JP2012161545A - 光断層画像取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、歯科用などの光断層画像取得装置に関するもので、正確な断層画像を取得することを目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部２３と、この断層画像用演算部２３の演算結果を表示部１７へ出力する表示制御部４４と、を備え、断層画像用演算部２３の演算結果より、前記プローブの光入出部２と測定対象との間の距離が測定距離範囲外となったことを検出する測定距離範囲外検出部４３を設け、この測定距離範囲外検出部４３が検出した結果を、表示部１７に通知する通知手段を設けた。
【選択図】図７

Description

本発明は、たとえば、医療用として活用される光断層画像取得装置に関するものである。

従来、医療用として活用される光断層画像取得装置の構成は、以下のような構成となっていた。

すなわち、光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、この断層画像用演算部の演算結果を表示部へ出力する表示制御部と、を備えた構成となっていた（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。

国際公開第２００７／０６０９７３号

上記従来例における課題は、正確な光断層画像が表示できないことであった。

すなわち、上記従来の光断層画像取得装置では、測定対象の断層画像情報を表示するために、光を測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を測定光として取り込んでいたプローブを備えていたが、例えば、歯科用に使用する場合には、このプローブを測定対象としての歯に対して照射しやすいように、プローブを使用者が手に保持して、歯に近づけて測定する構成となっていた。

このようにすると、プローブの光の照射角度や照射位置を使用者が手で調整できるので、プローブの利便性を向上することができるが、測定対象の断層画像が正確に表示できないという現象が発生した。

本発明者は、このような測定対象の断層画像が正確に取得できない原因を鋭意検討する中で、プローブを測定対象である歯に対して、測定範囲より近づけすぎることによって、測定範囲外となった測定データが他の測定データに重畳して表示される折り返しという現象が発生し、結論として測定対象の断層画像が正確に表示できないことを見いだした。

そこで本発明は、正確な断層画像を表示することを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、この断層画像用演算部の演算結果を表示部へ出力する表示制御部と、を備え、前記断層画像用演算部の演算結果より、前記プローブの光入出部と測定対象との間の距離が測定距離範囲外となったことを検出する測定距離範囲外検出部を設け、この測定距離範囲外検出部が検出した結果を、表示部に通知する通知手段を設け、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、この断層画像用演算部の演算結果を表示部へ出力する表示制御部と、を備え、前記断層画像用演算部の演算結果より、前記プローブの光入出部と測定対象との間の距離が測定距離範囲外となったことを検出する測定距離範囲外検出部を設け、この測定距離範囲外検出部が検出した結果を、表示部に通知する通知手段を設けたものであるので、正確な光断層画像を表示することができる。

すなわち、本発明の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、前記プローブの光入出部と測定対象との間の距離が測定距離範囲外となったことを検出し、この検出した結果を、前記表示制御部は、表示部に通知することで、表示部を見た使用者は、現在の測定データは、プローブが測定対象に対して測定範囲外にあることを認識でき、プローブの位置を調整することで、測定範囲内に再調整できるので、正確な光断層画像を表示することができるのである。

本発明の一実施形態の使用例を示す斜視図 その斜視図 その表示部の正面図 その分解斜視図 その分解斜視図 その主要部の分解斜視図 その電気的なブロック図 その主要部の使用時の断面図 その折り返し発生時の表示部の正面図 その干渉光の周波数スペクトラム図 その折り返し検出のフローチャート その折り返し発生時の表示部の正面図

以下、本発明の一実施形態を添付図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における光断層画像取得装置の使用例を示す。

図１において、１はプローブ本体で、このプローブ本体１の前方には、光入出部２が突出した状態で装着されている。

あとで詳細に説明するが、この図１に示すように、本実施形態における光断層画像取得装置は、口腔３内に光入出部２を差し入れ、歯４のＸ軸方向の光断層画像をＹ軸方向に連続的に取得するものである。

さて、プローブ本体１は、図２に示すように片手で保持できるようにピストル形状をしており、後端には、ケーブル５を介して制御ボックス６が接続されている。なお、ケーブル５内には、光入出力用や電気的信号用の配線が収納されている。

また、プローブ本体１内には、図４から図６に示すごとく、測定用の近赤外光（１３１０ナノメートル）を平行光とするコリメータレンズ７を有し、このコリメータレンズ７からの近赤外光は、光走査部８で一軸方向に走査され、続いて、それに直交する方向に移動後、再び一軸方向に走査される、つまり、従来のブラウン管テレビにおける画像形成のための走査状態と同じ状態で走査される。

そして、この走査された光が、波長分離プリズム９、反射ミラー１０を介して図２の歯４に図４、図５のごとく照射される。この照射は、図３に示す表示画面１２の画像からも理解されるように、歯１１のＸ軸方向に走査され、そのＸ軸方向の走査時における断層画像は、図３上方の表示画面１３に表示される。

図３において、この表示画面１３には、下方の表示画面１２では、発見されなかった虫歯１４が断層画像で表示されている。たとえば、虫歯１４は、歯１１の表面では、わずかな黒シミにしか見えなかったものが、断層画像を撮れば表示画面１３のごとく、下方には大きく開口した状態であることが確認でき、この時には、直ちに虫歯治療を行うことになる。つまり、早期治療が可能になるものである。

つづいて、次の瞬間には、Ｙ軸方向にわずかに移動した状態で、再びＸ軸方向の走査が行われ、この時の画像は、再び表示画面１３に表示される。もちろん、このようにＸ軸方向の走査ごとに、直ちに表示画面１３にその断層画像を表示させなくても、後で歯科医の手操作により、画像を１枚ずつ送りながら確認することもできる。

さて、このような画像をつくるために、波長分離プリズム９の前方に、図５、図６に示すごとく照明用の発光素子１５が配置され、この発光素子１５からの光は、反射ミラー１０を介して歯１１に照射される。この照射により、歯から反射され、光入出力開口部１０ａから反射ミラー１０に入射した光は、再び反射ミラー１０で反射され、続いて、波長分離プリズム９、内部反射ミラー２８、内部反射ミラー２９を経由して、カメラ１６にて画像として検出され、それが、上述した表示画面１２に示す画像となる。

つまり、表示画面１２は、現在どの歯１１の断層画像を得ようとしているかということを、表示するためのものであって、この表示画面１２の画像を見ながら、図４および図５に示す近赤外光の走査が行われる。

このように、図４、図５に示すように、走査された近赤外光は、波長分離プリズム９を直進し、コリメータレンズ７を通過した後、ケーブル５を介して、（図２に示すところの）制御ボックス６にもどり、ここで画像処理され、この処理後の画像が図３の表示画面１３に表示されている。つまり、図３は、制御ボックス６の表示部１７を示している。

ここで、制御ボックス６における画像処理について説明する。

図７における光源１８は波長掃引光源で、この光源１８から出た光は分割部１９で分割され、その一部がケーブル５を介して光走査部８に供給され、上述した歯４に対する上述したＸ軸方向とＹ軸方向への走査が行われるものとなる。

また、分割部１９で分割された残りの光は、参照鏡２０で反射され、それが干渉部２１に供給される。干渉部２１では、参照鏡２０で反射された光と、光走査部８、ケーブル５を介して戻った光とを干渉をさせて干渉光を生成する。この干渉光は、受光部２２で電気信号に変換し、さらにこの電気信号をＡ／Ｄ変換した後に、その結果を断層画像用演算部２３に供給する。

断層画像用演算部２３では、干渉光のＡ／Ｄ変換結果に対してＦＦＴ演算を行い、測定対象である歯４の表面形状と、その断層画像情報を取得する。

制御部２４は、観察画像用演算部２５を制御し、図３に示す表示画面１２に観察画像をリアルタイムに表示させる。また、断層画像用演算部２３は、制御部２４で制御され、図３に示す表示画面１３の断層画像を表示させる。

ここで、表示画面１３に断層画像を表示する際に、この断層画像の表示範囲についての説明をする。

上述した分割部１９から参照鏡２０を経由して干渉部２１までの光学経路長Ｘと、分割部１９からプローブの光入出部２の光学経路の先端、つまり、プローブの光入出口を折り返して、干渉部までの光学経路長Ｙ、との差が干渉光のスペクトラムとして現れることになる。ここで、光学経路Ｘ＝Ｙとなる位置が、表示画面１３に表示される断層画像の表示開始位置Ｓとなる。この表示開始位置Ｓについては、後述の説明に用いることとする。

本実施形態における光走査部８は、図４、図５、図６に示すガルバノスキャナ２６により、コリメータレンズ７からの近赤外光を一軸方向（図４、図５のＸ方向）に走査し、前記一軸とは直交する他軸方向（図４、図５のＹ方向）に走査するガルバノスキャナ２６、２７を有する。

図８はプローブ本体１の光入出部２が、口腔内に挿入された場合の断面構造を示した図である。上述したように、プローブ本体１の前方には光入出部２が設けられ、その先端には、光偏向部材である反射ミラー１０が設けられ、さらには光透過性のカバー体である保護カバー３８が光入出部２の内部を前後に分けるようにして設けられている。

上述したように、プローブ本体１側から入射した光は、保護カバー３８を通過し、光屈折部材である反射ミラー１０によって偏向され、開口部３９を通って測定対象である歯４に照射される。歯４に照射された光は、反射して再び開口部３９から反射ミラー１０を経由して、保護カバー３８を通過し、プローブ本体１側に測定光として返っていくのである。

このプローブの開口部３９と歯４の間には、上述した断層画像の表示開始位置となる点Ｓが設定されている。

この表示開始位置Ｓの定義について説明する。まず、図７における分割部１９から参照鏡２０を経由して干渉部２１までの光学経路長Ｘと、分割部１９からプローブの光入出部２を経由して干渉部までの光学経路長Ｙとの差が等しくなる位置が表示開始位置Ｓとなる。

この表示開始位置Ｓの点から歯４の表面および、断層方向の画像を取得することになる。

以上の説明で本実施形態における、基本的な構成及び作用が理解されたところで、以下、本実施形態における特徴点について説明をする。

まず、再び図８に戻って、本実施形態における主要課題について説明する。

プローブの光の照射角度や照射位置を使用者が手で調整できるので、プローブの利便性を向上することができるが、プローブを測定対象である歯に対して、測定範囲より近づけすぎることによって、測定範囲外となった測定データが他の測定データに重畳して表示される折り返しという現象が発生し、測定対象の断層画像が正確に表示できないこととなった。

より具体的に図８を用いて説明すると、使用者が、プローブの光入出部２の開口部３９を歯４に対して、表示開始位置Ｓよりも近づけすぎた場合に、表示開始位置Ｓよりも、開口部３９に近づいた歯４の断層画像が他の断層画像に重畳してしまう折り返し現象が発生してしまうのであった。

次に、図９に折り返しが発生した場合の表示画面１３を示す。

この表示画面１３の上方に斜線で示す折り返し部４０が発生している。この折り返し部４０は、表示開始位置Ｓの水平線に対して、下方に線対称に折り返した状態で表示されている。

次に、この折り返し部４０が発生した状態での、干渉光の周波数スペクトラムを図１０に示す。

図１０（ｂ）には、図１０（ａ）の表示画面１３において、折り返し部４０が発生した箇所Ａでの周波数スペクトラムを図示している。

また、図１０（ｄ）では、図１０（ｃ）の表示画面１３のように、折り返しが発生しない正常な測定状態における周波数スペクトラムを示す。

図１０（ｂ）と図１０（ｄ）を比較してみると、図１０（ｄ）に示す、正常な測定状態での周波数スペクトラムでは、歯４の表面位置に相当する周波数ピーク４１に対して、周波数が高い側が低い側に対して、スペクトラムの値は大きくなっている。これに対して、図１０（ｂ）に示す、折り返し部４０が発生した周波数スペクトラムでは、周波数ピーク４１に対して、周波数が低い側が高い側に対して、スペクトラムの値は大きくなっている。

すなわち、干渉光の周波数スペクトラムにおいて、ピーク検出を行い、そのピーク検出位置に対して、所定の周波数範囲において高い周波数側のスペクトラムと、低い周波数側のスペクトラムを比較することで、折り返しが発生したかどうかの検出と、折り返し部の特定が可能となる。

次に、図１１に折り返しの検出と、折り返し部の特定を行うフローチャートを示す。

まず、干渉光の周波数スペクトラムを取得し（Ｓ１）、次に、周波数ピーク位置を検出し（Ｓ２）、次に、周波数ピーク位置に対して、所定の周波数範囲において高い周波数側のスペクトラムと、低い周波数側のスペクトラムを平均化し（Ｓ３）、次に、平均化したデータについて大小判定を行う（Ｓ４）。次に、高い周波数側の方が大きい場合は、折り返し無し、と判定し（Ｓ５）、次に、低い周波数側の方が大きい場合は、折り返し有り、と判定し（Ｓ６）、次に、折り返し部の特定を行う（Ｓ７）。

このようにして、折り返しが発生したかどうかの検出と、折り返し部の特定を行う。

次に、折り返しを検出した場合の表示部１７を図１２に示す。

断層画像を表示する表示画面１３の上方に斜線で示す折り返し部４０が発生している。この折り返し部４０を着色して表示する。

また、観察画像を表示する表示画面１２の中央に、測定箇所をマーカー４２で示している。このマーカー４２上の黒塗りで表示している箇所が、断層画像の折り返し部４０と対応する箇所である。このマーカー４２上の折り返し部４０と対応する箇所を、折り返していない箇所と異なる色で着色して表示する。

また、場合によっては、折り返しの発生を通知するメッセージやアイコンを表示部１７上に表示する。

このようにして、使用者に折り返しの発生を視覚的に通知する。

以上のように、本発明の実施形態における光断層画像取得装置では、図７に示すように、測定対象に光を照射する際に、前記プローブの光入出部２と測定対象との間の距離が測定距離範囲外となったことを断層画像用演算部からの干渉光の周波数スペクトラムより検出する測定距離範囲外検出部４３より検出し、この検出した結果を、表示制御部４４は、表示部１７に通知することで、表示部を見た使用者は、現在の測定データは、プローブが測定対象に対して測定範囲外にあることを認識でき、プローブの位置を調整することで、測定範囲内に再調整できるので、正確な光断層画像を表示することができるのである。

以上のように本発明は、光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、この断層画像用演算部の演算結果を表示部へ出力する表示制御部と、を備え、前記断層画像用演算部の演算結果より、前記プローブの光入出部と測定対象との間の距離が測定距離範囲外となったことを検出する測定距離範囲外検出部を設け、この測定距離範囲外検出部が検出した結果を、表示部に通知する通知手段を設けたものであるので、正確な光断層画像を表示することができる。

すなわち、本発明の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、前記プローブの光入出部と測定対象との間の距離が測定距離範囲外となったことを検出し、この検出した結果を、前記表示制御部は、表示部に通知することで、表示部を見た使用者は、現在の測定データは、プローブが測定対象に対して測定範囲外にあることを認識でき、プローブの位置を調整することで、測定範囲内に再調整できるので、正確な光断層画像を表示することができるのである。

したがって、たとえば、歯科用光断層画像取得装置として、広く活用が期待されるものである。

１ プローブ本体
２ 光入出部
３ 口腔
４ 歯
５ ケーブル
６ 制御ボックス
７ コリメータレンズ
８ 光走査部
９ 波長分離プリズム
１０ 反射ミラー
１１ 歯
１２ 表示画面
１３ 表示画面
１４ 虫歯
１５ 発光素子
１６ カメラ
１７ 表示部
１８ 光源
１９ 分割部
２０ 参照鏡
２１ 干渉部
２２ 受光部
２３ 断層画像用演算部
２４ 制御部
２５ 観察画像用演算部
２６ ガルバノスキャナ
２７ ガルバノスキャナ
２８ 内部反射ミラー
２９ 内部反射ミラー
３０ 光入出力部マウントスクリュー
３８ 保護カバー
３９ 開口部
４０ 折り返し部
４１ 周波数ピーク
４２ マーカー
４３ 測定距離範囲外検出部
４４ 表示制御部

Claims (4)

1. 光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むプローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、この断層画像用演算部の演算結果を表示部へ出力する表示制御部と、を備え、
   前記断層画像用演算部の演算結果より、前記プローブの光入出部と測定対象との間の距離が測定距離範囲外となったことを検出する測定距離範囲外検出部を設け、この測定距離範囲外検出部が検出した結果を、表示部に通知する通知手段を設けた光断層画像取得装置。
2. 前記表示制御部が断層画像情報を出力する表示部を備えた請求項１に記載の光断層画像取得装置。
3. 前記通知手段は、測定距離範囲外となった断層画像情報を着色して表示部に表示する構成とした請求項１または２に記載の光断層画像取得装置。
4. 前記通知手段は、前記測定距離範囲外となった箇所を観察画像に表示する構成とした請求項１から３のいずれか一つに記載の光断層画像取得装置。

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