JP5362663B2 - 血管データを捕捉するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は血管データ、特に血管データの捕捉を心臓鼓動のデータの識別可能な部分に実質的に同期するシステムおよび方法に関する。

本出願は2002年８月26日に出願された米国特許出願第60/406,183号明細書、2002年８月26日に出願された米国特許出願第60/406,254号明細書、2002年８月26日に出願された米国特許出願第60/406,148号明細書、2002年８月26日に出願された米国特許出願第60/406,184号明細書、2002年８月26日に出願された米国特許出願第60/406,185号明細書、2002年８月26日に出願された米国特許出願第60/406,234号明細書の35 U.S.C. §119(e)に準ずる利点を請求しており、これら全ての出願は全体的に本出願の参考文献とされている。

血管データ（例えば、血管の形状、その密度、その組成等を識別するために使用されることのできるデータ）は患者の診断および／または治療において有用な情報を提供できる。例えば、血管内超音波（ＩＶＵＳ）装置は血管を再生または画像化するために血管データを使用する。特に、トランスデューサはカテーテルの末端部へ取付けられ、電気的にＩＶＵＳ装置に接続される。トランスデューサはその後、特定の血管内に配置され、音響信号の送信に使用される。これらの信号の反射はその後、トランスデューサにより受信され、電気信号に変換され、ＩＶＵＳ装置に送信される。電気信号はその後、血管（またはその一部）のイメージを生成するために使用される。

しかしながら、血管はそこを通ってポンプで送られる血液に応答して連続的に膨張し、弛緩している。したがって、血管データを連続的に集めることにより、血管はそれが膨張し弛緩するとき画像化されることができる。しかしながら、血管が（例えば停止しているように、即ち膨張および弛緩していないように、血管を画像化するために）特定の位置で監視される必要があるならば、血管の形状が実質的に均一であるとき（即ち血管が特定の位置にあるとき）、血管のデータを捕捉することを必要とする。

（少なくともＩＶＵＳ装置に関して）これを行う伝統的な方法では、血管と心臓鼓動のデータ（例えばＥＫＧデータ）の両者を集め、実時間イメージ（即ち膨張および収縮する血管のビデオ）を生成するために血管データを使用し、これらのイメージをＶＨＳテープに記録し、関連するフレームをＶＨＳテープから抽出するためにコンピュータおよび心臓鼓動データを使用する。心臓鼓動データは心臓のリズムが血管の膨張および収縮に関連しているためにコンピュータにより使用される。したがって、心臓のサイクルの識別可能な期間中に記録されたフレームを抽出することにより、血管はそれが停止しているかのように、即ち膨張および弛緩していないかのように監視されることができる。

この方法の欠点はデータがＶＨＳテープに記録されるときにイメージの解像度が失われることである。さらに、この方法は非常に時間を浪費する。不必要なデータ（即ち識別可能な期間に関連しないデータ）が集められてＶＨＳテープに記録されるだけではなく、関連するフレームをＶＨＳテープから抽出する処理時間が必要とされる。したがって、少なくともこれらの欠点の１つを克服する特定位置の血管から血管データを捕捉するシステムおよび方法が必要とされている。

本発明は血管データの捕捉を心臓鼓動データの識別可能な部分と実質的に同期させるシステムおよび方法を提供する。本発明の好ましい実施形態は、心臓監視装置、データ集収装置、データ集収プローブにしたがって動作する。特に、データ集収装置は心臓鼓動データと血管データを心臓監視装置およびデータ集収プローブからそれぞれ捕捉するように構成されている。本発明の好ましい実施形態では、血管データは心臓鼓動データの周期的部分の期間中に捕捉される。前述したように、心臓の筋肉の収縮および弛緩（またはその結果として流れる血液）が血管を膨張および弛緩させる。したがって、心臓の反復的なサイクルの対応部分を識別することによって血管の特定の位置（または形状）を識別することが可能である。この情報（即ち心臓鼓動データの識別された部分）は実質的に均一な形状を有する血管からの血管データ（またはその多数のセット）を捕捉するために使用されることができる。換言すると、心臓鼓動データの周期的（または共通して再発生する）部分を識別し、この周期的な部分の期間（または実質的にそれに対応するインターバル期間または時間期間）中に血管データを捕捉することにより、血管はそれが静止しているかのように、即ち膨張および弛緩をしていないかのように解析されることができる。

本発明の１実施形態では、心臓監視装置はＥＫＧ装置を含んでいる。ＥＫＧ装置は患者の身体を通る電流を測定するための複数の電極を使用する。電流は患者の心臓の筋肉の電気的活動またはその収縮および弛緩に対応している。この電流（または関連するデータ）は心臓のサイクルの周期的な部分を識別するために使用されることができ、それによって血管データが実質的にそれに対応するインターバル期間中（即ち血管が実質的に均一な位置にあるとき）に捕捉されることを可能にする。

本発明の別の実施形態では、データ集収装置は血管超音波（ＩＶＵＳ）装置およびコンピュータ装置を含んでいる。この実施形態では、ＩＶＵＳ装置は血管データを（連続的にまたは心臓鼓動データの周期的な期間に実質的に対応するインターバル期間に）データ集収プローブから受信するように構成されている。血管データ（またはそこから生じるデータ）はその後、心臓鼓動データの周期的な期間に実質的に対応するインターバル期間中にコンピュータ装置により捕捉（例えば受信および／または記憶）される。

本発明の別の実施形態では、データ集収装置はＩＶＵＳ装置またはコンピュータ装置を含んでいる。この実施形態では、血管データは実質的に心臓鼓動データの周期的な部分に対応するインターバル期間中にデータ集収装置により受信および／または記憶される。

本発明の別の実施形態では、データ集収プローブはカテーテルの末端部へ取付けられている少なくとも１つのトランスデューサを含んでおり、ここでカテーテルはさらに電気信号をトランスデューサへ（から）送信（受信）するためのデータ送信回路を含んでいる。この実施形態では、トランスデューサは血管内に位置され、音波の送信および受信によって血管データを集めるために使用される。

本発明の別の実施形態では、データ集収システムはさらに引込み装置を含んでいる。特に引込み装置はデータ集収プローブに取付けられ、血管中でプローブを移動させるために使用される。本発明の１実施形態では、引込み装置はさらに実質的に一定の速度で血管中でプローブを動かすように構成されている。

血管データの捕捉を心臓鼓動データの識別可能な部分へ実質的に同期させるシステムおよび方法は付加的な利点およびその目的の認識と共に、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を考慮して、当業者によりさらに完全に理解されるであろう。最初に添付図面について簡単に説明する。

血管データの捕捉を心臓鼓動データの識別可能な部分と実質的に同期させるデータ集収システムを示す図および例示的な心臓鼓動データ（例えばＥＫＧデータ）の周期的な部分に実質的に対応するインターバル（Ｔ１）を示す図。 図１に示されているデータ集収装置をさらに示すブロック図。 複数のトランスデューサを含み、血管内に位置されるデータ集収プローブの概略図。 データ送信回路と、それに取付けられ、回転するように構成されているトランスデューサとを有するカテーテルの概略図。 データ送信回路と、それに取付けられている複数のトランスデューサとを有するカテーテルの概略図。

詳細な説明

本発明は血管データの捕捉を心臓鼓動データの識別可能な部分と実質的に同期させるシステムおよび方法を提供する。以下の詳細な説明では、同一の符号のエレメントは１以上の図面に示されている同一のエレメントを示すために使用されている。
本発明の好ましい実施形態は、心臓監視装置、データ集収装置、データ集収プローブにしたがって動作する。図１は本発明の１実施形態にしたがったデータ集収システム10を示している。この実施形態では、データ集収装置110は心臓監視装置130に電気的に接続されており、心臓監視装置130は少なくとも１つの心臓監視プローブ132を介して患者150に取付けられている。心臓監視装置130は心臓鼓動データ（例えば心臓の筋肉の収縮および／または弛緩に関するデータ、その結果として流れる血液の量および／または圧力等に関するデータ）を患者150から集めるために使用される。この心臓鼓動データはその後、データ集収装置110に与えられる（またはデータ集収装置110により捕捉される）。図１に示されているデータ集収装置は超音波装置（例えば血管内超音波（ＩＶＵＳ）コンソール）、サーモグラフィック装置、光学装置（例えば光コヒーレンスな断層撮影（ＯＣＴ）コンソール）、ＭＲＩ装置、コンピュータ装置（例えばパーソナルコンピュータ、汎用目的のコンピュータ装置、用途特定コンピュータ装置等）および／または通常当業者に知られている任意の他のデータ集収装置（その組合わせを含む）を含むがそれらに限定されないことが認識されるべきである。図１に示されている心臓監視装置は心電図（ＥＫＧ）装置、圧力監視装置、通常当業者に知られており心臓のサイクル（または例えば圧力レベル、電気信号などのそれに関連するデータ）の監視に使用されることのできる任意の他の心臓監視装置を含むがそれらに限定されないことがさらに認識されるべきである。

データ集収装置110はさらにデータ集収プローブ140に電気的に接続されており、このデータ集収プローブ140は患者150の血管（図示せず）中に挿入される。データ集収プローブ140は血管データ（例えば血管の形状、その密度、その組成等の識別に使用されることができるデータ）を集めるために使用される。このデータ（またはそれに関連するデータ）はその後、データ集収装置110に与えられる（またはデータ集収装置110により捕捉される）。データ集収プローブは通常、当業者に知られている少なくとも１つのトランスデューサまたは任意の他の受信装置を含むがそれに限定されないことが認識されるべきである。したがって、例えばデータ（例えば反射されたデータ等）を捕捉するように構成されている任意の受信装置の使用は、データが熱、光、音響、電気等にかかわりなく、本発明の技術的範囲内である。図１に示されているコンポーネントの数および／または位置は本発明を限定することを意図するものではなく、本発明が動作する環境を単に例示するために与えられていることが認識されるべきである。したがって、例えば多数のデータ集収装置、多数のデータ集収プローブおよび／または付加的またはより少いコンポーネントを含んでいるデータ集収システムは本発明の技術的範囲内である。

本発明の好ましい実施形態では、血管データは心臓鼓動データの周期的な部分期間に捕捉される。前述したように、心臓の筋肉の収縮および弛緩（またはその結果として流れる血液）が血管を膨張および弛緩させる。したがって、心臓の反復的なサイクルの対応部分を識別することにより血管の特定の位置（または形状）を識別することが可能である。この情報（即ち心臓鼓動データの識別される部分）は実質的に均一な形状を有する血管から血管データ（またはその多数のセット）を捕捉するために使用されることができる。換言すると、心臓鼓動データの周期的（または共通して再発生する）部分を識別し、この周期的な部分の期間（または実質的にそれに対応するインターバル期間または時間期間）中に血管データを捕捉することにより、血管はそれが停止しているかのように、即ち膨張および弛緩をしていないかのように解析されることができる。用語“捕捉”（または任意のその変形は）それがここで使用されるとき、データの受信および／または記憶を含むように広義に解釈されるべきであることが認識されるべきである。したがって、例えば、心臓鼓動データの周期的な部分の期間中に血管データ（またはそれに関連するデータ）を受信および／または記憶するように構成されたデータ集収装置（またはその部分）は本発明の技術的範囲内に含まれる。

本発明の１実施形態では、心臓監視装置はＥＫＧ装置を含んでいる。ＥＫＧ装置は患者の身体を通る電流を測定するために複数の電極を使用する。電流は患者の心臓の筋肉の電気的活動またはその収縮および弛緩に対応する。電流を表示または画像化することによって、心臓のリズム（またはサイクル）が観察されることができる。このようなイメージ（即ち心臓鼓動データの多数のセット）の１例は図１の（Ｂ）に示されている。特に、各心臓サイクルはＰ波、Ｔ波、点Ｑ、Ｒ、Ｓを含んでいる。これらの識別可能な部分は心臓サイクル（または心臓鼓動データ）の周期的（または共通して再発生する）部分を識別することを可能にする。

例えば、Ｔ波の終了とＰ波の開始との間の部分は対応するインターバルＴ１を有する心臓鼓動データの周期的な部分として識別されることができる。この部分または特にそのインターバルＴ１は均一に成形された血管から血管データを捕捉するために使用されることができる。これは（周期的に再発生する）インターバルＴ１が実質的に識別された周期的部分に対応するためであり、これは実質的に特定の形状または位置を有する血管に対応する。心臓鼓動データのある周期的部分を識別することが有効であるが、本発明は任意の特定の周期的部分の識別に限定されないことが認識されるべきである。用語“部分”（または任意のその変形）は、その用語がここで使用されるとき、心臓鼓動データのセグメントおよび点の両者を含むように広く解釈されるべきであることが認識されるべきである。さらに、用語“インターバル”と“時間期間”（または任意のその変形）は、これらの用語がここで使用されるとき、時間および時点の両者の経過を含むように広く解釈されるべきであることも認識されるべきである。したがって、例えば、（時間の経過とは反対に）対応するインターバルまたは対応する時点を有する点“Ｑ”を心臓鼓動データの周期的部分として識別することは本発明の技術的範囲内に含まれる。

本発明の１実施形態では、データ集収装置はＩＶＵＳ装置とコンピュータ装置との両者を含んでいる。特に、図２に示されているように、データ集収装置110は電気的にデータ集収プローブ140に接続されているＩＶＵＳ装置212と、電気的に心臓監視装置130に接続されているコンピュータ装置214とを含んでいる。したがってコンピュータ装置214は心臓鼓動データの周期的な部分に対応するインターバル期間中に（ＩＶＵＳ装置212を介して）血管データ（またはそれに関連するデータ）を捕捉するように構成されている。用語“血管データ”はこの用語がここで使用されるとき、広義で解釈され、データ集収プローブにより集められる血管データおよびそれに関連するか或いは（例えばＩＶＵＳ装置により処理される場合のように）そこから生成される任意の血管データを含むことが認識されるべきである。この実施形態ではさらに、コンピュータ装置214は心臓鼓動データの周期的な部分に対応するインターバル期間中に血管データを捕捉するように構成されていることが認識されるべきである。したがって、ＩＶＵＳ装置はまたこれらのインターバル期間中に血管データを捕捉するように構成されるが、連続的に心臓鼓動データを受信するように構成されたＩＶＵＳ装置は本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の１実施形態では、データ集収プローブは少なくとも１つのトランスデューサを含んでいる。特に図３に示されているように、複数のトランスデューサ344a、344bはそこに位置しているデータ送信回路（図示せず）を有するカテーテル342の端部に取付けられている。この実施形態では、トランスデューサ344a、344bは患者150の血管352内に配置され、血管データを集めるために使用される。特に、各トランスデューサは（ｉ）電気信号を音波に変換し、（ii）音波を送信し、（iii）任意のその反射を受信し、（iv）反射を電気信号に変換するように構成されている。この実施形態では、電気信号はデータ送信回路（図示せず）によって伝播（即ち受信および送信）される。

本発明の別の実施形態では、トランスデューサはさらに回転するように構成されている。特に図４に示されているように、トランスデューサ344はデータ送信回路442を有するカテーテル342の端部に取付けられている。本発明のこの実施形態では、トランスデューサ344はカテーテル342の周囲を回転し、種々の角度位置または回転方向で血管データを受信するように構成されている。本発明の１実施形態では、トランスデューサは特定の回転方向で開始し、（例えばデータ集収装置による）プローブトリガーデータの送信に（直接的または間接的に）応答して回転（および血管データを捕捉）するように構成されている。このような実施形態はデータ集収装置がトランスデューサの回転方向と同期されることを可能にする。

本発明の別の実施形態では、トランスデューサは連続的に回転し、連続的に血管データを集収するように構成されている。この実施形態では、データ集収装置はトランスデューサの少なくとも１つの回転方向（例えば開始回転方向）を識別するように構成されることができる。これはデータ集収装置が捕捉されている血管データの回転方向を理解する必要があるためである。これを行う１方法は、トランスデューサが既知の回転方向（例えば開始回転方向）にあるときにデータの捕捉を開始することである。したがって、例えば、トランスデューサが単位サイクル当り２５６の位置まで回転するように構成され、トランスデューサが連続して回転しデータを捕捉しているならば、データ集収装置はトランスデューサがその“開始位置”の回転方向にされているときを識別し、血管データの次の２５６のアイテムを集めるように構成されることができる。

本発明の別の実施形態では、複数のトランスデューサがカテーテルの周囲に配置されている。特に図５に示されているように、複数のトランスデューサ（例えば344a，344b，344c等）はカテーテル342の末端部の周囲に間隔を隔てられて位置されている。これによって血管データの多数のアイテムはデータ送信回路442を介して（直列または配列で）送信されることができる。これはさらに各トランスデューサが回転する必要をなくす。図５に示されているトランスデューサの数は本発明を限定することを意図するものではなく、単に本発明が動作できる環境を識別するために与えられていることが認識されるべきである。したがって、より多くの、或いはより少ないトランスデューサを有するデータ集収プローブは本発明の技術的範囲内に含まれる。

本発明の別の実施形態では、データ集収システムはさらに引込み装置を含んでいる。特に図１の（Ａ）に示されているように、引込み装置120はデータ集収装置110に取付けられ、データ集収プローブ140を血管中で動かすように構成されている。物理的に引込み装置に接続されているデータ集収プローブ140は直接的（図示せず）または間接的に（例えば引込み装置120を介して）データ集収装置110に電気的に接続されることができることが認識されるべきである。

本発明の１実施形態では、引込み装置120はさらに実質的に一定の速度で、血管中でデータ集収プローブ140を動かすように構成されている。これにより例えば、データ集収装置110は（２次元または３次元の形態で）血管セクションを画像化することが可能である。特に、心臓鼓動データの周期的な部分に対応するインターバル期間中に血管データを捕捉し、（例えばデータ集収装置へ速度を与えるか、そこから速度を受信することにより）データが捕捉される線形レートを知ることによって、血管は効率的に再生成され、あるいは画像化されることができる。

血管データは患者の診断および／または治療を含んでいるがそれに限定されない多くの応用で使用されることができることが認識されるべきである。例えば血管データは2002年８月26日出願の米国特許出願第60/406,184号、第60/406,234号、第60/406,185号、および2002年４月30日出願の米国特許第6,381,350号明細書に記載されているように血管のボーダーまたは境界を識別および／または画像化するために使用されることができ、これらの明細書は全て本出願で参考文献とされている。血管データの別の使用法は、2002年８月26日出願の米国特許出願第60/406,254号、第60/406,148号明細書および2001年３月13日出願の米国特許第6,200,268号明細書により与えられているように、血管プラークを分類および／または画像化することであり、これらの明細書は全て本出願で参考文献とされている。

以上、血管データの捕捉を心臓鼓動データの識別可能な部分に実質的に同期させるシステムおよび方法の好ましい実施形態を説明したが、システムのある利点が実現されることが当業者に明白であろう。種々の変形、適合、および別の実施形態が本発明の技術的範囲内で行われることができることもまた認識されなければならない。例えばコンピュータ装置は（ＩＶＵＳ装置を介して受信するのとは反対に）データ集収プローブから直接血管データを受信するように構成されることができる。本発明はさらに特許請求の範囲により規定されている。

Claims (19)

1. 血管データを捕捉するシステムにおいて、
   血管の少なくとも１つの生理学的パラメータに関する血管データを捕捉するように構成されているデータ集収プローブと、
   心臓鼓動データを捕捉するように構成されている心臓監視装置と、
   血管中で前記データ集収プローブを連続的に実質的に一定の速度で移動させるように構成されている装置と、
   ここで、前記データ集収プローブは、実質的に一定の速度で連続的に移動している間に、前記血管データを集収する、
   前記データ集収プローブと前記心臓監視装置とに接続されているデータ集収装置と、
   を具備し、
   前記データ集収装置は、
   前記心臓鼓動データを捕捉し、
   前記心臓鼓動データの周期的な部分を識別し、前記周期的部分は心臓鼓動データの多数のセットに実質的に共通であり、
   所望の血管データの選択を後ですることなく、前記データ集収プローブが実質的に一定の速度で前記血管中を連続的に移動している間に、前記心臓鼓動データの前記周期的な部分に実質的に対応するインターバル期間中にのみ、血管の少なくとも１つの生理学的パラメータに関する前記血管データを捕捉するように構成されている、
   システム。
2. カテーテルをさらに具備する請求項１のシステム。
3. 前記データ集収プローブは、前記カテーテルの末端部に隣接して配置される、請求項２のシステム。
4. 前記データ集収プローブは、前記カテーテルの末端部の周囲に、間隔を隔てて配置されている複数のトランスデューサを具備している、請求項３のシステム。
5. 前記データ集収プローブは、前記カテーテルに関連して回転するように構成されている少なくとも１つのトランスデューサを具備している、請求項３のシステム。
6. 前記心臓監視装置は、心電図（ＥＫＧ）装置を具備している、請求項１のシステム。
7. 前記データ集収装置は、プログラム可能なコンピュータ装置の少なくとも一部分である、請求項１のシステム。
8. 前記プログラム可能なコンピュータ装置は、血管内超音波（ＩＶＵＳ）システムの一部分である、請求項７のシステム。
9. 前記ＩＶＵＳシステムは、カテーテルを含み、
   前記データ集収プローブは、前記カテーテルに接続されている、請求項８のシステム。
10. 前記血管の前記少なくとも１つの生理学的パラメータは、前記血管の形状である、請求項１のシステム。
11. 前記血管の前記少なくとも１つの生理学的パラメータは、前記血管の密度である、請求項１のシステム。
12. 前記血管の前記少なくとも１つの生理学的パラメータは、前記血管の組織の組成である、請求項１のシステム。
13. 前記データ集収プローブは、温度データを得るように構成されている、請求項１のシステム。
14. 前記データ集収プローブは、光学データを得るように構成されている、請求項１のシステム。
15. 前記データ集収プローブは、音響データを得るように構成されている、請求項１のシステム。
16. 前記データ集収プローブは、電気データを得るように構成されている、請求項１のシステム。
17. 第２のデータ集収プローブをさらに具備する、請求項１のシステム。
18. 前記データ集収装置は、前記インターバル期間中にプローブトリガー信号を送信するようにさらに構成されており、
    前記プローブトリガー信号は、前記データ集収プローブから前記血管データを捕捉させる、請求項１のシステム。
19. 前記データ集収装置は、前記データ集収プローブが前記血管中を移動する前記実質的に一定の速度を識別するようにさらに構成されている、請求項１８のシステム。

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