の指示を含み得る。例えば、視覚表現は、第１又は第２の撮像角度が±４５度、±６０度よりも大きい、又は±９０度付近であるかどうかをユーザに知らせる。これは、これらの角度を有する撮像面から生じる可能性のある解像度の問題をユーザがより正しく理解するのに役立つ。解像度の問題の可能性があることの指示は、色（すなわち、赤色）、パターン、テキスト、アイコン、又は他のタイプのグラフィカルインジケータによって表される。いくつかの実施形態では、第１及び第２の撮像角度には、制限されたゾーン（すなわち、６０度～９０度の範囲）へのそれらの近接度を示すスペクトルに沿った色が割り当てられてもよい。例えば、０度の第１の撮像角度は白色で表示され、４５度の第２の撮像角度はピンク色で表示され、８０度の第３の撮像角度は赤色で表示される。問題領域の近く又は問題領域内の角度を示す他のグラフィカルインジケータを使用してもよい。グラフィカルインジケータ及び関連する色は、インジケータ、軸、ポインタ、又はカーソル上など、画像自体に表示されてもよい。
【0064】
[0079] いくつかの実施形態では、第１及び第２の撮像角度のグラフィック表現が第１及び第２の画像と同じ画面上に示されてもよい。例えば、グラフィック表現は、第１及び第２の画像上の軸又は他のラベルに沿って示される。これにより、ユーザはこの情報を簡単に見ることができ、それに応じて撮像角度を調整できる。
【0065】
[0080] ステップ１５１４において、方法１５００は、任意選択で、１つ以上の撮像角度を自動的に変更するためにユーザ入力を受信することを含む。いくつかの実施形態では、ステップ１５１４は、撮像角度を、０度、±４５度、及び±６０度などの所定の値に自動的に変更することを含んでよい。この変更は、タッチスクリーンなどのユーザインターフェース上のボタン又はスイッチを選択すると起こる。いくつかの実施形態では、第１及び第２の撮像角度の両方が共に変更されて、撮像解像度が最適化される。例えば、ユーザは、０度の第１の撮像面と９０度の第２の撮像面とを含む２つの画像の並列表示から開始する。９０度撮像面は解像度の問題がある可能性があるので、ユーザは、撮像角度を±４５度にスナップするオプションを選択して解像度性能を向上させる。次いで、ユーザは、撮像面をさらに調整することができる。いくつかの実施形態では、これらのさらなる調整は、第１の撮像面と第２の撮像面との間の直交性に維持する。他の実施形態では、１つの撮像面がロックされるか、又は、両方が独立して動かされてもよい。調整された撮像面からの撮像データを見た後、ユーザは、０度及び９０度の元の撮像面角度を復元するオプションを選択してもよい。
【0066】
[0081] ステップ１５１６において、方法１５００は、任意選択で、撮像データを自動的に最適化するためにユーザ入力を受信することを含む。例えば、ユーザは、軟質生体組織及び介入デバイスのための最適化を切り替えるために、ユーザインターフェース上のオプションを選択する。各オプションは、利得、ダイナミックレンジ、グレーマップ、空間平滑化、ビーム形成、周波数、及び彩度などの撮像パラメータに対する１つ以上の自動変更を含み得る。ステップ１５１６は、最適化されたデータのための撮像設定を自動的に保存することを含み、これにより、ユーザは、最適化を切り替え、関連する撮像データをすぐに見ることができる。
【0067】
[0082] 当業者であれば、上述の装置、システム、及び方法を様々なやり方で修正できることを理解するであろう。したがって、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。この点に関して、例示的な実施形態が示され、説明されたが、前述の開示において、広範囲の修正、変更、及び置換が企図される。このような変形は、本開示の範囲から逸脱することなく、上記になされ得ることが理解される。したがって、添付の特許請求の範囲は、広くかつ本開示と一致するよう解釈されることが適切である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】