JP2009098016A - Intravascular observation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、血管内を観察するための血管内観察装置に関する。 The present invention relates to an intravascular observation device for observing the inside of a blood vessel.
血管内の患部(プラーク等)の観察および治療のため、血管内の患部を画像によって視覚化する血管内観察装置が開発されている。血管内には血液が存在しており、この血液が観察の邪魔になる。そこで、患部を含む血管壁の視認性を向上させるため、以下のような技術が開発されている。 In order to observe and treat an affected area (plaque etc.) in a blood vessel, an intravascular observation apparatus that visualizes the affected area in the blood vessel with an image has been developed. Blood is present in the blood vessel, and this blood interferes with observation. In order to improve the visibility of the blood vessel wall including the affected part, the following techniques have been developed.
例えば、特許文献1,2には、超音波を用いて血管内を視覚化する血管超音波内視鏡が記載されている。特に、特許文献1に記載された血管超音波内視鏡は、生のエコー信号を、例えば強度の平均値と変動幅に基づいてクラス分けすることにより、血管壁からのエコーと血液からのエコーを分離する。また、特許文献2に記載された血管超音波内視鏡は、一連の2次元強度画像をフーリエ変換した周波数特性に基づいて血管壁からの信号と血液からの信号を分離する。
しかし、血管超音波内視鏡では、解像度が低い画像しか得られず、画像の視認性が悪かった。そのため、血管内に挿入した内視鏡を移動させたり、血管壁の患部を識別したりすることが困難であった。 However, with a vascular ultrasonic endoscope, only an image with low resolution is obtained, and the visibility of the image is poor. For this reason, it is difficult to move the endoscope inserted into the blood vessel and to identify the affected part of the blood vessel wall.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、血管壁の画像の視認性を向上することができる血管内観察装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an intravascular observation device that can improve the visibility of a blood vessel wall image.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、血管内の観察対象物に向けて可干渉性の照明光を照射する照明手段と、血管壁および血液によって反射および散乱された光を検出する光検出手段と、前記光検出手段によって検出された光に基づいて、スペックル成分を含む画像を構築する画像構築手段と、前記画像構築手段によって構築された画像に基づいて、血管壁によって発生したスペックル成分と、血液によって発生したスペックル成分とを分離するスペックル分離手段と、前記スペックル分離手段によるスペックル成分の分離結果に基づいて、血液によって発生したスペックル成分を低減した画像を構築する画像再構築手段とを備えたことを特徴とする血管内観察装置である。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. Illumination means for irradiating coherent illumination light toward an observation target in a blood vessel, and light reflected and scattered by the blood vessel wall and blood A light detecting means for detecting the image, an image construction means for constructing an image including a speckle component based on the light detected by the light detection means, and a blood vessel wall based on the image constructed by the image construction means Speckle separation means for separating speckle components generated by blood and speckle components generated by blood, and reduction of speckle components generated by blood based on the result of separation of speckle components by the speckle separation means An intravascular observation device comprising image reconstruction means for constructing an image.
また、本発明の血管内観察装置において、前記スペックル分離手段は、時間的に異なる複数の画像を比較して、画像を構成する各領域の移動速度または移動距離を算出し、当該移動速度または移動距離に基づいてスペックル成分を分離することを特徴とする。 In the intravascular observation device of the present invention, the speckle separation unit compares a plurality of temporally different images, calculates a movement speed or a movement distance of each region constituting the image, and The speckle component is separated based on the moving distance.
また、本発明の血管内観察装置において、前記スペックル分離手段は、スペックル成分の分離結果から得られた、画像内でのスペックル成分の位置に基づいてスペックル成分を分離することを特徴とする。 Further, in the intravascular observation device of the present invention, the speckle separation means separates the speckle component based on the position of the speckle component in the image obtained from the result of the speckle component separation. And
また、本発明の血管内観察装置において、光学コヒーレンス断層撮影(OCT:Optical Coherence Tomography)を行うことを特徴とする。 In the intravascular observation device of the present invention, optical coherence tomography (OCT) is performed.
本発明によれば、血管壁によって発生したスペックル成分と、血液によって発生したスペックル成分とを分離し、血液によって発生したスペックル成分を低減した画像を構築することによって、血管壁の画像の視認性を向上することができる。特に、超音波よりも波長が短い光を用いることによって、血管超音波内視鏡よりも血管壁の画像の視認性を向上することができる。 According to the present invention, the speckle component generated by the blood vessel wall is separated from the speckle component generated by the blood, and an image in which the speckle component generated by the blood is reduced is constructed. Visibility can be improved. In particular, by using light having a wavelength shorter than that of the ultrasonic wave, the visibility of the image of the blood vessel wall can be improved as compared with the blood vessel ultrasonic endoscope.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態による血管内観察装置(血管内視鏡装置)の構成を示している。この血管内観察装置は、血管内視鏡1(照明手段)、レーザ光源2、スペックル分離器3(スペックル分離手段)、画像再構築器4(画像再構築手段)、およびモニタ5を備えている。血管内視鏡1は患者の体内に挿入可能であり、それ以外は患者の体外に設けられている。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows the configuration of an intravascular observation device (vascular endoscope device) according to the present embodiment. This intravascular observation device includes a blood vessel endoscope 1 (illuminating means), a
血管内視鏡1は、患者の血管内に挿入可能なカテーテルを構成している。血管内視鏡1において、ライトガイド1aはレーザ光源2からのレーザ光を血管内視鏡1の先端に導き、血管内の観察対象物に照射する。対物レンズ1bは、血管壁および血液によって反射および散乱された反射光および散乱光をイメージファイバ1cに結像する。イメージファイバ1cは、対物レンズ1bによって結像された光を血管内視鏡1の端部に設けられた撮像素子1d(光検出手段、画像構築手段)に導く。撮像素子1dは、イメージファイバ1cから入射した光を光電変換によって電気信号に変換し、画像信号として出力する。血管内からの反射光および散乱光の干渉によって、撮像素子1dからの画像信号に基づく画像は、斑点状のスペックル成分を含む画像となる。
The blood vessel endoscope 1 constitutes a catheter that can be inserted into a blood vessel of a patient. In the blood vessel endoscope 1, the light guide 1 a guides the laser light from the
レーザ光源2は、血管内の観察対象物に照射する可干渉性のレーザ光(コヒーレンス光)を射出する。スペックル分離器3は、撮像素子1dから出力された画像信号に基づいて、血管壁によって発生したスペックル成分の信号と、血液によって発生したスペックル成分の信号とを分離する。画像再構築器4は、スペックル分離器3によるスペックル成分の分離結果に基づいて、血液によって発生したスペックル成分を低減した画像を構築するため、血液によって発生したスペックル成分の信号値を例えば0とした信号をモニタ5へ出力する。モニタ5は、画像再構築器4からの信号に基づいて血管内の画像を表示する。血液のスペックル成分が低減されるため、血管壁の視認性が向上した画像がモニタ5に表示される。
The
スペックル分離器3は、以下のようにしてスペックル成分を分離する。撮像素子1dは所定のフレーム間隔で撮像を行い、異なる時刻で生成された複数フレームの画像信号からなる動画像信号を生成する。スペックル分離器3は、異なる時刻で生成された複数フレームの画像信号に基づく画像を比較して、画像を構成する各領域のフレーム間の移動速度または移動距離を算出する。血管壁は移動しないため、血管壁による画像領域のフレーム間の移動速度または移動距離は小さい。一方、血液は移動するため、血液による画像領域のフレーム間の移動速度または移動距離は大きい。領域毎に複数フレーム間の移動速度または移動距離を算出し、所定の閾値を基準に大小関係を判定することによって、血管壁のスペックル成分と血液のスペックル成分を区別することができる。スペックル分離器3は、上記のようにして血管壁のスペックル成分の信号と血液のスペックル成分の信号とを分離する。 The speckle separator 3 separates speckle components as follows. The image sensor 1d captures images at a predetermined frame interval, and generates a moving image signal composed of image signals of a plurality of frames generated at different times. The speckle separator 3 compares the images based on the image signals of a plurality of frames generated at different times, and calculates the moving speed or moving distance between the frames of each region constituting the image. Since the blood vessel wall does not move, the moving speed or moving distance between the frames of the image region by the blood vessel wall is small. On the other hand, since blood moves, the moving speed or moving distance between the frames of the image area by blood is large. By calculating the moving speed or moving distance between a plurality of frames for each region and determining the magnitude relationship based on a predetermined threshold value, it is possible to distinguish between the speckle component of the blood vessel wall and the speckle component of blood. The speckle separator 3 separates the speckle component signal of the blood vessel wall and the blood speckle component signal as described above.
上述したように、本実施形態によれば、画像を構成する各領域のフレーム間の移動速度または移動距離に基づいて血管壁のスペックル成分と血液のスペックル成分を分離し、血液のスペックル成分を低減した画像を構築することによって、血管壁の画像の視認性を向上することができる。特に、超音波よりも波長が短い光を用いることによって、血管超音波内視鏡よりも血管壁の画像の視認性を向上することができる。 As described above, according to the present embodiment, the speckle component of the blood vessel wall and the speckle component of the blood are separated based on the moving speed or moving distance between the frames of each region constituting the image, and the blood speckle component is separated. By constructing an image with reduced components, the visibility of the image of the blood vessel wall can be improved. In particular, by using light having a wavelength shorter than that of the ultrasonic wave, the visibility of the image of the blood vessel wall can be improved as compared with the blood vessel ultrasonic endoscope.
さらに、本実施形態によれば、血管内視鏡1の前方の血管壁の視認性を向上したことにより、血管内視鏡1の挿入時の血管内走行をより容易にし、また血管分岐路において誤った方向に血管内視鏡1を導いたり、血管狭窄箇所において誤って血管内視鏡1により血管を傷つけたりすることを防ぐことができる。 Furthermore, according to the present embodiment, the visibility of the blood vessel wall in front of the blood vessel endoscope 1 is improved, thereby facilitating intravascular travel when the blood vessel endoscope 1 is inserted, and in the blood vessel branch path. It is possible to prevent the blood vessel endoscope 1 from being guided in the wrong direction or to accidentally damage the blood vessel by the blood vessel endoscope 1 at the blood vessel stenosis site.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。本実施形態では、光学コヒーレンス断層撮影(OCT:Optical Coherence Tomography)を用いる。OCTでは、コヒーレンス光源から射出された光が観察光と参照光に分割され、観察光は観察対象物で反射および散乱され、参照光は基準となる物体で反射および散乱される。観察光の光路長と参照光の光路長の差がコヒーレンス光源の可干渉距離よりも短い場合に、観察光と参照光の間に測定可能な干渉が生じる。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, optical coherence tomography (OCT) is used. In OCT, light emitted from a coherence light source is divided into observation light and reference light, the observation light is reflected and scattered by an observation object, and the reference light is reflected and scattered by a reference object. When the difference between the optical path length of the observation light and the reference light is shorter than the coherence distance of the coherence light source, measurable interference occurs between the observation light and the reference light.
図2は、本実施形態による血管内観察装置(血管内視鏡装置)の構成を示している。この血管内観察装置は、OCTプローブ6(照明手段)、SLD(Super Luminescent Diode)光源7、2分配器8、参照鏡10、光検出器11(光検出手段)、画像構築器12(画像構築手段)、スペックル分離器13(スペックル分離手段)、画像再構築器14(画像再構築手段)、およびモニタ15を備えている。OCTプローブ6は患者の体内に挿入可能であり、それ以外は患者の体外に設けられている。
FIG. 2 shows the configuration of the intravascular observation device (vascular endoscope device) according to the present embodiment. This intravascular observation apparatus includes an OCT probe 6 (illuminating means), an SLD (Super Luminescent Diode)
OCTプローブ6は、患者の血管内に挿入可能なカテーテルを構成している。SLD光源7は、血管内の観察対象物に照射するコヒーレンス光を射出する。SLD光源7から射出された照明光は、2分配器8によって、観察光路9aに進む観察光と、参照光路9bに進む参照光とに分割される。観察光路9aを進んだ観察光は、OCTプローブ6によって血管内に照射され、血管壁および血液によって反射および散乱された観察光が再びOCTプローブ6によって集光される。OCTプローブ6によって集光された観察光は観察光路9aを戻り、2分配器8に到達する。
The OCT probe 6 constitutes a catheter that can be inserted into a blood vessel of a patient. The SLD
参照光路9bの先端には、図2のA方向に高速に移動可能な参照鏡10が設けられている。参照光路9bを進んだ参照光は参照鏡10で反射され、参照光路9bを戻り、2分配器8に到達する。戻ってきた観察光と参照光が2分配器8で干渉し、その干渉成分が光検出器11で検出される。
A
画像構築器12は、光検出器11から出力された信号に基づいて血管の断面像を構築し、その断面像に基づく画像信号を出力する。スペックル分離器13は、画像構築器12から出力された画像信号に基づいて、血管壁によって発生したスペックル成分の信号と、血液によって発生したスペックル成分の信号とを分離する。画像再構築器14は、スペックル分離器13によるスペックル成分の分離結果に基づいて、血液によって発生したスペックル成分を低減した画像を構築するため、血液によって発生したスペックル成分の信号値を例えば0とした信号をモニタ15へ出力する。モニタ15は、画像再構築器14からの信号に基づいて血管内の画像を表示する。血液のスペックル成分が低減されるため、血管壁の視認性が向上した画像がモニタ15に表示される。
The image constructor 12 constructs a cross-sectional image of the blood vessel based on the signal output from the photodetector 11, and outputs an image signal based on the cross-sectional image. The
本実施形態では、OCTを利用することによって、以下のようにして血管の断面像を取得することが可能である。OCTプローブ6は、その長手方向に垂直な方向(径方向:図2のB,C方向)に観察光を照射する。また、OCTプローブ6内で図示せぬミラーが回転することによって、観察光は、OCTプローブ6の側面を一周するように全ての径方向に照射される。参照光の光路長に対応した光路を戻ってきた観察光のみが参照光と干渉するので、血管の断面内の特定の位置(OCTプローブ6の中心軸Dから図2のB,C方向に一定の距離だけ離れた位置)において反射および散乱された観察光が参照光と干渉し、干渉像が得られる。 In the present embodiment, a cross-sectional image of a blood vessel can be acquired as follows by using OCT. The OCT probe 6 irradiates observation light in a direction perpendicular to the longitudinal direction (radial direction: directions B and C in FIG. 2). Further, when a mirror (not shown) rotates in the OCT probe 6, the observation light is irradiated in all radial directions so as to go around the side surface of the OCT probe 6. Since only the observation light that has returned through the optical path corresponding to the optical path length of the reference light interferes with the reference light, a specific position in the cross section of the blood vessel (constant in the B and C directions in FIG. 2 from the central axis D of the OCT probe 6). The observation light reflected and scattered at a position separated by a distance of (2) interferes with the reference light, and an interference image is obtained.
したがって、参照鏡10を移動させて参照光の光路長を変化させると、血管の断面内の異なる位置において反射および散乱された観察光と参照光による干渉像が得られる。また、血管の断面内の各位置に対応して得られる干渉像から、血管の断面像を得ることができる。画像構築器12は、参照鏡10の位置情報(すなわち血管の断面における径方向の位置情報)に基づいて、各位置に対応した信号を合成し、血管の断面像を形成する1フレーム分の画像信号を生成する。上記を繰り返すことによって、動画像を構成する複数フレーム分の画像信号が得られる。
Accordingly, when the
複数フレームの断面像を比較すると、異なるフレーム間では、血管壁による画像領域の移動速度または移動距離は小さく、血液による画像領域の移動速度または移動距離は大きい。よって、スペックル分離器13は、第1の実施形態と同様の原理によって、血管壁のスペックル成分の信号と血液のスペックル成分の信号を分離することができる。
When cross-sectional images of a plurality of frames are compared, between different frames, the moving speed or moving distance of the image region due to the blood vessel wall is small, and the moving speed or moving distance of the image region due to blood is large. Therefore, the
また、スペックル分離器13は、上記のようにして分離したスペックル成分の発生位置の情報を利用して、スペックル成分を分離することも可能である。上記の処理を行うことによって、血管の断面像のうち、どの部分が血管壁の画像で、どの部分が血液の画像であるのかが分かるようになる。そこで、スペックル分離器13は、血管壁のスペックル成分と血液のスペックル成分を分離する処理で得られた血管壁と血液の画像内の位置を参照鏡10の位置情報として記憶しておき、以降の処理において、その位置情報を利用して血管壁のスペックル成分と血液のスペックル成分を分離する。
The
例えば、スペックル分離器13は、予め求められている断面像内の各位置と参照鏡10の各位置との関係に基づいて、処理対象とする画像領域の位置に対応した参照鏡10の位置を算出し、以前の処理で求められた参照鏡10の位置と血管壁/血液のフラグを関連付けた情報に基づいて、処理対象とする画像領域が血管壁と血液のどちらであるのかを判断する。スペックル分離器13は、この判断結果に基づいて、血管壁のスペックル成分と血液のスペックル成分を分離する。
For example, the
上述したように本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に血管壁の画像の視認性を向上することができる。さらに、本実施形態によれば、血管壁/血液のフラグを関連付けた情報に基づいて、処理対象とする画像領域が血管壁と血液のどちらであるのかを判断することにより、血管内に存在する可能性のあるガイドワイヤーや鉗子などを血管壁と誤認することなく、より正確に血管壁の位置の把握ができるため、OCTプローブ6の挿入時における血管内走行や、鉗子による手術などを、より安全なものとすることができる。 As described above, according to the present embodiment, the visibility of the image of the blood vessel wall can be improved as in the first embodiment. Furthermore, according to the present embodiment, it is present in the blood vessel by determining whether the image region to be processed is a blood vessel wall or blood based on information associated with the blood vessel wall / blood flag. Since it is possible to grasp the position of the blood vessel wall more accurately without misidentifying a potential guide wire or forceps as a blood vessel wall, it is possible to perform intravascular movement when inserting the OCT probe 6 or surgery with forceps. It can be safe.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. .
1・・・血管内視鏡、1a・・・ライトガイド、1b・・・対物レンズ、1c・・・イメージファイバ、1d撮像素子、2・・・レーザ光源、3,13・・・スペックル分離器、4,14・・・画像再構築器、5,15・・・モニタ、6・・・OCTプローブ、7・・・SLD光源、8・・・2分配器、9a・・・観察光路、9b・・・参照光路、10・・・参照鏡、11・・・光検出器、12・・・画像構築器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vascular endoscope, 1a ... Light guide, 1b ... Objective lens, 1c ... Image fiber, 1d image sensor, 2 ... Laser light source, 3,13 ...
Claims (4)
血管壁および血液によって反射および散乱された光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段によって検出された光に基づいて、スペックル成分を含む画像を構築する画像構築手段と、
前記画像構築手段によって構築された画像に基づいて、血管壁によって発生したスペックル成分と、血液によって発生したスペックル成分とを分離するスペックル分離手段と、
前記スペックル分離手段によるスペックル成分の分離結果に基づいて、血液によって発生したスペックル成分を低減した画像を構築する画像再構築手段と、
を備えたことを特徴とする血管内観察装置。 Illuminating means for irradiating coherent illumination light toward the observation object in the blood vessel;
Light detection means for detecting light reflected and scattered by blood vessel walls and blood;
An image construction means for constructing an image including a speckle component based on the light detected by the light detection means;
Speckle separation means for separating the speckle component generated by the blood vessel wall and the speckle component generated by blood based on the image constructed by the image construction means;
Based on the result of the speckle component separation by the speckle separation means, an image reconstruction means for constructing an image with reduced speckle components generated by blood;
An intravascular observation device comprising:
Priority Applications (1)
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JP2007270346A JP2009098016A (en) | 2007-10-17 | 2007-10-17 | Intravascular observation device |
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Publications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022110039A (en) * | 2013-06-19 | 2022-07-28 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション | Apparatus, devices and methods for obtaining omnidirectional viewing by catheter |
-
2007
- 2007-10-17 JP JP2007270346A patent/JP2009098016A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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