JP2017500993A - Intraluminal catheter tracking - Google Patents

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Abstract

本発明は、一般的には、血管内イメージング、及び、診断及び/又はインターベンショナル治療処置中、カテーテルの放射線透過性特徴に少なくとも部分的に基づき、カテーテルの1つ又は複数の部分を追跡する方法に関する。本発明は、カテーテル内のセンサの平行移動によって生成された、カテーテル内の放射線透過性ネガティブスペースの空間を利用して、カテーテルの1つ又は複数の部分、特にセンサの位置を追跡する、腔内イメージングのための重ね合わせシステム及び方法を提供する。したがって、血管造影中に血管に放射線不透過性造影剤が注入される場合、システムは、さもなければ従来の方法によっては特定が困難だったであろう、センサの位置を追跡するための改良された方法を提供する。The present invention generally tracks one or more portions of a catheter based at least in part on the radiolucent characteristics of the catheter during intravascular imaging and diagnostic and / or interventional treatment procedures. Regarding the method. The present invention utilizes the space of a radiolucent negative space in a catheter, created by translation of the sensor in the catheter, to track one or more portions of the catheter, particularly the position of the sensor. A superposition system and method for imaging is provided. Thus, when radiopaque contrast is injected into a blood vessel during angiography, the system is improved to track the position of the sensor, which would otherwise be difficult to identify by conventional methods. Provide a way.

Description

関連出願の相互参照Cross-reference of related applications

本願は、2013年11月18日に出願された米国仮出願第61/905,422号に基づく利益及び優先権を主張する。当該文献の内容は、参照により全体として本明細書に援用される。   This application claims benefit and priority based on US Provisional Application No. 61 / 905,422, filed Nov. 18, 2013. The contents of this document are incorporated herein by reference in their entirety.

本発明は、一般的には腔内処置に関し、より具体的には、診断及び/又はインターベンショナル治療行為中にカテーテルをトラッキングすることに関する。   The present invention relates generally to intraluminal procedures, and more specifically to tracking a catheter during diagnostic and / or interventional treatment activities.

冠動脈において、通常はアテローム性プラークに起因する血管内腔の狭窄等の血管障害は、心筋への血流の減少、狭心症(胸痛)を引き起こし、最終的には心筋梗塞(心臓発作)を発生させるおそれがある。現在、このような血管内腔の狭窄を特定及び治療するために、様々な心血管疾患のインターベンショナル治療が利用可能である。かかる治療の例は、バルーン血管形成術及び/又はステント留置術である。障害物の治療の前に及び/又は治療中に血管内の障害物の範囲及び/又は種類を特定するために、診断イメージングが使用される。診断イメージングは、医師が、病的血管の適切な治療を確実にし、かかる治療の有効性を確認することを可能にする。   In the coronary arteries, vascular disorders such as stenosis of the vascular lumen, usually caused by atheromatous plaque, cause decreased blood flow to the myocardium, angina pectoris (chest pain), and ultimately myocardial infarction (heart attack). May be generated. Currently, various cardiovascular treatments are available to identify and treat such vascular stenosis. Examples of such treatment are balloon angioplasty and / or stent placement. Diagnostic imaging is used to identify the extent and / or type of obstacle in the blood vessel before and / or during the treatment of the obstacle. Diagnostic imaging allows physicians to ensure proper treatment of pathological blood vessels and confirm the effectiveness of such treatment.

一般的に、血管系における心血管疾患を特定及び治療するための診断画像の生成には、2つの異なる態様が存在する。診断イメージングという第1の態様は、血管内腔を流れる血流の放射線画像を生成することを含む。このような血流の画像を生成する目的は、血流を制限する病的血管内の障害物を特定することである。一般的に、血管内腔の範囲は血管造影法を使用してイメージングされ、これは、放射線不透過性造影剤が注入された患者の血管系の部分における1つ又は複数の血管を二次元表示することを含む。二次元の血管造影画像は、蛍光X線透視法によってリアルタイムで見ることもできる。蛍光X線透視法は、主に診断/治療カテーテル及び/又はガイドワイヤーの血管中での視覚的なガイドのために医師によって使用される。血管内カテーテルは、例えば、フルオロスコープにおいて視認可能な放射線不透過性マーカーを含み、これにより、カテーテルを患者の体内に挿入し及び/又は体内から抜き出すとき、医師がカテーテルの位置/経路を追跡することを可能にする。   In general, there are two different aspects of generating diagnostic images for identifying and treating cardiovascular diseases in the vasculature. The first aspect of diagnostic imaging involves generating a radiographic image of blood flow through the vessel lumen. The purpose of generating such a blood flow image is to identify an obstacle in a pathological blood vessel that restricts the blood flow. In general, the area of a vascular lumen is imaged using angiography, which is a two-dimensional representation of one or more blood vessels in a portion of a patient's vasculature infused with a radiopaque contrast agent. Including doing. Two-dimensional angiographic images can also be viewed in real time by fluoroscopy. Fluoroscopic fluoroscopy is used by physicians primarily for visual guidance in the blood vessels of diagnostic / treatment catheters and / or guide wires. Intravascular catheters include, for example, radiopaque markers that are visible on a fluoroscope so that when a catheter is inserted into and / or removed from a patient's body, the physician tracks the position / pathway of the catheter Make it possible.

血管内イメージングという第2の態様は、一般的に、カテーテルに搭載された血管内プローブを使用して、血管そのものをイメージングすることを含む。血管の血管内イメージングは、限定はされないが、内腔の断面、血管壁上の堆積物の厚さ、血管の病的でない部分の直径、病的な部分の長さ、及び血管壁上のアテローム性プラークの構造を含む、血管に関する様々な情報を提供する。   The second aspect of intravascular imaging generally involves imaging the blood vessel itself using an intravascular probe mounted on a catheter. Intravascular imaging of blood vessels includes, but is not limited to, lumen cross-section, deposit thickness on vessel walls, diameter of non-pathological portions of blood vessels, length of diseased portions, and atheroma on vessel walls Provides various information about blood vessels, including the structure of sexual plaque.

血管を辿り、血管壁上のアテローム性プラーク堆積物をイメージングするために、いくつかの種類のカテーテルシステムがデザインされてきた。これらの新しいイメージングモダリティは、限定はされないが、血管内超音波法(IVUS)カテーテル、核磁気共鳴画像法(MRI)カテーテル、及び光干渉断層法(OCT)カテーテルを含む。さらに、サーモグラフィカテーテル及び血管内弾性(palpography)カテーテルも、血管内プローブを介して血管画像データを生成することが知られている。提案されている他のカテーテルモダリティは、赤外線又は近赤外線イメージングを含む。動作中、これらの血管内カテーテル搭載プローブは、イメージングが望まれる領域において血管に沿って移動される(例えば、プルバック機構によって)。プローブが関心領域を通過するに伴い、血管、内腔、及び周辺組織の一連の「スライス」又は断面に対応する画像データのセットが取得される。   Several types of catheter systems have been designed to follow blood vessels and image atherosclerotic plaque deposits on vessel walls. These new imaging modalities include, but are not limited to, intravascular ultrasound (IVUS) catheters, nuclear magnetic resonance imaging (MRI) catheters, and optical coherence tomography (OCT) catheters. Furthermore, thermographic catheters and intravascular elasticity (palpography) catheters are also known to generate vascular image data via intravascular probes. Other proposed catheter modalities include infrared or near infrared imaging. In operation, these intravascular catheter mounted probes are moved along the blood vessel (eg, by a pullback mechanism) in the region where imaging is desired. As the probe passes through the region of interest, a set of image data is acquired that corresponds to a series of “slices” or cross-sections of blood vessels, lumens, and surrounding tissue.

上記血管イメージング態様はいずれも利点を提供するが、欠点も有する。例えば、血管内の深刻な障害物の特定、及びリアルタイムでのデバイスのモニタリングのための手段を提供する一方、血管造影法及び蛍光X線透視法は、血管造影画像データの不完全な性質に部分的に起因して、血管に関する詳細な情報を提供することができない。血管内イメージングプローブは、血管壁の組成等、豊富な血管内情報を提供するが、かかる方法は、一般的に空間的定位を欠く。   All of the above vascular imaging aspects offer advantages but also have drawbacks. For example, while providing a means for the identification of serious obstructions in blood vessels and monitoring of devices in real time, angiography and fluoroscopy are part of the incomplete nature of angiographic image data. Because of this, detailed information about blood vessels cannot be provided. Intravascular imaging probes provide a wealth of intravascular information, such as vessel wall composition, but such methods generally lack spatial orientation.

2つのイメージングの態様は互いに相補的であるため、いくつかの現在の血管イメージングシステムは、患者の診断及び治療のために両方のイメージングの態様を同時に使用する。より具体的には、いくつかの現在のシステムは、両方の態様から取得されたデータを重ね合わせ、包括的な冠血管の画像をインターベンショナル心臓専門医(interventional cardiologist)に提供する。重ね合わせシステム及び方法は、例えば、米国特許出願公開第2006/0241465号、及び米国特許出願公開第2007/0038061号に開示されており、これらの文献の内容は、これにより全体として参照により援用される。   Because the two imaging aspects are complementary to each other, some current vascular imaging systems use both imaging aspects simultaneously for patient diagnosis and treatment. More specifically, some current systems superimpose data obtained from both aspects and provide a comprehensive coronary vessel image to an interventional cardiologist. Superposition systems and methods are disclosed, for example, in US Patent Application Publication No. 2006/0241465 and US Patent Application Publication No. 2007/0038061, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety. The

患者の血管系は、多岐に分岐する微細な静脈及び動脈の微細なネットワークによって定められる。したがって、臨床的ワークフロー及び処置のアウトカムを向上させるには、画像ガイド冠血管インターベンション中に使用されるカテーテル及びトランスデューサの正確かつロバストなトラッキングは重大な意味を持つ。よって、カテーテルによる血管内イメージングスキャン(例えばIVUS、OCT等)を血管造影/蛍光/X線スキャンと重ね合わせする場合、X線画像内のイメージングカテーテルの特徴を検出可能なことが重要である。しかしながら、既存の重ね合わせシステム及び方法は、イメージングカテーテル及びトランスデューサの正確なトラッキングを提供する能力において、いくらか限定されている。   The patient's vasculature is defined by a fine network of divergent branches and arteries. Therefore, accurate and robust tracking of catheters and transducers used during image-guided coronary intervention is critical for improving clinical workflow and treatment outcomes. Therefore, when superimposing an intravascular imaging scan (eg, IVUS, OCT, etc.) with a catheter on an angiography / fluorescence / X-ray scan, it is important to be able to detect the characteristics of the imaging catheter in the X-ray image. However, existing overlay systems and methods are somewhat limited in their ability to provide accurate tracking of imaging catheters and transducers.

例えば、カテーテルによる血管内イメージングスキャン(例えば、IVUS、OCT等)を血管造影/蛍光/X線スキャンと重ね合わせする場合、放射線画像を取得する際に血管内に注入される放射線不透過性造影剤の使用に部分的に起因して、カテーテル及びトランスデューサの位置を特定することが難しい可能性がある。上記したように、イメージングカテーテルは、通常、カテーテルボディのイメージング領域沿いの所定の位置に配置された放射線不透過性マーカーを備える。一般的に、放射線不透過性マーカーは、「プルバック」画像取得中に長さ方向に平行移動し得るセンサ領域を含む、カテーテルの遠位端付近に配置される。OCTプルバック画像取得を実行するとき、例えば、通常は血管内に放射線不透過性造影剤が注入され、血管内腔全体が放射性不透過性になり、カテーテル及び/又はトランスデューサに組み込まれたマーカーを見えづらくする。血管への造影剤注入は、特に自動画像処理ソフトウェアが(又は、人間の目によってさえ)カテーテルの位置を追跡及び視覚化することを困難にし得る。プラーク堆積物の治療は、カテーテルの正確な配置、及び血管壁へのダメージの回避を要求するため、血管に対するカテーテル及び/又はトランスデューサの位置の不正確なトラッキングは、血管系の大部分を既存の処置に対してオフリミットにし得る。   For example, when an intravascular imaging scan (for example, IVUS, OCT, etc.) by a catheter is superimposed on an angiography / fluorescence / X-ray scan, a radiopaque contrast agent injected into the blood vessel when acquiring a radiographic image Due in part to the use of the catheter, it may be difficult to locate the catheter and transducer. As described above, imaging catheters typically include a radiopaque marker that is placed at a predetermined location along the imaging region of the catheter body. In general, radiopaque markers are placed near the distal end of the catheter, including a sensor region that can translate longitudinally during “pullback” image acquisition. When performing OCT pullback image acquisition, for example, a radiopaque contrast agent is usually injected into the blood vessel, making the entire blood vessel lumen radiopaque and viewing the markers incorporated into the catheter and / or transducer. It's hard. Intravascular contrast agent injection can make it difficult for automated image processing software (or even by the human eye) to track and visualize the position of the catheter. Because the treatment of plaque deposits requires accurate placement of the catheter and avoidance of damage to the vessel wall, inaccurate tracking of the catheter and / or transducer position relative to the vessel may cause most of the vasculature to exist. Can be off-limit for treatment.

本発明は、一般的に、カテーテルの1つ又は複数の顕著な特徴に少なくとも部分的に基づき、診断及び/又はインターベンショナル治療処置中に血管内のカテーテルの1つ又は複数の部分をトラッキングするためのシステム及び方法を提供する。一実施形態では、カテーテル内のセンサ(例えば、イメージングプローブ)の平行移動中、センサは、一般的に、腔内データを取得するとき、カテーテルの長さ沿いに長さ方向に平行移動する。平行移動は、センサのプルバックであり得る。センサの平行移動の結果、カテーテルのシース内に内部空間、又はネガティブスペースが残る。ネガティブスペースは、特に血管内に注入された造影剤の存在下で、センサそのものを含め、カテーテルの1つ又は複数の部分の位置の決定において使用される顕著な特徴として機能し得る。   The present invention generally tracks one or more portions of a catheter within a blood vessel during a diagnostic and / or interventional treatment procedure based at least in part on one or more salient features of the catheter. Systems and methods are provided. In one embodiment, during translation of a sensor (eg, an imaging probe) within a catheter, the sensor generally translates longitudinally along the length of the catheter when acquiring intraluminal data. The translation may be a sensor pullback. As a result of the translation of the sensor, an internal or negative space remains in the sheath of the catheter. The negative space can serve as a salient feature used in determining the location of one or more portions of the catheter, including the sensor itself, especially in the presence of contrast agent injected into the blood vessel.

一部の処置では、血管の画像データを取得するために、血管に造影剤が投与され得る。一実施形態では、造影剤は放射線不透過性で、血管造影画像の取得を可能にし得る。カテーテルのネガティブスペースは、放射線透過性の特性を有し得る。本明細書で使用される「放射性透過性」との用語は、一般的に、電磁放射、特にX線及び蛍光X線透視に対してほぼ透過性である特性を指す。血管造影中、腔内処置の改良された視覚化を提供し、また、血管内のセンサの視覚化及び操作をさらに援助するために、腔内データと重ね合わせされ得る血管造影画像を取得できるよう、血管に放射線不透過性造影剤が投与される。   In some procedures, a contrast agent can be administered to the blood vessel to obtain blood vessel image data. In one embodiment, the contrast agent is radiopaque and may allow acquisition of angiographic images. The negative space of the catheter can have radiolucent properties. As used herein, the term “radiotransparent” generally refers to a property that is substantially transparent to electromagnetic radiation, particularly x-ray and fluoroscopy. Provides improved visualization of intraluminal procedures during angiography, and allows acquisition of angiographic images that can be overlaid with intraluminal data to further assist in visualization and manipulation of sensors in the blood vessel A radiopaque contrast agent is administered to the blood vessel.

血管造影中、カテーテル内の放射線透過性のネガティブスペースは、X線照射の比較的低い減衰を提供し、よって、ネガティブスペースは、周辺組織及び/又はカテーテル構造物とは異なる見かけを有する(例えば、より明るい色)。したがって、血管造影中に放射線不透過性造影剤が血管に注入される場合、カテーテルの1つ又は複数の部分、例えばセンサ等の位置を、関連するネガティブスペースに基づき、追跡することができる。より具体的には、ネガティブスペースの特定の特性、例えば、限定はされないが、形状、ジオメトリ、及び寸法等を使用して、センサの位置を決定することができる。例えば、ネガティブスペースの長さに基づき、センサの位置が決定されてもよい(例えば、ネガティブスペースの長さが、プルバック中にセンサが移動された距離に略等しい)。   During angiography, the radiolucent negative space within the catheter provides a relatively low attenuation of x-ray exposure, and thus the negative space has a different appearance than the surrounding tissue and / or catheter structure (e.g. Lighter color). Thus, when a radiopaque contrast agent is injected into a blood vessel during angiography, the position of one or more portions of the catheter, such as a sensor, can be tracked based on the associated negative space. More specifically, specific characteristics of the negative space, such as, but not limited to, shape, geometry, and dimensions can be used to determine the position of the sensor. For example, the position of the sensor may be determined based on the length of the negative space (eg, the length of the negative space is approximately equal to the distance the sensor has been moved during pullback).

したがって、本発明は、重ね合わせシステムにおいて血管造影処置中にカテーテルの1つ又は複数の部分(例えば、イメージングプローブ)を追跡するより正確なシステム及び方法を提供する。このシステムを使用する医師は、あまり明瞭でなく、不正確な配置を提供する放射線不透過性マーカーに専ら依存する現在のシステム及び方法に付随する欠点を伴うことなく、腔内処置を実行するとき、重ね合わせシステムを続けて使用することができる。   Thus, the present invention provides a more accurate system and method for tracking one or more portions of a catheter (eg, an imaging probe) during an angiographic procedure in an overlay system. When physicians using this system perform intraluminal procedures without the disadvantages associated with current systems and methods that rely heavily on radiopaque markers that provide less precise and inaccurate placement The superposition system can be used continuously.

本発明のシステム及び方法は、完全に満たされた血管内のトランスデューサの影を直接検出することに伴う課題を克服することを助けるので、本発明のシステム及び方法を使用する医師は、より簡単に関心のある構造物を特定し、これらの構造物に戻ることができる。したがって、処置にかかる時間が短くなり、患者及び医師のX線放射に対する曝露は少なくなる。さらに、本発明のシステム及び方法に基づくカテーテルの1つ又は複数の部分の追跡は、さもなければ要求される放射線不透過性マーカーの量を減少させる。   The system and method of the present invention helps overcome the challenges associated with directly detecting the shadow of a fully filled intravascular transducer so that a physician using the system and method of the present invention can more easily The structures of interest can be identified and returned to these structures. Thus, the time required for the procedure is reduced and the patient and physician are less exposed to x-ray radiation. Furthermore, tracking one or more portions of the catheter based on the systems and methods of the present invention reduces the amount of radiopaque markers that would otherwise be required.

特定の側面によれば、本発明は、腔内処置のためのシステムを含む。一実施形態では、システムは、カテーテル内に配置された、導管の腔内データを取得可能なセンサと、導管の腔外画像データを取得可能な腔外イメージングモダリティとを含む。また、システムは、腔内データの取得中、カテーテル内のセンサが平行移動されている間に腔内データを受け取り、センサの平行移動中、導管の腔外画像データを受け取り、腔内データを腔外画像データと重ね合わせ、放射線不透過性造影剤の存在下でカテーテルの放射線透過性特徴を検出する、少なくとも1つのプロセッサを含む。放射線透過性特徴は、センサの平行移動によって生じる、センサが存在しない内部空間又はネガティブスペースを有するカテーテルのセクションである。一実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、さらに、ネガティブスペースの特性を特定し、特定された特性に少なくとも部分的に基づき、センサの位置を決定するよう構成される。   According to certain aspects, the present invention includes a system for endoluminal procedures. In one embodiment, the system includes a sensor disposed in the catheter capable of acquiring intraluminal data of the conduit and an extraluminal imaging modality capable of acquiring extraluminal image data of the conduit. The system also receives intraluminal data while the sensor in the catheter is translated during acquisition of intraluminal data, and receives extraluminal image data of the conduit and translates the intraluminal data during translation of the sensor. At least one processor is included that overlays the outer image data and detects a radiolucent feature of the catheter in the presence of a radiopaque contrast agent. A radiolucent feature is a section of a catheter having an internal or negative space where no sensor is present, caused by the translation of the sensor. In one embodiment, the at least one processor is further configured to identify a characteristic of the negative space and determine a position of the sensor based at least in part on the identified characteristic.

他の側面によれば、本発明はさらに、腔内処置のための方法を含む。一実施形態では、方法は、カテーテル内に配置されたセンサによって導管の腔内データを取得するステップと、腔外イメージングモダリティによって導管の腔外画像データを取得するステップと、腔内データを腔外画像データと重ね合わせるステップとを含む。方法は、さらに、放射線不透過性造影剤の存在下でカテーテルの放射線透過性特徴を検出するステップを含む。放射線透過性特徴は、一般的には腔内データ取得中のセンサの平行移動によって生じる、センサが存在しない内部空間又はネガティブスペースを有するカテーテルのセクションである。方法はさらに、ネガティブスペースの特性を特定し、ネガティブスペースの特定された特性に少なくとも部分的に基づき、センサの位置を決定するステップを含む。   According to another aspect, the invention further includes a method for endoluminal treatment. In one embodiment, the method includes obtaining intraluminal data of a conduit with a sensor disposed within the catheter, obtaining extraluminal image data of the conduit with an extraluminal imaging modality, and excluding intraluminal data from the extraluminal data. Superimposing with the image data. The method further includes detecting a radiolucent feature of the catheter in the presence of a radiopaque contrast agent. A radiolucent feature is a section of a catheter having an internal or negative space where no sensor is present, typically caused by translation of the sensor during intracavitary data acquisition. The method further includes identifying the characteristics of the negative space and determining the position of the sensor based at least in part on the identified characteristics of the negative space.

図1は、本開示に係るカテーテル画像重ね合わせを実施するためのシステムの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a system for performing catheter image superposition according to the present disclosure. 図2は、重症なセグメントを含む動脈の三次元長さの模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the three-dimensional length of an artery including a severe segment. 図3は、アテローム性プラークの異なる要素を図解するために、長さ方向のセクションが線2に沿って取り除かれた、図2に示される動脈の一部の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a portion of the artery shown in FIG. 2 with the longitudinal section removed along line 2 to illustrate the different elements of atherosclerotic plaque. 図4は、本開示に係るイメージングカテーテルが動脈内に挿入された、図2及び3の動脈の模式図である。FIG. 4 is a schematic view of the artery of FIGS. 2 and 3 with an imaging catheter according to the present disclosure inserted into the artery. 図5は、動脈内のイメージングカテーテルを含む、図4に示された動脈の一部の詳細図である。FIG. 5 is a detailed view of the portion of the artery shown in FIG. 4 including the imaging catheter in the artery. 図6は、イメージング要素のプルバック動作を示す、図5のイメージングカテーテルの遠位部分の拡大図である。6 is an enlarged view of the distal portion of the imaging catheter of FIG. 5, illustrating the pullback operation of the imaging element. 図7は、本開示に係るOCTシステムの構成要素の概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of components of an OCT system according to the present disclosure. 図8は、図7のOCTシステムのOCTイメージングエンジンを詳細に示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram illustrating in detail the OCT imaging engine of the OCT system of FIG. 図9は、本開示に係るOCT患者インターフェイスモジュールの概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram of an OCT patient interface module according to the present disclosure. 図10は、本開示に係るプルバック動作中、OCTイメージングファイバが辿るパターンを示す。FIG. 10 shows a pattern followed by an OCT imaging fiber during pullback operation according to the present disclosure. 図11は、本開示に係るOCTイメージングカテーテルのイメージング動作によって生じるスキャンラインのパターンを示す。FIG. 11 shows a scan line pattern resulting from the imaging operation of the OCT imaging catheter according to the present disclosure. 図12は、本開示に係る画像処理前の、OCT画像が生成された動脈の血管造影図の表示である。FIG. 12 is a display of an angiogram of an artery from which an OCT image is generated before image processing according to the present disclosure. 図13は、カテーテルの特定された放射線透過性特徴を示す画像処理後の図12の動脈の血管造影図の表示である。FIG. 13 is a display of the angiogram of the artery of FIG. 12 after image processing showing the identified radiolucent characteristics of the catheter.

本発明の実施形態に基づき、画像データ取得装備、及びフレキシブルな細長い部材(例えば、カテーテル、ガイドワイヤー等)に搭載されたイメージングプローブ(例えば、IVUSトランスデューサプローブ)に関連付けられた位置情報及び血管内画像を同時に提供する表示を単一のディスプレイ上に生成するデータ/画像プロセッサを含む後述の例によって、方法及びシステムが説明される。後により詳細に説明されるように、本開示に係るシステムは、カテーテルの放射線透過性特徴に少なくとも部分的に基づき、診断及び/又はインターベンショナル治療処置中、血管中の血管内イメージングカテーテルの位置を正確に追跡するよう構成される。   In accordance with embodiments of the present invention, image data acquisition equipment and position information and intravascular images associated with imaging probes (eg, IVUS transducer probes) mounted on flexible elongated members (eg, catheters, guidewires, etc.) The method and system are illustrated by the examples described below, including a data / image processor that generates a display that simultaneously provides on a single display. As will be explained in more detail later, the system according to the present disclosure is based at least in part on the radiolucent characteristics of the catheter, and the location of the intravascular imaging catheter in the blood vessel during diagnostic and / or interventional treatment procedures. Configured to track accurately.

まず図1を参照すると、血管造影/蛍光X線透視及び血管内超音波画像の重ね合わせの形態で本発明を実施するための例示的システムが概略的に示されている。放射線及び超音波画像データ収集サブシステムは、一般的に当該分野において良く知られている。放射線画像データに関して、患者10は、血管造影テーブル12上に配置されている。血管造影テーブル12は、血管造影/蛍光X線透視ユニットのCアーム14がテーブル12上の患者10に対して動作可能な位置に配置されるのに十分な空間を提供するよう配置される。血管造影/蛍光X線透視Cアーム14によって取得された放射線画像データは、通信ケーブル16を介して血管造影/蛍光X線透視プロセッサ18に移動する。血管造影/蛍光X線透視プロセッサ18は、ケーブル16を介して受信された放射線画像データを血管造影/蛍光X線透視画像データに変換する。血管造影/蛍光X線透視(「放射線」)画像データは、最初はプロセッサ18内に保存される。   Referring first to FIG. 1, an exemplary system for practicing the present invention in the form of angiography / fluoroscopy and intravascular ultrasound image superposition is schematically shown. Radiation and ultrasound image data acquisition subsystems are generally well known in the art. Regarding the radiographic image data, the patient 10 is arranged on the angiography table 12. The angiography table 12 is arranged to provide sufficient space for the C-arm 14 of the angiography / fluoroscopy unit to be placed in an operable position on the table 10 on the table 12. The radiographic image data acquired by the angiography / fluorescence fluoroscopy C-arm 14 moves to the angiography / fluorescence fluoroscopy processor 18 via the communication cable 16. The angiography / fluorescence fluoroscopy processor 18 converts the radiographic image data received via the cable 16 into angiography / fluorescence fluoroscopy image data. Angiographic / fluoroscopic (“radiation”) image data is initially stored in the processor 18.

超音波画像データの取得に関連付けられたシステムの部分に関して、診断プローブ22(具体的には、IVUSプローブ)を含む遠位端が血管の所望のイメージング箇所の近傍に位置するよう、IVUSカテーテル等のイメージングカテーテル20が患者10の体内に挿入される。図1では特に特定されていないが、プローブ22付近に配置された放射線不透過性材料は、放射線画像内でプローブ22の現在位置の指標を提供する。一例として、診断プローブ22は超音波を発生し、診断プローブ22の近傍領域を表す超音波エコーを受信し、当該超音波エコーを対応する電気信号に変換する。対応する電気信号は、イメージングカテーテル20の長さに沿って近位コネクタ24に送信される。プローブ22のIVUSバージョンは、シングル及びマルチトランスデューサ素子構成を含む様々な構成で実現される。マルチトランスデューサ素子構成の場合、トランスデューサアレイが、例えばイメージングカテーテル20の長軸沿いに線形に、カテーテル20の長軸に関して曲線状に、又は長軸まわりに円周状に配置され得る。   With respect to the portion of the system associated with the acquisition of ultrasound image data, such as an IVUS catheter or the like such that the distal end containing the diagnostic probe 22 (specifically, the IVUS probe) is located near the desired imaging location of the blood vessel. An imaging catheter 20 is inserted into the patient 10. Although not specifically identified in FIG. 1, the radiopaque material placed near the probe 22 provides an indication of the current position of the probe 22 in the radiographic image. As an example, the diagnostic probe 22 generates an ultrasonic wave, receives an ultrasonic echo representing a region near the diagnostic probe 22, and converts the ultrasonic echo into a corresponding electrical signal. Corresponding electrical signals are transmitted to the proximal connector 24 along the length of the imaging catheter 20. The IVUS version of probe 22 can be implemented in a variety of configurations, including single and multi-transducer element configurations. In the case of a multi-transducer element configuration, the transducer array may be arranged, for example, linearly along the major axis of the imaging catheter 20, in a curve with respect to the major axis of the catheter 20, or circumferentially about the major axis.

カテーテル20の近位コネクタ24は、カテーテル画像プロセッサ26に通信結合される。カテーテル画像プロセッサ26は、近位コネクタ24を介して受信された信号を、例えば、血管セグメントの断面画像に変換する。さらに、カテーテル画像プロセッサ26は、血管の長さに沿って取得された血管のスライスに対応する長さ方向断面画像を生成する。カテーテル画像プロセッサ26によって表示されるIVUS画像データは、最初はプロセッサ26内に保存される。   Proximal connector 24 of catheter 20 is communicatively coupled to catheter image processor 26. The catheter image processor 26 converts the signal received via the proximal connector 24 into, for example, a cross-sectional image of a blood vessel segment. In addition, the catheter image processor 26 generates a longitudinal cross-sectional image corresponding to the slice of the blood vessel acquired along the length of the blood vessel. The IVUS image data displayed by the catheter image processor 26 is initially stored in the processor 26.

診断プローブ22によって取得され、カテーテル画像プロセッサ26によって処理される診断イメージングデータの種類は、本発明の実施形態ごとに異なる。特定の実施形態によれば、診断プローブ22は、機能的フロー測定値とも呼ばれる、血行動態情報(例えば、血流の速度及び圧力)を提供するための1つ又は複数のセンサ(例えば、ドップラー及び/又は圧力)を備える。かかる実施形態では、機能的フロー測定値は、カテーテル画像プロセッサ26によって処理される。したがって、「画像」との用語は、血圧、血流速度/量、血管断面組成、血液全体のせん断応力、血液/血管壁境界におけるせん断応力等を含む血管情報を表す様々な態様を含むよう幅広く解釈されるべきことに留意されたい。血管の特定の部分の血行動態データを取得する場合、効果的な診断は、心血管疾患を表す機能的フロー指標を観測しつつ、血管内の診断プローブ22の現在位置を視覚化する能力に依拠する。血行動態及び放射線画像の重ね合わせは、病的血管の正確な治療を援助する。あるいは、カテーテル搭載センサの代わりに、センサは、ガイドワイヤー、例えば直径0.018”以下のガイドワイヤーに搭載され得る。したがって、本発明の実施形態によれば、様々な種類のプローブだけでなく、かかるプローブが遠位端に搭載される様々なフレキシブルな細長い部材(例えば、カテーテル、ガイドワイヤー)が使用される。   The type of diagnostic imaging data acquired by the diagnostic probe 22 and processed by the catheter image processor 26 varies from embodiment to embodiment. According to certain embodiments, the diagnostic probe 22 may include one or more sensors (eg, Doppler and so on) for providing hemodynamic information (eg, blood flow velocity and pressure), also referred to as functional flow measurements. (Or pressure). In such embodiments, functional flow measurements are processed by the catheter image processor 26. Thus, the term “image” is broad to include a variety of aspects that represent blood vessel information including blood pressure, blood flow velocity / volume, blood vessel cross-sectional composition, total blood shear stress, shear stress at the blood / blood vessel wall boundary, and the like. Note that it should be interpreted. When obtaining hemodynamic data for a particular portion of a blood vessel, effective diagnosis relies on the ability to visualize the current location of the diagnostic probe 22 within the blood vessel while observing functional flow indicators that represent cardiovascular disease. To do. The overlay of hemodynamics and radiographic images aids accurate treatment of pathological blood vessels. Alternatively, instead of a catheter mounted sensor, the sensor may be mounted on a guide wire, eg, a guide wire having a diameter of 0.018 ″ or less. Thus, according to embodiments of the present invention, not only various types of probes, Various flexible elongated members (eg, catheters, guidewires) on which such probes are mounted at the distal end are used.

重ね合わせプロセッサ30は、ライン32を介してカテーテル画像プロセッサ26からIVUS画像データを受け取り、ライン34を介して放射線画像プロセッサ18から放射線画像データを受け取る。あるいは、センサとプロセッサとの間の通信は、無線媒体を介して実施される。重ね合わせプロセッサ30は、受け取られた画像データから導出された放射線及びIVUS画像フレームの両方を含む重ね合わせ画像を表示する。本発明の一実施形態によれば、同時に表示されるIVUS画像データに対応する位置の放射線画像上に指標(例えば、放射線不透過性マーカーアーチファクト)がもたらされる。重ね合わせプロセッサ30は、まず、ライン34を介して放射線画像プロセッサ18から受け取られた血管造影画像データを、画像データメモリ40の第1の部分36にバッファする。その後、カテーテル処置の最中、ライン32及び34を介して受け取られたIVUS及び放射線不透過性マーカー画像データは、画像データメモリ40の第2の部分38及び第3の部分42内にそれぞれ保存される。IVUS画像フレームと、対応する放射線(放射線不透過性マーカー)画像データフレームとを関連付けるよう、保存された画像データの個別に表示されるフレームが適切にタグ付けされる(例えば、タイムスタンプ、シーケンス番号等)。IVUSデータではなく血行動態データが取得される一実施形態では、血行動態データは、第2の部分38に保存される。   The overlay processor 30 receives IVUS image data from the catheter image processor 26 via line 32 and receives radiation image data from the radiation image processor 18 via line 34. Alternatively, communication between the sensor and the processor is performed via a wireless medium. The overlay processor 30 displays a superimposed image that includes both radiation and IVUS image frames derived from the received image data. In accordance with one embodiment of the present invention, an indicator (eg, a radiopaque marker artifact) is provided on a radiographic image at a location corresponding to simultaneously displayed IVUS image data. The overlay processor 30 first buffers the angiographic image data received from the radiation image processor 18 via line 34 in the first portion 36 of the image data memory 40. Thereafter, during catheterization, IVUS and radiopaque marker image data received via lines 32 and 34 are stored in the second portion 38 and the third portion 42 of the image data memory 40, respectively. The Individually displayed frames of stored image data are appropriately tagged (eg, timestamps, sequence numbers) to associate IVUS image frames with corresponding radiographic (radiopaque marker) image data frames. etc). In one embodiment where hemodynamic data is acquired rather than IVUS data, the hemodynamic data is stored in the second portion 38.

また、血管造影/蛍光X線透視イメージングデバイスの視野内の患者の表面上に、又は患者近傍の位置に、追加マーカーが配置され得る。これらのマーカーの位置は、放射線不透過性マーカーアーチファクトを血管造影画像上の正確な位置に配置するために使用される。   Additional markers may also be placed on the patient's surface within the field of view of the angiography / fluoroscopic imaging device or at a location near the patient. The location of these markers is used to place radiopaque marker artifacts at precise locations on the angiographic image.

重ね合わせプロセッサ30は、画像データメモリ40の第1の部分36、第2の部分38、及び第3の部分42内に先に保存されたデータから重ね合わせ画像をレンダリングする。例えば、第2の部分38から、特定のIVUS画像フレーム/スライスが選択される。重ね合わせプロセッサ30は、第2の部分38から選択されたIVUS画像データと対応する第3の部分42内の蛍光X線画像データを特定する。その後、重ね合わせプロセッサ30は、第3の部分42からの蛍光X線画像データを、第1の部分36から取り出された血管造影画像フレームの上に重ねる。その後、重ね合わせされた放射線及びIVUS画像フレームが、グラフィカルディスプレイデバイス50上に同時に、互いに隣接して表示される。ディスプレイデバイス50を駆動する重ね合わせされた画像データフレームは、画像データメモリ40内に保存された放射線及びIVUS画像データが取得された処置とは別のセッションでの後のレビューのために、長期記憶装置60にも保存される。   The overlay processor 30 renders the overlay image from data previously stored in the first portion 36, the second portion 38, and the third portion 42 of the image data memory 40. For example, from the second portion 38, a particular IVUS image frame / slice is selected. The overlay processor 30 identifies the fluorescent X-ray image data in the third portion 42 corresponding to the IVUS image data selected from the second portion 38. Thereafter, the overlay processor 30 superimposes the fluorescent X-ray image data from the third portion 42 on the angiographic image frame extracted from the first portion 36. The superimposed radiation and IVUS image frames are then displayed adjacent to each other on the graphical display device 50 simultaneously. The overlaid image data frame driving the display device 50 is stored in a long-term memory for later review in a separate session from the procedure in which the radiation and IVUS image data stored in the image data memory 40 was acquired. It is also stored in the device 60.

一般的に理解されるように、図1に示されるシステムは、血管内超音波法(IVUS)、血管造影法、VH(virtual histology)、FL−IVUS(forward looking IVUS)、IVPA(intravascular photoacoustic)イメージング、FFR(fractional flow reserve)決定、CFR(coronary flow reserve)決定、OCT(optical coherence tomography)、CT(computed tomography)、ICE(intracardiac echocardiography)、FLICE(forward-looking ICE)、intravascular palpography、TEE(transesophageal ultrasound)、サーモグラフィ、MRI(magnetic resonance imaging)、mMRI又はμMRI(micro-magnetic resonance imaging)、又は当該分野で知られる任意の他の医療センシングモダリティ等の任意の数の医療センシング処置を患者に対して行うために使用され得る。さらに、システムは、ラジオ波焼灼術(RFA)、凍結治療、アテレクトミー、又は当該分野において知られる任意の他の医療処置等、患者に対して1つ又は複数の治療又は療法の処置を施すために使用され得る。   As generally understood, the system shown in FIG. 1 can be used for intravascular ultrasound (IVUS), angiography, VH (virtual histology), FL-IVUS (forward looking IVUS), IVPA (intravascular photoacoustic). Imaging, FFR (fractional flow reserve) determination, CFR (coronary flow reserve) determination, OCT (optical coherence tomography), CT (computed tomography), ICE (intracardiac echocardiography), FLICE (forward-looking ICE), intravascular palpography, TEE ( any number of medical sensing procedures on the patient, such as transesophageal ultrasound), thermography, MRI (magnetic resonance imaging), mMRI or μMRI (micro-magnetic resonance imaging), or any other medical sensing modality known in the art Can be used to do. In addition, the system may be used to apply one or more therapeutic or therapeutic procedures to the patient, such as radiofrequency ablation (RFA), cryotherapy, atherectomy, or any other medical procedure known in the art. Can be used.

例えば、体組織等の任意のターゲットが本発明の方法及びシステムによってイメージングされ得る。一部の実施形態では、本発明のシステム及び方法は、組織の腔内でイメージングを行う。限定はされないが、血管、リンパ系及び神経系の脈管、小腸、大腸、胃、食道、結腸、膵管、胆管、肝管の内腔を含む消化管の様々な構造、精管、膣、子宮、及び卵管を含む生殖器系の内腔、集合管、尿細管、尿管、及び膀胱を含む尿路の構造、並びに洞、耳下腺、気管、気管支、及び肺を含む頭部及び頸部並びに呼吸器系の構造を含む様々な生理学的構造の内腔がイメージングされ得る。   For example, any target such as body tissue can be imaged by the method and system of the present invention. In some embodiments, the systems and methods of the present invention image within a tissue cavity. Various structures of the gastrointestinal tract, including but not limited to blood vessels, lymphatic and nervous vessels, small intestine, large intestine, stomach, esophagus, colon, pancreatic duct, bile duct, hepatic duct lumen, vas deferens, vagina, uterus And the structure of the urinary tract including the genital tract lumen, including the fallopian tube, collecting duct, tubule, ureter, and bladder, and the head and neck including the sinus, parotid gland, trachea, bronchi, and lung As well as lumens of various physiological structures, including respiratory system structures can be imaged.

図2は、重症な部分を含む動脈100の三次元長さの模式図である。図2には、内腔102を有する病的動脈100が示されている。動脈100において、血液は近位端106から遠位端108に矢印104によって示される方向に流れる。動脈100内には、狭窄領域110が認められる。動脈壁112は、内膜114、中膜116、及び外膜118の3層からなる。外弾性板(EEL)120が、中膜116と外膜118とを隔てる。動脈100内には狭窄122が認められ、動脈100内の血流を制限する。動脈100の高応力領域126には、フラップ124が示されている。狭窄122の近位には、壊死性コア130を含む脆弱領域128が存在する。一般的に、脆弱領域128のような領域で破裂が起こる。   FIG. 2 is a schematic diagram of the three-dimensional length of the artery 100 including a severe part. In FIG. 2, a pathologic artery 100 having a lumen 102 is shown. In the artery 100, blood flows from the proximal end 106 to the distal end 108 in the direction indicated by arrow 104. Within the artery 100, a stenotic region 110 is observed. The arterial wall 112 is composed of three layers: an intima 114, a medial 116, and an outer membrane 118. An outer elastic plate (EEL) 120 separates the inner film 116 and the outer film 118. A stenosis 122 is observed in the artery 100 and restricts blood flow in the artery 100. A flap 124 is shown in the high stress region 126 of the artery 100. Proximal to the stenosis 122 is a fragile region 128 that includes a necrotic core 130. Generally, a rupture occurs in a region such as the fragile region 128.

図4は、動脈100の狭窄領域110に挿入された遠位端134を有するイメージングカテーテルを模式的に示す。一部の実施形態では、イメージングカテーテル132は、イメージングカテーテル132が動脈100内の所望の位置に操作されることを可能にするガイドワイヤー136上で挿入される。図5に示されるように、イメージングカテーテル132は、動脈100の疾患部分及び正常部分をイメージングするためのイメージングセンサ138を含む。イメージングセンサ138は、例えば、回転式超音波トランスデューサ、フェーズドアレイ/cMUT等の超音波トランスデューサ素子アレイ、光干渉断層法(OCT)プローブ、分光法プローブ、血管内視鏡、又は腔内画像データを取得するための他の種類のイメージングセンサである。イメージングセンサ138の遠位には、特に、困難な曲がりくねった、狭窄された、又は閉塞された血管において、イメージングカテーテル132がガイドワイヤー136上を容易に辿ることを可能にするテーパ状先端140が存在する。他の実施形態では、テーパ状先端140は閉端であり得る。イメージングカテーテル132は、血管の所望の長さにわたって引き戻され又は挿入され、この所望の長さに沿ってイメージング情報が取得され、その後、イメージング情報から取得された周辺断面画像のセットから、疾患及び正常部分を含む血管壁の立体モデルが作成される。IVUS等のいくつかの技術は、血流及び血栓のイメージングを可能にする。   FIG. 4 schematically illustrates an imaging catheter having a distal end 134 inserted into the stenotic region 110 of the artery 100. In some embodiments, the imaging catheter 132 is inserted over a guidewire 136 that allows the imaging catheter 132 to be manipulated to a desired location within the artery 100. As shown in FIG. 5, the imaging catheter 132 includes an imaging sensor 138 for imaging the diseased and normal portions of the artery 100. The imaging sensor 138 acquires, for example, a rotary ultrasonic transducer, an ultrasonic transducer element array such as a phased array / cMUT, an optical coherence tomography (OCT) probe, a spectroscopic probe, a vascular endoscope, or intracavity image data. It is another type of imaging sensor. Distal to the imaging sensor 138 is a tapered tip 140 that allows the imaging catheter 132 to easily follow over the guidewire 136, particularly in difficult, tortuous, constricted or occluded blood vessels. To do. In other embodiments, the tapered tip 140 can be closed. The imaging catheter 132 is pulled back or inserted over the desired length of the blood vessel, imaging information is acquired along this desired length, and then from the set of peripheral cross-sectional images acquired from the imaging information, disease and normal A three-dimensional model of the blood vessel wall including the portion is created. Some techniques, such as IVUS, allow blood flow and thrombus imaging.

図6は、イメージングセンサ138のプルバック動作を示す、図5のイメージングカテーテル132の遠位部分の拡大図である。本明細書中により詳細に記載されるように、血管100の内腔102の画像は、プルバック方法を介してイメージングセンサ138によって取得され得る。図示されるように、プルバック中、イメージングセンサ138及びイメージングセンサ138に結合された駆動軸140は、矢印144によって示されるように、矢印146における破線の枠によって指し示されるシース内の第1の位置から、カテーテルシース142中を引き戻され(及び/又は回転され)得る。プルバック前にイメージングセンサ138が存在した部分に、カテーテルシース142の内部空間148又は「ネガティブスペース」が残る。   FIG. 6 is an enlarged view of the distal portion of the imaging catheter 132 of FIG. 5 illustrating the pullback operation of the imaging sensor 138. As described in more detail herein, an image of lumen 102 of blood vessel 100 can be acquired by imaging sensor 138 via a pullback method. As shown, during pullback, imaging sensor 138 and drive shaft 140 coupled to imaging sensor 138 are in a first position within the sheath indicated by the dashed frame at arrow 146, as indicated by arrow 144. Can be pulled back (and / or rotated) through the catheter sheath 142. The internal space 148 or “negative space” of the catheter sheath 142 remains where the imaging sensor 138 was present before the pullback.

上記したように、イメージングカテーテル132の1つ又は複数の部分は、1つ又は複数の放射線不透過性要素を含み得る。「放射線不透過性」との用語は、一般的に、放射線画像(例えば、レントゲン写真)において、及び蛍光X線透視下で可視である特性を指す。図示されるように、イメージングセンサ138は、例えば、放射線不透過性要素又はマーカー141を含み得る。駆動軸140及びガイドワイヤー136も、それらの上に配置された放射線不透過性マーカーを含み得る。放射線不透過性マーカー141は、フルオロスコープ上で視認可能であり、これにより、カテーテルが患者の体内に挿入され及び/又は体内から引き出されるとき、医師がカテーテルの位置/経路を追跡することを可能にする。   As described above, one or more portions of the imaging catheter 132 may include one or more radiopaque elements. The term “radiopaque” generally refers to a property that is visible in radiographic images (eg, radiographs) and under fluoroscopic fluoroscopy. As shown, imaging sensor 138 may include, for example, a radiopaque element or marker 141. The drive shaft 140 and guide wire 136 may also include radiopaque markers disposed thereon. Radiopaque marker 141 is visible on the fluoroscope, which allows the physician to track the location / pathway of the catheter as the catheter is inserted into and / or withdrawn from the patient's body To.

プルバック中にカテーテルシース142内に残されるネガティブスペース148は、放射線透過性特徴として機能し得る。本明細書で使用される「放射線透過性」との用語は、一般的に、電磁放射、特にX線及び蛍光X線透視に対してほぼ透過性な特性を指す。したがって、蛍光X線透視中、ネガティブスペース148は、内腔の異常、血管形成術のアウトカム、血栓形成、又は血管閉塞に関して画像を解釈できなくする程に顕著な画質の劣化を伴うことなく、腔内造影剤によってイメージングされた冠動脈等の身体構造がカテーテルを介して可視化され得る程度に十分低いX線照射の減衰を提供することができる。本明細書中により詳細に記載されるように、カテーテルベース血管内イメージングスキャン(例えば、IVUS、OCT等)と、血管造影/蛍光X線透視/X線スキャンとの重ね合わせを使用する場合、画像ガイド冠血管インターベンション中、イメージングカテーテル132の1つ又は複数の部分、特にイメージングセンサ138の位置は、放射線透過性ネガティブスペース148に少なくとも部分的に基づき正確に追跡され得る。   The negative space 148 left in the catheter sheath 142 during pullback can serve as a radiolucent feature. As used herein, the term “radiotransparent” generally refers to a property that is substantially transparent to electromagnetic radiation, particularly X-ray and fluoroscopy. Thus, during fluoroscopic fluoroscopy, the negative space 148 can be used without any significant image quality degradation to the extent that the image cannot be interpreted with respect to lumen abnormalities, angioplasty outcomes, thrombus formation, or vascular occlusion. X-ray radiation attenuation can be provided that is sufficiently low that a body structure such as a coronary artery imaged by an internal contrast agent can be visualized through a catheter. When using a superposition of a catheter-based intravascular imaging scan (eg, IVUS, OCT, etc.) and angiography / fluoroscopy / X-ray scan, as described in more detail herein, the image During guided coronary intervention, the position of one or more portions of the imaging catheter 132, particularly the imaging sensor 138, can be accurately tracked based at least in part on the radiolucent negative space 148.

例示的な実施形態では、本発明は、OCTによって取得された画像を、血管造影/蛍光X線透視/X線スキャンと重ね合わせするためのシステムを提供する。芸術保存及び診断医療、例えば眼科等の様々な用途において、市販されているOCTシステムが使用されている。また、OCTは、例えば、冠動脈疾患の診断を補助するために、interventional cardiologyにおいても使用されている。OCTシステム及び方法は、米国特許出願公開第2011/0152771号、米国特許出願公開第2010/0220334号、米国特許出願公開第2009/0043191号、米国特許出願公開第2008/0291463号、及び米国特許出願公開第2008/0180683号に開示されており、これにより、これらの文献の内容は、全体として参照により援用される。   In an exemplary embodiment, the present invention provides a system for superimposing images acquired by OCT with angiography / fluoroscopy / x-ray scan. Commercially available OCT systems are used in various applications such as art preservation and diagnostic medicine, eg ophthalmology. OCT is also used in interventional cardiology, for example, to assist in the diagnosis of coronary artery disease. OCT systems and methods are described in U.S. Patent Application Publication No. 2011/0152771, U.S. Patent Application Publication No. 2010/0220334, U.S. Patent Application Publication No. 2009/0043191, U.S. Patent Application Publication No. 2008/0291463, and U.S. Patent Application. Publication No. 2008/0180683, the contents of these documents are hereby incorporated by reference in their entirety.

OCTでは、ターゲット組織をイメージングするために、光源がイメージングデバイスに光線を供給する。光源内には、光増幅器、及びユーザーが増幅される光の波長を選択することを可能にするチューナブルフィルタが存在する。医療用途に一般的に使用される波長は、近赤外光、例えば約800nm〜1700nmを含む。   In OCT, a light source supplies light to an imaging device to image a target tissue. Within the light source are optical amplifiers and tunable filters that allow the user to select the wavelength of light to be amplified. Wavelengths commonly used for medical applications include near infrared light, eg, about 800 nm to 1700 nm.

一般的に、OCTシステムには、システムの光学的配置に基づき互いに異なる、共通ビーム経路システム及び微分ビーム経路システムの2つの種類が存在する。共通ビーム経路システムは、生成された全ての光を単一の光ファイバを通して送り、基準信号及びサンプル信号を生成する一方、微分ビーム経路システムは、光の一部がサンプルに向けられ、他の部分が基準面に向けられるよう、生成された光を分割する。共通ビーム経路干渉計は、例えば、米国特許第7,999,938号、米国特許第7,995,210号、及び米国特許第7,787,127号においてより詳細に記載されており、これらの文献の内容は、全体として参照によって本明細書に援用される。   In general, there are two types of OCT systems, a common beam path system and a differential beam path system, which differ from each other based on the optical arrangement of the system. A common beam path system sends all generated light through a single optical fiber to generate a reference signal and a sample signal, while a differential beam path system is where a portion of the light is directed to the sample and the other part The generated light is split so that is directed to the reference plane. Common beam path interferometers are described in more detail, for example, in US Pat. No. 7,999,938, US Pat. No. 7,995,210, and US Pat. No. 7,787,127, The contents of the literature are hereby incorporated by reference in their entirety.

微分ビーム経路システムでは、光源からの増幅された光が干渉計に入力され、光の一部がサンプルに向けられ、他の部分が基準面に向けられる。光ファイバの遠位端は、カテーテル処置中にターゲット組織を調べるためのカテーテルと連結される。組織からの反射光は、基準面からの信号と再結合され、(光電検出器によって測定される)干渉縞を形成し、ミクロンスケールでのターゲット組織の正確な深さ分解(depth-resolved)イメージングを可能にする。例示的な微分ビーム経路干渉計は、Mach-Zehnder干渉計及びMichelson干渉計である。微分ビーム経路干渉計は、例えば、米国特許第7,783,337号、米国特許第6,134,003号、及び米国特許第6,421,164号においてより詳細に記載されており、これらの文献の内容は、全体として参照により本明細書に援用される。   In a differential beam path system, amplified light from a light source is input to an interferometer, a portion of the light is directed to a sample and the other portion is directed to a reference plane. The distal end of the optical fiber is coupled to a catheter for examining the target tissue during the catheter procedure. Reflected light from the tissue is recombined with the signal from the reference plane to form interference fringes (measured by a photoelectric detector) and accurate depth-resolved imaging of the target tissue at the micron scale Enable. Exemplary differential beam path interferometers are Mach-Zehnder interferometers and Michelson interferometers. Differential beam path interferometers are described in more detail, for example, in US Pat. No. 7,783,337, US Pat. No. 6,134,003, and US Pat. No. 6,421,164, The contents of the literature are hereby incorporated by reference in their entirety.

図7は、本発明の一部の実施形態に係る微分ビーム経路OCTシステムの上位ダイアグラムを示す。血管内イメージングのために、光ファイバ・ベース・イメージング・カテーテル826を介して、血管内腔に光線が供給される。イメージングカテーテルは、ハードウェアを介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、イメージングエンジン859、及びユーザーコントロールを含むハンドヘルド患者インターフェイスモジュール(PIM)839を含む。図8に示されるように、イメージングカテーテルの近位端はPIM839に接続され、PIM839は、イメージングエンジンに接続される。   FIG. 7 shows a high-level diagram of a differential beam path OCT system according to some embodiments of the present invention. For intravascular imaging, light is delivered to the vascular lumen via a fiber optic based imaging catheter 826. The imaging catheter is connected to software on the host workstation via hardware. The hardware includes an imaging engine 859 and a handheld patient interface module (PIM) 839 that includes user controls. As shown in FIG. 8, the proximal end of the imaging catheter is connected to a PIM 839, which is connected to an imaging engine.

図8は、イメージングエンジン859(例えば、ベッドサイドユニット)の構成要素の詳細図を与える。イメージングエンジン859は、電源849、光源827、干渉計931、及び可変遅延線835、並びにデータ収集(DAQ)ボード855及び光制御ボード(OCB)854を収容する。PIMケーブル841が、イメージングエンジン859をPIM839に接続し、エンジンケーブル845が、イメージングエンジン859をホストワークステーションに接続する。   FIG. 8 provides a detailed view of the components of the imaging engine 859 (eg, bedside unit). The imaging engine 859 houses a power source 849, a light source 827, an interferometer 931, a variable delay line 835, a data acquisition (DAQ) board 855 and an optical control board (OCB) 854. A PIM cable 841 connects the imaging engine 859 to the PIM 839 and an engine cable 845 connects the imaging engine 859 to the host workstation.

図9は、本発明の例示的実施形態に係る微分ビーム経路システム内の光路を示す。画像取得のための光は、光源827から発せられる。この光は、OCT干渉計905と、補助又は「クロック」干渉計911との間で分割される。OCT干渉計に向けられる光は、非対称な分割比でスプリッター917によってさらに分割され、スプリッター919によって再結合される。光の大部分は、サンプル経路913に誘導され、残りの部分は基準経路915に誘導される。サンプル経路は、PIM839及びイメージングカテーテル826を通り、画像が取得されるイメージングカテーテルの遠位端において終端する光ファイバを含む。   FIG. 9 shows an optical path in a differential beam path system according to an exemplary embodiment of the present invention. Light for image acquisition is emitted from a light source 827. This light is split between an OCT interferometer 905 and an auxiliary or “clock” interferometer 911. Light directed to the OCT interferometer is further split by splitter 917 with an asymmetric split ratio and recombined by splitter 919. Most of the light is directed to the sample path 913 and the remaining part is directed to the reference path 915. The sample path includes an optical fiber that passes through the PIM 839 and the imaging catheter 826 and terminates at the distal end of the imaging catheter from which an image is acquired.

典型的な血管内OCTは、標準的なインターベンショナル技術、並びにガイドワイヤー、ガイドカテーテル、及び血管造影システム等のツールを使用して、患者のターゲット血管内にイメージングカテーテルを挿入することを含む。回転はスピンモーター861によって駆動され、平行移動はプルバックモーター865によって駆動される。   Typical intravascular OCT involves inserting an imaging catheter into a patient's target vessel using standard interventional techniques and tools such as guidewires, guide catheters, and angiographic systems. The rotation is driven by a spin motor 861 and the translation is driven by a pullback motor 865.

図10は、回転及び平行移動によって定められる画像取得のための動きを表す。血管内の血液が、イメージング用のクリアな溶液によって一時的に押し流される。溶液注入の検出により、PIM又は制御コンソールを介してカテーテルのイメージングコアがトリガーされ、コンソールスクリーンに送られる画像データを集めつつ、回転され1002、プルバックされ、又は両方が行われる。図11に示されるように、内部コアは、イメージングエンジンによって供給される光を使用して、光をAスキャンラインのアレイとして組織に供給し、反射光を検出する。   FIG. 10 shows the movement for image acquisition defined by rotation and translation. The blood in the blood vessel is temporarily swept away by a clear solution for imaging. Detection of solution injection triggers the catheter's imaging core via the PIM or control console and rotates 1002, pulls back, or both, collecting image data that is sent to the console screen. As shown in FIG. 11, the inner core uses light supplied by the imaging engine to supply light to the tissue as an array of A scan lines and detect reflected light.

図11は、血管内のAスキャンの配置を示す。AスキャンA11、A12、...A(N)のうちの1つが血管1006内の特徴の表面(例えば、血管壁)と交差する箇所ごとに、干渉光が反射され、検出される。カテーテル826は、プルバックモーター865によって押され又は引かれて、軸A沿いに平行移動する。   FIG. 11 shows the placement of an A-scan within the blood vessel. A scan A11, A12,. . . Interference light is reflected and detected at each location where one of A (N) intersects a feature surface (eg, vessel wall) in vessel 1006. Catheter 826 is pushed or pulled by pullback motor 865 to translate along axis A.

検出された反射光は、干渉計831のサンプル経路沿いに送信され、スプリッターによって基準経路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、基準経路の長さをサンプル経路の長さと合わせるために、調整可能なファイバコイルを使用する。基準経路長は、ファームウェア又はソフトウェアの制御下で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ーモーターによって調整されてもよい。VDL925内部の自由空間光線は、固定された入出力ファイバからミラーが離れるほど、大きな遅延を受ける。   The detected reflected light is transmitted along the sample path of the interferometer 831 and recombined with the light from the reference path by the splitter. A variable delay line (VDL) 925 on the reference path uses an adjustable fiber coil to match the length of the reference path with the length of the sample path. The reference path length may be adjusted by a stepper motor that translates the mirror on the translation stage under firmware or software control. Free space rays within the VDL 925 experience a greater delay as the mirror moves away from the fixed input / output fiber.

スプリッターからの結合された光は、直交偏光状態に分割され、RFバンド偏波ダイバーシティ時間的干渉縞信号がもたらされる。図8に示されるように、干渉縞信号は、OCB851上のPINフォトダイオードを使用して光電流に変換される。干渉、偏光分離、及び検出ステップは、OCB上の偏波ダイバーシティモジュール(PDM)によって実行される。OCBからの信号は、図8に示されるDAQ855に送信される。DAQは、DSP(digital signal processing)マイクロプロセッサ、及びFPGA(field programmable gate array)を含み、信号をデジタル化し、ホストワークステーション及びPIMと通信する。FPGAは、生の光干渉信号を有意なOCT画像に変換する。また、DAQは、必要に応じてデータを圧縮し、画像伝送帯域幅を1Gbpsに減らす(例えば、非可逆圧縮JPEGエンコーダによってフレームを圧縮する)。   The combined light from the splitter is split into orthogonal polarization states, resulting in an RF band polarization diversity temporal interference fringe signal. As shown in FIG. 8, the interference fringe signal is converted to photocurrent using a PIN photodiode on OCB851. The interference, polarization separation, and detection steps are performed by a polarization diversity module (PDM) on the OCB. The signal from OCB is transmitted to DAQ855 shown in FIG. The DAQ includes a digital signal processing (DSP) microprocessor and a field programmable gate array (FPGA) to digitize the signal and communicate with the host workstation and the PIM. The FPGA converts the raw optical interference signal into a significant OCT image. In addition, DAQ compresses data as necessary and reduces the image transmission bandwidth to 1 Gbps (for example, compresses a frame with a lossy compression JPEG encoder).

AスキャンA11、A12、...、A(N)からデータが収集され、実体的な非一時的メモリ内に保存される。Aスキャンのセットは、一般的にBスキャンを定める。全Aスキャンラインのデータは、合わせて、組織の三次元画像を表す。Aスキャンラインのデータは、一般的にBスキャンと呼ばれ、CT画像とも呼ばれる組織の断面画像を作成するために使用され得る。Aスキャンラインのデータは、本発明のシステム及び方法に従って処理され、組織の画像が生成される。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)、三次元データセットから二次元画像を作成することができる。本発明のシステム及び方法は、CT画像、ILD、又は両方のうちの1つ又は複数を提供する。   A scan A11, A12,. . . , A (N) is collected and stored in tangible non-temporary memory. A set of A scans generally defines a B scan. The data for all A scan lines together represent a three-dimensional image of the tissue. A scan line data is commonly referred to as a B scan and can be used to create a cross-sectional image of a tissue, also referred to as a CT image. The A scanline data is processed according to the system and method of the present invention to generate an image of the tissue. By appropriately processing the data (eg, by fast Fourier transform), a two-dimensional image can be created from the three-dimensional data set. The systems and methods of the present invention provide one or more of CT images, ILD, or both.

上記したように、本開示に係るシステムは、OCTデータを血管造影/蛍光X線透視データと重ね合わせするよう構成される。画像重ね合わせソフトウェアは、血管造影、OCT、及び変位情報を組み合わせ、対象の生理機能周辺の三次元空間のマルチビューを単一の又は複数のディスプレイ上に表示する能力を提供する。血管造影画像をOCT画像と重ね合わせすることは、例えば、三次元画像データを分割することを含み得る。表示される重ね合わせされた画像データは、冠動脈での経皮的冠動脈形成術(PCI)の実施におけるガイドのために使用され得る。   As described above, the system according to the present disclosure is configured to superimpose OCT data with angiography / fluorescence fluoroscopy data. Image overlay software combines angiography, OCT, and displacement information to provide the ability to display multiple views of a three-dimensional space around a target physiology on a single or multiple displays. Superimposing the angiographic image with the OCT image can include, for example, dividing the three-dimensional image data. The displayed superimposed image data can be used for guidance in performing percutaneous coronary angioplasty (PCI) in the coronary arteries.

本発明のシステム及び方法を使用することにより、すなわち、画像コレクタと共配置された放射線不透過性ラベル及び放射線透過性特徴を有するカテーテルを使用することにより、画像内で腔内カテーテル及びその部分(例えば、イメージングセンサ)の位置を特定するための改良されたシステムが提供される。原則的に、方法は、例えばイメージングカテーテルの一部としての画像コレクタを使用して被検者の血管の一部をイメージングするステップと、例えば血管造影法を使用して、画像コレクタと共配置された放射線不透過性ラベルの位置を決定するために被検者をイメージングするステップと、血管造影図内のカテーテルの放射線透過性特徴に対する放射線不透過性ラベルの位置に少なくとも部分的に基づき、血管内画像の位置を特定するステップとを含み得る。   By using the system and method of the present invention, i.e., using a radiopaque label co-located with an image collector and a catheter having radiopaque features, an intraluminal catheter and portions thereof ( For example, an improved system for locating an imaging sensor) is provided. In principle, the method is co-located with the image collector using, for example, angiography, for example, imaging a portion of a subject's blood vessel using an image collector as part of an imaging catheter, for example. Imaging the subject to determine the location of the radiopaque label, and intravascularly based at least in part on the location of the radiopaque label relative to the radiopaque features of the catheter in the angiogram. Identifying the position of the image.

図12は、本開示に係る画像処理前の、OCT画像が生成された冠動脈の血管造影図1100である。初期画像が取得された後、放射線不透過性造影剤が投与され、血管造影画像が取得され得る。血管造影法は、例えば、それぞれがCアーム上に取り付けられた1つ又は複数のフルオロスコープを使用して実行され得る。例えば、より高い精度を達成するために及び/又は重ね合わせをさらに制約するために、複数のフルオロスコープが使用される場合、それぞれが固有の角度に配置されてもよい。2つの蛍光X線透視シーケンス間の角度は、30〜90°であり得る。フルオロスコープ画像シーケンスは、二次元であってもよい。   FIG. 12 is an angiogram 1100 of a coronary artery in which an OCT image is generated before image processing according to the present disclosure. After the initial image is acquired, a radiopaque contrast agent is administered and an angiographic image can be acquired. Angiography can be performed, for example, using one or more fluoroscopes each mounted on a C-arm. For example, when multiple fluoroscopes are used to achieve higher accuracy and / or to further constrain overlay, each may be positioned at a unique angle. The angle between the two fluoroscopic sequences can be 30-90 °. The fluoroscope image sequence may be two-dimensional.

血管のリアルタイム画像は、通常、技師又は医師がリアルタイムでガイドワイヤー又はカテーテルの操作を見ることができるよう、血管内処置中、モニター上に表示される。血管造影図は、ソフトウェアによって処理されてコンピュータ上に表示されてもよく、又は、画像は、可視蛍光材料と組み合わせられたシンチレーション面の閉回路画像であってもよい。新しいフルオロスコープは、従来のシンチレーション面よりも少量のX線照射に反応し、改良された解像度を提供するフラットパネル(アレイ)検出器を使用し得る。   Real-time images of the blood vessels are usually displayed on the monitor during the endovascular procedure so that the technician or doctor can see the operation of the guide wire or catheter in real time. The angiogram may be processed by software and displayed on a computer, or the image may be a closed circuit image of a scintillation surface combined with a visible fluorescent material. New fluoroscopes may use flat panel (array) detectors that respond to smaller amounts of X-ray radiation than conventional scintillation surfaces and provide improved resolution.

図12に示されるように、血管に放射線不透過性造影剤を注入する場合、カテーテルの一部、特にイメージングセンサは見えづらいおそれがある。OCTプルバック画像取得を実行する場合、例えば、血管は典型的には放射線不透過性造影剤によって満たされ、血管の内腔全体が放射線不透過性になり、カテーテル及び/又はトランスデューサに組み込まれたマーカーを見えづらくする。血管への造影剤注入は、特に、自動画像処理ソフトウェアが(又は、人間の目によってさえ)カテーテルの位置を追跡し及び可視化することを困難にする。プラーク堆積物の治療は、カテーテルの正確な配置、及び血管の壁へのダメージの回避を要するため、血管に対するカテーテル及び/又はイメージングセンサの位置の不正確な追跡は、血管系の大部分を既存の処置に対してオフリミットにし得る。   As shown in FIG. 12, when a radiopaque contrast medium is injected into a blood vessel, a part of the catheter, particularly the imaging sensor, may be difficult to see. When performing OCT pullback image acquisition, for example, a blood vessel is typically filled with a radiopaque contrast agent, and the entire lumen of the blood vessel becomes radiopaque, with markers incorporated into the catheter and / or transducer Makes it difficult to see. Intravascular contrast agent injection makes it particularly difficult for automated image processing software (or even by the human eye) to track and visualize the position of the catheter. Because treatment of plaque deposits requires accurate placement of the catheter and avoidance of damage to the walls of the blood vessel, inaccurate tracking of the catheter and / or imaging sensor relative to the blood vessel is prevalent in most of the vasculature. Can be off-limit for this procedure.

図13は、特に重ね合わせシステムにおいて使用される場合、OCTプルバック処置中のイメージングトランスデューサのトラッキングをより良好に可能にするための画像処理後の図12の血管造影図を示す。少なくとも図6に関して図示及び記載されたように、一部のイメージングカテーテルは、血管造影画像の取得中、シース142内部を造影剤によってパージされない。したがって、プルバック中、カテーテルシース142内に残るネガティブスペース148は、放射線透過性であり得る(例えば、空気又は食塩水によって満たされる)。放射線透過性ネガティブスペース148は、一般的に、X線画像内にネガティブスペースを作り出す。本開示に係る画像処理デバイスは、ネガティブスペースを検出し、さらに、ネガティブスペース148の寸法(例えば、形状、サイズ等)に基づき、カテーテルの1つ又は複数の部分の位置、特にイメージングセンサ138の位置を決定するよう構成され得る。   FIG. 13 shows the angiogram of FIG. 12 after image processing to better enable tracking of the imaging transducer during the OCT pullback procedure, especially when used in an overlay system. As shown and described at least with respect to FIG. 6, some imaging catheters are not purged with contrast agent within the sheath 142 during acquisition of angiographic images. Thus, the negative space 148 remaining in the catheter sheath 142 during pullback can be radiolucent (eg, filled with air or saline). The radiolucent negative space 148 generally creates a negative space in the x-ray image. The image processing device according to the present disclosure detects a negative space and further determines the position of one or more portions of the catheter, particularly the position of the imaging sensor 138, based on the dimensions (eg, shape, size, etc.) of the negative space 148. May be configured to determine.

例えば、一部の実施形態では、画像タグ付けソフトウェア又は他のアルゴリズムを使用して、一般的に、画像の残りの部分よりも明るい色を有する血管及びカテーテル沿いの部分として現れる、放射線透過性特徴が自動的に検出され得る。放射線透過性ネガティブスペース148の検出の際、例えば、画像タグ付けソフトウェアは、さらに、ネガティブスペース148の寸法(例えば、長さ)に基づき、少なくともイメージングセンサ138の位置を決定することができる。上記したように、ネガティブスペース148は、イメージングカテーテル132の長さ沿いのトランスデューサ138のプルバックに起因する。したがって、プルバックによって生じるネガティブスペース148の長さは、イメージングカテーテル132沿いに移動されたトランスデューサ138の長さと略等しい可能性がある。同様に、画像タグ付けソフトウェアを使用して、画像の残りの他の部分よりも暗い色を有する小さいスポットとして現れ得る放射線不透過性マーカーの位置が自動的に特定されてもよい。   For example, in some embodiments, radiographic features that typically appear as portions along blood vessels and catheters that have a lighter color than the rest of the image using image tagging software or other algorithms. Can be automatically detected. Upon detection of the radiation transmissive negative space 148, for example, the image tagging software can further determine at least the position of the imaging sensor 138 based on the size (eg, length) of the negative space 148. As described above, the negative space 148 results from the pullback of the transducer 138 along the length of the imaging catheter 132. Thus, the length of the negative space 148 created by the pullback can be approximately equal to the length of the transducer 138 moved along the imaging catheter 132. Similarly, image tagging software may be used to automatically locate radiopaque markers that may appear as small spots with darker colors than the rest of the image.

本発明に係るシステム及び方法は、イメージングセンサ等のカテーテルの1つ又は複数の部分の位置を追跡する場合の放射線不透過性造影剤の使用に限定されないことに留意されたい。一部の実施形態では、使用されるセンサの種類、及び腔外イメージング方法に応じて、他の種類の造影剤が血管に投与され得る。例えば、IVUSプロセス中、例えば頸動脈内腔−壁の境界のコントラストを強化する等、コントラスト強化を目的としてマイクロバブルが使用され得る。また、上記実施形態は、腔内画像データを取得するためのイメージングセンサに関して説明されたが、本発明に係るシステム及び方法は、例えば血管内の圧力を測定するためのFFR(fractional flow reserve)プローブ等、内腔の様々な特性を取得するための非イメージングセンサを含み得る。   It should be noted that the systems and methods according to the present invention are not limited to the use of radiopaque contrast agents in tracking the position of one or more portions of a catheter, such as an imaging sensor. In some embodiments, other types of contrast agents may be administered to the blood vessel, depending on the type of sensor used and the extraluminal imaging method. For example, microbubbles may be used for contrast enhancement purposes during the IVUS process, for example, to enhance the contrast of the carotid lumen-wall boundary. Moreover, although the said embodiment was demonstrated regarding the imaging sensor for acquiring intracavity image data, the system and method which concern on this invention are the FFR (fractional flow reserve) probe for measuring the pressure in the blood vessel, for example. And so on, including non-imaging sensors for acquiring various characteristics of the lumen.

本発明のシステム及び方法は、完全に満たされた血管内のトランスデューサの影を直接検出することに伴う課題を克服することを助けるので、当該システムを使用する医師は、より簡単に関心のある構造物を特定し、これらの構造物に戻ることができる。したがって、処置にかかる時間は短くなり、患者及び医師のX線放射に対する曝露は少なくなる。さらに、本発明のシステム及び方法に基づくイメージングカテーテルの1つ又は複数の部分の追跡は、さもなければ要求されるであろう放射線不透過性マーカーの量を減少させる。   The system and method of the present invention helps overcome the problems associated with directly detecting the shadow of a fully filled intravascular transducer so that a physician using the system can more easily construct structures of interest. Objects can be identified and returned to these structures. Thus, the procedure takes less time and the patient and physician are less exposed to x-ray radiation. Furthermore, tracking one or more portions of an imaging catheter based on the systems and methods of the present invention reduces the amount of radiopaque markers that would otherwise be required.

他の実施形態も本発明の範囲及び趣旨に含まれる。例えば、ソフトウェアの性質に起因して、上記機能は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハードワイヤリング、又はこれらの任意の組み合わせを使用して実装され得る。また、機能を実装する特徴は、物理的に様々な位置に配置され、機能の部分が異なる物理的位置に実装されるよう分散されることを含む。本発明のステップは、専用の医療イメージングハードウェア、汎用コンピュータ、又は両方を使用して実行され得る。本発明の方法の実行のために必要又は最適であると当業者が認識するところに従い、本発明のコンピュータシステム又はマシンは、1つ又は複数のプロセッサ(例えば、CPU(central processing unit)、GPU(graphics processing unit)、又は両方)、バスを介して互いに通信するメインメモリ及びスタティックメモリを含む。コンピュータデバイスは、一般的に、プロセッサに結合され、入出力デバイスを介して動作可能なメモリを含む。   Other embodiments are within the scope and spirit of the invention. For example, due to the nature of software, the functions can be implemented using software, hardware, firmware, hardwiring, or any combination thereof. Also, features that implement functions include being physically located at various locations and distributed so that portions of the functionality are implemented at different physical locations. The steps of the present invention may be performed using dedicated medical imaging hardware, a general purpose computer, or both. As those skilled in the art will recognize as necessary or optimal for performing the methods of the present invention, the computer system or machine of the present invention may include one or more processors (e.g., a central processing unit (CPU), GPU ( graphics processing unit), or both), including main memory and static memory that communicate with each other via a bus. A computing device typically includes a memory coupled to a processor and operable via an input / output device.

入出力デバイスの例は、映像表示ユニット(例えば、液晶ディスプレイ(LCD)又はブラウン管(CRT))を含む。また、本発明に係るコンピュータシステム又はマシンは、英数字入力デバイス(例えば、キーボード)、カーソル制御デバイス(例えば、マウス)、ディスクドライブユニット、信号生成デバイス(例えば、スピーカー)、タッチスクリーン、加速度計、マイク、セルラー無線周波数アンテナ、及び、例えばネットワーク・インターフェイス・カード(NIC)、Wi−Fiカード、又はセルラーモデムであり得るネットワーク・インターフェイス・デバイスを含み得る。   Examples of input / output devices include a video display unit (eg, a liquid crystal display (LCD) or a cathode ray tube (CRT)). The computer system or machine according to the present invention includes an alphanumeric input device (for example, a keyboard), a cursor control device (for example, a mouse), a disk drive unit, a signal generation device (for example, a speaker), a touch screen, an accelerometer, and a microphone. , Cellular radio frequency antennas, and network interface devices, which may be, for example, a network interface card (NIC), a Wi-Fi card, or a cellular modem.

本発明に係るメモリは、本明細書に記載される方法又は機能のうちの1つ又は複数を具現化する1つ又は複数の命令セット(例えば、ソフトウェア)、データセット、又は両方が保存されたマシン可読媒体を含み得る。ソフトウェアは、さらに、完全に又は少なくとも部分的に、コンピュータシステムによる実行中、メインメモリ及び/又は、プロセッサ内に存在し、メインメモリ及びプロセッサも、マシン可読媒体を構成する。ソフトウェアは、さらに、ネットワーク・インターフェイス・デバイスを介してネットワーク上で送受信され得る。   The memory according to the present invention stores one or more instruction sets (eg, software), data sets, or both that embody one or more of the methods or functions described herein. A machine-readable medium may be included. The software may further reside, in whole or at least in part, in the main memory and / or processor during execution by the computer system, and the main memory and processor also constitute a machine-readable medium. The software may further be transmitted and received over the network via a network interface device.

例示的な実施形態では、マシン可読媒体は単一の媒体であり得るが、「マシン可読媒体」との用語は、1つ又は複数の命令セットを保存する1つ又は複数の媒体(例えば、集中又は分散されたデータベース、及び/又は関連付けられたキャッシュ及びサーバ)を含むものと解釈されるべきである。また、「マシン可読媒体」との用語は、マシンによって実行され、本発明の方法をマシンに実行させる命令セットを保存、符号化、又は移送可能な任意の媒体を含むものと解釈されるべきである。したがって、「マシン可読媒体」との用語は、限定はされないが、ソリッドステートメモリ(例えば、SIM(subscriber identity module)カード、SDカード(secure digital card)、マイクロSDカード、SSD(solid-state drive))、光学及び磁気媒体、並びに任意の他の実体的な記録媒体を含むものと解釈されるべきである。好ましくは、コンピュータメモリは、上記のうちのいずれかのような実体的な非一時的媒体であり、バスによってプロセッサに動作的に結合され得る。本発明の方法は、メモリにデータを書き込むこと、すなわち、変換された実体的な媒体が実体的な物理的物体、例えば患者の血管内の動脈プラークを表すよう、コンピュータメモリ内の粒子の構成を物理的に変換することを含む。   In an exemplary embodiment, a machine-readable medium may be a single medium, but the term “machine-readable medium” refers to one or more media (eg, centralized) that store one or more instruction sets. Or a distributed database and / or associated cache and server). Also, the term “machine-readable medium” should be construed to include any medium that can be stored, encoded, or transported by a machine to cause the machine to perform the methods of the invention. is there. Accordingly, the term “machine-readable medium” includes, but is not limited to, a solid-state memory (eg, a SIM (subscriber identity module) card, an SD card (secure digital card), a micro SD card, an SSD (solid-state drive). ), Optical and magnetic media, and any other material recording media. Preferably, the computer memory is a tangible non-transitory medium such as any of the above and can be operatively coupled to the processor by a bus. The method of the present invention writes data to memory, i.e., the configuration of particles in a computer memory so that the transformed tangible medium represents a tangible physical object, e.g., an arterial plaque in a patient's blood vessel. Including physical conversion.

本明細書で使用される「又は」との用語は、特に明記しない限り、「及び/又は」を意味する。   The term “or” as used herein means “and / or” unless stated otherwise.

参照による援用
本開示を通して、特許、特許出願、特許公報、専門誌、書籍、論文、ウェブコンテンツ等の他の文献が参照及び引用されている。かかる文献の全てが、あらゆる目的のために、参照により全体として本明細書に援用される。
INCORPORATION BY REFERENCE Throughout this disclosure, other documents such as patents, patent applications, patent publications, professional journals, books, papers, web content, etc. are referenced and cited. All such documents are hereby incorporated by reference in their entirety for all purposes.

均等物
本明細書で示され及び記載されたものに加えて、本発明の様々な改変例及び多数の他の実施形態が、本明細書で引用される科学文献及び特許文献の参照を含め、本開示の全内容から、当業者にとって明らかである。本明細書の主題は、様々な実施形態及び均等物での本発明の実施に適合可能な重要な情報、例示、及びガイダンスを含む。
Equivalents In addition to those shown and described herein, various modifications and numerous other embodiments of the present invention, including references to scientific and patent literature cited herein, It will be apparent to those skilled in the art from the full content of the disclosure. The subject matter herein contains important information, examples, and guidance that can be adapted to the practice of the invention in its various embodiments and equivalents.

Claims (24)

腔内処置のためのシステムであって、
カテーテル内に配置された、導管の腔内データを取得可能なセンサと、
前記導管の腔外画像データを取得可能な腔外イメージングモダリティと、
少なくとも1つのプロセッサであって、
前記腔内データの取得中、前記カテーテル内の前記センサが平行移動されている間に前記腔内データを受け取り、
前記センサの前記平行移動中、前記導管の前記腔外画像データを受け取り、
前記腔内データを前記腔外画像データと重ね合わせ、
放射線不透過性造影剤の存在下で前記カテーテルの放射線透過性特徴を検出する、プロセッサと
を含む、システム。
A system for endoluminal treatment,
A sensor disposed in the catheter capable of acquiring intraluminal data of the conduit;
An extraluminal imaging modality capable of acquiring extraluminal image data of the conduit;
At least one processor,
Receiving the intraluminal data while the sensor in the catheter is translated during acquisition of the intraluminal data;
Receiving the extraluminal image data of the conduit during the translation of the sensor;
Superimposing the intracavitary data with the extraluminal image data;
A processor for detecting a radiopaque feature of the catheter in the presence of a radiopaque contrast agent.
前記少なくとも1つのプロセッサは、さらに、前記放射線透過性特徴の特性を特定し、前記放射線透過性特徴の特定された前記特性に少なくとも部分的に基づき、前記センサの位置を決定する、請求項1に記載のシステム。   The at least one processor is further configured to identify a characteristic of the radiation transmissive feature and determine a position of the sensor based at least in part on the identified characteristic of the radiation transmissive feature. The described system. 前記センサは、プルバックプロセス中、前記カテーテルの長さ沿いに長さ方向に平行移動する、請求項2に記載のシステム。   The system of claim 2, wherein the sensor translates longitudinally along the length of the catheter during a pullback process. 前記放射線透過性特徴は、前記センサが存在しない内部空間を有する前記カテーテルのセクションを含む、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the radiolucent feature comprises a section of the catheter having an interior space in which the sensor is not present. 前記内部空間は、1つ又は複数の放射線透過性組成物を含む、請求項4に記載のシステム。   The system of claim 4, wherein the interior space comprises one or more radiolucent compositions. 前記内部空間は、空気又は食塩水を含む、請求項5に記載のシステム。   The system of claim 5, wherein the interior space includes air or saline. 前記特定された特性は、形状、ジオメトリ、及び寸法からなる群から選択される、請求項6に記載のシステム。   The system of claim 6, wherein the identified characteristic is selected from the group consisting of shape, geometry, and size. 前記特定された特性は、前記デバイスの平行移動に関連する、請求項7に記載のシステム。   The system of claim 7, wherein the identified characteristic is related to a translation of the device. 前記腔外イメージングモダリティは、X線に基づくものである、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the extraluminal imaging modality is based on x-rays. 前記腔外イメージングモダリティは、蛍光X線透視法、血管造影法、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項9に記載のシステム。   The system of claim 9, wherein the extraluminal imaging modality is selected from the group consisting of fluoroscopy, angiography, and combinations thereof. 前記センサは、血管内超音波法プローブ、光干渉断層法プローブ、分光法プローブ、近赤外線ラマン分光法プローブ、冠血流予備量比プローブ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載のシステム。   The sensor is selected from the group consisting of an intravascular ultrasound probe, an optical coherence tomography probe, a spectroscopy probe, a near infrared Raman spectroscopy probe, a coronary flow reserve ratio probe, and combinations thereof. The system according to 1. 前記プロセッサは、さらに、前記カテーテルの前記放射線透過性特徴をスクリーン上に表示する、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the processor further displays the radiolucent characteristics of the catheter on a screen. 腔内処置のための方法であって、
カテーテル内に配置されたセンサによって導管の腔内データを取得するステップと、
腔外イメージングモダリティによって前記導管の腔外画像データを取得するステップと、
前記腔内データを前記腔外画像データと重ね合わせするステップと、
放射線不透過性造影剤の存在下で前記カテーテルの放射線透過性特徴を検出するステップと
を含む、方法。
A method for intraluminal treatment comprising:
Obtaining intraluminal data of the conduit with a sensor disposed in the catheter;
Obtaining extraluminal image data of the conduit with an extraluminal imaging modality;
Superimposing the intracavitary data with the extraluminal image data;
Detecting a radiolucent feature of the catheter in the presence of a radiopaque contrast agent.
前記放射線透過性特徴の特性を特定し、前記放射線透過性特徴の前記特定された特性に少なくとも部分的に基づき、前記センサの位置を決定するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。   The method of claim 13, further comprising identifying a characteristic of the radiation transmissive feature and determining a position of the sensor based at least in part on the identified property of the radiation transmissive feature. 前記腔内画像データを取得するステップは、腔内データ取得中に前記センサを平行移動させるステップを含む、請求項14に記載の方法。   The method of claim 14, wherein obtaining the intraluminal image data comprises translating the sensor during intraluminal data acquisition. 前記腔外画像データは、前記センサの前記平行移動中に取得される、請求項15に記載の方法。   The method of claim 15, wherein the extraluminal image data is acquired during the translation of the sensor. 前記センサは、プルバックプロセス中、前記カテーテルの長さ沿いに長さ方向に平行移動する、請求項15に記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein the sensor translates longitudinally along the length of the catheter during a pullback process. 前記放射線透過性特徴は、前記センサが存在しない内部空間を有する前記カテーテルのセクションを含む、請求項13に記載の方法。   The method of claim 13, wherein the radiolucent feature comprises a section of the catheter having an interior space in which the sensor is not present. 前記特定された特性は、形状、ジオメトリ、及び寸法からなる群から選択される、請求項18に記載の方法。   The method of claim 18, wherein the identified characteristic is selected from the group consisting of shape, geometry, and size. 前記特定された特性は、前記デバイスの平行移動に関連する、請求項19に記載の方法。   The method of claim 19, wherein the identified characteristic is related to a translation of the device. 前記腔外イメージングモダリティは、X線に基づくものである、請求項13に記載の方法。   The method of claim 13, wherein the extraluminal imaging modality is based on x-rays. 前記腔外イメージングモダリティは、蛍光X線透視法、血管造影法、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項13に記載の方法。   The method of claim 13, wherein the extraluminal imaging modality is selected from the group consisting of fluoroscopy, angiography, and combinations thereof. 前記センサは、血管内超音波法プローブ、光干渉断層法プローブ、分光法プローブ、近赤外線ラマン分光法プローブ、冠血流予備量比プローブ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項13に記載の方法。   The sensor is selected from the group consisting of an intravascular ultrasound probe, an optical coherence tomography probe, a spectroscopy probe, a near infrared Raman spectroscopy probe, a coronary flow reserve ratio probe, and combinations thereof. 14. The method according to 13. 前記カテーテルの前記放射線透過性特徴を表示するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, further comprising displaying the radiolucent characteristics of the catheter.
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