JP2011056165A - Oct system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、先端閉塞のシース内に挿置された光ファイバを回転させて光ファイバの軸周りの走査を行って光ファイバ先端部付近のOCT断層像を演算するOCTシステムに関する。 The present invention relates to an OCT system that calculates an OCT tomographic image near the tip of an optical fiber by rotating an optical fiber inserted in a sheath with a closed end and scanning around the axis of the optical fiber.
近年、低コヒーレンス光を使用して断層像を測定する光コヒーレンストモグラフィ(Optical Coherence Tomography,OCT)システムが実用化され、利用されつつある。OCTシステムにおいては低コヒーレンス光を生体組織に照射する。そして、この光が生体組織内のどの位置でどの程度反射若しくは散乱したのかをマイケルソン干渉計の原理に基づいて計測し、この計測結果に基づいて生体組織の断層像を演算によって作成するものである。 In recent years, an optical coherence tomography (OCT) system that measures a tomographic image using low-coherence light has been put into practical use and is being used. In the OCT system, low coherence light is irradiated to a living tissue. Based on the principle of the Michelson interferometer, how much this light is reflected or scattered at which position in the living tissue is measured, and a tomographic image of the living tissue is created by calculation based on this measurement result. is there.
OCTシステムにより体腔内の断層像取得を行う際には、OCTプローブが体腔内に挿入される。一般的なOCTプローブの一例を図6に示す。図6に示されるように、一般的なOCTプローブ110は、先端に集光レンズ112及び偏向素子113が設けられた光ファイバ111を有する。光ファイバ111の基端側には低コヒーレンス光である入射光LCLiが入射しこの入射光LCLiは光ファイバ111を通ってその先端に達し、偏向素子113にて略90°屈曲し、体腔壁面CSに向かって照射される。
When acquiring a tomographic image in a body cavity by the OCT system, an OCT probe is inserted into the body cavity. An example of a general OCT probe is shown in FIG. As shown in FIG. 6, a
OCTシステムに使用される低コヒーレンス光は、近赤外線などの生体内を透過する特性を有するものである。偏向素子113から体腔壁面CSに向かった入射光LCLiは体腔壁内の生体組織で反射もしくは散乱し、この一部は偏向素子113で再び反射して光ファイバ111に戻される戻り光LCLoとなる。OCTシステムは、低コヒーレンス光源とマイケルソン干渉計を用いることにより、戻り光LCLoの伝搬距離(光路長)に対する光量を干渉信号として計測し、この計測結果からどの位置でどの程度入射光LCLiが反射もしくは散乱したかを演算することができる。
The low coherence light used in the OCT system has a property of transmitting through the living body such as near infrared rays. Incident light LCL i towards the wall of the body cavity CS from the deflecting
集光レンズ112は、光ファイバ111と偏向素子113の間に配置され、入射光LCLiを所定の深度で集光させる。入射光LCLiは、集光レンズ112による集光点P近傍で強く反射若しくは散乱するようになっており、OCTシステムはこの集光点Pの近傍の所定深度幅(数100マイクロメートル程度)内において強い干渉信号を得ることができる。
The
また、図6に示されるように、OCTプローブ110は、光ファイバ111の軸周りに回転駆動されており、OCTシステムは、偏向素子113がある位置における体腔の断面SFの断層像を得ることができる。
Further, as shown in FIG. 6, the
このように、OCTシステムによって、消化器や循環器等の管状の生体の断層像を得ることが可能である。しかしながら、上記のように、鮮明な断層像が得られる深度の幅は数100マイクロメートル程度と小さいものであった。 Thus, a tomographic image of a tubular living body such as a digestive organ or a circulatory organ can be obtained by the OCT system. However, as described above, the width of the depth at which a clear tomographic image is obtained is as small as several hundred micrometers.
この問題を解消するため、特許文献1に記載されているような構成が提案されている。特許文献1の構成は、OCTプローブが、単一の偏向素子(ミラー)及び集光レンズを共有する複数の光ファイバを有している。光ファイバの先端と集光レンズの間隔は、光ファイバごとに異なっており、各光ファイバを通る入射光は、異なる深度で集光するよう構成されている。このため、OCTプローブ全体での、鮮明な断層像が得られる深度の幅を広くとることができる。
In order to solve this problem, a configuration as described in
このように、特許文献1に記載のOCTシステムでは、深度幅の広い断層像を得ることが可能である。しかしながら、このような構成は、各光ファイバの先端と集光レンズの間隔が変動しないよう固定する必要がある。このため、OCTプローブの先端部には、比較的長い硬性部が形成されることになる。このようなOCTプローブは、柔軟性に欠けるため、体腔内に差し込むことが容易ではない。
As described above, in the OCT system described in
また、特許文献1に記載のOCTシステムでは、各光ファイバの集光位置は、その深度のみならず、体腔壁面の面方向にもずれたものとなるため、必ずしも正確な断層像が得られるものではなかった。
Further, in the OCT system described in
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、OCTプローブの先端の硬性部の長さを大きくすることなく、正確且つ深度幅の大きい断層像を得ることが可能なOCTシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide an OCT system capable of obtaining a tomographic image with a large depth width without increasing the length of the hard portion at the tip of the OCT probe.
上記の目的を達成するため、本発明のOCTシステムは、複数の光ファイバと、複数の光ファイバ夫々の基端側に設けられた集光用レンズと、複数の光ファイバ夫々の先端側に設けられた複数のGRINレンズと、複数のGRINレンズの先端側に設けられた複数のマイクロミラーとを有するOCTプローブと、OCTシステムの低コヒーレンス光源からの光を複数の集光用レンズを介して複数の光ファイバに分配すると共に複数の光ファイバからの戻り光を集光して該OCTシステムの干渉計に送る分配集光器とを有し、夫々のマイクロミラーは、OCTプローブの回転中心軸に垂直な一平面上に配置されて複数の光ファイバから出射される光を該一平面上の該回転中心軸を中心とする円の半径方向外側に向かって屈曲させるものであり、複数の光ファイバから出射される光の集光点の回転中心に対する距離は夫々異なる。 In order to achieve the above object, an OCT system of the present invention is provided with a plurality of optical fibers, a condensing lens provided on the base end side of each of the plurality of optical fibers, and a tip side of each of the plurality of optical fibers. A plurality of GRIN lenses and a plurality of micromirrors provided on the tip side of the plurality of GRIN lenses, and a plurality of light from a low-coherence light source of the OCT system via a plurality of condensing lenses. And a distribution concentrator that collects the return light from the plurality of optical fibers and sends it to the interferometer of the OCT system, and each of the micromirrors is disposed on the central axis of rotation of the OCT probe. Bending light emitted from a plurality of optical fibers arranged on one vertical plane outward in the radial direction of a circle centered on the rotation center axis on the one plane; Distance to the rotational center of the focal point of the light emitted from the number of optical fibers different from each other.
上記の構成によれば、相対位置が移動しないように固定されるのは、光ファイバの先端部からマイクロミラー迄の比較的長さの小さい部分に限定される。このため、OCTプローブの先端部の硬性部の大きさは小さなものとなり、可撓性に優れたOCTプローブとなる。また、上記の構成によれば、複数本の光ファイバから出射される光は、各マイクロミラーで屈曲されて回転中心軸に垂直な一平面上に進む。このため、各光ファイバに供給される光によって形成される断層像は同一平面上の断層像となる。 According to the above configuration, fixing the relative position so as not to move is limited to a portion having a relatively small length from the tip of the optical fiber to the micromirror. For this reason, the size of the hard portion at the tip of the OCT probe is small, and the OCT probe is excellent in flexibility. Moreover, according to said structure, the light radiate | emitted from several optical fiber is bent by each micromirror, and advances on one plane perpendicular | vertical to a rotation center axis. For this reason, the tomographic image formed by the light supplied to each optical fiber becomes a tomographic image on the same plane.
また、複数の光ファイバの長さは、複数の集光用レンズから、複数の光ファイバから出射される光の集光点の各々に至る光路長の差が、各光ファイバにおける観察深度よりも十分に大きくなるように設定されている構成とすることが好ましい。 Also, the length of the plurality of optical fibers is such that the difference in optical path length from the plurality of condensing lenses to each of the condensing points of light emitted from the plurality of optical fibers is larger than the observation depth in each optical fiber. It is preferable to adopt a configuration that is set to be sufficiently large.
このような構成とすると、複数の光ファイバを通る低コヒーレンス光から計測される干渉信号は、光路長が異なる範囲においては重複することが無くなり、各光ファイバから別個に断層像が得られる。 With such a configuration, interference signals measured from low-coherence light passing through a plurality of optical fibers do not overlap in different ranges of optical path lengths, and a tomographic image is obtained separately from each optical fiber.
また、複数のGRINレンズが同一の光学特性を有しており、複数のマイクロミラーが、夫々回転中心軸に対する半径の異なる複数の円上に配置されている構成としてもよい。 Further, the plurality of GRIN lenses may have the same optical characteristics, and the plurality of micromirrors may be arranged on a plurality of circles having different radii with respect to the rotation center axis.
ここで、光ファイバに夫々異なる波長域の光のみを透過させるための光学フィルタをOCTプローブが有する構成としてもよい。 Here, the OCT probe may have an optical filter for transmitting only light in different wavelength ranges to the optical fibers.
このような構成とすると、複数の光ファイバの夫々が異なる波長域の干渉信号を別個に形成するため、この干渉信号から異なる波長域の断層像を別個に得ることが可能となる。 With such a configuration, since each of the plurality of optical fibers separately forms an interference signal in a different wavelength region, a tomographic image in a different wavelength region can be obtained separately from the interference signal.
また、複数のマイクロミラーが夫々回転中心軸に対する半径の異なる複数の円上に配置されている構成とする代わりに、複数個のマイクロミラーと前記複数の先端側光ファイバとの間には、夫々焦点距離の異なる複数のGRINレンズが配置されており、複数のマイクロミラーは、夫々OCTプローブの回転中心軸を中心とする同一の円上に配置されている構成としてもよい。 Further, instead of a configuration in which the plurality of micromirrors are arranged on a plurality of circles having different radii with respect to the rotation center axis, respectively, between the plurality of micromirrors and the plurality of tip side optical fibers, respectively. A plurality of GRIN lenses having different focal lengths may be arranged, and the plurality of micromirrors may be arranged on the same circle around the rotation center axis of the OCT probe.
また、OCTシステムが、低コヒーレンス光源からの光が入射されて低コヒーレンス光源からの光を分配集光器に導くと共に複数の光ファイバからの戻り光が入射されて戻り光を干渉計に導くプローブ用光ファイバを有し、分配集光器が、プローブ用光ファイバと複数の集光用レンズとの間に設けられ、低コヒーレンス光源からの光を平行にして複数の集光用レンズに送ると共に、該複数の光ファイバからの戻り光を集光してプローブ用光ファイバに入射させる固定レンズを有し、複数の集光用レンズが、固定レンズの光軸を中心とする同一円周上に配置されている構成とすることが好ましい。 In addition, the OCT system is a probe in which light from a low coherence light source is incident to guide the light from the low coherence light source to a distribution concentrator and return light from a plurality of optical fibers is input to guide the return light to an interferometer. And a distribution concentrator is provided between the probe optical fiber and the plurality of condensing lenses, and sends the light from the low coherence light source in parallel to the plurality of condensing lenses. A fixed lens that collects the return light from the plurality of optical fibers and makes it incident on the optical fiber for the probe, and the plurality of condensing lenses are on the same circumference around the optical axis of the fixed lens. It is preferable to adopt a configuration in which they are arranged.
このような構成とすると、低コヒーレンス光源からの光を略均等に各光ファイバに分配させることができる。 With such a configuration, light from the low-coherence light source can be distributed to each optical fiber substantially evenly.
以上のように、本発明によれば、OCTプローブの先端の硬性部の長さを大きくすることなく、正確且つ深度幅の大きい断層像を得ることが可能なOCTシステムが実現される。 As described above, according to the present invention, an OCT system capable of obtaining a tomographic image with a large depth width without increasing the length of the hard portion at the tip of the OCT probe is realized.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態の、OCTを利用した断層像取得装置であるOCTシステムの全体的な構造を示すブロック図である。本実施形態のOCTシステム1は、OCTプローブ10と、光学駆動部20と、プローブインターフェースユニット30と、表示部40と、を有する。なお、図1においては、電気信号の経路を二点鎖線、光ファイバによる光路を実線、空気中又は生体組織内を進む光の光路を破線にて記載している。また、以下の説明においては、OCTシステム1の光源に近づく光路の方向を基端側、遠ざかる方向を先端側と定義する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall structure of an OCT system which is a tomographic image acquisition apparatus using OCT according to the first embodiment of the present invention. The
図1に示されているように、プローブインターフェースユニット30はOCTプローブ10の光ファイババンドル11と光学駆動部20のファイバ干渉計21から光学駆動部20の外部に伸びるプローブ用光ファイバ22を接続するものである。
As shown in FIG. 1, the
光ファイババンドル11は、例えばポリテトラフルオロエチレン等の樹脂チューブに軸線方向に5本の穴を開けたものに、5本の先端側光ファイバ11Ta〜11Te(図中では1本のみ記載)を各穴に挿通したものであり、ロータリージョイント31によってプローブ用光ファイバ22に光学的に接続されている。なお、光ファイババンドル11は、これ以外の構成であってもよい。
The
図2に示されているように、ロータリージョイント31は、OCTプローブ10の光ファイババンドル11と光学駆動部20側のプローブ用光ファイバ22が光学的に接続された状態を維持しつつ、プローブ用光ファイバ22に対して光ファイババンドル11を回転可能に保持する。また、ロータリージョイント31は、低コヒーレンス光源23からプローブ用光ファイバ22を経由してロータリージョイント31に供給される低コヒーレンス光を分配して先端側光ファイバ11Ta〜11Teに入射させると共に、先端側光ファイバ11Ta〜11Teからの戻り光を集光してプローブ用光ファイバ22に戻す分配集光器としての機能を有する。
As shown in FIG. 2, the rotary joint 31 is used for the probe while maintaining the state in which the
また、プローブインターフェースユニット30には、モータ32が内蔵されている。このモータ32の図示しない回転軸はOCTプローブ10側の光ファイババンドル11の基端部分と、ロータリージョイント31の内部で係合可能に構成されている。従って、モータ32の回転軸を光ファイババンドル11に係合させ、次いでモータ32を駆動することによって、光ファイババンドル11の長軸周りに、光ファイバ11Ta〜11Teを含む光ファイババンドル11を一体に回転させることができる。
The
ロータリージョイント31の具体的な構成について以下に説明する。図2は、本実施形態のロータリージョイント31の拡大図である。図2に示されるように、ロータリージョイント31は、固定レンズ31aと、光ファイババンドル11の基端部を回転可能に支持する軸受31bを有する。固定レンズ31a、プローブ用光ファイバ22の先端部22a及び軸受31bはプローブインターフェースユニット30の図示しないフレームに固定されている。
A specific configuration of the rotary joint 31 will be described below. FIG. 2 is an enlarged view of the rotary joint 31 of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the rotary joint 31 includes a fixed
固定レンズ31aは、プローブ用光ファイバ22の先端部22aから放射される光を平行光にするコリメートレンズとしての機能と、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの基端側から放射される平行光を集光してプローブ用光ファイバ22に戻す集光レンズとしての機能を有する。なお、プローブ用光ファイバ22の先端部22aの光軸は、固定レンズ31aの光軸と略一致する。
The fixed
軸受31bは、光ファイババンドル11の基端部を、プローブ用光ファイバ22の先端部22a及び固定レンズ31aの光軸X周りに回転可能に支持する。先端側光ファイバ11Ta〜11Teの基端側には、夫々集光用GRINレンズ14a〜14eが設けられている。集光用GRINレンズ14a〜14eは、固定レンズ31a側から入射する平行光を集光して先端側光ファイバ11Ta〜11Teに入射させると共に、先端側光ファイバ11Ta〜11Teから出射する光を平行光に戻して固定レンズ31aに入射させるものである。なお、集光用GRINレンズ14a〜14eの光軸は、プローブ用光ファイバ22の先端部22a及び固定レンズ31aの光軸Xと略平行である。
The
また、図2に示されるように、集光用GRINレンズ14a〜14eは、プローブ用光ファイバ22の先端部22a及び固定レンズ31aの光軸Xを中心とする同一円周上に配置されている。そのため、プローブ用光ファイバ22の先端部22aから集光用GRINレンズ14a〜14eに入射する光の光量は略等しくなる。
Further, as shown in FIG. 2, the condensing
図1に示されるように、OCTプローブ10の光ファイババンドル11の光ファイバ11Ta〜11Teの先端には、夫々複数のマイクロミラー13a〜13e(図1中には1つのみ記載)が固定されている。マイクロミラー13a〜13eは、先端側光ファイバ11Ta〜11Teから出射する光線を約90°屈曲させてOCTプローブ10の先端部付近の管腔の組織Tに照射すると共に、管腔の組織Tの内部で反射若しくは散乱した光を再度屈曲させて先端側光ファイバ11Ta〜11Te内に戻すものである。マイクロミラー13a〜13eは、対応する先端側光ファイバ11Ta〜11Teと一体となっており、モータ32によって光ファイババンドル11を回転させると、マイクロミラー13a〜13eから出射する光の方向は、マイクロミラー13a〜13eと交差し且つ各先端側光ファイバ11Ta〜11Teの軸に垂直な面内で周期的に変動する。すなわちモータ32を駆動することによって、円周方向の走査を行うことができる。
As shown in FIG. 1, a plurality of
光学駆動部20には、低コヒーレンス光源23、ファイバ干渉計21、信号処理回路24、供給用光ファイバ25、参照用光ファイバ26、レンズ27、ダハミラー28が内蔵されている。OCTプローブ10の光ファイババンドル11に供給される低コヒーレンス光は、低コヒーレンス光源23によって生成される。低コヒーレンス光源23が生成する低コヒーレンス光は、供給用光ファイバ25を介してファイバ干渉計21にまず送られる。ファイバ干渉計21は、光カップラー等を用いて供給された低コヒーレンス光を2つの光線に分け、その一方を物体光としてプローブ用光ファイバ22に送り、他方を参照光として参照用光ファイバ26に送る。
The
前述のように、プローブ用光ファイバ22に送られた物体光はプローブインターフェースユニット30のロータリージョイント31を介してOCTプローブ10の光ファイババンドル11に送られる。そして、管腔の生体組織Tの表面または内部で反射した物体光は光ファイババンドル11、ロータリージョイント31、プローブ用光ファイバ22を介してファイバ干渉計21に戻る。
As described above, the object light sent to the probe
また、参照用光ファイバ26に送られる参照光は、参照用光ファイバ26の先端から出射してレンズ27に入射する。このレンズ27によって参照光は平行光となる。すなわち、レンズ27は往路においてはコリメートレンズとして機能する。レンズ27から出射した参照光は、ダハミラー28によって折り返され、再びレンズ27に入射する。レンズ27はダハミラー28からの参照光を集光して参照用光ファイバ26の先端に入射させる。すなわち、復路においては、レンズ27は集光レンズとして機能する。そして、参照用光ファイバ26に戻された参照光はファイバ干渉計21に戻る。
The reference light sent to the reference
ファイバ干渉計21ではプローブ用光ファイバ22から戻ってきた物体光と、参照用光ファイバ26から戻ってきた参照光が合波される。低コヒーレンス光源によって供給される低コヒーレンス光は、様々な周波数の光が集まったものであり、干渉信号が発生するのは、物体光の光路長と、参照光の光路長が一致した時のみである。すなわち、ファイバ干渉計21、低コヒーレンス光源23、供給用光ファイバ25、参照用光ファイバ26、レンズ27、ダハミラー28、プローブ用光ファイバ22、OCTプローブ10の光ファイババンドル11は、全体としてマイケルソン干渉計を構成していることになる。
In the
ファイバ干渉計21内で発生した干渉信号の強度は、ダハミラー28の位置に対応する生体組織T内の特定の位置(この位置からファイバ干渉計21までの光路長が、ダハミラー28からファイバ干渉計21までの光路長に一致する)で起こった物体光の反射や散乱の程度に対応したものである。また、ダハミラー28はレンズ27に離接する方向(図1中白抜き矢印部分)に移動可能に構成されている。ダハミラー28を移動させることによって、参照光の光路長を変動させることができる。これによって、生体組織Tの深さ方向の走査を行うことができる。
The intensity of the interference signal generated in the
このように、本実施形態のOCTシステム1においては、周方向と深さ方向の走査が出来るようになっているので、走査を行って得られたファイバ干渉計21の一連の計測結果を用いて数値演算を行うことによって、OCTプローブ10の光ファイババンドル11の各先端側光ファイバ11Ta〜11Teの先端を通り且つ光ファイバの軸に垂直な面における断層像を演算し、出力することができる。具体的には、ファイバ干渉計21による計測結果は信号処理回路24に送られ、信号処理回路24が数値演算を行って断層像を作成する。生成された断層像のデータは表示部40に送られる。本実施形態においては、表示部40は光学駆動部20の信号処理回路24と接続されたPC41と、このPC41に接続されたモニタ42とを有し、PC41は断層像を画像としてモニタ42に表示させる。
As described above, in the
以上のように、本実施形態のOCTシステム1を用いることによって、生体組織の断層像を観察することが出来るようになる。なお、低コヒーレンス光源23の点灯/消灯、ダハミラー28及びプローブインターフェースユニット30のモータ32の駆動や、信号処理回路24の制御は、光学駆動部20に内蔵されているコントローラ29によって成される。
As described above, by using the
また、先端側光ファイバ11Ta〜11Teとマイクロミラー13a〜13eとの間には、GRINレンズ12a〜12eが配置されている。GRINレンズ12a〜12eは、先端側光ファイバ11Ta〜11Teから出射される低コヒーレンス光を、夫々所定の集光位置P1〜P5で集光させるものである。本実施形態においては、光ファイババンドル11の回転中心に対する、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの夫々から出射された低コヒーレンス光の集光位置P1〜P5の相対位置(すなわち、各集光位置の深度)が、夫々異なるようになっている。このため、先端側光ファイバ11Ta〜11Teからの戻り光による断層像は、異なる深度のものとなり、信号処理回路24がこれらの断層像を合成することによって、深度幅の大きい断層像を得ることができる。
In addition,
本実施形態のOCTプローブ10において、各先端側光ファイバ11Ta〜11Teからの低コヒーレンス光の集光位置をシフトさせるための構成について以下に説明する。図3は、本実施形態のOCTプローブ10の先端部の斜視図である。また、図4は、本実施形態のOCTプローブ10を先端側から見た正面図である。
In the
図3及び図4に示されるように、本実施形態においては、先端側光ファイバ11Ta及びGRINレンズ12aの先端部が、OCTプローブ10の回転中心軸Aに配置されている。すなわち、先端側光ファイバ11Ta及びGRINレンズ12aの光軸Oaは、OCTプローブ10の回転中心軸Aと略一致する。また、先端側光ファイバ11Tb〜eは夫々、回転中心軸Aを軸とする同心円筒面α、β、γ、δ上に配置されている。同様に、及びGRINレンズ12b〜eの先端部もまた、同心円筒面α、β、γ、δ上に配置されている。ここで、同心円筒面α、β、γ、δの半径は、夫々d、2d、3d、4dとなっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, the distal end side optical fiber 11Ta and the distal end portion of the
また、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの先端部は共に、回転中心軸Aに垂直な同一平面上に配置されている。及びGRINレンズ12a〜12eの先端部もまた、回転中心軸Aに垂直な同一平面上に配置されている。
Further, the distal end portions of the distal end side optical fibers 11Ta to 11Te are all disposed on the same plane perpendicular to the rotation center axis A. The leading ends of the
マイクロミラー13aは、先端側光ファイバ11Ta及びGRINレンズ12aの光軸Oaに沿って進む低コヒーレンス光を、光軸Oaに垂直な平面上の一方向に向かって(すなわち、OCTプローブ10の半径方向外側に向かって)屈曲させるよう配置されている。
The
また、マイクロミラー13b〜13eは、先端側光ファイバ11Tb〜e及びGRINレンズ12b〜eの光軸Ob〜Oeに沿って進む低コヒーレンス光を、夫々同心円筒面α、β、γ、δの半径方向外側に向かって屈曲させるよう配置されている。
Further, the
先端側光ファイバ11Ta〜11Te、GRINレンズ12a〜12e、及びマイクロミラー13a〜13eが上記のように配置されているため、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの光軸Oa〜Oeに沿って進む低コヒーレンス光は、マイクロミラー13a〜13eで屈曲して、回転中心軸Aに垂直な平面上を進み、生体組織T(図4)に進入する。
Since the distal end side optical fibers 11Ta to 11Te, the
ここで、GRINレンズ12a〜12eは同一の構造及び光学特性を持つため、先端側光ファイバ11Tb、11Tc、11Td及び11Teに供給される低コヒーレンス光の集光点P2、P3、P4及びP5の深度は、先端側光ファイバ11Taに供給される低コヒーレンス光の集光点P1の深度よりも、夫々d、2d、3d及び4dだけ深くなる。
Here, since the
本実施形態のOCTシステム1においては、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの各々に供給される低コヒーレンス光が、断層像を鮮明に取得可能な深度幅はおおよそdとなっている。このため、先端側光ファイバ11Ta〜11Teに供給される低コヒーレンス光の夫々から形成される断層像を合成することによって、深度幅5dの断層像を形成することが可能となる。
In the
本実施形態においては、上記のように、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの先端部、GRINレンズ12a〜12e、及びマイクロミラー13a〜13eが、夫々同一平面上に配置されるため、相対位置が移動しないように固定されるのは、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの先端部からマイクロミラー13a〜13e迄の比較的長さ方向寸法の小さい部分に限定される。このため、OCTプローブ10の先端部の硬性部の大きさは小さなものとなり、可撓性に優れたOCTプローブとなる。
In the present embodiment, as described above, the distal end portions of the distal end side optical fibers 11Ta to 11Te, the
また、上記のように、各マイクロミラー13a〜13eが回転中心軸Aに垂直な同一平面上に配置されているので、各光ファイバ11Ta〜11Teに供給される低コヒーレンス光によって形成される断層像は同一平面上の断層像となる。 Moreover, since each micromirror 13a-13e is arrange | positioned on the same plane perpendicular | vertical to the rotation center axis | shaft A as mentioned above, the tomogram formed by the low coherence light supplied to each optical fiber 11Ta-11Te Are tomographic images on the same plane.
なお、ロータリージョイント31では、各光ファイバ11Ta〜11Teからの戻り光が合成されることになるため、これらの戻り光を分離して計測するための機構が必要となる。例えば、先端側光ファイバ11Taよりも先端側光ファイバ11TbをOCTの観察可能深度よりも十分に大きい長さlだけ長くし、先端側光ファイバ11Tbよりも先端側光ファイバ11Tcを長さlだけ長くし、先端側光ファイバ11Tcよりも先端側光ファイバ11Tdをl長くし、且つ先端側光ファイバ11Tdよりも先端側光ファイバ11Teをl長くすれば、各先端側光ファイバ11Ta〜11Teから戻ってきた物体光と参照用光ファイバ26から戻ってきた参照光による干渉信号は、長さ4lに渡って分散して配置されることになり、干渉信号は互いに重ならず、夫々の干渉信号を分離して計測することができる。例えば消化器管粘膜のOCT観察における観察深度は2mm程度であり、このため画像表示範囲は4mm程度とされることが多い。このため、各先端側光ファイバ11Ta〜11Teからの戻り光を分離して計測するには、l≧4mmとすれば良い。
In addition, in the rotary joint 31, since the return light from each optical fiber 11Ta-11Te is synthesize | combined, the mechanism for isolate | separating and measuring these return light is needed. For example, the tip side optical fiber 11Tb is made longer than the tip side optical fiber 11Ta by a length l sufficiently larger than the observable depth of OCT, and the tip side optical fiber 11Tc is made longer than the tip side optical fiber 11Tb by a length l. Then, if the tip side optical fiber 11Td is made longer than the tip side optical fiber 11Tc by 1 and the tip side optical fiber 11Te is made longer than the tip side optical fiber 11Td by 1, it returns from each tip side optical fiber 11Ta to 11Te. Interference signals generated by the object light and the reference light returned from the reference
なお、OCTシステム用の低コヒーレンス光として使用される近赤外線は、波長が短いほど深さ方向の分解能が良く、波長の長いものほど深く生体内に進入する傾向にあるため、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの基端側に透過特性の異なる光学フィルタを、例えば集光用GRINレンズ14a〜14e(図2)の手前に配置することで、先端側光ファイバ11Ta、11Tb等、小深度の走査を行うための先端側光ファイバに対しては、波長の短い(例えば800〜1100ナノメートル程度)低コヒーレンス光を供給し、一方、先端側光ファイバ11Td、11Te等、大深度の走査を行うための先端側光ファイバに対しては、波長の長い(例えば1200〜1700ナノメートル程度)低コヒーレンス光を供給することで、大深度まで観察可能としながら小深度では分解能の良い断層像を得ることができる。なお、このような場合には、参照用光ファイバ26から戻ってきた参照光には波長域の異なる低コヒーレンス光がすべて含まれているが、波長域の異なる光は干渉信号を形成しないため、ファイバ干渉計21(図1)と同様の構成で、各光ファイバ11Ta〜11Teからの戻り光を分離して計測することができ、信号処理回路24は、この計測結果から、異なる深度の断層像を形成する。
Note that near-infrared light used as low-coherence light for the OCT system has a better resolution in the depth direction as the wavelength is shorter, and tends to enter the living body deeper as the wavelength is longer. By arranging optical filters having different transmission characteristics on the proximal end side of ˜11Te, for example, in front of the condensing
以上説明した本発明の第1の実施形態においては、マイクロミラー13a〜13eが夫々異なる同心円筒面上に配置されているが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、各先端側光ファイバ11Ta〜11Teを通る低コヒーレンス光が異なる深度で集光されるような他の構成も又、本発明の範囲内である。以下に説明する本発明の第2の実施形態は、マイクロミラー13a〜13eが同一円筒面上に配置されている構成である。
In the first embodiment of the present invention described above, the
図5は、本発明の第2の実施形態のOCTシステム1のOCTプローブ10をその先端から見たものである。図5に示されるように、本実施形態においては、マイクロミラー13a〜13eが、OCTプローブ10の回転中心軸Aに直交する平面上の、回転中心軸Aを中心とする円ε上に配置されている。そして、マイクロミラー13a〜13eは、各先端側光ファイバ11Ta〜11Teの光軸Oa〜Oeを通る低コヒーレンス光を、夫々円εの半径方向外側に向かって屈曲させるよう配置されている。
FIG. 5 shows the
また、本実施形態においては、先端側光ファイバ11Tb〜11Teの先端に配置されているGRINレンズ16b〜16eの焦点距離が、先端側光ファイバ11Taの先端に配置されているGRINレンズ16aの焦点距離よりも、夫々d、2d、3d及び4d長くなっている。このため、各先端側光ファイバ11Ta〜11Teに供給される低コヒーレンス光による集光点P1〜P5は、夫々異なる深度となる。ここで、本実施形態のOCTシステム1においても、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの各々に供給される低コヒーレンス光が断層像を鮮明に取得可能な深度幅はおおよそdとなっている。このため、先端側光ファイバ11Ta〜11Teに供給される低コヒーレンス光の夫々から形成される断層像を合成することによって、深度幅がおおよそ5dの断層像を形成することが可能となる。
In the present embodiment, the focal length of the
このように、本実施形態においても、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの先端部、GRINレンズ12a〜12e、及びマイクロミラー13a〜13eが、夫々おおよそ同一平面上に配置されるため、相対位置が移動しないように固定されるのは、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの先端部からマイクロミラー13a〜13e迄の比較的長さの短い部分に限定される。このため、OCTプローブ10の先端部の硬性部の大きさは小さなものとなり、可撓性に優れる為、挿通性に優れたOCTプローブとなる。
As described above, also in the present embodiment, the distal end portions of the distal end side optical fibers 11Ta to 11Te, the
また、本実施形態においても、各マイクロミラー13a〜13eが回転中心軸Aに垂直な同一平面上に配置されているので、各先端側光ファイバ11Ta〜11Teに供給される低コヒーレンス光によって形成される断層像は同一平面上の断層像となる。
Also in the present embodiment, since the
本実施形態においては、先端側光ファイバ11Ta〜11Teの先端部、GRINレンズ12a〜12e、及びマイクロミラー13a〜13eが、回転中心軸Aに沿って配置されたガイドワイヤ15に固定されている。ガイドワイヤ15にはトルク伝達率の高いワイヤを使用する事で、光ファイババンドル11は回転中心軸A周りにスムーズに回転可能となる。
In the present embodiment, the distal end portions of the distal end side optical fibers 11Ta to 11Te, the
なお、その他の構成については、本発明の第1の実施の形態のOCTシステムと同様であるので、詳細な説明は省略する。 Since other configurations are the same as those of the OCT system according to the first embodiment of the present invention, detailed description thereof is omitted.
1 OCTシステム
10 OCTプローブ
11 光ファイババンドル
11Ta〜11Te 先端側光ファイバ
12a〜12e GRINレンズ
13a〜13e マイクロミラー
15 ガイドワイヤ
31 ロータリージョイント
DESCRIPTION OF
Claims (6)
複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバの基端側に設けられた複数の集光用レンズと、
前記複数の光ファイバの先端側に設けられた複数のGRINレンズと、
前記複数のGRINレンズの先端側に設けられた複数のマイクロミラーと、
を有するOCTプローブと、
前記OCTシステムの低コヒーレンス光源からの光を前記複数の集光用レンズを介して前記光ファイバに分配すると共に該複数の光ファイバからの戻り光を集光して該OCTシステムの干渉計に送る分配集光器と、
を有し、
前記複数のマイクロミラーは、前記OCTプローブの回転中心軸に垂直な一平面上に配置されて、前記複数の光ファイバから出射される光を該一平面上の該回転中心軸を中心とする円の半径方向外側に向かって屈曲させるものであり、
前記複数の光ファイバから出射される光の集光点の、前記回転中心に対する距離は夫々異なることを特徴とするOCTシステム。 An OCT system for obtaining a tomographic image of a tubular living tissue,
A plurality of optical fibers;
A plurality of condensing lenses provided on the base end side of the plurality of optical fibers;
A plurality of GRIN lenses provided on the tip side of the plurality of optical fibers;
A plurality of micromirrors provided on the tip side of the plurality of GRIN lenses;
An OCT probe having
Light from the low-coherence light source of the OCT system is distributed to the optical fiber via the plurality of condensing lenses, and return light from the plurality of optical fibers is condensed and sent to the interferometer of the OCT system. A distribution concentrator;
Have
The plurality of micromirrors are arranged on a plane perpendicular to the rotation center axis of the OCT probe, and light emitted from the plurality of optical fibers is a circle around the rotation center axis on the plane. Is bent outward in the radial direction of
The OCT system characterized in that the distances of the condensing points of the light emitted from the plurality of optical fibers to the rotation center are different.
前記複数のマイクロミラーは、夫々前記回転中心軸に対する半径の異なる複数の円上に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のOCTシステム。 The plurality of GRIN lenses have the same optical characteristics;
The OCT system according to claim 1, wherein the plurality of micromirrors are arranged on a plurality of circles having different radii with respect to the rotation center axis.
前記複数のマイクロミラーは、夫々前記回転中心軸を中心とする同一の円上に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のOCTシステム。 A plurality of GRIN lenses having different focal lengths are disposed between the plurality of micromirrors and the plurality of optical fibers,
3. The OCT system according to claim 1, wherein the plurality of micromirrors are arranged on the same circle centered on the rotation center axis. 4.
前記分配集光器は、前記プローブ用光ファイバと前記複数の集光用レンズとの間に設けられ、前記低コヒーレンス光源からの光を平行にして該複数の集光用レンズに送ると共に、該複数の光ファイバからの戻り光を集光して前記プローブ用光ファイバに入射させる固定レンズを有し、
前記複数の集光用レンズは、前記固定レンズの光軸を中心とする同一円周上に配置されている
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のOCTシステム。
In the OCT system, light from the low coherence light source is incident to guide the light from the low coherence light source to the distribution concentrator, and return light from the plurality of optical fibers is incident to the return light. Having a probe optical fiber leading to the interferometer,
The distribution concentrator is provided between the probe optical fiber and the plurality of condensing lenses, sends light from the low coherence light source in parallel to the plurality of condensing lenses, and A fixed lens that collects return light from a plurality of optical fibers and enters the probe optical fiber;
6. The OCT system according to claim 1, wherein the plurality of condensing lenses are arranged on the same circumference with the optical axis of the fixed lens as a center.
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- 2009-09-14 JP JP2009211717A patent/JP2011056165A/en not_active Withdrawn
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