JP5368796B2 - 血管組織をキャラクタライズするシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2005年10月14日に出願された、米国仮特許出願第60/726,996号の利益を米国特許法第1の19条第(e)項に従って請求し、その出願は、参照によりその全体が本明細書に明示的に援用される。
しかし、後方散乱された超音波データは、一般に、いろいろな時間に後方散乱される(すなわち、時変である)。この概念は、図2A〜図2Dに示される。具体的には、図2Aは、血管組織に向かって超音波信号(又はパルス)124を送信するためにカテーテル120を使用することを示す。例示的な超音波信号(たとえば、図2Aで送信された超音波信号に似た)は、図2Bに示される。図2Cは、後方散乱データが時変であることを示す。これは、異なるタイプ及び密度の組織が、超音波データを、異なって吸収し、反射するためである。たとえば、後方散乱データの第1の部分126aは、血管組織の内側部分を表し、後方散乱データの第2の部分126bは、血管組織の中間部分を表し、後方散乱データの第3の部分126cは、血管組織の外側部分を表すことになる。後方散乱データの例示的なパルス(たとえば、図2Cで後方散乱されたパルスに似た)は、図2Dに示される。
この式を使用することによって、Hの推定値を決定することができる。Hを推定する一方法は、一定の誤差基準(たとえば、観測データとフィッティングされたモデル等との間の差)を最小にするXの推定値を検索することである。Xが推定される(Xest)と、最小二乗適合アルゴリズムを使用して、Hを推定することができる。本発明の別の実施形態では、アルゴリズムは、さらに、選択及び/又は事前に指定される一定のパラメータを考える。たとえば、「スケール」パラメータは、エネルギーユニットになるように事前に指定することができ、「シフト」パラメータは、後方散乱データの最大のサンプルの位置を推定することによって、後方散乱データから選択することができ、「符号」パラメータは、後方散乱データの最大のサンプルの符号を推定することによって、後方散乱データから選択することができる、等である。
本明細書で使用される場合に、最大パワー、最小パワー、最大パワー時及び/又は最小パワー時の周波数、(推定された、又は、実際の)y切片、傾斜、中間帯域フィット、後方散乱、及び当業者に一般に知られている(又は、当業者が識別可能な)全てのパラメータを含むが、それらに限定されないことも理解されるべきである。応答データは、(たとえば、カテーテルが患者の中にある間に)リアルタイムに、又は或る遅延期間後に、(たとえば、パラメータを識別するために)受信及び/又は解析されてもよいことがさらに理解されるべきである。
Claims (18)
- 血管内超音波(IVUS)データ収集システムであって、
少なくとも1つの変換器を備え、血管組織の第1の位置及び第2の位置に向けられる複数の超音波信号を送信し、第1の超音波データ及び第2の超音波データを受信するように構成されるカテーテルであって、前記第1位置及び前記第2位置が前記血管組織における異なる位置にあり、前記第1超音波データ及び前記第2超音波データが前記第1位置及び前記第2位置における前記血管組織からそれぞれ後方散乱され、前記第1超音波データが前記第2超音波データとは異なっている、カテーテルと、
前記カテーテルに電気的に接続されたコンピューティングデバイスであって、
前記第1超音波データ及び前記第2超音波データを受信し、
前記第1の超音波データ及び第1のアルゴリズムを用いて、並びに前記第2の超音波データ及び前記第1アルゴリズムを用いて、前記第1超音波データ及び前記第2超音波データに対応する、前記カテーテルについての第1の伝達関数及び第2の伝達関数をそれぞれ推定し、
前記第1伝達関数及び前記第2伝達関数、並びに前記第1アルゴリズムとは異なるアルゴリズムである第2のアルゴリズムを用いて、前記カテーテルについての第3の伝達関数を計算し、
少なくとも前記第3伝達関数及び前記第1超音波データ及び前記第2超音波データの少なくとも一部分の関数である超音波応答データを、血管組織について決定するように構成される、伝達関数アプリケーションを含む、
コンピューティングデバイスと
を備える、IVUSデータ収集システム。 - 請求項1に記載のIVUSデータ収集システムにおいて、前記伝達関数アプリケーションが、さらに、前記血管組織についての、第1のセットの超音波応答データ及び第2のセットの超音波応答データを決定するよう構成されており、前記第1セットの超音波応答データのが、第1の伝達関数及び第1のセットの前記超音波データの関数であり、前記第2セットの超音波応答データが、第2の伝達関数及び第2のセットの前記超音波データの関数である、IVUSデータ収集システム。
- 前記伝達関数アプリケーションが、さらに、前記第1伝達関数及び前記第2伝達関数と重み付き平均アルゴリズムとを用いて前記カテーテルについての伝達関数を計算するように構成される、請求項1に記載のIVUSデータ収集システム。
- 前記伝達関数アプリケーションが、さらに、前記超音波データから雑音をフィルタリングするように構成され、前記超音波応答データが、少なくとも、前記第1伝達関数及び前記第2伝達関数、前記超音波データ、並びに前記雑音の関数である、請求項1に記載のIVUSデータ収集システム。
- 前記伝達関数アプリケーションは、さらに、前記超音波データを短い間隔にわたって時不変であると考える反復アルゴリズムを用いて前記第1伝達関数及び前記第2伝達関数を推定するようになっている、請求項1に記載のIVUSデータ収集システム。
- 前記伝達関数アプリケーションが、さらに、少なくとも1つのアルゴリズムを用いて前記カテーテルについての前記第1伝達関数及び前記第2伝達関数を推定するように構成され、前記少なくとも1つのアルゴリズムが、誤差基準アルゴリズム及び最小二乗適合アルゴリズムから成るリストから選択される、請求項5に記載のIVUSデータ収集システム。
- 請求項1に記載のIVUSデータ収集システムにおいて、前記コンピューティングデバイスは、さらに、
複数の血管組織タイプに対応する複数のパラメータを格納するように構成されるデータベースと、
前記データベース及び前記伝達関数アプリケーションに電気的に接続されたキャラクタライゼーションアプリケーションであって、
前記超音波応答データを受信し、
前記超音波応答データを周波数領域に変換し、
複数の識別可能なパラメータについて、前記変換された信号を解析し、且つ
前記複数の識別可能なパラメータ及び前記データベースに記録された前記複数のパラメータの少なくとも一部分を用いて前記血管組織の少なくとも一部分をキャラクタライズするようになっている、キャラクタリゼーションアプリケーションと
をさらに備える、IVUSデータ収集システム。 - 前記データベースは、さらに、前記複数の血管組織タイプに対応する少なくとも2つのパラメータを格納するように構成され、前記少なくとも2つのパラメータは、最大パワー、最小パワー、最大パワー時の周波数、最小パワー時の周波数、y切片、傾斜、中間帯域フィット、及び後方散乱から成る群から選択される、請求項7に記載のIVUSデータ収集システム。
- 前記キャラクタリゼーションアプリケーションは、さらに、前記複数の識別可能なパラメータ及び前記データベースに記録された前記複数のパラメータの前記少なくとも一部分を用いて前記血管組織の前記少なくとも一部分の組織タイプを識別するようになっており、該組織タイプは、血液、線維性組織、線維性皮膜、線維脂質性組織、石灰化壊死性組織、石灰化組織、コラーゲン、コレステロール、及び血栓から成る群から選択される、請求項7に記載のIVUSデータ収集システム。
- 前記コンピューティングデバイスは、前記組織タイプに対応するカラーで、前記血管組織の少なくとも一部分をイメージングするディスプレイをさらに備える、請求項9に記載のIVUSデータ収集システム。
- 血管組織キャラクタリゼーションシステムであって、
少なくとも1つの変換器を備え、血管組織に複数の超音波信号を送信し、該血管組織から前記超音波信号の後方散乱を受信するように構成されるカテーテルと、
前記カテーテルに電気的に接続され、前記血管組織から、前記超音波信号の前記後方散乱を受信するように構成される血管内超音波(IVUS)コンソールであって、前記超音波信号の前記後方散乱が超音波データを含むIVUSコンソールと、
伝達関数アプリケーションであって、
前記血管組織から後方散乱された前記超音波データを用いて前記カテーテルについての異なる少なくとも2つの伝達関数を推定し、該少なくとも2つの伝達関数の各々が別個の時刻及び別個の位置で受信した別個の超音波データ、並びに第1のアルゴリズムに基づいて推定され、
前記少なくとも2つの伝達関数及び前記第1アルゴリズムとは異なる第2のアルゴリズムを用いて第3の伝達関数を計算し、
該第3伝達関数を用いて前記超音波データについての応答データ部分を計算する、
ように構成される伝達関数アプリケーションと、
前記IVUSコンソールに電気的に接続されているコンピューティングデバイスであって、
複数の血管組織タイプに対応する複数のパラメータを格納するように構成されるデータベース、及び
前記データベースに電気的に接続されたキャラクタリゼーションアプリケーションであって、
複数の識別可能なパラメータについての前記超音波データの前記応答データ部分を解析し、
前記複数の識別可能なパラメータ及び前記データベースに格納された前記複数のパラメータの少なくとも一部を用いて、前記血管組織の少なくとも一部分をキャラクタライズするように構成される、キャラクタリゼーションアプリケーション
を含むコンピューティングデバイスを備えるコンピューティングデバイスと、
を備える、血管組織キャラクタリゼーションシステム。 - 前記コンピューティングデバイスが、前記伝達関数アプリケーションを備える、請求項11に記載の血管組織キャラクタリゼーションシステム。
- 前記IVUSコンソールが、前記伝達関数アプリケーションを備える、請求項11に記載の血管組織キャラクタリゼーションシステム。
- 前記伝達関数アプリケーションは、さらに、前記超音波データから雑音をフィルタリングするように構成される、請求項11に記載の血管組織キャラクタリゼーションシステム。
- 前記伝達関数アプリケーションは、さらに、前記少なくとも2つの伝達関数のうちの第1の伝達関数を用いて前記超音波データの第1の応答データ部分を計算し、前記少なくとも2つの伝達関数のうちの第2の伝達関数を用いて前記超音波データの第2の応答データ部分を計算するように構成される、請求項11に記載の血管組織キャラクタリゼーションシステム。
- 請求項11に記載の血管組織キャラクタリゼーションシステムにおいて、前記伝達関数アプリケーションは、さらに、
アルゴリズム及び前記少なくとも2つの伝達関数を用いて前記少なくとも2つの伝達関数のうちの第1の伝達関数を修正し、
修正された、前記少なくとも2つの伝達関数のうちの少なくとも前記第1の伝達関数を用いて前記超音波データについての前記応答データ部分を計算するように構成される、血管組織キャラクタリゼーションシステム。 - 前記キャラクタリゼーションアプリケーションが、さらに、前記超音波データについての前記応答データ部分を周波数領域に変換するように構成される、請求項11に記載の血管組織キャラクタリゼーションシステム。
- 前記コンピューティングデバイスが、さらに、ディスプレイを備え、前記キャラクタリゼーションアプリケーションが、さらに、前記ディスプレイ上に前記血管組織の前記少なくとも一部分の画像を生成するように構成される、請求項11に記載の血管組織キャラクタリゼーションシステム。
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