JP2005514601A - 干渉計からの信号を超音波コンソールによって処理するシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本件出願は、2001年7月18日出願の一部継続米国特許出願No.09/909,357及び2001年7月16日出願の米国特許出願No.09/906,903の内容が、本明細書に記載されることによって全体として組み込まれており、前記各米国出願は、本件出願の譲受人に譲渡されている。この出願は、本件出願と同日に出願された米国特許出願No.10/017,534、名称、回析格子に基づく干渉計システム及び方法に関連し、本明細書に記載されることによって全体として組み込まれており、本件出願の譲受人に譲渡されている。
本発明は、一般的に、画像形成(撮像)システム及び方法に関し、より詳しくは光学干渉性断層撮影システムによるデータの処理に関する。
超音波医学撮像は、血管や周囲の組織のような体腔内部の画像を形成するために通常用いられる手技である。血管の超音波撮像において、一般的には、脈管内超音波(”IVUS”)カテーテルが、既知の方法で血管内に挿入される。IVUSカテーテルは超音波変換器を備えた細長い部材からできており、該細長い部材の先端に前記超音波変換器が配置されている。前記細長い部材は血管内に挿入され、超音波変換器は、血管内の所望位置に位置せしめられる。超音波変換器は、脈動によって刺激された時に、血管又は他の体腔内に超音波を放射する。放射された超音波の一部は、組織の境界で反射し、超音波変換器へ戻る。反射したエコー信号は、超音波変換器から超音波コンソールに伝達される。超音波コンソールは、一般的に、コンピュータのような超音波画像処理装置及びディスプレイを備えている。ディスプレイは、モニター及び/又はプリンターから構成することができる。超音波コンソールは、受信したエコー信号を用いて体腔内の画像を形成する。
本発明による画像形成システムは、入力部を有する超音波コンソールと、データを超音波コンソールに提供するために超音波プロセッサーの入力部に連結される出力部を有する検出器からなる干渉計を備えている。超音波コンソールは、ディスプレイに画像を形成するためにデータを処理する。超音波コンソールの入力部と検出器の出力部とは選択的に結合されるようになっている。システムは、さらに、出力部を有する超音波装置を備えることもでき、前記出力部は超音波コンソールの同一または別の入力部に選択的に連結できるようになっている。このように、干渉計又は超音波装置のいずれも、必要とされる特別の検査によるが、使用するために超音波コンソールに連結することができる。
図3は画像形成システム390の実施の形態の概略図であり、画像形成システム390は、フォト検出器アレイ392を含む干渉計システム391を備えており、フォト検出器アレイ392は複数の並列出力部394を備えている。並列出力部394は並列/直列変換器398を介して超音波コンソール396に接続している。超音波コンソール396は、コンピュータ、マイクロプロセッサー又はマイクロコントローラのような信号プロセッサーと、当該技術において知られているように、発生した画像を表示するディスプレイを含む、血管内超音波(IVUS)コンソールとすることもできる。また、出力部399aを有する超音波装置399を備えることもできる。超音波装置399の出力部399aは、干渉計システムと391と同一又は別の入力部で、超音波装コンソール396に接続することができる。医者又は専門家であれば、同じ超音波コンソールでもって、光で画像形成する干渉計391あるいは超音波で画像形成する超音波装置399のいずれかを選んで使用するであろう。超音波画像プロセッサーとディスプレイを有する超音波システムは、マサチューセッツ州、ナティックのボストン科学会社のものを利用することができる。超音波装置399は、IVUSカテーテルとすることも可能である。IVUSカテーテルは、米国特許No.5,715,825号「アコーステック 画像形成 カテーテル類」に記載されており、それらの全部は、ここに記載することによって組み入れられる。干渉計システム391は、以下により詳しく説明される。
δ=Wd×Sinα. (1)
となる。
Δ=δ/2η (2)
となる。
Sinα=λ/p. (3)
となる。
Wref=Ws/Cosα. (4)となる。
Claims (40)
- 入力部を有する超音波コンソールと、該超音波コンソールにデータを提供するために超音波プロセッサーの前記入力部に接続する出力部を有する検出器を備えた干渉計とを、備えた画像形成システムにおいて、
超音波コンソールは、干渉計から提供されるデータを、表示用の画像を形成するために処理する画像形成システム。 - 超音波コンソールの入力部と前記検出器の出力部とは、選択的に接続されるようになっている請求項1記載の画像形成システム。
- 超音波コンソールの入力部に選択的に接続する出力部を有する超音波装置を、さらに備えた請求項2記載の画像形成システム。
- 超音波コンソールは第2の入力部を有し、さらにシステムは、第2の入力部に接続する出力部を有する超音波装置を備えている請求項1記載の画像形成システム。
- 干渉計はカテーテルを備えている請求項1記載の画像形成システム。
- 超音波装置はカテーテルを備えている請求項3記載の画像形成システム。
- 検出器は複数の並列出力部を有する多要素フォト検出器であり、
システムはさらに、検出器の出力部と超音波コンソールの入力部との間に電気的に接続された並列/直列変換器を備えており、
該並列/直列変換器は、検出器の複数の出力部にそれぞれ接続する複数の入力部を有し、検出器の複数の出力部による並列データ出力を、直列データに変換するようになっており、
また、前記並列/直列変換器は、画像を形成する超音波コンソールに直列データを提供するために、超音波コンソールの入力部に接続する出力部を有している、
請求項1記載の画像形成システム。 - 超音波コンソールはアナログの直列データを処理するようになっており、
並列/直列変換器は、アナログの直列データを超音波コンソールに提供できるようになっている請求項7記載の画像形成システム。 - 超音波コンソールは、ディジタルの直列データを処理するようになっており、
並列/直列変換器は、ディジタルの直列データを超音波コンソールに提供するようになっている請求項7記載の画像形成システム。 - 干渉計は、2つの多要素フォト検出器を備え、各多要素フォト検出器は、並列/直列変換器に接続される複数の並列出力部を備えている請求項7記載の画像形成システム。
- 干渉計は、
光源と、
光源の光からサンプル光線とリファレンス光線を作り出す手段と、
サンプルにサンプル光線を伝送する手段と、
サンプルから受信する第2のサンプル光線とリファレンス光線のうち少なくとも1つに時間遅れを生じさせる手段と、
第2のサンプル光線をリファレンス光線に結合することにより、検出器によって検出され結合光線を形成する手段とを、
備えている請求項1記載の画像形成システム。 - 第2のサンプル光線とリファレンス光線を結合する手段は、光線スプリッターである請求項11記載の画像形成システム。
- 時間遅れを生じさせる手段と、第2のサンプル光線とリファレンス光線とを結合する手段とは、回折格子である請求項11記載の画像形成システム。
- 時間遅れを生じさせる手段は、リファレンス光線に時間遅れを生じさせる回折格子であり、
第2のサンプル光線とリファレンス光線を結合する手段は、光線スプリッターである請求項11記載の画像形成システム。 - サンプル光線とリファレンス光線を形成する手段は、第1の光線スプリッターであり、
第2のサンプル光線とリファレンス光線を結合する手段は、第2の光線スプリッターである請求項11記載の画像形成システム。 - 干渉計は、
低コーヒレンス光源と、
光源に接続すると共に光源の光からサンプル光線とリファレンス光線に分割する第1の光線スプリッターと、
第1の光線スプリッターに接続し、第1の光線スプリッターからリファレンス光線を受信して、該リファレンス光線を回折する回折格子と、
サンプルからの第2のサンプル光線を受信するように位置決めされると共に回折格子に接続する第2の光線スプリッターであって、回折されたリファレンス光線を受信し、前記第2のサンプル光線と回折されたリファレンス光線を結合して結合光線を形成する第2の光線スプリッターと、
第2の光線スプリッターからの結合光線を受信するように位置決めされた検出器を、
備えている請求項1記載の画像形成システム。 - 第1の光線スプリッターと第2の光線スプリッターの少なくとも1つは、50対50の光線スプリッターである請求項16記載の画像形成システム。
- 第1の光線スプリッターはほぼ50対50の光線スプリッターであり、
第2の光線スプリッターは、第2のサンプル光線内の半分よりも大きな光エネルギーを結合光線内に注ぐと共に、リファレンス光線内の半分よりも小さい光エネルギーを結合光線内に注ぐ請求項17記載の画像形成システム。 - 第2の光線スプリッターは、実質的に、第2のサンプル光線内の半分よりも大きな光エネルギーを結合光線内に注ぐと共に、実質的に、リファレンス光線内の半分よりも小さいエネルギーを結合光線内に注ぐ請求項17記載の画像形成システム。
- 回折格子は、反射式回折格子、透明式回折格子又は音響光学変調器である請求項19記載の画像形成システム。
- 前記検出器は複数の並列出力部を有する多要素フォト検出器であり、
システムはさらに、
検出器の出力部と超音波コンソールの入力部との間に電気的に接続される並列/直列変換器を備えており、
並列/直列変換器は、検出器の複数の出力部にそれぞれ接続する複数の入力部を有し、検出器の複数の出力部による並列データ出力を、直列データに変換するようになっており、
また、並列/直列変換器は、画像を形成する超音波コンソールに直列データを提供するために、超音波コンソールの入力部に接続する出力部を有している、
画像形成システム。 - 第1の光線スプリッターは、光源から受信した光の半分のエネルギーよりも大きなエネルギーをサンプル光線内に注ぐと共に、光源から受信した光の半分のエネルギーよりも少小さいエネルギーをリファレンス光線に注ぐようになっている請求項17記載の画像形成システム。
- 光サーキュレーターを備え、該光サーキュレーターを通してサンプル光線がサンプルに注がれ、第2のサンプル光線は前記光サーキュレーターを通して第2の光線スプリッターに注がれる請求項22記載の画像形成システム。
- 第2の光線スプリッターは、光源から受信する光エネルギーの実質的に半分より大きいエネルギーをサンプル光線に注ぎ、光源から受信する光エネルギーの実質的に半分より少ないエネルギーをリファレンス光線に注ぐ請求項23記載の画像形成システム。
- 第2の光線スプリッターは、ほぼ50対50の光線スプリッターであり、第2のサンプル光線とリファレンス光線は、第2の光線スプリッター内で結合されて第1及び第2の結合光線を形成し、該第1の光線は第1の検出器によって検出される請求項24記載の画像形成システム。
- 第1及び第2の検出器は、複数の並列出力部を有する多要素フォト検出器であり、
システムはさらに、
検出器の出力部と超音波コンソールの入力部との間に電気的に接続される並列/直列変換器を備えており、
並列/直列変換器は、検出器の複数の出力部にそれぞれ接続する複数の入力部を有し、検出器の複数の出力部による並列データ出力を、直列データに変換するようになっており、
また、並列/直列変換器は、画像を形成する超音波コンソールに直列データを提供するために、超音波コンソールの入力部に接続する出力部を有している、
請求項25記載の画像形成システム。 - サンプル光線をサンプルに集束すると共に、第2のサンプル光線を集束するフォーカスレンズを備えた請求項16記載の画像形成システム。
- 入力部を有する超音波コンソールと、干渉計を備えた画像形成システムにおいて、
干渉計は、
低コーヒレンス光源と、
第1のファイバー光線スプリッターと、
前記光源を第1のファイバー光線スプリッターに光学的に接続する第1の光路と、
第1の光線スプリッターをサンプルに接続すると共にサンプルからの第2の光線を第1の光線スプリッターに接続する第2の光路と、
第2の光線スプリッターと、
第1の光線スプリッターを第2の光線スプリッターに接続して、少なくとも部分的にも、第1の光線スプリッターから第2の光線スプリッターに、第2のサンプル光線を伝送する第3の光路と、
回折格子と、
第1の光線スプリッターを回折格子に接続して少なくとも部分的にも、回折格子にリファレンス光線を伝送する第4の光路とを備えており、
前記第2の光線スプリッターは、回折されたリファレンス光線を受信できるように位置決めされ、リファレンス光線と第2のサンプル光線を第2の光線スプリッター内で結合し結合光線を形成するようになっており、
そして、複数の並列出力部を有する多要素フォト検出器を備え、該多要素フォト検出器は、結合光線を受信するように位置決めされており、
さらにシステムは、
検出器の複数の出力部にそれぞれ接続する複数の入力部を有する並列/直列変換器を備え、検出器の複数の出力部による並列データ出力を、直列データに変換するようになっており、
また、並列/直列変換器は、画像を形成する超音波コンソールに直列データを提供するために、超音波コンソールの入力部に接続する出力部を有している、
画像形成システム。 - 第1の光線スプリッターは、ほぼ50対50の光線スプリッターであり、
第2の光線スプリッターは光源から受信する光のエネルギーの半分より大きいエネルギーをサンプル光線に注ぎ、光源から受信する光の半分より小さい光のエネルギーをリファレンス光線に注ぐ請求項28記載の画像形成システム。 - カテーテルと該カテーテル内の光ファイバーを備え、
第2の光路はカテーテル内で光ファイバーに光学的に接続している請求項29記載の画像形成システム。 - フォーカスレンズを備え、第2の光路が第1の光線スプリッターをフォーカスレンズに光学的に接続し、フォーカスレンズは、サンプル光線をサンプルに集束すると共に第2のサンプル光線を集束している請求項28記載の画像形成システム。
- 入力部を有する超音波コンソールと、干渉計を備えた画像形成システムにおいて、
干渉計は、
低コーヒレンス光源と、
第1のファイバー光線スプリッターと、
光源から受信する光を第1の光線スプリッターによってサンプル光線とリファレンス光線に分割するように、光源を第1の光線スプリッターに接続する第1の光ファイバーと、
第1のポート、第2のポート及び第3のポートを有する光サーキュレーターであって、第1ポートに入力する光が第2のポートを経て光サーキュレーターから出力すると共に、第2ポートに入る光が第3のポートを経て光サーキュラー外に出て行く光サーキュレーターと、
第1の光線スプリッターを光サーキュレーターの第1のポートに光学的に接続する第2の光ファイバーと、
光サーキュレーターの第2のポートを光学的にサンプルに接続すると共に、サンプルからの第2のサンプル光線を光学的に第2のポートに接続する第3の光ファイバーと、
第2の光線スプリッターと、
光サーキュレーターの第3のポートを第2の光線スプリッターに光学的に接続する第4の光ファイバーであって、少なくとも部分的にも、第4の光ファイバーが、第3のポートから第2のサンプル光線を第2の光線スプリッターに伝送する第4の光ファイバーと、
回折格子と、
第1の光線スプリッターを回折格子に接続して少なくとも部分的にも、回折格子にリファレンス光線を伝送する第5の光ファイバーとを、
備えており、
前記第2の光線スプリッターは、回折されたリファレンス光線を受信できるように位置決めされ、リファレンス光線と第2のサンプル光線を第2の光線スプリッター内で結合し結合光線を形成するようになっており、
そして、複数の並列出力部を有すると共に、結合光線を受信するように位置決めされた多要素フォト検出器を備え、
さらにシステムは、
検出器の複数の出力部にそれぞれ接続する複数の入力部を有する並列/直列変換器を備え、検出器の複数の出力部による並列データ出力を、直列データに変換するようになっており、
また、前記並列/直列変換器は、画像を形成する超音波コンソールに直列データを提供するために、超音波コンソールの入力部に接続する出力部を有している、
画像形成システム。 - 光源から受信する光はエネルギーを有しており、第1の光線スプリッターは、その光を、光のエネルギーの半分よりも大きいエネルギーを有するサンプル光線と、光のエネルギーの半分よりも小さいエネルギーのリファレンス光線とに分割する請求項32記載の画像形成システム。
- 第2の光線スプリッターは、ほぼ50対50の光線スプリッターであり、第2のサンプル光線とリファレンス光線は、第2の光線スプリッター内で結合されて第1及び第2の結合光線を形成し、該第1の光線は第1の多要素フォト検出器によって受信され、
そして干渉計は、第2の光線スプリッターからの第2の結合光線を受信するように位置決めされ、第2の多要素フォト検出器は並列/直列変換器に接続される複数の並列出力部を備えている請求項33記載の画像形成システム。 - カテーテルとカテーテル内の光ファイバーを備え、第3の光ファイバーがカテーテル内の光ファイバーに光学的に接続している請求項34記載の画像形成システム。
- カテーテルとカテーテル内の光ファイバーを備え、第3の光ファイバーがカテーテル内の光ファイバーに光学的に接続している請求項32記載の画像形成システム。
- 第3の光ファイバーからのサンプル光線をサンプルに集束すると共に、第3の光ファインバーに第2のサンプル光線を集束するフォーカスレンズを備えた請求項32記載の画像形成システム。
- 干渉計からのデータを、超音波プロセッサーによって表示用の画像に処理する工程からなる表面を分析する方法。
- 干渉計によってサンプル光線とリファレンス光線を形成することと、
サンプル光線を表面に伝送することと、
表面から受信した光をリファレンス光線と結合して結合光線を形成することと、
複数の並列電気信号を出力するために多要素検出器により前記結合光線を検出することと、
処理された並列信号を直列信号に変換することと、
直列信号を画像に処理するために超音波プロセッサーに提供すること、
の各ステップを備えた請求項38記載の表面を分析する方法。 - 前記処理ステップの前に干渉計を超音波コンソールに接続することと、
前記処理後に干渉計を超音波コンソールから取り外すことと、
超音波装置を超音波コンソールに接続することを備えた請求項39記載の方法。
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