JPWO2013145638A1 - 画像診断装置及びプローブ - Google Patents

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Abstract

画像診断装置において、より簡単な構成で解剖学的な手法と生理学的な手法とを併用させることができるようにする。本発明に係る画像診断装置は、プローブ部の軸方向の異なる位置に設けられ、前記プローブ部にかかる圧力に応じて断面形状が変形する測定スリット部３１１〜３１４、３２１〜３２４が含まれる断層画像を用いて、前記測定スリット部３１１〜３１４、３２１〜３２４それぞれの変形度合いを示すパラメータを算出する第１の算出手段と、前記算出されたパラメータに基づいて、心筋血流予備量比に対応する値を算出する第２の算出手段とを備えることを特徴とする。

Description

本発明は、画像診断装置及びプローブに関するものである。
従来より、動脈硬化の診断や、バルーンカテーテルまたはステント等の高機能カテーテルによる血管内治療時の術前診断、あるいは、術後の結果確認のために、画像診断装置が広く使用されている。
画像診断装置には、血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ：Ｉｎｔｒａ Ｖａｓｃｕｌａｒ Ｕｌｔｒａ Ｓｏｕｎｄ）や光干渉断層診断装置（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等が含まれ、当該画像診断装置を用いて、血管内の断層画像を生成することにより、血管内の解剖学的な診断を行うことができる。
一方で、近年、血管内の診断として、このような解剖学的な手法に加え、生理学的な手法（実際の虚血の有無や虚血の程度を評価する手法）を併用することで、治療成績が向上することがわかってきている。
しかしながら、生理学的な手法により血管内の診断を行うためには、負荷心電図や負荷心エコー図、負荷心筋シンチグラフィーなどを用いる必要があり、一般的に、解剖学的な手法と同時に実行させることが困難である。特に、緊急時や経皮的冠動脈インターベンション時にあっては、解剖学的な手法と同時に実行させることは、更に困難となる。
一方で、近年、生理学的な手法における評価パラメータとして、心筋血流予備量比（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｆｌｏｗ ｒｅｓｅｒｖｅ：ＦＦＲ）が着目されている。心筋血流予備量比とは、冠動脈の最大拡張時（最大冠拡張時）に狭窄病変が存在しない状況下で流れる血流が、狭窄病変のためにどの程度障害となっているかを示す指標であり、最大冠拡張時における狭窄近位部位の圧力と、狭窄遠位部位の圧力を計測することにより算出することができる。このため、プローブ部内に圧力センサを配し、これらの圧力を計測することで、生理学的な手法を実行させることができる（例えば、下記特許文献１〜４及び非特許文献１参照）。
更に、当該圧力センサを、画像診断装置のプローブ部内において、断層画像を生成するための送受信部と共存させることで、解剖学的な手法と生理学的な手法との併用も実現できると考えられる。
特表２００３−５２５０６７号公報 特開２００７−２９６３５４号公報 特表２０１２−５０１８０７号公報 特表２０１２−５０２７７３号公報
赤阪隆史：「サーモグラフィー付き圧ガイドワイヤーの可能性；冠動脈狭窄病変評価への応用」生体医工学４３（１）：24-31,2005
しかしながら、画像診断装置のプローブ部内の先端位置において、断層画像を生成するための送受信部に加え、更に、圧力センサを配する構成とすると、プローブ部の径を大きくする必要があるうえに、コストもかかるという問題がある。このようなことから、圧力センサを用いることなく、より簡単な構成で、解剖学的な手法と生理学的な手法とを併用させることが望ましい。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、画像診断装置において、より簡単な構成で解剖学的な手法と生理学的な手法とを併用させることを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像診断装置は以下のような構成を備える。即ち、
画像診断装置であって、
シースと、該シースに内挿され信号の送受信を行う送受信部とを有し、該送受信部が該シース内において周方向への回転を行いながら、または、周方向への回転と軸方向への移動とを行いながら信号の送受信を行うよう制御され、かつ、該軸方向における該シースの異なる位置には、外界の圧力に応じて断面形状が変形する変形部がそれぞれ設けられたプローブ部と、
前記変形部が含まれる断層画像を用いて、前記軸方向の異なる位置に設けられた変形部それぞれの変形度合いを示す複数のパラメータを算出する第１の算出手段と、
前記複数のパラメータに基づいて、心筋血流予備量比に対応する値を算出する第２の算出手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、画像診断装置において、圧力センサを設けることなく心筋血流予備量比を計測することが可能となる。
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
図１は、本発明の一実施形態にかかる画像診断装置１００の外観構成を示す図である。 図２は、プローブ部の全体構成を示す図である。 図３は、プローブ部の先端部の詳細構成を示す図である。 図４は、心筋血流予備量比の算出作業の流れを示すフローチャートである。 図５Ａは、測定スリット部の変形度合いを示すパラメータの算出処理の流れを示すフローチャートである。 図５Ｂは、測定スリット部の変形度合いを示すパラメータの算出処理の流れを示すフローチャートである。 図６Ａは、生成される断層画像の一例を示す図である。 図６Ｂは、生成される断層画像の拡大図の一例を示す図である。 図７は、拍動との関係を示した測定スリット部の模式図及び生成される断層画像の拡大図の一例を示す図である。 図８は、心筋血流予備量比を説明するための図である。 図９は、測定スリット部の模式図である。
以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
［第１の実施形態］
＜１．心筋血流予備量比の説明＞
はじめに、生理学的な手法において用いられる評価パラメータである、心筋血流予備量比（ＦＦＲ：Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｆｌｏｗ ｒｅｓｅｒｖｅ）の概要について非特許文献１より引用する図８を用いて説明する。
図８は、心筋血流予備量比（ＦＦＲ）を説明するための模式図である。上述しように、心筋血流予備量比とは、最大冠拡張時に狭窄病変が存在しない状況下で流れる血流が、狭窄病変のためにどの程度障害となっているかを示す指標であり、図８の８ａは、最大冠拡張時（薬物を付加することにより冠細少動脈を最大拡張させた場合）に狭窄病変が存在しない状況下で流れる血流を、図８の８ｂは、最大冠拡張時に狭窄病変が存在する状況下で流れる血流をそれぞれ示している。
図８の８ａにおいて、Ｐａは最大冠拡張時の上流側の圧力を示しており、Ｐｖは冠静脈圧を示している。そして、当該血管系の抵抗をＲとすると、狭窄病変が存在しない状況下で流れる最大血流量Ｑｎは、
Ｑｎ＝（Ｐａ−Ｐｖ）／Ｒ
となる。
一方、図８の８ｂにおいて、Ｐａは狭窄病変８０１近位部位の圧力（図８の８ａのＰａと等しい）を、Ｐｄは狭窄病変８０１遠位部位の圧力をそれぞれ示している。また、Ｐｖは冠静脈圧を示している。そして、最大冠拡張時の当該血管系の抵抗をＲとすると、狭窄病変が存在する状況下で流れる最大血流量Ｑｓは、
Ｑｓ＝（Ｐｄ−Ｐｖ）／Ｒ
となる。
したがって、心筋血流予備量比（ＦＦＲ）であるＱｓ／Ｑｎは、下式のように表される。
Ｑｓ／Ｑｎ＝（Ｐｄ−Ｐｖ）／（Ｐａ−Ｐｖ）
ここで、最大冠拡張時では、Ｐｄ＞＞Ｐｖ、Ｐａ＞＞Ｐｖとなることから、心筋血流予備量比（ＦＦＲ）≒Ｐｄ／Ｐａと表すことができる。
＜２．画像診断装置を用いた心筋血流予備量比の算出＞
次に、画像診断装置を用いた心筋血流予備量比の算出方法について説明する。図９は、ＯＣＴを用いた心筋血流予備量比の算出方法を説明するための図であり、９００は血管内の圧力に応じて、所定の面９０１が変形する測定スリット部（変形部）である。
上述したように、心筋血流予備量比を算出するにあたっては、血管内の圧力（Ｐｄ、Ｐａ）を測定する必要があるが、血管内の圧力を測定するために専用の圧力センサをプローブ部内に配する構成とすると、プローブ部の径を大きくする必要があるうえ、コストもかかってしまうという問題がある。
そこで、本実施形態に係る画像診断装置では、プローブ部に、血管内の圧力に応じて変形する測定スリット部９００を配し、当該測定スリット部９００における面９０１の変形度合いを、断層画像に基づいて定量的に算出することで、血管内の圧力を測定する構成としている。心筋血流予備量比の算出においては、血管内の圧力比（Ｐｄ／Ｐａ）を算出すれば足り、絶対的な圧力まで計測する必要がないからである。
図９の９ａに示すように、測定スリット部９００は直方体形状により形成され、面９０１のみが、他の面よりも低い剛性からなる部材により形成されている。このような構成とすることで、血管内において圧力がかかると、面９０１のみが所定の方向に変形し、測定スリット部９００の断面形状が変形することとなる。
つまり、狭窄病変に対して、プローブ部の軸方向先端側と軸方向基端側それぞれに、測定スリット部９００が位置するように配置しておき、それぞれの測定スリット部９００における変形度合いを示すパラメータとして、例えば、測定スリット部９００の体積を断層画像に基づいて算出する構成とすることにより、心筋血流予備量比を算出することができる。
具体的には、大気圧Ｐ０下における一方の測定スリット部（血管内に挿入された場合に、狭窄病変に対してプローブ部の軸方向先端側に位置する測定スリット部）の体積をＶｆ０、他方の測定スリット部（血管内に挿入された場合に、狭窄病変に対してプローブ部の軸方向基端側に位置する測定スリット部）の体積をＶｂ０とし、更に、実際に血管内に挿入した状態での軸方向先端側の測定スリット部の体積をＶｆ１、実際に血管内に挿入した状態での軸方向基端側の測定スリット部の体積をＶｂ１とし、血管内において軸方向先端側の測定スリット部にかかる圧力をＰｆ、軸方向基端側の測定スリット部にかかる圧力をＰｂとすると、以下の関係式が成り立つ。
Ｐｆ×Ｖｆ１＝Ｐ０×Ｖｆ０
Ｐｂ×Ｖｂ１＝Ｐ０×Ｖｂ０
したがって、心筋血流予備量比（ＦＦＲ）は、
ＦＦＲ＝Ｐｂ／Ｐｆ＝｛（Ｐ０×Ｖｂ０）／Ｖｂ１｝／｛（Ｐ０×Ｖｆ０）／Ｖｆ１｝＝（Ｖｂ０×Ｖｆ１）／（Ｖｂ１×Ｖｆ０）
つまり、画像診断装置により生成される断層画像を用いて、軸方向先端側の測定スリット部の大気下での体積と血管内での体積、及び、軸方向基端側の測定スリット部の大気下での体積と血管内での体積をそれぞれ算出することにより、心筋血流予備量比を算出することができる。
なお、上記説明から明らかなように、本実施形態に係る画像診断装置では、圧力の変化を、測定スリット部における変形度合いとして捉えることで、心筋血流予備量比を算出する。したがって、測定スリット部における変形度合いを示すパラメータであれば、上述したような測定スリット部の体積に限定されるものではなく、例えば、測定スリット部の特定の断面（面９０１が最も変形した位置における断面）の面積Ｓをパラメータとしてもよい（図９の９ｂ）。あるいは、測定スリット部の特定の断面（面９０１が最も変形した位置における断面）における、面９０１の歪み量（Ｌ１／Ｗ）、あるいは、面９０１の底面からの高さ（Ｌ２）等であってもよい（図９の９ｂ）。
＜３．画像診断装置の外観構成＞
次に、上記心筋血流予備量比を算出する、本実施形態に係る画像診断装置の外観構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる画像診断装置（ここでは、ＯＣＴとして説明する）１００の外観構成を示す図である。
図１に示すように、画像診断装置１００は、プローブ部（プローブ）１０１と、スキャナ及びプルバック部（モータドライブユニット）１０２と、操作制御装置１０３とを備え、スキャナ及びプルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、信号線１０４により接続されている。
プローブ部１０１は、直接血管等の生体管腔内に挿入され、伝送された測定光を連続的に生体組織に向けて送信するとともに、生体組織からの反射光を連続的に受信する送受信部をその先端に備えるイメージングコアをカテーテルシース内に内挿しており、該イメージングコアを用いることで生体組織の状態を測定する。
スキャナ及びプルバック部１０２は、プローブ部１０１が着脱可能に取り付けられるよう構成されており、内蔵されたモータが駆動することでプローブ部１０１に内挿されたイメージングコアのラジアル動作（生体管腔内の軸方向の動作及び回転方向の動作）を実現している。また、送受信部が受信した反射光を取得するとともに、信号線１０４を介して該取得した反射光を操作制御装置１０３に送信する。
操作制御装置１０３は、測定を行うにあたり、各種設定値を入力するための機能や、測定結果を生体組織の断層画像として表示するための機能を備える。
操作制御装置１０３において、１１１は本体制御部であり、測定により得られた反射光と、測定光を分離することで得られた参照光と、を干渉させることで干渉光データを生成するとともに、該干渉光データに基づいて生成されたラインデータ（断層画像における放射方向のラインのデータ）を処理することで、断層画像を生体管腔内の軸方向に複数構築する。また、構築した断層画像に基づいて、心筋血流予備量比を算出する。本体制御部１１１は、後述する画像の抽出作業を行う抽出手段と、パラメータ等の算出作業を行う算出手段（第１の算出手段、第２の算出手段、第３の算出手段）の機能を有する。
１１１−１はプリンタ／ＤＶＤレコーダであり、本体制御部１１１における処理結果を印刷したり、データとして記憶したりする。１１２は操作パネルであり、ユーザは該操作パネル１１２を介して、各種設定値及び指示の入力を行う。１１３は表示装置としてのＬＣＤモニタであり、本体制御部１１１において構築された生体組織の複数の断層画像を表示する。
＜４．プローブ部の構成＞
次に、プローブ部１０１の構成について図２を用いて説明する。図２に示すように、プローブ部１０１は、血管等の生体管腔内に挿入される長尺のカテーテルシース２０１と、ユーザが操作するために血管等の生体管腔内に挿入されることなく、ユーザの手元側に配置されるコネクタ部２０２とにより構成される。カテーテルシース２０１の先端には、ガイドワイヤルーメンを構成するガイドワイヤルーメン用チューブ２０３が設けられている。カテーテルシース２０１は、ガイドワイヤルーメン用チューブ２０３との接続部分からコネクタ部２０２との接続部分にかけて連続する管腔を形成している。
カテーテルシース２０１の管腔内部には、光を送受信する光送受信部２２１と、光ファイバケーブルを内部に備え、それを回転させるための回転駆動力を伝達するコイル状の駆動シャフト２２２とを備えるイメージングコア２２０が、カテーテルシース２０１のほぼ全長にわたって挿通されている。
コネクタ部２０２は、カテーテルシース２０１の基端に一体化して構成されたシースコネクタ２０２ａと、駆動シャフト２２２の基端に駆動シャフト２２２を回動可能に固定して構成された駆動シャフトコネクタ２０２ｂとを備える。
シースコネクタ２０２ａとカテーテルシース２０１との境界部には、耐キンクプロテクタ２１１が設けられている。これにより所定の剛性が保たれ、急激な物性の変化による折れ曲がり（キンク）を防止することができる。
駆動シャフトコネクタ２０２ｂの基端は、スキャナ及びプルバック部１０２に着脱可能に取り付けられる。
＜５．プローブ部の先端部の詳細構成＞
次に、プローブ部１０１の先端部（図２の２３０）の詳細構成について、図３を用いて説明する。図３は、プローブ部１０１の先端部の詳細構成を示す図であり、図３の３ａは、プローブ部１０１の先端部を側面から見た場合の断面図を、図３の３ｂは、プローブ部１０１の先端部を先端側から見た場合の、図３の３ａの第１の位置及び第２の位置における断面図をそれぞれ示している（なお、図３の３ｂでは、説明の便宜上、イメージングコア２２０を省略している）。
図３の３ａに示すように、ハウジング２２３内には、側方照射型のボールレンズ（光送受信部）２２１が配され、駆動シャフト２２２内には、クラッド部とコア部とから構成される光ファイバケーブル３０１が配されている。なお、光送受信部２２１から送信された光は、カテーテルシース２０１を通って、生体管腔内の生体組織に照射される。
また、カテーテルシース２０１には複数の測定スリット部（３１１〜３１４、３２１〜３２４）が設けられている。測定スリット部（３１１〜３１４、３２１〜３２４）は、シース２０１の外表面に設けられた複数の溝からなり、プローブ部１０１の周方向に平行な均一の幅と、軸方向に平行な所定の長さを有しており、軸方向の第１の位置と、該第１の位置から所定の距離Ｄだけ離れた第２の位置とに設けられている。各測定スリット部の幅、長さ、配置された角度は全て等しい。更に、カテーテルシース２０１の外側円周面は、外界の圧力の変化に応じて変形する柔軟なシート（カバー）３３０で覆われている。
このように、測定スリット部を、軸方向の第１の位置と第２の位置とに設けたのは、狭窄病変に対して、プローブ部１０１の軸方向先端側に位置する測定スリット部におけるシート３３０の変形と軸方向基端側に位置する測定スリット部におけるシート３３０の変形とを捉えるためである。すなわち、第１の位置と第２の位置の間に狭窄部が位置するようプローブ部１０１を血管内に配置することによって、狭窄部より先端側の血圧によるシート３３０の変形と、狭窄部より基端側の血圧によるシート３３０の変形を捉えることができる。
なお、図３の３ｂに示すように、本実施形態では、第１の位置及び第２の位置において、それぞれ、カテーテルシース２０１の円周方向にそれぞれ４つの測定スリット部（３１１〜３１４、３２１〜３２４）が設けられている。
このように、第１の位置及び第２の位置において、それぞれ、複数の測定スリット部を円周方向に設ける構成としたのは、複数の測定スリット部においてシート３３０の変形度合いをそれぞれ解析することで、心筋血流予備量比（ＦＦＲ）をより精度よく算出するためである。
＜６．心筋血流予備量比算出作業の流れ＞
次に、画像診断装置１００を用いた、心筋血流予備量比算出作業の流れについて、図４を用いて説明する。図４は、心筋血流予備量比算出作業の流れを示すフローチャートである。
図４に示すように、ステップＳ４０１では、大気圧下（つまり、プローブ部１０１を被検者の血管内に挿入する前の状態）で、第１及び第２の位置それぞれの測定スリット部におけるシート３３０の変形度合いを示すパラメータ（Ｖｂ０、Ｖｆ０）の算出を行う。具体的には、第１及び第２の位置を含む範囲において、イメージングコア２２０をラジアル動作させながら測定を行うことで、それぞれの測定スリット部におけるシート３３０の変形度合いを示すパラメータを算出する。なお、測定スリット部の変形度合いを示すパラメータの算出処理の詳細は、図５Ａ、図５Ｂ及び６Ａ、図６Ｂを用いて後述する。
ステップＳ４０２では、被検者の血管内にプローブ部１０１を挿入する。更に、ステップＳ４０３では、被検者の血管内において、第１の位置の測定スリット部が、診断対象となる狭窄病変に対して、プローブ部１０１の軸方向先端側に、第２の位置の測定スリット部が、診断対象となる狭窄病変に対して、プローブ部１０１の軸方向基端側にくるように配置する。この作業が容易となるように、Ｘ線造影下で第１の位置と第２の位置を視認するためのＸ線造影マーカー（Ｘ線不透過部）をシース２０１に設けても良い。その後、第１及び第２の位置それぞれの測定スリット部におけるシート３３０の変形度合いを示すパラメータを算出する。
具体的には、第１及び第２の位置を含む範囲において、イメージングコア２２０をラジアル動作させながら測定を行うことで、それぞれの測定スリット部におけるシート３３０の変形度合いを示すパラメータ（Ｖｆ１、Ｖｂ１）を算出する。なお、測定スリット部の変形度合いを示すパラメータの算出方法は、図５Ａ、図５Ｂ及び図６Ａ、図６Ｂを用いて後述する。
ステップＳ４０４では、ステップＳ４０１及びステップＳ４０３において算出された、それぞれの測定スリット部の変形度合いを示すパラメータを用いて、心筋血流予備量比を算出し、ＬＣＤモニタ１１３に表示する。
＜７．パラメータ算出処理＞
次に、図４のステップＳ４０１及びＳ４０３に示す、測定スリット部におけるシート３３０の変形度合いを示すパラメータを算出するための処理（以下、パラメータ算出処理と称す）の詳細について、図５Ａ、図５Ｂ及び図６Ａ、図６Ｂを用いて説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、パラメータ算出処理（３種類の処理）の流れを示すフローチャートであり、図６Ａ及び図６Ｂは、パラメータ算出処理に際して生成される断層画像及びその拡大図の一例を示す図である。
＜７．１ パラメータ算出処理（１）の場合＞
図５Ａの５ａに示すように、画像診断装置１００では、ステップＳ５０１において、光の送受信を開始するとともに、ラジアル動作を開始し、カテーテルシース２０１の断層画像の生成を開始する。
ラジアル動作により、第１の位置及び第２の位置の走査を終えると、ステップＳ５０２において、光の送受信を終了するとともに、ラジアル動作を終了する。
図６Ａは、ステップＳ５０１及びＳ５０２において、測定を行うことで生成された断層画像の一例を示している。図６Ａに示すように、測定が開始された直後のカテーテルシース２０１の断層画像には、測定スリット部が含まれていないが（６０１参照）、第１の位置の測定スリット部に到達すると、カテーテルシース２０１の断層画像にも、測定スリット部が表れてくる（６０２参照）。更に、測定が進むと、再び測定スリット部が含まれなくなり（６０３参照）、第２の位置の測定スリット部に到達すると、再び測定スリット部が表れてくる（６０４参照）。
このように、第１の位置の測定スリット部と第２の位置の測定スリット部とが含まれるように、ラジアル動作を行うと、測定スリット部が含まれる断層画像と測定スリット部が含まれない断層画像とが混在することなる。
そこで、ステップＳ５０３では、測定スリット部が含まれる断層画像のみを抽出手段（本体制御部１１１）により抽出する。更に、ステップＳ５０４では、ステップＳ５０３で抽出された断層画像を、第１の位置の測定スリット部を含む断層画像（６０２）と、第２の位置の測定スリット部を含む断層画像（６０４）とに分類する。更に、第１の位置の測定スリット部（本実施形態では、測定スリット部３１１〜３１４）と、第２の位置の測定スリット部（本実施形態では、測定スリット部３２１〜３２４）とについて、それぞれ、第１の算出手段（本体制御部１１１）により体積を算出する。
図６Ｂは、ステップＳ５０３において抽出された断層画像の拡大図の一例を示している。図６Ｂに示すように、各断層画像６１１〜６１７に含まれる測定スリット部の断面積Ｓ１〜Ｓ７を算出し、それらをプローブ部１０１の軸方向に積分することにより、測定スリット部の体積を算出することができる。
ステップＳ５０４では、第１の位置の測定スリット部３１１〜３１４のそれぞれについて、体積Ｖ１１〜Ｖ１４を算出するとともに、第２の位置の測定スリット部３２１〜３２４のそれぞれについて、体積Ｖ２１〜Ｖ２４を算出する。
ステップＳ５０５では、第１の位置の測定スリット部３１１〜３１４の体積Ｖ１１〜Ｖ１４のうち、最大値と最小値を採用せず排除し、残りの２つを採用してその体積の平均値を算出する（つまり、一部の測定スリット部の体積のみを採用して平均値を算出する）。同様に、第２の位置の測定スリット部３２１〜３２４の体積Ｖ２１〜Ｖ２４のうち、最大値と最小値を採用せず排除し、残りの２つを採用してその体積の平均値を算出する。
これらの処理を、ステップＳ４０１及びＳ４０３において実行することにより、第２の算出手段（本体制御部１１１）が心筋血流予備量比（ＦＦＲ）を算出するのに必要な、測定スリット部における変形度合いを示すパラメータ（Ｖｂ０、Ｖｆ１、Ｖｂ１、Ｖｆ０）を算出することができる。
＜７．２ パラメータ算出処理（２）の場合＞
次に、図５Ａの５ｂに示すパラメータ算出処理について説明する。なお、図５Ａの５ｂのステップＳ５１１〜Ｓ５１３までの処理は、図５Ａの５ａのステップＳ５０１〜Ｓ５０３までの処理と同じであるため、ここでは説明を省略する。
ステップＳ５１４では、ステップＳ５１３で抽出された断層画像を、第１の位置の測定スリット部を含む断層画像（６０２）と、第２の位置の測定スリット部を含む断層画像（６０４）とに分類する。更に、第１の位置の測定スリット部（本実施形態では、測定スリット部３１１〜３１４）と、第２の位置の測定スリット部（本実施形態では、測定スリット部３２１〜３２４）とについて、それぞれ、シート３３０の高さ（Ｌ２）を算出する。
図６Ｂは、ステップＳ５１３において抽出された断層画像の拡大図の一例を示している。図６Ｂに示すように、各断層画像６１１〜６１７に含まれる各測定スリット部について、シート３３０の高さＬ２１〜Ｌ２７を算出する。そして、各断層画像６１１〜６１７の中から、シート３３０の高さが最小（Ｌ２４）の断層画像を選択する。これにより、各測定スリット部について、シート３３０の高さが最も小さい断層画像（通常は、測定スリット部の軸方向中心位置の断層画像）が選択されることとなる。
これらの処理は、第１の位置の測定スリット部３１１〜３１４において行われ、これにより、第１の位置からは、４つの断層画像が選択されることとなる。同様に、第２の位置の測定スリット部３２１〜３２４からも、４つの断層画像が選択されることとなる。
ステップＳ５１５では、第１の位置の測定スリット部３１１〜３１４について、ステップＳ５１４において選択された４つの断層画像におけるシート３３０の高さ（Ｌ２４）のうち、最大値と最小値を排除し、残りの２つのシート３３０の高さ（Ｌ２４）についての平均値を算出する。同様に、第２の位置の測定スリット部３２１〜３２４について、ステップＳ５１４において選択された４つの断層画像におけるシート３３０の高さ（Ｌ２４）のうち、最大値と最小値を排除し、残りの２つのシート３３０の高さ（Ｌ２４）についての平均値を算出する。
これらの処理を、ステップＳ４０１及びステップＳ４０３において実行することにより、心筋血流予備量比（ＦＦＲ）を算出するのに必要な、測定スリット部における変形度合いを示すパラメータ（Ｌ２４ｂ０、Ｌ２４ｆ１、Ｌ２４ｂ１、Ｌ２４ｆ０）を算出することができる。なお、ここでは、測定スリット部の底面からシート３３０までの高さ（Ｌ２４）を求める構成としたが、本発明はこれに限定されず、断面積（Ｓ４）やシート３３０の歪み量（Ｌ１４／Ｗ）について同様の処理を行うようにしてもよい。
＜７．３ パラメ−タ算出処理（３）の場合＞
次に、図５Ｂに示すパラメータ算出処理について説明する。なお、図５ＢのステップＳ５２１〜Ｓ５２２までの処理は、図５Ａの５ａのステップＳ５０１〜Ｓ５０２までの処理と同様であるため、ここでは説明を省略する。
ステップＳ５２３では、ステップＳ５２１〜Ｓ５２２において生成された断層画像に基づいて、第１の位置の測定スリット部の軸方向中心位置を第３の算出手段（本体制御部１１１）が算出する。同様に、第２の位置の測定スリット部の軸方向中心位置を算出する。
ステップＳ５２４では、ステップＳ５２３において算出された第２の位置の測定スリット部の軸方向中心位置に光送受信部２２１がくるように、イメージングコア２２０を移動させる。
ステップＳ５２５では、第２の位置の測定スリット部の軸方向中心位置において、光の送受信を開始するとともに、回転動作を開始し、当該位置におけるカテーテルシース２０１の断層画像を生成する。これにより、図６Ｂの断層画像６１４に対応する断層画像を生成することができる。断層画像の生成が完了すると、光の送受信を終了するとともに、回転動作を終了する。
ステップＳ５２６では、ステップＳ５２３において算出された、第１の位置の測定スリット部の軸方向中心位置に光送受信部２２１がくるように、イメージングコア２２０を移動させる。
ステップＳ５２７では、第１の位置の測定スリット部の軸方向中心位置において、光の送受信を開始するとともに、回転動作を開始し、当該位置におけるカテーテルシース２０１の断層画像を生成する。これにより、図６Ｂの断層画像６１４に対応する断層画像を生成することができる。断層画像の生成が完了すると、光の送受信を終了するとともに、回転動作を終了する。
ステップＳ５２８では、ステップＳ５２５において生成された断層画像に含まれる測定スリット部３２１〜３２４それぞれについて、シート３３０の高さＬ２を算出する。更に、算出されたシート３３０の高さのうち、最大値と最小値を排除し、残りの２つのシート３３０の高さＬ２について平均値を算出する。
同様に、ステップＳ５２７において生成された断層画像に含まれる測定スリット部３１１〜３１４それぞれについて、シート３３０の高さＬ２を算出する。更に、算出されたシート３３０の高さＬ２のうち、最大値と最小値を排除し、残りの２つのシート３３０の高さＬ２について平均値を算出する。
これらの処理を、ステップＳ４０１及びＳ４０３において実行することにより、心筋血流予備量比（ＦＦＲ）を算出するのに必要な、測定スリット部における変形度合いを示すパラメータ（Ｌ２ｂ０、Ｌ２ｆ１、Ｌ２ｂ１、Ｌ２ｆ０）を算出することができる。なお、ここでは、測定スリット部の底面からシート３３０までの高さ（Ｌ２）を求める構成としたが、本発明はこれに限定されず、断面積（Ｓ）やシート３３０の歪み量（Ｌ１／Ｗ）について同様の処理を行うようにしてもよい。
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る画像診断装置では、プローブ部１０１の軸方向の第１の位置と第２の位置とに、測定スリット部を複数設け、更に、当該測定スリット部を覆うように、カテーテルシース２０１の外周面に、シート３３０を配する構成とした。これにより、プローブ部１０１にかかる圧力を、測定スリット部におけるシート３３０の変形として捉えることが可能となった。また、生成された断層画像より、当該変形を解析することにより、心筋血流予備量比の算出に必要なパラメータを算出することが可能となった。
このように、圧力センサを配することなく、プローブ部１０１にかかる圧力を算出する構成とすることで、圧力センサをプローブ部内に配する場合と比較して、プローブ部の径を小さくすることができ、かつ、コストを低減させることが可能となる。
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、測定スリット部におけるシートの変形を捉えるにあたり、拍動の影響については特に考慮しなかったが、本発明は、これに限定されず、拍動のタイミングを考慮するように構成してもよい。
一般に、心筋血流予備量比の算出に際しては、拍動により血管内の圧力が最大になった状態で取得されるパラメータを用いることが望ましい。そこで、本実施形態では、拍動により血管内の圧力が最大となったタイミングにおける断層画像よりパラメータを抽出する構成とする。以下、図７を参照しながら、本実施形態の詳細について説明する。
図７は、拍動と測定スリット部の変形との関係を模式的に示した図である。図７の７ａは、横軸を時間、縦軸を血管内圧力とした場合の、血管内圧力の時系列変化を示している。図７の７ａに示すように、血管内の圧力は、拍動により大きく変化する。
図７の７ｂは、拍動に対する各タイミングでの、測定スリット部３１１〜３１４、３２１〜３２４におけるシート３３０の変形を模式的に示したものである。図７の７ｂに示すように、拍動により、血管内の圧力が上がった場合、測定スリット部におけるシート３３０は、血管内の圧力が上がる前の状態または血管内の圧力が下がった後の状態と比較して、変形度合いが大きくなる。
このため、それぞれのタイミングにおける断層画像は、図７の７ｃに示すものとなる（７０１〜７０３）。つまり、拍動の影響により、測定スリット部におけるシート３３０の変形度合いは大きくことなる異なることから、本実施形態に係る画像診断装置では、図５ＢのステップＳ５２５において、少なくとも１回の拍動が含まれる所定時間の間、測定を行う。同様に、図５ＢのステップＳ５２７において、少なくとも１回の拍動が含まれる所定時間の間（通常１秒以上）測定を行う。
更に、ステップＳ５２８では、ステップＳ５２５において生成された複数の断層画像に含まれる測定スリット部３２１〜３２４それぞれについて、シート３３０の高さ（Ｌ２）を算出するとともに、各測定スリット部ごとに、シート３３０の高さが最小となる断層画像（図７の７ｃの７０２に対応する断層画像）を抽出する。これにより、各測定スリット部ごとに、拍動により血管内の圧力が最大になったタイミングにおけるシート３３０の高さ（Ｌ２）を算出することができる。そして、４つの測定スリット部について算出されたシート３３０の高さ（Ｌ２）のうち、最大値と最小値を排除し、残りの２つのシート３３０の高さ（Ｌ２）について平均値を算出する。
同様に、ステップＳ５２７において生成された複数の断層画像に含まれる測定スリット部３１１〜３１４それぞれについて、シート３３０の高さ（Ｌ２）を算出するとともに、各測定スリット部ごとに、シート３３０の高さ（Ｌ２）が最小となる断層画像（図７の７ｃの７０２に対応する断層画像）を抽出する。これにより、各測定スリット部ごとに、拍動により血管内の圧力が最大になったタイミングにおけるシート３３０の高さ（Ｌ２）を算出することができる。そして、４つの測定スリット部について算出されたシート３３０の高さ（Ｌ２）のうち、最大値と最小値を排除し、残りの２つのシート３３０の高さ（Ｌ２）について平均値を算出する。
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る画像診断装置では、拍動により血管内の圧力が最大となった状態で取得されるパラメータを用いて、心筋血流予備量比を算出することが可能となった。
なお、ここでは、測定スリット部の底面からシート３３０までの高さ（Ｌ２）を求める構成としたが、本発明はこれに限定されず、断面積（Ｓ）やシート３３０の歪み量（Ｌ１／Ｗ）について同様の処理を行うようにしてもよい。
［第３の実施形態］
上記第１の実施形態では、カテーテルシース２０１を切り欠くことにより、測定スリット部を形成することとしたが、本発明はこれに限定されない。カテーテルシース２０１の外周に、測定スリット部に相当する隙間が形成されるような形状の部材を貼り付け、その上からシート３３０を覆う構成としてもよい。なお、このときカテーテルシース２０１の外周に貼り付けられる部材は、シート３３０よりも高い剛性を有する部材であることが望ましい。
［第４の実施形態］
上記第１の実施形態では、第１の位置及び第２の位置において、測定スリット部をそれぞれ４つ設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、４つ以上であってもよい。
また、上記第１の実施形態では、第１の位置及び第２の位置においてそれぞれ算出された、測定スリット部の変形度合いを示すパラメータの中から、最大値と最小値を除いたうえで平均値を算出する構成としたが、本発明はこれに限定されない。算出されるパラメータの信頼度を高めるための手法であれば、他の手法によりパラメータを算出するようにしてもよい。
また、上記第１の実施形態では、第１の位置及び第２の位置の２箇所に、測定スリット部を設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、軸方向の３つ以上の位置に、測定スリット部を設ける構成としてもよい。
また、上記第１の実施形態では、画像診断装置としてＯＣＴを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ＩＶＵＳを用いて上記処理を実行してもよい。
［その他の実施形態］
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
本願は、２０１２年３月２９日提出の日本国特許出願特願２０１２−０７６７３０を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (11)

  1. 画像診断装置であって、
    シースと、該シースに内挿され信号の送受信を行う送受信部とを有し、該送受信部が該シース内において周方向への回転を行いながら、または、周方向への回転と軸方向への移動とを行いながら信号の送受信を行うよう制御され、かつ、該軸方向における該シースの異なる位置には、外界の圧力に応じて断面形状が変形する変形部がそれぞれ設けられたプローブ部と、
    前記変形部が含まれる断層画像を用いて、前記軸方向の異なる位置に設けられた変形部それぞれの変形度合いを示す複数のパラメータを算出する第１の算出手段と、
    前記複数のパラメータに基づいて、心筋血流予備量比に対応する値を算出する第２の算出手段と
    を備えることを特徴とする画像診断装置。
  2. 前記変形部は、前記軸方向に所定の長さを有する直方体形状を有しており、該変形部のうち前記プローブ部の円周面を形成する面が、該変形部の他の面よりも剛性の低い部材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
  3. 前記第１の算出手段は、前記変形部の変形度合いを示すパラメータとして、前記変形部の体積、または、前記変形部の前記軸方向の所定の位置における面積、または、前記変形部の前記軸方向の所定の位置における前記円周面を形成する面の高さ、または、前記変形部の前記軸方向の所定の位置における前記円周面を形成する面の歪み量を算出することを特徴とする請求項２に記載の画像診断装置。
  4. 前記第２の算出手段は、
    前記軸方向の異なる位置に設けられた変形部のうち、第１の位置に設けられた変形部について算出された、
    大気圧Ｐ０下における前記パラメータをＸｆ０、
    生体管腔内における前記パラメータをＸｆ１、
    前記軸方向の異なる位置に設けられた変形部のうち、第２の位置に設けられた変形部について算出された、
    大気圧Ｐ０下における前記パラメータをＸｂ０、
    生体管腔内における前記パラメータをＸｂ１、
    とした場合、前記心筋血流予備量比に対応する値を、
    （Ｘｂ０×Ｘｆ１）／（Ｘｂ１×Ｘｆ０）により算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像診断装置。
  5. 前記変形部が含まれる断層画像を抽出する抽出手段と、
    前記抽出手段により抽出された断層画像に基づいて、前記軸方向の異なる位置に設けられた変形部それぞれの、前記軸方向における中心位置を算出する第３の算出手段と、を更に備え、
    前記第１の算出手段は、前記第３の算出手段により算出された前記軸方向における中心位置それぞれに、前記送受信部を移動させた状態で、該送受信部を周方向に回転させることにより生成される断層画像を用いて、前記パラメータを算出することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
  6. 前記第１の算出手段は、前記送受信部を、所定時間、周方向に回転させることにより生成される複数の断層画像のうち、前記変形部の変形度合いが最も大きい断層画像を用いて、前記パラメータを算出することを特徴とする請求項５に記載の画像診断装置。
  7. 前記変形部は、前記シースにおける第１の位置と、該第１の位置より前記軸方向における基端側の第２の位置にそれぞれ設けられ、該第１の位置と該第２の位置のそれぞれにおいて、周方向に複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
  8. 前記第１の算出手段は、周方向に複数設けられている前記変形部の内の一部の変形部の変形度合いを示すパラメータを採用し、他の変形部の変形度合いを示すパラメータを採用せずに前記第２の算出手段にて用いられる前記パラメータを算出することを特徴とする請求項７に記載の画像診断装置。
  9. 信号の送受信を行う送受信部がシースに内挿され、該送受信部が該シース内において周方向への回転を行いながら、または、周方向への回転と軸方向への移動とを行いながら取得した信号を用いて断層画像を生成する画像診断装置に対して、該信号を送信するプローブであって、
    前記軸方向の異なる位置において、前記プローブにかかる圧力に応じて断面形状が変形する変形部を備え、
    前記変形部は、前記軸方向に所定の長さを有する直方体形状を有しており、該変形部のうち前記プローブの円周面を形成する面が、該変形部の他の面よりも剛性の低い部材により構成されていることを特徴とするプローブ。
  10. 前記変形部は、前記軸方向に所定の長さを有する直方体形状を有しており、該変形部のうち前記プローブの円周面を形成する面が、該変形部の他の面よりも剛性の低い部材により構成されていることを特徴とする請求項９に記載のプローブ。
  11. 前記変形部は、前記シースにおける第１の位置と、該第１の位置より前記軸方向における基端側の第２の位置にそれぞれ設けられ、該第１の位置と該第２の位置のそれぞれにおいて、周方向に複数設けられていることを特徴とする請求項９または１０に記載のプローブ。
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