JP2012514522A - 光音響画像化機能を有する血管内超音波システムを作成し使用するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

血管内超音波システム用のカテーテル組立体は、カテーテル（１０２）及びカテーテル内に配置された画像化コア（３０６）を含む。画像化コアは回転可能な駆動軸（３１０）、少なくとも１つの光源、及び少なくとも１つのトランスデューサ（３１２）を含む。少なくとも１つの光源は回転可能な駆動軸の遠位端に配置される。少なくとも１つの光源は駆動軸と共に回転するように、且つまた、印可された電気信号を光に変換してカテーテルの近傍の対象を照射するように構成され配置される。少なくとも１つのトランスデューサもまた回転可能な駆動軸の遠位端に配置される。少なくとも１つのトランスデューサは駆動軸と共に回転するように構成され配置される。少なくとも１つのトランスデューサは、少なくとも１つの光源から放射された光による対象の照射に応答して対象により生成される音響信号を受信するように構成され配置される。

Description

本発明は、血管内超音波画像化システム並びに該システムを作成し使用する方法の分野に向けられる。本発明はまた、さらに光音響画像化機能を含む血管内超音波システム、並びに該血管内超音波システムを作成し使用する方法に向けられる。
本出願は、２００９年１月９日出願の米国特許出願第１２／３５１，３２２号の優先権を主張するものであり、その全体の内容が引用により本明細書に組み入れられる。

血管内超音波（ＩＶＵＳ）画像化システムは様々な疾病及び疾患に関する証明された診断機能を有する。例えば、ＩＶＵＳ画像化システムは、血栓を診断して開業医がステントを選択し配置するのを補助する情報を提供するための画像化モダリティとして、並びに血流を回復又は増加するための他の装置として用いられている。ＩＶＵＳ画像化システムは、血管内の特定の位置における粥状班の蓄積を診断するのに用いられている。ＩＶＵＳ画像化システムは、血管内閉塞又は狭窄の存在、並びに閉塞又は狭窄の性質及び程度を判断するのに用いることができる。ＩＶＵＳ画像化システムは、例えば、運動（例えば、鼓動する心臓）又は１つ若しくはそれ以上の組織（例えば、画像化するのを望まない１つ又はそれ以上の血管）による妨害のために、血管造影法のような他の血管内画像化技術を用いて可視化することが困難となり得る血管システムのセグメントを可視化するのに用いることができる。ＩＶＵＳ画像化システムは、血管造影及びステント配置などの進行中の血管内治療を実時間（殆ど実時間）でモニタ又は評価するのに用いることができる。さらに、ＩＶＵＳ画像化システムは１つ又はそれ以上の心腔をモニタするのに用いることができる。

ＩＶＵＳ画像化システムは様々な疾病及び疾患を可視化するための診断ツールを提供するために開発されてきた。ＩＶＵＳ画像化システムは、制御モジュール（電気パルス発生器、画像処理装置、及びモニタを有する）、カテーテル、及びカテーテル内に配置された１つ又はそれ以上のトランスデューサを含むことができる。トランスデューサ含有カテーテルは、血管壁又は血管壁近傍の患者組織などの画像化する領域の内部又は近傍の内腔又は腔の中に配置することができる。制御モジュール内の電気パルス発生器は電気パルスを発生し、このパルスが１つ又はそれ以上のトランスデューサに送られて音響パルスに変換され、これが患者組織内を透過する。透過した音響パルスの反射パルスが１つ又はそれ以上のトランスデューサによって吸収されて電気パルスに変換される。この変換された電気パルスが画像処理装置に送られてモニタ上に表示可能な画像に変換される。

光音響画像化法は光及び音響信号を用いて表示可能な画像を形成する。一つの例示的な光音響画像化技術において、患者組織はレーザーダイオードなどの光源からの光でパルス照射される。放射された光の一部が組織に吸収されて熱に変換される。この熱が照射された組織の過渡的超音波膨張及び対応する超音波放射を引き起こし、これが１つ又はそれ以上のトランスデューサによって受信され処理されて表示可能な画像になる。

米国特許第７，３０６，５６１号 米国特許第６，９４５，９３８号 米国特許出願公開第２００６／０２５３０２８号 米国特許出願公開第２００７／００１６０５４号 米国特許出願公開第２００７／００３８１１１号 米国特許出願公開第２００６／０１７３３５０号 米国特許出願公開第２００６／０１００５２２号

一実施形態において、血管内超音波システム用のカテーテル組立体はカテーテル及び画像化コアを含む。カテーテルは、遠位端、近位端、及び長手方向の長さを有し、近位端から遠位端までのカテーテルの長手方向の長さに沿って延びる内腔を画定する。画像化コアは内腔内に挿入するように構成され配置される。画像化コアは回転可能な駆動軸、少なくとも１つの光源、及び少なくとも１つのトランスデューサを含む。回転可能な駆動軸は遠位端、近位端、及び長手方向の長さを有する。少なくとも１つの光源は回転可能な駆動軸の遠位端に配置される。少なくとも１つの光源は駆動軸と共に回転するように、且つまた印加された電気信号を光に変換してカテーテルの近傍の対象を照射するように構成され配置される。少なくとも１つのトランスデューサは回転可能な駆動軸の遠位端に配置される。少なくとも１つのトランスデューサは駆動軸と共に回転するように構成され配置される。少なくとも１つのトランスデューサは、少なくとも１つの光源から放射される光による対象の照射に応答して対象により生成される音響信号を受信するように構成され配置される。

別の実施形態において、血管内超音波画像化システムは、カテーテル、画像化コア、及び駆動装置を含む。カテーテルは、遠位端、近位端、及び長手方向の長さを有し、近位端から遠位端までのカテーテルの長手方向の長さに沿って延びる内腔を画定する。画像化コアは内腔内に挿入するように構成され配置される。画像化コアは回転可能な駆動軸、少なくとも１つの光源、及び少なくとも１つのトランスデューサを含む。回転可能な駆動軸は遠位端、近位端、及び長手方向の長さを有する。少なくとも１つの光源は回転可能な駆動軸の遠位端に配置される。少なくとも１つの光源は駆動軸と共に回転するように、且つまた印加された電気信号を光に変換してカテーテルの近傍の対象を照射するように構成され配置される。少なくとも１つのトランスデューサは回転可能な駆動軸の遠位端に配置される。少なくとも１つのトランスデューサは駆動軸と共に回転するように構成され配置される。少なくとも１つのトランスデューサは、少なくとも１つの光源から放射される光による対象の照射に応答して対象により生成される音響信号を受信するように構成され配置される。駆動装置はカテーテルの近位端に結合される。駆動装置は、少なくとも１つの回転可能な変圧器及びモータを含む。少なくとも１つの回転可能な変圧器は回転子及び固定子を含む。回転子は駆動軸の近位端に結合される。モータは駆動軸の回転を駆動するためのものである。

さらに別の実施形態において、血管内超音波画像化装置を用いて患者の光音響画像化の方法は、カテーテルを患者の血管内に挿入するステップを含む。カテーテルは制御モジュールに結合された少なくとも１つの回転可能な光源と、制御モジュールに電気的に結合された少なくとも１つの回転可能なトランスデューサとを含む。少なくとも１つの光源はトランスデューサと共に回転して少なくとも１つのトランスデューサに対して一定の位置及び方向を保持する。患者の組織は光源から放射された光で照射される。少なくとも１つの放射された音響信号が照射された患者の組織から受信される。少なくとも１つの音響信号は、少なくとも１つのトランスデューサから患者の組織に送られる。少なくとも１つの反射された音響信号が患者の組織から受信される。

本発明の非限定的で非網羅的な実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。図面において、類似の参照番号は、別に指定しない限り種々の図面にわたって類似の部分を指す。
本発明のよりよい理解のために、添付の図面に関連して読むべき以下の詳細な説明に言及することになる。

本発明による血管内超音波画像化システムの一実施形態の略図である。 本発明による血管内超音波画像化システムのカテーテルの一実施形態の略側面図である。 本発明による、カテーテル内に画定された内腔の内部に配置された画像化コアを有する、図２に示すカテーテルの遠位端の一実施形態の略透視図である。 本発明によるＩＶＵＳ画像化システムのカテーテルの遠位端の一実施形態の略透視図であり、カテーテルは光源及び少なくとも１つのトランスデューサを含む。 本発明による、図４Ａに示すカテーテルの遠位端の長手方向の略断面図であり、カテーテルは光源及び少なくとも１つのトランスデューサを含む。 本発明による、図４Ａに示すカテーテルの遠位端の長手方向の略断面図であり、カテーテルは光源及び少なくとも１つのトランスデューサを含み、カテーテルはさらに光源から放射された光を導くための光ディレクタを含む。 本発明による、駆動装置に結合された図４Ａに示すカテーテルの近位端の一実施形態の略断面図である。

本発明は、血管内超音波画像化システム並びに該システムを作成し使用する方法の分野に向けられる。本発明はまた、さらに光音響画像化機能を含む血管内超音波システム、並びに該血管内超音波システムを作成し使用する方法に向けられる。

適切な血管内超音波（ＩＶＵＳ）画像化システムは、それらに限定されないが、患者体内への径皮挿入のために構成され配置されたカテーテルの遠位端に配置される１つ又はそれ以上のトランスデューサを含む。カテーテルを有するＩＶＵＳ画像化システムの例は、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、及び特許文献７に見出すことができ、これら全ての文献は引用により本明細書に組み入れられる。

図１は、ＩＶＵＳ画像化システム１００の一実施形態の概略を示す。ＩＶＵＳ画像化システム１００は、制御モジュール１０４に結合可能なカテーテル１０２を含む。制御モジュール１０４は、例えば、プロセッサ１０６、電気パルス発生器１０８、駆動装置１１０、１つ又はそれ以上のディスプレイ１１２を含むことができる。少なくとも幾つかの実施形態において、電気パルス発生器１０８は、カテーテル１０２内に配置される１つ又はそれ以上のトランスデューサ（図３の３１２）に入力することができる電気パルスを形成する。少なくとも幾つかの実施形態において、駆動装置１１０の内部に配置されるモータによる機械的エネルギーは、カテーテル１０２内に配置される画像化コア（図３の３０６）を駆動するのに用いることができる。少なくとも幾つかの実施形態において、駆動装置１１０はさらに変圧器を含む。

少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上のトランスデューサ（図３の３１２）から送られる電気パルスは、処理のためにプロセッサ１０６に入力することができる。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上のトランスデューサ（図３の３１２）からの処理された電気パルスは、１つ又はそれ以上のディスプレイ１１２上の１つ又はそれ以上の画像として表示することができる。少なくとも幾つかの実施形態において、プロセッサ１０６はまた、制御モジュール１０４の１つ又はそれ以上の他のコンポーネントの機能を制御するのに用いることができる。例えばプロセッサ１０６は、電気パルス発生器１０８から送られる電気パルスの周波数若しくは継続時間、駆動装置１１０による画像化コア（図３の３０６）の回転速度、駆動装置１１０による画像化コア（図３の３０６）の引戻しの速度若しくは長さ、又は、１つ若しくはそれ以上のディスプレイ１１２上に形成される１つ若しくはそれ以上の画像の１つ若しくはそれ以上の性質、のうちの少なくとも１つを制御するのに用いることができる。光パルス発生器１１４は、以下でより詳しく論じるように、カテーテル１０２の遠位端にある光源に対してカテーテル１０２の近傍の患者組織を照射する光を生成するように指示する、電気信号を生成するために備えられる。

図２はＩＶＵＳ画像化システム（図１の１００）のカテーテル１０２の一実施形態の略側面図である。カテーテル１０２は細長い部材２０２及びハブ２０４を含む。細長い部材２０２は近位端２０６及び遠位端２０８を含む。図２において、細長い部材２０２の近位端２０６は、カテーテルのハブ２０４に結合され、細長い部材の遠位端２０８は、患者体内への径皮挿入のために構成され配置される。少なくとも幾つかの実施形態において、カテーテル１０２は少なくとも１つのフラッシュポート、例えばフラッシュポート２１０を画定する。少なくとも幾つかの実施形態において、フラッシュポート２１０はハブ２０４の内部に画定される。少なくとも幾つかの実施形態において、ハブ２０４は制御モジュール（図１の１０４）に結合するように構成され配置される。幾つかの実施形態において、細長い部材２０２及びハブ２０４は単一体として形成される。他の実施形態においては、細長い部材２０２及びハブ２０４は別個に形成された後で一緒に組み立てられる。

図３はカテーテル１０２の細長い部材２０２の遠位端２０８の一実施形態の略透視図である。細長い部材２０２は鞘３０２及び内腔３０４を含む。画像化コア３０６は内腔３０４の内部に配置される。画像化コア３０６は回転可能な駆動軸３１０の遠位端に結合された画像化デバイス３０８を含む。

鞘３０２は、患者体内に挿入するのに適した任意の可撓性の生体適合材料から形成することができる。適切な材料の例としては、例えば、ポリエチレン、ポリウレタン、プラスチック、螺旋状にカットしたステンレススチール、ニチノール製皮下チューブなど又はそれらの組合せが挙げられる。

１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２を画像化デバイス３０８に取り付けて音響パルスを送信及び受信するのに用いることができる。好ましい実施形態においては（図３に示すように）、トランスデューサ３１２のアレイが画像化デバイス３０８に取り付けられる。他の実施形態においては単一のトランスデューサを用いることができる。さらに他の実施形態においては、複数のトランスデューサを不規則なアレイで用いることができる。任意の数のトランスデューサを用いることができる。例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１５、１６、２０、２５、５０、１００、５００、１０００、又はそれ以上のトランスデューサがあってもよい。認識されるように他の数のトランスデューサを用いることもできる。

１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２は、印可された電気パルスを１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２の表面上の圧力変形に変換することができ、その逆も行うことができる１つ又はそれ以上の既知の材料又はデバイスから形成することができる。適切な材料又はデバイスの例としては、圧電セラミック材料、圧電複合材料、圧電プラスチック、チタン酸バリウム、ジルコン酸チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、容量性微小超音波トランスデューサなどが挙げられる。

１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２の表面上の圧力変形は、１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２の共鳴周波数に基づく周波数の音響パルスを形成する。１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２の共鳴周波数は、１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２のサイズ、形状及びそれらを形成するのに用いた材料によって影響され得る。１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２は、カテーテル１０２の内部に配置し、さらに所望の周波数の音響パルスを１つ又はそれ以上の方向に伝搬するのに適した任意の形状に形成することができる。例えば、トランスデューサは、円盤形、ブロック形、矩形、及び楕円形などとすることができる。１つ又はそれ以上のトランスデューサは、例えば、ダイシング、ダイス・アンド・フィル、機械加工、及びマイクロ加工などを含む任意の加工法によって所望の形状に形成することができる。

一例として、１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２の各々は、導電性音響レンズと、音響吸収材料（例えば、タングステン粒子を含むエポキシ基材）から形成された導電性裏当て材との間に挟まれた圧電材料層を含むことができる。動作中、圧電層は裏当て材と音響レンズの両方によって電気的に励振されて音響パルスを放射することができる。

少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２は、周囲空間の半径方向断面の画像を形成するのに用いることができる。従って、例えば、１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２がカテーテル１０２内に配置され患者の血管内に挿入されるとき、１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２は血管の壁及び血管の周囲の組織の画像を形成するのに用いることができる。

画像化コア３０６は、カテーテル１０２の長手方向軸の回りに回転する。画像化コア３０６が回転するとき、１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２は種々の半径方向に音響パルスを放射する。十分なエネルギーを有する音響パルスが１つ又はそれ以上の媒質境界、例えば、１つ又はそれ以上の組織境界に出合うとき、放射された音響パルスの一部分がエコーパルスとして、放射するトランスデューサの方へ後方反射される。検出されるのに十分なエネルギーをもってトランスデューサに達した各々のエコーパルスは受信するトランスデューサ内で電気信号に変換される。１つ又はそれ以上の変換された電気信号は制御モジュール（図１の１０４）に送られ、そこでプロセッサ１０６が電気信号特性を処理し、送信された音響パルス及び受信されたエコーパルスの各々からの情報の集合に少なくとも部分的に基づいて、画像化される領域の表示可能な画像を形成する。

１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２が音響パルスを放射しながらカテーテル１０２の長手方向軸の回りに回転するにつれて、複数の画像が形成され、これらが集合的に１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２の回りの領域の一部分、例えば、関心のある血管の壁及び血管周囲の組織などの半径方向の断面画像を形成する。少なくとも幾つかの実施形態において、半径方向の断面画像は１つ又はそれ以上のディスプレイ１１２の上に表示することができる。

少なくとも幾つかの実施形態において、画像化コア３０６は、カテーテル１０２が静止している間にカテーテル１０２内の内腔の内部で長手方向に移動することができる。例えば、画像化コア３０６は、カテーテル１０２が患者の血管系（例えば、血管及び心臓など）内の固定位置に留まっている間にカテーテル１０２の内腔３０４の内部で前進（カテーテル１０２の遠位端に向かって移動する）又は後退させる／引戻す（カテーテル１０２の近位端に向かって移動する）ことができる。画像化コア３０６の長手方向の移動（例えば引戻し）中に画像化処理を実行することができ、その際に患者の血管系の長手方向の長さに沿って複数の断面画像が形成される。

少なくとも幾つかの実施形態において、カテーテル１０２は画像化処理中に後退させることができる少なくとも１つの後退可能な部分を含む。少なくとも幾つかの実施形態において、駆動装置（図１の１１０）内に配置されたモータは、カテーテル１０２内部で画像化コア３０６の引戻しを駆動する。少なくとも幾つかの実施形態において、画像化コアの引戻し距離は少なくとも５ｃｍである。少なくとも幾つかの実施形態において、画像化コアの引戻し距離は少なくとも１０ｃｍである。少なくとも幾つかの実施形態において、画像化コアの引戻し距離は少なくとも１５ｃｍである。少なくとも幾つかの実施形態において、画像化コアの引戻し距離は少なくとも２０ｃｍである。少なくとも幾つかの実施形態において、画像化コアの引戻し距離は少なくとも２５ｃｍである。

１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２から種々異なる深さにおいて生成された画像の品質は、例えば、音響パルスのバンド幅、トランスデューサの焦点、ビームパターン及び周波数を含む１つ又はそれ以上の因子によって影響され得る。１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２から出力される音響パルスの周波数はまた、１つ又はそれ以上のトランスデューサ３１２から出力される音響パルスの侵入深さに影響し得る。一般に音響パルスの周波数が低下すると、患者組織内への音響パルスの侵入深さは増加する。少なくとも幾つかの実施形態において、ＩＶＵＳ画像化システム１００は、５ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚの周波数範囲内で動作する。

少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体３１４がトランスデューサ３１２を制御モジュール（図１の１０４）に電気的に結合する。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体３１４は、画像化コア３０６の長手方向長さに沿って延びる。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体３１４は、同軸ケーブル又はツイストペアケーブルなどのようなシールド電気ケーブルとして、カテーテル１０２の長手方向の長さの少なくとも一部分に沿って延びることができる。

少なくとも幾つかの実施形態において、画像化コア３０６の遠位端２０８に取り付けられた１つ又は複数のトランスデューサ３１２を有するカテーテル１０２は、画像化される血管などの選択された領域の選択された部分から離れた部位における、大腿動脈などの利用し易い血管を経由して患者体内に径皮的に挿入することができる。次にカテーテル１０２は、患者の血管の中を通して、例えば選択された血管の一部分などの選択された画像化部位まで進めることができる。

ＩＶＵＳ画像上に表示される２つ又はそれ以上の異なる組織型の間を識別することが望ましいが、ＩＶＵＳ画像を用いては困難な場合がある。例えば、２つ又はそれ以上の組織型の間の境界が何処にあるか、又は境界が存在するかどうかさえも判断することが困難な場合がある。

組織を識別する１つの技法は光音響画像化であり、その場合、患者の組織が、レーザーダイオードのような光源からの光でパルス照射される。患者の組織が光でパルス照射されるとき、放射された光の一部分は組織に吸収されて熱に変換される。この熱が照射された組織の過渡的超音波膨張及び対応する超音波放射をもたらし、この超音波放射が１つ又はそれ以上のトランスデューサによって受信され処理されて表示可能な画像になることができる。

光音響画像化機能をＩＶＵＳ画像化システムに組み込むことができる。そのような装置には、カテーテルの遠位端に配置された１つ又はそれ以上のトランスデューサ、及び１つ又はそれ以上のトランスデューサの近傍の同じくカテーテルの遠位端に配置された光源を含めることができる。光源から放射された光は患者の組織に向けられて、照射された組織から続いて放射される音響パルスが１つ又はそれ以上のトランスデューサによって受信できるようにする。光源及び１つ又はそれ以上のトランスデューサを両方共にカテーテル内部の画像化コアの上に配置して、光源が１つ又はそれ以上のトランスデューサと共に回転して１つ又はそれ以上のトランスデューサに対する一定の相対位置を保持するようにすることが望ましい。

従前のシステムはカテーテルの鞘内に埋込まれた光ファイバを有する。しかし鞘の内部に光ファイバを埋込むことは鞘の製造を難しくする。さらに、埋込まれた光ファイバはトランスデューサと一緒には回転しない。さらに光ファイバを鞘内に埋込むことは、画像化処理の間に画像化コアを引戻す機能を妨げるか又は排除しさえもする可能性がある。

少なくとも幾つかの実施形態において、ＩＶＵＳ画像化システムは光音響画像化機能をＩＶＵＳ画像化システム内に組み込む。１つ又はそれ以上の光源（例えば、レーザーダイオードなど）がＩＶＵＳ画像化システムの画像化コア内に配置される。少なくとも幾つかの実施形態において、画像化コア内に配置された１つ又はそれ以上の光源は、画像化コアの長手方向の長さに沿って延びる１つ又はそれ以上の導電体の遠位端に結合される。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体の近位端は、ＩＶＵＳ画像化システムの駆動装置内に配置された変圧器に結合される。

図４Ａは、ＩＶＵＳ画像化システム（図１の１００）用のカテーテル４０２の遠位端の一実施形態の略透視図である。カテーテル４０２は光源４０４（例えば、レーザーダイオードなど）及び１つ又はそれ以上のトランスデューサ４０６を含む。１つ又はそれ以上のトランスデューサ４０６は、画像化コア（図４Ｂの４１０）内に配置された１つ又はそれ以上の導電体４０８を介してプロセッサ（図１の１０６）に結合される。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体４０８は、電力を１つ又はそれ以上のトランスデューサ４０６に供給する。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体４０８は、トランスデューサ４０６への信号及びそれからの信号を供給する。

少なくとも幾つかの実施形態において、光源４０４は、光源４０４から放射される光が、矢印４０９で示すように、カテーテル４０２から外部へ向けられるように構成され配置される。少なくとも幾つかの実施形態において、光源４０４は、光源４０４から放射される光が、カテーテル４０２の遠位端の長手方向軸にほぼ垂直な方向にカテーテル４０２から外部へ向けられるように構成され配置される。少なくとも幾つかの実施形態において、散光体（例えば、図４Ｃの４１６を参照されたい）が光源４０４を覆って配置されて光源４０４から放射される光を拡散する。

図４Ｂはカテーテル４０２の遠位端の一実施形態の長手方向の略断面図である。カテーテル４０２は内腔を有し、その中に画像化コア４１０が配置される。少なくとも幾つかの実施形態において、画像化コア４１０は、画像化コア４１０の少なくとも一部分に沿って延びる１つ又はそれ以上の導電体４０８を含む。光源４０４は、画像化コア（図４Ｂの４１０）内に配置された１つ又はそれ以上の導電体４１２を介してプロセッサ（図１の１０６）に結合される。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体４１２は光源４０４に電力を供給する。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体４１２は光源への電気信号及びそれからの電気信号を供給する。

少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体４０８は、同軸ケーブル又はツイストペアケーブルなどのようなシールド電気ケーブルとして、カテーテル４０２の長手方向の長さの少なくとも一部分に沿って延びることができる。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体４１２は、同軸ケーブル又はツイストペアケーブルなどのようなシールド電気ケーブルとして、カテーテル４０２の長手方向の長さの少なくとも一部分に沿って延びることができる。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体４１２は、１つ又はそれ以上の導電体４０８の回りを少なくとも一回包む。少なくとも幾つかの実施形態において、光源４０４及び１つ又はそれ以上のトランスデューサ４０６の両方は、同じ１つ又はそれ以上の導電体を用いる。

少なくとも幾つかの実施形態において、光源４０４及び１つ又はそれ以上のトランスデューサ４０６は同じ回転速度を有する。少なくとも幾つかの実施形態において、光源４０４は１つ又はそれ以上のトランスデューサ４０６に対して一定の相対位置を保持する。少なくとも幾つかの実施形態において、光源４０４は１つ又はそれ以上のトランスデューサ４０６に固定される。少なくとも幾つかの実施形態において、光源４０４は１つ又はそれ以上のトランスデューサ４０６の近位にある。少なくとも幾つかの実施形態において、光源４０４は１つ又はそれ以上のトランスデューサ４０６の遠位にある。

光源４０４から与えられる光は、光音響画像化のために選択された患者の組織を照射するのに用いることができる。少なくとも幾つかの実施形態において、光は、１つ又はそれ以上の時限のパターンで、例えばパルスとして放射することができる。

少なくとも幾つかの実施形態において、ＩＶＵＳ画像化システムは、超音波画像化を行うことなく光音響画像化を行うのに用いることができる。少なくとも幾つかの実施形態において、ＩＶＵＳ画像化システムは、光音響画像化及び超音波画像化の両方を、順次に又は独立に行うように構成される。少なくとも幾つかの実施形態において、光音響画像及び超音波画像からのデータを組み合せて複合画像を形成することができる。

図４Ｃは、カテーテル４０２の遠位端の別の実施形態の長手方向の略断面図である。光源４０４は、光源４０４から放射される光が、矢印４１４で示すように、カテーテル４０２の遠位端の長手方向の長さに沿って向けられ、そして光ディレクタ４１６によって方向変更されるように構成され配置される。少なくとも幾つかの実施形態において、光ディレクタ４１６は光源４０４からの光を所望の組織に向けて方向変更するためのミラー４１８を含む。少なくとも幾つかの実施形態において、光ディレクタ４１６は、小さな点光源（例えば、レーザーダイオードなど）からの光を拡散させるための散光体を含む。少なくとも幾つかの実施形態において、光ディレクタ４１６は、ミラー４１８及び散光体を含む。少なくとも幾つかの実施形態において、ミラー４１８及び散光体は互いに分離する。少なくとも幾つかの実施形態において、ミラー４１８は光を拡散させる反射面を有する。光ディレクタ４１６は、例えば、ガラス、プラスチックなど、又はそれらの組合せを含む、光を反射するか又は配向させるのに適した任意の材料から作成することができる。

少なくとも幾つかの実施形態において、カテーテル４０２の近位端は駆動装置内に配置された少なくとも１つの変圧器と結合される。図５は、駆動装置５０２に結合されたカテーテル４０２の近位端の一実施形態の略断面図である。駆動装置５０２は、矢印５０５で示す方向に画像化コア（図４Ｂの４１０）を引戻してカテーテル４０２の近位端を後退させる際に駆動装置５０２の長さに沿ってスライドするように構成され配置された駆動スレッド５０４を含む。駆動装置５０２はまた、変圧器５０６及びモータ５０８を含む。図５において、変圧器５０６及びモータ５０８は駆動スレッド５０４に結合した状態で示されている。

少なくとも幾つかの実施形態において、モータ５０８は画像化コア（図４Ｂの４１０）、及び変圧器５０６の回転部分の回転を駆動する。変圧器５０６は１つ又はそれ以上の導電体４０８及びさらに制御モジュール（図１の１０４）に結合され、静止した制御モジュール（図１の１０４）と回転する画像化コア（図４Ｂの４１０）との間を信号が通過できるようにする。少なくとも幾つかの実施形態において、変圧器５０６はまた１つ又はそれ以上の導電体４１２に結合される。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体４１２は別の変圧器５１２に結合される。少なくとも幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上の導電体４１２が変圧器５１２に結合される場合、変圧器５１２は変圧器５０６の内部に配置される。

上記の明細事項、実施例及びデータは、本発明の構成物の製造及び使用法の説明を与えるものである。本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに本発明の多くの実施形態を構成することができるので、本発明はまた添付の特許請求の範囲内に存在する。

１００：ＩＶＵＳ画像化システム
１０２：カテーテル
１０４：制御モジュール
１０６：プロセッサ
１０８：電気パルス発生器
１１０：駆動装置
１１２：ディスプレイ
１１４：光パルス発生器
２０２：細長い部材
２０４：ハブ
２０６：近位端
２０８：遠位端
２１０：フラッシュポート
３０２：鞘
３０４：内腔
３０６：画像化コア
３０８：画像化デバイス
３１０：回転可能な駆動軸
３１２：トランスデューサ
３１４：導電体
４０２：カテーテル
４０４：光源
４０６：トランスデューサ
４０８、４１２：導電体
４０９、４１４、５０５：矢印
４１０：画像化コア
４１６：光ディレクタ
４１８：ミラー
５０２：駆動装置
５０４：駆動スレッド
５０６、５１２：変圧器
５０８：モータ

Claims (20)

1. 血管内超音波システム用のカテーテル組立体であって、
   遠位端、近位端、及び長手方向の長さを有し、前記近位端から前記遠位端まで前記長手方向の長さにそって延びる内腔を画定するカテーテルと、
   前記内腔内に挿入するように構成され配置された画像化コアと、
   を備え、
   前記画像化コアは、
   遠位端、近位端、及び長手方向の長さを有する回転可能な駆動軸と、
   前記回転可能な駆動軸の前記遠位端に配置され、該駆動軸と共に回転するように且つまた印加された電気信号を光に変換して前記カテーテルの近傍の対象を照射するように構成され配置された、少なくとも１つの光源と、
   前記回転可能な駆動軸の前記遠位端に配置され、該駆動軸と共に回転するように構成され配置され、さらに前記少なくとも１つの光源から放射される光による前記対象の照射に応答して前記対象によって生成された音響信号を受信するように構成され配置された少なくとも１つのトランスデューサと、
   を備える、
   ことを特徴とするカテーテル組立体。
2. 前記画像化コアは、前記少なくとも１つの光源から放射された光を所望の組織領域に向けて方向付けるように構成され配置された少なくとも１つの光ディレクタをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のカテーテル組立体。
3. 前記少なくとも１つの光ディレクタはミラーを備えることを特徴とする、請求項２に記載のカテーテル組立体。
4. 前記少なくとも１つの光ディレクタは散光体を備えることを特徴とする、請求項２に記載のカテーテル組立体。
5. 前記少なくとも１つの光源はレーザーダイオードであることを特徴とする、請求項１に記載のカテーテル組立体。
6. 前記少なくとも１つのトランスデューサは印加された電気信号を音響信号に変換するように、且つまた受信した音響信号を電気信号に変換するように構成され配置されることを特徴とする、請求項１に記載のカテーテル組立体。
7. 前記少なくとも１つの光源は、少なくとも１つの変圧器の近位の前記画像化コアの上に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のカテーテル組立体。
8. 前記少なくとも１つの光源は、前記少なくとも１つの変圧器の遠位の前記画像化コアの上に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のカテーテル組立体。
9. 前記少なくとも１つの光源は、１つ又はそれ以上の選択された周波数の光のパルスを生成するように構成され配置されることを特徴とする、請求項１に記載のカテーテル組立体。
10. 血管内超音波画像化システムであって、
    遠位端、近位端、及び長手方向の長さを有し、前記近位端から前記遠位端まで前記長手方向の長さにそって延びる内腔を画定するカテーテルと、
    前記内腔内に挿入するように構成され配置された画像化コアと、
    を備え、
    前記画像化コアは、
    遠位端、近位端、及び長手方向の長さを有する回転可能な駆動軸と、
    前記回転可能な駆動軸の前記遠位端に配置され、該駆動軸と共に回転するように且つまた印加された電気信号を光に変換して前記カテーテルの近傍の対象を照射するように構成され配置された、少なくとも１つの光源と、
    前記回転可能な駆動軸の前記遠位端に配置され、該駆動軸と共に回転するように構成され配置され、さらに前記光源から放射される光による前記対象の照射に応答して前記対象によって生成された音響信号を受信するように構成され配置された少なくとも１つのトランスデューサと、
    を備え、
    前記システムは前記カテーテルの前記近位端に結合された駆動装置をさらに備え、
    前記駆動装置は、
    前記駆動軸の前記近位端に結合された回転子、及び固定子を備えた少なくとも１つの回転可能な変圧器と、
    前記駆動軸の回転を駆動するためのモータと、
    を備える、
    ことを特徴とするシステム。
11. 前記画像化コアに結合され、
    電気信号を前記少なくとも１つのトランスデューサに供給するように構成され配置され、１つ又はそれ以上の導電体を介して前記少なくとも１つのトランスデューサに、並びに前記少なくとも１つの回転可能な変圧器に、電気的に結合された電気パルス発生器と、
    電気信号を前記少なくとも１つの光源に供給するように構成され配置され、前記１つ又はそれ以上の導電体を介して前記少なくとも１つの光源に、並びに前記少なくとも１つの回転可能な変圧器に、電気的に結合された光源コントローラと、
    前記少なくとも１つのトランスデューサから受け取る電気信号を処理して少なくとも１つの画像を形成するように構成され配置され、前記１つ又はそれ以上の導電体を介して前記少なくとも１つのトランスデューサに、並びに前記少なくとも１つの回転可能な変圧器に、電気的に結合されたプロセッサと、
    を備える制御モジュールをさらに備えることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記少なくとも１つのトランスデューサと前記少なくとも１つの光源とは、それぞれ、前記少なくとも１つの回転可能な変圧器の異なる１つに結合されることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記少なくとも１つのトランスデューサと前記少なくとも１つの光源とは、それぞれ、前記少なくとも１つの回転可能な変圧器の同じ１つに結合されることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記制御モジュールは、前記プロセッサに電気的に結合され、前記プロセッサによって形成された少なくとも１つの画像を表示するように構成され配置された少なくとも１つのディスプレイをさらに備えることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記少なくとも１つの光源は、光のパルスを生成するように構成され配置されることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
16. 前記少なくとも１つの光源はレーザーダイオードであることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
17. 血管内超音波画像化システムを用いた患者の光音響画像化の方法であって、
    制御モジュールに結合された少なくとも１つの回転可能な光源と、制御モジュールに電気的に結合された少なくとも１つの回転可能なトランスデューサとを備え、前記少なくとも１つの光源は前記少なくとも１つのトランスデューサと共に回転して前記少なくとも１つのトランスデューサに対して一定の位置及び方向を保持するカテーテルを、患者の血管内に挿入し、
    前記光源から放射された光で患者の組織を照射し、
    前記照射された患者の組織から少なくとも１つの放射された音響信号を受信し、
    少なくとも１つの音響信号を前記少なくとも１つのトランスデューサから患者の組織に送り、
    前記患者の組織から少なくとも１つの反射された音響信号を受信する、
    ステップを含むことを特徴とする方法。
18. 前記受信された少なくとも１つの放射された音響信号及び前記受信された少なくとも１つの反射された音響信号は、処理のためにプロセッサに送られることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
19. 前記受信され処理された少なくとも１つの放射された音響信号及び前記受信され処理された少なくとも１つの反射された音響信号に基づいた画像を表示するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
20. 前記光源から放射された光で患者の組織を前記照射するステップは、前記光源から放射された光を、光ディレクタを通して送るステップを含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。

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