JP5172112B2 - 光コヒーレンス断層画像化により画像を作成する装置 - Google Patents

Description

本発明は、光コヒーレンス断層画像化により画像を作成する装置に関する。

光コヒーレンス断層画像化（ＯＣＴ）は、画像を血管内から作成することを可能にする光学的方法である。このような方法は知られている（例えば、特許文献１）。

画像作成のために血管内にカテーテルが挿入される。カテーテルの先端ではカテーテル軸線の周りを回転する約１３００ｎｍの光波範囲の光が周囲の血管壁に照射される。血管壁範囲で反射された光が収集されて光干渉計によって評価される。その結果、血管壁に関する深さ分解された情報をもたらす２次元画像が作成される。カテーテルを血管内でカテーテル軸線に対して平行に移動するならば、連続的に多数のこの種の２次元画像を撮影することができる。多数の２次元画像から３次元画像を作成することができる。

ＯＣＴによる画像の作成のための前提条件は、もちろん検査すべき血管部分からそこに含まれている血液が除かれることである。このために血管がこのカテーテルまたは別のカテーテルに設けられたバルーンにより閉塞される。このようなカテーテルは知られている（例えば、特許文献２参照）。血管閉塞後、そこに含まれている血液が、カテーテルまたは別のカテーテルを通して血管内に運ばれる洗浄液によって排除される。洗浄液を供給するために別個の注入装置が設けられている。

検査すべき血管が、例えば心臓の構成部分である場合には、血管の必要な閉鎖もしくは閉塞が心臓活動に障害をもたらす。従って、検査すべき血管の閉塞ができるだけ短くなるように努められている。

従来技術によれば、ＯＣＴによる検査を行なうために、多数の別個の装置が治療医および補助従業者によって操作されなければならない。バルーンの膨張は一般に手動でポンプにより行なわれる。洗浄液の供給のためには注入器もしくは液体ポンプが操作されなければならない。上述の別個の装置の操作は協力し合うチームおよび技能を必要とする。装置の最適でない操作の場合に、望ましくないことに血管閉塞時間が長くなる。
国際公開第９７／３２１８２号パンフレット 欧州特許出願公開第０３３０３７６号明細書

本発明の課題は、従来技術の欠点を除き、特に、ＯＣＴによる検査を簡単化および高速化する、画像を作成する装置を提供することにある。

この課題は、本発明によれば、光を送信および受信するための送信／受信装置を備えたカテーテルと、画像を作成するための画像作成装置と、送信／受信装置を含んでいる血管部分内へ洗浄液を供給するための洗浄装置と、カテーテル軸線の周りにおけるカテーテルの回転のための移動装置とを備え、
予め定められたプログラムに従って画像作成装置、移動装置および洗浄装置の動作を自動制御するための制御装置が設けられ、
カテーテルは、移動装置によって、３次元画像を作成するためにカテーテル軸線の方向に移動可能であり、
移動装置は、制御装置により予め定められたプログラムに従って、洗浄装置により洗浄液が供給され予め定められたコントラスト値に到達したときに初めて、カテーテル軸線の方向へのカテーテルの移動が行なわれるように制御可能であることによって解決される（請求項１）。
本発明の実施態様は次の通りである。
・画像作成装置および洗浄装置の動作が、制御装置により、画像作成装置の起動時に同時に洗浄装置が起動され、予め定められた条件で洗浄液が供給可能であるように制御される（請求項２）。
・制御装置により、更に、血管を選択的に閉塞するための閉塞装置が予め定められたプログラムに従って制御可能である（請求項３）。
・閉塞装置は、制御装置により、閉塞装置による血管閉塞の前に洗浄液が供給されるように制御可能である（請求項４）。
・カテーテルの移動前に洗浄装置により、予め定められた時間の間洗浄液が供給されるかまたは予め定められた量の洗浄液が供給される（請求項５）。
・制御装置により、カテーテル軸線の方向への移動が停止された後に洗浄液の供給が遮断される（請求項６）。
・制御装置はコンピュータを含む（請求項７）。
・移動装置および洗浄装置の動作状態を表示するための表示装置が設けられている（請求項８）。
・表示装置により、血管を選択的に閉塞するための閉塞装置の動作状態が表示可能である（請求項９）。
・制御装置は閉塞装置を操作するために必要な圧力を調節するための調節装置である（請求項１０）。

本発明に従って、次のステップを有する、ＯＣＴにより画像を作成する方法が提供される。
光を送信および受信するための送信／受信装置を備えたカテーテルおよび受信装置により受信された光から画像を作成するための画像作成装置を準備するステップ、
送信／受信装置を含んでいる血管部分内へ予め定められたプログラムに従って洗浄液を供給するための洗浄装置を準備するステップ、
画像作成装置の起動時に同時に洗浄装置が起動され予め定められた条件で洗浄液が供給されるように画像作成装置および洗浄装置を制御するための制御装置を準備するステップ。

従って、本発明による方法に基づいて、画像作成装置および洗浄装置の動作が制御装置により予め定められたプログラムに従って自動的に制御される。これはＯＣＴによる検査を簡単化しかつ高速化する。もはや、多数の別個の装置を手動にて多数の従業者により操作することが必要でない。特に、検査時に洗浄装置の正しくない時点での起動による時間的損失を回避することができる。

洗浄装置により、予め定められた時間の間洗浄液が供給されるかまたは予め定められた量の洗浄液が供給されると望ましい。時間または量は、検査すべき血管部分から血液が確実にかつ信頼性をもって押しのけられ、それによりＯＣＴによる良好な画像の作成が保証されるように調整されるとよい。時間または量はプログラムにおいて調整可能である。

有利な実施態様によれば、制御装置により、更に、血管を選択的に閉塞するための閉塞装置が予め定められたプログラムに従って制御される。それによって、ＯＣＴによる画像を作成するための作業進行の完全自動化が達成される。それにより、方法が著しく簡単化されかつ高速化される。

閉塞装置は、制御装置により、閉塞装置による血管閉塞の前に洗浄液が供給されるように制御される。それにより、血管閉鎖の前に既に少なくとも部分的に血液を検査すべき血管部分から押しのけることができる。従って、閉塞時間が更に短縮される。

本発明の他の実施態様によれば、制御装置により、更に、カテーテル軸線の方向へのカテーテルの移動および／またはカテーテル軸線の周りにおけるカテーテルの回転のための移動装置が予め定められたプログラムに従って制御される。この実施態様により方法の自動化率が更に高められる。

移動装置は、洗浄装置により洗浄液が供給されるときに初めてカテーテル軸線の方向へカテーテルが移動されるように制御されると好ましい。３次元画像を作成するためにカテーテル軸線の方向へカテーテルを移動させることは、本発明による方法に従って、血管が洗浄されるときに初めて可能である。それにより、移動装置の誤った早すぎる始動およびＯＣＴ検査の望ましくない時間延長が回避される。

他の実施態様によれば、制御装置により、カテーテル軸線の方向への移動が停止されたときに洗浄液の供給が遮断される。洗浄液の供給の遮断はプログラムの設定に応じて時間遅延にて行なうこともできる。移動の停止は、手動または予め定められたプログラムに従って自動的に行なうことができる。この提案されたステップにより、洗浄液での洗浄による患者への不要な負担が回避される。

移動装置、洗浄装置および場合によって閉塞装置の動作状態が表示装置に表示されると好ましい。表示装置はモニタ、例えばＬＣＤ平面型ディスプレイであると望ましい。それにより、治療医は、ＯＣＴによる画像作成時に一瞥で処置状態を認識することができる。表示装置には移動装置、洗浄装置および場合によって閉塞装置の動作状態のほかに、現在作成された画像も表示される。進行が本発明に従って制御装置により部分自動もしくは全自動で行なわれることによって、医師は、提供された画像に専心することができ、場合によっては医学的に重要な情報をより良好に把握することができる。

閉塞装置を操作するために必要な圧力が制御装置の構成部分をなす調節装置により調節されると望ましい。閉塞装置は一般に膨張可能なバルーンを含む。バルーンを膨張させるために必要な圧力は、予め定められたプログラムに従って、例えば、予め定められた最大圧力を超えないように調節可能である。それにより、血管壁へ過大な圧力が作用するのが回避される。圧力は特に常に一定に保たれるように調節される。それにより、検査中に血管の確実な閉鎖が保証される。

提案された調節装置により、提供された画像情報を捕捉し解析することもできる。調節装置によって十分な画質が認識されるようになったときに初めてカテーテル軸線の方向へカテーテルを移動させるための移動装置を始動させることができる。画質評価のためのパラメータは、例えば、予め定められたコントラストの到達であってよい。

更に、本発明に従って、光コヒーレンス断層画像化（ＯＣＴ）により画像を作成する装置が提供される。本発明によるこの装置は、
光を送信および受信するための送信／受信装置を備えたカテーテルと、
受信装置により受信された光から画像を作成するための画像作成装置と、
予め定められたプログラムに従って送信／受信装置を含んでいる血管部分内へ洗浄液を供給するための洗浄装置と、
画像作成装置の起動時に同時に洗浄装置が起動され、予め定められた条件で洗浄液が供給可能であるように画像作成装置および洗浄装置を制御するための制御装置とを有する。

本発明により提案された制御装置は、ＯＣＴにより画像を作成する際に少なくとも部分的に自動化された方法実施を可能にする。

本発明による有利な実施態様によれば、制御装置により、更に、血管を選択的に閉塞するための閉塞装置が予め定められたプログラムに従って制御可能である。閉塞装置は、制御装置により、閉塞装置により血管を閉塞する前に洗浄液が供給されるように制御可能である。

本発明による他の実施態様によれば、カテーテル軸線の方向へのカテーテルの移動および／またはカテーテル軸線の周りにおけるカテーテルの回転のための移動装置が設けられている。移動装置は、制御装置により予め定められたプログラムに従って、洗浄装置により洗浄液が供給されるときに初めてカテーテル軸線の方向へカテーテルが移動されるように制御可能である。従って、カテーテル軸線の方向へのカテーテルの移動は、血管内に十分な洗浄液が存在するときに初めて可能であり、それにより良好な画像作成が可能である。

有利な実施態様によれば、カテーテルの移動前に洗浄装置により洗浄液が予め定められた時間の間供給可能であるおよび／または予め定められた量の洗浄液が供給可能である。時間および／または量は、画像作成を妨害する血液が完全に血管から排除されたときに初めて３次元画像の作成が行なわれるように調整されるとよい。

制御装置はプロセスコンピュータを含むと望ましい。更に、制御装置には、移動装置、洗浄装置および場合によって閉塞装置の接続のための適切なインターフェースが設けられているとよい。インターフェースは、従来の移動装置、洗浄装置および場合によって閉塞装置が接続できるように構成されている。制御装置は、制御のためのプログラムが設けられている相応に構成されたコンピュータであると望ましい。プログラムは、特に制御のために重要なパラメータが調整可能であるように構成されている。

本発明の別の実施態様によれば、装置は洗浄装置および／または閉塞装置を含む。更に、装置は移動装置、洗浄装置および場合によって閉塞装置の動作状態を表示するための表示装置を含むとよい。上述の実施態様による構成を有する装置は、ＯＣＴによる画像作成時における完全自動の方法実施が可能である一体的システムである。

本装置の他の有利な実施態様は、方法に対して説明した構成からもたらされ、これらの実施態様は内容にのっとって装置にも適用可能である。

以下において、本発明の実施例を図面に基づいて更に詳しく説明する。
図１は第１の装置の主要構成要素の概略図を示し、
図２は第２の装置の主要構成要素の概略図を示す。

図１および図２において、移動装置１、液体ポンプ２および圧力発生装置３が制御装置４に接続されている。

移動装置１にはカテーテル５が接続されている。カテーテル５は移動装置１によりカテーテル軸線の周りに回転させられ、選択的にカテーテル軸線の方向に移動させられ得る。カテーテルから供給された画像信号は移動装置１によって収集され、次に望ましくはディジタル化され、その後ＯＣＴ装置６に伝達される。ＯＣＴ装置６においては、表示装置７により表示可能な画像８への画像信号の変換が行なわれる。符号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３により、移動装置１、液体ポンプ２および圧力発生装置３の動作状態を表すパラメータが示されている。

液体ポンプ２は洗浄液の供給に役立つ。液体ポンプ２は、洗浄液の供給のためのチューブを介してカテーテル５に、場合によっては（ここでは図示されていない）他のカテーテルに接続されている。洗浄液は、特に血液中の成分に合わせられている屈折率を有する液体である。このような液体は血液中での光の特に高い到達距離の点で優れている。

圧力発生装置３は、カテーテル５に、場合によっては（ここでは図示されていない）他のカテーテルに設けられたバルーンを液体で膨張させるのに役立つ。バルーンは検査すべき血管の閉塞に役立つ。圧力発生装置３はポンプである。このような圧力発生装置３は制御可能または調節可能な絞り弁を含むと望ましい。

装置の動作は次のとおりである。

図１に示された装置において、コンピュータであることが望ましい制御装置４により、移動装置１、液体ポンプ２および圧力発生装置３が、予め定められたプログラムに従って制御され、すなわち特に起動および遮断される。プログラムにより、例えば次の方法が実施される。
方法の開始
液体ポンプ２の起動
圧力発生装置３の起動および予め定められた最大圧力以下でのバルーンの膨張
カテーテル軸線の方向へのカテーテル５の移動
カテーテル軸線の方向へのカテーテル５の移動の停止
液体ポンプ２の遮断およびバルーンの収縮

上述のステップは予め定められた時間間隔で順次実行することができる。同様に、カテーテル５が移動される行程の長さは調整可能である。移動装置１、液体ポンプ２および圧力発生装置３の現在の動作状態は、画像８と一緒にパラメータＰ１、Ｐ２，Ｐ３として表示装置７において表示可能である。

図２に示された第２の装置の場合、制御装置４は付加的に調節装置を含む。従って、移動装置１、液体ポンプ２および圧力発生装置３を予め定められたパラメータおよび／または測定された値に依存して駆動もしくは調節することができる。特に、予め定められた最小の画像コントラストが到達されたときに初めて移動装置１を始動させることができる。このためにカテーテル５は移動装置１により常に回転させられる。得られた画像データから２次元画像がＯＣＴ装置６により作成される。他のプログラムにより、ＯＣＴ装置６にて、作成された画像のコントラストを求めることができる。コントラスト値が制御装置４に伝達される。プログラムにより、予め定められたコントラスト値への到達時に、カテーテル５がカテーテル軸線の方向に移動されるように、移動装置１を駆動することができる。

同様にして、観察された画質に依存して液体ポンプ２の供給能力を調節することができる。例えば、予め定められた画質が得られるほどの洗浄液を常に供給することができる。

圧力発生装置３によって発生された圧力は、圧力センサにより測定され、適切な調節装置によって予め定められた値に保持される。それにより、バルーンが容認できないほど高い圧力または低すぎる圧力を与えられないことを保証することができる。

提案された制御装置４は付加的に心電図装置９に接続されているとよい。このような心電図装置９により患者の心臓活動を監視することができる。心電図装置９から心臓の誤作用を表示する信号が制御装置４に伝達される場合には、例えば自動的にバルーンを収縮させて血管の閉塞を終了させることができる。

本発明による第１の装置の主要構成要素の概略図 本発明による第２の装置の主要構成要素の概略図

１ 移動装置
２ 液体ポンプ
３ 圧力発生装置
４ 制御装置
５ カテーテル
６ ＯＣＴ装置
７ 表示装置
８ 画像
９ 心電図装置
Ｐ１〜Ｐ３ パラメータ

Claims (10)

1. 光を送信および受信するための送信／受信装置を備えたカテーテル（５）と、
   画像を作成するための画像作成装置と、
   送信／受信装置を含んでいる血管部分内へ洗浄液を供給するための洗浄装置（２）と、
   カテーテル軸線の周りにおけるカテーテル（５）の回転のための移動装置（１）とを備え、
   予め定められたプログラムに従って画像作成装置、移動装置（１）および洗浄装置の動作を自動制御するための制御装置（４）が設けられ、
   カテーテル（５）は、移動装置（１）によって、３次元画像を作成するためにカテーテル軸線の方向に移動可能であり、
   移動装置（１）は、制御装置（４）により予め定められたプログラムに従って、洗浄装置（２）により洗浄液が供給され予め定められたコントラスト値に到達したときに初めて、カテーテル軸線の方向へのカテーテル（５）の移動が行なわれるように制御可能である
   ことを特徴とする光コヒーレンス断層画像化により画像を作成する装置。
2. 画像作成装置および洗浄装置の動作が、制御装置（４）により、画像作成装置の起動時に同時に洗浄装置が起動され、予め定められた条件で洗浄液が供給可能であるように制御されることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 制御装置（４）により、更に、血管を選択的に閉塞するための閉塞装置（３）が予め定められたプログラムに従って制御可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 閉塞装置（３）は、制御装置（４）により、閉塞装置（３）による血管閉塞の前に洗浄液が供給されるように制御可能であることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. カテーテルの移動前に洗浄装置（１２）により、予め定められた時間の間洗浄液が供給されるかまたは予め定められた量の洗浄液が供給されることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の装置。
6. 制御装置（４）により、カテーテル軸線の方向への移動が停止された後に洗浄液の供給が遮断されることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の装置。
7. 制御装置（４）はコンピュータを含むことを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の装置。
8. 移動装置（１）および洗浄装置（２）の動作状態を表示するための表示装置（７）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の装置。
9. 表示装置（７）により、血管を選択的に閉塞するための閉塞装置（３）の動作状態が表示可能であることを特徴とする請求項８記載の装置。
10. 制御装置（４）は閉塞装置（３）を操作するために必要な圧力を調節するための調節装置であることを特徴とする請求項３，４，９の１つに記載の装置。

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