JP2013066559A - 光干渉断層画像処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＣＴ計測により、有益な情報が得られる領域に限定して処理することで処理負担、処理時間をできるだけ低減するようにした光干渉断層画像処理方法及びその装置を提供する。
【解決手段】次の一連の手順により内壁部表面の凹凸度合いに関する情報を生成し表示する。ＯＣＴ計測により得られた管腔の内壁部の断層画像を取得する（Ｓ１０）。断層画像においてプローブの領域を検出する（Ｓ１２）。断層画像において内壁部表面（管腔組織領域の表面）を検出する（Ｓ１４）。ステップＳ１２、Ｓ１４により検出したプローブ領域と内壁部表面の位置からプローブが内壁部表面に接触している接触領域を検出する（Ｓ１８）。内壁部表面のうちプローブの接触領域を除いた非接触領域に対して凹凸度合いや層の厚みの情報を生成するための処理を行い、その情報をモニタに表示する（Ｓ２０）
【選択図】図９

Description

本発明は光干渉断層画像処理方法及び装置に係り、特に、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）に代表される断層計測法によって取得される断層画像から診断を支援するための情報を得ることが可能な画像処理技術に関する。

従来から、光プローブを胆管や膵管、血管などの体腔内に挿入し、ラジアル走査をすることで、体腔内の断層画像を描出する画像診断が広く行われている。一例として先端に光学レンズ及び光学ミラーを取り付けた光ファイバを内蔵した光プローブを体腔内に挿入し、光ファイバの先端側に配置した光学ミラーをラジアル走査させながら、体腔内に光を出射し、組織からの反射光をもとに体腔内の断層画像を描出する光干渉断層診断装置(ＯＣＴ: Optical Coherent Tomography)が利用されている（特許文献１、２参照）。

このようなＯＣＴによる計測時（ＯＣＴ計測時）において、光プローブ（プローブ外壁面）を測定部位に接触（密着）させることによって光プローブを安定的に固定し、その状態でラジアル走査等を行って断層画像を取得することが行われている。特許文献３、４によれば、ＯＣＴ計測によって断層画像が取得された測定部位のうち、光プローブ（外壁面）が接触している領域（接触領域）の方が、光プローブが接触していない領域（非接触領域）よりも高分解能、高精度の断層画像が得られることを知見している。そして、このことに鑑み、ラジアル走査により得られる全周の断層画像から接触領域と非接触領域とを判別し、接触領域の断層画像を高い精度で処理し、非接触領域の断層画像を低い精度で処理すること（又は、処理しないこと）が提案されている。これによれば、接触領域の断層画像が重要と考える場合には、その接触領域の断層画像のみが高精度に処理されるため、処理負担の軽減、処理時間の短縮等が図れるという利点がある。

特開２０１１−０７２４０１号公報 特開２０１１−０７２４０２号公報 特開２００９−０７４８５４号公報 特表２００９−０７２２８０号公報

ところで、胆管や膵管等の管腔の内壁部において、癌等の病変が生じた場合には、内壁部の表面（上皮）に乳頭状隆起が発生し、又は、ランダムに細胞（上皮細胞）が増殖し、内壁部表面に凹凸形状が観測されることが知られている。このような癌等による形態変化は、胆管、膵管に限らず、病変が生じていない正常時において内壁部表面が滑らかである臓器、例えば気管支、咽頭、食道、尿管等においても同様に生じることが知られている。

したがって、ＯＣＴ計測により得られた断層画像から内壁部表面の凹凸度合いを知ることによって癌等による病変部を見つけることが可能となる。特に、内壁部表面の凹凸度合いに関する情報を診断者に提供することができれば、診断に有益な情報を提供することもできる。

一方、上述のように管腔の内壁部表面に光プローブを接触させた状態でＯＣＴ計測を行う場合がある。その場合、内壁部表面に病変による凹凸形状が生じていたとしても、光プローブが接触している接触領域では、内壁部表面が平滑化されて凹凸形状が失われている。したがって、内壁部表面の凹凸度合いに関する情報を得たい場合には、特許文献３、４とは逆に、内壁部表面のうち光プローブが接触している接触領域の断層画像の情報は有益ではなく、光プローブが接触していない非接触領域の断層画像の情報が重要となる。そのため、接触領域における凹凸度合いの情報を診断者に提供することは、その情報自体が余り有益ではない上に、断層画像から凹凸度合いの情報を取得し生成するには断層画像を解析処理する必要があることから、処理負担、処理時間を無駄に増大させるという不利益がある。

また、管腔の内壁部は層構造を有し、例えば胆管や膵管では上皮層、繊維層、間隙層とうように３層構造を有している。このような場合に各層の厚み、特に内壁面側の最上層（上皮層）の厚みは癌等による病変が生じると通常よりも厚くなることが知られている。したがって、ＯＣＴ計測により得られた断層画像から層の厚みに関する情報を取得し、その情報を診断者に提供することができれば診断に有益な情報を提供することができる。

しかしながら、光プローブが接触している接触領域では光プローブの押圧により層の厚みが減ることから、凹凸度合いに関する情報と同様に、層の厚みに関しても正しい情報を取得することができない。

そのため、凹凸度合いに関する情報と同様に接触領域における層の厚みに関する情報を提供することは、余り有益ではなく、処理負担、処理時間を無駄に増大させてしまう可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＯＣＴ計測により得られた胆管、膵管などの管腔の内壁部の断層画像を解析処理して内壁部表面（管腔内壁面）の凹凸度合いや内壁部の層の厚み等の情報を生成し表示する場合に、有益な情報が得られる領域に限定して処理することで処理負担、処理時間をできるだけ低減するようにした光干渉断層画像処理方法及びその装置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、本発明の光干渉断層画像処理装置は、光干渉断層計測により管腔内の光断層画像を取得する取得手段と、前記光断層画像において前記光干渉断層計測を行うために前記管腔内に挿入された光プローブの外壁面の位置を検出するプローブ外壁面検出手段と、前記光断層画像において前記管腔の内壁面の位置を検出する管腔内壁面検出手段と、前記管腔内壁面検出手段により検出された前記管腔の内壁面の位置と、前記プローブ外壁面検出手段により検出された前記光プローブの外壁面の位置とに基づいて、前記管腔の内壁面のうち、前記光プローブが接触している接触領域と、前記光プローブが接触してない非接触領域とを判別する接触領域／非接触領域判別手段と、前記取得手段により取得された光断層画像に基づいてユーザに提供する情報の生成処理を行う情報生成手段であって、前記管腔の内壁面のうち、前記接触領域／非接触領域判別手段により判別された前記非接触領域に対してのみ前記生成処理を行い、前記接触領域／非接触領域判別手段により判別された前記接触領域に対しては前記生成処理を行わない情報生成手段と、前記情報生成手段により生成された情報を表示する表示手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、断層画像においてユーザに提供する有益な情報が得られない領域として光プローブが管腔内壁面に接触している領域（接触領域）が検出される。一方、有益な情報が得られる領域として光プローブが管腔内壁面に接触していない領域（非接触領域）が検出される。そして、ユーザに提供する情報を生成するための処理が非接触領域に対してのみ行われる。したがって、有益な情報が得られない接触領域に対しては情報を生成するための処理が行われず、不要な処理負担、処理時間が低減される。

本発明では、前記情報生成手段は、前記管腔内壁面検出手段により検出された前記管腔の内壁面の位置に基づき、前記管腔の内壁面の凹凸度合いに関する情報の生成処理を行うことが望ましい。即ち、接触領域では内壁面の凹凸形状が失われている可能性があるため凹凸度合いに関する有益な情報が得られない。したがって、非接触領域に対してのみ凹凸度合いに関する情報の生成処理を行うことによって不要な処理負担、処理時間が低減されることになる。

また、前記情報生成手段は、前記凹凸度合いに関する情報として前記凹凸度合いを示す評価値を算出する処理を行うものとすることができる。本形態は、凹凸度合いに関する情報として凹凸度合いを数値として示す態様を示す。

また、前記情報生成手段は、前記光断層画像において前記管腔の内壁面を示すラインを平均化した平滑化ラインを求める処理を含むものとすることができる。凹凸度合いの情報を生成する際に、管腔内壁面の概形状として平滑化ラインを算出する必要が生じる場合が考えられ、その演算処理には、大きな処理負担、処理時間を要する。そのため、その演算処理を凹凸度合いに関して有益な情報が得られる非接触領域のみに限定して行うことによって、処理負担、処理時間を大幅に軽減することができる。

本発明では、前記情報生成手段は、前記管腔の層構造を有する内壁部の所定の層の厚みに関する情報の生成処理を行うことが望ましい。即ち、接触領域では層の厚みが本来よりも小さくなっている可能性があるため層の厚みに関する有益な情報が得られない。したがって、非接触領域に対してのみ層の厚みに関する情報の生成処理を行うことによって不要な処理負担、処理時間が低減されることになる。

また、前記情報生成手段は、前記光断層画像において前記層の境界を検出する処理を含む態様が考えられる。この場合、層の境界を検出するための演算処理には大きな処理負担、処理時間を要する。したがって、その演算処理を層の厚みに関して有益な情報が得られる非接触領域のみに限定して行うことによって、処理負担、処理時間を大幅に軽減することができる。

また、前記管腔は、胆管、膵管、気管支、咽頭、食道、又は尿管であるものとすることができる。本発明が有効な管腔の具体的臓器、器官を示したものであり、いずれも正常時には管腔内壁面が滑らかであり、癌などの病変が生じると管腔内壁面に凹凸形状が観測される部位である。また、いずれも正常時には略決まった厚みの上皮層を有しており、癌などの病変が生じると上皮層が肥厚する等の層の厚みに変化が生じる部位である。

本発明の光干渉断層画像処理方法は、光干渉断層計測により管腔内の光断層画像を取得する取得工程と、前記光断層画像において前記光干渉断層計測を行うために前記管腔内に挿入された光プローブの外壁面の位置を検出するプローブ外壁面検出工程と、前記光断層画像において前記管腔の内壁面の位置を検出する管腔内壁面検出工程と、前記管腔内壁面検出工程により検出された前記管腔の内壁面の位置と、前記プローブ外壁面検出工程により検出された前記光プローブの外壁面の位置とに基づいて、前記管腔の内壁面のうち、前記光プローブが接触している接触領域と、前記光プローブが接触してない非接触領域とを判別する接触領域／非接触領域判別工程と、前記取得工程により取得された光断層画像に基づいてユーザに提供する情報の生成処理を行う情報生成工程であって、前記管腔の内壁面のうち、前記接触領域／非接触領域判別工程により判別された前記非接触領域に対してのみ前記生成処理を行い、前記接触領域／非接触領域判別工程により判別された前記接触領域に対しては前記生成処理を行わない情報生成工程と、前記情報生成工程により生成された情報を表示する表示工程と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、断層画像においてユーザに提供する有益な情報が得られない領域として光プローブが管腔内壁面に接触している領域（接触領域）が検出される。一方、有益な情報が得られる領域として光プローブが管腔内壁面に接触していない領域（非接触領域）が検出される。そして、ユーザに提供する情報を生成するための処理が非接触領域に対してのみ行われる。したがって、有益な情報が得られない接触領域に対しては情報を生成するための処理が行われず、不要な処理負担、処理時間が低減される。

本発明では、前記情報生成工程は、前記管腔内壁面検出工程により検出された前記管腔の内壁面の位置に基づき、前記管腔の内壁面の凹凸の度合いに関する情報の生成処理を行うことが望ましい。即ち、接触領域では内壁面の凹凸形状が失われている可能性があるため凹凸度合いに関する有益な情報が得られない。したがって、非接触領域に対してのみ凹凸度合いに関する情報の生成処理を行うことによって不要な処理負担、処理時間が低減されることになる。

また、前記情報生成工程は、前記凹凸度合いに関する情報として前記凹凸度合いを示す評価値を算出する処理を行うものとすることができる。本形態は、凹凸度合いに関する情報として凹凸度合いを数値として示す態様を示す。

また、前記情報生成工程は、前記光断層画像において前記管腔の内壁面を示すラインを平均化した平滑化ラインを求める処理を含むものとすることができる。凹凸度合いの情報を生成する際に、管腔内壁面の概形状として平滑化ラインを算出する必要が生じる場合が考えられ、その演算処理には、大きな処理負担、処理時間を要する。そのため、その演算処理を凹凸度合いに関して有益な情報が非接触領域のみに限定して行うことによって、処理負担、処理時間を大幅に軽減することができる。

本発明では、前記情報生成工程は、前記管腔の層構造を有する内壁部の所定の層の厚みに関する情報の生成処理を行うことが望ましい。即ち、接触領域では層の厚みが本来よりも小さくなっている可能性があるため層の厚みに関する有益な情報が得られない。したがって、非接触領域に対してのみ層の厚みに関する情報の生成処理を行うことによって不要な処理負担、処理時間が低減されることになる。

また、前記情報生成工程は、前記光断層画像において前記層の境界を検出する処理を含む態様が考えられる。この場合、層の境界を検出するための演算処理には大きな処理負担、処理時間を要する。したがって、その演算処理を層の厚みに関して有益な情報が得られる非接触領域のみに限定して行うことによって、処理負担、処理時間を大幅に軽減することができる。

また、前記管腔は、胆管、膵管、気管支、咽頭、食道、又は尿管であるものとすることができる。本発明が有効な管腔の具体的臓器、器官を示したものであり、いずれも正常時には管腔内壁面が滑らかであり、癌などの病変が生じると管腔内壁面に凹凸形状が観測される部位である。また、いずれも正常時には略決まった厚みの上皮層を有しており、癌などの病変が生じると上皮層が肥厚する等の層の厚みに変化が生じる部位である。

本発明によれば、ＯＣＴ計測により得られた胆管、膵管などの管腔の内壁部の断層画像を解析処理して内壁部表面の凹凸度合いや内壁部の層の厚み等の情報を生成し表示する場合に有益な情報が得られる光プローブの非接触領域に限定して処理を行うことで処理負担、処理時間を低減することができる。

本発明の実施形態に係る断層画像処理装置を適用した画像診断装置の外観図 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 測定対象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の信号処理部の構成を示すブロック図 胆管等の管腔に挿入されたＯＣＴプローブにより測定が行われるときの様子を簡略的に示した概略図 図７の断層画像解析部で行われる処理の流れを示したフローチャート 図８の測定により得られる断層画像データから生成される断層画像（元画像）の一例を示した図 図１０の断層画像からＯＣＴプローブの内壁面（最小コストパス）が検出された様子を示した図 図１０の断層画像からＯＣＴプローブの外壁面（プローブ表面ライン）が検出された様子を示した図 図１０の断層画像から管腔組織領域を検出する際にヒステリシス２値化処理が行われた後の様子を示した図 図１０の断層画像から管腔組織領域を検出する際に２値化画像が得られたときの様子を示した図 図１０の断層画像のうち管腔の内壁部表面（管腔内壁面）を検出する際の処理手順の説明に使用したＯＣＴプローブと管腔組織領域のみの断層画像を示した図 図１５の断層画像から管腔組織領域の輪郭線を抽出した後の様子を示した図 図１６の管腔組織領域の輪郭線から表面側の輪郭線（内壁部表面ライン）を抽出した後の様子を示した図 図１７の内壁部表面ラインのうち、ＯＣＴプローブが接触していない非接触領域のラインを抽出した後の様子を示した図 管腔の内壁部表面（内壁部表面ライン）の平滑化ラインを求めるためのオープニング処理を施している様子を示した図 管腔の内壁部表面の平滑化ラインを示した図 管腔の内壁部の層境界ラインを示した図

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。

図１は本発明の実施形態に係る光干渉断層画像処理装置を適用した画像診断装置の外観図である。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、断層画像処理装置としての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。なお、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。

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。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断層情報（断層画像）を取得するためのものである。

ＯＣＴプロセッサ４００は、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ＯＣＴプローブ６００の光コネクタ１８に導くとともに、ＯＣＴプローブ６００内の回転側光ファイバ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、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断層情報（断層画像）を取得する信号処理部２２を有する。信号処理部２２で取得された断層情報は画像化されてモニタ装置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（干渉光）Ｌ４及びＬ５を検出する検出部３０ａ及び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。

ＯＣＴプロセッサ４００に接続されるＯＣＴプローブ６００は、固定側光ファイバＦＢ２を介して導波された測定光Ｌ１を測定対象Ｓまで導波するとともに測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を導波する回転側光ファイバＦＢ１と、この回転側光ファイバ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及び戻り光Ｌ３を伝送する光コネクタ１８と、を備える。

なお、図２に示したＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００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及び戻り光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及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、赤外領域の波長可変レーザ光、あるいは低コヒーレンス光）を射出するものである。本例の第１の光源部１２は、赤外の波長域で光周波数（波長）を一定の周期で掃引させながらレーザ光Ｌａ（例えば、波長1.3μmを中心とするレーザ光）を射出する波長可変光源である。

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６６０ｎｍの赤半導体レーザ光、波長６３０ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光、波長４０５ｎｍの青半導体レーザ光などを用いることができる。本実施形態における第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（第１の光束）Ｌ１とエイミング光（第２の光束）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及び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及び光路長の変更が施されて光ファイバＦＢ５を戻った参照光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）及び光ファイバ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。

干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ６及び光ファイバ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及びＬ５を干渉信号として検出するものである。

光ファイバカプラ２８から分岐させた光ファイバＦＢ６の光路上には、干渉光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ａが設けられ、光ファイバＦＢ７の光路上には干渉光Ｌ５の光強度を検出する検出器３０ｂが設けられている。干渉光検出部２０は、検出器３０ａ及び検出器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情報を取得し、取得した断層情報を画像化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、断層画像を解析処理し、管腔の内壁部表面（管腔内壁面）の凹凸度合いや、内壁部の層（上皮層、繊維層、間隙層とうような層構造を有する部位の各層、又は特定の層）の厚み等に関する情報を生成しモニタ装置５００に表示するようになっている。信号処理部２２については後で詳述する。

参照光Ｌ２の光路長を可変するための光路長調整部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及び反射ミラー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とを有する。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により参照光Ｌ２の光路長が調整される。

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及び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。

図３はＯＣＴプローブ６００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（シース）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及び戻り光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）及び戻り光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。

また、キャップ６２２には、ガイドワイヤを挿通するためのガイドワイヤ用孔６２３が形成されており、ガイドワイヤ用孔６２３は、キャップ６２２の側面に一方の開口６２３Ａを有し、前面に他方の開口６２３Ｂを有している。ガイドワイヤは、事前に測定部位に配置されてＯＣＴプローブ６００をその位置に案内するためのものであり、測定位置に配置したガイドワイヤをこのガイドワイヤ用孔６２３に挿通させ、ＯＣＴプローブ６００を先方に進行させることによって、ＯＣＴプローブ６００をガイドワイヤに案内させて測定部位まで移動させることができる。このようにガイドワイヤを使用してＯＣＴプローブ６００を案内することによって、ＯＣＴプローブ６００を直接進入させることが難しい胆管や膵管等の管腔へのＯＣＴプローブ６００の配置を容易に行うことができる。

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いる。回転側光ファイバＦＢ１は、光コネクタ１８で合波された測定光Ｌ１とエイミング光Ｌｅとを光学レンズ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まで導波する。この戻り光Ｌ３は、光コネクタ１８を介して固定側光ファイバＦＢ２に入射する。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。回転側光ファイバＦＢ１及びバネ６２４は、回転筒６５６とともに光コネクタ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）に配置されている。光学レンズ６２８の先端部（光出射面）は、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。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及び光学レンズ６２８を接着させて固定してもよいし、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よい。

回転側光ファイバＦＢ１及びバネ６２４は、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及びバネ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（回転側光ファイバＦＢ１の光軸を回転中心とする回転方向）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る。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の照射位置が検出される。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、モータ６６０を含む駆動機構により、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。

図３の左側には、ＯＣＴプローブ６００の操作部６０４における回転側光ファイバＦＢ１等の駆動機構の概略構成が示されている。

プローブ外筒６２０は、固定部材６７０に固定されているのに対し、回転側光ファイバＦＢ１及びバネ６２４の基端部は、回転筒６５６に接続されている。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。

回転筒６５６、モータ６５２、ギア６５４、及び光コネクタ１８を内蔵するフレーム６５０は、支持部材６６２を備えている。支持部材６６２は、図示しないネジ孔を有しており、該ネジ孔には進退移動用ボールネジ６６４が咬合している。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。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（プローブ外筒６２０の長手方向に沿った軸方向、すなわち、回転側光ファイバＦＢ１の光軸に沿った方向）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、モータ６６０の駆動によって回転側光ファイバＦＢ１及びバネ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に対し、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る。このエイミング光Ｌｅの反射光（測定対象Ｓからの反射光）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。

このような回転方向に沿った光走査により、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立体的な領域の断層情報を取得する場合は、モータ６６を含む駆動機構により回転側光ファイバＦＢ１及び光学レンズ６２８が矢印Ｓ１方向の移動可能範囲の終端まで移動され、断層情報を取得しながら所定量ずつＳ２方向に移動し、又は断層情報の取得と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断層情報を取得することによって３次元ボリュームデータを得ることができる。

図４は、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情報のスキャン面を示す図であり、図５は図４の断層情報により構築される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（Ｚ方向）の断層情報を取得し、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、Ｚ方向とＺ方向と直交するＸ方向とからなるスキャン面での断層情報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Ｙ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立体的な領域の断層情報が取得できる。

図６は内視鏡１００の鉗子口１５６から導出されたＯＣＴプローブ６００を用いて断層情報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６００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、断層情報を得る。所望の立体的な領域の断層情報を取得する場合は、必ずしもＯＣＴプローブ６００本体を移動させる必要はなく、前述の駆動機構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。

本実施形態の画像診断装置１０は、ＯＣＴプロセッサ４００の信号処理部２２において行われる断層画像の解析処理に特徴を有するものである。以下、信号処理部２２の構成について説明する。

図７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７に示すように、信号処理部２２は、主として、フーリエ変換部４１０、対数変換部４２０、断層画像構築部４５０、断層画像解析部４６０、及び制御部４９０を備えて構成される。

制御部４９０は、信号処理部２２の各部の動作を制御するためのものである。また、操作制御部３２の操作に従って各種処理が実施されるように、各部に対して制御信号が出力される。また、後述する断層画像解析部４６０で行われる解析処理の各種条件を設定する。

フーリエ変換部４１０には、干渉光検出部２０から出力された干渉信号が入力される。フーリエ変換部４１０は、入力された干渉信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行う機能を有する。フーリエ変換部４１０では、干渉信号にＦＦＴを行うことにより、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光（戻り光）Ｌ３の強度、すなわち深度方向の反射強度データが生成され出力される。

対数変換部４２０には、フーリエ変換部４１０から出力された反射強度データが入力される。対数変換部４２０は、反射強度データのダイナミックレンジを広げるために対数変換を行う機能を有する。対数変換部４２０からは、対数変換された反射強度データが出力される。

断層画像構築部４５０には、対数変換部４２０から出力された反射強度データが入力される。断層画像構築部４５０は、反射強度データを断層画像として視覚化するための画像処理機能を有し、例えば、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、ラジアル走査等の走査方法に合わせての座標変換などを行う。断層画像構築部４５０では、断層画像を示す断層画像データが生成され、この断層画像データは断層画像解析部４６０又はモニタ装置５００に出力される。

断層画像解析部４６０は、断層画像構築部４５０から出力された断層画像データが入力される。断層画像解析部４６０は、断層画像データに基づき、管腔の内壁部表面の凹凸度合いに関する情報を生成しモニタ装置５００に出力する機能を有する。

次に、上記の如く構成された信号処理部２２の作用について説明する。

まず、胆管や膵管などの細径の管腔内にＯＣＴプローブ６００を挿入する場合、前もってガイドワイヤを管腔内に留置しておく。ガイドワイヤを留置する方法については周知であるため、ここでは説明を省略する。そして、図３に示したＯＣＴプローブ６００のガイドワイヤ用孔５４にガイドワイヤ２１０を基端側から通して、ガイドワイヤ２１０に沿ってＯＣＴプローブ６００を管腔内に挿入し、観察したい部位に配置する。

次に、ＯＣＴプローブ６００の先端を管腔内の内壁面に接触（密着）させた状態で、ＯＣＴプローブ６００の先端に配置される光学レンズ６２８から測定対象に測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を出射することにより測定が行われる。

図８は、胆管等の管腔８００内にＯＣＴプローブ６００が挿入されたときの様子を示した断面図（ＯＣＴプローブ６００の軸方向に垂直な方向の断面図）である。図８中、符号７００はガイドワイヤ、符号７０４は胆泥をそれぞれ表している。なお、図８では、ＯＣＴプローブ６００のプローブ外筒６２０内に収容されている内蔵物（光学レンズ６２８や光ファイバなど）の図示は省略している。

ＯＣＴプローブ６００による測定が開始されると、図７に示した干渉光検出部２０には、ＯＣＴプローブ６００から測定対象Ｓに測定光Ｌ１を照射したときに得られる反射光Ｌ３と参照光Ｌ２とが合波したときの干渉光が干渉光検出部２０に入力される。なお、参照光Ｌ２は、上述したように、第１の光源部１２から射出された光を分割して得られるものである。

図７に示すように、干渉光検出部２０では、干渉信号生成部２０ａで干渉光（光信号）を干渉信号（電気信号）に変換する処理が施され、さらにＡＤ変換部２０ｂで干渉信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する処理が行われる。なお、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でデジタル信号に変換された干渉信号は、信号処理部２２に出力される。

信号処理部２２に入力された干渉信号は、フーリエ変換部４１０でＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数解析が行われる。これにより、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光（戻り光）Ｌ３の強度、すなわち深度方向の反射強度データが生成される。この反射強度データは、対数変換部４２０にて対数変換が行われ、断層画像構築部４５０に出力される。

断層画像構築部４５０では、入力された反射強度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、ラジアル走査等の走査方法に合わせての座標変換などの画像処理が行われ、断層画像を示すデータとして断層画像データが生成される。この断層画像データは断層画像解析部４６０又はモニタ装置５００に出力される。

断層画像解析部４６０では、断層画像データに基づき、断層画像の中から管腔８００の内壁部（管腔組織）８０２の表面（内壁部表面）８０４を抽出し（図８参照）、内壁部表面８０４の凹凸度合いや内壁部８０２の層の厚みに関する情報を生成する。このとき、内壁部表面８０４のうち、ＯＣＴプローブ６００（プローブ外筒６２０の外壁面）が接触している領域（接触領域）は、ＯＣＴプローブ６００の接触によって、本来の凹凸形状が失われており、また、本来の層の厚みとも相違しているため、接触領域でのそれらの情報は有益ではない。そこで、処理負担、処理時間の軽減のためＯＣＴプローブ６００の接触領域を除く非接触領域のみに対して凹凸度合いや層の厚みの情報を生成するための処理が行われる。このようにして生成された情報は、モニタ装置５００に出力される。これにより、モニタ装置５００には、内壁部表面８０４の凹凸度合いの情報が表示され、診断者による癌などの病変の診断を支援することがきる。

ここで、信号処理部２２において行われる断層画像の補正処理について説明する。図９は図７の断層画像解析部４６０で行われる処理の流れを示したフローチャート図である。以下、図９に示した各処理について詳述する。

まず、断層画像構築部４５０から断層画像の画像データを取得する（ステップＳ１０）。このとき取得される画像データから生成される断層画像の一例を図１０に示す。図１０に示した断層画像は２次元の極座標系で示されており、横軸はＯＣＴプローブ６００の長軸周りの円周方向の位置（回転角）θを示し、縦軸はＯＣＴプローブ６００の光出射端から出射される測定光Ｌ１の出射方向（測定光Ｌ１の光軸方向であって、測定対象Ｓの深さ方向とする方向）の深さ位置ｒを示しており、縦軸下向きが測定光Ｌ１の出射方向となっている。

図１０に示した断層画像は、図８のように胆管等の管腔８００内に挿入されたＯＣＴプローブ６００を用いて取得されたものである。この断層画像の中には、ＯＣＴプローブ６００のプローブ外筒６２０の画像や、ＯＣＴプローブ６００を管腔内に挿入するときの挿入補助具として用いられるガイドワイヤ７００の画像が含まれている。また、管腔８００の内壁部８０２における一部の領域の管腔組織７０２の画像や管腔内に充たされた液体に浮遊する浮遊物７０４（胆管における胆泥に相当）の画像が含まれる。なお、各対象物の画像も各対象物と同一符号を付し、対象物と対象物の画像とを区別することなく説明する。

次に、断層画像の中からプローブ領域（プローブ表面ラインの位置）を検出する（ステップＳ１２）。

ここで、プローブ領域の検出方法の一例として、動的計画法を利用した方法について説明する。この方法では、まず、ステップＳ１０で取得された断層画像、例えば図１０に示した断層画像（原画像）に対して２Ｄカボールフィルタを掛けて、ＯＣＴプローブ６００のプローブ外筒６２０の内壁面を示すラインが強調されたエッジ強調画像を生成する。なお、２Ｄカボールフィルタのパラメータは次のように設定されており、σr'=3.0、σθ'=2.0、λ=6.4、φ=0.0、ψ=0.0である。

次に、上記のようにして生成されたエッジ強調画像の符号を反転し、検出したいエッジほどマイナス値となるコスト画像に変換する。そして、コスト画像上の探索範囲(例えばｒ＝３〜６０ピクセル)において、動的計画法により画像左端から右端へ向かって積算コスト値が最小となるパスを検出する。この際、動的計画法で局所積算コスト最小値を探索するための縦方向（ｒ方向）の範囲は、現在注目画素±１に制限しており、探索パスの形状が縦方向に階段状に大きくずれることがないように調整している。この結果、図１１に示すように、最後に検出された積算コスト値が最小となるパス（最小コストパス）７０６がプローブ外筒６２０の内壁面を示すラインとなる。

次に、上記のようにして求められた最小コストパス７０６（すなわち、プローブ外筒６２０の内壁面を示すライン）をプローブ外筒６２０の側壁部の肉厚分だけ下方向（ｒ方向）へシフトさせ、図１２に示すように、プローブ外筒６２０の外壁面を示すラインとしてプローブ表面ライン７０８を検出する。本例では、最小コストパスから３０ピクセル分だけ下方向へシフトしている。これにより、プローブ表面ライン７０８から上側（プローブ６００の外周から中心軸に向かう向き）の領域をプローブ領域として検出することができる。

以上が、動的計画法を利用した方法の説明である。なお、プローブ領域の検出方法としては、動的計画法を利用した方法に限定されず、それ以外の方法を用いてもよい。

次に、断層画像の中から管腔組織領域を検出する（ステップＳ１４）。

ここで、図１０に示した断層画像の中から管腔組織７０２の領域（管腔組織領域７０２とする）の検出方法の一例として、領域抽出法を利用した方法について説明する。この方法では、まず、ステップＳ１０で取得された断層画像、例えば図１０に示した断層画像（原画像）に対して、σ＝２．０（ピクセル）のガウシアン平滑化フィルタを掛けて、高周波ノイズを除去した画像を生成する。

次に、上記の原画像（すなわち、図１０に示した断層画像）に対して、ＯＣＴプローブ６００の光学レンズ６２８から出射される測定光Ｌ１の減衰による背景成分を指数関数でモデル化したものを最小二乗フィッティングすることによって、背景成分画像を生成する。なお、本例では、以下のモデル式を用いている。

ここで、左辺をＰ（ｒ,θ）としているが、θは等方的なＯＣＴの光の放射角度なので、上式右辺にθ依存性は含まれていない。ただし、フィッティング用のデータとしては、すべてのθにおける画素値を使用している。また、最小二乗法を単純な線形問題に帰着させるため、定数項ｃについては縦(r)方向の下側２０ピクセル領域の画素値の平均値ｃ0を予め求めて代入する。

最後に、高周波ノイズを除去した画像から背景成分画像Ｐ（ｒ,θ）を引いて、原画像から高周波ノイズ及び背景成分を除去した差分画像を生成する。

次に、差分画像に対し、ヒステリシス２値化によって管腔組織表面の候補領域を得る。その際、ヒステリシス２値化の閾値は高めの閾値Ｈと低めの閾値Ｌを使用している。本例では、Ｈ＝４５．０、Ｌ＝１５．０である。ヒステリシス２値化処理では、図１３に示すように、高めの閾値Ｈと低めの閾値Ｌとによる検出領域を求め、低めの閾値Ｌにより検出された領域のうち、高めの閾値Ｈにより検出された領域を内包する領域だけを残し、図１４に示すような最終的な２値化結果が得られる。

次に、各２値化領域に対し、面積、円形度、コントラストなどの特徴量を算出する。これらの特徴量に対して閾値処理を行い、ＦＰ領域（ノイズ領域）と判定された２値化領域を削除する。

次に、各２値化領域の各画素を中心としてある半径(例えば１５ピクセル)の円を描画し、隣接する円同士が重なり合う領域を１つのクラスタとみなす。各クラスタのうち、最大面積を持つクラスタを管腔組織領域７０２として検出する。

以上が、領域抽出法を利用した方法の説明である。なお、管腔組織領域の検出方法としては、領域抽出法を利用した方法に限定されず、それ以外の方法を用いてもよい。

次に、管腔組織領域の表面（管腔の内壁部表面）を検出する（ステップＳ１６）。

まず、図１０に示した断層画像の中からステップＳ１２で検出したプローブ領域のプローブ表面ラインとステップＳ１４で検出した管腔組織領域の輪郭線を抽出する。図１５は、図１０の断層画像のうち、ＯＣＴプローブ６００（プローブ外筒６２０）と管腔組織領域７０２のみを拡大して示した図であり、これに対して、図１６に示すように、プローブ表面ライン７０８と管腔組織領域７０２の輪郭線７１０を抽出する。プローブ表面ライン７０８はステップＳ１２において既に得られているものであり、管腔組織領域７０２の輪郭線７１０は、周知のエッジ検出の手法等を用いて抽出することができる。

次に、管腔組織領域７０２の輪郭線７１０のうち、上側の輪郭線、即ち、図８において管腔８００の内壁部表面８０４となる管腔組織領域７０２の表面を抽出する。図１６において、縦軸（ｒ軸）方向に輪郭線７１０上の２点が重なって存在する場合（横軸（θ軸）の座標値が同一となる２点が存在する場合）には、そのｒ座標値が小さい方の点を上側の輪郭線上の点として抽出し、他方を排除する。ｒ軸方向に輪郭線７１０上の点が１点のみ存在する場合（管腔組織領域７０２の左右両端）には、その点を上側の輪郭線上の点として抽出する。これによって、図１７に示すように輪郭線７１０のうちの上側の輪郭線７１２が抽出される。この上側の輪郭線７１２は図８における管腔８００の内壁部表面８０４の一部の輪郭形状を示し、以下、内壁部表面ライン７１２と言うものとする。

次に、ＯＣＴプローブ６００の接触領域を検出する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８で求めた内壁部表面ライン７１２上の各点に対して、プローブ表面ライン７０８までの最短距離を算出する。即ち、内壁部表面ライン７１２上の各点に対してｒ軸方向に存在するプローブ表面ライン７０８上の点までの距離を算出する。そして、内壁部表面ライン７１２上の各点のうち、算出した距離が所定の閾値（例えば１０ピクセル）以下となる点を、ＯＣＴプローブ６００が接触している接触領域に属する点と判断する。内壁部表面ライン７１２のうち、接触領域に属すると判断した点からなる線上の領域が接触領域となる。一方、内壁部表面ライン７１２のうち接触領域以外の領域は、ＯＣＴプローブ６００が接触していない非接触領域と判断する。なお、内壁部表面ライン７１２上の各点のうち、算出した距離が前記閾値より大きい点を非接触領域に属する点と判断して非接触領域を求め、非接触領域以外の領域を接触領域として求めてもよい。

このようにして接触領域を検出すると、図１７に示した内壁部表面ライン７１２の領域のうち、接触領域を非処理データ領域として以下の処理対象から除外し、図１８に示すように非接触領域を処理データ領域７１４として以下の処理対象とする。

次に、管腔組織領域の表面（管腔の内壁部表面）の凹凸度合いに関する情報、及び、管腔組織領域の内部（管腔の内壁部）の層の厚みに関する情報を生成し、表示する（ステップＳ２０）。なお、凹凸度合いに関する情報と層の厚みに関する情報のうち、オペレータが表示することを望む情報(両方又はいずれか一方)を操作制御部３２の入力手段により選択するようにし、選択された情報のみの生成と表示を行うようにしてもよいし、選択されていない情報についても選択された情報とともに生成は行い、表示は行わないようにしてもよい。

初めに、凹凸度合いに関する情報として凹凸度合いを数値化した評価値を算出する場合について説明する。凹凸度合いの評価値を算出する場合、ステップＳ１６において求めた内壁部表面８０４を示す内壁部表面ライン７１２の領域のうち、非接触領域となる処理データ領域７１４のみで処理を行う。

まず、図１８のように処理データ領域７１４に対して図１９のように半リング型構造要素７１５によるオープンニング（モフォロジ）処理を施す。これによって図２０のように内壁部表面ライン７１２のうちの処理データ領域７１４におけるラインを平滑化した平滑化ライン７１６が求められる。なお、平滑化ライン７１６を求める方法はモフォロジ演算によるオープニング処理によらず、他の方法を用いてもよい。この平滑化ライン７１６は、内壁部表面ライン７１２の概形状を示し、平滑化ライン７１６上の各点に対して、内壁部表面ライン７１２と平滑化ライン７１６との間の距離的な差異を求めることで、内壁部表面ライン７１２の処理データ領域７１４（非接触領域）における凹凸度合いを示す評価値を算出することができる。

例えば、平滑化ライン７１６上の各点を順次着目点とし、着目点を中心とする平滑化ライン７１６上の所定長さ範囲において、平滑化ライン７１６上の各点に対して内壁部表面ライン７１２と平滑化ライン７１６との間の距離を算出する。即ち、平滑化ライン７１６上の各点と、それらの各点における平滑化ライン７１６の法線と交わる内壁部表面ライン７１２上の交点（対応点）との距離を算出する。そして、算出した距離のうち、最小値と最大値との差を着目点（又は着目点に対応する内壁部表面ライン７１２上の対応点）における凹凸度合いを示す評価値として求める。これによって、内壁部表面ライン７１２の処理データ領域７１４（非接触領域）の各点における凹凸度合いの評価値を算出することができる。

このようして求めた凹凸度合いを示す評価値の情報は、例えば、その評価値の大きさに応じた色を内壁部表面ライン７１２に付した断層画像を生成してモニタ装置５００に表示することや、グラフ化してモニタ装置５００に表示することや、ポインティングデバイスで指定された箇所に対して数値でモニタ装置５００に表示することで診断者に提供することが可能である。

続いて、層の厚みに関する情報として管腔組織領域の最も表面側となる上皮層の厚みを算出する場合について説明する。上皮層の厚みを算出する場合も凹凸度合いの評価値を算出する場合と同様にステップＳ１６において求めた内壁部表面８０４を示す内壁部表面ライン７１２の領域のうち、非接触領域となる処理データ領域７１４（接触領域に対して深さ方向に存在する管腔組織領域を含む領域）のみで処理を行う。

まず、図１０に示した断層画像（原画像）のうち、管腔組織領域のステップＳ１８により検出された非接触領域の断層画像、即ち、図１８に示す処理データ領域７１４の内壁部表面ライン７１２よりも下側の領域（深さ位置ｒが大きい座標範囲）の断層画像に対してステップＳ１２のプローブ領域の検出処理と同様の処理（エッジ強調・動的計画法）を施し、上皮層とその下の層（例えば繊維層）との境界線を示す層境界ラインを求める。これにより、例えば、ステップＳ８により図１８のように検出された非接触領域（処理データ領域７１４）の内壁部表面７１２に対して、図２１のような層境界ライン７３０が得られる。なお、層境界ライン７３０の求める方法はエッジ強調・動的計画法以外であってもよい。

そして、層境界ライン７３０上の各点に対して内壁部表面ライン７１２と層境界ライン７３０との間の距離を算出する。即ち、層境界ライン７３０上の各点と、それらの各点における層境界ライン７３０の法線に交わる内壁部表面ライン７１２上の交点（対応点）との距離を算出する。これによって、処理データ領域７１４（非接触領域）の層境界ライン７３０の各点（又はそれら各点に対応する内壁部表面ライン７１２上の各対応点）における上皮層の厚みが算出される。なお、凹凸度合いの評価値と同様に、層境界ライン７３０の各点を順次着目点として、着目点を中心とする層境界ライン７３０上の所定長さの範囲における各点での上皮層の厚みを平均化し、その平均化した値を着目点での厚みとしてもよい。

このようして求めた上皮層の厚みの情報は、例えば、その厚みの大きさに応じた色を、層境界ライン７３０、内壁部表面ライン７１２、又は上皮層の領域に付した断層画像を生成してモニタ装置５００に表示することや、グラフ化してモニタ装置５００に表示することや、ポインティングデバイスで指定された箇所に対して数値でモニタ装置５００に表示することで診断者に提供することが可能である。なお、凹凸度合いを示す評価値の情報と、上皮層の厚みの情報とを同時に表示することも容易に可能であり、例えば、グラフ化して表示する場合や、ポインティングデバイスで指定された箇所に対して数値で表示する場合には、色、文字、記号等を用いていずれの情報であるかを識別して表示する態様が可能であり、また、各情報を異なる形態で表示すること、例えば、いずれか一方の情報を断層画像に付した色によって表示し、他方の情報をポインティングデバイスで指定された箇所に対する数値によって表示する態様も可能である。

また、層の厚みに関して生成し、表示する情報は、上皮層（最上層）の厚みに限らない。例えば、胆管や膵管の内壁部は、上皮層、繊維層、間隙層からなる３層構造を有しており、上皮層の厚みを算出する場合と同様の方法により、繊維層や間隙層の厚み、又は特定の層の圧みを算出し、モニタ装置５００に表示させるようにしてもよい。また、どの層の厚みを算出して表示させるかをオペレータが選択できるようにしてもよい。

以上のように、凹凸度合いや層の厚みに関する情報を生成するための処理を、内壁部表面ライン７１２の全範囲に対して行うのではなく、ＯＣＴプローブ６００が接触していない非接触領域である処理データ領域７１４に対してのみ行い、ＯＣＴプローブ６００が接触して凹凸度合いや層の厚みに関して有効な情報が得られない接触領域に対しては行わないことによって、処理負担、処理時間を大幅に軽減することができる。特に、凹凸度合いを算出する際のオープニング処理や層の厚みを算出する際の層境界ラインの検出は、時間のかかる処理であるため、接触領域に対する余計な処理を省略することで、処理時間を大幅に短縮することができる。

以上、上記処理の説明で使用した図１６〜図２１のような断層画像は、断層画像解析部４６０の処理過程において実際に生成してモニタ装置５００に表示させることが可能であり、適宜、それらの断層画像をモニタ装置５００に表示させるようにしてもよい。例えば、図１７のような断層画像を生成するとともに、内壁部表面ライン７１２におけるＯＣＴプローブ６００の非接触領域である処理データ領域７１４に、接触領域と異なる色を付してモニタ装置５００に表示するようにしてもよい。色ではなく輝度、透過率、点灯と点滅などの表示形態を非接触領域と接触領域とで異なるようにして表示するようにしてもよい。これによって、診断者が接触領域と非接触領域とを容易に判別できるようにすることができる。また、図１８のような断層画像、即ち、内壁部表面ライン７１２の処理データ領域７１４のみの断層画像を生成するとともに所定の色を付す等の表示形態に特徴を持たせて、その断層画像を、図１０のような未加工の断層画像の対応部分に重ね合せてモニタ装置５００に表示するようにしてもよい。さらに、図２０、図２１のような断層画像、又は、その中の平滑化ライン７１６や層境界ライン７３０を図１０やその他の断層画像の対応部分に付加したものをモニタ装置５００に表示するようにしてもよい。この場合には、凹凸度合いや層の厚みを診断者が視覚的に把握することができる。これらの表示は、ＯＣＴ計測時においてリアルタイムに行う態様と、ＯＣＴ計測後の診断時において行う態様の両方の態様又はいずれか一方のみの態様を採用しても良い。リアルタイムに行う場合には、凹凸度合いや層の厚みに関する情報を取得したい領域が接触領域とならないようにＯＣＴプローブ６００の配置を調整するための情報としても使用することもでき、接触領域が大きい場合には警告音などによって注意を促すことも可能である。

また、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。

また、本発明が有効となる上記実施の形態における管腔８００として、病変が生じていない正常時において内壁部表面が滑らかである臓器、又は、内壁部が層構造を有する臓器、例えば、胆管、膵管、気管支、咽頭、食道、尿管等が考えられる。

また、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、１２…第１の光源部、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、４５０…断層画像構築部、４６０…断層画像解析部、４９０…制御部、５００…モニタ装置、６００…ＯＣＴプローブ、６２０…プローブ外筒（シース）、７００…ガイドワイヤ、７０２…管腔組織（管腔組織領域）、７０８…プローブ表面ライン、７１２…内壁部表面ライン、７１４…処理データ領域、８００…管腔、８０２…内壁部、８０４…内壁部表面

Claims (14)

1. 光干渉断層計測により管腔内の光断層画像を取得する取得手段と、
   前記光断層画像において前記光干渉断層計測を行うために前記管腔内に挿入された光プローブの外壁面の位置を検出するプローブ外壁面検出手段と、
   前記光断層画像において前記管腔の内壁面の位置を検出する管腔内壁面検出手段と、
   前記管腔内壁面検出手段により検出された前記管腔の内壁面の位置と、前記プローブ外壁面検出手段により検出された前記光プローブの外壁面の位置とに基づいて、前記管腔の内壁面のうち、前記光プローブが接触している接触領域と、前記光プローブが接触してない非接触領域とを判別する接触領域／非接触領域判別手段と、
   前記取得手段により取得された光断層画像に基づいてユーザに提供する情報の生成処理を行う情報生成手段であって、前記管腔の内壁面のうち、前記接触領域／非接触領域判別手段により判別された前記非接触領域に対してのみ前記生成処理を行い、前記接触領域／非接触領域判別手段により判別された前記接触領域に対しては前記生成処理を行わない情報生成手段と、
   前記情報生成手段により生成された情報を表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とする光干渉断層画像処理装置。
2. 前記情報生成手段は、前記管腔内壁面検出手段により検出された前記管腔の内壁面の位置に基づき、前記管腔の内壁面の凹凸度合いに関する情報の生成処理を行うことを特徴とする請求項１の光干渉断層画像処理装置。
3. 前記情報生成手段は、前記凹凸度合いに関する情報として前記凹凸度合いを示す評価値を算出する処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の光干渉断層画像処理装置。
4. 前記情報生成手段は、前記光断層画像において前記管腔の内壁面を示すラインを平均化した平滑化ラインを求める処理を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の光干渉断層画像処理装置。
5. 前記情報生成手段は、前記管腔の層構造を有する内壁部の所定の層の厚みに関する情報の生成処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の光干渉断層画像処理装置。
6. 前記情報生成手段は、前記光断層画像において前記層の境界を検出する処理を含むことを特徴とする請求項５に記載の光干渉断層画像処理装置。
7. 前記管腔は、胆管、膵管、気管支、咽頭、食道、又は尿管であることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の光干渉断層画像処理装置。
8. 光干渉断層計測により管腔内の光断層画像を取得する取得工程と、
   前記光断層画像において前記光干渉断層計測を行うために前記管腔内に挿入された光プローブの外壁面の位置を検出するプローブ外壁面検出工程と、
   前記光断層画像において前記管腔の内壁面の位置を検出する管腔内壁面検出工程と、
   前記管腔内壁面検出工程により検出された前記管腔の内壁面の位置と、前記プローブ外壁面検出工程により検出された前記光プローブの外壁面の位置とに基づいて、前記管腔の内壁面のうち、前記光プローブが接触している接触領域と、前記光プローブが接触してない非接触領域とを判別する接触領域／非接触領域判別工程と、
   前記取得工程により取得された光断層画像に基づいてユーザに提供する情報の生成処理を行う情報生成工程であって、前記管腔の内壁面のうち、前記接触領域／非接触領域判別工程により判別された前記非接触領域に対してのみ前記生成処理を行い、前記接触領域／非接触領域判別工程により判別された前記接触領域に対しては前記生成処理を行わない情報生成工程と、
   前記情報生成工程により生成された情報を表示する表示工程と、
   を備えたことを特徴とする光干渉断層画像処理方法。
9. 前記情報生成工程は、前記管腔内壁面検出工程により検出された前記管腔の内壁面の位置に基づき、前記管腔の内壁面の凹凸の度合いに関する情報の生成処理を行うことを特徴とする請求項８の光干渉断層画像処理方法。
10. 前記情報生成工程は、前記凹凸度合いに関する情報として前記凹凸度合いを示す評価値を算出する処理を行うことを特徴とする請求項９に記載の光干渉断層画像処理方法。
11. 前記情報生成工程は、前記光断層画像において前記管腔の内壁面を示すラインを平均化した平滑化ラインを求める処理を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の光干渉断層画像処理方法。
12. 前記情報生成工程は、前記管腔の層構造を有する内壁部の所定の層の厚みに関する情報の生成処理を行うことを特徴とする請求項８〜１１のうちのいずれか１項に記載の光干渉断層画像処理方法。
13. 前記情報生成工程は、前記光断層画像において前記層の境界を検出する処理を含むことを特徴とする請求項１２に記載の光干渉断層画像処理方法。
14. 前記管腔は、胆管、膵管、気管支、咽頭、食道、又は尿管であることを特徴とする請求項８〜１３のうちのいずれか１項に記載の光干渉断層画像処理方法。