JP2014188276A - 光断層像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブの照射部の回転が一定とならない場合でも、断層画像の品質の劣化を簡易な処理で抑制することができる光断層像撮影装置を提供する。
【解決手段】光断層像撮影装置１のカップラー１４は、測定光源１１から出射された光束を測定光と参照光に分割する。プローブ２は、分割された測定光を被検体内で照射する。カップラー１４は、プローブから照射された測定光の反射光である反射測定光を、参照光と合成する。プローブ２のファイバ４の先端には、ファイバ４の軸方向を中心として回転しながら測定光を照射する照射部７１が設けられている。プローブ２には、照射部７１から照射される測定光を透過する透過領域、および、測定光を遮光する遮光領域６４が形成されている。光断層像撮影装置１は、参照光との合成が行われていない反射測定光の強度によって、測定光が透過領域を透過するか否かを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検物の断層画像を撮影する光断層像撮影装置に関する。

従来、被検物の所定部位における断層画像を撮影することができる装置として、光断層干渉計（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）を用いた装置が知られている。ＯＣＴを用いた光断層像撮影装置は、光源から出射された光を測定光と参照光に分割し、分割した測定光を走査させる。被検物によって反射された測定光を参照光と合成し、合成した光の干渉信号から被検物の断層画像を取得する。

被検体内に挿入可能なプローブの先端で測定光を走査させることで、被検物内から測定対象の断層画像を撮影する光断層像撮影装置も提案されている（非特許文献１参照）。この光断層像撮影装置は、例えば、プローブの先端に設けられた照射部を回転させることで、照射部から照射される測定光を走査させる。

Ｚａｈｉｄ Ｙａｑｏｏｂ，Ｊｉｇａｎｇ Ｗｕ，Ｅｍｉｌｙ Ｊ．ＭｃＤｏｗｅｌｌ，Ｘｉｎ Ｈｅｎｇ，Ｃｈａｎｇｈｕｅｉ Ｙａｎｇ"Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅａｓ ｏｆ ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ"Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．６，２００６

照射部を回転させる場合、照射部の回転が摩擦等の影響で一定とならず、画像の品質が劣化する場合がある。従来の技術では、プローブの照射部の回転が一定とならない場合に、断層画像の品質の劣化を簡易な処理で抑制することは困難であった。

本発明は、プローブの照射部の回転が一定とならない場合でも、断層画像の品質の劣化を簡易な処理で抑制することができる光断層像撮影装置を提供することを目的とする。

本発明の光断層像撮影装置は、光源から出射された光束を測定光と参照光に分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された前記測定光を被検体内で照射するプローブが装着される装着部と、前記プローブから照射された前記測定光の反射光である反射測定光と、前記分割手段によって分割された前記参照光とを合成して干渉光を生成する合成手段と、前記合成手段によって生成された干渉光の干渉信号から、前記測定光が照射された位置の断層画像を取得する断層画像取得手段とを備えた光断層像撮影装置であって、前記装着部に装着される前記プローブは、前記測定光を導く長尺状の光ファイバと、前記光ファイバの先端側に設けられ、前記光ファイバの軸方向を回転中心として回転しながら前記測定光を照射することで前記測定光を走査する照射部と、前記照射部によって走査される前記測定光を透過する透過領域、および、走査される前記測定光を遮光する遮光領域が形成された照射調整部とを備え、前記光断層像撮影装置はさらに、前記合成手段による前記参照光との合成が行われていない前記反射測定光の強度によって、前記照射部から照射される前記測定光が前記透過領域を透過するか否かを検出する透過検出手段を備える。

本発明の光断層像撮影装置は、プローブの照射部の回転が一定とならない場合でも、断層画像の品質の劣化を簡易な処理で抑制することができる。

光断層像撮影装置１と周辺機器の概略構成を示す図である。 プローブ２の先端部近傍の拡大図である。 図２におけるＡ−Ａ線矢視方向断面図である。 光断層像撮影装置１が実行するメイン処理のフローチャートである。 時間と、検出された反射測定光の強度とを示すグラフの一例である。 断層画像の幅の伸縮方法を説明するための説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施形態に係る光断層像撮影装置１の概略構成について説明する。本実施形態の光断層像撮影装置（光コヒーレンストモグラフィーデバイス）１は、被検体内の組織の断層画像を、被検体内に挿入されるプローブ２を利用して撮影する。本実施形態では、被検眼Ｅの内部組織（例えば、網膜）の断層画像を撮影する眼科撮影装置を例示して説明を行う。しかし、本発明は、眼以外の被検体（例えば、内臓、耳等）の断層画像を撮影する装置にも適用できる。光断層像撮影装置１は、測定部１０と制御部２１を備える。

測定部１０は、光断層干渉計（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の構成を備える。本実施形態の測定部１０は、測定光源１１、エイミング光源１２、カップラー１３、カップラー１４、参照光学系１５、カップラー１６、装着部１７、ファイバ回転モータ１８、光量検出器１９、および干渉信号検出器２０を備える。

測定光源１１は、断層画像を取得するための光を出射する。一例として、本実施形態の光断層像撮影装置１は、出射するレーザ光の波長を高速で変化させることが可能な測定光源１１を備えることで、Ｓｗｅｐｔ−ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）計測によって断層画像を取得する。本実施形態の測定光源１１は、レーザ媒体、共振器、および波長選択フィルタ等によって構成される。波長選択フィルタとして、例えば、回折格子とポリゴンミラーの組み合わせ、または、ファブリー・ペローエタロンを用いたフィルタ等を採用できる。

エイミング光源１２は、測定光の照射位置（つまり、深さ方向の情報の取得位置。断層画像を撮影する場合には、断層画像の撮影位置。）を示すための可視光であるエイミング光を出射する。

カップラー１３は、測定光源１１から出射された光と、エイミング光源１２から出射されたエイミング光とを合波し、２つの光の光軸を一致させる。カップラー１４は、カップラー１３から入射された光を、測定光（試料光）と参照光に分割する。測定光は、カップラー１６を経て、装着部１６に装着されたプローブ２に導波される。参照光は、参照光学系１５に導波される。また、カップラー１４は、被検眼Ｅによって反射された測定光（反射測定光）と、参照光学系１５によって生成された参照光とを合成して干渉光を生成する。カップラー１４は、生成した干渉光を、干渉信号検出器２０に受光させる。

参照光学系１５は、カップラー１４から導波された参照光を再びカップラー１４に戻す。参照光学系１５は、マイケルソンタイプであってもよいし、マッハツェンダタイプであってもよい。本実施形態では、参照光学系１５は、参照ミラー等を備えた反射光学系によって、カップラー１４から導かれた参照光を反射させて、カップラー１４に再び戻す。前述したように、カップラー１４に戻された参照光は、被検眼Ｅによる反射測定光と合成される。なお、参照光学系１５の構成は変更できる。例えば、参照光学系１５は、カップラー１４から導かれた参照光を反射させずに、光ファイバー等の透過光学系によって検出器１８へ透過させてもよい。

装着部（例えばコネクタ）１７には、プローブ２におけるファイバ（光ファイバ）４の後端部（基端部）が固定される。本実施形態のプローブ２は、ファイバ４、ハンドピース５、およびニードル６を備える。ファイバ４は、測定部１０のカップラー１６から導かれた測定光とエイミング光を、ニードル６の先端部まで導波する。ファイバ４はトルクコイル（図示せず）によって被覆されており、ハンドピース５に対して回転自在である。ハンドピース５は、作業者（例えば、検者、術者等）によって把持される略筒状の部材である。ニードル６は、ハンドピース５の先端に設けられており、ハンドピース５の外径よりも小さい外径を有する。ニードル６の先端部は、被検体（例えば、被検眼Ｅ）の内部に挿入される。ファイバ４は、ハンドピース５の後端部に接続し、ニードル６の先端部まで延びている。プローブ２は、ファイバ４によって導波された測定光およびエイミング光を走査させながら、先端部から出射することができる。プローブ２における先端部の構造については、図２および図３を参照して後述する。

ファイバ回転モータ１８は、プローブ２のファイバ４が装着された装着部１７を、ファイバ４の軸を中心として回転させることができる。つまり、ファイバ回転モータ１８は、装着部１６を回転させることでファイバ４を回転させて、測定光およびエイミング光を走査させる。

プローブ２のニードル６から照射された測定光の反射光（反射測定光）は、ファイバ４を経てカップラー１６に戻る。カップラー１６は、ファイバ４から導かれた反射測定光を分割し、カップラー１４および光量検出器１９の各々に導波させる。

光量検出器１９は、参照光との合成が行われていない反射測定光の強度を検出する。詳細は後述するが、本実施形態の光断層像撮影装置１は、光量検出器１９によって検出された反射測定光の強度（光量）によって、測定光がプローブ２の透過領域６３（図２および図３参照）を透過しているか否かを検出する。なお、カップラー１６および光量検出器１９は、参照光との合成が行われていない反射測定光を検出可能な位置に配置されればよい。従って、図１に例示したカップラー１６および光量検出器１９の配置位置は、変更してもよい。

干渉信号検出器２０は、反射測定光と参照光の干渉状態を検出する。換言すると、干渉信号検出器２０は、カップラー１４によって生成された干渉光の干渉信号を検出する。より詳細には、フーリエドメインＯＣＴの場合には、干渉光のスペクトル強度が干渉信号検出器２０によって検出され、スペクトル強度データに対するフーリエ変換によって、所定範囲における深さプロファイル（Ａスキャン信号）が取得される。前述したように、本実施形態の光断層像撮影装置１には、ＳＳ−ＯＣＴが採用されている。しかし、光断層像撮影装置１には、種々のＯＣＴを採用できる。例えば、Ｓｐｅｃｔｒａｌ−ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）、Ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）等のいずれを光断層像撮影装置１に採用してもよい。ＳＳ−ＯＣＴを採用する場合、複数の受光素子を有する平衡検出器を干渉信号検出器２０として採用するのが望ましい。平衡検出器を用いる場合、光断層像撮影装置１は、複数の受光素子からの干渉信号の差分を得て、干渉信号に含まれる不要なノイズを削減することができる。その結果、断層画像の品質が向上する。

なお、測定部１０は、測定光と参照光の光路長差を変更する構成を有する。本実施形態の測定部１０は、参照光学系１５が備える光学部材（例えば、参照ミラー）を光軸方向に移動させることで、光路長差を変更する。ただし、光路長差を変更するための構成は、測定光の光路中に配置されてもよい。また、光断層像撮影装置１は、測定光のフォーカス調整を行うための光学系等の種々の構成をさらに備えるが、これらの詳細な説明は省略する。

制御部２１は、ＣＰＵ（プロセッサ）２２、ＲＡＭ２３、ＲＯＭ２４、および不揮発性メモリ２５等を備える。ＣＰＵ２２は、光断層像撮影装置１、および周辺機器の制御を司る。ＲＡＭ２３は、各種情報を一時的に記憶する。ＲＯＭ２４には、各種プログラム、初期値等が記憶されている。不揮発性メモリ２５は、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュＲＯＭ、および、光断層像撮影装置１に着脱可能に装着されるＵＳＢメモリ等を、不揮発性メモリ２５として使用することができる。不揮発性メモリ２５には、後述するメイン処理（図４参照）を制御するための撮影制御プログラムが記憶されている。また、不揮発性メモリ２５には、撮影された断層画像のデータ等の各種データが記憶される。

本実施形態では、測定部１０に接続されたパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）が制御部２１として用いられる。しかし、ＰＣを用いずに、測定部１０と制御部２１を１つのデバイスに一体化させてもよい。また、制御部２１は、複数の制御部（つまり、複数のプロセッサ）によって構成されてもよい。例えば、ＰＣに設けられた第一制御部と、測定部１０内に設けられた第二制御部とによって、光断層像撮影装置１の制御部２１が構成されてもよい。この場合、例えば、ＰＣの第一制御部は、ＰＣに接続された操作部の操作に基づいて、撮影の開始および終了等を第二制御部に対して指示すればよい。第二制御部は、第一制御部からの指示に従って、測定光源１１、エイミング光源１２、ファイバ回転モータ１８等の動作を制御すればよい。また、干渉信号に基づく画像の生成処理等は、第一制御部および第二制御部のいずれで行ってもよい。

制御部２１には、表示部２７、操作部２８、および手術顕微鏡２９等の周辺機器が電気的に接続される。表示部２７には、光断層像撮影装置１によって撮影された断層画像等が表示される。表示部２７は、ＰＣのディスプレイであってもよいし、光断層像撮影装置１専用のディスプレイであってもよい。複数のディスプレイが併用されてもよい。操作部２８は、作業者による各種操作指示を光断層像撮影装置１に入力させるためのデバイスである。操作部２８には、例えば、マウス、ジョイスティック、キーボード、タッチパネル等の少なくともいずれかを用いればよい。手術顕微鏡２９は、被検体（本実施形態では被検眼Ｅ）の内部を、手術中、診断中、またはこれらの訓練中に拡大表示（本実施形態では撮影して拡大表示）する。作業者は、手術顕微鏡２９を覗き込みながら手術、診断、またはこれらの訓練（本実施形態では、これらをまとめて「作業」という。）を行う。本実施形態では、手術顕微鏡２９によって撮影された画像を取得し、表示部２７に表示させることができる。なお、手術顕微鏡２９を用いずに本発明を実現することも可能である。例えば、被検体の内部の画像を撮影するための観察光学系を、測定部１０に設けてもよい。また、作業者が肉眼でプローブ２の先端部近傍を注視する場合でも、本発明は適用できる。

図２および図３を参照して、プローブ２のニードル６における先端部の構造について詳細に説明する。ニードル６の先端部には、外筒６１、カバー６６、保持部６８、および照射部７１等が設けられている。ファイバ４によって導波された測定光は、照射部７１から照射される。

外筒６１は、照射調整部の一例である。図２に示すように、外筒６１は、ファイバ４の先端側の周囲（特に、保持部６８および照射部７１の周囲）を覆う。本実施形態では、外筒６１の形状は、先端に半球面状の閉塞部位を有する略筒状である。外筒６１は、測定光およびエイミング光を遮光する材質によって形成されている。図２および図３に示すように、外筒６１のうち、軸線方向において照射部７１が位置する部位の近傍には、測定光およびエイミング光の走査方向（軸周りの方向）に所定の幅を有する開口６２が形成されている。

図３に示すように、照射部７１から照射された光束は、開口６２の内側の領域６３（以下、「透過領域６３」という。）では外部に透過される。透過領域６３の近傍に、測定対象の組織８があれば、透過領域６３を透過した測定光は組織８で反射される。反射測定光の一部は、透過領域６３を再び透過して照射部７１に入射する。一方で、開口６２が形成されていない領域６４（以下、「遮光領域６４」という。）では、照射部７１から照射された光束は、外筒６１によって遮光される。

本実施形態では、外筒６１の内側の面６５には、測定光の鏡面反射を防ぐ加工が施されている。一例として、本実施形態では、微細な多数の凹凸が、外筒６１の内側の面６５に形成されている。つまり、内側の面６５に粗面加工が施されている。この場合、遮光領域６４では、外筒６１の内側の面６５に照射された光が散乱する。従って、外筒６１の内側の面が光を散乱させにくい場合（例えば、内側の面に鏡面加工が施されている場合）に比べて、遮光領域６４で反射された反射測定光が照射部７１に戻らない可能性が低下する。つまり、鏡面加工等が施されている場合には、照射部７１とは異なる方向に反射測定光が反射すると、照射部７１には反射測定光は入射しない。一方で、内側の面６５で反射測定光が散乱すると、散乱した反射測定光は照射部７１に戻りやすい。よって、光断層像撮影装置１は、測定光が遮光領域６４に照射されていることを検出する場合に、遮光領域６４で反射された反射測定光を用いて精度良く検出を行うことができる。また、本実施形態における外筒６１の内側の面６５は、光を反射させやすい材質で形成されている。従って、面６５で反射された測定光の強度は、被検物の組織８で反射された測定光の強度よりも強くなる。

なお、本実施形態の透過領域６３の形状は略矩形であるが、透過領域６３の大きさ、形状、数等を変更できることは言うまでもない。また、透過領域６３と遮光領域６４を形成するための具体的な方法も変更できる。例えば、測定光およびエイミング光を透過する材料と、遮光する材料とを組み合わせて外筒６１を製造することで、透過領域６３と遮光領域６４を形成してもよい。また、鏡面反射を防ぐ加工を内側の面６５に施す場合、粗面加工以外の加工（例えば、多数の溝を形成する加工等）を行ってもよい。また、鏡面反射を防ぐ加工を行わずに、逆に鏡面反射させる加工を施すことで、検出精度を高めることも可能である。この詳細は後述する。

図２に示すように、カバー６６は、測定光およびエイミング光の少なくとも大部分を透過する材質によって形成されており、外筒６１の外側を閉塞する。従って、カバー６６は、血液、硝子体の組織等が開口６２から外筒６１の内側に侵入することを防止しつつ、透過領域６３の内側と外側の間における光の透過を許容する。なお、カバー６６は外筒６１の内側に位置してもよい。また、カバー６６は、外筒６１の開口６２のみを閉塞する形状でもよい。

保持部６８は、外形略円筒状の部材であり、外筒６１に対して固定されている。保持部６８の軸心部分には、ファイバ４を回転可能な状態で挿通する挿通孔６９が形成されている。保持部６８は、外筒６１に対するファイバ４の軸の位置を一定にした状態で、ファイバ４を回転可能に保持する。

照射部７１は、ファイバ４の先端部に設けられている。照射部７１は、ファイバ４の先端部から出射された光を偏向させると共に、被検体の組織８に集光させる。また、照射部７１は、反射測定光を受光し、ファイバ４に入射させる。本実施形態の照射部７１は、ファイバ４の軸方向に対して約７０度の角度で光を偏向させるが、偏向の角度は適宜変更できる。なお、ファイバ４のうち、保持部６８よりも後端側の部分の外周には、ファイバ４のねじれ等を抑制するためのシャフト７３が設けられている。

図４から図６を参照して、光断層像撮影装置１が実行するメイン処理について説明する。本実施形態の光断層像撮影装置１は、反射測定光と参照光の干渉光から干渉信号を取得する。取得した干渉信号を処理することで、組織の断層画像を取得する。さらに、光断層像撮影装置１は、干渉光との合成が行われていない反射測定光の強度によって、照射部７１から照射される測定光が透過領域６３を透過するか否かを検出する。従って、光断層像撮影装置１は、照射部７１の回転が一定とならない場合でも、断層画像の品質の劣化を簡易な処理で抑制することができる。制御部２１のＣＰＵ２２は、光断層像撮影装置１の電源がオンとされると、不揮発性メモリ２５に記憶された制御プログラムに従って、図４に示すメイン処理を実行する。

まず、断層画像の撮影の開始指示が操作部２８に入力されたか否かが判断される（Ｓ１）。撮影の開始指示が入力されていなければ（Ｓ１：ＮＯ）、Ｓ１の判断が繰り返される。撮影の開始指示が入力されると（Ｓ１：ＹＥＳ）、測定光源１１およびエイミング光源１２の発光が開始されると共に、ファイバ回転モータ１８による測定光の走査が開始される（Ｓ２）。光量検出器１９（図１参照）による反射測定光の強度の検出が開始される（Ｓ３）。なお、本実施形態では、検出された反射測定光の強度の値が１階微分される。次いで、１階微分によって得られた値が第一閾値以下であるか否かが判断される（Ｓ５）。

本実施形態では、外筒６１の内側の面６５（図３参照）には粗面加工が施されている。従って、遮光領域６４に照射された測定光の反射光は散乱するため、ファイバ４に再び入射しやすい。また、照射部７１から外筒６１の内側の面６５までの距離は、照射部７１から被検体の組織８までの距離よりも短くなる。さらに、外筒６１の内側の面６５は、光を反射させやすい材質で形成されている。従って、光量検出器１９で反射測定光の強度を検出する場合、遮光領域６５へ照射された測定光の反射光の強度は、透過領域６３へ照射された測定光の反射光の強度に比べて大きくなる。

従って、図５に示すように、測定光を走査させながら反射測定光の強度（反射光強度）を検出すると、反射光強度が大きい時間帯と、反射光強度が小さい時間帯とが交互に繰り返される。測定光の照射位置が、遮光領域６４から透過領域６３に移動する場合、反射光強度は低下するため、反射光強度を一階微分した値（反射光強度の変化量）は負の値となる。逆に、測定光の照射位置が、透過領域６３から遮光領域６４に移動する場合、反射光強度は増加するため、反射光強度を一階微分した値は正の値となる。従って、本実施形態では、ＣＰＵ２２は、反射光強度の微分値が第一閾値（＜０）以下となった場合に、測定光の照射位置が透過領域６３に到達したと判断し、干渉信号の取得（計測）を開始する。また、ＣＰＵ２２は、反射光強度の微分値が第二閾値（＞０）以上となった場合に、測定光の照射位置が遮光領域６４に到達したと判断し、干渉信号の取得（計測）を終了する。

なお、反射測定光は参照光と合成されていないため、反射測定光には干渉は生じない。従って、ＣＰＵ２２は、干渉光でなく反射測定光を用いることで、干渉信号の処理を常に行わなくても、測定光が透過領域６３を透過するか否かを検出することができる。

図４の説明に戻る。１階微分によって得られた値（以下、「微分値」という場合もある。）が第一閾値よりも大きければ（Ｓ５：ＮＯ）、Ｓ５の判断が繰り返される。微分値が第一閾値以下となり、測定光の照射位置が遮光領域６４から透過領域６３に到達した（つまり、領域の境界に到達した）と判断されると（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２２は、干渉信号検出器２０（図１参照）によって検出される干渉信号の取得を開始する（Ｓ６）。測定光の照射位置が透過領域６３に到達してから、再び遮光領域６４に至るまでの時間（以下、「透過時間」という。）の計測が開始される（Ｓ７）。

次いで、微分値が第二閾値以上となったか否かが判断される（Ｓ９）。微分値が第二閾値未満であれば（Ｓ９：ＮＯ）、Ｓ９の判断が繰り返される。微分値が第二閾値以上となり、測定光の照射位置が透過領域６３から遮光領域６４に到達した（つまり、領域の境界に到達した）と判断されると（Ｓ９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２２は干渉信号の取得を一旦終了する（Ｓ１１）。透過時間の計測を一旦終了する（Ｓ１２）。透過時間内に取得された干渉信号から、断層画像が取得される（Ｓ１３）。詳細には、本実施形態のＣＰＵ２２は、取得された干渉信号に対し、フーリエ変換等の公知のスペクトル解析処理を行うことで、測定光が照射された部位の深さ方向の情報（深さ方向における振動強度分布）を取得する。取得した深さ方向の情報に基づいて、二次元の断層画像を取得する。

Ｓ９〜Ｓ１３に示すように、本実施形態のＣＰＵ２２は、測定光が遮光領域６４で遮光されている間には、干渉信号の取得および処理を中断することができる。従って、ＣＰＵ２２の処理負担を低下させることができる。

なお、本実施形態では、操作部２８に対する作業者からの操作入力に応じて第一閾値および第二閾値が設定される。従って、作業者は、状況に応じて最適な第一閾値および第二閾値を設定することができる。よって、測定光が透過領域６３を透過するか否かを、より正確に光断層像撮影装置１に検出させることができる。ただし、第一閾値および第二閾値は固定値であってもよい。

次いで、測定光の走査方向（本実施形態では、照射部７１の回転方向）における断層画像の幅が伸縮されて、断層画像の幅が均一化される（Ｓ１４）。本実施形態のＳ１４では、一例として、Ｓ７，Ｓ１２で計測された透過時間に応じて、Ｓ１３で取得された断層画像が伸縮される。図６に示す例では、図の左右方向の幅が、走査方向の幅である。透過時間がＴである場合を基準とすると、透過時間がαＴ（α＞１）である場合には、測定光の走査速度が基準よりも遅い。その結果、走査方向における断層画像８１の幅は、基準よりも長くなる。この場合、走査方向における幅を１／α倍に縮小し、新たな断層画像８０を生成する。一方で、透過時間がβＴ（β＜１）である場合には、測定光の走査速度が基準よりも速い。その結果、走査方向における断層画像８２の幅は、基準よりも短くなる。この場合、走査方向における幅を１／β倍に拡大し、断層画像８０を生成する。以上の処理で、断層画像の幅の均一化が図られる。

本実施形態では、透過時間（つまり、測定光の走査速度）に基づいて断層画像の幅が伸縮される。従って、光断層像撮影装置１は、測定光が透過領域６３を透過しているか否かを検出して正確に断層画像を撮影しつつ、走査速度による幅の変動が無い断層画像を生成することができる。しかし、断層画像の幅の伸縮方法は変更できる。例えば、断層画像の幅の基準値を設定し、Ｓ１３で取得された断層画像の幅が基準値となるように、断層画像を伸縮してもよい。また、同一の走査位置で複数の断層画像を取得する場合には、断層画像を複数の領域に分割し、分割した領域毎に伸縮を行うことも可能である。例えば、ＣＰＵ２２は、同一の走査位置で撮影された複数の断層画像のいずれかを基準画像とする。基準画像を、走査方向に沿って複数の領域に分割する。次いで、ＣＰＵ２２は、基準画像以外の断層画像（伸縮対象画像）のうち、基準画像の各領域と画像が近似する領域を、画像処理によって探索する。ＣＰＵ２２は、探索された領域の幅が、近似する基準画像の領域の幅と一致するように、伸縮対象画像の領域の幅を伸縮させる。この場合、測定光が透過領域６３を透過している間に走査速度が変動しても、同一の走査位置で撮影された断層画像をより正確に均一化することができる。

次いで、断層画像の撮影の終了指示が操作部２８に入力されたか否かが判断される（Ｓ１５）。終了指示が入力されていなければ（Ｓ１５：ＮＯ）、処理はＳ５の判断へ戻り、次の断層画像の撮影が行われる（Ｓ５〜Ｓ１４）。撮影の終了指示が入力されると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、測定光源１１およびエイミング光源１２の発光が停止され、且つ、ファイバ回転モータ１８が停止されて、メイン処理は終了する。

以上説明したように、本実施形態の光断層像撮影装置１は、照射部７１から照射される測定光が透過領域６３を透過するか否かを、参照光との合成が行われていない反射測定光の強度によって検出する。従って、光断層像撮影装置１は、照射部７１の回転が摩擦等の影響で一定とならない場合でも、断層画像の品質の劣化を簡易な処理で抑制することができる。

例えば、組織の深さ方向の情報を取得するための干渉信号から、測定光が透過領域６３を透過するか否かを検出することも考えられる。しかし、この場合には、測定光を走査させている間、常に干渉信号を処理する必要がある。これに対し、本実施形態の光断層像撮影装置１は、参照光との合成が行われていない反射測定光の強度によって、測定光が透過領域６３を透過するか否かを検出する。従って、常に干渉信号を処理しなくても、摩擦等の影響による画像品質の劣化を、簡易な処理で抑制することができる。

反射測定光の強度は、測定光の照射位置が透過領域６３および遮光領域６４のいずれであるかに応じて増減する。本実施形態の光断層像撮影装置１は、反射測定光の強度を微分した結果を用いて、透過領域６３と遮光領域６４の境界を検出する。強度を微分すると、強度の変化量が微小である場合でも、強度の変化割合が高い時点をより正確に把握することができる。従って、本実施形態の光断層像撮影装置１は、反射測定光の強度変化を的確に把握して境界を検出することができる。

本実施形態の光断層像撮影装置１は、測定光の走査方向における断層画像の幅を伸縮させることで、複数の断層画像の幅を均一化する。従って、光断層像撮影装置１は、測定光の走査速度が一定とならない場合でも、走査方向の幅が一定の画像を撮影することができる。

本実施形態では、外筒６１の遮光領域６４のうち、照射部７１に対向する側の面（つまり、外筒６１の内側の面６５）に、鏡面反射を防ぐ加工（本実施形態では粗面加工）が施されている。従って、遮光領域６４で反射された反射測定光は拡散し、照射部７１に戻る。よって、光断層像撮影装置１は、測定光が遮光領域６４に照射されているか否かを検出する場合に、遮光領域６４で反射された反射測定光を用いてより確実な検出を行うことができる。

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、様々な変形が可能であることは勿論である。まず、上記実施形態で説明したプローブ２の構成は一例であり、プローブの具体的な構成は変更できる。例えば、上記実施形態のプローブ２では、ファイバ４の全体が回転されることで、ファイバ４の先端に設けられた照射部７１が回転し、測定光が照射される。しかし、プローブは、少なくとも照射部７１を回転させることができればよく、ファイバ４の全体を回転させる必要は無い。ニードル６の先端部近傍の形状も適宜変更できる。例えば、外筒６１に複数の開口６２（透過領域６３）が形成されていても、本発明は実現できる。

上記実施形態の光断層像撮影装置１は、反射測定光の強度を１階微分し、得られた値を用いて領域の境界を検出する。従って、反射測定光の強度の変化量を用いて的確に境界を検出することができる。しかし、領域の境界を検出する方法は、変更することも可能である。例えば、光断層像撮影装置１は、反射測定光の強度を２階微分し、得られた値を用いて境界を検出してもよい。この場合、反射測定光の強度の変曲点を把握した上で、的確に境界を検出することができる。また、光断層像撮影装置１は、反射測定光の強度を微分せずに、光量検出器１９によって検出された値をそのまま用いて境界を検出することも可能である。例えば、反射測定光の強度が閾値以上であるか否かによって、測定光が照射されている領域を判断してもよい。

上記実施形態では、光量検出器１９によって検出された値をＣＰＵ２２が処理し、境界を検出する。しかし、本発明によると、光断層像撮影装置１は、干渉信号の処理を行うことなく境界を検出することができる。従って、ＣＰＵ２２の代わりに、またはＣＰＵ２２と共に、光量検出器１９によって検出された値を処理する回路（例えば、コンパレータ）を用いてもよい。この場合、ＣＰＵ２２の処理負担はさらに減少する。

上記実施形態では、遮光領域６４に照射された測定光の反射光が、透過領域６３に照射された測定光の反射光（つまり、組織で反射された反射光）よりも強くなる。しかし、遮光領域６４に照射された測定光の反射光が、透過領域６３に照射された測定光の反射光よりも弱くなる場合でも、本発明は適用できる。例えば、外筒６１の内側の面に、測定光を反射させやすい鏡面加工を施す。さらに、外筒６１の内側の面に照射された測定光が照射部７１に戻らないように設計する。この場合、光断層像撮影装置１は、反射測定光の強度が閾値以下であるか否かによって、測定光が遮光領域６４に照射されているか否かを判断することができる。また、外筒６１の内側の面に照射された測定光が透過領域６３へ向かうように、外筒６１の形状を設計した場合、光断層像撮影装置１は、透過領域６３のカバー６６で反射されて照射部７１に戻る反射測定光を検出して境界を検出してもよい。また、外筒６１の内側の面に鏡面加工を施した場合、内側の面によって反射された測定光が照射部７１に戻るように設計してもよい。この場合、光断層像撮影装置１は、反射測定光の強度が閾値以上であるか否かによって、測定光が遮光領域６４に照射されているか否かを判断することができる。

１ 光断層像撮影装置
２ プローブ
４ ファイバ
１１ 測定光源
１４ カップラー
１７ 装着部
１８ ファイバ回転モータ
１９ 光量検出器
２０ 干渉信号検出器
２２ ＣＰＵ
６１ 外筒
６２ 開口
６３ 透過領域
６４ 遮光領域
７１ 照射部

Claims (5)

1. 光源から出射された光束を測定光と参照光に分割する分割手段と、
   前記分割手段によって分割された前記測定光を被検体内で照射するプローブが装着される装着部と、
   前記プローブから照射された前記測定光の反射光である反射測定光と、前記分割手段によって分割された前記参照光とを合成して干渉光を生成する合成手段と、
   前記合成手段によって生成された干渉光の干渉信号から、前記測定光が照射された位置の断層画像を取得する断層画像取得手段と
   を備えた光断層像撮影装置であって、
   前記装着部に装着される前記プローブは、
   前記測定光を導く長尺状の光ファイバと、
   前記光ファイバの先端側に設けられ、前記光ファイバの軸方向を回転中心として回転しながら前記測定光を照射することで前記測定光を走査する照射部と、
   前記照射部によって走査される前記測定光を透過する透過領域、および、走査される前記測定光を遮光する遮光領域が形成された照射調整部と
   を備え、
   前記光断層像撮影装置はさらに、
   前記合成手段による前記参照光との合成が行われていない前記反射測定光の強度によって、前記照射部から照射される前記測定光が前記透過領域を透過するか否かを検出する透過検出手段を備えたことを特徴とする光断層像撮影装置。
2. 前記透過検出手段は、前記参照光との合成が行われていない前記反射測定光の強度を微分した結果を用いて、前記透過領域と前記遮光領域の境界を検出することを特徴とする請求項１に記載の光断層像撮影装置。
3. 前記断層画像取得手段は、前記測定光の走査方向における前記断層画像の幅を伸縮させることで、複数の前記断層画像の幅を均一化することを特徴とする請求項１または２に記載の光断層像撮影装置。
4. 前記照射調整部の前記遮光領域のうち前記照射部に対向する側の面において、少なくとも前記測定光が照射される位置に、前記測定光の鏡面反射を防ぐ加工が施されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光断層像撮影装置。
5. 前記照射調整部の前記遮光領域のうち前記照射部に対向する側の面において、少なくとも前記測定光が照射される位置に、前記測定光を鏡面反射させる加工が施されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光断層像撮影装置。