JP2015535723A - パラメータ確立、再生、およびアーチファクト除去３次元撮像のための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、３次元撮像システムの動作のためのシステムおよび方法に関する。本発明のシステムおよび方法は、組織の画像を表示し、画像内からの点の選択を受信し、選択された点に対応する境界を確立し、指定される境界内の組織の３次元画像を捕捉するように動作可能である。一実施形態において、組織を撮像するためのデバイスは、１つ以上のプロセッサに結合されているメモリを備えている電子デバイスを備え、電子デバイスは、第１の画像を表示することと、第１の画像内からの点の選択を受信することと、選択された点に対応する境界を確立することと、指定される境界内の組織の３次元画像を捕捉することとを行うように構成されている。

Description

本発明は、３次元撮像システムの動作のためのシステムおよび方法に関する。

いくつかの技術が、超音波および断層撮影等の３次元撮像のために利用可能である。医療撮像では、例えば、撮像システムは、身体組織の分析のために、患者から画像を捕捉する。そのような画像を検査する医師は、時として、動脈壁上のプラーク等、医療上有意な特徴の組織中の存在を示す、不規則性を認識するであろう。本特徴をより詳細に検討するために、医師は、システムを使用して、特徴に焦点を当てた別の画像を捕捉する。そのために、医師は、どの組織領域を走査すべきかの指示等、画像捕捉動作を制御するためのパラメータを入力しなければならない。

走査パラメータのプログラミングは、画像を解釈し、数字を入力するか、または撮像カテーテルを組織内側の見えない位置に機械的に駆動させるかのいずれかを伴う。

例えば、医師が、脈管の１０ｃｍ範囲の画像を撮影し、結果として生じる表示が、１０ｃｍ範囲の端部近傍の着目領域を露見させるデバイスを用いて、脈管を走査する場合、医師は、表示を検討し、組織内の特徴が位置付けられるだいたいの場所を目視検査によって決定するであろう。医師は、次いで、数字（例えば、７ｃｍ〜９ｃｍ）を入力し、システムの動作をトリガし、脈管の参照部分の画像を捕捉する。医師は、所望の画像が捕捉されるまで、これらのステップを繰り返す。

いくつかのシステムは、カテーテルを組織内に機械的に位置付けることによって、例えば、ハンドヘルド制御モジュール上のボタンを繰り返し押下することによって、医師が、後続画像捕捉動作を設定することを必要とする。これらのステップは、相当時間がかかり、その間、カテーテルは、患者の身体の中に挿入されたまま置かれる。

いずれのアプローチ下でも、医師は、着目領域に対応すると意図される、「最良推測」位置に装置を位置付けなければならない。撮像動作を制御するこれらの方法は、画像捕捉パラメータが、組織に対して明らかな関係を有していない動作（カテーテルを見えない位置に機械的に駆動させる、または組織の解釈を表す数字を入力する）を通して確立されることを必要とする。したがって、パラメータ入力ステップは、結果における誤りおよび不正確性源であり、所望の画像の捕捉は、高価かつ時間がかかるプロセスの反復および繰り返しを必要とし得る。

これらの手技が、特に、検査およびパラメータ入力の繰り返される反復が必要とされる場合、時間がかかるという事実のため、貴重な時間が、医師および付添スタッフから必要とされる。パラメータ設定方法は、不正確であるので、結果として生じる画像は、常時、着目領域全体を含むわけでも、その領域のみを含むわけではないという点において、最適ではない。画像はまた、画像の有用性に干渉する、アーチファクトを含み得る。

例えば、いくつかの撮像技術は、管腔の中に挿入され、標的撮像区域への撮像カテーテルの後続挿入のためのガイドとして作用する、細い可撓性ガイドワイヤを使用する。いったん標的撮像区域に入ると、撮像カテーテルは、ガイドワイヤと並んで縦方向に移動し、撮像データを入手しながら回転する。

撮像コアは、各回転の間、ガイドワイヤを越えて回転掃引するので、結果として生じる画像は、典型的には、ガイドワイヤの背後に位置する組織の撮像を妨害する、ガイドワイヤの陰またはアーチファクトを含む。ガイドワイヤアーチファクトは、光または音等の感知エネルギーがガイドワイヤを適正に透過不能であることによって生じる。ガイドワイヤアーチファクトは、画質を低下させ、結果として生じる医療画像の誤解釈につながり得る、撮像データ内の不可避の断続性と考えられている。

ｉ．ある面では、本発明は、３次元組織の画像を捕捉するための制御パラメータを確立するためのシステムおよび方法を提供する。本発明のツールは、撮像システムのオペレータが、捕捉されるべき標的領域を含む、画像の表示と相互作用することによって、画像捕捉パラメータを選択することを可能にする。画像捕捉パラメータを表示された画像から選択することによって、オペレータは、撮像されるべき組織に対して明らかな関係を有するパラメータを生成する。画像捕捉パラメータ（標的画像境界、開始および停止位置、コントラスト等）は、標的組織およびその中の任意の着目領域に本質的に関連するので、捕捉パラメータは、精密かつ正確である。したがって、本発明のシステムおよび方法は、撮像までの高価かつ時間のかかる「最良推測」アプローチを回避し、組織内の着目領域の詳細かつ正確な画像を提供する。

ある側面では、本発明は、組織の第１の画像を表示し、その画像内から選択を受信することを含む、組織を撮像する方法を提供する。選択された点は、境界を確立するために使用され、撮像システムは、その境界内の３次元組織の画像を捕捉するように動作させられる。撮像システムは、撮像デバイスを線に沿って平行移動させることによって、例えば、脈管（すなわち、標的組織の内側）を通して、光ファイバまたは音波カテーテルを押し引きすることによって、画像を捕捉することができる。画像は、例えば、音波または光波の使用等、当技術分野において公知の任意の手段によって捕捉されることができる。画像捕捉システムは、最初に、第１の画像を捕捉し、それをオペレータに表示し、オペレータが選択を行うことを可能にすることができる。例えば、画像がコンピュータモニタ上に表示される場合、オペレータは、コンピュータポインティングデバイスまたはグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）の要素を使用して、表示内の画素を選択することができる。標的組織の画像を含む表示と相互作用することによって、画像捕捉のためのパラメータを選択することによって、検討されている組織に本質的に関連するパラメータが、確立される。例えば、ある組織の領域が、表示内でのマウスクリックによって、またはＧＵＩ内にレンダリングされたスライダによって、選定されることができ、その領域は、後続画像捕捉動作のための開始位置または停止位置（例えば、腔内カテーテルの平行移動のための開始点および停止点）を確立するために使用されることができる。選択によって示された組織の部分を表す、第２の３次元画像が、捕捉される。この第２の画像は、次いで、例えば、表示デバイスを使用してそれを表示するか、または画像データを含むファイルを書き込むことによって、ユーザに提供されることができる。

ある側面では、本発明は、１つ以上のプロセッサに結合され、第１の組織の画像を表示するように構成されている、メモリを含む、組織を撮像するための電子デバイスを提供する。電子デバイスは、第１の画像内からの点の選択を受信し、選択された点に対応する境界を確立し、指定される境界内の組織の３次元画像を捕捉するように動作可能である。電子デバイスは、画像捕捉デバイスを線に沿って平行移動させることによって動作する、血管内ＩＶＵＳまたはＯＣＴデバイス等の画像捕捉デバイスの動作を通して、３次元画像を捕捉する。電子デバイスは、周辺ハードウェア等、入力が第１の画像内の一組の画素を指定する、コンピュータデバイスの使用を介して生成される、入力の形態において選択を受信することができる。入力は、例えば、電子デバイスによってレンダリングされるグラフィカルユーザインターフェースの状況では、ユーザが第１の画像と相互作用することによって、生成されることができる。ユーザは、第１の画像の一部を選択し、電子デバイスは、例えば、選択の部分に対応する境界内の開始点または停止点において、血管内カテーテルの平行移動を開始または停止させることによって、組織の３次元画像を捕捉する。

ｉｉ．他の面では、本発明は、３次元医療撮像のための自動縦断画像再生システムおよび方法を提供する。本発明のシステムおよび方法は、３次元データセットを受信し、一連の同軸縦断画像（すなわち、各々、軸の周囲で別のものから回転オフセットされる）をシーケンスにおいて表示し、図が組織を通して回転させられているようなビデオ効果をもたらす。ビデオ図は、ユーザによる同時ハンドオン動作を伴わずに再生するので、ユーザは、表示を通して３次元における対象組織を視覚的に検査しながら、システムの画像捕捉制御を自由に動作させる。組織が着目特徴を含む場合、ユーザは、表示内の特徴の３次元形状、配向、および範囲を見ながら、開始または停止点等の走査パラメータを確立し得る。これは、ユーザが、正確かつ高精度で、特徴を対象とする高分解能拡大走査を行うことを可能にする。

ある側面では、本発明は、組織を表す３次元データセットを取得し、表示デバイスを備えているコンピュータデバイス内のプロセッサに結合される有形メモリ内に記憶することと、３次元画像ファイルから、各々、組織の平面領域を表す、複数の２次元同軸画像を構成することと、表示デバイスを介して、２次元画像を連続して表示することとを含む、組織の画像を生成するための方法を提供する。２次元画像を連続して提示することによって、各々、軸の周囲で次第により大きく回転オフセットされるようにするために、断面図が撮像される組織を通して回転するビデオが、作成される。このように、ビデオは、走査線の螺旋アレイの形式におけるデータを含み得る、例えば、ＩＶＵＳまたはＯＣＴ画像等の任意の３次元組織の画像から提示されることができる。

ビデオは、例えば、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）とのその相互作用を通して取得されるように、システムへのユーザの入力に基づいて提供されることができる。ユーザは、例えば、実質的に、ビデオ画像図に直交する図内にインジケータバーを位置付けることによって、ビデオが開始および終了すべき３次元画像組内の点を選定することができる。ＧＵＩはさらに、ユーザが、ビデオを開始、一時停止、停止、早送り、巻き戻し、またはフル画面にトグルすること等によって、ビデオ図を制御し得る、ツールを提供することができる。ある実施形態では、本発明は、例えば、医療撮像システムを用いたデータセットの捕捉に応答して、組織画像の断面を通した回転を含むビデオを自動的に再生するための方法およびデバイスを提供する。

ある側面では、本発明は、プロセッサおよび表示デバイスに結合されているメモリを含み、プロセッサは、組織を表す３次元データセットを取得し、３次元画像ファイルから、組織の平面領域を表す、複数の２次元同軸画像を構成し、２次元画像を表示デバイス上に連続して表示するように構成されている、組織の画像を生成するためのデバイスを提供する。

デバイス内のプロセッサは、好ましくは、ＧＵＩを提示し、ユーザが、画像と相互作用し、ビデオ再生のためのパラメータを確立することを可能にする。ユーザ入力に基づいて、プロセッサは、ビデオ再生を制御する。ある実施形態では、本発明のデバイスは、ＩＶＵＳまたはＯＣＴ医療撮像システム等の３次元撮像システムに動作可能に結合される。本デバイスは、スライスが軸の周囲を回転し、それによって、組織に関する３次元情報を提供する、組織のスライスを示すビデオを作成するために提供される。いくつかの実施形態では、ビデオは、医療撮像システムまたはユーザ入力によって、画像捕捉に応答して自動的に再生する。

ｉｉｉ．本発明の面は、概して、撮像データセット内の断続性をもたらす、ガイドワイヤ等の物体と平行の回転する撮像プローブを使用する、断層撮像システムの画質を改善する。画像処理技法の使用を通して、ガイドワイヤアーチファクト等の断続性が、撮像データセットから除去され、したがって、任意の結果として生じる画像から除去される。アーチファクトが除去された結果として生じる画像は、Ｂ−走査または走査変換画像を含む。これは、有利には、結果として生じる画像内のガイドワイヤアーチファクトの誤解釈に関連付けられるいかなるエラーも低減させ、全体的に画質を改善する。

ガイドワイヤアーチファクトおよび他のアーチファクトは、例えば、光コヒーレンス断層撮影、超音波技術、血管内分光法、または光音響断層撮影を含む、回転するプローブを利用する任意の断層撮像システムから入手される画像から除去されることができる。回転するプローブを用いて入手される医療画像は、典型的には、血管および腸等の生体管腔内で撮影された腔内画像である。

ある側面では、ガイドワイヤアーチファクトは、画像が一組の撮像データから形成される撮像表面の少なくとも２つの画像を入手することによって除去される。撮像表面は、組織、ステント、プラーク等を含むことができる。少なくとも２つの画像の一方に存在するガイドワイヤアーチファクトが、検出され、次いで、少なくとも１つの他方の画像から取得される撮像表面を表すデータと置換される。

いくつかの実施形態では、撮像表面の少なくとも２つの画像は、同一の撮像表面の繰り返される撮像によって入手される。カテーテル撮像の場合、画像は、管腔内の撮像表面の同一の領域にわたって撮像カテーテルを後方に引動させる、または前方に押動させることによって入手される。画像取得の間、ガイドワイヤは、少なくとも２つの画像が異なる場所におけるガイドワイヤと同一の撮像表面から成るように、管腔内の異なる位置に回転または移動される。

ガイドワイヤアーチファクトは、次いで、画像のうちの少なくとも１つにおいて検出される。ガイドワイヤアーチファクトは、画像内で自動的にまたは手動で検出されることができる。ガイドワイヤアーチファクトが、少なくとも２つの画像の一方内で検出された後、ガイドワイヤアーチファクトは、少なくとも２つの画像の別の１つから取得される同一の場所における撮像表面を表すデータと置換される。

ある実施形態では、ガイドワイヤアーチファクトの検出に先立って、入手された画像は、各画像の撮像データセットに関してデカルト座標を求めるために位置合わせされる。位置合わせは、各画像からのデータが、比較および統合されることを可能にする。画像は、例えば、位相相関技法を使用して、手動でまたは自動的に位置合わせされることができる。ガイドワイヤアーチファクトを検出することによって、デカルト座標系内のガイドワイヤの位置およびサイズが、決定される。ガイドワイヤは、撮像の間、移動されるため、画像のうちの１つに存在するガイドワイヤアーチファクトは、少なくとも２つの画像の別の画像から取得された撮像表面と同一のデカルト座標を共有する。検出されるガイドワイヤアーチファクトを表すデータは、次いで、少なくとも２つの画像の別の１つからのガイドワイヤと同一のデカルト座標を共有する撮像表面を表すデータと置換される。一側面では、ガイドワイヤアーチファクトが除去された結果として生じる画像は、画質を改善するために補間される。

本発明のその他およびさらなる側面ならびに特徴は、本発明を限定ではなく、図示することを意図する、以下の発明を実施するための形態および付随の図面から明白となるであろう。

図１は、脈管の斜視図である。 図２は、図１に示される脈管の断面図である。 図３は、光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）システムの構成要素の略図である。 図４は、図３に示される撮像エンジンの略図である。 図５は、本発明のある実施形態のＯＣＴシステムにおける光経路の略図である。 図６は、ＯＣＴシステムの患者インターフェースモジュールである。 図７は、本発明のある実施形態による、撮像カテーテルの部品の動きの例証である。 図８は、本発明のある実施形態による、３次元撮像システムのＡ走査線のアレイを示す。 図９は、脈管内のＡ走査の位置付けを示す。 図１０は、本発明のある実施形態による、Ｂ走査を構成するために使用される、Ａ走査の組を図示する。 図１１は、脈管の断面内の図１０に示されるＡ走査の組を示す。 図１２Ａは、いくつかのＡ走査を含む、脈管を通る縦断平面を示す。 図１２Ｂは、Ａ走査を伴わない、図１２Ａの縦断平面を示す。 図１３は、図１２および１２Ａに示される縦断平面と同一の視点における画像縦断表示（ＩＬＤ）の斜視図である。 図１４は、脈管の一部を図示する。 図１５は、図１４に示される脈管の断面図である。 図１６Ａは、図１４−１５に示される脈管の画像を含む、表示の例証である。 図１６Ｂは、図１４−１５に示される脈管の画像を含む、超音波表示を示す。 図１７は、ＩＬＤ上に示されるパラメータ設定マーカーを含む、表示の例証である。 図１８は、マーカーが表示内のＩＬＤ中の点の選択を表すために位置付けられる、図１７に示される表示の例証である。 図１９は、図１８に示されるマーカーの位置によって表される選択に対応する脈管の部分の画像を含む、表示の例証である。 図２０は、ある実施形態による、システム略図である。 図２１は、選択ツールを含む、表示の例証である。 図２２Ａ−２２Ｃは、ビデオを提示する、一連の表示を示す。 図２３は、本発明による、２ウィンドウ表示である。 図２４は、本発明による、ビデオプレーヤ表示である。 図２５は、ウェブブラウザ内のビデオインターフェースを示す。 図２６は、６６０Ａ−走査から計算されるサンプルＯＣＴＢ−走査画像を示す。 図２７は、図１４のＢ−走査からの走査変換ＯＣＴ画像を示す。 図２８は、ガイドワイヤアーチファクトおよびハイライトされた影とともに、ＯＣＴＢ−走査画像を示す。 図２９は、ガイドワイヤアーチファクトおよびハイライトされた影とともに、走査変換ＯＣＴ画像を示す。 図３０は、本発明の実施形態による、ガイドワイヤアーチファクト除去のためのブロック図を描写する。

ｉ．ある面では、本発明は、３次元組織の画像を捕捉するための制御パラメータを確立するためのシステムおよび方法を提供する。本発明は、すでにある画像に基づいて、３次元組織の画像を捕捉するためのパラメータを設定するためのシステムおよび方法を提供する。本発明のシステムおよび方法は、とりわけ、脈管の３次元画像を生成する血管内超音波法（ＩＶＵＳ）および光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）等の血管内撮像方法論における用途を有する。着目特徴１１３を有する、脈管１０１の区画が、図１に示される。図２は、特徴１１３を通した脈管１０１の断面を示す。血管内撮像は、撮像デバイスを特徴１１３の近傍に位置付け、３次元画像を表すデータを収集することを伴う。

例えば、ＩＶＵＳ、磁気共鳴画像診断、磁気共鳴エラストグラフィまたはトランジエントエラストグラフィシステム、例えば、Ｅｃｈｏｓｅｎｓ（Ｐａｒｉｓ，Ｆｒａｎｃｅ）製ＦｉｂｒｏＳｃａｎ等のエラストグラフィ技法、電気インピーダンス断層撮影、およびＯＣＴを含む、任意の３次元撮像システムが、本発明のシステムおよび方法において使用され得る。ある実施形態では、本発明のシステムおよび方法は、本明細書に説明される組織撮像デバイスおよび方法が、代替として、ＯＣＴ、ＩＶＵＳ、または他のハードウェアとともに使用されることができるように、２つ以上の異なる３次元撮像システムと相互作用するように構成されている、処理ハードウェアを含む。

例えば、身体組織を含む、任意の標的が、本発明の方法およびシステムによって撮像されることができる。ある実施形態では、本発明のシステムおよび方法は、組織の管腔内を撮像する。限定ではないが、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、膣、子宮、および卵管を含む、生殖器官の管腔、尿細管、腎細管、尿管、および膀胱を含む、尿路の構造、ならびに頭頸部および洞、耳下腺、気管、気管支、および肺を含む、肺系の構造を含む、生体構造の種々の管腔が、撮像され得る。

例示的実施形態では、本発明は、ＯＣＴによって３次元画像を捕捉するためのシステムを提供する。市販のＯＣＴシステムは、絵画保存および診断医療、例えば、眼科学等の多様な用途において採用される。ＯＣＴはまた、介入心臓学、例えば、冠動脈疾患の診断に役立てるために使用される。ＯＣＴシステムおよび方法は、米国出願公開第２０１１／０１５２７７１号、米国出願公開第２０１０／０２２０３３４号、米国出願公開第２００９／００４３１９１号、米国出願公開第２００８／０２９１４６３号、および米国出願公開第２００８／０１８０６８３号に説明されており、それらの各々の内容は、参照することによって、その全体として本明細書に組み込まれる。

ＯＣＴでは、標的組織を撮像するために、光源が、光のビームを撮像デバイスに送達する。光源内には、光増幅器および同調可能フィルタがあり、同調可能フィルタは、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。

概して、システムの光学レイアウトに基づいて、互に異なる、２つのタイプのＯＣＴシステム、すなわち、共通ビーム経路システムとビーム経路差システムとが存在する。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、ビーム経路差システムは、光の一部がサンプルに向かわせられ、他の部分が基準表面に向かわせられるように、産生された光を分割する。共通ビーム経路干渉計はさらに、例えば、米国特許第７，９９９，９３８号、米国特許第７，９９５，２１０号、および米国特許第７，７８７，１２７号に説明されており、それらの各々の内容は、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。

ビーム経路差システムでは、光源から増幅された光は、干渉計の中に入力され、光の一部は、サンプルに向かわせられ、他の部分は、基準表面に向かわせられる。光ファイバの遠位端は、カテーテル留置手技の間、標的組織の照合のために、カテーテルとインターフェース接触される。組織から反射される光は、基準表面からの信号と再結合され、干渉縞（光起電検出器によって測定される）を形成し、ミクロンスケールにおける標的組織の精密な深度分解撮像を可能にする。例示的ビーム経路差干渉計は、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計およびＭｉｃｈｅｌｓｏｎ干渉計である。ビーム経路差干渉計はさらに、例えば、米国特許第７，７８３，３３７号、米国特許第６、１３４，００３号、および米国特許第６，４２１，１６４号に説明されており、それらの各々の内容は、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。

ある実施形態では、本発明は、図３に図示されるように、血管内撮像能力を伴う、ビーム経路差ＯＣＴシステムを提供する。血管内撮像のために、光ビームが、光ファイバ系撮像カテーテル８２６に基づいて、脈管管腔に送達される。撮像カテーテルは、ハードウェアを通して、ホストワークステーション上のソフトウェアに接続される。ハードウェアは、撮像エンジン８５９と、ユーザ制御を含むハンドヘルド患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）８３９とを含む。撮像カテーテルの近位端は、図３に示されるように、撮像エンジンに接続されるＰＩＭ８３９に接続される。

図４に示されるように、撮像エンジン８５９（例えば、ベッドサイドユニット）は、電力供給源８４９と、光源８２７と、干渉計９３１と、可変遅延線８３５と、データ取得（ＤＡＱ）ボード８５５と、光学コントローラボード（ＯＣＢ）８５４とを格納する。ＰＩＭケーブル８４１は、撮像エンジン８５９をＰＩＭ８３９に接続し、エンジンケーブル８４５は、撮像エンジン８５９をホストワークステーションに接続する。

図５は、本発明の例示的実施形態による、ビーム経路差システムにおける光経路を示す。画像捕捉のための光は、光源８２７内から発生する。この光は、ＯＣＴ干渉計９０５と補助または「クロック」干渉計９１１との間で分割される。ＯＣＴ干渉計に向かわせられる光はさらに非対称分割比で、スプリッタ９１７によって分割され、スプリッタ９１９によって再結合される。光の大部分は、サンプル経路９１３の中に誘導され、残りは、基準経路９１５の中に誘導される。サンプル経路は、ＰＩＭ８３９および撮像カテーテル８２６を通して延ばされ、画像が捕捉される撮像カテーテルの遠位端で終端する、光ファイバを含む。

典型的血管内ＯＣＴは、標準的介入技法，およびガイドワイヤ、ガイドカテーテル、および血管造影システム等のツールを使用して、患者の標的脈管の中に撮像カテーテルを導入することを伴う。回転は、図６に示される、スピンモータ８６１によって駆動される一方、平行移動は、引き戻しモータ８６５によって駆動される。これは、図７によって説明される画像捕捉のための動きをもたらす。脈管内の血液は、撮像のために、一時的に、透明溶液で洗浄される。動作が、ＰＩＭまたは制御コンソールからトリガされると、カテーテルの撮像コアは、画像データを収集しながら回転し、それをコンソール画面に送達する。撮像エンジンによって提供される光を使用することによって、内側コアは、図８に図示されるように、Ａ−走査線のアレイとして光を組織の中に送信し、反射される光を検出する。

図９は、脈管内のＡ−走査の位置付けを示す。Ａ−走査Ａｌｌ、Ａ１２、・・・ＡＮのうちの１つが、脈管１０１（例えば、脈管壁）内の特徴の表面と交差する各場所において、コヒーレント光が、反射され、検出される。カテーテル８２６は、引き戻しモータ８６５によって押し引きされ、軸１１７に沿って平行移動する。

反射された検出光は、サンプル経路９１３に沿って伝送され、スプリッタ９１９（図５）において、基準経路９１５からの光と再結合される。基準経路上の可変遅延線（ＶＤＬ）９２５は、調節可能ファイバコイルを使用して、基準経路９１５の長さをサンプル経路９１３の長さと一致させる。基準経路長は、ファームウェアまたはソフトウェアの制御下、平行移動ステージ上のミラーを平行移動させるステッパモータによって調節される。ＶＤＬ９２５の内側の自由空間光学ビームは、ミラーが固定入力／出力ファイバから離れて移動するにつれて、より多くの遅延を被る。

スプリッタ９１９からの結合された光は、直交偏光状態に分割され、ＲＦ帯域偏光分岐時間干渉縞信号をもたらす。干渉縞信号は、図５に示されるように、ＯＣＢ８５１上のＰＩＮフォトダイオード９２９ａ、９２９ｂ、・・・を使用して、光電流に変換される。干渉、偏光分割、および検出ステップは、ＯＣＢ上の偏光分岐モジュール（ＰＤＭ）によって行われる。ＯＣＢからの信号は、図４に示されるＤＡＱ８５５に送信される。ＤＡＱは、デジタル信号処理（ＤＳＰ）マイクロプロセッサおよびフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み、信号をデジタル化し、ホストワークステーションおよびＰＩＭと通信する。ＦＰＧＡは、未加工光学干渉信号を有意義なＯＣＴ画像に変換する。ＤＡＱはまた、必要に応じて、データを圧縮し、画像転送帯域幅をｌＧｂｐｓまで低減させる（例えば、不可逆圧縮ＪＰＥＧエンコーダを用いてフレームを圧縮する）。

データは、Ａ−走査Ａｌｌ、Ａ１２、・・・、ＡＮから収集され、有形非一過性メモリ内に記憶される。概して、軸１１７の周りのカテーテル８２６の１回転に対応する、Ａ−走査の組は、集合的に、Ｂ−走査を定義する。図１０は、本発明のある実施形態による、Ｂ−走査を構成するために使用される、Ａ−走査Ａｌｌ、Ａ１２、・・・、Ａ１８の組を図示する。これらのＡ−走査線は、軸１１７を見下ろして見るように示されている（すなわち、それらの間の縦方向距離は、示されない）。

８つのＡ−走査線が、ここで図示されるが、典型的ＯＣＴ用途は、３００〜１，０００のＡ−走査線を含み、Ｂ−走査（例えば、約６６０）を作成することができる。各Ａ−走査線に沿って検出された反射は、撮像された組織内の特徴に関連付けられる。各Ａ−走査から反射される光は、分割され、基準経路９１５およびＶＤＬ９２５を通して送信される、対応する光と結合され、再結合された場合のこれらの２つの光経路間の干渉が、組織内の特徴を示す。

全Ａ−走査線のデータは、一緒になって、組織の３次元画像を表す。概して、Ｂ−走査と称されるＡ−走査線のデータは、断層図とも称される組織の断面の画像を作成するために使用されることができる。例えば、図１１は、脈管の断面内の図１０に示されるＡ−走査の組を示す。Ｂ走査は、脈管の断面の視覚的描写として表される（図１６Ｂの左側参照）。

Ｂ走査が、概して、脈管または他の組織を横断する（すなわち、軸１１７に垂直である）平面図として画像を表す場合、画像も、脈管に沿った平面図として表されることができる（すなわち、軸１１７は、図の平面にある）。図１２Ａは、いくつかのＡ走査を含む、脈管１０１を通る縦断平面１２７を示す。脈管に沿ったそのような平面画像は、インラインデジタル図または画像縦断表示（ＩＬＤ）とも称される。図１２Ａに示されるように、平面１２７は、概して、Ａ走査の一部に関連付けられたデータを備えている。図１２Ｂは、軸１１７を備えている平面１２７の視覚化を補助するために、Ａ走査線を伴わずに描かれる脈管を通る縦断平面を示す。

Ａ走査線のデータは、本発明のシステムおよび方法に従って処理され、組織の画像を生成する。データを適切に処理することによって（例えば、高速フーリエ変換によって）、２次元画像が、３次元データセットから作られることができる。本発明のシステムおよび方法は、断層図、ＩＬＤ、または両方のうちの１つ以上を提供する。図１３は、図１２および１２Ａに示される縦断平面と同一の視点における例示的ＩＬＤを含むように示される理想化平面の斜視図である。図１３に示されるＩＬＤは、例えば、図１６Ａに図示される表示の右区域に示されるように、本明細書に説明されるシステムおよび方法によって提示されることができる。

本発明のシステムおよび方法は、３次元組織の画像を生成する任意の適合可能な方法と動作可能である。ある実施形態では、本発明は、血管内超音波法（ＩＶＵＳ）を使用して組織を撮像するためのシステムおよび方法を提供する。ＩＶＵＳは、遠位端に取り付けられた超音波プローブを伴うカテーテルを使用する。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り付けられる。ＩＶＵＳを介して脈管を視覚化するために、血管造影技法が、使用され、医師は、通常、０．３６ｍｍ（０．０１４））の直径および約２００ｃｍの長さのガイドワイヤの先端を位置付ける。医師は、身体外から、血管造影カテーテルを通して、撮像されるべき血管枝の中にガイドワイヤを操向させる。

超音波カテーテル先端は、ガイドワイヤの上をスライドさせられ、先端が撮像されるべき位置から最も遠くにあるように、再び、血管造影技法を使用して位置付けられる。音波が、カテーテル先端から放出され（例えば、約２０〜４０ＭＨｚ範囲内）、カテーテルはまた、戻りエコー情報を受信し、外部コンピュータ化された超音波機器にそれを伝導し、超音波機器は、カテーテル先端を現在包囲している血管の薄区分のリアルタイム超音波画像（通常、３０フレーム／秒画像で表示される）を構築および表示する
ガイドワイヤは、定常に保たれ、超音波カテーテル先端は、通常、モータ制御下、引き戻しスピード０．５ｍｍ／秒で、後方にスライドされる。ＩＶＵＳのためのシステムは、米国特許第５，７７１，８９５号、米国出願公開第２００９／０２８４３３２号、米国出願公開第２００９／０１９５５１４Ａｌ号、米国出願公開第２００７／０２３２９３３号、および米国出願公開第２００５／０２４９３９１号に論じられており、それらの各々の内容は、参照することによって、その全体として本明細書に組み込まれる。ＩＶＵＳによる組織の撮像は、例えば、図１６Ａおよび図１６Ｂに図示されるような断層（断面）またはＩＬＤ画像を生成する。

本発明のシステムおよび方法は、オペレータが、３次元撮像のための画像捕捉パラメータを設定することを可能にする。一実施形態では、本発明のシステムおよび方法は、ユーザインターフェースをレンダリングし、オペレータのインターフェースの使用を介して入力を受信することによって、画像捕捉パラメータを受信する。図１４は、撮像され得る脈管の一部を図示し、図１５は、後続議論における参照のために提示される、図１４に示される脈管の断面図である。図１４および１５から分かるように、例示的標的組織２０１は、着目領域２１３を含む。オペレータは、領域２１３の存在の先験的知識を有していても、有していなくてもよい。

ある実施形態では、３次元撮像のためのシステムが、組織２０１の画像を捕捉するように動作させられる。ホストワークステーション４３３等のシステム内の電子装置（例えば、ＰＣ、専用ハードウェア、またはファームウェア）が、３次元画像を有形非一過性メモリ内に記憶し、少なくとも第１の組織２０１の画像を含む、表示をレンダリングする（例えば、画面またはコンピュータモニタ上に）。

図１６Ａは、本発明のシステムによってレンダリングされるように、図１４−１５に示される脈管の画像を含む表示２３７の例証である。図１６Ｂは、図１６Ａに示されるものと同様の表示を示す。図１６Ａの表示２３７に含まれる画像は、理解の容易性を目的とする簡略化されたスタイルでレンダリングされる。本発明のシステムは、図１６Ａに示されるように、図１６Ｂに示されるように、または当技術分野において公知の任意のスタイル（例えば、色を伴う、または伴わない）において表示をレンダリングし得る。

ある実施形態では、表示２３７は、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、ＭａｃＯＳ、またはＬｉｎｕｘ（登録商標）等のウィンドウベースのオペレーティングシステム環境内、あるいは特殊システムの表示またはＧＵＩ内にレンダリングされる。表示２３７は、最小化および閉じるボタン、スクロールバー、メニュー、およびウィンドウサイズ変更制御（図１６−１９には図示せず）を含む、表示に関連付けられた任意の標準的制御を含むことができる（例えば、ウィンドウ環境内に）。表示２３７の要素は、オペレーティングシステム、ウィンドウ環境、アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）、ウェブブラウザ、プログラム、またはそれらの組み合わせによって提供されることができる（例えば、いくつかの実施形態では、コンピュータは、ウェブブラウザ等の独立プログラムが起動し、独立プログラムがＡＰＩのうちの１つ以上を供給し、ＧＵＩの要素をレンダリングする、オペレーティングシステムを含む）。表示２３７はさらに、画像の視認（例えば、ズーム、色制御、輝度／コントラスト）あるいは３次元画像データを備えているファイルの取り扱い（例えば、開く、保存する、閉じる、選択する、切り取る、削除する等）に関連する任意の制御または情報を含むことができる。さらに、表示２３７は、３次元画像捕捉システムを動作（例えば、進む、停止、一時停止、電源投入、電源遮断）させることに関連する制御（例えば、ボタン、スライダ、タブ、スイッチ）を含むことができる。

ある実施形態では、表示２３７は、異なる撮像モダリティとともに動作可能である３次元撮像システムに関連する制御を含む。例えば、表示２３７は、概して、開始、停止、ズーム、保存等のボタンを含み、ＯＣＴまたはＩＶＵＳモダリティと相互動作する、コンピュータプログラムによってレンダリングされ得る。したがって、表示２３７は、システムの撮像モードに関連して、または関連せず、３次元データセットから導出された画像をユーザに表示することができる。

表示２３７は、組織２０１の画像を含む。図１６Ａに示されるように、表示２３７は、２つの組織２０１の画像、すなわち、断層図およびＩＬＤを含む。表示２３７は、例えば、軸１１７を備え、ＩＬＤが表す組織２０１の区分を示す、断層図を横断する線２１９等、ＩＬＤおよび断層図の内容間の関係を示すための印を含むことができる。

本発明のシステムは、表示２３７内の画像の一部の選択を含むオペレータからの入力を受信するように構成される。オペレータは、表示の一部にわたってマウスポインタをドラッグし、タッチセンサ式画面をタッチし、ボタンをクリックして、提案される選択（例えば、自動的に、コンピュータプログラムによって生成される）を確認することを含む当技術分野において公知の任意の方法によって、または、表示２３７内に提示される１つ以上のマーカーとの相互作用を通して表示２３７内の画像の一部を選択し得る。

図１７は、ＩＬＤ上に示されるパラメータ設定マーカーを含む、表示の例証である。開始マーカー２５１および終了マーカー２５７は、表示２３７内の電子コンピューティングデバイスによってレンダリングされることができる。これらのマーカーは、色分けされるか（例えば、開始の場合、緑色、および終了の場合、赤色）、動画化されるか（例えば、「アリの行列」点線）、一過性であるか（例えば、マウスポインタを画面のある部分の近傍にかざすときのみ現れる）、またはＧＵＩ内の要素に関連付けられた任意の他の品質を有することができる。マーカーは、表示の一部をマークするために使用されることができ、例えば、マウスでドラッグすること、矢印キーの使用、タッチスクリーンまたはタッチパッド上でドラッグすること、数字をタイプすること、または撮像ソフトウェアによって与えられる自動検索コマンドを使用することを含む、オペレータのコンピュータシステム（例えば、ホストワークステーション４３３）との相互作用を介して、表示２３７上に位置付けられることができる。

図１８は、マーカーが表示内のＩＬＤ中の点の選択を表すために位置付けられている図１７に示される表示の例証である。開始マーカー２５１および終了マーカー２５７は、概して、着目領域２１３を画定する境界を確立する。いくつかの実施形態では、開始マーカー２５１および終了マーカー２５７は、領域２１３の実際の寸法を測定するためのツールを提供する。例えば、領域２１３が、有害血栓性特徴を表す場合、表示２３７内のＩＬＤ上のマーカーは、脈管２０１に沿ってその長さを測定するために使用されることができる。断層図上の類似マーカー（図示せず）も、領域２１３の円周方向距離を測定するために使用されることができる。さらに、同様に、マーカー（または、マウスドラッグ動作）は、組織内の特徴の厚さを測定するためにも使用されることができる。本発明の画像捕捉システムは、３次元データファイルに基づいて表示２３７を提示しているので、本発明のシステムおよび方法は、画面上のマーカーの位置を使用して、撮像されている標的組織の３次元空間内の寸法を計算することができる。

本発明のシステムおよび方法は、組織２０１の領域を画定する境界を確立するための選択を利用する。ある実施形態では、境界は、ホストワークステーション４３３等の電子デバイス内のプロセッサによって確立される。例えば、オペレータが、領域２１３の画像の境界において、表示内にマーカーを位置付ける場合、本発明のシステムは、撮像されている標的組織の３次元空間内に対応する境界を確立することができる。この境界は、プロセッサによって計算され、例えば、座標の組として、有形非一過性メモリ内に記憶されることができる。

受信された選択に基づいて確立された境界を使用することによって、画像は、領域２１３を含み、組織２０１を包囲する部分を含まない画像が捕捉されることができる。ある実施形態では、撮像システムの１つの画像捕捉イベントまたは「引き戻し」は、固定量のデータを捕捉し、より小さい総面積の組織を撮像し、したがって、より高いレベルの詳細または分解能をもたらす。分解能は、本明細書で使用される場合、必ずしも厳密に、単位測定あたりのドットまたは画素を指すわけではなく（但し、含まれる例示的定義の１つである）、デジタルデータに限定されず、デジタルデータならびに光ベースの画像データ（例えば、フィルム上に記憶される）等の非デジタルデータも包含する。分解能は、ここでは、システムまたは表示を介して知覚および理解され得る、特徴の詳細のレベルまたは最小寸法を指す。固定量の入力データの場合、組織のより小さい部分の画像の捕捉は、組織のより大きい部分の画像の捕捉より高い分解能をもたらす。本発明のシステムは、ユーザ選択を受信することによって確立された指定境界内の組織の第２の画像を捕捉する。ユーザ選択は、本明細書に説明される技法を使用して、例えば、表示２３７またはＧＵＩ内で、第１の画像と相互作用することによって行われる。

ある実施形態では、撮像システムは、例えば、単一手技において、第１および第２の画像の両方を捕捉する。カテーテル８２６が、例えば、前述のように、脈管２０１の中に挿入される。オペレータが、例えば、ＧＵＩ内のボタンまたはメニューの使用を通して、ＰＩＭ８３９またはホストワークステーションを介して、動作をトリガする。３次元画像が、捕捉され、有形非一過性媒体内に記憶され、撮像エンジン８５９が、図１７に示されるように、断層図およびＩＬＤの中にレンダリングされるデータを提供する。オペレータは、マーカー２５１および２５７を着目領域２１３の境界に位置付け、第２の画像捕捉動作をトリガする。第２の画像は、領域２１３のみを含み、第１の画像より高い分解能を有するように捕捉される。

ある実施形態では、１つ以上の動作、または動作の複数のステップは、デバイスまたはシステムによって自動的に行われる。自動的とは、概して、それといくつかの関連または原因ステップまたは動作との間にヒト介入を伴わずに生じる、動作またはステップを説明する。ある実施形態では、自動的に、画像の選択された部分（選択された点）に対応する境界が確立されるか、３次元画像が捕捉されるか、または両方が行われる。例えば、本発明のシステムおよび方法は、自動的に、オペレータ入力の任意のステップ（例えば、マウス解放、キーストローク、入力を伴わない時間の経過）に応答して、動作し、動作またはステップをトリガすることができる。

図１９は、図１８に示されるマーカーの位置によって表される選択に対応する脈管の部分の第２の画像を含む、表示の例証である。ここでは、領域２１３は、開始マーカー２５１および終了マーカー２５７のオペレータの位置付け（図１８に見られるように）により、ＩＬＤ全体を占有する。この第２のＩＬＤ画像および対応する第２の断層画像（図１９における表示２３７の左側）は、撮像動作によって生成された３次元データセットから生成される。断層図およびＩＬＤは、各々、同一の３次元標的に対応し、２次元図であり、各々、他方と異なる次元を表すという事実により、表示２３７は、３次元画像を含むと言える。さらに、そこから表示２３７が生成されるデータセットは、組織２０１に関する３次元の情報を表す。

ある実施形態では、本発明のシステムは、オペレータが３次元図としての３次元データセットと相互作用することを可能にするための要素または制御を伴うＧＵＩをレンダリングする。例えば、オペレータは、例えば、断層図内で視認されるビデオ効果を生じさせ、脈管２０１の管腔を通って移動する視覚効果を作成し得る（すなわち、動的進行図）。脈管２０１の管腔を通る移動を表す動的進行図（例えば、ビデオ）が、例えば、図１７に示されるようなＩＬＤに沿った垂直方向における進行に対応することに留意すると、オペレータは、動的進行図が表示２３７に表示されている間、開始および停止点を選定する（例えば、断層図と相互作用し、ＩＬＤ内から点を選定する）ことによって、画像または３次元データセットのうちの１つ内から点を選択し得る。

ある実施形態では、オペレータは、例えば、開始および停止点に対応する動的進行図内の瞬間に、開始のための空間バーおよび停止のための空間バーをタップすることによって、またはマウスを用いて表示上でクリックすることによって、動的進行図が再生している間、コンピュータデバイス（例えば、ホストワークステーション４３３）を使用して断層図と相互作用することによって、開始および停止点を選定する。ある実施形態では、キー（例えば、「上矢印」キー）の押下は、「前進動き」効果を伴う動的進行図を生じさせ、別のキー（例えば、「下矢印」）の押下は、逆の動き効果を生じさせる。本発明のシステムは、したがって、第１の画像内の点の選択を受信し（例えば、断層画像との相互作用を通して）、随意に、オペレータの相互作用に対応する所定の位置でＩＬＤ上に開始マーカー２５１および終了マーカー２５７を表示することができる。

いくつかの既存のＯＣＴシステム等のある撮像システムは、デフォルト１０ｃｍ引き戻し長を有し、デフォルトＩＬＤが脈管２０１の１０ｃｍ長さを表す画像を生成する。ユーザが、第１の画像内から、ＩＬＤの２５％に対応する点を選択する場合、撮像システムは、次いで、２．５ｃｍ引き戻しを伴う画像捕捉動作を行い、選択によって示されるような標的組織の画像を捕捉するであろう。ここでは、本実施例では、第２の画像は、第１の画像の４倍の分解能を有するであろう。

概して、開始マーカー２５１および終了マーカー２５７を参照して本明細書に説明されるが、ユーザは、任意の視覚キュー、ＧＵＩの要素、またはハードウェア入力と相互作用することによって、画像内に点の選択を提供し得る。例えば、ユーザは、プラグインまたはアプリケーションの動作をトリガし得、プラグインまたはアプリケーションは、第１の画像を分析し、自動的に、異常または特徴を検出し、自動検出に基づいて、選択を生成する。ユーザは、システムの構成要素上に呈される物理的または生物学的現象に基づいて、選択を生成するような方法で撮像システムを動作させ得る。例えば、引き戻しモータ８６５が、引き戻しの間、一定トルクを生成する場合、いくつかの実施形態では、システムは、カテーテルが最もゆっくり移動し、すなわち、標的内で比較的高い牽引力（例えば、引き戻しモータ８６５における電流の流れによって測定される）にさらされた引き戻しの領域を選択するようにプログラムされる。

ある実施形態では、ユーザは、再帰的または反復的画像捕捉動作を生じさせるためのマクロを採用する。マクロは、概して、好ましくは、いったんトリガされると、自動的に起動するようにプログラムされるいくつかのステップを含む動作ルーチンを指す。例えば、ユーザは、任意の数のサイクル（再帰的モデル）のために、ＩＬＤ内の単一点を指定し、システムに、その点を包囲するＩＬＤの１０％を捕捉させ、高分解能の第２の画像を表示させ、同一の点を包囲する第２のＩＬＤの１０％を捕捉させ、さらにより高い分解能の第３の画像を表示させる等と続け得る。反復モデルでは、ユーザは、第１の画像の領域（例えば、ＩＬＤの１０％）を選択し、第１の選択された領域が１０回の引き戻しによって撮像され、第１の画像と比較して１００倍の分解能を伴う最終画像を生成するまで、システムに、選択の第１の１０％（すなわち、第１のＩＬＤの１％）の１つの画像捕捉動作、選択の第２の１０％の１つの画像捕捉動作、・・・等を行わせ得る。

ある実施形態では、開始マーカー２５１および終了マーカー２５７は、寸法を測定するため、またはビデオ再生を制御するためのルーラとして動作する一方、それによってオペレータが選択を入力する機構としても動作する。したがって、オペレータは、動的進行図または任意の他のビデオタイプ再生モードで、第１の画像を検査し、マーカーを使用して、そのビデオのパラメータを確立し得る。オペレータは、次いで、マーカーがまた、後続画像捕捉動作のための境界を確立するために使用されるための選択を表すことをシステムに対して確認し得る。本プロセスは、反復的に進められることができることに留意されたい。オペレータは、動的進行図内の第２の画像を視認し、例えば、再び、第３の撮像動作のための標的領域を選定する等と続けることができる。

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、パラメータを打ち込むか、または選択を行う。ユーザからの入力（例えば、パラメータまたは選択）は、例えば、ホストワークステーション４３３、サーバ４１３、またはコンピュータ４４９等の電子デバイス内のプロセッサによって受信される。選択は、視覚表示の中に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２０に図示される。図２０に示されるように、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。いくつかの実施形態では、オペレータは、ホストワークステーション４３３、コンピュータ４４９または端末４６７を使用して、システム４００を制御するか、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得る。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、データが任意の有形非一過性メモリ４６３、４４５、４７９、または４２９内に記憶されることをもたらし得る。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、通信を可能にするか、またはデータをデータファイル４１７に書き込む。本発明の方法は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハード配線、またはこれらのいずれかの組み合わせを使用して、行われることができる。機能を実装する特徴はまた、機能の一部が異なる物理的場所に実装されるように分散されることを含め、種々の位置に物理的に位置することができる（例えば、無線または有線接続を用いて、ある部屋に撮像装置および別の部屋または別個の建物にホストワークステーション等）。ある実施形態では、ホストワークステーション４３３および撮像エンジン８５５が、システム４００を動作させるようにベッドサイドコンソールユニット内に含まれる。

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み取り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か、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し、またはそこにデータを転送するか、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、ＮＡＮＤベースのフラッシュメモリ、固体状態ドライブ（ＳＳＤ）、および他のフラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（例えば、内部ハードディスクまたは可撤性ディスク）、光磁気ディスク、および光ディスク（例えば、ＣＤおよびＤＶＤディスク）を含む、あらゆる形態の不揮発性メモリが挙げられる。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か、またはその中に組み込まれることができる。

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。

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、（３Ｇ、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。

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読み取り可能な媒体内）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Ｊａｖａ（登録商標）Ｓｃｒｉｐｔ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を含むことができる。

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。

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）。

本発明によるファイルの書き込みは、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読み取り可能な媒体を（例えば、実効電荷または双極子モーメントとともに、読み取り／書き込み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、情報の新しい配置を表す。いくつかの実施形態では、光学読み取り／書き込みデバイスが、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、ある特性とともに、書き込みは、有形非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体内の材料の物理的変換を伴う（例えば、ＣＤ−ＲＯＭに焼く）。いくつかの実施形態では、ファイルの書き込みは、ＮＡＮＤフラッシュメモリ等のフラッシュメモリを使用し、フローティングゲートトランジスタを含むメモリセルのアレイ内の情報を記憶することを含む。ファイルの書き込み方法は、当技術分野において周知であり、例えば、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き込みコマンドによって、起動されることができる。

ｉｉ．他の面では、本発明は、３次元医療撮像のための自動縦断画像再生システムおよび方法を提供する。本発明のシステムおよび方法は、３次元データセットを受信し、一連の同軸縦断画像（すなわち、各々、軸の周囲で別のものから回転オフセットされる）をシーケンスにおいて表示し、図が組織を通して回転させられているようなビデオ効果をもたらす。ビデオ図は、ユーザによる同時ハンドオン動作を伴わずに再生するので、ユーザは、表示を通して３次元における対象組織を視覚的に検査しながら、システムの画像捕捉制御を自由に動作させる。組織が着目特徴を含む場合、ユーザは、表示内の特徴の３次元形状、配向、および範囲を見ながら、開始または停止点等の走査パラメータを確立し得る。これは、ユーザが、正確かつ高精度で、特徴を対象とする高分解能拡大走査を行うことを可能にする。

表示２３７は、組織２０１の画像を含む。図１６Ａに示されるように、表示２３７は、２つの組織２０１の画像、すなわち、断層図および縦断図、ならびに軸１１７を横断する縦断マーカー２１９を含む。図１６Ａによる表示では、縦断マーカー２１９は、表示の右部分上の縦断図に示される今の断面を表す。本発明は、縦断ビデオ再生モードを提供する。本発明によるビデオは、再生されている間、縦断マーカー２１９が、画面の右側の縦断図が対応して変化するにつれて、軸１１７の周囲を回転するように示されることができる。ある実施形態では、本発明は、自動的に、縦断表示のビデオを再生する、またはそのようなビデオを再生させるツールを含む、表示２３７を提供する。

本発明のシステムは、表示２３７内の画像の一部の選択を含む、オペレータからの入力を受信するように構成される。図２１は、選択ツールを含む、表示の例証である。オペレータは、表示の一部にわたってマウスポインタをドラッグすること、タッチセンサ式画面をタッチすること、ボタンをクリックして、提案される選択（例えば、自動的に、コンピュータプログラムによって生成される）を確認すること、位置データを打鍵することを含む、当技術分野において公知の任意の方法によって、または表示２３７内に提示される１つ以上のマーカーとの相互作用を通して表示２３７内の画像の部分を選択し得る。ある実施形態では、オペレータが、図２１に示されるように、ビデオマーカー５０５のうちの１つ以上を位置付け、脈管２０１の一部が縦断ビデオ図５０１に示されるように選択する。マーカー５０５は、例えば、マウスを用いてドラッグすること、値をタイプすること（例えば、理想化水平線等の起点からのオフセットされた度）、または３次元画像組内のデータを分析するプログラムまたはプラグイン等によって自動的に行われる選択を確認することを含む、当技術分野において公知の任意の好適な方法によって、画面上に位置付けられることができる。

図２２Ａ−２２Ｃは、ビデオを提示する、一連の表示を示す。縦断マーカー２１９が回転するにつれて、図２２Ａ−２２Ｃを連続して視覚化することによって理解され得るように、対応する縦断ビデオ図５０１は、組織２０１の異なる対応する部分を漸次的に示す（図２２Ｂでは、図２２Ａまたは図２２Ｂと比較して、縦断マーカー２１９は、特徴２１３を横断し、特徴２１３は、図２２Ｂにおける縦断図内でのみ可視であることに留意されたい）。

ある実施形態では、本発明は、ＧＵＩ内に、ビデオを表示するウィンドウを提供する。例えば、表示２３７が、ＧＵＩのウィンドウ内に提示される場合、ビデオは、表示２３７内で視認されることができるか、または、ビデオを表示するために開く新しいウィンドウに（随意にビデオ再生専用の制御とともに）示されることができる。

図２３は、本発明による、２ウィンドウ表示である。図２３に示されるように、ビデオプレーヤ５１３は、ビデオの提示および制御専用である、ウィンドウとして提示される。ビデオプレーヤ５１３は、システムを用いて走査することによって、３次元画像を捕捉する等の所定の条件に応答して、自動的に起動されることができるか、またはプレーヤ５１３は、ユーザのコマンドによって起動されることができる。

いくつかの実施形態では、プレーヤ５１３は、独立ウィンドウとしてレンダリングされず、代わりに、縦断ビデオ５０１を再生する目的のために、表示２３７に「取って代わる」。

図２４は、表示２３７内に提示される相当な数のＧＵＩ要素を使用する、本発明によるビデオプレーヤ表示である。図２４に示されるように、ＩＬＤの視覚位置は、起点（例えば、任意の起点、または第１のＡ走査線の配向）からのオフセット度（ここでは、５６度）を示す、テキストラベルによって示される。

任意の実施例に示されるように、または任意の均等物に示され得るように、縦断ビデオ図５０１が、システムのオペレータに提示されることができる。オペレータは、開始および停止位置、ループの回数、再生の持続時間（例えば、分、秒、または両方）、スピード、方向等のビデオの再生を制御するためのパラメータを確立することができる。制御は、任意の形式においてオペレータに提示されることができる。例えば、いくつかの実施形態では、表示２３７は、再生ボタン（例えば、緑色三角形）等の制御を含む。ある実施形態では、オペレータが再生ボタンをクリックすると（例えば、マウスのようなコンピュータポインティングデバイスを用いて、またはタッチスクリーンをタッチすることによって）、ＩＬＤビデオが、オペレータが再生を停止する（例えば、赤色正方形停止ボタンをクリックすることによって）まで、ループモード（ＩＬＤデータの３６０度を通して再生する）で繰り返し提示される。ユーザは、ＯＣＴまたはＩＶＵＳシステムの引き戻し完了後、システムが、常時、自動再生を開始する選択肢が与えられ得る。

ユーザは、随意に、一連のＩＬＤのどの部分がビデオ内に提示されるかを制御し得る。図２２−２５は、概して、ＩＬＤ全体（すなわち、軸１１７が中心にある）がビデオに示される、ビデオを図示する。ビデオはまた、ＩＬＤの選択された区域（例えば、軸１１７に対するユーザ規定寸法および位置におけるユーザ規定長方形）のみ含むようにされることができる。このように、縦断ビデオ図５０１内に提示される図は、回転する（軸１１７は、図の外側にある）代わりに、軸１１７の周囲を「転動」すると言え得る。

本発明はさらに、ＧＵＩを介して、さらなる機能性のために、縦断ビデオ図５０１上にオーバーレイされ得る要素を提供する。例えば、ユーザは、マウスを用いて、マーカーを位置付けるか、またはボックスを描き得、表示は、組織の対応する測定を提供し得る。オペレータは、画像の一部等、ビデオの一部に「タグ」を付け、例えば、テキスト画像とともに、その部分を標識し得る。したがって、オペレータが、着目特徴（プラークのような生体特徴、ステント等の医療特徴、またはガイドワイヤ等のシステム関連特徴等）を見つけると、ユーザは、特徴にタグを付け（例えば、マウスをドラッグし、その面積の周囲にボックスを描き）、テキストラベル等のタグを追加することができる。以下に論じられるように、ビデオは、送信または後の視認のために保存され得る。特徴がタグ付けされると、タグ付けされた情報は、保存されたファイルとともに保管され、後に、アクセス、修正、または視認されることができる。例えば、プラークまたはステントがそのように標識される場合、テキストが打ち込まれることができる（「プラークＡＳ２０２３」）。ビデオが、適合可能なビューアーを用いて後に視認される場合、またはエクスポートされ、「テキストタグ視認可能」設定とともに保存される場合、テキストが、次いで、当該特徴のラベルとして見られるであろう。

ＩＬＤの組は、概して、軸の周りの３６０度を表すが、ＩＬＤ角度は、均等に離間されなくてもよく、またはフル３６０度図を表さなければならないわけではない。ある実施形態では、ＩＬＤ組は、各ＩＬＤが、定義上、その１８０度回転を表すＩＬＤの鏡像であるという事実に照らして、１８０度図を表すデフォルトで保存される。したがって、起点から１９０度におけるＩＬＤは、起点から１０度反転されたＩＬＤを使用することによって示されることができる。この冗長性を利用することによって、ビデオ処理、再生、エクスポート、または保存のために必要とされる算出能力およびメモリは、低減されることができる。

ある実施形態では、本発明による縦断ビデオ図５０１は、ファイルとして保存される（例えば、有形非一過性メモリに書き込まれる）、または、例えば、インターネットを使用して、共有されることができる。図２５は、ウェブブラウザ内のビデオインターフェースを示す。図２５に示されるように、縦断ビデオ図５０１は、縦断マーカー２１９を含む。縦断ビデオ図５０１に示される図は、医療撮像システムによって捕捉される組織を表す３次元データセットから作られる。一次縦断図は、各々、撮像システムの撮像カテーテルの平行移動の軸に対応する軸の周りにおいて、他方から回転オフセットされる、同軸縦断図の組である。ビデオは、インターネットを介して視認するために保存および利用され（例えば、ここに示されるように、ウェブブラウザを通して視認可能）、したがって、医師または研究科学者が、医療上有意な所見を効果的に通信することを可能にする。

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、縦断ビデオ図の定義、制御、または提示に関連するパラメータを打ち込む、または選択を行う。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、視覚表示の中に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２０に図示される。

ｉｉｉ．本発明の側面は、概して、ガイドワイヤと平行の回転する撮像プローブを使用する断層撮像システムから取得される、医療画像内のガイドワイヤアーチファクトの除去に関する。撮像プローブが回転し、画像を取得する場合、ガイドワイヤは、多くの場合、画像データセットおよび結果として生じる画像内にアーチファクトとして現れる。画像処理技法の使用を通して、アーチファクトは、画質および解釈能力を改善するために、撮像データセットから除去される。

ある側面では、ガイドワイヤアーチファクトまたは他の影を画像から除去するために、異なる場所に移動または回転させられる障害物を生じさせるガイドワイヤまたは他の影を有する撮像表面の少なくとも２つの画像が、撮影される。結果として生じる画像は、結果として生じるガイドワイヤアーチファクトまたは影を異なる場所に有する同一の撮像表面領域である。画像のうちの１つ内のガイドワイヤアーチファクトまたは影は、次いで、他の画像のうちの１つからの同一の場所における撮像表面を表すデータで置換される。この置換は、ガイドワイヤアーチファクトを画像から除去し、影に対して損失された撮像表面を表すデータの真の置換を提供する。

故に、本発明の側面は、概して、回転撮像システムに適用可能であるが、本発明はまた、画像後処理ステップにおいて、１つの画像内のアーチファクトが、別の画像からの撮像表面を表すデータと置換され得るように置き換えられることができる、撮像領域内に一定アーチファクトまたは影を有する任意の医療撮像システムにおける使用のためにも検討される。そのような医療撮像システムとして、例えば、光コヒーレンス断層撮影システム、血管内超音波法（「ＩＶＵＳ」）システム、分光法、光音響断層撮影システム、複合超音波およびＯＣＴシステム、ＲＡＭＡＮ、代替干渉測定技法、コンピュータ断層撮影、および任意の他の断層撮像技法が挙げられる。本明細書に説明される例示は、ＯＣＴシステムに適用されるように本発明に対して描写されるが、これらの技法は少なくとも全て、本発明のシステムおよび方法との使用のために検討される。ＩＶＵＳおよびＯＣＴは、前述で詳細に論じられている。

図２６は、６６０個のＡ−走査を伴うＯＣＴ極座標Ｂ−走査の実施例である。脈管の最終断層図を作成するために、Ｂ−走査は、デカルト座標系に走査変換される。図２７は、図２６におけるＢ−走査の走査変換画像を表示する。

Ａ−走査を形成する管腔表面の撮像データの取得の間、データは、ガイドワイヤまたは複数のガイドワイヤの構造により、損失され得る。図２８は、ガイドワイヤアーチファクト２００が識別される、Ｂ−走査画像を描写する。ガイドワイヤアーチファクト２００は、管腔表面の一部に影２０２を外向きに（半径方向に増加する方向に）投じるため、そうでなければ、管腔表面上またはその真下に見えるであろういかなる特徴も、不明瞭となる。図２９は、ガイドワイヤアーチファクト３００によって生じるガイドワイヤアーチファクト３００および影３０２をハイライトする、Ｂ−走査の走査変換画像を描写する。

図３０は、ガイドワイヤアーチファクトを除去するために、本発明の側面に採用されるステップを例示する。ステップ５００では、撮像表面の少なくとも２つの画像が、取得され、各画像は、撮像データセットを形成するように形成される。ステップ５０２では、画像は、位置合わせされ、整列させられる。ステップ５０４では、ガイドワイヤアーチファクトが、画像のうちの少なくとも１つ内で検出される。ステップ５０６では、ガイドワイヤアーチファクトを表すデータは、少なくとも１つの他の画像から取得された撮像表面を表すデータと置換される。

一側面では、少なくとも２つの画像が、撮像データ取得を繰り返すことによって、同一の撮像表面から取得される。例えば、撮像カテーテルを後方に引くか、または前方に押し、撮像を繰り返し、同一の撮像領域の所望の量の画像を取得する。撮像領域の繰り返される各データ取得に対して、ガイドワイヤは、異なる位置に移動または回転させられる。撮像表面の少なくとも２つの画像は、１つの撮像システムから入手される画像に限定されず、画像は、２つ以上の異なる撮像システムから入手されることができることに留意されたい。例えば、１つのデータセットは、ＯＣＴ撮像カテーテルから取得されることができ、別のデータセットは、超音波撮像カテーテルから取得されることができる。そのような実施形態では、ＯＣＴ画像内のガイドワイヤアーチファクトを表すデータは、超音波画像内の同一の場所における管腔表面を表すデータと置換される。

ステップ５０２では、少なくとも２つの画像は、各画像に対して撮像データセット内の全フレームおよび画素のデカルト座標、すなわち、ＸＹＺ座標を取得するために、位置合わせされ、整列させられる。画像位置合わせは、同一の場面の２つの画像内の全点間の対応を決定するプロセスである。ガイドワイヤアーチファクトの除去に関して、データセットを整列させることは、１つの撮像データセット内のガイドワイヤアーチファクトの位置を、別の撮像データセット内の同一の位置における撮像表面と比較することを可能にする。本ステップは、方法の成果に影響を及ぼさずに、ステップ５０４の前または後に生じることができる。画像を位置合わせするための例示的技法は、例えば、Ｊｏｓｅｐｈ Ｈａｊｎａｌ，Ｄｅｒｅｋ Ｈｉｌｌ，ａｎｄ Ｄａｖｉｄ Ｈａｗｋｅｓ，ｅｄｉｔｏｒｓ．Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ．ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ，２００１，Ｄ．Ｉ．Ｂａｒｎｅａ ａｎｄ Ｈ．Ｆ．Ｓｉｌｖｅｒｍａｎ， ”Ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ｆａｓｔ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，ｖｏｌ．２１，ｎｏ．２，ｐｐ．１７９−１８６，１９７２に説明されている。２つ以上の撮像システムから取得される撮像データセットの場合、そのようなマルチモーダル画像を位置合わせするための例示的技法は、Ａｃｈａｒｙａ，ｅｔ ａｌ．”Ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｍｏｄａｌｉｔｙ ３−Ｄ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｅｓ ｂｙ ｃｈａｍｆｅｒ ｍａｔｃｈｉｎｇ” Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ １６６０，３５６（１９９２）に説明されている。

一側面では、画像は、位相相関技法を使用して位置合わせされる。概して、位相相関技法は、２つの入力画像を撮影し、第３の撮像データセット、すなわち、単一ピークを含む画像を生成する。このピークの場所は、画像間の相対的平行移動に対応する。位相相関法は、医療画像に典型的雑音、閉塞、および他の欠陥に対して弾力的である。加えて、位相相関は、高速フーリエ変換を使用して、２つの画像間の相互相関を算出し、概して、高速フーリエ変換は、大きな性能向上をもたらす。例示的位相相関位置合わせ技法は、Ｇｉｖｅｎｓ、他の米国特許第５，５８１，６３８号、Ｄｏｎｇ、他の米国特許第６，３７３，９７０号、およびＲｅｄｄｙ、他のＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．８ Ａｕｇｕｓｔ １９９６に説明されている。

ステップ５０４は、画像のうちの少なくとも１つ内のガイドワイヤアーチファクトを検出することを伴う。好ましくは、ガイドワイヤアーチファクトは、入手された画像のうちの少なくとも２つ内で検出される。これは、ガイドワイヤアーチファクトが、データセットにわたり異なる場所にあるかどうかを決定することを可能にし、ガイドワイヤアーチファクトを表すデータとのガイドワイヤアーチファクトを表すデータの不慮の置き換えを防止する。ガイドワイヤアーチファクトの検出は、画像の撮像データセット内のガイドワイヤアーチファクトのデカルト座標を提供する。ガイドワイヤアーチファクトのデカルト座標を使用することによって、同一のデカルト座標を共有する他の画像のうちの１つ以上における撮像表面を表すデータが、取得され、ガイドワイヤアーチファクトを置換するために使用されることができる。

画像内のガイドワイヤアーチファクトを検出するための任意の方法が、使用されることができる。例えば、ガイドワイヤは、Ｂｅｇｉｎ、他の同時係属中の出願「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｓｔｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎ Ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ Ｉｍａｇｅｓ」に説明される技法等、主成分分析を使用して検出されることができる。主成分分析を使用してガイドワイヤを検出するために、ガイドワイヤを表示することが既知の事前に定義された画像の組が、プロセッサがガイドワイヤ場所が未知の画像内のガイドワイヤを識別または認識するように訓練するために生成される。所定の画像の訓練組が生成された後、組に関する主成分が、算出され、ガイドワイヤに関する物体空間を作成することができる。未知のガイドワイヤ場所を伴う入力画像を物体空間上に投影することによって、ガイドワイヤは、入力画像内で検出されることができる。別の側面では、ガイドワイヤアーチファクトは、各画像が１つ以上の特徴によって定義される、ガイドワイヤの画像の訓練組を生成することによって、入力画像内で検出されることができる。共分散行列が、訓練組の各事前に定義された画像内の特徴に関して算出されることができる。入力画像内の特徴に関する共分散は、計算され、訓練組の共分散と比較されることができる。比較から、ガイドワイヤは、入力画像内で検出されることができる。

ガイドワイヤアーチファクトの検出のためのさらなる例示的方法は、当技術分野において公知のような縁検出器または隆起検出器を採用し、ガイドワイヤによって投影されるガイドワイヤ影アーチファクトを検出することによって、ガイドワイヤの不透明性質を利用する。ガイドワイヤは、多くの場合、金属等の光遮断材料から作製されるので、周囲組織内の影は、転移長が撮像システムの側方分解能に略等しい鋭い縁を有する。影は、通常、局所強度極小値であり、実質的に垂直に配向されるため、周囲組織の中央の反転隆起（谷）として視認され得る。隆起検出フィルタが、オリジナル画像に適用され、隆起強度レベルマップを取得する。各走査または水平場所における隆起強度が、垂直方向に平均化され、隆起強度プロファイル画像またはマップを生成する。このマップの平均強度は、次いで、グラフ化され、グラフ内のピークが、検出される。ピークは、ガイドワイヤアーチファクトの中心の場所に対応する。ガイドワイヤアーチファクトはまた、直接、その明るい隆起様特徴を使用することによって検出されることもできる。例示される隆起検出方法を実装する際に有用な情報は、例えば、Ｘｕの米国特許出願公開第２０１０／００９４１２７号に見出され得る。

ガイドワイヤアーチファクトを検出するための別の技法は、最初に、管腔境界を検出し、次いで、管腔境界に沿った画素の強度に基づいて、アーチファクトを検出することを含む。本技法は、Ｕｎａｌ、他の米国特許第７，８０１，３４３号におけるステント支柱影に関連して詳細に説明されている。管腔境界の検出は、例えば、領域ベースのアルゴリズム技法、測地線境界ベースのアルゴリズム技法、または２つの技法の組み合わせを使用して、楕円形等の幾何学的形状を展開させることによって達成され得る。管腔境界に沿った画素の強度は、次いで、画像内のガイドワイヤ影の存在および場所を検出するために使用される。

ガイドワイヤアーチファクトを検出するための追加の好適な技法は、Ｋｉｍｍｅｌ、他の米国特許第７，３９７，９３５号に説明されている。本方法は、３６０度に及ぶ回転内の各Ａ−走査を検査し、どのＡ−走査がガイドワイヤアーチファクトおよび／または影アーチファクトを含むかを決定する。例えば、ガイドワイヤアーチファクト２０２は、Ａ−走査内のデータの最も明るい部分の輝度をＡ−走査の残り内の輝度の標準偏差と比較することによって、Ａ−走査にわたって検出されることができる。ガイドワイヤを含むＡ−走査は、Ａ−走査の底部のデータの最も明るい部分と輝度の標準偏差との間に最大差を有する。本例示的方法を実装する際に有用な情報は、例えば、Ｋｉｍｍｅｌ、他の米国特許第７，３９７，９３５号に見出され得る。

ガイドワイヤアーチファクトの位置を把握後、１つの画像内のガイドワイヤアーチファクトを表すデータは、別の撮像画像内の撮像表面を表すデータと置換される。撮像表面を表すデータは、１つ以上の他の画像から得られることができる。ある側面では、ガイドワイヤアーチファクトが除去された結果として生じる画像は、次いで、当技術分野において公知の補間の任意の方法を使用して、画質を向上させるように補間される。好適な補間技法として、例えば、線形補間、キュービック補間、および最近傍補間が挙げられ、Ｂａｎｋｍａｎ、Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍｇｉｎｇ：Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ（２０００）に説明されている。

ある側面では、入手される画像は、２つ以上のガイドワイヤアーチファクトの存在を有し得る。例えば、複合ＯＣＴおよび超音波撮像技法は、ＯＣＴ撮像カテーテルのためのガイドワイヤおよび超音波撮像カテーテルのためのガイドワイヤを有し得る。画像内に存在する複数のガイドワイヤを除去するために、本発明の実施形態は、各ガイドワイヤに対して繰り返される。例えば、複数のガイドワイヤの除去は、異なる場所に移動される２つ以上のガイドワイヤを有する撮像表面の画像を入手し、２つ以上の画像を位置合わせし、１つ以上の画像内のガイドワイヤを検出し、１つの画像内の検出されるガイドワイヤを１つ以上の他の画像内の同一の場所における撮像表面を表すデータと置換することによって達成される。

いくつかの実施形態では、本発明のデバイスは、ＯＣＴ撮像システムを含み、ＯＣＴ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り、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、有形記憶媒体からそれを読み出すことによって、３次元データセットを取得する。

本発明の方法は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハード配線、またはこれらのいずれかの組み合わせを使用して、行われることができる。機能を実装する特徴はまた、機能の一部が異なる物理的場所に実装されるように分散されることを含め、種々の位置に物理的に位置することができる（例えば、無線または有線接続を用いて、ある部屋に撮像装置および別の部屋または別個の建物にホストワークステーション等）。

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、視覚表示の中に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２０に図示される。

（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。

（均等物）
本明細書に図示および説明されるものに加え、本発明の種々の修正およびその多くのさらなる実施形態が、本明細書に引用された科学および特許文献の参考文献を含む、本書の全内容から当業者に明白となるであろう。本明細書における主題は、その種々の実施形態およびその均等物において本発明の実践に適用され得る、重要な情報、例示、および指針を含む。

Claims (50)

1. 組織を撮像するためのデバイスであって、
   前記デバイスは、１つ以上のプロセッサに結合されているメモリを備えている電子デバイスを備え、前記電子デバイスは、
   第１の画像を表示することと、
   前記第１の画像内からの点の選択を受信することと、
   前記選択された点に対応する境界を確立することと、
   前記指定される境界内の前記組織の３次元画像を捕捉することと
   を行うように構成されている、デバイス。
2. 画像捕捉デバイスを線に沿って移動させることによって、前記３次元画像を捕捉するようにさらに構成されている、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記点の選択を受信することは、前記画像内の一組の画素を指定するコンピュータ入力を受信することを含む、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記組織の内側の３次元画像を捕捉するように構成されている画像捕捉ユニットをさらに備えている、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記画像捕捉ユニットは、前記第１の画像を捕捉するように構成されている、請求項４に記載のデバイス。
6. 音波または光波を使用して、前記３次元画像を捕捉するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
7. 前記点の選択を受信するためのグラフィカルユーザインターフェースをレンダリングするようにさらに構成されている、請求項１に記載のデバイス。
8. 前記点の選択を受信することにおいて使用されるように構成されているコンピュータポインティングデバイスをさらに備えている、請求項１に記載のデバイス。
9. 腔内カテーテルをさらに備え、さらに、前記確立される境界は、前記腔内カテーテルの平行移動のための開始点および停止点を備えている、請求項１に記載のデバイス。
10. ＯＣＴカテーテルをさらに備えている、請求項１に記載のデバイス。
11. 組織を撮像する方法であって、
    電子デバイスを使用して、第１の組織の画像を表示することと、
    前記画像内の点の選択を前記電子デバイスにおいて受信することと、
    前記選択された点に対応する境界を確立することと、
    前記指定される境界内の前記組織の３次元画像を捕捉することと
    を含む、方法。
12. 前記捕捉するステップは、線に沿って画像捕捉デバイスを移動させることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記点の選択は、前記画像内の一組の画素を指定するコンピュータ入力を含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記３次元画像は、前記組織の内側の画像捕捉デバイスによって捕捉される、請求項１１に記載の方法。
15. 前記画像捕捉デバイスを使用して、前記第１の画像を捕捉することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記３次元画像は、音波または光波を用いて捕捉される、請求項１１に記載の方法。
17. 前記点の選択は、コンピュータプログラムアプリケーションによってレンダリングされたグラフィカルユーザインターフェースの使用を通して受信される、請求項１１に記載の方法。
18. 前記点の選択は、コンピュータポインティングデバイスの使用を含む、請求項１１に記載の方法。
19. 前記選択される境界は、腔内カテーテルの平行移動のための開始点および停止点を備えている、請求項１１に記載の方法。
20. 前記３次元画像の一部を表示することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
21. 組織の画像を生成するためのデバイスであって、
    前記デバイスは、プロセッサおよび表示デバイスに結合されているメモリを備え、前記プロセッサは、
    組織を表す３次元データセットを取得することと、
    複数の２次元画像を構成することであって、前記複数の２次元画像の各々は、３次元画像ファイルからのデータを含み、前記組織の平面領域を表し、前記平面領域の全ては、１つの軸を横切る、ことと、
    前記表示デバイス上に、ビデオとして、前記２次元画像を連続して表示することと
    を行うように構成されている、デバイス。
22. 前記連続した表示は、一連の前記複数の２次元画像を備え、前記複数の２次元画像の各々は、最初から前記１つの軸の周りを次第により大きく回転オフセットされている、請求項２１に記載のデバイス。
23. 前記プロセッサは、ＩＶＵＳ撮像デバイスに動作可能に結合されるようにさらに構成されている、請求項２１に記載のデバイス。
24. 前記プロセッサは、ＯＣＴ撮像デバイスに動作可能に結合されるようにさらに構成されている、請求項２１に記載のデバイス。
25. 前記３次元画像ファイルは、走査線の螺旋アレイに対応するデータを備えている、請求項２１に記載のデバイス。
26. 前記プロセッサは、グラフィカルインターフェースをレンダリングし、ユーザからの入力に応答して、前記ビデオの表示を制御するようにさらに構成されている、請求項２１に記載のデバイス。
27. 前記プロセッサは、前記３次元画像の取得に応答して、前記ビデオを自動的に再生するようにさらに構成されている、請求項２１に記載のデバイス。
28. 前記プロセッサは、ビデオ再生のための開始点または終了点を指定する情報を受信するようにさらに構成されている、請求項２１に記載のデバイス。
29. 前記指定は、前記平面領域に直交する領域を表す画像フレームの表示とのユーザの相互作用を通して受信される、請求項２８に記載のデバイス。
30. ＯＣＴシステムに動作可能に結合されている、請求項２１に記載のデバイス。
31. 命令を表すソフトウェアコードを記憶しているコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記命令は、コンピューティングシステムによって実行されると、前記コンピューティングシステムに撮像アーチファクトを除去する方法を行わせ、前記方法は、
    撮像表面の少なくとも２つの画像を入手することであって、各画像は、一組のデータを備えている、ことと、
    前記少なくとも２つの画像のうちの少なくとも１つ内に存在するアーチファクトを検出することと、
    前記アーチファクトを、前記少なくとも２つの他の画像のうちの少なくとも１つの他の画像から取得される前記撮像表面を表すデータと置換することと
    を含む、コンピュータ読み取り可能な媒体。
32. 前記少なくとも２つの画像は、異なる位置に移動させられる前記アーチファクトを生じる物体を有する同一の撮像表面の画像である、請求項３１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
33. 前記画像を位置合わせすることをさらに含む、請求項３１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
34. 前記画像は、手動でまたは自動的に、位置合わせされる、請求項３３に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
35. 画像は、位相相関法を使用して位置合わせされる、請求項３４に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
36. 各組のデータは、デカルト座標系を画定し、前記画像内に存在する前記アーチファクトは、前記少なくとも２つの画像のうちの少なくとも１つの他の画像から取得される前記撮像表面の部分を表す前記データと同一のデカルト座標を共有する、請求項３１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
37. 前記画像は、血管内画像である、請求項３１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
38. 前記画像は、回転する変換器またはプローブを使用して入手される、請求項３１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
39. 前記画像は、光コヒーレンス断層撮影、超音波技術、血管内分光法、または光音響断層撮影を使用して入手される、請求項３８に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
40. ガイドワイヤアーチファクトを撮像し、それを除去するためのシステムであって、
    前記システムは、プロセッサと記憶デバイスとを備え、前記記憶デバイスは、前記プロセッサに結合され、前記プロセッサを構成するための情報を記憶し、前記プロセッサは、
    撮像表面の少なくとも２つの画像を入手することであって、前記少なくとも２つの画像の各画像は、一組のデータを備えている、ことと
    前記少なくとも２つの画像のうちの少なくとも１つ内に存在するアーチファクトを検出することと、
    前記アーチファクトを、前記少なくとも２つの画像のうちの少なくとも１つの他の画像から取得される組織を表すデータと置換することと
    を行う、システム。
41. 前記少なくとも２つの画像は、異なる位置に移動させられる前記アーチファクトを生じる物体を有する同一の撮像表面の画像である、請求項４０に記載のシステム。
42. 前記画像を位置合わせすることをさらに含む、請求項４０に記載のシステム。
43. 前記画像は、手動でまたは自動的に、位置合わせされる、請求項４２に記載のシステム。
44. 画像は、位相相関法を使用して位置合わせされる、請求項４２に記載のシステム。
45. 各組のデータは、デカルト座標系を画定し、前記画像内に存在する前記アーチファクトは、前記少なくとも２つの画像のうちの少なくとも１つの他の画像から取得される前記撮像表面を表す前記データと同一のデカルト座標を共有する、請求項４０に記載のシステム。
46. 前記画像は、血管内画像である、請求項４０に記載のシステム。
47. 前記画像は、回転する変換器またはプローブを使用して入手される、請求項４０に記載のシステム。
48. 前記画像は、光学コヒーレンス断層撮影、超音波技術、血管内分光法、または光音響断層撮影を使用して入手される、請求項４７に記載のシステム。
49. 撮像アーチファクトを除去する方法であって、前記方法は、
    撮像表面の少なくとも２つの画像を入手することとであって、各画像は、一組のデータを備えている、ことと、
    前記少なくとも２つの画像のうちの少なくとも１つ内に存在するアーチファクトを検出することと、
    前記アーチファクトを、前記少なくとも２つの他の画像のうちの少なくとも１つの他の画像から取得される前記撮像表面を表すデータと置換することと
    を含む、方法。
50. 前記少なくとも２つの画像を位置合わせするステップをさらに含む、請求項４９に記載の方法。

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