JP2009516576A

JP2009516576A - 医用画像中の異常の存在を検出するためのシステム及び方法

Info

Publication number: JP2009516576A
Application number: JP2008542490A
Authority: JP
Inventors: ウェングアン・リ; シャシダル・サスヤナラヤナ
Original assignee: Boston Scientific Limited
Current assignee: Boston Scientific Limited
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2009-04-23
Also published as: WO2007117299A2; CA2627199A1; WO2007117299A3; US20070129625A1; EP1954183A2; WO2007117299A9

Abstract

本発明は、医用画像からの組織情報を検出し且つ提示するための、システム及び方法に関するものである。一実施形態では、医用画像システムは、画像トランスデューサアッセンブリと、コンソールと、を有しており、画像トランスデューサアッセンブリは、１つ以上のエネルギーパルスを放射し、且つ、１つ以上のエコー信号を受け取るように、構成されており、コンソールは、画像トランスデューサアッセンブリに連結されており、１つ以上のエコー信号を受け取り、異常に対応した１つ以上の信号を検出し、異常に対応した１つ以上の検出に応じて警告を発動するように、構成されている。

Description

本発明は、医用画像システムに関するものであり、更に特別には、医用画像内の異常の存在を検出し、且つ、その操作に警告を与える、システム及び方法、に関するものである。

低侵襲的処置を利用することによる、病状の、管腔内、腔内、血管内、及び、心臓内の、治療及び診断は、医療の多数の分野において、効果的なツールである。これらの処置は、典型的には、画像及び治療のカテーテルを用いて行われており、そのカテーテルは、体内へ、及び、大腿動脈等の、診断及び／又は治療される血管又は臓器から離れた部位における、脈管系のアクセス可能な血管内へ、経皮的に、挿入される。そして、カテーテルは、治療される人体の部位へ、脈管系の血管を通って、進められる。カテーテルは、画像装置、典型的には超音波画像装置、を備えていてもよく、画像装置は、動脈の狭窄部位等の人体の罹患部位を、位置付け且つ診断するために、使用されている。例えば、Hamm他の米国特許第５，３６８，０３５号の開示は、参照によってここに組み込まれており、血管内超音波画像トランスデューサを有するカテーテルを、示している。

図１ａは、本技術分野において公知の、画像トランスデューサアッセンブリ１の実施例を示している。画像トランスデューサ１は、典型的には、（部分的に示されている）ガイドワイヤの内腔１０内にあり、外側管状壁部材５を、有している。血管の画像を得るために、画像トランスデューサアッセンブリ１は、血管内に挿入できる。そして、トランスデューサアッセンブリ１は、血管内から血管の一部にて、エネルギーパルス、例えば、超音波、を放出し、また、エコー信号又は反射信号を、受け取りながら、同時に回転できる。

図１ｂにおいて、表示画面と、プロセッサと、関連したグラフィックハードウェア（図示せず）と、を有する画像コンソール２０が、医用画像システム３０を形成するために、画像トランスデューサアッセンブリ１と連結できることは、公知である。画像コンソール２０は、画像トランスデューサアッセンブリ１から受け取ったエコー信号を処理し、撮像される部位の画像を形成する。画像を形成するために、画像コンソール２０は、表示画面上に、「ラジアル・ライン」として公知の多重ライン（図示せず）を描く。その多重ラインの各々は、トランスデューサアッセンブリ１の角度位置に対応している。画像コンソール２０のプロセッサは、ラインに対応する角度位置においてトランスデューサアッセンブリ１から受け取ったエコー信号の、マグニチュードレベルに基づいて、ラインの画素に、輝度値を設定する。これらのラジアル・ラインを多数含んでいる図は、血管内超音波システム（ＩＶＵＳ）画像（図示せず）等の画像を、結果としてもたらしている。そのような画像は、特に、撮像される部位の組織、例えば、撮像される部位表面の滑らかさ又は粗さ等を、示すことができる。
米国特許第５，３６８，０３５号米国特許第５，７９９，６５５号 Intravascular Modalities for Detection of Vulnerable Plaque Current Status Classification of Arterial Plaque by Spectral Analysis in Remodelled Human Atheroscleroticc Coronary Arteries

広い範囲のマグニチュードと、多数の組織的に異なった部位８０と、を有する画像７０の実施例は、図１ｃに示されている。支持構造表面の組織及び正確な識別は、医用画像において、重要である。そのような情報は、病状を診断しようとする、放射線科医及び他の臨床医にとって、有用である。医用画像では、異常が、組織の微かな変化としてのみ、検出可能であることが多い。

従って、そのような組織情報を検出し且つ提示するための、改良されたシステム及び方法が、望まれている。

本発明は、医用画像から組織情報を検出し且つ提示するためのシステム及び方法に関するものである。一実施形態では、医用画像システムは、画像トランスデューサアッセンブリと、コンソールと、を有している。画像トランスデューサアッセンブリは、１つ以上のエネルギーパルスを放射し、且つ、１つ以上のエコー信号を受け取るように、構成されており、コンソールは、画像トランスデューサアッセンブリに連結されており、１つ以上のエコー信号を受け取り、異常に対応した１つ以上の信号を検出し、異常に対応した１つ以上の信号の検出に応じて警告を発動するように、構成されている。

本発明の他の、システム、方法、特徴、及び、利点は、以下の図面及び詳細な説明の審査において、当業者にとっては、明らかであり、又は、明らかになるであろう。追加の、システム、方法、特徴、及び、利点、の全ては、この記述内に含まれており、本発明の範囲内であり、添付の特許請求の範囲によって保護されている。

上記で述べられた本発明の他の利点及び目的が、どのように得られるかを、より理解するために、上記に簡単に記載された実施形態の更に詳細な記載が、その特有の実施形態を参照することにより、提供され、それは、添付の図面に描かれている。図の要素は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、本発明の原理を描く際に、強調されていることに注意すべきである。更に、図において、同様の参照符号は、種々の図を通して、対応する部分を示している。しかし、同様の部分が、常に、同様の参照符号を有しているわけではない。更に、全ての図は、概念を伝えることを意図しており、そこでは、関連する大きさ、形状、及び、他の詳細な特性が、そのままに又は正確にというよりもむしろ、図式的に、描かれている。

図１ｂに示すように、典型的な画像システム３０は、画像トランスデューサアッセンブリ１と、画像トランスデューサアッセンブリ１に連結した画像コンソール２０と、を含んでもよく、画像コンソール２０は、表示画面と、プロセッサと、関連したグラフィックハードウェア（図示せず）と、を有している。血管内超音波システム（ＩＶＵＳ）によって体組織の画像を形成するために、画像トランスデューサアッセンブリ１は、超音波パルス等のエネルギーパルスを放射し、それらが体組織（組織、脂肪、骨、血管、血小板等、又は、他の対象物）によって反射された後、それらのパルスから、エコー信号を、受け取る。必要であれば、画像トランスデューサは、中心軸の周りを回転しながら、同時に、エネルギーパルスを放射してもよく、又は、中心軸に沿って長手方向に変形してもよい。画像コンソール２０は、画像トランスデューサアッセンブリ１からエコー信号を受け取り、トランスデューサアッセンブリ１が回転する際のトランスデューサアッセンブリ１の角度位置にそれぞれ対応したラインを、表示画面上に描く。画像コンソール２０のプロセッサは、対応する角度位置において、トランスデューサアッセンブリ１から受け取ったエコー信号のマグニチュードレベルに基づいて、ラインの画素に輝度値を設定する。受け取られたエコー信号は、特定の角度位置に対応したレコード又はベクトルによって、典型的には、分類される。特定の角度位置における各々のレコード又はベクトルは、広い範囲のマグニチュードに及ぶ、振幅を、含んでいる。これらのベクトル又はライン（「ラジアル・ライン」）を多数含んでいる図は、図２に示すように、ＩＶＵＳ画像等の画像をもたらす。画像７０の実施例は、受け取られたエコー信号の画像であり、広い範囲のマグニチュードと多数の組織的に異なる領域８０とを含んでおり、図１ｃに示されている。

ＩＶＵＳ画像は、撮像される部位についての組織情報、例えば血液斑点等を、提供できる。更に、そのような画像は、撮像される部位内の種々の異常の存在についての、組織的特徴及び組織情報を提供できる。ＩＶＵＳ画像から検出できる異常の一実施例は、脆弱プラークであり、それは、破裂又は腐食する傾向にある、しばしば緩やかに狭窄したプラークのサブグループに、属する。動脈内のそのようなプラークの集積は、急性肝不全症候群及び突然心臓死をもたらし得る。図２は、脆弱冠動脈プラーク１００を有する動脈のＩＶＵＳ画像の実施例を示している。そのような異常は、熟練技術者によって、ＩＶＵＳ画像において、確認できる。更に、そのような異常を認識するアルゴリズムを有するコンピュータープログラムが、従来公知である。しかしながら、ヒト体血管系はかなり複雑であり、技術者が医用画像中で探索する特徴は不確定数存在するため、画像システムの操作は、手に負えない。

医用画像システム３０の操作の負担を軽減し且つ簡素化する一方法は、図３ａに示されており、それは、医用画像システム３０内の警告システムの操作３００を、示している。警告システムは、好ましくは、コンソール２０内のコンピュータープログラムとして実行される。まず、医用画像システム３０は、医用画像信号、例えば高周波超音波信号等を、リアルタイム又はほぼリアルタイムで生成する（作動ブロック３１０）。そして、１つ以上のアルゴリズムが、特有の異常、例えば脆弱プラーク、の探索において、信号へ適用される（作動ブロック３２０）。そのようなアルゴリズムは、本技術分野において公知である特有のタイプの組織形態又は血管形態に対応する、画像内の特有のパターン、の探索を、概ね含んでいる。例えば、ＩＶＵＳ画像システム又は光コヒーレンス・トモグラフィー（ＯＣＴ）システム等の医用画像システムを使用して、脆弱プラークを検出する技術は、Briain D. MacNeill、Harry C. Lowe、Masamichi Takano、Valentin Fuster、及び、Ik-Kyung Jang、Intravascular Modalities for Detection of Vulnerable Plaque Current Status、ARTERIOSCLER THROMB VASC BIOL., August 2003、P1333(available at http://www.atvbaha.org)、また、Andrew L. McCleod、Robin J. Watson、Thomas Anderson、Scott Inglis、David E. Newby、Dabit B. Northridge、Neal G. Uren、及び、W. N. McDicken、Classification of Arterial Plaque by Spectral Analysis in Remodelled Human Atheroscleroticc Coronary Arteries, ULTRASOUND IN MED. & BIOL., Vol.30, No.2, pp. 155-159, 2004に記載されており、参照することにより、ここに組み込まれている。これらの文献は、薄い繊維性被膜、大きな脂質に富むプール、及び／又は、増大したマクロファージ活性等の、特徴を、探索することによって、脆弱プラークを検出する方法を、開示しており、当業者が理解するものとして、統合された後方散乱スペクトル解析等の技術を利用している。特有の異常の検出の際に、警告システムを発動することができる（作動ブロック３３０）。警告システムは、可聴警告及び可視警告、例えば画像コンソール２０の画面上の点滅シンボル等、を含んでもよい。可聴及び／又は可視である特定のタイプの警告は、特定のタイプの異常に対して、設定できる。例えば、脆弱プラークへの警告は、「脆弱プラーク」と告げたり、又は、脆弱プラークの可聴及び／又は可視の表示を提供したりすることができる。

別の方法３５０では、医用画像信号を解析する代わりに又は加えて、図３ｂに示されるように、処理画像で、解析が実行できる。まず、ＩＶＵＳ画像又はＯＣＴ画像等の医用画像が、生成される（作動ブロック３６０）。そして、上記記載のアルゴリズムが、画像に適用され（作動ブロック３７０）、可視警告及び／又は可聴警告を、上記記載のように、異常の検出に応じて、発動できる（作動ブロック３８０）。フレーム中に画像を生成する画像システムにとって、警告システムは、異常の存在が予想されるフレームを操作者がブックマークしたり保持したりすることを可能にする（作動ブロック３９０）。

これらの方法は、自動プルバックシステム（図示せず）又は手動プルバックシステム（図示せず）に連結された、撮像カテーテルに、適用できる。自動プルバックシステム（図示せず）に連結された撮像カテーテルを有する、画像システムは、Jang等の米国特許第５，７９９，６５５号に開示されており、それは、その全体を参照することにより、ここに組み込まれている。

当業者が理解するように、ＩＶＵＳ画像を行う研究所は、頻繁に、高いワークフロー効率を必要とする。血管系は複雑な構造であり、且つ、無数の異常が存在し得るため、上記記載の警告システムは、警告に基づいたより詳細な検査を、血管系のどの部分が必要とするかを、医師が迅速に決定できるようにすることによって、望ましいワークフロー効率を促進でき、トリガーポイントとして機能する。従って、上記記載の検出アルゴリズムは、特異性よりはむしろ高感度を有して機能することが、望ましい。

上記の明細書において、本発明は、その特定の実施形態に基づいて説明されている。しかしながら、本発明の広い精神及び範囲から逸脱せずに、各種の修正及び変更を行うことは、明らかに可能である。例えば、本明細書で述べた作動プロセスの特定の順序及び組合せは、単なる例示であって、本発明は、異なる又は追加の作動プロセス、或いは、異なる組合せ又は順序の作動プロセスを用いて、実施することができるということを、理解されたい。例えば、本発明は、医用画像装置を含む用途に特に適しているが、一般的な画像装置を含むあらゆるデザインにおいても使用できる。更なる実施例として、一実施形態の各特徴を、他の実施形態に示された他の特徴と、組み合わせたり適合させたりすることができる。加えて且つ明らかに、特徴は、要望通りに、追加したり取り除いたりできる。更に、本発明は、添付の請求項及びそれらの均等物に限定される範囲を除いては、限定されるものではない。

本技術分野において公知である、画像トランスデューサアッセンブリの断面側面図である。本技術分野において公知である、医用画像システムのブロック図である。異なるマグニチュード及び組織を示している、画像の実施例である。脆弱冠動脈プラークの医用画像の実施例である。本発明の好ましい実施形態の、操作ダイアグラムである。本発明の好ましい実施形態の、操作ダイアグラムである。

Claims

医用画像システムであって、
画像トランスデューサアッセンブリと、コンピュータコンソールと、を備えており、
画像トランスデューサアッセンブリは、１つ以上のエネルギーパルスを放射し、且つ、１つ以上のエコー信号を受け取るように、構成されており、
コンピュータコンソールは、画像トランスデューサアッセンブリに連結されており、また、１つ以上のエコー信号を受け取り、異常に対応した１つ以上の信号を検出し、異常に対応した１つ以上の信号の検出に応じて警告を発動するように、構成されている、ことを特徴とする、医用画像システム。
異常が、脆弱プラークである、請求項１に記載の医用画像システム。
警告が、可聴警告及び可視警告の内の少なくとも１つである、請求項１に記載の医用画像システム。
コンソールが、複数の異常を検出し、且つ、複数の異常の各々に対して特有の警告を設定するように、構成されている、請求項１に記載の医用画像システム。
コンソールが、複数の異常を検出し、且つ、複数の異常の内の少なくとも２つに対して特有の警告を設定するように、構成されている、請求項１に記載の医用画像システム。
画像トランスデューサアッセンブリが、軸を有しており、且つ、その軸の回りを回転するように構成されており、
画像トランスデューサアッセンブリが、その軸の回りを回転しながら、エネルギーパルスを放出し、且つ、１つ以上のエコー信号を受け取る、請求項１に記載の医用画像システム。
画像トランスデューサアッセンブリが、超音波トランスデューサアッセンブリである、請求項１に記載の医用画像システム。
画像トランスデューサアッセンブリが、光コヒーレンス・トモグラフィーデバイスである、請求項１に記載の医用画像システム。
コンピュータコンソールが、プロセッサと、表示画面と、グラフィックハードウェアと、を含んでいる、請求項１に記載の医用画像システム。
画像トランスデューサアッセンブリに連結された、自動プルバックシステムを、更に備えている、請求項１に記載の医用画像システム。
コンピュータコンソールが、複数の医用画像のフレームを生成するように構成されており、且つ、異常が検出されるフレームに使用者がブックマークするのを可能にするように構成されている、請求項１に記載の医用画像システム。
血管系内へ撮像カテーテルを挿入する工程と、
撮像カテーテルを通して、１つ以上の画像信号を生成する工程と、
異常に対してリアルタイムで、１つ以上の画像信号を解析する工程と、
異常が検出されるとすぐに、警告を発動する工程と、
を備えている、ことを特徴とする、血管系を撮像する方法。
異常が、脆弱プラークである、請求項１２に記載の方法。
警告が、可聴警告及び可視警告の内の少なくとも１つである、請求項１２に記載の方法。
複数の異常に対して、リアルタイムで、１つ以上の画像信号を解析することと、
それぞれが複数の異常の内の１つに対応している、複数の特有の警告を、設定することと、
を更に備えている、請求項１２に記載の方法。
撮像カテーテルが自動的にプルバックする際に、画像信号が、生成される、請求項１２に記載の方法。
複数の医用画像のフレームを生成することと、
異常が検出されるフレームに使用者がブックマークするのを可能にすることと、
を更に備えている、請求項１２に記載の方法。
医用画像システムであって、画像トランスデューサアッセンブリと、コンピュータコンソールと、を備えており、
画像トランスデューサアッセンブリは、１つ以上のエネルギーパルスを放射し、且つ、１つ以上のエコー信号を受け取るように、構成されており、
コンピュータコンソールは、プロセッサと、プロセッサによって実行される１組の指示を備えたコンピュータ可読媒体と、を有している、画像トランスデューサアッセンブリに、連結されており、
上記指示は、
１つ以上のエコー信号を受け取ることと、
異常に対応した１つ以上の信号を検出することと、
異常に特有の警告を設定することと、
異常に対応した１つ以上の信号の検出に応じて、特有の警告を発動することと、を含んでいる、ことを特徴とする、医用画像システム。
異常が、脆弱プラークである、請求項１８に記載の医用画像システム。
警告が、可聴警告及び可視警告の内の少なくとも１つである、請求項１８に記載の医用画像システム。
１組の指示が、複数の異常を検出することと、複数の異常のそれぞれに対して特有の警告を設定することと、を更に含んでいる、請求項１８に記載の医用画像システム。
１組の指示が、複数の異常を検出することと、複数の異常の内の少なくとも２つに対して特有の警告を設定することと、を更に含んでいる、請求項１８に記載の医用画像システム。
画像トランスデューサアッセンブリが、軸を有しており、且つ、その軸の回りを回転するように、構成されており、
画像トランスデューサアッセンブリが、その軸の回りを回転しながら、エネルギーパルスを放出し、且つ、１つ以上のエコー信号を受け取る、請求項１８に記載の医用画像システム。
画像トランスデューサアッセンブリが、超音波トランスデューサアッセンブリである、請求項１８に記載の医用画像システム。
画像トランスデューサアッセンブリが、光コヒーレンス・トモグラフィーデバイスである、請求項１８に記載の医用画像システム。
コンピュータコンソールが、プロセッサと、表示画面と、グラフィックハードウェアと、を含んでいる、請求項１８に記載の医用画像システム。
画像トランスデューサアッセンブリに連結された、自動プルバックシステムを、更に備えている、請求項１８に記載の医用画像システム。
コンピュータコンソールが、複数の医用画像のフレームを生成するように構成されており、且つ、異常が検出されるフレームに使用者がブックマークするのを可能にするように構成されている、請求項１８に記載の医用画像システム。