JP2015070939A - 測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＣＴカテーテル、ＩＶＵＳカテーテルおよびＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテルのうちの何れのカテーテルが接続される場合であっても正常動作することができる測定システムを提供する。【解決手段】本発明の測定システムは、近位端と遠位端との間に内蔵されＲＦ信号を伝送する電線および前記遠位端に設けられＲＦ信号と超音波とを相互に変換するトランスデューサ、ならびに、前記近位端と前記遠位端との間に内蔵され光を伝送する光ファイバ、の双方または何れか一方を有し、前記遠位端において光および超音波を一部反射させるプローブと、前記プローブと接続され、光およびＲＦ信号を発生させて出力するとともに検出する測定装置と、を備える。前記測定装置は、前記遠位端における光および超音波それぞれの反射の有無の判定の結果に基づいて、ＩＶＵＳ測定およびＯＣＴ測定の双方または何れか一方を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、ＯＣＴおよびＩＶＵＳにより生体組織などの対象物を測定する測定システムに関するものである。

生体組織などの対象物の断層構造を測定する手法として、光および超音波を用いた測定技術が広く利用されている。中でも、血管壁に脂質などが沈着して生じるプラークの構造や寸法を測定することは、治療方針を決定する上で重要な情報をもたらす。

光を用いて血管を測定する技術としては、光干渉断層撮像（ＯＣＴ：Opticalcoherence tomography）が知られている。ＯＣＴは、対象物に測定光を照射したときに生じる後方反射光と、参照光路を経由した参照光とを干渉させ、その干渉光を検出して解析することにより、測定光の光路上の光学反射率の分布を測定する技術である。光ファイバを内蔵したカテーテルを用いて、血管の内腔から血管壁に測定光を照射してＯＣＴ測定を行い、さらに血管内壁を測定光で走査することにより、血管の断面内の光学反射率の分布を２次元または３次元で測定することができる。血管を構成する内膜、中膜、外膜や、プラーク病変を構成する脂質、石灰質、繊維質は、それぞれ異なった反射率分布を有するので、ＯＣＴによる血管断層画像から、プラークの組成を識別することができる。

超音波を用いて血管を測定する技術としては、血管内超音波（ＩＶＵＳ：Intravascularultrasound）が知られている。ＩＶＵＳは、超音波トランスデューサを遠位端に内蔵したカテーテルを用いて、血管の内腔から血管壁に超音波パルスを照射して反射された超音波の波形を解析し、超音波の伝搬路上の音響反射率の分布を測定する技術である。ＯＣＴと同様に、ＩＶＵＳは、血管内壁を超音波で走査することにより、血管の断面内の音響反射率の分布を２次元または３次元で測定することができる。

ＯＣＴおよびＩＶＵＳはそれぞれ長所および短所を持つ。ＯＣＴは、空間分解能が約２０μｍと高い点が長所であるが、深達度が約１ｍｍと短い点が短所である。ＩＶＵＳは、深達度が約２ｃｍと長い点が長所であるが、空間分解能が約１００μｍと低い点が短所である。血栓を発生させるリスクが高い不安定プラークは、約６５μｍ以下の薄い被膜を有することが知られているので高い空間分解能が求められ、その一方で、プラークを有する血管壁は、１ｍｍを超える厚さになることが多いので長い深達度も求められる。従って、ＯＣＴおよびＩＶＵＳの何れも単独では臨床における要求性能の全てを満たすことができない。

上記のような問題を解決する為にＯＣＴおよびＩＶＵＳを共通のカテーテルに組込んだ発明が知られている。特許文献１には、光センサおよび超音波センサを内部組み込んだカテーテルが開示されている。このカテーテルを用いてＯＣＴおよびＩＶＵＳによる測定を同時に行なうことで、それぞれの欠点を補った画像情報が得られるとしている。また、一つの画面にＩＶＵＳ画像およびＯＣＴ画像を融合させて同時に表示することで、使用者は対象物の詳細な構造および深部の構造を同時に知ることができるとしている。

特許文献２には、光センサおよび超音波センサそれぞれによる観察範囲が互いに重なるように光センサおよび超音波センサをカテーテルに実装し、さらにカテーテルの表面での戻り反射が低減されるように光センサおよび超音波センサそれぞれを傾けることで、望ましくない寄生的な反射を低減することが示されている。

特許文献３には、ＯＣＴカテーテルを接続することが可能なＩＶＵＳ装置が開示されている。この装置では、ＯＣＴの光信号を検出して解析し、その解析結果に基づいてＩＶＵＳと同様の形式のアナログ信号を内部で発生させてＩＶＵＳ検出ユニットで読み取る。このような装置により、一種類の装置でカテーテルを交換することでＯＣＴ測定またはＩＶＵＳ測定を行なうことができる。

米国特許出願公開第２００５／０１０１８５９号明細書 特表２０１０−５０８９７３号公報 特表２００５−５２６２２４号公報

Lin et al., Acta Cardiol Sin 2011vol.27 pp.1-13

ところで、必ずしも全ての血管に対してＯＣＴよびＩＶＵＳの双方の測定を行う必要がある訳では無い。通常、血管にカテーテルを挿入してＯＣＴまたはＩＶＵＳによる測定を行なう前には、Ｘ線による血管造影画像が撮影される。診断者は、血管造影画像や過去の病歴などを参考にしてプラークの状態を推定し、ＯＣＴおよびＩＶＵＳによる測定が必要かどうかを判断する。その結果、必ずしも双方の測定を行なう必要が無く、どちらか一方のみの測定だけで良い場合もある。

ＯＣＴおよびＩＶＵＳの双方の機能を持つカテーテルは、技術的には実現可能であるが、通常はＯＣＴおよびＩＶＵＳのうちの一方のみの機能を持つカテーテルに比べて製造コストが高い。従って、医療コストを必要最低限に抑えるためには、血管造影画像や過去の病歴などを参考にして、ＯＣＴカテーテル、ＩＶＵＳカテーテルおよびＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテルの３種類のカテーテルを使い分けることが望ましい。

しかし、ＯＣＴ＋ＩＶＵＳに対応した従来の測定装置では、ＯＣＴカテーテルまたはＩＶＵＳカテーテルを接続すると、ＩＶＵＳ機能またはＯＣＴ機能が故障したＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテルと区別することができず、カテーテルの長さを校正する処理などで異常な値が生じてエラーが発生し、操作が妨げられる問題があった。

また、ＯＣＴおよびＩＶＵＳは撮影に要する時間が互いに異なる。非特許文献１に記載されているように、血管の断層画像を撮影する速度の典型的な値は、ＯＣＴでは１００フレーム／秒であるのに対し、ＩＶＵＳでは３０フレーム／秒である。また、血管を長手方向に走査するプルバック速度の典型的な値は、ＯＣＴでは２０ｍｍ／秒であるのに対し、ＩＶＵＳでは０．５ｍｍ／秒である。このように、撮影速度はＯＣＴの方が速くＩＶＵＳの方が遅いので、ＯＣＴおよびＩＶＵＳを同時に撮影しようとすると、ＩＶＵＳの速度に合わせる必要があり、ＯＣＴの速い撮影速度を活かすことができない。ＯＣＴでは、血管内の血液を透明な液体で置換するフラッシング操作を行なう必要があるが、撮影速度が遅くなると撮影時間が長くなり、その結果フラッシングする時間が長くなるため、血管の末梢の組織が虚血に陥るリスクが高くなる。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ＯＣＴカテーテル、ＩＶＵＳカテーテルおよびＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテルのうちの何れのカテーテルが接続される場合であっても正常動作することができる測定システムを提供することを目的とする。また、ＯＣＴ＋ＩＶＵＳの測定を行なう際にＯＣＴの高速性を損なわずに測定をすることができる測定システムを提供することを目的とする。

本発明の測定システムは、近位端と遠位端との間に内蔵されＲＦ信号を伝送する電線および前記遠位端に設けられＲＦ信号と超音波とを相互に変換するトランスデューサ、ならびに、前記近位端と前記遠位端との間に内蔵され光を伝送する光ファイバ、の双方または何れか一方を有し、前記遠位端において光および超音波を一部反射させるプローブと、前記プローブと接続され、光およびＲＦ信号を発生させて出力するとともに検出する測定装置と、を備える。

本発明の測定システムにおいて、前記測定装置は、前記近位端において前記光ファイバに入力させるべき光を出力する光源と、前記近位端において前記光ファイバから出力された後方反射光と参照光とが干渉されてなる干渉光を検出する光検出器と、前記近位端において前記電線に入力させるべきＲＦ信号を出力するとともに、前記近位端において前記電線から出力されるＲＦ信号を検出する超音波駆動・検出ユニットと、前記光検出器および超音波駆動・検出ユニットそれぞれによる検出の結果に基づいて、前記遠位端における光および超音波それぞれの反射の有無を判定する分析部と、を含み、前記分析部による判定の結果に基づいて、ＩＶＵＳ測定およびＯＣＴ測定の双方または何れか一方を行う。

本発明の測定システムにおいて、前記プローブは、前記光ファイバまたは前記電線を包囲するジャケットチューブと、前記ジャケットチューブ内に充填された媒質とを有し、前記ジャケットチューブと前記媒質とは、互いに異なる屈折率を有するとともに、互いに異なる音速を有し、両者の界面において光および超音波を後方に部分的に反射させるのが好適である。

本発明の測定システムにおいて、前記測定装置は、前記プローブの長さに関する情報および長さのバラつき幅に関する情報を記憶し、前記遠位端において反射された光および超音波の反射位置情報を計算し、その反射位置情報が前記長さのバラつき幅の範囲内であるか否かを調べることによって、前記遠位端における反射の有無を判定するのが好適である。

本発明の測定システムにおいて、前記測定装置は、前記分析部により前記遠位端において光および超音波の双方の反射が有ったと判定された場合にＯＣＴ撮影画像およびＩＶＵＳ撮影画像を生成し、前記分析部により前記遠位端において光の反射が有ったが超音波の反射が無かったと判定された場合にＯＣＴ撮影画像およびダミーＩＶＵＳ画像を生成し、前記分析部により前記遠位端において超音波の反射が有ったが光の反射が無かったと判定された場合にＩＶＵＳ撮影画像およびダミーＯＣＴ画像を生成するのが好適である。

本発明の測定システムにおいて、前記測定装置は、前記分析部により前記遠位端において光および超音波の双方の反射が有ったと判定された場合に、前記光ファイバおよび前記電線を所定方向に移動させる際にＯＣＴ測定を行い、前記光ファイバおよび前記電線を前記所定方向と逆の方向に移動させる際にＩＶＵＳ測定を行うのが好適である。

本発明の測定装置は、近位端と遠位端との間に内蔵されＲＦ信号を伝送する電線および前記遠位端に設けられＲＦ信号と超音波とを相互に変換するトランスデューサならびに前記近位端と前記遠位端との間に内蔵され光を伝送する光ファイバの双方または何れか一方を有し前記遠位端において光および超音波を一部反射させるプローブが接続されて、ＩＶＵＳ測定およびＯＣＴ測定を行う測定装置であって、前記近位端において前記光ファイバに入力させるべき光を出力する光源と、前記近位端において前記光ファイバから出力された後方反射光と参照光とが干渉されてなる干渉光を検出する光検出器と、前記近位端において前記電線に入力させるべきＲＦ信号を出力するとともに、前記近位端において前記電線から出力されるＲＦ信号を検出する超音波駆動・検出ユニットと、前記光検出器および超音波駆動・検出ユニットそれぞれによる検出の結果に基づいて、前記遠位端における光および超音波それぞれの反射の有無を判定する分析部と、を備え、前記分析部による判定の結果に基づいて、ＩＶＵＳ測定およびＯＣＴ測定の双方または何れか一方を行う。

本発明の測定方法は、測定光を出力する光源と、前記測定光により生じた後方反射光と参照光とが干渉されてなる干渉光を検出する光検出器と、ＲＦ信号を出力するとともに、入力したＲＦ信号を検出する超音波駆動・検出ユニットとを備えた測定装置に、近位端と遠位端との間に内蔵され前記ＲＦ信号を伝送する電線および前記遠位端に設けられ前記ＲＦ信号と超音波とを相互に変換するトランスデューサ、ならびに、前記近位端と前記遠位端との間に内蔵され前記測定光および前記後方反射光を伝送する光ファイバ、の双方または何れか一方を有し、前記遠位端において光および超音波を一部反射させるプローブを接続し、前記遠位端において反射された前記測定光および前記超音波の反射位置を計算し、その反射位置が、前記測定装置に記憶されたプローブの長さに関する情報および長さのバラつき幅の範囲内であるか否かを調べることによって前記プローブの種類を判定し、前記判定の結果に基づいて、ＩＶＵＳ測定およびＯＣＴ測定の双方または何れか一方を行う。

本発明の測定方法は、前記遠位端において光および超音波の双方の反射が有ったと判定された場合にＯＣＴ撮影画像およびＩＶＵＳ撮影画像を生成し、前記遠位端において光の反射が有ったが超音波の反射が無かったと判定された場合にＯＣＴ撮影画像およびダミーＩＶＵＳ画像を生成し、前記遠位端において超音波の反射が有ったが光の反射が無かったと判定された場合にＩＶＵＳ撮影画像およびダミーＯＣＴ画像を生成するのが好適である。

本発明の測定方法は、前記遠位端において光および超音波の双方の反射が有ったと判定された場合に、前記光ファイバおよび前記電線を所定方向に移動させる際にＯＣＴ測定を行い、前記光ファイバおよび前記電線を前記所定方向と逆の方向に移動させる際にＩＶＵＳ測定を行うのが好適である。

本発明によれば、ＯＣＴカテーテル、ＩＶＵＳカテーテルおよびＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテルのうちの何れのカテーテルが接続される場合であっても正常動作することができる。また、ＯＣＴ＋ＩＶＵＳの測定を行なう際にＯＣＴの高速性を損なわずに測定をすることができる。

本実施形態の測定システム１の構成を示す図である。 ＯＣＴカテーテル１０ａの構成を示す図である。 ＩＶＵＳカテーテル１０ｂの構成を示す図である。 本実施形態の測定システム１を用いた測定のフローを示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は、本実施形態の測定システム１の構成を示す図である。この測定システム１は、ＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテル１０および測定装置３０を備え、ＯＣＴ測定およびＩＶＵＳ測定を行って対象物３の断層画像を取得することができる。

ＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテル１０は、近位端１１ａと遠位端１１ｂとの間で光を伝送する光ファイバ１１と、近位端１１ａと遠位端１１ｂとの間でＲＦ信号を伝送する電線１２と、近位端１１ａにおいて光ファイバ１１および電線１２と接続されているコネクタ１３と、遠位端１１ｂにおいて光ファイバ１１と光学的に接続されている集光光学系１４および偏向光学系１５と、集光光学系１４および偏向光学系１５を包埋するキャップ１６と、遠位端１１ｂにおいて電線１２と接続されている超音波トランスデューサ１７と、光ファイバ１１および電線１２を包囲して延びるサポートチューブ１８およびジャケットチューブ１９と、を備える。ジャケットチューブ１９の内腔は、光および超音波を伝送可能な媒質２０が充填される。コネクタ１３は、測定装置３０の一部であるプローブ回転移動機構３９に光学的および電気的に接続される。

光ファイバ１１は、１〜３ｍの長さを有し、石英ガラスで構成され、波長範囲１.２〜１.４μｍまたは１.６μｍ〜１.８μｍにおいて２ｄＢ以下、好ましくは１ｄＢ以下の伝送損失を有し、上記波長範囲においてシングルモードで動作する。そのような光ファイバ１１としては、ＩＴＵ-ＴＧ .６５２，Ｇ.６５４、Ｇ.６５７に準拠した光ファイバが好適である。

光ファイバ１１の遠位端１１ｂには、集光光学系１４としてのグレーデッドインデックス（GRIN）レンズが融着接続されている。さらに、GRINレンズの先端は傾斜端面が形成されており、この傾斜端面が光を反射させることで偏向光学系１５として機能する。集光光学系１４および偏向光学系１６を光が経由することにより、光が径方向に収束しながら出射する。

GRINレンズ（集光光学系１４および偏向光学系１５）は、石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスで構成され、波長１.２μｍ〜１.４μｍまたは１.６μｍ〜１.８μｍの波長範囲において２ｄＢ以下の伝送損失を有する。ミラーは、円柱形のガラスに、軸に対して３５〜４４度の角度をなす平坦な反射面を形成した構造をとる。この平坦な反射面はそのままでも光を反射させることができるが、さらに反射面にアルミニウムまたは金を蒸着することで反射率を高めることが好適である。

キャップ１６は、ウレタンアクリレート樹脂またはエポキシ樹脂で構成され、１.２μｍ〜１.４μｍまたは１.６μｍ〜１.８μｍの波長範囲において２ｄＢ以下の伝送損失を有し、集光光学系１４、偏向光学系１５および超音波トランスデューサ１７を機械的に保護するとともに、偏向光学系１５のミラーの界面に接するように空気を閉じ込め、全反射によるミラーを実現する機能を有する。また、キャップ１６は超音波トランスデューサ１７を部分的に包囲し、超音波トランスデューサ１７の出射面は媒質２０に直接触れる。

光ファイバ１１および電線１２はサポートチューブ１８の内腔に収納されている。サポートチューブ１８は、光ファイバ１１および電線１２の各々の先端部およびコネクタ１３に固定されている。その結果、光コネクタ１３を回転させると、それと共にサポートチューブ１８も回転し、さらに回転トルクが光ファイバ１１および電線１２に伝達され、光ファイバ１１、電線１２，集光光学系１４、偏向光学系１５、キャップ１６、超音波トランスデューサ１７およびサポートチューブ１８が一体となって回転する。それにより、光ファイバ１１および電線１２だけを回転させた場合に比べて、光ファイバ１１および電線１２に負荷されるトルクが低減され、トルクによる光ファイバ１１および電線１２の破断を防ぐことができる。

サポートチューブ１８は、０.１５ｍｍ以上の厚さを持つと共に、ステンレスと同等程度の１００〜３００ＧＰａのヤング率を持つことが望ましい。サポートチューブ１８は、必ずしも周方向に連結していなくともよく、５〜２０本程度の線を撚り合わせた構造とし、それによって柔軟性を調整しても良い。

光ファイバ１１、電線１２，集光光学系１４、偏向光学系１５、キャップ１６、超音波トランスデューサ１７およびサポートチューブ１８は、ジャケットチューブ１９の内腔に収納され、その中で回転することができる。それにより、回転する部分が対象物３に接触して対象物３が破損することが防止される。照明光は、偏向光学系１５から出射され、キャップ１６、媒質２０およびジャケットチューブ１９を透過して、対象物３へ照射される。超音波は、超音波トランスデューサ１７から出射され、媒質２０およびジャケットチューブ１９を透過して、対象物３へ照射される。

ジャケットチューブ１９は、ポリアミド（ナイロン、ポリエーテルブロックアミド）、フッ素樹脂（ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン）で構成され、３０〜１００μｍの厚さを有し、偏向光学系１５から出射する照明光が通過する箇所において波長１.２μｍ〜１.４μｍまたは１.６〜１.８μｍにおける透過損失が２ｄＢ以下となる透明度を有する。ＯＣＴの空間分解能は通常は３０μｍ以下である。ジャケットチューブ１９の内面および外面の反射を区別して検出し、これを分散補償などの校正のために用いるため、ジャケットチューブ１９の厚さはＯＣＴの空間分解能よりも厚いことが望ましい。

ジャケットチューブ１９の内腔は媒質２０として液体が充填される。液体は、ジャケットチューブ１９と異なる屈折率および音速を有するように選択される。それにより、媒質２０とジャケットチューブ１９との界面において、光および超音波は部分的に反射される。部分的に反射された光および超音波は、対象物３において後方散乱された光および超音波と同様に測定装置３０で検出されるが、後述するように、光ファイバ１１および電線１２が機能していることを確認するために使用される。媒質２０として、シリコーンオイル、生理食塩水、デキストラン水溶液は、ジャケットチューブ１９と異なる屈折率および音速を有するので好ましい。また、プローブが使用中に予期せず破損するなどしてジャケットチューブ１９の外に漏出しても生体に及ぼす危害が少ないので好ましい。

測定装置３０は、光を発生させる光源３１と、光源３１から発せられた光を二分岐して照明光および参照光として出力する光分岐部３２と、光分岐部３２から到達した光を検出する光検出器３３と、光分岐部３２から到達した参照光を出力する光端末３４と、光端末３４から出力された参照光を光端末３４へ反射させる反射鏡３５と、超音波トランスデューサ１７を駆動するとともに反射された超音波によって生じた電気信号を検出する超音波駆動・検出ユニット３６と、光検出器３３および超音波駆動・検出ユニット３６により検出された光および超音波の信号を分析する分析部３７と、分析部３７による分析の結果を出力する出力ポート３８と、光分岐部３２から到達した照明光を光プローブに結合するプローブ回転移動機構３９と、を備える。

測定装置３０において光源３１から出力され光分岐部３２を経てプローブ回転移動機構３９から出力された照明光は、コネクタ１３により光ファイバ１１の近位端１１ａに結合され、光ファイバ１１により導光されて遠位端１１ｂから出射され、集光光学系１４、偏向光学系１５、キャップ１６を経て対象物３に照射される。その対象物３への照明光の照射に応じて生じた後方散乱光は、キャップ１６，偏向光学系１５および集光光学系１４を経て光ファイバ１１の遠位端１１ｂに入射され、光ファイバ１１により導光されて近位端１１ａから出力され、コネクタ１３によりプローブ回転移動機構３９に結合され、光分岐部３２を経て光検出器３３に伝達される。

光分岐部３２から出力された参照光は、光端末３４から出射されて反射鏡３５で反射され、光端末３４および光分岐部３２を経て光検出器３３に結合される。対象物３からの後方散乱光と参照光とは光検出器３３において干渉し、この干渉光が光検出器３３により検出される。干渉光のスペクトルは分析部３７に入力される。分析部３７において、干渉光のスペクトルの解析が行われ、対象物３の内部の各点における光学的な後方散乱効率の分布が計算される。その計算結果に基づいて対象物３の断層画像が計算され、ＯＣＴ画像信号として信号出力ポート３８から出力される。

また、測定装置３０において超音波駆動・検出ユニット３６から出力されプローブ回転移動機構３９から出力されたＲＦパルス信号は、コネクタ１３により電線１２の近位端１１ａに結合され、電線１２により伝送されて遠位端１１ｂから出力され、超音波トランスデューサ１７において超音波に変換される。超音波は対象物３に向けて出射され、対象物３で後方散乱した超音波は超音波トランスデューサ１７で電気信号に変換される。変換された電気信号は、電線１２により近位端１１ａに伝送され、コネクタ１３によってプローブ回転移動機構３９に結合され、超音波駆動・検出ユニット３６で検出される。

なお、超音波トランスデューサ１７へ入力される信号、および、超音波トランスデューサ１７から出力される信号は、アナログ信号であるが、超音波駆動・検出ユニット３６またはプローブ回転移動機構３９においてデジタル信号に変換される。検出された信号が分析部３７で時間の関数として処理されることにより、対象物３の内部の各点における音響的な後方散乱効率の分布が計算される。その計算結果に基づいて対象物３の断層画像が計算され、ＩＶＵＳ画像信号として信号出力ポート３８から出力される。

本実施形態の測定システム１では、ＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテル１０に替えて、ＯＣＴカテーテル１０ａ（図２）またはＩＶＵＳカテーテル１０ｂ（図３）も測定装置３０に接続されることができる。図２に示されるＯＣＴカテーテル１０ａは、図１に示されるＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテル１０と比較して、電線１２および超音波トランスデューサ１７を備えていない点で相違している。図３に示されるＩＶＵＳカテーテル１０ｂは、図１に示されるＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテル１０と比較して、光ファイバ１１，集光光学系１４および偏向光学系１５を備えていない点で相違している。ＯＣＴカテーテル１０ａおよびＩＶＵＳカテーテル１０ｂそれぞれは、ＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテル１０と同様に、ジャケットチューブ１９の内腔に媒質２０が充填され、媒質２０とジャケットチューブ１９との界面において光または超音波を反射させる。

図４は、本実施形態の測定システム１を用いた測定のフローを示す図である。ステップＳ１でカテーテルが測定装置３０に接続されると、ステップＳ２で測定装置３０において自動または操作者による操作によりカテーテル反射信号の検出が行なわれる。このとき、光源３１で光を発生させて光検出器３３でＯＣＴ信号を取得するとともに、超音波駆動・検出ユニット３６でＲＦパルス信号を発生させてＩＶＵＳ信号を取得する。カテーテルの種類に応じて、該カテーテルの遠位端１１ｂでは光または超音波が反射されるので、この反射がＯＣＴ信号またはＩＶＵＳ信号として検出される。

さらに、カテーテルの長さ及びそのバラツキ幅に関する情報は事前に測定装置３０に記憶される。ステップＳ３では、検出されたＯＣＴ信号およびＩＶＵＳ信号から、反射の位置情報が計算され、この反射の位置情報が長さのバラツキ幅の範囲内であるかどうかを判定することにより、カテーテルからの光および超音波の反射があるかどうかを判定する。光および超音波の双方の反射があれば、接続されたカテーテルはＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテル１０であると判定する。光の反射は有るが超音波の反射が無い場合は、接続されたカテーテルはＯＣＴカテーテル１０ａであると判定する。超音波の反射は有るが光の反射が無い場合は、接続されたカテーテルはＩＶＵＳカテーテル１０ｂであると判定する。光も超音波も反射が無い場合は故障であると判定する。

ステップＳ４では、ステップＳ３での判定結果に従って、動作モードを設定して表示する。カテーテルの種類がＯＣＴ＋ＩＶＵＳ，ＯＣＴ、ＩＶＵＳである場合には、それぞれＯＣＴ＋ＩＶＵＳモード，ＯＣＴモード、ＩＶＵＳモードを設定して、そのモード名を示す情報を画面等に表示して操作者に提示する。カテーテルの故障であると判定された場合も、故障を示す情報を表示する。故障と表示される場合以外であっても、操作者は、カテーテルの種類がＯＣＴ＋ＩＶＵＳ，ＯＣＴ，ＩＶＵＳのいずれであるかを通常は事前にラベル等で知っているので、その内容と表示された動作モードとが互いに異なる場合には、カテーテルまたは測定装置が故障していることを知ることができ、修理や交換などの対応を速やかに行なうことで、対象物を検査する作業の効率を高めることができる。

ステップＳ５〜７では、測定装置３０は設定された動作モードに従って画像データを出力する。ＯＣＴ＋ＩＶＵＳモードでは、ステップＳ５で、光および超音波を発生させてＯＣＴ画像およびＩＶＵＳ画像を撮影し、ステップＳ８で、これらを出力する。ＯＣＴモードでは、ステップＳ６で、光を発生させてＯＣＴ画像を撮影するとともに、ダミーのＩＶＵＳ画像を生成して、ステップＳ８で、これらを出力する。ＩＶＵＳモードでは、ステップＳ７で、超音波を発生させてＩＶＵＳ画像を撮影するとともに、ダミーのＯＣＴ画像を生成して、ステップＳ８で、これらを出力する。ダミーのＯＣＴ画像およびＩＶＵＳ画像は、接続が無いことを示す文字や絵の情報や、情報が無いことを示す黒やグレーの単色画像を用いることが好適である。それにより、操作者は動作が正常であるか異常であるかを容易に判断することができる。

ＯＣＴ画像およびＩＶＵＳ画像の撮影は、公知の方法によって行うことができる。すなわち、プローブ回転移動機構３９によって光ファイバ１１および電線１２を回転させるとともにカテーテルに沿って並進移動させ、カテーテルの周りに光ビームおよび超音波ビームを螺旋状に走査することで２次元または３次元の断層画像を生成する。より好ましくは、ＯＣＴ＋ＩＶＵＳモードにおいては、光ファイバ１１および電線１２をカテーテルに沿って近位端１１ａ方向へ引き戻す際にＯＣＴ測定を行い、遠位端１１ｂ方向へ押し出す際にＩＶＵＳ測定を行うことが望ましい。

対象物３として血管を撮影する場合、ＯＣＴ測定は、血液によって妨げられるのを防ぐために、血管内に透明な液体を数秒間にわたって注入して血液を排除し、その間に約２０ｍｍ／秒の速度で高速に光ファイバを移動させつつ約１００フレーム／秒の速度で高速に撮影する。一方で、ＩＶＵＳ測定は、血液の排除が必須ではないが、約０.５ｍｍ／秒の速度で低速に電線を移動させつつ約３０フレーム／秒の低速で撮影する必要がある。それ故、公知の撮影方法のように、光ファイバ１１および電線１２を引き戻しながらＯＣＴとＩＶＵＳを同時に撮影しようとすると、双方にとって好適な撮影条件を実現することができない。一方で、血液排除を行って約２０ｍｍ／秒で引き戻しながらＯＣＴ撮影を行い、血液排除が終了した後に約０.５ｍｍ／秒で押し出しながらＩＶＵＳ撮影を行うことで、双方にとって好適な撮影条件を実現することができる。

以上のように、本実施形態によれば、ＯＣＴカテーテル、ＩＶＵＳカテーテルおよびＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテルのうちの何れのカテーテルが接続される場合であっても正常動作することができる。また、ＯＣＴ＋ＩＶＵＳの測定を行なう際にＯＣＴの高速性を損なわずに測定をすることができる。

１…測定システム、３…対象物、１０…ＯＣＴ＋ＩＶＵＳカテーテル、１０ａ…ＯＣＴカテーテル、１０ｂ…ＩＶＵＳカテーテル、１１…光ファイバ、１２…電線、１３…コネクタ、１４…集光光学系、１５…偏向光学系、１６…キャップ、１７…超音波トランスデューサ、１８…サポートチューブ、１９…ジャケットチューブ、２０…媒質、３０…測定装置、３１…光源、３２…光分岐部、３３…光検出器、３４…光端末、３５…反射鏡、３６…超音波駆動・検出ユニット、３７…分析部、３８…出力ポート、３９…プローブ回転移動機構。

Claims (9)

1. 近位端と遠位端との間に内蔵されＲＦ信号を伝送する電線および前記遠位端に設けられＲＦ信号と超音波とを相互に変換するトランスデューサ、ならびに、前記近位端と前記遠位端との間に内蔵され光を伝送する光ファイバ、の双方または何れか一方を有し、前記遠位端において光および超音波を一部反射させるプローブと、
   前記プローブと接続され、光およびＲＦ信号を発生させて出力するとともに検出する測定装置と、
   を備え、
   前記測定装置は、
   前記近位端において前記光ファイバに入力させるべき光を出力する光源と、
   前記近位端において前記光ファイバから出力された後方反射光と参照光とが干渉されてなる干渉光を検出する光検出器と、
   前記近位端において前記電線に入力させるべきＲＦ信号を出力するとともに、前記近位端において前記電線から出力されるＲＦ信号を検出する超音波駆動・検出ユニットと、
   前記光検出器および超音波駆動・検出ユニットそれぞれによる検出の結果に基づいて、前記遠位端における光および超音波それぞれの反射の有無を判定する分析部と、
   を含み、
   前記分析部による判定の結果に基づいて、ＩＶＵＳ測定およびＯＣＴ測定の双方または何れか一方を行う、
   測定システム。
2. 前記プローブは、前記光ファイバまたは前記電線を包囲するジャケットチューブと、前記ジャケットチューブ内に充填された媒質とを有し、
   前記ジャケットチューブと前記媒質とは、互いに異なる屈折率を有するとともに、互いに異なる音速を有し、両者の界面において光および超音波を後方に部分的に反射させる、
   請求項１に記載の測定システム。
3. 前記測定装置は、
   前記プローブの長さに関する情報および長さのバラつき幅に関する情報を記憶し、
   前記遠位端において反射された光および超音波の反射位置情報を計算し、
   その反射位置情報が前記長さのバラつき幅の範囲内であるか否かを調べることによって、前記遠位端における反射の有無を判定する、
   請求項１または２に記載の測定システム。
4. 前記測定装置は、
   前記分析部により前記遠位端において光および超音波の双方の反射が有ったと判定された場合にＯＣＴ撮影画像およびＩＶＵＳ撮影画像を生成し、
   前記分析部により前記遠位端において光の反射が有ったが超音波の反射が無かったと判定された場合にＯＣＴ撮影画像およびダミーＩＶＵＳ画像を生成し、
   前記分析部により前記遠位端において超音波の反射が有ったが光の反射が無かったと判定された場合にＩＶＵＳ撮影画像およびダミーＯＣＴ画像を生成する、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の測定システム。
5. 前記測定装置は、前記分析部により前記遠位端において光および超音波の双方の反射が有ったと判定された場合に、前記光ファイバおよび前記電線を所定方向に移動させる際にＯＣＴ測定を行い、前記光ファイバおよび前記電線を前記所定方向と逆の方向に移動させる際にＩＶＵＳ測定を行う、請求項４に記載の測定システム。
6. 近位端と遠位端との間に内蔵されＲＦ信号を伝送する電線および前記遠位端に設けられＲＦ信号と超音波とを相互に変換するトランスデューサならびに前記近位端と前記遠位端との間に内蔵され光を伝送する光ファイバの双方または何れか一方を有し前記遠位端において光および超音波を一部反射させるプローブが接続されて、ＩＶＵＳ測定およびＯＣＴ測定を行う測定装置であって、
   前記近位端において前記光ファイバに入力させるべき光を出力する光源と、
   前記近位端において前記光ファイバから出力された後方反射光と参照光とが干渉されてなる干渉光を検出する光検出器と、
   前記近位端において前記電線に入力させるべきＲＦ信号を出力するとともに、前記近位端において前記電線から出力されるＲＦ信号を検出する超音波駆動・検出ユニットと、
   前記光検出器および超音波駆動・検出ユニットそれぞれによる検出の結果に基づいて、前記遠位端における光および超音波それぞれの反射の有無を判定する分析部と、
   を備え、
   前記分析部による判定の結果に基づいて、ＩＶＵＳ測定およびＯＣＴ測定の双方または何れか一方を行う、
   測定装置。
7. 測定光を出力する光源と、前記測定光により生じた後方反射光と参照光とが干渉されてなる干渉光を検出する光検出器と、ＲＦ信号を出力するとともに、入力したＲＦ信号を検出する超音波駆動・検出ユニットとを備えた測定装置に、近位端と遠位端との間に内蔵され前記ＲＦ信号を伝送する電線および前記遠位端に設けられ前記ＲＦ信号と超音波とを相互に変換するトランスデューサ、ならびに、前記近位端と前記遠位端との間に内蔵され前記測定光および前記後方反射光を伝送する光ファイバ、の双方または何れか一方を有し、前記遠位端において光および超音波を一部反射させるプローブを接続し、
   前記遠位端において反射された前記測定光および前記超音波の反射位置を計算し、
   その反射位置が、前記測定装置に記憶されたプローブの長さに関する情報および長さのバラつき幅の範囲内であるか否かを調べることによって前記プローブの種類を判定し、
   前記判定の結果に基づいて、ＩＶＵＳ測定およびＯＣＴ測定の双方または何れか一方を行う
   測定方法。
8. 前記遠位端において光および超音波の双方の反射が有ったと判定された場合にＯＣＴ撮影画像およびＩＶＵＳ撮影画像を生成し、
   前記遠位端において光の反射が有ったが超音波の反射が無かったと判定された場合にＯＣＴ撮影画像およびダミーＩＶＵＳ画像を生成し、
   前記遠位端において超音波の反射が有ったが光の反射が無かったと判定された場合にＩＶＵＳ撮影画像およびダミーＯＣＴ画像を生成する
   請求項７に記載の測定方法。
9. 前記遠位端において光および超音波の双方の反射が有ったと判定された場合に、前記光ファイバおよび前記電線を所定方向に移動させる際にＯＣＴ測定を行い、前記光ファイバおよび前記電線を前記所定方向と逆の方向に移動させる際にＩＶＵＳ測定を行う
   請求項８に記載の測定方法。

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