JP7460662B2 - Oct管腔クリアランス用のレンジファインダ - Google Patents
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Description
本願は、2019年6月20日に提出された米国仮特許出願第62/864327号に対する優先権を主張し、その開示は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
図1は、冠動脈その他の体腔のイメージングのための血管内OCTシステムとして適用できる干渉OCTモダリティを含む例示のシステム100の全体構造を示す。例えば、システム100は、食道イメージングに使用されるように構成されてもよい。図1に示されるように、システム100は、干渉計、コンピュータ190及びイメージングプローブ160から成るOCTモダリティを含む。干渉計は、サンプルアーム及び参照アームと、光源110と、検出器ユニット120と、コンピュータ190に接続されたデータ取得電子機器130とを含む。サンプルアームは、患者インタフェースユニット(PIU)150と、カテーテルコネクタ180を介してPIU150に接続されるイメージングプローブ160とを含む。一実施形態では、システム100は、OCT光源110として波長掃引型レーザ(波長1310nm±50nm)を用いることができる。イメージングプローブ160(「カテーテル160」とも呼ばれる)は、イメージングプローブの近位端から遠位端へ延びる1つ以上の光ファイバを含む。OCTイメージングプローブの基本機能は、イメージングビームをサンプル170に送達及び集束させ、サンプル上でビームを走査し、サンプルから後方反射光を収集し、収集した光をOCT干渉計に送り返すことである。一実施形態では、イメージングプローブ160は、側方ビューイメージング用にその先端に研磨されたボールレンズを備えたダブルクラッドファイバ(DCF)を含んでよい。或いは、イメージングプローブは、前方ビューイメージング用にDCFと、GRINレンズと、屈折要素(例えば回折格子)とを含んでよい。
図2は、カテーテル160(光学プローブ)の遠位端の例示的表現を示す。図2に示されるように、カテーテル160は、アウターシース210と、コイル220と、透明なプロテクタ230と、光学プローブ250とを備える。光学プローブ250は、ダブルクラッドファイバ(DCF)252と、レンズ254(例えばGRINレンズ)と、反射表面又は回折表面256とを含む。カテーテル160は、その近位端で、カテーテルコネクタ180(図1に示される)を介してPIU150に接続される。コイル220は、カテーテル160の近位端から遠位端へ回転トルクを伝達する。回転トルクは、PIU150に位置する1つ以上のモータによって提供される。プローブ250の遠位端では、反射表面又は回折表面256(例えばミラー、プリズム、又は回折格子)により、照明光(サンプルビーム)がサンプル170(例えば管腔の空洞の壁)の標的領域に向けられる。図2に示されるように、プローブ250は側方ビューイメージング用に構成されており、標的領域に入射する照明光257は、カテーテルの軸Axに関して正面角(transverse angle)で進む。ここで、照明光とは、OCT光源110から発せられる光を指す。
図3は、カテーテル160(図1に示される)の近位端に位置する患者インタフェースユニット(PIU)150の関連部分の一例の実装を概略的に示す。図3に示されるように、PIU150はアウターハウジング302に入れられており、アウターハウジング302は、光学プローブ及びカテーテルの制御に有用な機械的、電子的及び光学的なコンポーネントのためのハウジングとして機能する。また、ハウジング302内には、回転モータ320、電動並進ステージ314及び自由空間光接続部310から成る光ファイバ回転継手(FORJ)も含まれる。PIU150の一端には、光/電気コネクタ316が設けられ、PIU150の他端には、カテーテル160のファイバと係合する光コネクタ318(例えばファイバコネクタ)が設けられる。機械接続部317は、PIU150をカテーテル160に機械的に係合(接続)するのに役立つ。シース304aに入れられたダブルクラッドファイバ306aと、電子配線接続部315は、コネクタ316を介してPIU150をコンピュータ190に接続する。シース304bに入れられたダブルクラッドファイバ306bは、カテーテル160がカテーテルコネクタ317を介してPIU150に接続されるときに、カテーテル160と係合(接続)する。当然のことながら、カテーテル160には、ガイドワイヤや1つ以上のコンジット(例えば血液クリアリング媒体(液体)を送るための)等の他の要素を含めることができる。更に、単一のDCF306aと単一のDCF306bが示されているが、複数のファイバを用いて、OCT光源110からの光を伝送することができる。
図4Aは、プルバック動作中の連続した位置でのカテーテル160の遠位端(光学プローブ)の横断面図を示す。図4Aに示されるように、プルバック動作中、カテーテル160は、ガイドカテーテル270内で同時に回転(その軸の周りを移動)かつ並進(直線的に移動)する。ガイドカテーテル270は、生理食塩水等のフラッシング媒体又は造影剤を送達するための1つ以上のポート271を含む。当業者には知られているように、管腔内OCTは、ヘリカルスキャンを用いて、OCTシステムのスキャン速度に応じて所定の距離Lで取得される複数のAラインスキャン(A1、A2、A3、A4)を形成する。図4Aの図は、プルバック進路に沿った、対応するタイミングt1、t2、t3、t4でのカテーテル160の複数の位置(長手方向に沿った複数の場所T1、T2、T3、T4)を示している。OCTシステム100は、管腔サンプル170の対応する複数の2次元画像を取得する。そのために、カテーテル160内の光学プローブ252は、光257の照明ビームを正面角θで投射し、後方散乱光258を収集することによって、サンプル170の内表面と、標的領域172と、場合によっては既知の基準171とをスキャンする。
一実施形態では、OCTプルバックは、造影剤を注入せずに実行することができ、標準ビューで表示することができる。この非フラッシュプルバックは、標準プルバックプロトコルを用いて実行することができる。ユーザは、OCTフレームを分析することによってガイドカテーテルと見つけるとともに、標的領域からガイドカテーテルの遠位端までの利用可能なプルバック長さを手動で決定(測定)するように求められる場合がある。フラッシュ量計算器(又はフラッシュ量が事前に定められたルックアップテーブル)は、(プログラム形式の)ソフトウェアの一部として、或いは所与のカテーテルごとの使用説明書(IFU)シートに、或いはインタラクティブなグラフィカルユーザインタフェース(GUI)に、或いは当技術分野の当業者に知られている他の方式で、提供されてよい。次に、ユーザは、測定されたプルバック長さと提供された数式を参照して、実際のプルバックとフラッシュの設定を計算及び設定することができる。この実施形態は、大幅に改善された既存のOCTシステムに実装することができる。
Claims (20)
- 光干渉断層撮影(OCT)イメージングプローブと、管腔を調べるための前記イメージングプローブの管腔クリアランスの範囲を測定するための1つ以上のプロセッサと、ガイドカテーテルとを含む装置を制御するための方法であって、
前記イメージングプローブは近位端と遠位端を有するとともにイメージングコアを含み、前記ガイドカテーテルは近位端と遠位端を有し、前記イメージングプローブはシース内に配置されるように動作し、前記イメージングプローブは前記イメージングプローブの軸と同心円状に配置された前記ガイドカテーテルを越えて延びるか、又は前記ガイドカテーテルに付けられるように動作し、
前記方法は、
前記1つ以上のプロセッサを介して、前記イメージングプローブによって発射され及び収集された光信号又は光を用いて前記管腔の内側の第1の画像セットを取得するステップであって、前記第1の画像セットは、非フラッシュプルバック動作中に前記イメージングプローブの前記イメージングコアが標的領域を含む距離に沿って前記管腔の前記内側を光学的に走査している間に取得され、前記距離は、前記ガイドカテーテルの先にある開始位置と前記ガイドカテーテルによって定義される終了位置とによって定義される距離である、前記第1の画像セットを取得するステップと、
前記1つ以上のプロセッサを介して、前記第1の画像セットを分析して、前記管腔内の前記ガイドカテーテル又は既知の基準の存在及び/又は位置を示すパラメータを決定するステップと、
前記1つ以上のプロセッサを介して、前記標的領域の位置及び前記パラメータに基づいて管腔クリアランスの範囲を計算するステップであって、前記管腔クリアランスの範囲は、前記標的領域又は前記標的領域の遠位端の位置から、前記ガイドカテーテルの前記遠位端まで又は前記既知の基準までの距離である、前記管腔クリアランスの範囲を計算するステップと、
前記1つ以上のプロセッサを介して、前記管腔クリアランスの範囲内のみで、前記管腔の前記内側から前記イメージングプローブによって発射され収集される光信号又は光を用いて、前記管腔の前記内側の第2の画像セットを取得するステップであって、前記第2の画像セットは、フラッシュプルバック動作中に、前記イメージングプローブの前記イメージングコアが前記標的領域から又は前記標的領域の前記遠位端の位置から、前記ガイドカテーテルの前記遠位端まで又は前記既知の基準まで、前記標的領域を含む前記管腔の前記内側を光学的に走査している間に取得される、前記第2の画像セットを取得するステップと、
を含む、方法。 - 前記1つ以上のプロセッサを介して、前記第1の画像セットを分析して、前記管腔内の前記ガイドカテーテルの位置を決定するステップ、
を更に含み、
前記管腔クリアランスの範囲を計算するステップは、前記位置を用いて、前記標的領域から又は前記標的領域の前記遠位端の位置から、前記ガイドカテーテルの前記遠位端まで又は前記既知の基準までの距離であるプルバック長さを計算するステップを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記1つ以上のプロセッサを介して、事前に保存されたルックアップテーブルから、前記管腔内に注入される造影剤の量を取得するステップ、
を更に含み、
前記造影剤の量は、前記計算されたプルバック長さ及び/又は前記計算された管腔クリアランスの範囲に基づく、
請求項2に記載の方法。 - 前記1つ以上のプロセッサを介して、前記管腔内に注入される造影剤の量を計算するステップであって、前記計算は前記計算されたプルバック長さ及び/又は前記計算された管腔クリアランスの範囲に基づく、計算するステップ、
を更に含む、請求項2に記載の方法。 - 前記非フラッシュプルバック動作を実行することは、前記1つ以上のプロセッサを介して、前記管腔内に造影剤を全く注入せずに、前記イメージングプローブの前記イメージングコアを制御して、前記開始位置から、前記イメージングプローブの前記遠位端から前記近位端への方向に又は前記近位端に向かう方向に並進させることを含み、
前記フラッシュプルバック動作を実行することは、前記1つ以上のプロセッサを介して前記イメージングプローブを制御することにより、前記計算された量の造影剤を前記管腔内に注入することと、前記1つ以上のプロセッサを介して、前記計算された管腔クリアランスの範囲内で及び/又は前記計算されたプルバック長さについて、前記イメージングプローブの前記イメージングコアを、前記標的領域から又は前記標的領域の前記遠位端の位置から、前記イメージングプローブの前記遠位端から前記近位端への前記方向に並進させることと、を含む、
請求項4に記載の方法。 - 前記1つ以上のプロセッサを介して、前記計算されたプルバック長さ及び前記計算された造影剤の量に基づいて、前記フラッシュプルバック動作のプルバック時間、プルバック速度、フラッシュ時間及び/又は注入率のうちの1つ以上を計算するステップ、
を更に含む、請求項4に記載の方法。 - 前記管腔クリアランスの範囲内で前記管腔の前記内側の前記第2の画像セットを取得するステップは、前記1つ以上のプロセッサを介して、前記標的領域から又は前記標的領域の前記遠位端の位置から前記ガイドカテーテルの遠位端まで又は前記既知の基準までの距離において、OCTデータの複数のフレームを取得するステップを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記第1の画像セットを取得するステップは、前記1つ以上のプロセッサを介して、前記管腔の前記内側のOCTデータの複数のフレームを取得するステップを含み、
前記第1の画像セットを分析するステップは、前記1つ以上のプロセッサを介して、OCTデータの前記フレームのうちの少なくとも1つのフレームにおいて、前記ガイドカテーテルの前記遠位端又は前記既知の基準を特定するステップを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記第1の画像セットを分析するステップは、前記1つ以上のプロセッサを介して、前記非フラッシュプルバック動作中に取得された前記第1の画像セットの少なくとも1つの画像内に、前記ガイドカテーテル又は前記既知の基準が存在するかどうかを決定するステップを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記1つ以上のプロセッサを介して、前記第1の画像セットを分析して、前記ガイドカテーテル又は前記既知の基準の存在及び/又は位置を示す前記パラメータを決定するステップは、
(a)前記第1の画像セットの1つ以上のOCT画像フレーム内に、所定の直径のリングの少なくとも一部が存在することと、
(b)前記第1の画像セットの1つ以上のOCT画像フレーム内に、所定の明るさ強度値のリングの少なくとも一部が存在することと、
(c)前記第1の画像セットの1つ以上のOCT画像フレーム内に、血液野に反射された光から前記ガイドカテーテル又は前記既知の基準に反射された光への変化に対応する明るさ強度値の変化が存在することと、
のうちの1つ以上を決定するステップを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記既知の基準はステントを含み、前記管腔は患者の動脈を含み、
前記既知の基準の存在及び/又は位置を示す前記パラメータは、前記第1の画像セットの1つ以上の画像フレームにおける、血液野に反射された光の強度から前記ステントに反射された光の強度への変化に対応する明るさ強度の変化を含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記1つ以上のプロセッサを介して、前記イメージングコアの前記遠位端が前記標的領域又は前記既知の基準の内部で、或いは前記標的領域又は前記既知の基準に対して光を発射するように位置決めされるように、画像誘導を用いて前記管腔内に前記イメージングプローブを位置決めするステップ、
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - プロセッサによって実行されたときに請求項1~12のいずれか一項に記載の方法をコンピュータに実行させるコンピュータ実行可能コードを格納した非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
- 管腔を調べる光干渉断層撮影(OCT)イメージングプローブのプルバック動作において管腔クリアランスを制御するように構成され、ガイドカテーテルを備えた装置であって、
前記イメージングプローブは近位端と遠位端を有するとともにイメージングコアを含み、前記ガイドカテーテルは近位端と遠位端を有し、前記イメージングプローブはシース内に配置されるように動作し、前記イメージングプローブは当該イメージングプローブの軸と同心円状に配置された前記ガイドカテーテルを越えて延びるか、又は前記ガイドカテーテルに付けられるように動作し、
前記装置は、1つ以上のプロセッサを備え、
前記1つ以上のプロセッサは、
光信号又は光を前記管腔の内側で又は前記管腔の内側に発射するための前記イメージングプローブを用いて、前記管腔の前記内側の第1の画像セットを取得するための命令であって、前記第1の画像セットは、非フラッシュプルバック動作中に前記イメージングプローブの前記イメージングコアが標的領域を含む距離に沿って前記管腔の前記内側を光学的に走査している間に取得され、前記距離は、前記ガイドカテーテルの先にある開始位置と前記ガイドカテーテルで定義される終了位置とによって定義される、前記第1の画像セットを取得するための命令と、
前記第1の画像セットを分析して、前記標的領域の位置に対する前記ガイドカテーテル又は既知の基準の位置を決定するための命令と、
前記ガイドカテーテル又は前記既知の基準の位置に基づいて、及び前記標的領域の位置に基づいて、管腔クリアランスの範囲を計算するための命令であって、前記管腔クリアランスの範囲は、前記標的領域又は前記標的領域の遠位端の位置から前記ガイドカテーテルの前記遠位端又は前記既知の基準までの距離である、前記管腔クリアランスの範囲を計算するための命令と、
前記管腔クリアランスの範囲内でのみで、光信号又は光を前記管腔の前記内側で又は前記管腔の前記内側に発射するための前記イメージングプローブを用いて、前記管腔の前記内側の第2の画像セットを取得するための命令であって、前記第2の画像セットは、フラッシュプルバック動作中に、前記イメージングプローブの前記イメージングコアが前記標的領域を含む前記管腔の前記内側を前記標的領域から又は前記標的領域の遠位端の位置から前記ガイドカテーテルの遠位端まで又は前記既知の基準まで光学的に走査している間に取得される、前記第2の画像セットを取得するための命令と、
前記フラッシュプルバック動作のプルバック長さとして前記管腔クリアランスの範囲を設定するための命令と、
を実行する、
装置。 - 前記1つ以上のプロセッサは、更に、
前記設定されたプルバック長さに基づいて、造影剤の量を計算する命令と、
前記フラッシュプルバック動作中に前記造影剤の量の注入をトリガする命令と、
を実行する、請求項14に記載の装置。 - 光干渉断層撮影(OCT)システムであって、
近位端と遠位端を有するガイドカテーテルと、
シース内に配置されるように動作する回転可能なイメージングコアを含むイメージングカテーテルであって、前記ガイドカテーテルを越えて延びるか、又は前記ガイドカテーテルに付けられるように動作するイメージングカテーテルと、
制御システムであって、前記イメージングカテーテルを、
前記イメージングコアを管腔内のイメージング開始位置まで誘導することであって、前記イメージング開始位置は前記ガイドカテーテルの先に位置する、誘導することと、
標的領域を含む距離に沿って、前記イメージングカテーテルを用いた非フラッシュプルバック動作を実行しながら、前記管腔の内側の第1の画像セットを取得することであって、前記距離は、前記ガイドカテーテルの先に位置する前記イメージング開始位置と前記ガイドカテーテルにより定義される終了位置とによって定義される、前記第1の画像セットを取得することと、
前記第1の画像セットを分析して、前記管腔内の前記ガイドカテーテル又は既知の基準の存在及び/又は位置を決定することと、
前記ガイドカテーテル又は前記既知の基準の存在及び/又は位置に基づいて、及び前記標的領域の位置に基づいて、管腔クリアランスの範囲を計算することであって、前記制御システムは、前記管腔クリアランスの範囲を、前記標的領域又は前記標的領域の遠位端の位置から前記ガイドカテーテルの前記遠位端又は前記既知の基準までの距離であるプルバック距離として計算する、前記管腔クリアランスの範囲を計算することと、
前記イメージングカテーテルを用いたフラッシュプルバック動作を実行しながら、前記管腔の前記内側の第2の画像セットを取得することと、
を実行するように制御するように構成された制御システムと、
を備え、
前記第2の画像セットは、前記計算された管腔クリアランスの範囲内でのみ前記管腔の前記内側をイメージングするように前記イメージングカテーテルを制御することによって取得される、
OCTシステム。 - 前記制御システムは、前記イメージング開始位置に対する、及び/又は前記標的領域又は前記標的領域の前記遠位端の位置に対する前記ガイドカテーテルの前記遠位端の位置又は前記既知の基準の位置を更に決定する、
請求項16に記載のOCTシステム。 - 前記制御システムは、前記計算されたプルバック距離に基づいて、前記管腔内に注入される造影剤の量を計算するように更に構成される、
請求項17に記載のOCTシステム。 - 前記第1の画像セットは、複数のOCT画像フレームを含み、
前記制御システムは、
(a)前記第1の画像セットの1つ以上のOCT画像フレームの明るさ強度値を分析することによって、所定の直径のリングの少なくとも一部が検出されることと、
(b)前記第1の画像セットの1つ以上のOCT画像フレーム内に、所定の明るさ強度値をもつリングの少なくとも一部が検出されることと、
(c)前記第1の画像セットの1つ以上のOCT画像フレームを分析することにより、血液野に反射された光の強度から前記ガイドカテーテル又は前記既知の基準に反射された光の強度への変化に対応する明るさ強度値の変化が検出されることと、
のうちの1つ以上に基づいて、前記ガイドカテーテルの位置又は前記既知の基準の位置を決定する、
請求項16に記載のOCTシステム。 - 前記制御システムは、前記計算されたプルバック距離及び前記計算された造影剤の量に基づいて、前記フラッシュプルバック動作のプルバック時間、プルバック速度、フラッシュ時間及び/又は注入率のうちの1つ以上を計算するように更に構成される、
請求項18に記載のOCTシステム。
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