JP2016503310A - 撮像データセットにおけるパラメータを示すためのシステムおよび使用方法 - Google Patents

Abstract

ユーザが、画像、特に、管腔および管腔内に含まれる医療デバイスの画像を視認、査定、および分析することにおいて補助するためのシステムおよび方法。例えば、グラフィカルユーザインターフェースを通して、管腔および医療デバイスの画像と相互作用するためのシステムおよび方法。本発明は、概して、撮像データセット、例えば、医療デバイスまたは生体管腔に関連する撮像データセットにおけるパラメータを示すためのシステムに関する。一実施形態において、システムは、パラメータに基づく動的グラフィカルアイコンを備えている。

Description

（関連出願）
本願は、米国仮特許出願第６１／７１０，４１９号（２０１２年１０月５日出願）を基礎とする優先権を主張する。該出願は、その全体が参照により引用される。

（発明の分野）
本発明は、概して、撮像データセット、例えば、医療デバイスまたは生体管腔に関連する撮像データセットにおけるパラメータを示すためのシステムに関する。

断層撮像は、生体系内の高分解能断面撮像を可能にする、信号取得および処理技術である。断層撮像システムは、例えば、光コヒーレンス断層撮影システム、超音波撮像システム、およびコンピュータ断層撮影を含む。断層撮像は、特に、低侵襲的手技を通して、カテーテル内に配置されるプローブを使用して、血管等の身体内の脈管または管腔の表面下を撮像するために非常に好適である。

典型的断層撮像カテーテルは、脈管の画像ビデオループを記録しながら、血管を通して縦方向に回転および移動する、撮像コアから成る。その動きは、３Ｄデータセットをもたらし、各フレームは、異なる縦断面における脈管の３６０度スライスを提供する。これらのフレームは、心臓病専門医に、患者内の狭窄の場所および重症度、不安定プラークの存在、ならびに経時的心血管疾患の変化等の非常に貴重な情報を提供する。本情報はまた、薬物療法、ステント配置、血管形成術、またはバイパス外科手術、弁置換等の患者のための適切な治療計画を決定することにおいて補助する。

概して、断層画像を図式的に分析するために、臨床医は、一連の画像フレームを通してスクロールし、解剖学的着目構造上で種々の測定を手動で行う。いくつかの事例では、演算アルゴリズムもまた、種々の解剖学的測定を計算し、その数値を画像表示画面に表示するために使用される。数値出力は、有用情報を提供するが、画像のフレームを通してスクロールすることによって、断層画像の大量のデータセットを評価および比較することは時間がかかる。長時間の精査はまた、精神的疲労につながり、ひいては、観察者のエラーにつながり得る。

血管系の評価に加え、断層撮像はまた、血管ステントを配置または評価するために使用され得る。ステントは、金属またはポリマーから作製される小型の管状構造であり、血管の中に挿入され、脈管を開放して保持し、閉塞が生じないように保つ。ステントはまた、壁組織が薄い、または石灰化が形成される、脈管の区域を補強するために使用されることができる。典型的には、ステントは、脈管が撮像された後、バルーンカテーテルを用いて配置される。

しかしながら、ステント配置に関連付けられたいくつかのリスクが存在する。例えば、ステントは、血管病変を生じさせ、後に、塞栓形成（血管系を移動させて遮断）し得る。病変を回避するために、ステントは、脈管内に平行に配置されるべきであり、ステントは、展開の間、脈管壁に均一に接触すべきである。加えて、ステントと脈管壁との間の血液貯留または凝固による、後続の遮断または血栓のリスクのため、ステントと脈管壁との間に死空間が存在しないことが重要である。（ステントと脈管壁との間に間隙を伴って配置されたステントは、「不完全並置」と言われる。）したがって、ステントが適切に配置されていることを検証することが重要である。

断層撮像が、ステント（または、他の医療デバイス）を評価するために使用される場合、同じ問題の多くが、圧倒数の組の画像および画像処理に関連する疲労に関して生じる。加えて、画像が、例えば、コンピュータモニタ上に表示されるときの適切に配置されたデバイスと不適切に配置されたデバイスとの間の視覚的類似性のため、医療デバイスの問題となる配置を直ちに判別することは困難であり得る。

本発明は、概して、医療従事者が、医療画像内の重要なパラメータを視覚化するのに役立つためのシステムおよび方法を提供する。ユーザは、解剖学的測定値から生じる生体管腔および／または医療デバイスを画定する画像の拡張グラフィカル表示が提供される。種々の重要なパラメータは、視覚、聴覚、または触覚表示あるいはアラートの使用を通して、強調されることができる。いくつかの事例では、撮像データセットは、光コヒーレンス断層撮影または超音波測定から取得されるであろう。さらに細かい分析のために、画像との相互作用は、さらなる詳細を伴う追加の関連画像の表示を促すであろう。故に、本発明の方法は、提供者がデータをより迅速に合成し、関心区域に焦点を当てることを可能にすることによって、画像データセットの検討を加速させるであろう。加えて、関連インジケータおよびアラートの使用とともに画像を表示することは、臨床評価の間、エラーの潜在性を低減させるであろう。

本発明は、ユーザが、医療デバイスと管腔を画定する生体構造とに関連する撮像データセットを分析することにおいて補助するためのシステムおよび方法を含む。本システムは、画像を表示するためのモニタと、中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、本発明の方法を実施するための命令を記憶するために、ＣＰＵに結合された記憶装置とを備えている。典型的には、命令は、パラメータに対して撮像データセットを分析し、パラメータの存在に基づいてインジケータを医療デバイスに割り当て、インジケータを表示するようにＣＰＵを構成する。いくつかの実施形態では、インジケータは、色である。パラメータは、撮像データセット内に含まれる情報を用いて評価され得る、いくつかの条件または関心事のいずれかに関連し得る。例えば、パラメータは、脈管の直径、脈管管腔の面積、脈管管腔壁の厚さ、プラーク率（ｐｌａｑｕｅ ｂｕｒｄｅｎ）、脈管リモデリング指数、組織タイプ、血栓のサイズ、血栓の場所、血流、血圧、流体動態測定、ステントタイプ、ステント並置、ステント被覆率、ステント断裂、またはステント配置であり得る。医療デバイスは、ステント、ペースメーカー、人工弁、グラフト、およびインプラント、滅菌デバイス、カテーテル、または電極であり得る。

本発明は、そこから３次元画像組成物が導出される、２次元データセットを生成する、デバイスからの撮像データセット、例えば、光コヒーレンス断層撮影、血管内超音波法、位置合わせされた（ｃｏ−ｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄ）光コヒーレンス断層撮影および血管内超音波法、位置合わせされた光コヒーレンス断層撮影および血管内視鏡法、位置合わせされた血管内超音波法および血管内視鏡法、分光法、光音響断層撮影、血管内磁気共鳴画像診断、血管内視鏡法、またはそれらの組み合わせに適用可能である。

本発明は、加えて、ユーザが、生体構造の管腔に関連する撮像データセットを査定することにおいて補助するシステムおよび方法を含む。本システムは、画像を表示するためのモニタと、中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、本発明の方法を実施するための命令を記憶するために、ＣＰＵに結合されている記憶装置とを備えている。典型的には、命令は、パラメータに対して撮像データセットを分析し、撮像データセットに関連付けられた画像をモニタ上に表示し、ユーザに対して、モニタ上にグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を提供し、ユーザが、表示された画像または表示された画像の一部と相互作用し、パラメータが、閾値にあるかまたは閾値を越えている場合、アラートを作動させるようにＣＰＵを構成する。アラートは、視覚アラート、聴覚アラート、触覚アラート、動的ゲージインジケータアラート、またはそれらの組み合わせであり得る。いくつかの実施形態では、視覚アラートは、色分けされたインジケータ、脈動するインジケータ、画像パラメータのカラーマップ、サイズ変更画像、画像内にエンコードされたサイズ変更パラメータ、ゲージ、吹き出しマーカー、またはそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、ユーザは、パラメータに基づく動的グラフィカルアイコンが提供される。

他の側面では、命令は、パラメータの複数の値に対して撮像データセットを分析し、モニタ上に、パラメータの値に対応するインジケータを有する第１の腔内画像を表示し、ユーザに対して、モニタ上にグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を提供し、ユーザが腔内画像と相互作用した場合、パラメータの値を表示するようにＣＰＵを構成し得る。代替として、または加えて、ユーザが第１の腔内画像と相互作用した場合、本システムは、第２の腔内画像を表示し得る。ある実施形態では、第１の腔内画像は、管腔の３Ｄ表現であり、第２の腔内画像は、管腔の断面図である。

図１は、脈管の斜視図である。 図２は、図１に示される脈管の横断面図である。 図３は、光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）システムの構成要素の略図である。 図４は、図３に示される撮像エンジンの略図である。 図５は、本発明のある実施形態のＯＣＴシステムにおける光経路の略図である。 図６は、ＯＣＴシステムの患者インターフェースモジュールである。 図７は、本発明のある実施形態による、撮像カテーテルの部品の動きの例証である。 図８は、本発明のある実施形態による、３次元撮像システムのＡ走査線のアレイを示す。 図９は、脈管内のＡ走査の位置付けを示す。 図１０は、本発明のある実施形態による、Ｂ走査を構成するために使用される、一組のＡ走査を図示する。 図１１は、脈管の断面内の図１０に示される一組のＡ走査を示す。 図１２は、６６０個のＡ−走査を用いてＯＣＴ極座標Ｂ−走査を示す。 図１３は、図１２におけるＢ−走査の走査変換画像を示す。 図１４は、本発明のシステムを用いて処理され得る、画像を生成するためのシステムのブロック図である。 図１５は、撮像データセットにおけるパラメータを示すためのシステムのブロック図である。 図１６は、（ａ）医療画像内で医療デバイスを色分けし、（ｂ）ユーザアラートを画像特性に割り当て、（ｃ）画像と相互作用し、パラメータ値を表示し、（ｄ）画像と相互作用し、二次画像を表示する際の手順ステップのブロック図を示す。 図１６は、（ａ）医療画像内で医療デバイスを色分けし、（ｂ）ユーザアラートを画像特性に割り当て、（ｃ）画像と相互作用し、パラメータ値を表示し、（ｄ）画像と相互作用し、二次画像を表示する際の手順ステップのブロック図を示す。 図１７は、脈管管腔の断面積が所定の閾値を下回ることを示す、色分けされた管腔を図示する。 図１８は、脈管管腔の断面積が所定の閾値を上回ることを示す、色分けされた管腔を図示する。 図１９は、透明度を示す管腔の色分けとともに、図１７におけるような色分けされた管腔を図示する。 図２０は、透明度を示す管腔の色分けとともに、図１８におけるような色分けされた管腔を図示する。 図２１は、パラメータの値を示すために使用され得る、例示的インジケータを示す。 図２２は、管腔面積に基づく陰影とともに、管腔の縦断図を図示する。 図２３は、断面積を示すために色分けされた管腔の３次元図を図示する。 図２４は、画像と相互作用し、第２の関連画像の表示を促すためのグラフィカルユーザインターフェースの使用を図示する。 図２５は、並置を示すためにステントが色分けされている、管腔内に配置されたステントの広げられたビューを図示する。 図２６は、並置を示すためにステントが色分けされている、管腔内に配置されたステントの３次元図を図示する。 図２７は、マーカーが画像の分析のための境界を設定するために使用される、管腔内に配置されたステントの広げられたビューを図示する。

本発明は、概して、撮像データセット、例えば、医療デバイスまたは生体管腔に関連する撮像データセットにおけるパラメータを示すためのシステムに関する。医療撮像は、断面および多次元の解剖学的画像が入手されたデータから構築される、一般的技術クラスである。データは、限定ではないが、磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）、蛍光透視法、Ｘ線断層撮影、計算体軸断層撮影、およびコンピュータ断層撮影を含む、Ｘ線撮影方法、シンチグラフィ、陽電子放射断層撮影、および単一光子放射コンピュータ断層撮影等の核医学技法、限定ではないが、血管内超音波法分光法（ＩＶＵＳ）、超音波変調光断層撮影、超音波伝送断層撮影、他の断層技法、例えば、静電容量、磁気誘導、機能ＭＲＩ、光学投影、および熱音響撮像を含む、光音響撮像超音波デバイスおよび方法、それらの組み合わせ、ならびに１、２、および３次元画像を生成する他の医療技法との組み合わせを含む、種々の信号取得システムから収集されることができる。本明細書に説明される例示は、ＯＣＴに適用されるように、本発明に対して描写されるが、これらの技法のうちの少なくとも全ては、本発明のシステムおよび方法との使用のために検討される。

本明細書に説明される撮像技法の使用を通して、解剖学的構造が、評価され、視覚的に最適化され、または所定の閾値に到達すると、少なくとも１つの他の感覚出力に連結され、ユーザに提供されることができる。対応する数値測定値が、１、２、または３次元画像データセットにおいて、これらの方法によってユーザに提供されることができる。ユーザインターフェースグラフィックはまた、モニタインターフェース上に他のインジケータ、例えば、解剖学的構造のサイズ、深度、高さ、幅等の％変化に関連付けられたカラーバー、または管腔画像パラメータに関連する値を表示する動的グラフィカルインジケータのための入力を提供し得る。本方法は、画像データセットにおける各画像の視覚検査を向上させ、それによって、臨床条件の評価および査定にけるユーザエラーを低減させる。

本発明の方法およびシステムは、種々の視覚、聴覚、または触覚インジケータを具現化し、医療画像における画像パラメータを強調する。そのようなインジケータとして、例えば、色分けされたインジケータ、脈動するインジケータ、画像パラメータのカラーマップ、サイズ変更管腔画像、管腔画像においてエンコードされたサイズ変更パラメータ、ゲージ、吹き出しマーカー、およびそれらの組み合わせが挙げられる。ある実施形態では、脈動するインジケータは、アイコン、管腔画像、管腔画像パラメータ、色分けされたインジケータ、画像パラメータのカラーマップ、および任意の組み合わせであることができる。他の実施例では、脈動するインジケータの脈動は、画像パラメータに特有の周波数で生じる。いくつかの実施形態では、画像パラメータのヒートマップが、ユーザがパラメータの複数の値を迅速に査定し得るように使用され得る。例えば、構造が、値の範囲を示すために、低から高、または不良から良好、または高リスクから低リスクに基づいて、赤色から緑色にコード化され得る。代替として、構造はまた、パラメータの値を示すために、陰影または塗りつぶし模様（例えば、平行線模様）を用いてコード化され得る。

視覚インジケータの種々の実施形態は、例えば、画像パラメータのための動的グラフィカルアイコンを含むことができる。動的グラフィカルアイコンは、ユーザが一連の画像を通してスクロールする場合、パラメータを一まとめに扱うか、または別様に区切る、吹き出しであることができるか、あるいは、それは、例えば、ユーザが画像のセットを通してスクロールする場合に変化する画像パラメータの値の範囲のいずれかにその値を調節する、針ゲージであることができる。

しかしながら、本明細書に説明されるシステムおよび方法は、単一パラメータの表示に限定されない。すなわち、いくつかの実施形態では、複数のパラメータが、同時に、表示される。各パラメータは、対応する視覚、聴覚、または触覚インジケータを有し得る。いくつかの実施形態では、複数のパラメータは、複数の色方式によって示される。いくつかの実施形態では、複数のパラメータは、視覚、聴覚、および触覚インジケータの混合によって示される。いくつかの実施形態では、ユーザは、パラメータ間でトグルするか、またはユーザに、ユーザが画像と相互作用する場合、異なるパラメータを示す第２の画像が表示されるであろう。

本発明の他の実施例は、ユーザが所定のパラメータ閾値を有する少なくとも１つの画像にわたりスクロールする場合に作動させられる、インジケータを含む。感覚誘発出力として、例えば、視覚インジケータ、聴覚インジケータ、触覚インジケータ、ゲージインジケータ、およびそれらの組み合わせが挙げられ得る。ある実施例では、視覚感覚誘発出力として、色分けされたインジケータ、脈動するインジケータ、画像パラメータのカラーマップ、サイズ変更管腔画像、管腔画像内にエンコードされたサイズ変更パラメータ、およびそれらの組み合わせが挙げられ得る。代替として、画像の背景が、フラッシュし得るか、画面が、表示された画像のネガ画像を一時的に示し、次いで戻り得るか、またはカラー画像が、ハーフトーン画像に変化し得る。

脈動するインジケータは、例えば、アイコン、管腔画像、管腔画像パラメータ、色分けされたインジケータ、画像パラメータのカラーマップ、または任意のそれらの組み合わせであり得る。画像は、着目パラメータに関連する率で脈動し得る。概して、任意のインジケータは、パラメータの閾値に到達すると生じるように設定されることができる。

聴覚インジケータは、例えば、パラメータに特有の音を含み得る。ある実施形態では、聴覚インジケータは、画像パラメータが任意の特定の画像内に存在する場合、作動させられることができる。他の実施形態では、聴覚インジケータは、例えば、ユーザが、特定の画像パラメータの閾値をエンコードしている管腔画像にわたりスクロールすると、作動させられることができる。聴覚インジケータは、トーン、ビープ、音楽（例えば、音階）、ホーン、またはブザーであり得る。

他の実施例では、感覚誘発出力として、触覚インジケータ、例えば、ユーザとシステム構成要素との間の物理的界面におけるシステム構成要素における振動が挙げられる。システム構成要素として、非限定的実施例であるが、以下、「コンピュータマウス」と称される、コンピュータ支援表示制御モジュール、またはユーザが特定の画像パラメータの閾値をエンコードしている管腔画像にわたりスクロールする場合、触覚信号、例えば、振動をユーザに付与する、タッチ画面モニタが挙げられ得る。関連実施形態では、触覚インジケータは、特定の画像が所望のパラメータをエンコードしている場合、または画像パラメータ閾値が画像内にエンコードされている場合、作動させられることができる。

本発明のシステムおよび方法は、血管内撮像方法論、とりわけ、管腔の３次元画像を生成する血管内超音波法（ＩＶＵＳ）および光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）等における用途を有する。着目特徴１１３を有する管腔１０１の区画が、３Ｄ図において、図１に示される。図２は、特徴１１３を通した管腔１０１の断面を示す。ある実施形態では、血管内撮像は、撮像デバイスを特徴１１３の近傍に位置付け、３次元画像を表すデータを収集することを伴う。

血管、リンパ系および神経系の血管系、小腸、大腸、胃、食道、結腸、膵管、胆管、肝管の管腔を含む、胃腸管の種々の構造、輸精管、膣、子宮、および卵管を含む、生殖器官の管腔、尿細管、腎細管、尿管、および膀胱を含む、尿路の構造、ならびに頭頸部および洞、耳下腺、気管、気管支、および肺を含む、肺系の構造を含む、生体構造の種々の管腔が、説明される技術を用いて撮像され得る。

心臓の動脈は、特に、ＯＣＴ等の撮像デバイスを用いて検査することが有用である。冠動脈のＯＣＴ撮像は、冠動脈内の任意の特定の点におけるプラークの蓄積の量を決定することができる。数十年にわたる動脈壁内のプラークの集積は、不安定プラークの編成であり、ひいては、心臓発作および動脈の狭窄（狭小化）につながる。ＯＣＴは、動脈の壁内のプラークボリュームおよび／または動脈管腔の狭窄の程度の両方を決定する際に有用である。これは、特に、血管造影撮像が入口病変の管腔等に関して信頼性がないと見なされる状況、または血管造影画像が管腔区画を適正に視覚化しない状況において有用であり得る。例示的領域として、複数の重複する動脈区画を伴うものが挙げられる。また、それは、ステントを用いて、または用いずに、動脈の液圧血管形成術拡張等を用いた狭窄の治療の効果と、経時的医療療法の結果とを査定するためにも使用される。例示的実施形態では、本発明は、ＯＣＴによって、３次元画像を捕捉するためのシステムを提供する。

ＯＣＴは、カテーテルの遠位端に取り付けられた小型近赤外線発光プローブを伴う、特別に設計されたカテーテルを使用する、医療撮像方法論である。光学信号取得および処理方法として、それは、光学散乱媒体（例えば、生体組織）内からマイクロメートル分解能の３次元画像を捕捉する。市販のＯＣＴシステムは、絵画保存および診断医療を含む、多用途において採用されており、特に、眼科学では、網膜内から詳細画像を取得するために使用され得る。網膜の詳細画像は、いくつかの眼疾患および眼外傷を識別することを可能にする。最近では、また、冠動脈疾患を診断するのに役立てるために、介入心臓学でも使用され始めている。ＯＣＴは、干渉測定技術の適用が、例えば、血管の内側から視認し、生体内の血管の内皮（内壁）を視覚化することを可能にする。

生体医療撮像のためのＯＣＴおよび他の信号処理撮像システムの他の用途として、表面下構造および血流形成を撮像するための皮膚科学、歯および歯肉線の構造を撮像し、脱灰および再石灰化、歯石、虫歯、ならびに歯周病を識別および追跡するための歯科医学、胃腸管を撮像し、クローン病および潰瘍性大腸炎によって生じるもの等のポリープおよび炎症を検出するための消化器病学、悪性と正常組織とを判別するための癌診断における使用が挙げられる。

概して、ＯＣＴシステムは、１）撮像カテーテルと、２）ＯＣＴ撮像ハードウェアと、３）ホストアプリケーションソフトウェアとの３つの構成要素を備えている。利用された場合、構成要素は、ＯＣＴデータを取得し、ＯＣＴデータを処理し、捕捉されたデータをホストシステムに伝送可能である。ＯＣＴシステムおよび方法は、概して、Ｃｏｎｄｉｔ、他の米国特許出願公開第２０１１／０１５２７７１号、Ｃｏｎｄｉｔ、他の米国特許出願公開第２０１０／０２２０３３４号、Ｃａｓｔｅｌｌａ、他の米国特許出願公開第２００９／００４３１９１号、Ｍｉｌｎｅｒ、他の米国特許出願公開第２００８／０２９１４６３号、およびＫｅｍｐ，Ｎ．の米国特許出願公開第２００８／０１８０６８３号に説明されており、それらの各々の内容は、参照することによって、全体として組み込まれる。ある実施形態では、本発明のシステムおよび方法は、本明細書に説明される組織撮像デバイスおよび方法が、代替として、ＯＣＴ、ＩＶＵＳ、または他のハードウェアとともに使用されることができるように、２つ以上の異なる３次元撮像システムと相互作用するように構成される、処理ハードウェアを含む。

ＯＣＴでは、光源は、光のビームを撮像デバイスに送達し、標的組織を撮像する。光源は、広スペクトル光源であるか、またはより限定されたスペクトルの波長、例えば、近赤外線を提供することができる。光源は、パルス波または連続波であり得る。例えば、光源は、ダイオード（例えば、スーパールミネッセントダイオード）、またはダイオードアレイ、半導体レーザ、超短波パルス型レーザ、またはスーパーコンティニューム光源であり得る。典型的には、光源は、フィルタリングされ、ユーザが、増幅されるべき光の波長を選択することを可能にする。医療用途において一般に使用される波長として、近赤外線光、例えば、約８００ｎｍ〜約１７００ｎｍが挙げられる。本発明の方法は、時間ドメインまたは周波数（高精細）ドメインのいずれかにおいて動作するＯＣＴシステムを含む、任意のＯＣＴシステムから取得される画像データに適用される。

時間ドメインＯＣＴでは、干渉スペクトルは、基準ミラー等の走査光学系を縦方向に移動させ、基準経路を変更し、サンプル内の光の反射による複数の光学経路を一致させることによって取得される。反射を与える信号が、経時的にサンプリングされ、具体的距離において移動する光は、検出器において干渉を生成する。サンプルを横断して、走査機構を側方に（または、回転）移動させると、サンプルの反射率分布（すなわち、撮像データセット）が生成され、そこから、２次元および３次元画像が生成されることができる。

周波数ドメインＯＣＴでは、ある範囲の光学周波数を放出可能な光源が、干渉計を通過し、干渉計は、サンプルから戻された光を同一の源からの光の基準ビームと結合し、結合された光の強度が、光学周波数の関数として記録され、干渉スペクトルを形成する。干渉スペクトルのフーリエ変換は、サンプル内の深度に沿った反射率分布を提供する。

周波数ドメインＯＣＴのいくつかの方法が、文献に説明されている。「スペクトルレーダ」とも呼ばれる（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．１４（１９９６）１０８７−１０８９）、スペクトルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）では、回折格子またはプリズムまたは他の手段が、干渉計の出力をその光学周波数成分に分散させるために使用される。これらの分離された成分の強度が、各検出器が光学周波数または光学周波数のわずかな範囲を受信する、光学検出器のアレイを使用して測定される。これらの光学検出器からの測定値の組は、干渉スペクトルを形成し（Ｓｍｉｔｈ，Ｌ．Ｍ．ａｎｄ Ｃ．Ｃ．Ｄｏｂｓｏｎ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ｖｏｌ．２８：（１９８９）３３３９−３３４２）、散乱体までの距離が、パワースペクトル内の波長依存縞間隔によって決定される。ＳＤ−ＯＣＴは、奥行走査が必要ではないように、光学検出器のアレイの露出を分析することによって、照明軸に沿って置かれた複数の散乱体の距離および散乱強度の決定を可能にする。

代替として、掃引源ＯＣＴでは、干渉スペクトルは、源の光学周波数がある範囲の光学周波数を通して掃引される、調節可能光学周波数を伴う源を使用し、掃引の間の時間の関数として、干渉された光強度を記録することによって、記録される。掃引源ＯＣＴの実施例は、米国特許第５，３２１，５０１号に説明されている。

時間および周波数ドメインシステムはさらに、システムの光学レイアウトに基づいて、タイプが異なり得る。すなわち、共通ビーム経路システムおよびビーム経路差システムである。共通ビーム経路システムは、全ての産生された光を単一光ファイバを通して送信し、基準信号およびサンプル信号を発生させる一方、ビーム経路差システムは、光の一部がサンプルに向かわせられ、他の部分が基準表面に向かわせられるように、産生された光を分割する。共通ビーム経路システムは、米国特許第７，９９９，９３８号、米国特許第７，９９５，２１０号、および米国特許第７，７８７，１２７号に説明されており、ビーム経路差システムは、米国特許第７，７８３，３３７号、米国特許第６，１３４，００３号、および米国特許第６，４２１，１６４号に説明されており、それらの各々の内容は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。

ある実施形態では、本発明は、図３に図示されるように、血管内撮像能力を伴う、ビーム経路差ＯＣＴシステムを提供する。血管内撮像のために、光ビームが、光ファイバ系撮像カテーテル８２６を介して、脈管管腔に送達される。撮像カテーテルは、ハードウェアを通して、ホストワークステーション上のソフトウェアに接続される。ハードウェアは、撮像エンジン８５９と、ユーザ制御を含むハンドヘルド患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）８３９とを含む。撮像カテーテル８２６の近位端は、図３に示されるように、撮像エンジン８５９に接続されるＰＩＭ８３９に接続される。

撮像エンジン８５９の実施形態が、図４に示される。撮像エンジン８５９（すなわち、ベッドサイドユニット）は、分電盤８４９と、光源８２７と、干渉計８３１と、可変遅延線８３５と、データ取得（ＤＡＱ）ボード８５５と、光学コントローラボード（ＯＣＢ）８５１とを格納する。ＰＩＭケーブル８４１は、撮像エンジン８５９とＰＩＭ８３９を接続し、エンジンケーブル８４５は、撮像エンジン８５９とホストワークステーション（図示せず）を接続する。

図５は、本発明との使用のために好適なＯＣＴシステム内で使用され得る、ビーム経路差システムにおける例示的光経路を示す。測定値を生成するための光は、光源８２７内から発生する。本光は、主ＯＣＴ干渉計９０５と補助干渉計９１１との間で分割される。いくつかの実施形態では、補助干渉計は、「クロック」干渉計と称される。ＯＣＴ干渉計９０５に向かわせられる光はさらに、非対称分割比を用いて、スプリッタ９１７によって分割され、スプリッタ９１９によって再結合される。スプリッタ９１７からの光の大部分は、サンプル経路９１３の中に誘導される一方、残りは、基準経路９１５の中に進む。サンプル経路９１７は、ＰＩＭ８３９および撮像カテーテルコア８２６を通して延び、サンプルが測定される撮像カテーテルの遠位端で終端する光ファイバを含む。

反射される光は、サンプル経路９１３に沿って伝送され、スプリッタ９１９において、基準経路９１５からの光と再結合される。基準経路上の可変遅延線（ＶＤＬ）９２５は、調節可能ファイバコイルを使用して、基準経路９１５の長さをサンプル経路９１３の長さに一致させる。基準経路長は、ファームウェアまたはソフトウェアの制御下、平行移動ステージ上のミラーを平行移動させるステッパモータによって調節される。

スプリッタ９１９からの結合された光は、直交偏光状態に分割され、ＲＦ帯域偏光分岐時間干渉縞信号をもたらす。干渉縞信号は、光学コントローラボード（ＯＣＢ）８５１上のＰＩＮフォトダイオード９２９ａおよび９２９ｂを使用して、光電流に変換される。干渉、偏光分割、および検出ステップは、ＯＣＢ８５１上の偏光分岐モジュール（ＰＤＭ）（図示せず）によって行われる。ＯＣＢ８５１からの信号は、図４に示されるＤＡＱ８５５に送信される。ＤＡＱ８５５は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）マイクロプロセッサおよびフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み、信号をデジタル化し、ホストワークステーションおよびＰＩＭ８３９と通信する。ＦＰＧＡは、未加工光学干渉信号を有意義な反射測定値に変換する。ＤＡＱ８５５はまた、必要に応じて、例えば、画像転送幅をｌＧｂｐｓまでデータを圧縮する（例えば、不可逆圧縮ＪＰＥＧエンコーダを用いてフレームを圧縮する）。

典型的血管内ＯＣＴは、標準的介入技法、およびガイドワイヤ、ガイドカテーテル、および血管造影システム等のツールを使用して、撮像カテーテルを患者の標的脈管の中に導入することを伴う。撮像カテーテルは、例えば、Ｃａｓｔｅｌｌａ、他の米国特許出願公開第２００９／００４３１９１号およびＤｉｃｋ、他の米国特許出願公開第２００９／００１８３９３号（両方とも、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明されるような、同時撮像のためのＯＣＴ−ＩＶＵＳシステムによって、ＩＶＵＳと統合され得る。

サンプル測定を制御する、ＰＩＭ８３９の詳細は、図６に示される。撮像カテーテルコア８２６の回転は、スピンモータ８６１によって駆動される一方、撮像カテーテルコア８２６の近位平行移動は、引き戻しモータ６６５によって駆動される。軸１１７に沿った回転および平行移動の組み合わせは、図７によって説明されるように、画像照明および収集のための渦巻状の動きを生成する。多くの実施形態では、撮像されるべき管腔内の血液は、撮像に先立って、一時的に、透明溶液で洗浄される。反射される光は、撮像カテーテルコア８２６の内側コアによって受信され、基準経路からの光と工学的に相互作用し、図８に図式的に図示されるように、反射率分布ベクトルのアレイ（Ａ−走査）を生じさせる。

図９は、管腔、例えば、脈管内のＡ−走査の位置付けの例示的概略を示す。Ａ−走査線間の分離は、便宜上、誇張されている。Ａ−走査、例えば、Ａ_１１、Ａ_１２、・・・、Ａ_Ｎが管腔の表面（例えば、脈管壁）を横切る各場所において、サンプルを照射するサンプル光が反射され、反射された光の一部が捕捉される。捕捉された反射光は、次いで、基準光と相互作用し、次いで、前述のように検出される。各Ａ−走査線に沿って検出される反射の差異は、撮像された管腔内の特徴に関連付けられる。データが、Ａ−走査Ａ_１１、Ａ_１２、・・・、Ａ_Ｎから収集され、有形非一過性メモリ内に記憶される。典型的には、回転システムは、画像ビデオループを記憶しながら、回転および後退（または、前進）する、撮像コアから成る。この動きは、２次元画像フレームの３次元データセットをもたらし、各フレームは、異なる縦方向場所において、脈管の３６０°スライスを提供する。

概して、軸１１７の周囲のカテーテル８２６の１回転に対応する、集合組のＡ−走査は、Ｂ−走査を生成するために使用される。図１０は、本発明のある実施形態による、Ｂ−走査を構成するために使用される、一組のＡ−走査Ａ_１１、Ａ_１２、・・・、Ａ_１８を図示する。これらのＡ−走査線は、軸１１７を見下ろして見るように示される（すなわち、それらの間の縦方向距離は、示されない）。８つのＡ−走査線が、図１０に図示されるが、典型的ＯＣＴ用途は、Ｂ−走査あたり３００〜１，０００Ａ−走査線（例えば、約６６０）を含む。

全Ａ−走査線のデータは、一緒に、組織の３次元画像を作成するために使用されることができる。最初に、Ａ−走査は、一実施形態では、断層図とも称される、管腔の断面画像である、Ｂ−走査を作成するために使用されることができる。例えば、図１２は、図７−１１に説明されるような（すなわち脈管の断面内の）収集された一組の６６０個のＡ−走査を含む、Ｂ−走査を示す。代替として、その組のＡ−走査は、回転撮像モダリティによって変換され、図１３に示されるように、断面画像に対応するＢ−走査を形成し得る。反時計回り方式におけるカテーテルの回転測定は、図１３における円形白色矢印によって示される。このサンプリングの動きは、図１２における０から６６０への白色矢印の動きに対応する。また、図１２−１３では、撮像カテーテルは、上側脈管壁により近く、図１３の１２時の位置における同心円形および図１２の対称性の欠如をもたらしていることに留意されたい。Ｂ−走査が、軸１１７に沿った位置の関数として生成された後、Ｂ−走査は、図２２および２３に示されるような管腔の縦断図および３次元図を生成するように処理されることができる。

画像を構築するために、収集された反射測定値は、測定値からのデータを写真形式にコンパイルする、種々のコンピュータまたはプロセッサベースのシステムを用いて処理される。例えば、図１４に説明されるシステムは、ＯＣＴプローブ測定値から腔内画像を構築し、随意に、画像をＯＣＴシステムのユーザに表示するために使用され得る。いくつかの実施形態では、ユーザは、視覚インターフェースと相互作用し、撮像システムから画像を視認する。ユーザからの入力（例えば、パラメータまたは選択）は、電子デバイス内のプロセッサによって受信される。選択は、視覚表示の中にレンダリングされることができる。電子デバイスを含む例示的システムは、図１４に図示される。図１４に示されるように、撮像エンジン８５９は、ネットワーク２４０９を経由して、ホストワークステーション２４３３と、随意に、サーバ２４１３と通信する。いくつかの実施形態では、オペレータは、コンピュータ２４４９または端末２４６７を使用して、システム２４００を制御するか、または画像を受信する。画像は、モニタを含み得る、Ｉ／Ｏ２４５４、２４３７、または２４７１を使用して表示され得る。Ｉ／Ｏは、キーボード、マウス、またはタッチスクリーンを含み、プロセッサ２４２１、２４５９、２４４１、または２４７５のいずれかと通信し、例えば、データを任意の有形非一過性メモリ２４６３、２４４５、２４７９、または２４２９内に記憶させ得る。サーバ２４１３は、概して、インターフェースモジュール２４２５を含み、ネットワーク２４０９を経由して通信をもたらす、またはデータをデータファイル２４１７に書き込む。

システム２４００は、前述のように、例えば、インジケータとともに、画像を双方向形式で表示する命令を実行するために使用され得る。代替として、撮像データセットは、ＣＰＵ１５１０と、記憶装置１５２０と、モニタ１５３０とを備えているシステムを用いて、査定、分析、および変換され得る。記憶装置１５２０は、例えば、パラメータに対して撮像データセットを分析し、パラメータの存在に基づいてインジケータを医療デバイスに割り当て、モニタ１５３０上にインジケータを表示するようにＣＰＵ１５１０を構成するように、本発明の方法を実施するための命令を含み得る。例えば、ＣＰＵ１５１０は、モニタ１５３０に、色分けされたステントとともに、管腔の縦断画像を表示するように命令し得る。いくつかの実施形態では、本発明のシステムは、加えて、ユーザが画像と相互作用することを可能にする、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）１５４０を備えているであろう。いくつかの実施形態では、ＣＰＵ１５１０、記憶装置１５２０、およびモニタ１５３０は、システム２４００内に包含され得る。

本明細書に説明されるシステムおよびその使用方法は、プロセッサまたは各デバイスがプロセスまたは方法の少なくとも一部を行うコンピューティングデバイスの任意の組み合わせを含む、コンピュータ等の任意のタイプのコンピューティングデバイスを使用して行われることができる。いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるシステムおよび方法は、ハンドヘルドデバイス、例えば、スマートタブレット、またはスマートフォン、またはシステムのために生成された特殊デバイスを用いて行われ得る。

いくつかの実施形態では、本発明のデバイスは、ＯＣＴ撮像システムを含み、ＯＣＴ撮像ハードウェアの動作を通して、３次元データセットを取得する。いくつかの実施形態では、本発明のデバイスは、ラップトップ、デスクトップ、またはタブレットコンピュータ等のコンピュータデバイスであって、ネットワークを使用したサーバ上のディスクドライブとして、または電子メール添付として、有形記憶媒体からそれを読み出すことによって、３次元データセットを取得する。

本発明の方法は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハード配線、またはこれらのいずれかの組み合わせを使用して、行われることができる。機能を実装する特徴はまた、機能の一部が異なる物理的場所に実装されるように分散されることを含め、種々の位置に物理的に位置することができる（例えば、無線または有線接続を用いて、ある部屋に撮像装置および別の部屋または別個の建物にホストワークステーション等）。

コンピュータプログラムの実行のために好適なプロセッサとして、一例として、汎用および特殊目的マイクロプロセッサの両方、ならびに任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つ以上のプロセッサが挙げられる。概して、プロセッサは、命令およびデータを読取専用メモリまたはランダムアクセスメモリまたは両方から受信するであろう。コンピュータの不可欠な要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令およびデータを記憶するための１つ以上のメモリデバイスである。概して、コンピュータはまた、データを記憶するための１つ以上の大容量記憶デバイス、例えば、磁気、光磁気ディスク、または光ディスクを含む、またはそこに動作可能に結合され、そこからデータを受信する、またはそこにデータを転送する、または両方を行うであろう。コンピュータプログラム命令およびデータを具現化するために好適な情報キャリアとして、一例として、半導体メモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、固体状態ドライブ（ＳＳＤ）、およびフラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（例えば、内部ハードディスクまたは可撤性ディスク）、光磁気ディスク、および光ディスク（例えば、ＣＤおよびＤＶＤディスク）を含む、あらゆる形態の不揮発性メモリが挙げられる。プロセッサおよびメモリは、特殊目的論理回路によって補完される、またはその中に組み込まれることができる。

ユーザとの相互作用を提供するために、本明細書に説明される主題は、Ｉ／Ｏデバイス、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＬＥＤ、または情報をユーザに表示するための投影デバイスおよびユーザが入力をコンピュータに提供し得る、キーボードおよびポインティングデバイス等の入力または出力デバイス（例えば、マウスまたはトラックボール）を有する、コンピュータ上に実装されることができる。他の種類のデバイスも同様に、ユーザとの相互作用を提供するために使用されることができる。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、感覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック）の任意の形態であることができ、ユーザからの入力は、音響、発話、または触覚入力を含む、任意の形態で受信されることができる。

本明細書に説明される主題は、バックエンド構成要素（例えば、データサーバ）、ミドルウェア構成要素（例えば、アプリケーションサーバ）、またはフロントエンド構成要素（例えば、それを通して、ユーザが本明細書に説明される主題の実装と相互作用することができる、グラフィカルユーザインターフェースまたはウェブブラウザを有する、クライアントコンピュータ）、またはそのようなバックエンド、ミドルウェア、およびフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含む、コンピューティングシステム内に実装されることができる。システムの構成要素は、デジタルデータ通信、例えば、通信ネットワークの任意の形態または媒体によって、ネットワークを通して、相互接続されることができる。通信ネットワークの実施例として、セルネットワーク（例えば、３Ｇまたは４Ｇ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、および広域ネットワーク（ＷＡＮ）、例えば、インターネットが挙げられる。

本明細書に説明される主題は、データ処理装置（例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、または複数のコンピュータ）の動作によって実行するため、またはそれを制御するために、情報キャリア内（例えば、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体内）で有形具現化される、１つ以上のコンピュータプログラム等の１つ以上のコンピュータプログラム製品として実装されることができる。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリ、マクロ、またはコードとしても知られる）は、コンパイルまたは解釈言語（例えば、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐｅｒｌ）を含む、プログラミング言語の任意の形態で書き込まれることができ、独立型プログラムとして、またはモジュール、構成要素、サブルーチン、またはコンピューティング環境において使用するために好適な他のユニットとして含め、任意の形態で展開されることができる。本発明のシステムおよび方法は、限定ではないが、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐｅｒｌ、Ｊａｖａ（登録商標）、ＡｃｔｉｖｅＸ、ＨＴＭＬ５、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、またはＪａｖａ（登録商標）Ｓｃｒｉｐｔを含む、当技術分野において公知の任意の好適なプログラミング言語で書き込まれた命令を含むことができる。

コンピュータプログラムは、必ずしも、ファイルに対応しない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを当該プログラム専用の単一ファイルまたは複数の協調ファイル（例えば、１つ以上のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を記憶するファイル）内に保持する、ファイルまたはファイルの一部内に記憶されることができる。コンピュータプログラムは、１カ所において、または複数箇所にわたって分散され、通信ネットワークによって相互接続される、１つのコンピュータまたは複数のコンピュータ上で実行されるように展開されることができる。

ファイルは、例えば、ハードドライブ、ＳＳＤ、ＣＤ、または他の有形非一過性媒体上に記憶されたデジタルファイルであることができる。ファイルは、ネットワークを経由して、１つのデバイスから別のデバイスに送信されることができる（例えば、ネットワークインターフェースカード、モデム、ワイヤレスカード、または類似物を通して、例えば、サーバからクライアントに送信されるパケットとして）。

本発明によるファイルの書込は、例えば、粒子を追加、除去、または並べ替えることによって、有形非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体を（例えば、実効電荷または双極子モーメントとともに、読取／書込ヘッドによって磁化パターンに）変換することを伴い、パターンは、次いで、ユーザによって所望され、かつユーザにとって有用である、客観的物理現象に関する情報の新しい配置を表す。いくつかの実施形態では、書き込みは、有形非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体内の材料の物理的変換を伴う（例えば、光学読取／書込デバイスが、次いで、情報の新しくかつ有用な配置を読み取ることができるように、ある光学特性とともに、例えば、ＣＤ−ＲＯＭに焼く）。いくつかの実施形態では、ファイルの書込は、ＮＡＮＤフラッシュメモリデバイス等の物理的フラッシュメモリ装置を変換し、フローティングゲートトランジスタから作製されるメモリセルのアレイ内の物理的要素を変換することによって情報を記憶することを含む。ファイルの書込方法は、当技術分野において周知であって、例えば、手動でまたは自動的に、プログラムによって、あるいはソフトウェアからの保存コマンドまたはプログラミング言語からの書込コマンドによって、起動されることができる。

好適なコンピューティングデバイスは、典型的には、大容量メモリと、少なくとも１つのグラフィカルユーザインターフェースと、少なくとも１つの表示デバイスとを含み、典型的には、デバイス間の通信を含む。大容量メモリは、あるタイプのコンピュータ読み取り可能な媒体、すなわち、コンピュータ記憶媒体を例証する。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータ等の情報の記憶のための任意の方法または技術において実装される、揮発性、不揮発性、可撤性、および非可撤性媒体を含み得る。コンピュータ記憶媒体の実施例として、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、または他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光学記憶、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶または他の磁気記憶デバイス、無線周波数識別タグまたはチップ、あるいは所望の情報を記憶するために使用されることができ、コンピューティングデバイスによってアクセスされることができる、任意の他の媒体が挙げられる。

例示的段階的方法が、図１６に図式的に説明される。図１６の各ブロックならびに本明細書に開示されるシステムおよび方法の任意の部分は、コンピュータプログラム命令によって実装されることができることを理解されるであろう。これらのプログラム命令は、プロセッサ上で実行する命令が、図１６に規定され、または本明細書に開示されるシステムおよび方法に関して説明される、アクションを実装するための手段を作成するように機械を生成するために、プロセッサに提供され得る。コンピュータプログラム命令は、プロセッサによって実行され、一連の動作ステップをプロセッサによって行わせ、コンピュータ実装プロセスを生成し得る。コンピュータプログラム命令はまた、動作ステップの少なくともいくつかを並行して行わせてもよい。さらに、ステップのいくつかはまた、マルチプロセッサコンピュータシステムで生じ得るように、２つ以上のプロセッサにわたって行われ得る。加えて、１つ以上のプロセスもまた、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、他のプロセスと並行して、またはさらに図示されるものと異なるシーケンスにおいて行われ得る。

本発明のシステムの基本的機能は、図１６（ａ）に説明され、画像データセットが受信され、１つ以上のパラメータが規定および分析され、インジケータが選択され、インジケータが、表示される。いくつかの事例では、例えば、図１６（ｂ）に示されるように、パラメータの閾値が、ユーザによって定義されるが、しかしながら、他の事例では、これは、必要ではない。加えて、図１６（ｂ）に示されるように、ユーザは、閾値アラートを設定し、画像と相互作用し、それによって、閾値を超えると、アラートをトリガする、ＧＵＩが提供され得る。代替実施形態では、例えば、図１６（ｃ）および１６（ｄ）に示されるように、ユーザはまた、ＧＵＩと相互作用することによって、パラメータ値が表示されるか、または追加の画像が表示されることをもたらし得る。

閾値分析は、画像分析の分野において公知のアルゴリズムを使用して完了されることができる。例えば、ユーザによって入力される値は、Ｂ−走査画像（例えば、図１２）の１つ以上の画素に適用されるであろう、閾値レベルに変換され得る。測定された画素のレベルが閾値を上回ると、走査変換された画像（例えば、図１３）内の対応する画素が、緑色に表示されるであろう。画素のレベルが閾値未満であると、走査変換された画像（例えば、図１３）内の対応する画素は、赤色で表示されるであろう。本方法は、閾値範囲、すなわち、マルチバンド閾値処理を使用することによって、マルチカラー表示を生成するように拡張されることができる。いくつかの事例では、閾値レベルは、事前に設定され得るか、またはユーザが、例えば、ＧＵＩ内のプルダウンメニューからレベルを選択することによって、リストまたは事前設定レベルから選択し得る。

他の事例では、自動閾値処理が、使用され得、画像データセットが、画像（例えば、ＯＣＴＢ−走査）内のある場所に関する画素のレベルの分布を決定するために分析され、分布の中央値が、閾値に設定され、次いで、閾値を上回るおよび下回る画像の画素は、適切に着色され得る。いくつかの実施形態では、統計的範囲外の画素のみ、色分けされるであろう。

また、ユーザが、管腔の走査変換画像（例えば、図１３）あるいは縦断図または３Ｄ図のある側面に対応する閾値を定義し得ることが意図される。例えば、ユーザが、最小管腔面積に関する閾値を定義し得る。システムは、自動的に、Ｂ−走査または走査変換画像の分析に基づいて、管腔の各区画に関する管腔面積を決定し、次いで、各区画に対して、最小管腔面積に関する閾値を決定された管腔面積と比較するであろう。最小管腔面積未満の管腔面積を有する区画は、例えば、赤色に色分けされ得る。

本発明のシステムおよび方法は、パラメータが、インジケータとして表示され、ユーザが、疾患または障害を示し得る重要特徴を識別することを補助する、管腔の画像を提供する。例えば、ユーザは、ＯＣＴを用いて撮像されるべき管腔の直径に関する閾値を設定し得る。ユーザが、管腔の画像を視認するとき、インジケータ、例えば、色コードもまた、図１７および１８に示されるように、画像の上に表示される。閾値を下回る管腔面積を有する管腔の事例（図１７）では、管腔の周縁は、赤色に着色され得、または赤色ドットが、画像の中心に表示され得る。閾値を上回る管腔面積を有する管腔の事例（図１８）では、管腔の周縁は、緑色に着色され得、または緑色ドットが、画像の中心に表示され得る。種々の他のインジケータ、例えば、閾値未満の管腔面積を有する管腔に関しては顕著な「Ｘ」、および閾値を上回る管腔面積を有する管腔に関しては顕著なチェックマークも、画像内で使用され得る。色およびマークの組み合わせもまた、好適であろう。表示されたインジケータが重要画像特徴の図を妨害する範囲において、インジケータは、例えば、図１９および２０に示されるように、部分的に透明にされることができ、図１７および１８（それぞれ）の画像は、半透明インジケータを用いてマークされている。他の実施形態では、ユーザは、例えば、画像上で「右クリック」し、インジケータをオフにすることを選択することによって、インジケータをオンまたはオフにトグルすることが可能であり得る。図には示されないが、いくつかの実施形態では、ユーザが、画像と相互作用することによって、パラメータの具体的値、例えば、管腔の直径を読み出すことができることが想定される。代替として、画像との相互作用は、視覚、聴覚、または触覚アラートをトリガし得る。いくつかの実施形態では、画像との相互作用は、別の視覚形式、例えば、図２１（ａ）に表示されるゲージ等のゲージとして、パラメータの値の表示を促し得る。前述の列挙されたインジケータおよびアラートの組み合わせもまた、可能である。

他の実施形態では、例えば、図２２に示されるように、管腔の測定値を縦断形式で表示することが有利となるであろう。図２２に示されるように、いくつかのＢ−走査が、端間に並べられ、破断面が管腔を見下ろすように生成される。図１７−２０の断面図のように、縦断画像の周縁は、色分けされ、例えば、閾値または互に対するパラメータの値を示すことができる。いくつかの実施形態では、破断面のボリュームは、色または他の記号で塗りつぶされ、関心領域を示すことができる。

図２２に示されるように、直径が閾値を下回る管腔の区分は、ある色、例えば、赤色を用いて陰影が付けられることができ、直径が閾値を上回る管腔の区分は、別の色、例えば、緑色を用いて陰影が付けられることができる。代替として、直径は、陰影が付けられた領域とともに示されることができる。図２２では、狭窄領域は、より暗いボックスを用いて示される一方、非狭窄領域は、より明るいボックスを用いて示される。他の実施形態では（図示せず）、管腔の縦断図が、表示され得、ユーザは、画像と相互作用することによって、パラメータの具体的値、例えば、管腔の直径を呼び出すことができる。代替として、画像との相互作用は、視覚、聴覚、または触覚アラートをトリガし得る。例えば、ユーザは、縦断画像の長さに沿って、マウスポインタをドラッグし、ポインタが閉塞の領域内にあるとき、触覚アラートを受信し得る。

他の実施形態では、例えば、図２３に示されるように、管腔の測定値を３次元形式で表示することが有利であろう。図２３に示されるように、いくつかのＢ−走査が、端間に並べられ、管腔の３次元図が、生成される。３次元図は、色分けされ、例えば、閾値または互に対するパラメータの値を示し得る。図２３に示されるように、直径が閾値を下回る管腔の区部は、ある色、例えば、赤色を用いて陰影が付けられることができ、直径が閾値を上回る管腔の区分は、別の色、例えば、緑色を用いて陰影が付けられることができる。中間領域は、第３の色、例えば、黄色を用いて陰影が付けられ得る。画像は、赤色から緑色に及ぶ数百の色を用いてスケーリングされ得る。他の実施形態では（図示せず）、管腔の３次元図が、表示され得、ユーザは、画像と相互作用することによって、パラメータの具体的値、例えば、管腔の直径を呼び出すことができる。代替として、画像との相互作用は、視覚、聴覚、または触覚アラートをトリガし得る。例えば、ユーザは、３次元画像の長さに沿って、マウスポインタをドラッグし、ポインタが閉塞の領域内にあるとき、触覚アラートを受信し得る。他の実施形態では、ユーザは、着目領域をクリックし、図２４に示されるように、代替画像、例えば、断面画像を提示することができる。

ある実施形態では、ユーザは、ナビゲーション線、カーソル、吹き出しマーカー等のインジケータを採用し、視認されている画像内の画像平面を識別することができる。例えば、脈管の３次元画像は、一式の２次元画像フレームから構築されることができる。ユーザは、図２４に示されるように、インジケータを３次元画像にわたりスクロールし、画像上のインジケータの場所に対応する特定の画像フレームを識別することができる。特定の画像フレームは、選択され、２次元形式で表示されることができる。ある実施形態では、ユーザが、所定の閾値における診断特性を有する１つ以上の画像フレームを伴う３次元画像にわたり、またはそれを通してインジケータをスクロールする場合、ユーザは、本明細書に説明されるように、コンピュータによってアラートされるであろう。

本発明のシステムおよび方法を使用することによって、医療デバイスの画像を分析し、それをパラメータに関連するインジケータとともに表示することも可能性である。図２５に示されるように、管腔内のステントの広げられたＢ−走査は、種々の色を用いて示される並置の値とともに表示されることができる。（広げられたＢ−走査では、３次元構造、すなわち、図２３の管腔壁は、２次元シートに展開される。）図２５では、ステントは、画像を横断するジグザグパターンとして見られる。不完全並置（「並置不良」）を表示するステントの部分は、暗色で示される一方、適切に並置されたステントの部分は、より明るい色で示される。代替実施形態では、ユーザは、ステントの画像と相互作用し、例えば、ステントの一部が不完全並置を表示する場合、アラートをトリガし得る。他の実施形態では、ユーザは、画像と相互作用することによって、パラメータの具体的値、例えば、ステントの並置を呼び出し得る。別の実施形態では、ユーザは、図２１（ｂ）に示されるようなステント並置ゲージを表示させ得る。

他の方法も公知であるが、本発明のシステムは、縁検出アルゴリズムを使用して、ステントの境界および管腔壁との対応する重複（または、その欠如）を決定し得る。ステントの縁は、反射率の顕著な変化、すなわち、５ｍｍ未満、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、または１ｍｍ未満の半径方向距離以内で、１０％超、３０％超、５０％超、または１００％超の反射率変化として、Ａ−走査内で検出可能であり得る。ステントの前後半径方向縁は、Ａ−走査内の２つの縁の場所を決定することによって見出されることができる。代替として、ステントは、前述のＡ−走査の反射率の変化に対応する、画素レベルの顕著な変化を決定することによって、Ｂ−走査内で位置を特定され得る。

ステントの並置に関する値は、ステント縁検出を、管腔境界、すなわち、管腔壁を識別するための方法と組み合わせることによって決定され得る。管腔境界は、米国特許第７，９７８，９１６号、Ｓ．Ｔａｎｉｍｏｔｏ，Ｇ．Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ−Ｇｒａｎｉｌｌｏ，Ｐ．Ｂａｒｌｉｓ，Ｓ．ｄｅＷｉｎｔｅｒ，Ｎ．Ｂｒａｉｎｉｎｇ，Ｒ．Ｈａｍｅｒｓ，Ｍ．Ｋｎａｐｐｅｎ，Ｓ．Ｖｅｒｈｅｙｅ，Ｐ．Ｗ．Ｓｅｒｒｕｙｓ，ａｎｄ Ｅ．Ｒｅｇａｒ，”Ａ ｎｏｖｅｌ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｎｔｒａｃｏｒｏｎａｒｙｏｐｔｉｃａｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：Ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｒ−ｏｂｓｅｒｖｅｒ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｃｏｎｔｏｕｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，” Ｃａｔｈｅｔ．Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ．Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔ．７２，２２８−２３５（２００８）、Ｋ．Ｓｉｈａｎ，Ｃ．Ｂｏｔｋａ，Ｆ．Ｐｏｓｔ，Ｓ．ｄｅ Ｗｉｎｔｅｒ，Ｅ．Ｒｅｇａｒ，Ｒ．Ｈａｍｅｒｓ，ａｎｄ Ｎ．Ｂｒｕｉｎｉｎｇ，”Ａ ｎｏｖｅｌ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｎｔｒａｌｕｍｉｎａｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｉｍａｇｉｎｇ，” Ｃｏｍｐｕｔ．Ｃａｒｄｉｏｌ．１０８９−１０９２（２００８）、Ｊ．Ｃａｎｎｙ，”Ａ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｅｄｇｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，” ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｎａｌ．Ｍａｃｈ．Ｉｎｔｅｌｌ．８，６７９−６９８（１９８６）（全て、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に開示される技法等、当技術分野において公知の任意の方法を使用して、自動的または半自動的に、画像内で検出されることができる。

一実施形態では、並置に関する値は、ステントの後半径方向縁から管腔境界の前半径方向縁の半径方向距離を減算することによって決定されることができる。正値は、間隙または並置不良ステントを示す。ゼロ値または負値は、間隙が存在しない、または組織がステントを部分的に被覆していることを示すであろう。いくつかの実施形態では、ステントは、色分けされ、ステントの一部が管腔境界と接触していないことを示すであろう。いくつかの実施形態では、並置不良ステントを伴う管腔の区画に対応する走査変換画像は、色分けされるか、またはアラートを用いて識別され、ユーザによる識別を促進するであろう。

代替実施形態では、図２６に示されるように、ステントおよび管腔は、３次元図内に同時に示されることができる。不完全並置を表示するステントの部分は、暗色で示され、適切に並置されているステントの部分は、より明るい色で示される。

他の実施形態では、ユーザは、画像の一部と相互作用し、パラメータの識別のための範囲を設定し得る。例えば、図２７に示されるように、ユーザは、パラメータ、例えば、ステント並置に関して処理されるべき管腔画像の限界を設定し得、本発明のシステムは、着目領域内ののみのパラメータに基づいて、インジケータをオーバーレイするであろう。

本発明のシステムおよび方法は、腔内画像内のステント等の物体の自動検出を提供する、画像処理技法を含む。典型的には、ＯＣＴ腔内画像は、血管の管腔内で撮影された血管内画像であるが、本明細書に説明される検出方法は、腸等の他の生体管腔内の物体を検出するために使用されることもできる。以下の説明は、ＯＣＴ画像内の物体を検出することを対象とするが、当業者は、意図される方法およびシステムが、血管内超音波法撮像（ＩＶＵＳ）および複合ＯＣＴ−ＩＶＵＳ等の任意の他の撮像技法から取得される任意の腔内画像内の物体を検出するために利用されることができることを容易に認識するであろう。

（参照による引用）
特許、特許出願、特許刊行物、雑誌、書籍、論文、ウェブ内容等の他の文書の参照および引用が、本開示全体を通して行われた。そのような文書は全て、あらゆる目的のために、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。

（均等物）
本発明は、その精神または不可欠な特性から逸脱することなく、他の具体的形態で具現化され得る。前述の実施形態は、したがって、あらゆる観点において、本明細書に説明される本発明の限定ではなく、例証であると見なされる。本発明の範囲は、したがって、前述の説明によってではなく、添付の請求項によって示され、請求項の均等物の意味および範囲内にある全ての変更は、したがって、その中に包含されるものと意図される。

Claims (27)

1. 生体構造の管腔に関連する撮像データセットを査定することにおいてユーザを補助するためのシステムであって、前記システムは、
   画像を表示するためのモニタと、
   中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、
   命令を記憶するために前記ＣＰＵに結合されている記憶装置と
   を備え、前記命令は、
   パラメータの複数の値に対して前記撮像データセットを分析することと、
   前記モニタ上に、前記パラメータの前記値に対応するインジケータを有する第１の腔内画像を表示することと、
   前記モニタ上でグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を前記ユーザに提供することと、
   前記ユーザが前記腔内画像と相互作用した場合、前記パラメータの値を表示することと
   を行うように前記ＣＰＵを構成する、システム。
2. 前記インジケータは、色である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記インジケータは、医療デバイスの画像上にオーバーレイされている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記撮像データセットは、光コヒーレンス断層撮影、血管内超音波法、位置合わせされた光コヒーレンス断層撮影および血管内超音波法、位置合わせされた光コヒーレンス断層撮影および血管内視鏡法、位置合わせされた血管内超音波法および血管内視鏡法、分光法、光音響断層撮影、血管内磁気共鳴画像診断、血管内視鏡法、ならびにそれらの組み合わせから成る群から選択される技法を用いて取得される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記パラメータは、脈管の直径、脈管管腔の面積、脈管管腔壁の厚さ、プラーク率、脈管リモデリング指数、組織タイプ、血栓のサイズ、血栓の場所、血流、血圧、流体動態測定、ステントタイプ、ステント並置、ステント被覆率、ステント断裂、ステント配置、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載のシステム。
6. 前記医療デバイスの前記画像は、加えて、前記管腔の画像を示す、請求項３に記載のシステム。
7. 前記パラメータに基づく動的グラフィカルアイコンをさらに備えている、請求項３に記載のシステム。
8. 医療デバイスと管腔を画定する生体構造とに関連する撮像データセットを分析することにおいてユーザを補助するためのシステムであって、前記システムは、
   画像を表示するためのモニタと、
   中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、
   命令を記憶するために前記ＣＰＵに結合されている記憶装置と
   を備え、前記命令は、
   パラメータに対して前記撮像データセットを分析することと、
   前記パラメータの存在に基づいてインジケータを前記医療デバイスに割り当てることと、
   前記インジケータを表示することと
   を行うように前記ＣＰＵを構成する、システム。
9. 前記インジケータは、色である、請求項８に記載のシステム。
10. 前記インジケータは、前記医療デバイスの画像上にオーバーレイされている、請求項８に記載のシステム。
11. 前記撮像データセットは、光コヒーレンス断層撮影、血管内超音波法、位置合わせされた光コヒーレンス断層撮影および血管内超音波法、位置合わせされた光コヒーレンス断層撮影および血管内視鏡法、位置合わせされた血管内超音波法および血管内視鏡法、分光法、光音響断層撮影、血管内磁気共鳴画像診断、血管内視鏡法、ならびにそれらの組み合わせから成る群から選択される技法を用いて取得される、請求項８に記載のシステム。
12. 前記パラメータは、脈管の直径、脈管管腔の面積、脈管管腔壁の厚さ、プラーク率、脈管リモデリング指数、組織タイプ、血栓のサイズ、血栓の場所、血流、血圧、流体動態測定、ステントタイプ、ステント並置、ステント被覆率、ステント断裂、ステント配置、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項８に記載のシステム。
13. 前記医療デバイスの前記画像は、加えて、前記管腔の画像を示す、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記パラメータに基づく動的グラフィカルアイコンをさらに備えている、請求項３に記載のシステム。
15. 生体構造の管腔に関連する撮像データセットを査定することにおいてユーザを補助するためのシステムであって、前記システムは、
    画像を表示するためのモニタと、
    中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、
    命令を記憶するために前記ＣＰＵに結合されている記憶装置と
    を備え、前記命令は、
    パラメータに対して前記撮像データセットを分析することと、
    前記撮像データセットに関連付けられた画像を前記モニタ上に表示することと、
    前記モニタ上でグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を前記ユーザに提供することと、
    前記ユーザが前記表示された画像または前記表示された画像の一部と相互作用し、前記パラメータが閾値にあるかまたは閾値を越えている場合、アラートを作動させることと
    を行うように前記ＣＰＵを構成する、システム。
16. 前記撮像データセットは、光コヒーレンス断層撮影、血管内超音波法、位置合わせされた光コヒーレンス断層撮影および血管内超音波法、位置合わせされた光コヒーレンス断層撮影および血管内視鏡法、位置合わせされた血管内超音波法および血管内視鏡法、分光法、光音響断層撮影、血管内磁気共鳴画像診断、血管内視鏡法、ならびにそれらの組み合わせから成る群から選択される技法を用いて取得される、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記パラメータは、脈管の直径、脈管管腔の面積、脈管管腔壁の厚さ、プラーク率、脈管リモデリング指数、組織タイプ、血栓のサイズ、血栓の場所、血流、血圧、流体動態測定、ステントタイプ、ステント並置、ステント被覆率、ステント断裂、ステント配置、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記パラメータに基づく動的グラフィカルアイコンをさらに備えている、請求項１５に記載のシステム。
19. 前記アラートは、視覚アラート、聴覚アラート、触覚アラート、動的ゲージインジケータアラート、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１５に記載のシステム。
20. 前記視覚アラートは、色分けされたインジケータ、脈動するインジケータ、前記画像パラメータのカラーマップ、サイズ変更管腔画像、管腔画像内にエンコードされたサイズ変更パラメータ、ゲージ、吹き出しマーカー、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記システムは、加えて、前記モニタと相互作用するためのポインティングデバイスを備え、前記触覚アラートは、前記ポインティングデバイスの振動を備えている、請求項１５に記載のシステム。
22. 生体構造の管腔に関連する撮像データセットを査定することにおいてユーザを補助するためのシステムであって、前記システムは、
    画像を表示するためのモニタと、
    中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、
    命令を記憶するために前記ＣＰＵに結合されている記憶装置と
    を備え、前記命令は、
    パラメータの複数の値に対して前記撮像データセットを分析することと、
    前記モニタ上に、前記パラメータの前記値に対応するインジケータを有する第１の腔内画像を表示することと、
    前記モニタ上でグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を前記ユーザに提供することと、
    前記ユーザが前記腔内画像と相互作用した場合、前記パラメータの値を表示することと
    行うように前記ＣＰＵを構成する、システム。
23. 前記命令は、加えて、前記ユーザが前記第１の腔内画像と相互作用した場合、第２の腔内画像を表示するように前記ＣＰＵを構成する、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記第２の腔内画像は、前記管腔の断面図である、請求項２３に記載のシステム。
25. 生体構造の管腔に関連する撮像データセットを査定することにおいてユーザを補助するためのシステムであって、前記システムは、
    画像を表示するためのモニタと、
    中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、
    命令を記憶するために前記ＣＰＵに結合されている記憶装置と
    を備え、前記命令は、
    パラメータの複数の値に対して前記撮像データセットを分析することと、
    前記モニタ上に、前記パラメータの前記値に対応するインジケータを有する第１の腔内画像を表示することと、
    前記モニタ上でグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を前記ユーザに提供することと、
    前記ユーザが前記第１の腔内画像と相互作用した場合、第２の腔内画像を表示することと
    を行うように前記ＣＰＵを構成する、システム。
26. 前記第２の腔内画像は、前記管腔の断面図である、請求項２５に記載のシステム。
27. 医療デバイスの画像を前記第１または第２の腔内画像上に重ねることをさらに含む、請求項２５に記載のシステム。