JP2012002597A - 光断層画像化装置及び光断層画像化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】断層画像において光が届かずに深部の情報が得られていない領域（無信号領域）を明確に識別可能にする。
【解決手段】ＯＣＴプロセッサ４００の信号処理装置２２は、フーリエ変換部４１０で干渉信号から断層情報を生成し、対数変換部４１０及び平滑化処理部４２０で断層情報からノイズ成分を除去し、二値化処理部４４０でノイズ成分除去後の断層情報を二値化処理を行うことにより無信号領域を検出する。そして、無信号領域画像構築部４５０において無信号領域に基づく無信号領域画像を構築し、これとは別に構築された断層画像に無信号領域画像を画像合成部４８０で合成して、モニタ装置５００に合成画像を出力する。
【選択図】図９

Description

本発明は光断層画像化装置及び光断層画像化方法に係り、特に、断層画像において光が検出されない領域を明確に識別可能な光断層画像化装置及び光断層画像化方法に関する。

近年、例えば医療分野などで、非侵襲で生体内部の断層像を得る方法の一つとして、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）計測が利用されるようになってきた。このＯＣＴ計測は超音波計測に比べ、分解能が１０μｍ程度と一桁高く、生体内部の詳細な断層像が得られるという利点がある。また、断層像に垂直な方向に位置をずらしながら複数画像を取得して３次元断層像を得ることができる。

現在、癌の診断等の目的で生体の詳細な断層像を取得することが求められている。その方法として、従来から低干渉性光源から出力される光を走査して被検体に対する断層像を得る「Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ」が提案されている（特許文献１）。

また、近年は「Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ」の欠点である最適な信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られない、撮像フレームレートが低い、浸透深度（観察深度）が乏しいという問題を解決した改良型のＯＣＴである周波数ドメインＯＣＴ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）（特許文献２、非特許文献１）が利用さている。

一方、他の診断領域でも周波数ドメインＯＣＴ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）が利用されていて、広く臨床に供されている。

また、ＯＣＴ断層画像に関して、画像データに対して前処理（平滑化、平均処理等）を行った後、深度方向に微分フィルタを適用して、層の境界に対応する画素位置を特定する技術が開示されている（特許文献３、特許文献４）。

周波数ドメインＯＣＴ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測を行う装置構成で代表的な物としては、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）装置とＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）の２種類が挙げられる。

ＳＤ−ＯＣＴ装置は、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｏｄｅ）やＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源、白色光といった広帯域の低コヒーレント光を光源に用い、マイケルソン型干渉計等を用いて、広帯域の低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、測定光を測定対象に照射させ、そのとき戻って来た反射光と参照光とを干渉させ、この干渉光をスペクトロメータを用いて各周波数成分に分解し、フォトダイオード等の素子がアレイ状に配列されたディテクタアレイを用いて各周波数成分毎の干渉光強度を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより、光断層画像を構成するようにしたものである。

一方、ＳＳ−ＯＣＴ装置は、光周波数を時間的に掃引させるレーザを光源に用い、反射光と参照光とを各波長において干渉させ、光周波数の時間変化に対応した信号の時間波形を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより光断層画像を構成するようにしたものである。

ところで、ＯＣＴ計測は上述したように特定の領域の光断層画像を取得する方法であるが、内視鏡下では、例えば癌病変部を通常照明光内視鏡や特殊光内視鏡の観察により発見し、その領域をＯＣＴ測定することで、癌病変部がどこまで浸潤しているかを見わけることが可能となる。また、測定光の光軸を２次元的に走査することで、ＯＣＴ計測による深さ情報と合わせて３次元的な情報を取得することができる。

ＯＣＴ計測と３次元コンピュータグラフィック技術の融合により、マイクロメートルオーダの分解能を持つ測定対象の構造情報からなる３次元構造モデルを表示することが可能となる。以下では、このＯＣＴ計測による３次元構造モデルを３次元ボリュームデータと呼ぶ。

特開２０００−１３１２２２号公報 特表２００７−５１０１４３号公報 特開２００８−２０６６８４号公報 特開２００８−２０９１６６号公報

Optics Express, Vol.11, Issue22, pp.2953-2963 "High-speed optical frequency-domain imaging"

一般的に癌の診断においては、例えば癌が粘膜筋板層を浸潤しているか否かが治療方針に大きくかかわるため、粘膜筋板が連続して描出されているか、断絶しているかに着目して画像を観察することが多い。

それに対して、ＯＣＴでは、光を生体に照射して、反射光の強度を元に画像を生成しているが、組織の深部までは光が透過せず、深部から反射光が得られていない領域が存在する。このため、上記のように粘膜筋板の断裂に着目して画像を観察していて、粘膜筋板が描出されていなかったとしても、それが、粘膜筋板が断裂していることによるものなのか、光が届いていないためなのかの判断が難しく、誤診につながる恐れがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、断層画像において光が届かずに深部の情報が得られていない領域（無信号領域）を明確に識別可能な光断層画像化装置及び光断層画像化方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の光断層画像化装置は、波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、前記干渉信号に基づいて前記測定対象から反射光が得られていない無信号領域を検出する無信号領域検出手段と、前記無信号領域検出手段で検出された無信号領域に基づく無信号領域画像を構築する無信号領域画像構築手段と、前記断層画像と前記無信号領域画像を合成する画像合成手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の光断層画像化装置では、干渉信号に基づいて測定対象から反射光が得られていない無信号領域が検出され、当該検出された無信号領域に基づく無信号領域画像が構築され、通常の断層画像に無信号領域画像が合成される。これにより、断層画像において光が届かずに深部の情報が得られていない領域（無信号領域）を明確に識別可能となり、粘膜筋板層が抽出されていない領域が、粘膜筋板の断裂によるものなのか、干渉光が検出されていないことによるものかを、より確実に判断することが可能になる。その結果、癌が粘膜筋板層を浸潤しているかどうかの判断がより容易になる。

請求項２に記載の光断層画像化装置のように、請求項１に記載の光断層画像化装置であって、前記無信号領域検出手段は、前記干渉信号をフーリエ変換及び対数変換したデータを平滑化する平滑化処理手段と、前記平滑化処理手段により平滑化されたデータを閾値と比較して二値化する二値化処理手段と、を備えて構成されることが好ましい。

請求項３に記載の光断層画像化装置のように、請求項２に記載の光断層画像化装置であって、前記平滑化処理手段は、フレーム加算平均処理手段、ライン加算平均処理手段、及び移動平均処理手段の少なくともいずれか１つを備えて構成されることが好ましい。

請求項４に記載の光断層画像化装置のように、請求項１に記載の光断層画像化装置であって、前記無信号領域検出手段は、前記干渉信号をフーリエ変換及び対数変換したデータから無信号時のランダムノイズパターンを認識する無信号パターン認識処理手段を備えて構成されることが好ましい。

請求項５に記載の光断層画像化装置のように、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光断層画像化装置であって、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の層情報を抽出する層情報抽出手段と、前記層情報の特徴量を算出する特徴量算出手段と、前記特徴量に基づき前記層構造を強調した強調層構造画像を構築する強調層構造画像構築手段と、を備え、前記画像合成手段は、前記断層画像、前記無信号領域画像、及び前記強調層構造画像を合成することが好ましい。

請求項６に記載の光断層画像化装置のように、請求項５に記載の光断層画像化装置であって、前記画像合成手段は、前記断層画像と前記強調層構造画像と前記無信号領域画像とをあらかじめ設定した割合で加算して合成することが好ましい。

また、前記目的を達成するために、請求項７に記載の光断層画像化方法は、波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化方法であって、前記干渉信号に基づいて前記測定対象から反射光が得られていない無信号領域を検出する無信号領域検出ステップと、前記無信号領域検出ステップで検出された無信号領域に基づく無信号領域画像を構築する無信号領域画像構築ステップと、前記断層画像と前記無信号領域画像を合成する画像合成ステップと、を含むことを特徴とする。

請求項７に記載の光断層画像化方法では、干渉信号に基づいて測定対象から反射光が得られていない無信号領域が検出され、当該検出された無信号領域に基づく無信号領域画像が構築され、通常の断層画像に無信号領域画像が合成される。これにより、断層画像において光が届かずに深部の情報が得られていない領域（無信号領域）を明確に識別可能となり、粘膜筋板層が抽出されていない領域が、粘膜筋板の断裂によるものなのか、干渉光が検出されていないことによるものかを、より確実に判断することが可能になる。その結果、癌が粘膜筋板層を浸潤しているかどうかの判断がより容易になる。

請求項８に記載の光断層画像化方法のように、請求項７に記載の光断層画像化方法であって、前記無信号領域検出ステップは、前記干渉信号をフーリエ変換及び対数変換したデータを平滑化する平滑化処理ステップと、前記平滑化処理ステップにより平滑化されたデータを閾値と比較して二値化する二値化処理ステップと、を含むことが好ましい。

請求項９に記載の光断層画像化方法のように、請求項８に記載の光断層画像化方法であって、前記平滑化処理ステップは、フレーム加算平均処理ステップ、ライン加算平均処理ステップ、及び移動平均処理ステップの少なくともいずれか１つを含むことが好ましい。

請求項１０に記載の光断層画像化方法のように、請求項７に記載の光断層画像化方法であって、前記無信号領域検出ステップは、前記干渉信号をフーリエ変換及び対数変換したデータから無信号時のランダムノイズパターンを認識する無信号パターン認識処理ステップを含むことが好ましい。

請求項１１に記載の光断層画像化方法のように、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光断層画像化方法であって、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の層情報を抽出する層情報抽出ステップと、前記層情報の特徴量を算出する特徴量算出ステップと、前記特徴量に基づき前記層構造を強調した強調層構造画像を構築する強調層構造画像構築ステップと、を含み、前記画像合成ステップは、前記断層画像、前記無信号領域画像、及び前記強調層構造画像を合成することが好ましい。

請求項１２に記載の光断層画像化方法のように、請求項１１に記載の光断層画像化方法であって、前記画像合成ステップは、前記断層画像と前記強調層構造画像と前記無信号領域画像とをあらかじめ設定した割合で加算して合成することが好ましい。

本発明によれば、断層画像において光が届かずに深部の情報が得られていない領域（無信号領域）を明確に識別可能となり、粘膜筋板層が抽出されていない領域が、粘膜筋板の断裂によるものなのか、干渉光が検出されていないことによるものかを、より確実に判断することが可能になる。その結果、癌が粘膜筋板層を浸潤しているかどうかの判断がより容易になる。

第１の実施形態に係る光断層画像化装置を用いた画像診断装置を示す外観図 図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図 図２のＯＣＴプローブの断面図 図２の測定対象Ｓに対して光走査がラジアル走査の場合の断層画像のスキャン面を示す図 図４の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図 図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて断層画像を得る様子を示す図 図２の測定対象Ｓに対してセクタ走査を行って断層画像を取得する構成を示す図 図７の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図 図２の信号処理部の構成を示すブロック図 図９の画像合成部で生成される合成画像の一例を示す図 図９の断層画像構築部で構築される断層画像の一例を示す図 図３の信号処理部の他の構成を示すブロック図 第２の実施形態に係る信号処理部の構成を示すブロック図 図１３の画像合成部で生成される合成画像の一例を示す図 図１３の画像合成部で生成される中間画像の一例を示す図

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔第１の実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

＜画像診断装置の外観＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る光断層画像化装置を用いた画像診断装置を示す外観図である。

図１に示すように、画像診断装置１０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、光断層画像化装置としてのＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置５００とから構成されている。尚、内視鏡プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよい。

内視鏡１００は、手元操作部１１２と、この手元操作部１１２に連設される挿入部１１４とを備える。術者は手元操作部１１２を把持して操作し、挿入部１１４を被検者の体内に挿入することによって観察を行う。

手元操作部１１２には、鉗子挿入部１３８が設けられており、この鉗子挿入部１３８が先端部１４４の鉗子口１５６に連通されている。本実施形態では、ＯＣＴプローブ６００を鉗子挿入部１３８から挿入することによって、ＯＣＴプローブ６００を鉗子口１５６から導出する。ＯＣＴプローブ６００は、鉗子挿入部１３８から挿入され、鉗子口１５６から導出される挿入部６０２と、術者がＯＣＴプローブ６００を操作するための操作部６０４、及びコネクタ６１０を介してＯＣＴプロセッサ４００と接続されるケーブル６０６から構成されている。

＜内視鏡、内視鏡プロセッサ、光源装置の構成＞
［内視鏡］
内視鏡１００の先端部１４４には、観察光学系１５０、照明光学系１５２、及びＣＣＤ（不図示）が配設されている。

観察光学系１５０は、被検体を図示しないＣＣＤの受光面に結像させ、ＣＣＤは受光面上に結像された被検体像を各受光素子によって電気信号に変換する。本実施形態のＣＣＤは、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが所定の配列（ベイヤー配列、ハニカム配列）で各画素ごとに配設されたカラーＣＣＤである。

なお、符号１５４は、観察光学系１５０に向けて洗浄液や加圧エアを供給するための洗浄ノズルである。

［光源装置］
光源装置３００は、可視光を図示しないライトガイドに入射させる。ライトガイドの一端はＬＧコネクタ１２０を介して光源装置３００に接続され、ライトガイドの他端は照明光学系１５２に対面している。光源装置３００から発せられた光は、ライトガイドを経由して照明光学系１５２から出射され、観察光学系１５０の視野範囲を照明する。

［内視鏡プロセッサ］
内視鏡プロセッサ２００には、ＣＣＤから出力される画像信号が電気コネクタ１１０を介して入力される。このアナログの画像信号は、内視鏡プロセッサ２００内においてデジタルの画像信号に変換され、モニタ装置５００の画面に表示するための必要な処理が施される。

このように、内視鏡１００で得られた観察画像のデータが内視鏡プロセッサ２００に出力され、内視鏡プロセッサ２００に接続されたモニタ装置５００に画像が表示される。

＜ＯＣＴプロセッサ、ＯＣＴプローブの内部構成＞
図２は図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図である。

［ＯＣＴプロセッサ］
図２に示すＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）計測法による測定対象の光断層画像を取得するためのもので、測定のための光Ｌａを射出する第１の光源部（第１の光源ユニット）１２と、第１の光源部１２から射出された光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２に分岐するとともに、被検体である測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３と参照光Ｌ２を合波して干渉光Ｌ４を生成する光ファイバカプラ（分岐合波部）１４と、光ファイバカプラ１４で分岐された測定光Ｌ１を測定対象まで導波するとともに測定対象からの戻り光Ｌ３を導波する回転側光ファイバＦＢ１を備えるＯＣＴプローブ６００と、測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１まで導波するとともに回転側光ファイバＦＢ１によって導波された戻り光Ｌ３を導波する固定側光ファイバＦＢ２と、回転側光ファイバＦＢ１を固定側光ファイバＦＢ２に対して回転可能に接続し、測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３を伝送する光コネクタ１８と、光ファイバカプラ１４で生成された干渉光Ｌ４を干渉信号として検出する干渉光検出部２０と、この干渉光検出部２０によって検出された干渉信号を処理して光断層画像（以下、単に「断層画像」とも言う。）を取得する信号処理部２２を有する。また、信号処理部２２で取得された光断層画像はモニタ装置５００に表示される。

また、ＯＣＴプロセッサ４００は、測定の目印を示すためのエイミング光（第２の光束）Ｌｅを射出する第２の光源部（第２の光源ユニット）１３と、参照光Ｌ２の光路長を調整する光路長調整部２６と、第１の光源部１２から射出された光Ｌａを分光する光ファイバカプラ２８と、光ファイバカプラ１４で合波された戻り光Ｌ４およびＬ５を検出する検出部３０ａおよび３０ｂと、信号処理部２２への各種条件の入力、設定の変更等を行う操作制御部３２とを有する。

なお、図２に示すＯＣＴプロセッサ４００においては、上述した射出光Ｌａ、エイミング光Ｌｅ、測定光Ｌ１、参照光Ｌ２および戻り光Ｌ３などを含む種々の光を各光デバイスなどの構成要素間で導波し、伝送するための光の経路として、回転側光ファイバＦＢ１および固定側光ファイバＦＢ２を含め種々の光ファイバＦＢ（ＦＢ３、ＦＢ４、ＦＢ５、ＦＢ６、ＦＢ７、ＦＢ８など）が用いられている。

第１の光源部１２は、ＯＣＴの測定のための光（例えば、波長１．３μｍのレーザ光あるいは低コヒーレンス光）を射出するものであり、この第１の光源部１２は周波数を一定の周期で掃引させながら赤外領域である、例えば波長１．３μｍを中心とするレーザ光Ｌａを射出する光源である。この第１の光源部１２は、レーザ光あるいは低コヒーレンス光Ｌａを射出する光源１２ａと、光源１２ａから射出された光Ｌａを集光するレンズ１２ｂとを備えている。また、詳しくは後述するが、第１の光源部１２から射出された光Ｌａは、光ファイバＦＢ４、ＦＢ３を介して光ファイバカプラ１４で測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割され、測定光Ｌ１は光コネクタ１８に入力される。

また、第２の光源部１３は、エイミング光Ｌｅとして測定部位を確認しやすくするために可視光を射出するものである。例えば、波長０．６６μｍの赤半導体レーザ光、波長０．６３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光、波長０．４０５μｍの青半導体レーザ光などを用いることができる。そこで、第２の光源部１３としては、例えば赤色あるいは青色あるいは緑色のレーザ光を射出する半導体レーザ１３ａと、半導体レーザ１３ａから射出されたエイミング光Ｌｅを集光するレンズ１３ｂを備えている。第２の光源部１３から射出されたエイミング光Ｌｅは、光ファイバＦＢ８を介して光コネクタ１８に入力される。

光コネクタ１８では、測定光Ｌ１とエイミング光Ｌｅとが合波され、ＯＣＴプローブ６００内の回転側光ファイバＦＢ１に導波される。

光ファイバカプラ（分岐合波部）１４は、例えば２×２の光ファイバカプラで構成されており、固定側光ファイバＦＢ２、光ファイバＦＢ３、光ファイバＦＢ５、光ファイバＦＢ７とそれぞれ光学的に接続されている。

光ファイバカプラ１４は、第１の光源部１２から光ファイバＦＢ４およびＦＢ３を介して入射した光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割し、測定光Ｌ１を固定側光ファイバＦＢ２に入射させ、参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５に入射させる。

さらに、光ファイバカプラ１４は、光ファイバＦＢ５に入射され後述する光路長調整部２６によって周波数シフトおよび光路長の変更が施されて光ファイバＦＢ５を戻った光Ｌ２と、後述するＯＣＴプローブ６００で取得され固定側光ファイバＦＢ２から導波された光Ｌ３とを合波し、光ファイバＦＢ３（ＦＢ６）および光ファイバＦＢ７に射出する。

ＯＣＴプローブ６００は、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２と接続されており、固定側光ファイバＦＢ２から、光コネクタ１８を介して、エイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１が回転側光ファイバＦＢ１に入射される。入射されたこのエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して測定対象Ｓに照射する。そして測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を取得し、取得した戻り光Ｌ３を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２に射出するようになっている。

光コネクタ１８は、測定光（第１の光束）Ｌ１とエイミング光（第２の光束）Ｌｅとを合波するものである。

干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ６および光ファイバＦＢ７と接続されており、光ファイバカプラ１４で参照光Ｌ２と戻り光Ｌ３とを合波して生成された干渉光Ｌ４およびＬ５を干渉信号として検出するものである。

ここで、ＯＣＴプロセッサ４００は、光ファイバカプラ２８から分岐させた光ファイバＦＢ６上に設けられ、干渉光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ａと、光ファイバＦＢ７の光路上に干渉光Ｌ５の光強度を検出する検出器３０ｂとを有している。

干渉光検出部２０は、検出器３０ａおよび検出器３０ｂの検出結果に基づいて、干渉信号を生成する。

信号処理部２２は、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から断層画像を取得し、取得した断層画像をモニタ装置５００へ出力する。なお、本実施形態では、干渉光検出部２０で検出した干渉信号に基づいて測定対象Ｓから反射光が得られていない領域（無信号領域）を検出して、当該無信号領域に基づく無信号領域画像を生成し、断層画像に無信号領域画像を合成した画像がモニタ装置５００に出力されるようになっている。これを実現するための信号処理部２２の詳細な構成は後述する。

光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５の参照光Ｌ２の射出側（すなわち、光ファイバＦＢ５の光ファイバカプラ１４とは反対側の端部）に配置されている。

光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５から射出された光を平行光にする第１光学レンズ８０と、第１光学レンズ８０で平行光にされた光を集光する第２光学レンズ８２と、第２光学レンズ８２で集光された光を反射する反射ミラー８４と、第２光学レンズ８２および反射ミラー８４を支持する基台８６と、基台８６を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構８８とを有し、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変化させることで参照光Ｌ２の光路長を調整する。

第１光学レンズ８０は、光ファイバＦＢ５のコアから射出された参照光Ｌ２を平行光にするとともに、反射ミラー８４で反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５のコアに集光する。

また、第２光学レンズ８２は、第１光学レンズ８０により平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー８４上に集光するとともに、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２を平行光にする。このように、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２とにより共焦点光学系が形成されている。

さらに、反射ミラー８４は、第２光学レンズ８２で集光される光の焦点に配置されており、第２光学レンズ８２で集光された参照光Ｌ２を反射する。

これにより、光ファイバＦＢ５から射出した参照光Ｌ２は、第１光学レンズ８０により平行光になり、第２光学レンズ８２により反射ミラー８４上に集光される。その後、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ８２により平行光になり、第１光学レンズ８０により光ファイバＦＢ５のコアに集光される。

また、基台８６は、第２光学レンズ８２と反射ミラー８４とを固定し、ミラー移動機構８８は、基台８６を第１光学レンズ８０の光軸方向（図２矢印Ａ方向）に移動させる。

ミラー移動機構８８で、基台８６を矢印Ａ方向に移動させることで、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変更することができ、参照光Ｌ２の光路長を調整することができる。

操作制御部３２は、キーボード、マウス等の入力手段と、入力された情報に基づいて各種条件を管理する制御手段とを有し、信号処理部２２に接続されている。操作制御部３２は、入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、信号処理部２２における各種処理条件等の入力、設定、変更等を行う。

なお、操作制御部３２は、操作画面をモニタ装置５００に表示させてもよいし、別途表示部を設けて操作画面を表示させてもよい。また、操作制御部３２で、第１の光源部１２、第２の光源部１３、光コネクタ１８、干渉光検出部２０、光路長ならびに検出部３０ａおよび３０ｂの動作制御や各種条件の設定を行うようにしてもよい。

［ＯＣＴプローブ］
図３は図２のＯＣＴプローブの断面図である。

図３に示すように、挿入部６０２の先端部は、プローブ外筒６２０と、キャップ６２２と、回転側光ファイバＦＢ１と、バネ６２４と、固定部材６２６と、光学レンズ６２８とを有している。

プローブ外筒（シース）６２０は、可撓性を有する筒状の部材であり、光コネクタ１８においてエイミング光Ｌｅが合波された測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３が透過する材料からなっている。なお、プローブ外筒６２０は、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）および戻り光Ｌ３が通過する先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端、以下プローブ外筒６２０の先端と言う）側の一部が全周に渡って光を透過する材料（透明な材料）で形成されていればよく、先端以外の部分については光を透過しない材料で形成されていてもよい。

キャップ６２２は、プローブ外筒６２０の先端に設けられ、プローブ外筒６２０の先端を閉塞している。

回転側光ファイバＦＢ１は、線状部材であり、プローブ外筒６２０内にプローブ外筒６２０に沿って収容されており、固定側光ファイバＦＢ２から射出され、光コネクタ１８で光ファイバＦＢ８から射出されたエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を光学レンズ６２８まで導波するとともに、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに照射して光学レンズ６２８で取得した測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を光コネクタ１８まで導波し、固定側光ファイバＦＢ２に入射する。

ここで、回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２とは、光コネクタ１８によって接続されており、回転側光ファイバＦＢ１の回転が固定側光ファイバＦＢ２に伝達しない状態で、光学的に接続されている。また、回転側光ファイバＦＢ１は、プローブ外筒６２０に対して回転自在、及びプローブ外筒６２０の軸方向に移動自在な状態で配置されている。

バネ６２４は、回転側光ファイバＦＢ１の外周に固定されている。また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、光コネクタ１８に接続されている。

光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１の測定側先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端）に配置されており、先端部が、回転側光ファイバＦＢ１から射出された測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し集光するために略球状の形状で形成されている。

光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１から射出した測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し照射し、測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を集光し回転側光ファイバＦＢ１に入射する。

固定部材６２６は、回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８との接続部の外周に配置されており、光学レンズ６２８を回転側光ファイバＦＢ１の端部に固定する。ここで、固定部材６２６による回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８の固定方法は、特に限定されず、接着剤により、固定部材６２６と回転側光ファイバＦＢ１および光学レンズ６２８を接着させて固定されても、ボルト等を用い機械的構造で固定してもよい。なお、固定部材６２６は、ジルコニアフェルールやメタルフェルールなど光ファイバの固定や保持あるいは保護のために用いられるものであれば、如何なるものを用いても良い。

また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、後述する回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６によって回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４を回転させることで、光学レンズ６２８をプローブ外筒６２０に対し、矢印Ｒ２方向に回転させる。また、光コネクタ１８は、回転エンコーダを備え、回転エンコーダからの信号に基づいて光学レンズ６２８の位置情報（角度情報）から測定光Ｌ１の照射位置を検出する。つまり、回転している光学レンズ６２８の回転方向における基準位置に対する角度を検出して、測定位置を検出する。

さらに、回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８は、後述する駆動部により、プローブ外筒６２０内部を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブ外筒６２０の先端方向）に移動可能に構成されている。

また、図３左側は、ＯＣＴプローブ６００の操作部６０４における回転側光ファイバＦＢ１等の駆動部の概略を示す図である。

プローブ外筒６２０は、固定部材６７０に固定されている。これに対し、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６は、モータ６５２の回転に応じてギア６５４を介して回転するように構成されている。回転筒６５６は、光コネクタ１８に接続されており、測定光Ｌ１及び戻り光Ｌ３は、光コネクタ１８を介して回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２間を伝送される。

また、これらを内蔵するフレーム６５０は支持部材６６２を備えており、支持部材６６２は、図示しないネジ孔を有している。ネジ孔には進退移動用ボールネジ６６４が咬合しており、進退移動用ボールネジ６６４には、モータ６６０が接続されている。したがって、モータ６６０を回転駆動することによりフレーム６５０を進退移動させ、これにより回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８を図３のＳ１及びＳ２方向に移動させることが可能となっている。

ＯＣＴプローブ６００は、以上のような構成であり、光コネクタ１８により回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４が、図３中矢印Ｒ２方向に回転されることで、光学レンズ６２８から射出される測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し、矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に対し走査しながら照射し、戻り光Ｌ３を取得する。エイミング光Ｌｅは、測定対象Ｓに、例えば青色、赤色あるいは緑色のスポット光として照射され、このエイミング光Ｌｅの反射光は、モニタ装置５００に表示された観察画像に輝点としても表示される。

これにより、プローブ外筒６２０の円周方向の全周において、測定対象Ｓの所望の部位を正確にとらえることができ、測定対象Ｓを反射した戻り光Ｌ３を取得することができる。

さらに、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像を取得する場合は、駆動部により光学レンズ６２８が矢印Ｓ１方向の移動可能範囲の終端まで移動され、断層画像を取得しながら所定量ずつＳ２方向に移動し、又は断層画像取得とＳ２方向への所定量移動を交互に繰り返しながら、移動可能範囲の終端まで移動する。

このように測定対象Ｓに対して所望の範囲の複数の断層画像を得て、取得した複数の断層画像に基づいて３次元ボリュームデータを得ることができる。

図４は図２の測定対象Ｓに対して光走査がラジアル走査の場合の断層画像のスキャン面を示す図であり、図５は図４の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図である。干渉信号により測定対象Ｓの深さ方向（第１の方向）の断層画像を取得し、測定対象Ｓに対し図３矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に走査（ラジアル走査）することで、図４に示すように、第１の方向と該第１の方向と直交する第２の方向とからなるスキャン面での断層画像を取得することができる。またさらに、このスキャン面に直交する第３の方向に沿ってスキャン面を移動させることで、図５に示すように、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像が取得できる。

図６は図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて断層画像を得る様子を示す図である。図６に示すように、ＯＣＴプローブの挿入部６０２の先端部を、測定対象Ｓの所望の部位に近づけて、断層画像を得る。所望の範囲の複数の断層画像を取得する場合は、ＯＣＴプローブ６００本体を移動させる必要はなく、前述の駆動部によりプローブ外筒６２０内で光学レンズ６２８を移動させればよい。

なお、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓにラジアル走査するとしたが、これに限らない。図７は図２の測定対象Ｓに対してセクタ走査を行って断層画像を取得する構成を示す図であり、図８は図７の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図である。図７に示すように、ガルバノミラー９００を使用し、測定対象Ｓの上方からセクタ走査を行って断層画像を取得する構成にも適用でき、この場合もスキャン面を移動させることで、図８に示すように、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像が取得できる。

［信号処理部］
図９は図２の信号処理部２２の構成を示すブロック図である。

図９に示すように、本実施形態の信号処理部２２は、干渉光検出部２０から入力される干渉信号からモニタ装置５００に出力される画像を生成するための信号処理を行う処理部であり、主として、フーリエ変換部４１０、対数変換部４２０、平滑化処理部４３０、二値化処理部４４０、無信号領域画像構築部４５０、断層画像構築部４７０、画像合成部４８０、及び制御部４９０を備えて構成される。なお、制御部４９０は、操作制御部３２からの操作信号に基づき信号処理部２２の各部を制御する。

干渉光検出部２０には、波長掃引光源としての第１の光源部１２から射出された光が測定光と参照光に分割され、ＯＣＴプローブ６００から測定対象Ｓに測定光を照射したときに得られる反射光と参照光とが合波したときの干渉光が入力される。この干渉光検出部２０は、入力された干渉光（光信号）を干渉信号（電気信号）に変換する干渉信号生成部２０ａと、干渉信号生成部２０ａで生成された干渉信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換部２０ｂとから構成される。

ＡＤ変換部２０ｂでは、例えば、８０ＭＨｚ程度のサンプリングレートで１４ｂｉｔ程度の分解能でアナログ信号からデジタル信号への変換が実施されるが、これらの値に特に限定されるものではない。ＡＤ変換部２０ｂにおいてデジタル信号に変換された干渉信号は、信号処理部２２のフーリエ変換部４１０に入力される。

フーリエ変換部４１０は、干渉光検出部２０のＡＤ変換部２０ｂにおいてデジタル信号に変換された干渉信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数解析を行い、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光Ｌ３の強度、すなわち深度方向の反射強度データ（断層情報）を生成する。フーリエ変換部４１０でフーリエ変換されたデータ（断層情報）は、対数変換部４２０で対数変換される。対数変換されたデータは、後述の平滑化処理部４３０及び断層画像構築部４７０に入力される。

従来のＯＣＴでは、対数変換されたデータに対して輝度、コントラスト調整、表示サイズにあわせたリサンプル、ラジアル走査、セクタ走査等の走査方法に合わせての座標変換などを行い、断層画像として出力していたが、本実施形態では、対数変換されたデータに対して平滑化処理部４３０で平滑化処理が行われる。

平滑化処理部４３０は、３次元平滑化フィルタ部、２次元平滑化フィルタ部単独もしくは１次元フィルタ部と組み合わせで構成されてもよいが、フレーム加算平均処理部４３１、ライン加算平均処理部４３２、移動平均処理部４３３の１つ以上の組み合わせにより構成されることが望ましい。本例の平滑化処理部４３０は、フレーム加算平均処理部４３１、ライン加算平均処理部４３２、及び移動平均処理部４３３から構成される。

フレーム加算平均処理部４３１は、フレーム間のデータを平均することで平滑化を行う。この際、フレーム加算平均処理の方法としては単純フレーム加算平均、加重フレーム加算平均、循環型フレーム相関のいずれかが望ましいが、一般的に知られているどのような方法が用いられてもよい。また、加算平均を行うフレーム数についても特に限定されるものではない。

循環型フレーム相関は、以下の（式１）に基づいて、新規の入力フレームデータと現在の出力フレームデータをα：１−αの比率で合成して出力するフレームデータを生成するものである。１フレーム分のフレームメモリを確保することで実現できるので、フレーム加算平均に比べ少ないメモリで実現できる利点がある。

［ＯＵＴ（ｎ）］＝α×［ＩＮ］＋（１−α）×［ＯＵＴ（ｎ−１）］
（α≦１） …（式１）
ここで、ＯＵＴ（ｎ）はｎ番目の出力フレームデータ、ＩＮは新しい入力フレームデータ、ＯＵＴ（ｎ−１）は（ｎ−１）番目の出力フレームデータ、すなわち、１フレーム前の出力フレームデータ、αはフレ−ム相関係数を表す。

ライン加算平均処理部４３２は、走査ライン間でのデータを平均することで平滑化を行う。この際、ライン加算平均処理の方法としては単純加算平均又は加重加算平均が望ましいが、一般的に知られているどのような方法が用いられてもよい。また、加算平均を行うライン数についても特に限定されるものではない。

移動平均処理部４３３は、深度方向のデータを平均することで平滑化を行う。この際、移動平均処理の方法としては単純移動平均、加重移動平均、デジタルローパスフィルタのいずれかが望ましいが、一般的に知られているどのような方法が用いられてもよい。また、平均するデータ点数についても特に限定されるものではない。

二値化処理部４４０は、平滑化処理部４３０で平滑化処理されたデータを所定の閾値と比較することにより二値化処理を行う。このとき用いられる閾値は、あらかじめ設定された固定値でもよいし、操作制御部３２の入力手段（例えば操作パネルなど）からその都度入力されてもよい。

無信号領域画像構築部４５０は、二値化処理部４４０で二値化処理されたデータに基づき、モニタ装置５００、及びその表示方法にあわせて無信号領域画像を構築する。具体的には、輝度、コントラストの調整、表示サイズにあわせたリサンプル、ラジアル走査、セクタ走査等の走査方法に合わせての座標変換などにより無信号領域画像を構築する。

断層画像構築部４７０は、従来と同様にして通常の断層画像を構築する処理部であり、対数変換部４２０で対数変換されたデータが入力され、当該入力されたデータからモニタ装置５００及びその表示方法にあわせて断層画像を構築する。具体的には、無信号領域画像構築部４５０と同様、輝度、コントラストの調整、表示サイズにあわせたリサンプル、ラジアル走査、セクタ走査等の走査方法に合わせての座標変換などにより断層画像を構築する。

画像合成部４８０は、断層画像構築部４７０で構築された断層画像と無信号領域画像構築部４５０で構築された無信号領域画像を合成する。画像合成部４８０での画像合成方法は、断層画像と無信号領域画像をあらかじめ設定した割合で加算して合成する方法が望ましい。具体的には
（１）断層画像を１とした場合に対して無信号領域画像を一定の比率βで加算する方法
合成画像 ＝ 断層画像 ＋ β×無信号領域画像 （０＜β＜１）
もしくは、
（２）両者を一定の比率で加算する方法
合成画像 ＝ （１−β）×断層画像 ＋ β×無信号領域画像 （０＜β＜１）
である。ただし、画像の合成については、これらに限定するものではなく、断層画像上に無信号領域画像をスーパーインポーズする方法等、一般的に用いられているどのような方法を用いてもよい。このようにして合成された画像（合成画像）は、ＬＣＤモニタ等のモニタ装置５００に出力される。

次に、上記の如く構成された本実施形態の作用について説明する。

まず、干渉光検出部２０で生成された干渉信号が信号処理部２２に入力されると、フーリエ変換部４１０にてＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数解析が行われる。これにより、測定対象Ｓの深度方向の反射強度データ（断層情報）が生成される。

次に、フーリエ変換部４１０で生成された断層情報は、対数変換部４２０で対数変換され、さらに平滑化処理部４３０で平滑化処理が行われる。これにより、断層情報からノイズ成分が除去される。なお、本例の平滑化処理部４３０では、フレーム加算平均処理部４３１、ライン加算平均処理部４３２、及び移動平均処理部４３３でそれぞれ所定の平滑化処理が順次行われる。

次に、平滑化処理部４３０で平滑化処理されたデータ、すなわちノイズ成分除去後の断層情報は二値化処理部４４０に入力され、所定の閾値との比較により二値化処理が行われる。これにより、ノイズ成分除去後の断層情報は反射光が得られた領域（信号領域）と反射光が得られない領域（無信号領域）に分離される。

次に、二値化処理部４４０で二値化処理されたデータは無信号領域画像構築部４５０に入力され、当該入力されたデータに基づき、無信号領域画像が構築される。

一方、対数変換部４２０で対数変換されたデータは断層画像構築部４７０にも入力され、当該入力されたデータに基づき、従来と同様の通常の断層画像が構築される。

次に、無信号領域画像構築部４５０で構築された無信号領域画像と断層画像構築部４７０で構築された断層画像は画像合成部４８０にて合成される。この際、断層画像に無信号領域画像を重畳することにより合成画像が生成される。このようにして画像合成部４８０で生成された合成画像はモニタ装置５００に表示され、診断が可能となる。

ここで、図９の画像合成部４８０で生成される合成画像の一例を図１０に示す。なお、理解を容易にするために、（ａ）では画像合成部４８０で生成された合成画像に補助線を加えずにそのままの状態で表示したものを示し、（ｂ）では（ａ）に示した合成画像に無信号領域画像の輪郭を表す補助線を付加して表示したものを示している。

また、図１０に示した合成画像は、図７において説明したガルバノミラー９００を使用し、測定対象Ｓの上方からセクタ走査を行ったときに得られる合成画像を示している。このとき、平滑化処理部４３０では、フレーム加算平均処理部４３１で８フレームの単純加算平均、ライン加算平均処理部４３２で８ラインの単純加算平均、移動平均処理部４３３で２１点の単純移動平均を行うことにより、対数変換部４２０にて対数変換されたデータの平滑化処理が行われている。

図１０では、図面の制約上、すべてがグレースケール表示されているが、実際には、断層画像がグレースケール表示される一方で、無信号領域画像がカラー表示される。本例では、無信号領域画像が赤色で表示されている。このようにカラー表示された無信号領域画像を断層画像に重畳して表示することにより、断層画像において光が検出されない領域、すなわち無信号領域を容易に識別可能となる。

また、図１０に示した合成画像の比較例として、図９の断層画像構築部４７０で構築される断層画像の一例を図１１に示す。図１１に示した断層画像は、従来のＯＣＴの信号処理により得られるグレースケール断層画像と同じものであり、図１０に示した合成画像が生成されたときの元画像となる通常の断層画像を示している。

本実施形態では、無信号領域の検出方法としては上述した例に限定されるものではなく、例えば、無信号時のランダムノイズパターンを認識することにより無信号領域を検出することも可能である。

図１２は図３の信号処理部２２の他の構成を示すブロック図である。図１２中、図９と共通又は類似の構成要素には同一の符号を付している。

図１２に示した信号処理部２２Ｂは、図９の平滑化処理部４３０及び二値化処理部４４０に代えて、無信号パターン認識処理部４６０を備えている。

本構成によれば、対数変換部４２０で対数変換されたデータは、無信号パターン認識処理部４６０において無信号時のランダムノイズパターンの認識処理が行われることにより、無信号領域が検出される。そして、無信号パターン認識処理部４６０で検出された無信号領域に基づき、無信号領域画像構築部４５０で無信号領域画像が構築される。他の処理については図９の場合と同様である。

なお、無信号パターン認識処理部４６０で行われる認識処理は、特に限定されるものではなく、一般的に知られている方法を用いることができる。例えば、処理の容易性の観点から、２次元ＦＦＴによる周波数解析において特定の周波数成分が存在しないことによりランダムノイズパターンを認識する方法が好適である。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。

第２の実施形態は、第１の実施形態を改良したものであり、通常の断層画像に無信号領域画像が合成されるだけでなく、さらに層構造を強調した強調層構造画像（微分画像）が合成されて表示されるようになっている。これにより、粘膜筋板層のような層構造を容易に識別可能となり、粘膜筋板層が抽出されていない領域が粘膜筋板の断裂によるものなのか、干渉光が検出されていないことによるものかを、より確実に判断することが可能になる。

図１３は第２の実施形態に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。図１３中、図９と共通又は類似の要素には同一の番号を付している。

図１３に示すように、第２の実施形態としての信号処理部２２Ｃは、第１の実施形態の構成（図９参照）に加え、さらに、平滑化処理部７１０、微分処理部７２０、微分信号平滑化処理部７３０、微分画像構築部７４０を備えている。

平滑化処理部７１０は、対数変換部４２０で対数変換されたデータに対して平滑化処理を行う。この平滑化処理部７１０は、平滑化処理部４３０と同様の構成を有し、図３に示したように、フレーム加算平均処理部４３１、ライン加算平均処理部４３２、移動平均処理部４３３の１つ以上の組み合わせにより構成されることが望ましい。

なお、図１３では、平滑化処理部４３０と平滑化処理部７１０は異なる機能ブロックとして示されているが、これらは１つの機能ブロックに統合されていてもよいのはもちろんである。この場合、信号処理部２２Ｃが簡易な構成となるのでコストダウンを図ることが可能となる。

微分処理部７２０は、平滑化処理部７１０で平滑化処理されたデータに対して深度方向に微分処理を行う。これにより、特徴量としての微分信号が取得される。このとき行われる微分処理については、一般的に知られているものなので特に限定されるものではないが、一例としては、深度方向のデータ点ごとの差分を計算していく方法がある。

微分信号平滑化処理部７３０は、微分信号を深度方向に平均することで平滑化処理を行う。これにより、特徴量としての微分信号に含まれるノイズ成分が除去される。この際、平滑化処理の方法としては単純移動平均、加重移動平均、デジタルローパスフィルタのいずれかが望ましいが、一般的に知られているどのような方法が用いられてもよい。同様に、平均するデータ点数についても特に限定されるものではない。

微分画像構築部７４０は、平滑化した微分信号よりモニタ装置５００、及びその表示方法にあわせて強調層構造画像としての微分画像を構築する。具体的には、輝度、コントラストの調整、表示サイズにあわせたリサンプル、ラジアル走査、セクタ走査等の走査方法に合わせての座標変換などにより微分画像を構築する。

画像合成部４８０は、断層画像構築部４７０で構築された断層画像と、無信号領域画像構築部４５０で構築された無信号領域画像と、微分画像構築部７４０で構築された微分画像とを合成して、この合成された画像をモニタ装置５００に出力する。

画像合成部４８０での画像合成方法は、断層画像と微分画像と無信号領域画像とをあらかじめ設定した割合で加算して合成する方法が望ましい。具体的には、断層画像と微分画像と無信号領域画像とを合成する方法として、
（１）断層画像を１とした場合に対して微分画像を一定の比率βで無信号領域画像を一定の比率γで加算する方法
合成画像 ＝ 断層画像 ＋ β×微分画像 ＋ γ×無信号領域画像 （０＜β＜１）
もしくは、
（２）両者を一定の比率で加算する方法
合成画像 ＝ （１−β−γ）×断層画像 ＋ β×微分画像 ＋ γ×無信号領域画像（０＜β、γ＜１）
がある。ただし、画像の合成方法については、これらに限定するものではなく、断層画像上に微分画像や無信号領域画像をスーパーインポーズする方法等、一般的に用いられているどのような方法を用いてもよい。このように断層画像と微分画像と無信号領域画像とを合成することにより、画像合成部４８０から出力される合成画像が生成される。

画像合成部４８０から出力された合成画像はモニタ装置５００に表示され、診断が可能となる。

ここで、図１３の画像合成部４８０で生成される合成画像の一例を図１４に示す。図１４に示した合成画像は、図１１に示した断層画像を１とした場合、微分画像構築部７４０にて構築される微分画像を０．２の比率で加算して得られる中間画像（図１５参照）に対して、無信号領域画像構築部４５０で構築される無信号領域画像を重畳した画像である。

なお、図１４及び図１５では、図面の制約上、すべてがグレースケールで表示されているが、実際にモニタ装置５００に表示される合成画像は、断層画像がグレースケール表示される一方で、無信号領域画像と微分画像は互いに異なる色でカラー表示される。本例では、無信号領域画像が赤色で表示され、微分画像（すなわち粘膜筋板層）が黄色で表示されている。ここでは、理解を容易にするために、微分画像や無信号領域画像に対応する位置又は範囲に補助線（破線）を付加して表示している。

図１４に示した合成画像では、水平方向に沿った中央のライン（図中の破線）が粘膜筋板であり、このラインの中央部で断絶しているところが癌の浸潤により粘膜筋板が破壊されている部位である。

第２の実施形態では、微分画像構築部７４０において、平滑化された微分信号のうち所定の閾値、例えば０を超える、プラス成分のみを抽出して画像化し微分画像を構築することが好ましい。これにより、粘膜筋板のような層構造がより明瞭に描出可能になる。さらに、あらかじめ設定したカラーマップにより微分画像をカラー画像とすることがより好ましく、より目的の構造が認識しやすくなる。

第２の実施形態によれば、断層画像に無信号領域画像だけでなく微分画像を合成することで、モニタ装置５００に表示される合成画像には粘膜筋板層のような層構造に関する情報が付加されることになり、粘膜筋板層のような層構造を容易に識別可能となる。これにより、粘膜筋板層が抽出されていない領域が粘膜筋板の断裂によるものなのか、干渉光が検出されていないことによるものかを、より確実に判断することが可能になる。その結果、癌が粘膜筋板層を浸潤しているかどうかの判断がより容易になる。

なお、上述した各実施形態では、ＯＣＴプロセッサ４００としてＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）装置を用いて説明したが、これに限らず、ＯＣＴプロセッサ４００をＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）装置としても適用可能である。

以上、本発明の光断層画像化装置及び光断層画像化方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０…画像診断装置、２０…干渉光検出部、２０ａ…干渉信号生成部、２０ｂ…ＡＤ変換部、２２…信号処理部、１００…内視鏡、２００…内視鏡プロセッサ、３００…光源装置、４００…ＯＣＴプロセッサ、４１０…フーリエ変換部、４２０…対数変換部、４３０…平滑化処理部、４３１…フレーム加算平均処理部、４３２…ライン加算平均処理部、４３３…移動平均処理部、４４０…二値化処理部、４５０…無信号領域画像構築部、４６０…無信号パターン認識処理部、７１０…平滑化処理部、７２０…微分処理部、７３０…微分信号平滑化処理部、７４０…微分画像構築部、４７０…断層画像構築部、４８０…画像合成部、４９０…制御部、５００…モニタ装置

Claims (12)

1. 波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、
   前記干渉信号に基づいて前記測定対象から反射光が得られていない無信号領域を検出する無信号領域検出手段と、
   前記無信号領域検出手段で検出された無信号領域に基づく無信号領域画像を構築する無信号領域画像構築手段と、
   前記断層画像と前記無信号領域画像を合成する画像合成手段と、
   を備えたことを特徴とする光断層画像化装置。
2. 前記無信号領域検出手段は、
   前記干渉信号をフーリエ変換及び対数変換したデータを平滑化する平滑化処理手段と、
   前記平滑化処理手段により平滑化されたデータを閾値と比較して二値化する二値化処理手段と、
   を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像化装置。
3. 前記平滑化処理手段は、フレーム加算平均処理手段、ライン加算平均処理手段、及び移動平均処理手段の少なくともいずれか１つを備えて構成されることを特徴とする請求項２に記載の光断層画像化装置。
4. 前記無信号領域検出手段は、前記干渉信号をフーリエ変換及び対数変換したデータから無信号時のランダムノイズパターンを認識する無信号パターン認識処理手段を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像化装置。
5. 前記干渉信号に基づいて前記測定対象の層情報を抽出する層情報抽出手段と、
   前記層情報の特徴量を算出する特徴量算出手段と、
   前記特徴量に基づき前記層構造を強調した強調層構造画像を構築する強調層構造画像構築手段と、を備え、
   前記画像合成手段は、前記断層画像、前記無信号領域画像、及び前記強調層構造画像を合成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光断層画像化装置。
6. 前記画像合成手段は、前記断層画像と前記強調層構造画像と前記無信号領域画像とをあらかじめ設定した割合で加算して合成することを特徴とする請求項５に記載の光断層画像化装置。
7. 波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化方法であって、
   前記干渉信号に基づいて前記測定対象から反射光が得られていない無信号領域を検出する無信号領域検出ステップと、
   前記無信号領域検出ステップで検出された無信号領域に基づく無信号領域画像を構築する無信号領域画像構築ステップと、
   前記断層画像と前記無信号領域画像を合成する画像合成ステップと、
   を含むことを特徴とする光断層画像化方法。
8. 前記無信号領域検出ステップは、
   前記干渉信号をフーリエ変換及び対数変換したデータを平滑化する平滑化処理ステップと、
   前記平滑化処理ステップにより平滑化されたデータを閾値と比較して二値化する二値化処理ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項７に記載の光断層画像化方法。
9. 前記平滑化処理ステップは、フレーム加算平均処理ステップ、ライン加算平均処理ステップ、及び移動平均処理ステップの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の光断層画像化方法。
10. 前記無信号領域検出ステップは、前記干渉信号をフーリエ変換及び対数変換したデータから無信号時のランダムノイズパターンを認識する無信号パターン認識処理ステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の光断層画像化方法。
11. 前記干渉信号に基づいて前記測定対象の層情報を抽出する層情報抽出ステップと、
    前記層情報の特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
    前記特徴量に基づき前記層構造を強調した強調層構造画像を構築する強調層構造画像構築ステップと、を含み、
    前記画像合成ステップは、前記断層画像、前記無信号領域画像、及び前記強調層構造画像を合成することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光断層画像化方法。
12. 前記画像合成ステップは、前記断層画像と前記強調層構造画像と前記無信号領域画像とをあらかじめ設定した割合で加算して合成することを特徴とする請求項１１に記載の光断層画像化方法。