JP5934121B2 - 特定の分解能にて少なくとも１つの解剖構造の微細画像を提供するシステム、方法およびコンピュータがアクセス可能な媒体 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、米国特許出願６１／３１１，１７１および６１／３１１，２７２（両方とも２０１０年３月５日出願）を基礎としており、かつ、これらの優先権を主張しており、これらの開示内容すべてを本開示に参照として組み込む。

本開示は、造影システム、装置および方法の例示的実施形態に関し、より詳細には、特定の分解能にて少なくとも１つの解剖構造の微細画像を提供する方法、システムおよびコンピュータがアクセス可能な媒体に関する。

心臓発作または急性心筋梗塞（ＡＭＩ）を含む、冠動脈疾患（ＣＡＤ）およびその臨床症状は、米国で最も高い死亡原因であり、１年当たり５０万人近くの命を奪い、約４０００億米ドルの費用がかかっている。したがって、冠状動脈のアテローム性動脈硬化の障害、斑破壊および冠状動脈血栓症の発生および進行のようなＣＡＤの病態生理学、および冠状動脈のデバイスおよび薬理療法に対する動脈の反応に関連するトピックが、今日非常に重要になっている。これらの生物学的方法においては、微視的な規模で生じる分子上および細胞上の事象を用いることができる。細胞レベルの分解能で人間の冠状動脈壁を生体内で直接情報を得ることが困難であったか不可能であったという事実によって、ＣＡＤの理解、診断および処置の進歩が、ある程度阻害されてきた。

過去十年間以上にわたって、冠静脈内の光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）が開発されてきた。これは、冠状動脈壁から反射光の横断面の画像を得る、カテーテルを基盤とした技術である。冠静脈内のＯＣＴは、１０μｍの空間分解能を持っている。これは、従来の冠動脈造影方法である、血管内超音波法（ＩＶＵＳ）より良いオーダーの大きさである。元となったＲ０１では、ＯＣＴの第二世代の形態のものが開発されており、これは、光周波数ドメインイメージング（ＯＦＤＩ）と名付けられ、非常に高い画像取得レートで動作し、これによって、冠血管の高分解能の三次元イメージングを行うことが可能になっている。また、ＯＦＤＩの高いフレームレートと組み合わさり、ＯＣＴ信号に対する血液干渉の障害のうちの少なくともいくつかを克服することができるフラッシング法が開発されている。直接の結果として、臨床状況において冠静脈内のＯＣＴ手順を行うことが望ましいことがある。実際に、特定の介入的な心臓へとＯＣＴを適用する例が出現し、これによって、この分野を指数関数的に成長させている。ＯＣＴは世界中で冠状動脈の介入を導くための重要な画像診断療法になることができると考えられている。

商用ＯＦＤＩ造影システムの流通によって、元となったＲ０１で開発された技術が臨床診療のために変換され容易に使用できるようにされたので、ＣＡＤの病原論に伴う巨大分子および細胞をレビューすることが望ましいことがある。

例えば、ＯＣＴ手順における横断方向の分解能をカテーテルの焦点サイズによって決定することができる。分解能を改善するために、サンプルへ光を合焦させるレンズの開口数を増加させることができる。しかしながら、この従来手法は、内在的に不可欠な、横断面のＯＣＴ画像における横断方向の分解能と被写界深度を妥協して決めるということを怠っており、狭い深さ範囲だけが解像された画像しかもたらしていない。

代替アプローチとしては、向上した被写界深度に対する高い横断方向の分解能を得るために、ベッセルないし「非回折」ビームの固有な特性を用いるものがある。しかしながら、サンプルから反射された光のベッセルビーム照射および検出は、コントラストおよび検出効率の著しい減少に悩まされる場合がある。したがって、上述の従来の構成（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ、装置）および方法に伴う課題のうちの少なくともいくつかを克服する必要がある場合がある。

本開示にて簡潔に上で示したように、本開示における特定の例示的実施形態は、例示的なＯＣＴシステムのコヒーレント伝達関数（ＣＴＦ）の解析および操作に関連づけられていたり、および／またはこれらを用いる。代わりに、本発明は、ＯＣＴシステムのコヒーレント伝達関数（ＣＴＦ）の解析および操作に基づいてもよい。このＣＴＦは、変調伝達関数（ＭＴＦ）および光学的伝達関数（ＯＴＦ）のコヒーレント範囲と考えることができる。したがって、例えば、非干渉計システムにおいては、特定の例示的実施形態に従ってＭＴＦまたはＯＴＦを操作し、用いることができる。一般に、光学系の品質はその伝達関数を回折限界の光学系のものと比較することにより評価することができる。図１は、例えば、ベッセルビーム照射および検出によって作られた、回折限界の２．５μｍ径のスポットおよび２．０ｍｍの延伸集束範囲を有する２．５μｍスポットに対応するコヒーレント伝達関数（ＣＴＦ）のグラフを示す。図１に示すように、ベッセルビーム照射および検出の伝達関数１００は、小範囲および中範囲の空間周波数を犠牲にする可能性が高く、コントラストおよび検出感度が小さくなる可能性があるが、回折限界のシステム１１０を超える空間周波数を有することができる。

このように、上述の従来の構成および方法に伴う課題のうちの少なくともいくつかを克服する必要がある場合がある。

上述の課題に対処および／または克服するために、本開示の目的の１つは、特定の分解能にて少なくとも１つの解剖構造の微細画像を提供することができる、本開示に従ったシステム、方法およびコンピュータがアクセス可能な媒体の例示的実施形態を提供することである。本開示の別の目的は、従来のガウスビームの制限された焦点深度という制限、および延伸された焦点深度イメージングのＯＣＴ手順および／またはシステム並びに他の形態のためのベッセルビームシステムの空間周波数損失を克服することである。

本開示の別の例示的実施形態によれば、２つを超えるイメージングチャネルが異なるベッセルおよび／またはガウスビームを照射／検出できる。さらなる例示的実施形態において、異なる伝達関数を照射および／または検出できる。このような付加的な例示的ビームで得られた画像の例示的な組合せは、回折限界の場合に提供されるμＯＣＴ ＣＴＦを促進することができ、また、被写界深度の延伸をさらに促進することができる。

したがって、装置、システムおよび方法の例示的実施形態は、少なくとも一つの電磁放射を少なくとも一つのサンプルに提供するために提供されることができる。例えば、複数の導波構成（ｗａｖｅ−ｇｕｉｄｉｎｇ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ、導波装置）であって、（ｉ）前記電磁放射を提供し、そして（ｉｉ）前記導波構成の各々の放出位置で前記電磁放射の各々の位相に予め決められた値をもたせるように構成される、複数の導波構成は、提供されることができる。例示的な装置は、プローブの一部であり得る。さらに、例示的な装置は、プローブおよび／又プローブの一部と連絡して設けられる光干渉構成（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ、光干渉装置）を含むことができる。

本開示の他の例示的実施形態において、導波構成は、放射を少なくとも部分的に円形パターンにおいて提供することができる。導波構成からの少なくとも一つの電磁放射を受けて、さらなる焦点スポット放射を生成するように構成される少なくとも一つのレンズ構成（ｌｅｎｓ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ、レンズ装置）は、含まれることができる。レンズ構成は、さらなる焦点スポット放射に（ｉ）拡張した（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）焦点深度をもたせるおよび／または（ｉｉ）サンプルにおける回折限界スポットよりも小さい直径をもたせるように構成されることができる。回折限界スポットは、三次元スポットであり得る。加えて、または代わりに、レンズ構成は、グリンレンズを含むことができる。

本開示のさらに他の例示的実施形態によれば、導波構成のうちの少なくとも１つは、（ｉ）単一モード導波路であることができるおよび／または（ｉｉ）フォトポリマーでできていることができる。加えて、サンプルにさらなる電磁放射を提供するように構成されるさらなる導波構成であって、少なくとも一つの電磁放射およびさらなる電磁放射は、サンプルの部分に少なくとも部分的に重なって提供されるように構成されるさらなる導波構成は、さらに提供されることができる。導波構成を少なくとも部分的に囲むハウジングも設けられることができるおよび／またはハウジングを囲む外筒（ｓｈｅａｔｈ）は設けられることができる。さらに、ハウジングを回転および／または移動させるように構成される制御構成（ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ、制御装置）は、設けられることができる。レンズ構成は、フォトポリマー処理により形成されるかまたは当該処理を受ける少なくとも一つの光学素子を含むことができる。フォトポリマー処理は、光学素子を形成するためにフォトポリマーを照射することを含むことができる。

本開示のさらなる例示的実施形態において、方法およびシステムは、サンプルの少なくとも一つの部分と関連づけられたデータを生成するために提供されることができる。例えば、少なくとも一つの第１の放射は、フォトポリマー処理により形成されるかまたは当該処理を受ける少なくとも一つの光学構成（ｏｐｔｉｃａｌ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ、光学装置）を介してサンプルの部分に送られることができる。少なくとも一つの第２の放射は、第１の放射に基づくことができる部分から受けることができる。光学構成と、第１の放射および／または第２の放射との間の相互作用に基づいて、光学構成は、第１の伝達関数を有することができる。次いで、少なくとも一つの第１の放射は、光学構成を介して部分に送られることができる。少なくとも一つの第４の放射は、第３の放射に基づくことができる部分から受けることができる。光学構成と、第３の放射および／または第４の放射との間の相互作用に基づいて、光学構成は、第２の伝達関数を有することができる。ここで、第１の伝達関数は。第２の伝達関数とは少なくとも部分的に異なることがありえる。さらに、部分と関連づけられたデータは、第２および第４の放射に基づいて生成されることができる。

本開示のさらに他の例示的実施形態によれば、方法およびシステムは、サンプルの少なくとも一つの部分と関連づけられたデータを生成するために提供されることもできる。例えば、少なくとも一つの第１の放射は、フォトポリマー処理により形成されるかまたは当該処理を受ける少なくとも一つの第１の光学構成を介してサンプルの部分に送られることができる。少なくとも一つの第２の放射は、第１の放射に基づくことができる部分から受けることができる。第１の光学構成と、第１の放射および／または第２の放射との間の相互作用に基づいて、第１の光学構成は、第１の伝達関数を有することができる。次いで、少なくとも一つの第１の放射は、第２の光学構成を介して部分に送られることができる。少なくとも一つの第４の放射は、第３の放射に基づくことができる部分から受けることができる。第２の光学構成と、第３の放射および／または第４の放射との間の相互作用に基づいて、第２の光学構成は、第２の伝達関数を有することができる。ここで、第１の伝達関数は。第２の伝達関数とは少なくとも部分的に異なることがありえる。さらに、部分と関連づけられたデータは、第２および第４の放射に基づいて生成されることができる。第１の光学構成および／または第２の光学構成は、フォトポリマー処理により形成されるかまたは当該処理を受けることができる。

下記の本開示の例示的実施形態の詳細な説明を、添付した請求の範囲とともに読むことで、本開示の例示的実施形態の上記および他の目的、特徴および利点が明らかになる。本開示の実施形態を図示する添付図面と組み合わせて下記の詳細な説明から、本発明のさらなる目的、特徴および利点が明白になる。各図の説明を以下に記す。

図１は、従来のベッセルビーム照射および検出によって作られた空間周波数の関数としてのコヒーレント伝達関数（ＣＴＦ）の例示的なグラフである。 図２は、本開示に従う手順および／または技術の例示的実施形態によって作られた空間周波数の関数としてのコヒーレント伝達関数（ＣＴＦ）の例示的なグラフである。 図３Ａは、第１の例示的なＯＣＴである、本開示の例示的実施形態に従う例示的な手順／技術を用いて得られた死体の冠状動脈斑の第１の例示的なＯＣＴ画像であり、例示的なガウス−ガウス画像が低い空間周波数情報を含む。 図３Ｂは、本開示の例示的実施形態に従う例示的な手順／技術を使用した死体の冠状動脈斑の第２の例示的なＯＣＴ画像であり、例示的なベッセル−ベッセル画像は高分解能を提供するが、低い空間周波数および中程度の空間周波数を失う。 図３Ｃは、本開示の例示的実施形態に従う例示的な手順／技術を使用した死体の冠状動脈斑の第３の例示的なＯＣＴ画像であり、これは結合したμＯＣＴ画像（例、ガウス−ガウス＋ガウス−ベッセル＋ベッセル−ベッセル）を提供するものであって、画像が同じ輝度／コントラスト値で正規化され表示される。 図４Ａは、本開示の例示的実施形態に従うＯＣＴカテーテルシステムの遠位の光学要素の側方断面図である。 図４Ｂは、図４Ａに示した例示的実施形態のシステムのＹ接合部ファンアウトを用いて生成されたポリマーインデックスプロファイルの例示的なグラフである。 図４Ｃは、図４Ａに示した例示的実施形態のシステムのＹ接合部ファンアウトを用いて生成された照射プロファイルの例示的なグラフである。 図４Ｄは、図４Ａに示した例示的実施形態のシステムのＹ接合部ファンアウトを用いて生成された、シミュレーションされたｘ−ｚ ＰＳＦの例示的なグラフである。 図５Ａは、本開示の他の例示的実施形態に従うＯＣＴカテーテルシステムの遠位の光学要素の側方断面図である。 図５Ｂは、図５Ａに示した例示的実施形態のシステムの遠位の光学構成を用いて生成された照射プロファイルの例示的なグラフである。 図５Ｃは、図５Ａに示した生成された、例示的実施形態のシステムの遠位の光学構成を用いて生成された、シミュレーションされたｘ−ｚ ＰＳＦの例示的なグラフである。 図６は、本開示のさらなる例示的実施形態に従う一または複数のμＯＣＴ画像を生成するシステムの概要図である。 図７は、アキシコンペア、遠位の光学構成のリングビームおよびガウスビームのルーティングを含む、本開示のさらなる別の例示的実施形態に従うＯＣＴカテーテルシステムの遠位の光学要素の側方断面図である。 図８は、単一のファイバーおよび単一のアキシコンレンズを用いる例示的な光路長インコーディングプローブ構成を含む、本開示のさらなる別の例示的実施形態に従うＯＣＴカテーテルシステムの側方断面図である。 図９は、単一のファイバーおよび単一のアキシコンレンズを用いる、さらなる例示的な光路長インコーディングプローブ構成を含む、本開示のさらなる別の例示的実施形態のＯＣＴカテーテルシステムの側方断面図である。 図１０は、単一のファイバー多焦点レンズプローブ構成を含む、本開示のさらなる例示的実施形態に従うＯＣＴカテーテルシステムの遠位の光学要素の概略図である。 図１１は、ミラートンネルを用いる本開示のさらなる別の例示的実施形態に従うＯＣＴカテーテルシステムの側方断面図である。 図１２は、反射性収色性の位相マスクおよびボールレンズを用いる本開示のさらなる別の例示的実施形態に従うＯＣＴカテーテルシステムの一部の側方断面図である。 図１３は、図１２の例示的実施形態に基づくガラス−金属界面における反射の際の色彩光の位相シフトスペクトルのグラフである。 図１４Ａは、従来の合焦を行うレンズのホイヘンス回折パターンの図である。 図１４Ｂは、図１３に示したシステムの例示的実施形態において示された、反射性収色性の位相マスクを備えたレンズおよびボールレンズのホイヘンス回折パターンの例示的な図である。 図１５Ａは、本開示の例示的実施形態に従う屈折性収色性の位相ダブレットマスクを用いる合焦構成の例示的実施形態の概要図である。 図１５Ｂは、図１５Ａにて示した例示的なマスクの横断方向の位相プロファイルの例示的なグラフである。 図１６は、本開示のさらなる別の例示的実施形態に従う、波頭ビームスプリッタおよび共通路干渉計を含むＯＣＴシステムの概要図である。 図１７Ａは、単色光源（例、λ＝８２５ｎｍ）および無球面収差の対物レンズを用いる、図１６に示される例示的なＯＣＴシステムによって生成された、例示的なシミュレーションをされたＰＳＦ図である。 図１７Ｂは、単色光源（例、λ＝８２５ｎｍ）、および球面収差および波長依存性焦点移動を有する対物レンズを用いる、図１６に示された例示的なＯＣＴシステムによって生成された、例示的なシミュレーションをされたＰＳＦ図である。 図１７Ｃは、広帯域ソース（例、約６００ｎｍ〜１０５０ｎｍ）、および球面収差を有し波長依存性焦点移動性の対物レンズを用いる、図１６に示された例示的なＯＣＴシステムによって生成された、例示的なシミュレーションをされたＰＳＦ図である。 図１７Ｄは、広帯域ソース（例、６００ｎｍ〜１０５０ｎｍ）球面収差を有し波長依存性焦点移動性の対物レンズ、および波頭ビームスプリッタを用いる、図１６に示された例示的なＯＣＴシステムによって生成された、例示的なシミュレーションをされたＰＳＦ図である。 図１８Ａは、複数の白血球（矢）を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像である。 図１８Ｂは、２つの異なる細胞の種類の複数の白血球（矢）を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像であり、その１つの種類は、リンパ球（Ｌ）と調和した細胞質が不十分ぎみな比較的小さな細胞であり、もう１つの種類は、単球（Ｍ）を示唆する、高度に分散した細胞質を備えた比較的大きな細胞である。 図１８Ｃは、単球の特徴であるぎざぎざの豆形の核（Ｍ）を有する細胞を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像である。 図１８Ｄは、多重葉状の核を有する白血球を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像であり、これは、内皮表面に付いた好中球（Ｎ）を示唆することがある。 図１８Ｅは、偽足によって内皮表面に拘束された複数の白血球を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像である。 図１８Ｆは、単球（Ｍ）の形態（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）によって細胞を示す冠状動脈斑の断面の例示的μＯＣＴ画像であり、挿入箇所は内皮を通る移動を示す。 図１８Ｇは、内皮表面上で分配された複数の白血球の例示的μＯＣＴ画像である。 図１９Ａは、自身もまた小さな血小板に付着する、好中球（Ｎ）の白血球特徴部分に隣接している血小板（Ｐ）の例示的μＯＣＴ画像である。 図１９Ｂは、冠状動脈壁の間隙を架橋する線形の鎖として視覚的に見えるフィブリン（Ｆ）の例示的μＯＣＴ画像である。 図１９Ｃは、図１９Ｂにて示したサイトに隣接したサイトにおけるフィブリンに付着する、白血球（Ｌ）のクラスターの例示的μＯＣＴ画像である。 図１９Ｄは、複数のトラップされた白血球を有する線維素性血栓（Ｔ）の例示的μＯＣＴ画像である。 図１９Ｅは、白血球およびフィブリン鎖を示すより進行した血栓（Ｔ）の例示的μＯＣＴ画像である。 図２０Ａは、培養された内皮細胞の横断面の例示的μＯＣＴ画像である。 図２０Ｂは、培養された内皮細胞の正面像の例示的μＯＣＴ画像である。 図２０Ｃは、野生ブタの冠状動脈断面の例示的μＯＣＴ画像である。 図２０Ｄは、内皮の「舗装」を示すブタの冠状動脈の例示的な三次元レンダリングである。 繊維キャップのμＯＣＴ画像内の明るい密度として現れる微細石灰化の例示的μＯＣＴ画像である。 図２１Ｂは、対応する組織学上の暗い密度の箇所として現れる微細石灰化の例示的μＯＣＴ画像である。 図２２Ａは、破裂した内膜／内皮を示す大規模なカルシウム小結節の例示的μＯＣＴ画像である。 図２２Ｂは、非保護のカルシウム（白い矢）を対向した脱離した内膜に隣接させている、フィブリン（Ｆ）が全般に存在する、微視的な組織鎖を示す長方形で囲まれた領域の拡大図である。 図２２Ｃは、フィブリン（Ｆ、黒い矢）および露出された石灰性の表面（灰色の矢）の対応する組織図である。 図２３Ａは、上面および底面からの反射という特徴を有する、厚いコレステロール結晶（ＣＣ）を示す大規模な壊死性コア（ＮＣ）の線維アテローム（ｆｉｂｒｏａｔｈｅｒｏｍａ）の例示的μＯＣＴ画像である。 図２３Ｂは、挿入箇所により詳細に示される、別の壊死性コア斑（ＮＣ）のキャップを貫通する薄い結晶（ＣＣ、灰色の矢）の例示的μＯＣＴ画像である。 図２４Ａは、小さく後方散乱しているスピンドル形の細胞（挿入箇所）として現われる様々な平滑筋細胞の例示的μＯＣＴ画像である。 図２４Ｂは、細胞体とコラーゲンマトリックスをそれぞれ表わす（微細構造の挿入箇所）、スピンドル形であり高度に後方散乱された内部（薄い灰色の矢）および低い後方散乱の「光背」（白い矢）を有する、コラーゲンを作る平滑筋細胞の例示的μＯＣＴ画像である。 図２５Ａは、ポリマー／薬品がある場合とない場合のＴａｘｕｓ Ｌｉｂｅｒｔｅによるストラットの例示的μＯＣＴ画像であり、すなわち、ポリマー被覆を施したストラットに対しては、ポリマー反射（ＰＲ）、ストラット反射（ＳＲ）および繰り返し反射（ＭＲ１、ＭＲ２）が見られる。 図２５Ｂは、新内膜によってカバーされた、ポリマーがないストラットを示す、注入されたＢＭＳを含む死体の冠状動脈の試験片の例示的μＯＣＴ画像である。 図２５Ｃは、ストラット反射（Ｐ、挿入箇所）に重なるポリマーを示す、別の死体からの注入されたＤＥＳストラットを含む死体の冠状動脈の試験片の例示的μＯＣＴ画像である。 図２６Ａは、組織（薄い灰色の矢）がステントストラットからポリマーを分離し、ポリマーが破損したこと（白い矢）を示す例示的μＯＣＴ画像である。 図２６Ｂは、ポリマー破損のサイトに重なる、上皮の白血球クラスター（赤い矢）および隣接して付着する白血球を示す例示的μＯＣＴ画像である。 図２６Ｃは、別の患者からのストラット（破線領域）の端にある炎症を示す例示的μＯＣＴ画像である。 図２６Ｄは、内皮（挿入箇所）がまったく重なっていない非被覆のストラットを示す例示的μＯＣＴ画像である。 図２７Ａは、本開示の一例示的実施形態に従うプロセスの流れ図である。 本開示の別の例示的実施形態に従うプロセスの流れ図である。

図面の全体にわたって、特に記載がない限り、図示した実施形態における類似の特徴、要素、構成要素または部分を表すために同じ参照数字および文字を用いている。また、以下において、図面を参照して本開示について詳細に説明するが、これは図示した実施形態に関連して行うものである。添付した請求の範囲によって定義されるような本開示の真実の範囲および精神から外れずに、記載された例示的実施形態に対して変更や改造を行うことができるように意図している。

本開示の一例示的実施形態によれば、複数のイメージングチャネルを用いることができ、例えば、ベッセルビーム照射または検出を提供するものを少なくとも１つと、ガウスビーム照射または検出を提供する別のものを少なくとも１つ用いることができる。この例示的な構成は、各組合せが異なるＯＣＴ画像に対応することができる、３つ以上の固有で分離可能な照射検出の組合せ（例、ベッセル−ベッセル、ベッセル−ガウス、ガウス−ガウス等）を用いることを促進することができる。図２の例示的なグラフで示されるように、２．５μｍ直径スポット用コヒーレント伝達関数（ＣＴＦ）が提供される。

例えば、図２は、予備データ２１０において用いられる回折限界２００、延伸集束範囲０．１５ｍｍと、以下において集束範囲が２．０ｍｍであるμＯＣＴと呼ぶ、本開示に従う手順または技術の例示的実施形態の例示的結果との視覚的な比較を示す。本開示の一例示的実施形態によれば、ｈｅ μＯＣＴ ＣＴＦは、例えば、ガウス−ガウス画像２２０、ベッセル−ガウス画像２３０およびベッセル−ベッセル画像２４０を組み合わせることによって、生成することができる。

本開示の別の例示的実施形態では、例えば、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ等（他のものも同様に）よりも大きくあってもよい、軸方向の合焦範囲にわたって、例示的μＯＣＴ ＣＴＦ手順／技術を使用したりおよび／または提供することができる。本開示のさらなる例示的実施形態によれば、横断方向のＦＷＨＭスポット径が、５μｍ、２μｍ、１μｍ等（他のものも同様に）よりも小さくありうる。本開示のさらなる別の例示的実施形態では、平面波またはガウスビームによる照射と比較して、例えば約２、５、１０、２０、５０、１００等（そして可能性としてはもっと）の倍率で焦点深度を大きくすることができる。本開示のさらなる別の例示的実施形態では、異なる伝達関数と画像を組み合わせることにより、画像における高、低、中間の空間周波数の内容を、少なくとも部分的に回復することができる。

図３Ａ−３Ｃは、本開示の例示的実施形態に従う例示的な手順／技術を用いて得られた死体の冠状動脈斑の例示的なＯＣＴ画像を示す。例えば、図３Ａでは、例示的なガウス−ガウス画像は低い空間周波数の情報を含む。図３Ｂでは、例示的なベッセル−ベッセル画像は、高分解能を提供するが、低および中程度の空間周波数を失っている。また、図３Ｃでは、結合したμＯＣＴ画像（例、ガウス−ガウス＋ガウス−ベッセル＋ベッセル−ベッセル）が提供され、画像は正規化され、同じ輝度／コントラスト値で表示されている。

図４Ａは、本開示の例示的実施形態に従うＯＣＴカテーテルの遠位の光学要素を含むシステムの線図の側方断面図である。この例示的なシステムは、例示的な遠位の光学設計および／または構成の、環状（例えば図４Ａにおいてより暗い影）およびガウスビーム（例えば図４においてより明るい影）を発生させるＹ接合部ファンアウト（Ｙ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｆａｎ−ｏｕｔ）を含む。図４Ａのこの例示的なシステムは、回折限界のＣＴＦ、および、回折限界の焦点深度よりも例えば１０倍長いことがありえる軸方向の合焦範囲（例、焦点深度）を発生させるために設けられる。図４Ａに示すように、導波路４００の例示的な出力は、Ｙ接合部ファンアウト要素４１０によって例えば円形（図４Ｃに示すように）のパターンに対する点の配列に変換することができる。この要素（図４Ｂの例示的なグラフに示すように）のインデックスプロファイルは、損失なくかつ無色に構成されることができる。各点の出力は、コリメータ配列４２０のビームコリメータによって、個々に平行化されることができる。

図４Ａに示すように、ガウスビームは、環状配列の中央において別々の導波路４３０を経由することができる。導波路の例示的な出力は、コリメータ配列４２０の中央に位置するコリメータ４４０によって平行化されることができる。例示的な平行化された環形ビームおよびガウスビームは、図４Ａに示すように、例えば、屈折率勾配（ＧＲＩＮ）レンズ（グリンレンズ）４５０を含むがこれに限らない一つ以上のレンズを用いてサンプル上に合焦することができる。合焦する二つのビームに加えて、この種の例示的なグリンレンズ４５０は、軸方向の焦点をまださらに（図４Ｄに示すように）延長することができる色収差を意図的に生成するために、そして透明な外筒４６０によって誘発される収差をおそらく補償するために、構成されておよび／または構築されることができる。電磁放射（例えば光）は、偏向器４７０によって解剖構造４８０の方向に向けられることができる。

図５Ａは、本開示に従うＯＣＴカテーテルシステムの遠位の光学要素の別の例示的実施形態を示す。例えば、図５Ａの例示的なシステムは、この例示的実施形態に従う遠位の光学設計の、アキシコン構成（ａｘｉｃｏｎ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ、アキシコン装置）（例、ペア）、および環状（図５Ａにおいて暗い影付きで示す）及びガウスビーム（図４において暗い影付きで示す）のルーティングを示す。図５Ａに示す例示的なシステムは、特に、回折限界のＣＴＦ、および、例えば、回折限界の焦点深度より１０倍長いことがありえる、軸方向の合焦範囲（例、焦点深度）を発生させることができる。導波路５００の出力を、例示的なカテーテルシステムの中央に位置するコリメータ５１０によって平行化できる。平行にされた電磁放射（例、光）は、複数のアキシコン５２０及び５３０を用いて、環状ビームに変換することができる。別の例示的実施形態によれば、アキシコンは、屈折率勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｉｎｄｅｘ、ＧＲＩＮ）を用いて発生させたり作ることができる。

図５Ａに示すように、別の導波路５４０を、環帯の中央を通るようにルーティングすることができる。導波路の出力を、環帯の中央に位置するコリメータ５５０によって平行化できる。図５Ｂにおいて、平行にされた環状及びガウスビームのシミュレーションされた横断方向の強度プロファイルを示した。一または複数のＧＲＩＮレンズ５６０のようなレンズを用いて、平行にされた環状ガウスビームをサンプルで合焦させることができる。複数のビームを合焦させることに加えて、意図的に色収差を生成し、かつ、透光性の外側シース５７０によって誘因された収差を補うように、ＧＲＩＮレンズ５６０を構成することができる。この色収差を生成によって軸方向の焦点をさらに延ばすことができる（図４Ｃに示すように）。デフレクター５８０によって動脈壁に電磁放射（例、光）を導くことができる。

図６は、本開示の例示的実施形態に従ってμＯＣＴ画像を生成する造影システムの概要図を示す。図６の例示的実施形態で示したように、電磁放射（例、光放射）を提供するソース６００の出力を、線形の偏波子６０２によって線形偏波させ、ビームスプリッタ６０４によって複数のビームに分割することができる。ビームの少なくとも１つをスイッチ６０６の入力ポートへと方向転換させることができる。

スイッチ６０６の出力の少なくとも１つをビームスプリッタ６１０を介して送信することができ、第１の光／電磁放射ガイド６１２へつなぐことができる。スイッチ６０６の出力の他のものを、減衰器６１４によって減衰させることができ、第２の光／電磁放射ガイド６１６によって第３のビームスプリッタ６１８へとガイドすることができ、また、減衰器６２２、第３の光／電磁放射、６２４および分散補償構成（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ、分散補償装置）６２６を介して基準リフレクタ６２０へと方向転換させることができる。光導波路６１２の出力を、カテーテル６２８のベッセル照射およびベッセル検出チャネルに接続することができる。

図６に示すように、ビームスプリッタ６０４の出力のさらに別の１つを、第２の３ポートスイッチ６３０の入力ポートへと方向転換させることができる。スイッチ６３０の出力の１つを、ビームスプリッタ６３２を介して送信することができ、第４の光／電磁放射ガイド６３４へとつなぐことができる。スイッチ６３０の出力の別の１つを、減衰器６３５によって減衰させ、第５の光導波路６３６によって第４のビームスプリッタ６３８へとガイドされ、減衰器６４２、第５の光導波路６４４および第２の分散補償構成６４６を介して基準リフレクタ６４０へと方向転換させることができる。光導波路６３４の出力を、カテーテル６２８のガウス照射およびガウス検出チャネルに接続することができる。

例えば、スイッチ６０６の状態が１で、第４のビームスプリッタ６３８の状態が２である場合、サンプルがベッセル照射チャネル（図６の表１を参照）によって照射されるように、光／電磁放射ガイド６１２だけを照射することができる。カテーテル６２８のベッセルおよびガウス検出チャネルの両方、いくらかまたはすべてによって、サンプルからの後方散乱光を採取することができる（図６の表１を参照）。ベッセル検出チャネルによって採取された電磁放射／光の部分を、第１の電磁放射／光導波路６１２によってビームスプリッタ６１０へと導くことができ、ここにおいて、このような放射／光を、基準リフレクタ６２０からの光と結合したり干渉することができる。

また、図６に示すように、干渉信号の少なくとも一部を、ビームスプリッタ６１０によってピンホール６４８へと導くことができる。ピンホール６４８の出力を、偏波ビームスプリッタ６５０によって平行にしたり分割することができる。偏波ビームスプリッタ６５０の出力のうちの１つを、半波長板６５２を介して送り、分光計６５４によって検出することができる。偏波ビームスプリッタ６５０の出力の別のものを、第２の分光計６５６によって検出することができる。ガウス検出チャネルによって採取された電磁放射／光の一部を、光導波路６３４によってビームスプリッタ６３２へと導くことができ、ここで、基準リフレクタ６４０からの光と結合したり干渉する。干渉信号の少なくとも一部を、ピンホール６５８へのビームスプリッタ６３４によって導くことができる。ピンホール６５８の出力を偏波ビームスプリッタ６６０によって平行にし分割することができる。偏波ビームスプリッタ６６０の出力の少なくとも１つを、半波長板６６２を介して送り、第３の分光計６６４によって検出することができる。偏波ビームスプリッタ６６０の出力の別のものを、第４の分光計６６６によって検出することができる。

例えば、スイッチ６０６の状態が２でスイッチ６３８の状態が１である場合、第４の電磁放射／光導波路６３４だけが照射されることができ、その結果、サンプルがガウス照射チャネルによって照射される（図６の表１に示した）。カテーテル６３０（図６の表１に示される）のベッセルおよびガウス検出チャネルの両方によって、サンプルからの後部散乱された電磁放射／光を採取することができる。ベッセル検出チャネルによって採取された電磁放射／光の少なくとも一部が、電磁放射／光導波路６１２によってビームスプリッタ６１０へと導かれ、ここで、基準リフレクタ６２０からの光と結合したり干渉することができる。干渉信号の少なくとも一部をビームスプリッタ６１０によってピンホール６４８へと導くことができる。ピンホール６４８の出力を偏波ビームスプリッタ６５０によって平行にし分割することができる。偏波ビームスプリッタ６５０の出力の少なくとも１つを、半波長板６５２を介して送り、分光計６５４によって検出することができる。偏波ビームスプリッタ６５０の出力の別のものを、第２の分光計６５６によって検出することができる。

ガウス検出チャネルによって採取された光の部分を、電磁放射／光導波路６３４によってビームスプリッタ６３２へと導き、ここで、基準リフレクタ６４０からの光／放射と結合し、干渉する。干渉信号の少なくとも一部を、第４の電磁放射／光導波路６３４によってピンホール６５８へと導くことができる。ピンホール６５８の出力を偏波ビームスプリッタ６６０によって平行にし分割する。偏波ビームスプリッタ６６０の２つの出力の少なくとも１つを、半波長板６６２を介して送り、第３の分光計６６４によって検出することができる。偏波ビームスプリッタ６６０の出力の別のものを、第４の分光計６６６によって検出することができる。

このような偏波ビームスプリッタ６５０、半波長板６５２および分光計６５４、６５６の組合せ、および／または偏波ビームスプリッタ６６０、半波長板６６２、分光計６６４、６６６の組合せによって実装された図６に示した例示的な偏波ダイバーシティ検出スキーム／構成は、組織または光ファイバーの複屈折に伴う人工物を減少および／または排除することができる。図６に示した本開示に従うμＯＣＴカテーテルシステムの例示的実施形態は、例えば、カテーテルから導波路６１２および６３２に光／放射を独立して送出および／または受けることができる、複数の導波路を含むことができる。検出された信号は、画像取得ボード６７０を介してコンピュータ６６８によってデジタル化し転送することができる。データを、モニター６７２にまたはモニター６７２を介してデジタル表示し、および／または記憶装置６７４に保存することができる。

本開示に従うと、一例示的実施形態においては時間ドメインＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）システムを用いて、別の例示的実施形態においてはスペクトルドメイン（ＳＤ−ＯＣＴ）のシステムを用いて、さらなる別の例示的実施形態においては光周波数ドメイン干渉法（ＯＦＤＩ）システムを用いて、μＯＣＴ検出技術を実装することができる。本開示に従う造影システムの例示的実施形態を用いて、異なる伝達関数の照射および検出の構成からの複素画像および／または実画像を得ることができる。一例示的実施形態では、このような例示的な画像をフィルタリングし、再結合して、品質向上した新しい画像および回折限界のＣＴＦをより正確に近似するＣＴＦを生成することができる。異なる伝達関数を有する例示的な画像を非干渉的および／または干渉的にフィルタリングまたは再結合して、回折限界のＣＴＦ手順／技術をより正確に近似するＣＴＦ手順／技術によって新しい画像を生成することができる。

図７は、回折限界のＣＴＦ、および例えば、回折限界の焦点深度より約１０倍長いことがある軸方向の合焦範囲（例、焦点深度）を発生させる、本開示に従うＯＣＴカテーテルの遠位の光学構成の別の例示的実施形態を示す。

例えば、導波路７００の出力をコリメータ７１０によって平行化できる。実際に、導波路７００を環状ビームを介してルーティングすることができ、平行にされたガウスビームを環帯の中央を通るようにルーティングすることができる。複数のアキシコン、例えば、ＧＲＩＮアキシコン７２０および７３０、を介して平行にされた光を環状ビームに変換することができる。個別の導波路７４０を環帯の中央を通ってルーティングすることができる。導波路７４０の出力を環帯の中央に位置するコリメータ７５０によって平行化できる。平行にされた環状ガウスビームを、例えば、一または複数のＧＲＩＮレンズとすることができる、一または複数のレンズ７６０を用いて、サンプルに合焦させることができる。ビームを合焦させることに加えて、色収差を意図的に発生させるようにＧＲＩＮレンズ７６０を構成および／または構築することができ、これによって、軸方向の焦点をさらに延ばし、透光性の外側シースが誘因した収差を補うことができる。光／放射をデフレクター７７０によって動脈壁に導くことができる。

図８は、本開示に従うＯＣＴカテーテルの遠位の光学構成の別の例示的実施形態を示す。このような例示的な構成は回折限界のＣＴＦ、および、例えば、回折限界の焦点深度より１０倍を超えて長い焦点深度を発生させるために用いることができる。導波路８００の出力をコリメータ８１０によって平行化できる。コリメータ８１０によって作られた瞳の開口は、複数のビーム、すなわち、中央の円形ビーム、および環状ビーム、に分割することができる。実質的に中央領域と類似または同一な開口を有する、対物レンズ、色消しレンズ、アプラナートレンズまたはＧＲＩＮレンズのような、一または複数のレンズ８２０が、組織またはサンプルへと低ＮＡガウスビームを合焦させることができる。

環状ビームをスペーサー８３０を介して送信し、実質的に環状ビームと類似または同一の開口を有する環状のアキシコンレンズ８４０によってサンプルに合焦させることができる。ビームをデフレクター８５０によってサンプルに導くことができる。例えば、中央照射／中央検出、中央照射／環状検出、環状照射／環状検出、環状照射／中央検出である、４つのチャネル、から４つの画像を生成することができる。例えば、４つの、生成された画像のそれぞれを経路長符号化できるように、レンズ８２０の光路長をスペーサー８３０の光路長とは異なるように構成することができる。この例示的実施形態では、異なる画像を検出することができ、本開示に記載した例示的な方法および／または手順に従って、それらのＣＴＦを組み合わせることができる。

図９は、本開示に従うＯＣＴカテーテルシステムの遠位の光学構成の別の例示的実施形態を示し、これは、回折限界のＣＴＦ、および回折限界の焦点深度より長い焦点深度を生成するために用いることができる。例えば、図９に示すように、導波路９００の出力をコリメータ９１０によって平行化できる。コリメータ９１０によって作られた瞳の開口を、対物レンズの開口の中央に位置する円形のガラス窓９２０によって複数の領域に分割することができる。例えば、（ｉ）円形のガラス窓９２０を介して送られる中央の円形領域）および（ｉｉ）環状の領域である。中央の円形ビームを低ＮＡガウスビームとして組織および／またはサンプルに合焦させることができ、環状ビームをレンズ９３０によって組織内のベッセルビーム焦点へと合焦させることができる。ガラス窓を空気よりも高屈折率とすることができ、異なるチャネルを経る光／放射の場を経路長分離および／または符号化できるように、ガラス窓の厚さを選ぶことができる。各Ａラインでは、（例えば、４つの）チャネルから到来する信号は、３つ以上のセグメントがあることができる。すなわち、中央照射／中央検出、中央照射／環状検出、環状照射／環状検出、環状照射／中央検出である。

図１０は、回折限界のＣＴＦ、および回折限界の焦点深度より長くなりうる焦点深度を発生させる、ＯＣＴカテーテルシステムの遠位の光学構成の例示的実施形態を示す。導波路１０００の出力をコリメータ１０１０によって平行化できる。コリメータ１０１０によって作られた瞳の開口を、いくつかの同心状の領域１０２０、１０３０、１０４０に分割することができる。各領域におけるビームを異なる軸方向の合焦位置に合焦させることができるように、ＧＲＩＮレンズのような多焦点レンズを用いることができる。このような散乱したビームが互いに干渉しないように、各領域からの散乱光／放射を光路長符号化することができる。この例示的実施形態では、本開示に記載された例示的な方法および手順に従って、異なる画像を検出することができ、それらのＣＴＦを結合することができる。

図１１は、回折限界のＣＴＦ、および回折限界の焦点深度より長い軸方向の合焦範囲（例、焦点深度）を発生させる、ＯＣＴカテーテルシステムの遠位の光学構成のさらなる別の例示的実施形態を示す。例えば、点物体１１００の出力を、ミラートンネルデバイス１１１０によって、例えば、０次のビーム１１２０、１次のビーム１１３０、２次のビーム１１４０等の複数の次数の光／放射ビームに変換することができる。放射の次数の大部分またはすべてがサンプル内の同じ合焦位置で合焦するように合焦装置１１５０が用いられると、各次数の放射が合焦装置の照射／検出ＣＴＦの空間周波数の固有なバンドを含むことができる。さらなる別の例示的実施形態において、これらの次数は、それらによって生成された画像を検出できるように経路長符号化することができ、それらのＣＴＦが本開示に記載された例示的なＣＴＦ組合せ方法および／または手順に従って異なる次数に対応する異なる画像を用いて組み合わせられる。

図１２は、回折限界のＣＴＦ、および回折限界の焦点深度より長い焦点深度を発生させる本開示に従うＯＣＴカテーテルシステムの遠位の光学構成の別の例示的実施形態を示す。図１２に示すように、導波路１２００の出力をハーフボールレンズ１２１０によって合焦させることができる。ハーフボールレンズ１２１０の平面の表面には、二成分の位相パターン１２２０を有することができる。さらなる別の例示的実施形態において、小さな位相シフトを作るようにパターンの深さを構成することができる。例えば、１９８ｎｍ（８５０ｎｍのπ位相シフト）のパターン深さである。別の例示的実施形態では、上面をＡｕ等によって反射被覆で覆うことができ、底面を同じ被覆および／またはＡｌ等によって別の被覆で覆うことができ、最終位相シフトが、ガラスマスク（例、金属被覆ではない）の光位相長差および総位相シフト（例、マスク＋被覆）を示す図１３のグラフで示された曲線１３００によって与えられる。

図１３のグラフの曲線１３１０および曲線１３２０は、４５度の入射角でのそれぞれＢＫ７−ＡｌおよびＢＫ７−Ａｕでの反射の際に、ｐ偏波光の波長依存相転移を有することができる。曲線１３３０は、ＢＫ７−空気の界面における４５度反射の際の、例えば、１９８ｎｍの高さの差に起因する光の波長依存性位相シフトであることができる。二成分の位相マスクは、回折限界の軸方向の焦点（図１４ａに図示）と比較して延びた軸方向の焦点（図１４ｂに図示）を作るように最適化することができる。異なる位相シフトを示す表面から伝わる光／放射が異なる伝達関数を発生させることができ、これを、本開示に記載された例示的な方法および／または手順に従って異なるＣＴＦを用いて新しい画像を作るように検出し組み合わせることができる。

図１５Ａは、回折限界のＣＴＦ、および回折限界の焦点深度より長い焦点深度を発生させるＯＣＴカテーテルシステムの遠位の光学構成の別の例示的実施形態の側方断面図である。例えば、図１５Ａのシステムは、例えば、約２、５、１０、２０、１０、１００等の倍率の結果を発生させる。導波路１５００の出力を一または複数のレンズ１５１０によって平行化できる。この平行ビームを、同一または類似の位相パターンを有する正位相プレートおよび負位相プレートを含むことができる、位相ダブレット１５２０によって空間変調することができる。正位相プレートおよび負位相プレートのアッベ数を一致させることによって、波長依存性位相エラーをなくすかまたは減少させることができる。図１５Ｂは、図１５Ａに示した例示的なマスク（例、ＢＫ７−ＳＮＰＨ２位相ダブレットマスク）の横断方向の位相プロファイルの例示的なグラフを示す。例えば、Ｏｈａｒａ社のＳ−ＮＰＨ２（Ｖｄ＝１８．８９６９１２、Ｎｄ＝１．９２２８６０）およびＳｃｈｏｔｔ社のＢＫ７（Ｖｄ＝６４．１６７３３６、Ｎｄ＝１．５１６８）を深さ７．２５５４μｍおよび１３．４６６８μｍでそれぞれ選ぶことにより、位相プロファイルが図１５Ｂで示されるものとなる。空間変調されたビームを対物レンズ１５３０によって延伸した軸方向の焦点へ合焦させることができる。

図１６は、好ましくは、約２、５、１０、２０、１０、１００等の倍率の分回折限界の焦点深度より長い、本開示に従う回折限界のＣＴＦおよび焦点深度を発生させるＯＣＴカテーテルシステムの遠位の光学構成のさらなる別の例示的実施形態を示す。光源１６００の出力をビームスプリッタ１６１０によって分割することができる。ビームスプリッタの出力の少なくとも１つのビームの開口（アパーチャ）を、ロッドミラー１６２０によって複数の領域に分割または分離することができる。例えば、ロッドミラー１６２０は、ビームの中央部を対物レンズ１６４０によって基準リフレクタ１６３０へと方向転換させることができる。環状ビームを一または複数のレンズ１６４０と実質的に類似または同一とすることができる、第２の対物レンズ１６６０によってサンプルのベッセル焦点へと合焦させることができる。これは、延伸した軸方向の焦点および横断方向における超分解能という特徴を有する（図１８Ｄの例示的μＯＣＴ画像に示すように）。サンプルから後部散乱した光を、ピンホール１６６０にてロッドミラーを介して基準リフレクタから反射された光と結合させる。ピンホール１６６０の出力は、分光計１６７０によって検出される。対物レンズ１６５０は意図的に色収差と球面収差を発生させるように構成され、これによって、軸方向の焦点をさらに延伸する（図１８Ｃおよび１８Ｄの例示的なμＯＣＴ画像に示すように）。図１８Ａは、複数の白血球（矢）を示す冠状動脈斑の例示的なμＯＣＴ画像を示す。また、図１８Ｂは、２つの異なる細胞の種類の複数の白血球（矢）を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像を示し、一方は、細胞質が不十分ぎみなリンパ球（Ｌ）が均一な比較的小さな細胞であり、他方は、単球（Ｍ）を示す、高度に分散した細胞質を有する比較的大きな細胞である。

実際に、図１８Ａは、本開示に従う方法、システムおよび装置の例示的実施形態を用いて生成された複数の白血球１８００を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像を示す。図１８Ｂは、２つの異なる細胞の種類の複数の白血球を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像を示し、一方は、細胞質が不十分ぎみでリンパ球が均一な比較的小さな細胞１８１０であり、他方は、単球を示唆する、高度に分散した細胞質を有する比較的大きな細胞１８２０である。図１８Ｃは、単球のぎざぎざが付いた豆形の核の特徴を有する細胞１８３０を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像を示す。図１８Ｄは、多重葉状の核を有する白血球１８４０を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像を示し、これは、内皮表面に付着する好中球を示唆している。図１８Ｅは、偽足１８６０によって内皮表面に拘束された複数の白血球１８５０を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像を示す。図１８Ｆは、この断面に単球の形態を有する細胞１８７０を示す冠状動脈斑の例示的μＯＣＴ画像を示し、挿入箇所は、内皮１８８０を介しての移動を示す。また、図１８Ｇは、内皮表面上で分配された複数の白血球１８９０の例示的μＯＣＴ画像を示す。

図１９Ａ−１９Ｅは、本開示に従う方法、システムおよび装置の例示的実施形態を用いて生成された例示的な画像を示す。例えば、図１９Ａは、小さな血小板１９２０（黄色の矢）に付着する、好中球１９１０（Ｎ）の白血球特徴部分に隣接した血小板１９００（Ｐ）の例示的μＯＣＴ画像を示す。図１９Ｂは、冠状動脈壁における間隙を架橋する線形の鎖のように見えるフィブリン１９３０（Ｆ）の例示的μＯＣＴ画像を示す。図１９Ｃは、図１９Ｂの隣接したサイトにおけるフィブリンに付着する、白血球１９４０（Ｌ）のクラスターの例示的μＯＣＴ画像を示す。図１９Ｄは、複数のトラップされた白血球を含む線維素性血栓１９５０（Ｔ）の例示的μＯＣＴ画像を示す。図１９Ｅは、白血球１９７０（矢）およびフィブリン鎖１９８０（挿入箇所、Ｆ）を示す、より進行した血栓１９６０（Ｔ）のμＯＣＴ画像である。

図２０Ａ−２０Ｄは、本開示に従う方法、システムおよび装置の例示的実施形態を用いて生成された例示的な画像をさらに示す。例えば、図２０Ａは、培養下の内皮細胞２０００の断面の例示的μＯＣＴ画像を示す。図２０Ｂは、培養下の内皮細胞２０１０の正面の例示的μＯＣＴ画像を示す。図２０Ｃは、野生ブタの冠状動脈断面２０２０の例示的μＯＣＴ画像を示す。図２０Ｄは、内皮の「舗装」２０３０を示す、ブタの冠状動脈の三次元レンダリングを示す。

図２０Ａ−２０Ｄは、本開示に従う方法、システムおよび装置の例示的実施形態を用いて生成された例示的な画像をさらに示す。図２１Ａは、繊維キャップ２１００のμＯＣＴ画像内の明るい部分として表れている微細石灰化の例示的なμＯＣＴ画像を示す。図２１Ｂは、対応する組織２１１０における紫の部分として表れている微細石灰化の例示的μＯＣＴ画像を示す。

また、図２０Ａ−２０Ｄは、本開示に従う方法、システムおよび装置の例示的実施形態を用いて生成された例示的な画像をさらに示す。例えば、図２２Ａは、破裂した内膜／内皮２２００を示す、大規模なカルシウム小結節の例示的μＯＣＴ画像を示す。図２２Ｂは、フィブリン２２１０を均一に含有する微視的な組織鎖を示す赤い長方形で囲まれた例示的な領域の拡大図を示し、非保護のカルシウム２２２０が、対向する脱離した内膜に隣接している。図２２Ｃは、フィブリン２２３０および露出された石灰性の表面２２４０を示す対応する組織を示す。

また、図２３Ａ−２６Ｃは、本開示に従う方法、システムおよび装置の例示的実施形態を用いて生成された例示的な画像をさらに示す。例えば、図２３Ａは、上面および底面から反射するという特徴を有する、厚いコレステロール結晶２３１０を示す、大規模な壊死性コア２３００線維アテローム（ｆｉｂｒｏａｔｈｅｒｏｍａ）の例示的μＯＣＴ画像を示す。図２３Ｂは、別の壊死性コア斑２３３０のキャップを貫通する、薄い結晶２３２０の例示的μＯＣＴ画像を示し、挿入箇所にて詳細に示した。図２４Ａは、低い後方散乱したスピンドル形の細胞（挿入箇所）として表れている多数の平滑筋細胞２４００の例示的μＯＣＴ画像を示す。図２４Ｂは、コラーゲンを作る平滑筋細胞の例示的μＯＣＴ画像を示し、これは、スピンドル形状であり、それぞれ細胞体２４３０およびコラーゲンマトリックス２４４０を表わしうる（例、微細構造の挿入箇所）、高度に後方散乱される内部２４１０および低い後方散乱の「光背」２４２０を有する。

図２５Ａは、ポリマー２５００なしのもの、薬品２５１０なしのポリマーありのもの、および薬品２５２０ありのポリマーありのものの、Ｔａｘｕｓ Ｌｉｂｅｒｉｅ（米国マサチューセッツ州ＮａｔｉｃｋのＢｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製品）のストラットの例示的μＯＣＴ画像を示す。ポリマー被覆を施したストラットについては、ポリマー反射２５３０、ストラット反射２５４０および繰り返し反射２５５０および２５６０が見られる。図２５Ｂは、新内膜２５８０でカバーされたポリマーなしのストラットを示す、注入されたＢＭＳ ２５７０を含む死体の冠状動脈の試験片の例示的μＯＣＴ画像を示す。図２５Ｃは、ストラット反射２５９５（挿入箇所）に重なったポリマーを示す、別の死体からの注入されたＤＥＳストラット２５９０を含む死体の冠状動脈の試験片の例示的μＯＣＴ画像を示す。

また、図２６Ａは、組織２６００がステントストラット２６２０からポリマー２６１０を分離し、ポリマーが２６３０を破砕されたことを示す例示的なＯＣＴ画像を示す。図２６Ｂは、表面的な白血球クラスター２６４０および隣接して付着した白血球２６５０がポリマー破損２６６０のサイトに重なっていることを示す例示的μＯＣＴ画像を示す。図２６Ｃは、別の患者からのストラット２６８０の端にある炎症２６７０を示す例示的μＯＣＴ画像を示す。図２６Ｄは、内皮がまったく重なっていない無被覆のストラット２６９０を示す例示的μＯＣＴ画像を示す。

本開示のさらに別の例示的実施形態において、例示的なμΟＣΤシステム／プローブ用の光学エレメントは、ナノメートルレベルの精度で位置の３次元制御が可能なきつく焦束されたビームをフォトポリマーに照射することによって製造されることができる。フォトポリマーは、合成の光学機能性を実施するためのミニチュアの実体積を容易にする、堆積する光学エネルギーに比例することがありえる可変の屈折率に反応することができる。（例えば、Ｓｕｌｌｉｖａｎ ＡＣ， Ｇｒａｂｏｗｓｋｉ ＭＷ ａｎｄ ＭｃＬｅｏｄ ＲＲ， “Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｄｉｒｅｃｔ−ｗｒｉｔｅ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｉｎｔｏ ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ”， Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ２００７； ４６： ２９５−３０１；およびＳｃｏｔｔ ＴＦ， Ｋｏｗａｌｓｋｉ ＢＡ， Ｓｕｌｌｉｖａｎ ＡＣ， Ｂｏｗｍａｎ ＣＮ ａｎｄ ＭｃＬｅｏｄ ＲＲ， “Ｔｗｏ−Ｃｏｌｏｒ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｈｏｔｏｎ Ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｕｂｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”， Ｓｃｉｅｎｃｅ ２００９； ３２４： ９１３−７；また、米国特許公開第２００９／０２１８５１９号明細書および米国特許公開第２００６／０１９３５７９号明細書参照）

この種の例示的な方法および手順は、例えば、モノリシックのポリマーコンポーネントの中に、ミニチュアのファイバーカプラ、テーパのついた導波路、導波路配列、レンズ、回折光学要素、および合成の光学組立体のすべてが前もって生成される。この例示的実施形態は、例えば、ミニチュアのμΟＣΤカテーテルおよび内視鏡に組み込まれることができるよりも、本明細書に記載されている拡張した焦点深度機能性を提供することができる、安定したモノリシックの構成要素である例示的なμΟＣΤプローブを容易にする。この例示的実施形態の１つの利点は、フォトポリマーから派生した光学素子／構成が高い精度によって繰り返しなされることができ、そして比較的低コストで大量生産することができるということである。

図２７Ａは、本開示の一例示的実施形態に従う少なくとも１つのサンプルの少なくとも１つの部分に関連づけられたデータを提供する方法の流れ図を示す。例えば、手順２７１０では、少なくとも１つの光学構成（例、本開示にて記載された様々な例示的実施形態に記載されているように）を介してサンプルの少なくとも１つの部分へと少なくとも１つの第１の放射が送られ、第１の放射に基づく少なくとも１つの第２の放射が当該部分から受けられる。光学構成と、第１の放射および／または第２の放射との間の相互作用に基づいて、この光学構成が第１の伝達関数を有する。次に手順２７２０では、少なくとも１つの第３の放射はこのような光学構成を介して当該部分へ送られ、第３の放射に基づく少なくとも１つの第４の放射が当該部分から受けられる。この光学構成と、第３の放射および／または第４の放射との間の相互作用に基づいて、光学構成が第２の伝達関数を有する。第１の伝達関数は、第２の伝達関数とは少なくとも部分的に異なることができる。また、手順２７３０では、部分に関連づけられたデータを第２および第４の放射に基づいて生成することができる。

図２７Ｂは、本開示の別の例示的実施形態に従う少なくとも１つのサンプルの少なくとも１つの部分に関連づけられたデータを提供する方法の流れ図を示す。例えば、手順２７６０では、少なくとも１つの第１の放射を少なくとも１つの第１の光学構成（例、本開示における様々な例示的実施形態に記載されているように）を介してサンプルの少なくとも１つの部分へ送り、第１の放射に基づく少なくとも１つの第２の放射を当該部分から受ける。第１の光学構成と、第１の放射および／または第２放射との間の相互作用に基づいて、第１の光学構成が第１の伝達関数を有する。次に、手順２７７０において、少なくとも１つの第３の放射が少なくとも１つの第２の光学構成を介して当該部分へ送られ、第３の放射に基づく少なくとも１つの第４の放射を当該部分から受ける。第２の光学構成と、第３の放射および／または第４の放射との間の相互作用に基づいて、光学構成が第２の伝達関数を有する。第１の伝達関数は、第２の伝達関数とは少なくとも部分的に異なることができる。また、手順２７８０において、当該部分に関連づけられたデータを第２および第４の放射に基づいて生成することができる。

上記は、本開示の原理を単に示したにすぎない。記載された実施形態に対する様々な変更や変質は、本開示の教示を考慮すると当業者に明白である。例えば、記載された例示的な構成、放射および／またはシステムを複数、本開示の例示的な実施形態を実装するために実装することができる。実際に、本発明の例示的な実施形態に従う構成、システムおよび方法を、いずれのＯＣＴシステム、ＯＦＤＩシステム、ＳＤ−ＯＣＴシステムまたは他の造影システムとともに実装することができる。例えば、２００４年９月８日出願の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９１４８（２００５年５月２６日に国際特許公報ＷＯ ２００５／０４７８１３として刊行）、２００５年１１月２日出願の米国特許出願１１／２６６，７７９（２００６年５月４日に米国特許出願公報２００６／００９３２７６として刊行）、２００４年６月４日出願の米国特許出願１０／８６１，１７９（２００５年１月２７日に米国特許出願公報２００５／００１８２０１として刊行）、２００４年７月９日出願の米国特許出願１０／５０１，２７６、２００６年６月１日出願の米国特許出願１１／４４５，９９０、２００７年４月５日出願の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０６６０１７、および２００６年８月９日出願の米国特許出願１１／５０２，３３０に記載されたものであり、これらの開示全体を参照によって本開示に組み入れる。本開示に明示的に示されていなかったり記載されていなくても、本開示の原理を実装し、したがって、本開示の精神および範囲内にある、数々のシステム、構成および方法を当業者が実現することができることが理解できるであろう。また、上において先行技術の知識が参照によって明示的に本開示に組み込まれていない場合であっても、それら先行技術の知識全体を明示的に本開示に組み込む。本開示において上に参考文献として掲載した刊行物はすべて、参照によって全体を本開示に組み入れる。

Claims (17)

1. 少なくとも一つの電磁放射を少なくとも一つのサンプルに提供する装置であって、
   予め製造された位相マスクと、
   複数の導波構成であって、（ｉ）前記少なくとも一つの電磁放射を提供するように、そして
   （ｉｉ）前記導波構成の各々の放出位置において、前記電磁放射の各々の位相に予め決められた値をもたせるように前記電磁放射の各々を前記位相マスクに送るように構成される、複数の導波構成と、
   前記導波構成からの前記電磁放射を受けるように、かつ前記位相マスクにしたがって、回折限界の軸方向の焦点よりも広い、延びた軸方向の焦点を作るように、拡張した焦点深度を持つさらなる焦点スポット放射を生成するように構成される少なくとも一つのレンズ構成と、
   を備える、装置。
2. 前記導波構成は、前記少なくとも一つの放射を少なくとも部分的に円形パターンにおいて提供する、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも一つのレンズ構成は、前記さらなる焦点スポット放射に拡張した焦点深度をもたせるように構成される、請求項１に記載の装置。
4. 前記少なくとも一つのレンズ構成は、前記さらなる焦点スポット放射に、前記サンプルにおける回折限界スポットよりも小さい直径をもたせるように構成される、請求項１に記載の装置。
5. 前記回折限界スポットは、三次元スポットである、請求項４に記載の装置。
6. 前記少なくとも一つのレンズ構成は、グリンレンズを含む、請求項１に記載の装置。
7. 前記導波構成のうちの少なくとも１つは、単一モード導波路である、請求項１に記載の装置。
8. 前記導波構成のうちの少なくとも１つは、フォトポリマーでできている、請求項１に記載の装置。
9. 前記サンプルにさらなる電磁放射を提供するように構成されるさらなる導波構成をさらに備え、前記少なくとも一つの電磁放射および前記さらなる電磁放射は、前記サンプルの部分に少なくとも部分的に重なって提供される、請求項１に記載の装置。
10. 前記導波構成を少なくとも部分的に囲むハウジングをさらに備える、請求項１に記載の装置。
11. 前記ハウジングを囲む外筒をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
12. 前記ハウジングを回転または移動のうちの少なくとも一つをさせるように構成される制御構成をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
13. 前記少なくとも一つのレンズ構成は、フォトポリマー処理により形成されるかまたは当該フォトポリマー処理を受けるかの少なくとも一つである少なくとも一つの光学素子を含む、請求項１に記載の装置。
14. 前記フォトポリマー処理は、前記少なくとも一つの光学素子を形成するためにフォトポリマーを照射することを含む、請求項１３に記載の装置。
15. 少なくとも一つの電磁放射を少なくとも一つのサンプルに提供するプローブであって、
    予め製造された位相マスクと、
    複数の導波構成であって、（ｉ）前記少なくとも一つの電磁放射を提供するように、そして
    （ｉｉ）前記導波構成の各々の放出位置において、前記電磁放射の各々の位相に予め決められた値をもたせるように前記電磁放射の各々を前記位相マスクに送るように構成される、複数の導波構成と、
    前記導波構成からの前記電磁放射を受けるように、かつ前記位相マスクに応じて回折限界の軸方向の焦点と比較して延びた軸方向の焦点を作るように拡張した焦点深度を持つさらなる焦点スポット放射を生成するように構成される少なくとも一つのレンズ構成と、
    を備える、プローブ。
16. 少なくとも一つのサンプルを画像化するシステムであって、
    予め製造された位相マスクと、
    複数の導波構成であって、（ｉ）少なくとも一つの電磁放射を前記少なくとも一つのサンプルに提供するように、そして（ｉｉ）前記導波構成の各々の放出位置において、電磁放射の各々の位相に予め決められた値をもたせるように前記電磁放射の各々を前記位相マスクに送るように構成される、複数の導波構成を備えるプローブと、
    前記プローブと連絡して設けられる光干渉構成と、
    前記導波構成からの前記電磁放射を受けるように、かつ前記位相マスクに応じて回折限界の軸方向の焦点と比較して延びた軸方向の焦点を作るように拡張した焦点深度を持つさらなる焦点スポット放射を生成するように構成される少なくとも一つのレンズ構成と、
    を備える、システム。
17. 前記光干渉構成は、前記プローブの一部である、請求項１６に記載のシステム。