JP2018153564A - 画像診断装置及びその作動方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】格別なハードウェアの追加無しに、ＭＤＵに接続したカテーテルの種類の判別を可能にする。
【解決手段】カテーテルに収容されたイメージングコアのカテーテルの長手方向に沿った移動と回転を行うためのモータドライブユニット（ＭＤＵ）を有し、ＭＤＵにカテーテルが接続されたものと見なして、超音波送受信部に対しての超音波駆動信号を印加すると共に反射波を示す電気信号を取得する第１の駆動部と、超音波送受信部の有無を検査する第１の検査部と、ＭＤＵにカテーテルが接続されたものと見なして、光送受信部に対しての光を供給すると共に干渉光を示す電気信号を取得する第２の駆動部と、光受信部の有無を検査する第２の検査部と、ＭＤＵに接続されたカテーテルが、超音波断層画像の診断専用のカテーテル、光干渉断層画像の診断専用のカテーテル、超音波断層画像及び光干渉断層画像の両対応のカテーテルのいずれであるかを判定する判定部とを有する。
【選択図】図７

Description

本発明はカテーテルを用いた画像診断装置及びその作動方法及びプログラムに関するものである。

血管内腔を診断する装置として血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ：ＩｎｔｒａＶａｓｃｕｌａｒ Ｕｌｔｒａ Ｓｏｕｎｄ）や光干渉断層診断装置（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が知られている。また、ＯＣＴを更に発展させ、波長掃引を利用した光干渉断層画像診断（ＯＦＤＩ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｉｍａｇｉｎｇ）も知られている。

超音波は血管組織の比較的深い部位にまで到達する性質を有するので、ＩＶＵＳで得られる血管断層画像は血管組織の表面だけでなく、深い部位の診断に好適である。一方、ＯＣＴやＯＦＤＩ等で利用する光は、超音波ほど深い組織までは到達しないものの、得られる血管内壁の画像はＩＶＵＳのそれと比較して非常に高解像度とするこができる。

上記の通りなので、最近では、超音波送受信部、光送受信部の両方を収納したカテーテル、すなわち、ハイブリッドタイプのカテーテルを用い、超音波断層画像、光断層画像の両方の画像を生成する画像診断装置が提案されている（特許文献１、２）。

この種の装置の場合、カテーテルは、その内部のイメージングコアの回転と移動を行うためのモータドライブユニット（ＭＤＵ）に接続されることになる。

特開平１１−５６７５２号公報 特開２００６−２０４４３０号公報

超音波断層画像、光断層画像の両画像を生成可能な画像診断装置の場合、そのＭＤＵに接続可能なカテーテルは、上記のハイブリッドタイプのカテーテルだけでなく、ＩＶＵＳ専用のカテーテル、ＯＣＴ専用のカテーテルがある。それ故、実際にＭＤＵに接続したカテーテルの種類が、ユーザ（医師）の意図した種類ではなくなる可能性がある。

画像診断装置では、接続中のカテーテルからの信号から、光断層画像、超音波断層画像の表示装置に表示することになる。故に、表示される光断層画像、超音波断層画像から、ユーザ（医師）は、接続したカテーテルの種類を推定することはできる。例えば、光断層画像が異常な像となっていて、超音波断層像が見慣れた像となっている場合、ユーザは、接続したカテーテルはＩＶＵＳ専用のカテーテルであると推定は可能である。しかし、これは、複数の種類のカテーテルを用いた手技を経験したユーザの場合であり、経験が浅いユーザには難しいし、十分な経験を有するユーザであっても自身の推定を確証に導く情報は欲しいものである。

本発明はかかる問題に鑑みなされたものであり、格別なハードウェアの追加無しに、ＭＤＵに接続したカテーテルの種類を判別する技術を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため、例えば本発明の画像診断装置は以下の構成を有する。すなわち、
カテーテルを接続すると共に、当該カテーテルに収容されたイメージングコアの前記カテーテルの長手方向に沿った移動と回転を行うためのモータドライブユニット（ＭＤＵ）を有し、前記カテーテルからの信号に基づき、被験者の血管の光干渉断層画像、及び、超音波断層画像を生成する画像診断装置であって、
前記ＭＤＵにカテーテルが接続されたものと見なして、イメージングコアの先端部に収容される超音波送受信部に対しての超音波駆動信号を印加すると共に反射波を示す電気信号を取得する第１の駆動手段と、
該第１の駆動手段で得られた反射波の電気信号の強度の分布に基づき、超音波送受信部の有無を検査する第１の検査手段と、
前記ＭＤＵにカテーテルが接続されたものと見なして、イメージングコアの先端部に収容される光送受信部に対しての光を供給すると共に干渉光を示す電気信号を取得する第２の駆動手段と、
該第２の駆動手段で得られた干渉光の電気信号から前記イメージングコアの位置を原点として放射方向のライン画像データを生成し、当該原点の位置から所定範囲の画素データの分布に基づき、光受信部の有無を検査する第２の検査手段と、
前記第１の検査手段の検査結果、及び、前記第２の検査手段の検査結果に基づき、前記ＭＤＵに接続されたカテーテルが、超音波断層画像の診断専用のカテーテル、光干渉断層画像の診断専用のカテーテル、超音波断層画像及び光干渉断層画像の両対応のカテーテルのいずれであるかを判定する判定手段とを有する。

本発明によれば、格別なハードウェアの追加無しに、ＭＤＵに接続したカテーテルの種類の判別が可能になる。

実施形態にかかる画像診断装置の外観構成を示す図である。 画像診断装置のブロック構成図である。 実施形態におけるカテーテルの先端部の構造断面図である。 実施形態における血管断層画像の生成原理を説明するための図である。 光送受信部の検出原理を説明するための、ラインデータの特性を示す図である。 超音波送受信部の検出原理を説明するための、超音波の反射波データの特性を示す図である。 実施形態におけるカテーテルの種類の判定処理を表すフローチャートである。 実施形態におけるカテーテルの外観構造を示す図である。

以下、添付図面に従って本発明に係る実施形態を詳細に説明する。

図１は実施形態に係る画像診断装置１００の外観構成を示す図である。

図１に示すように、画像診断装置１００は、カテーテル１０１と、モータドライブユニット（以下、ＭＤＵ）１０２と、操作制御装置１０３とを備え、ＭＤＵ１０２と操作制御装置１０３とは、信号線や光ファイバを収容したケーブル１０４により接続されている。

操作制御装置１０３において、１１１は本体制御部である。この本体制御部１１１は、カテーテル１０１内に収容されたイメージングコアで得られた信号（血管組織に向けて出射した超音波、並びに光の反射波）から、回転中心位置から径方向に向かうラインデータを生成する。そして、ラインデータの補間処理を経て超音波、並びに光干渉に基づくそれぞれの性質の血管断層画像を生成する。

１１１−１はプリンタ及びＤＶＤレコーダであり、本体制御部１１１における処理結果を印刷したり、データとして記憶したりする。なお、処理結果の保存先としては、サーバやＵＳＢメモリ等でも構わず、その種類は問わない。１１２は操作パネルであり、ユーザは該操作パネル１１２を介して、各種設定値及び指示の入力を行う。１１３は表示装置としてのモニタ（たとえばＬＣＤ）であり、本体制御部１１１において生成された各種断層画像を表示する。１１４は、ポインティングデバイス（座標入力装置）としてのマウスである。

カテーテル１０１は、直接血管内に挿入されるものである。そして、カテーテル１０１は、その長手方向に移動自在であって、且つ、回転自在なイメージングコアを収容する構造を有する。ハイブリッドタイプカテーテルの場合、そのイメージングコアの先端のハウジングには、画像診断装置１００から伝送されてきた信号に基づき超音波を発生すると共に、血管組織から反射した超音波を受信し電気信号に変換する超音波送受信部、並びに、伝送されてきた光を（測定光）を連続的に血管内に送信するとともに、血管内からの反射光を連続的に受信する光送受信部が収納される。そして、このハウジングに、ＭＤＵ１０２からのイメージングコアの回転と移動力を伝達するための駆動シャフトが接続されている。つまり、イメージングコアは、このハウジングと駆動シャフトで構成される。画像診断装置１００では、このイメージングコアを収容したカテーテル１０１を用いることで血管内部の状態を測定することになる。

ＭＤＵ１０２は、カテーテル１０１の後端の接続部と係合する部分を持つ。カテーテル１０１がハイブリッドタイプカテーテルの場合、カテーテル１０１内のイメージングコアにおける超音波送受信部並びに光送受信部と、操作制御装置１０３との中継装置として機能する。また、ＭＤＵ１０２は、内蔵されたモータを駆動させることでカテーテル１０１の手元外管に対し、手元内管及び駆動シャフトを引っ張る処理を行うと共に、駆動シャフトの回転制御も行う。

また、ＭＤＵ１０２には、各種スイッチ、ボタンが設けられ、ユーザ（医師等）がこれを操作することで、カテーテル１０１内のイメージングコアの回転駆動、並びに、プルバック（イメージングコアの移動）が行われることになる。

図２は、実施形態における画像診断装置１００のブロック構成図を示している。以下、同図を参照して、実施形態の画像診断装置の構成を説明する。

図中、２０１は画像診断装置の全体の制御を司る信号処理部であり、マイクロプロセッサをはじめ、いくつかの回路で構成される。２１０はハードディスクに代表される不揮発性の記憶装置であり、信号処理部２０１が実行する各種プログラムやデータファイルを格納している。２０２は信号処理部２０１内に設けられたメモリ（ＲＡＭ）である。２０３は波長掃引光源であり、時間軸に沿って、予め設定された範囲内で変化する波長の光を繰り返し発生する光源である。

波長掃引光源２０３から出力された光は、第１のシングルモードファイバ２７１の一端に入射され、先端側に向けて伝送される。第１のシングルモードファイバ２７１は、途中の光ファイバカップラ２７２において第４のシングルモードファイバ２７５と光学的に結合されている。

第１のシングルモードファイバ２７１に入射され、光ファイバカップラ２７２より先端側に発した光は、コネクタ１０５を介して、第２のシングルモードファイバ２７３に導かれる。この第２のシングルモードファイバ２７３の他端はＭＤＵ１０２内の光ロータリージョイント２３０に接続されている。

一方、カテーテル１０１はＭＤＵ１０２と接続するためのアダプタ１０１ａを有する。そして、このアダプタ１０１ａによりカテーテル１０１をＭＤＵ１０２に接続することで、カテーテル１０１が安定してＭＤＵ１０２に保持される。さらに、カテーテル１０１内に回転自在に収容された第３のシングルモードファイバ２７４の端部が、光ロータリージョイト２３０に接続される。この結果、第２シングルモードファイバ２７３と第３シングルモードファイバ２７４が光学的に結合される。第３のシングルモードファイバ２７４の他方端（カテーテル１０１の先頭部分側）には、光を回転軸に対してほぼ直行する方向に出射するミラーとレンズで構成される光送受信部（詳細は図３を用いて説明する）を搭載したイメージングコア２５０が設けられている。

上記の結果、波長掃引光源２０３が発した光は、第１シングルモードファイバ２７１、第２シングルモードファイバ２７３、第３のシングルモードファイバ２７４を介して、第３のシングルモードファイバ２７４の端部に設けられたイメージングコア２５０に導かれる。イメージコア２５０の光送受信部は、この光を、ファイバの軸に直行する方向に出射するとともに、その反射光を受信し、その受信した反射光が今度は逆に導かれ、操作制御装置１０３に返される。

一方、光ファイバカップラ２７２に結合された第４のシングルモードファイバ２７５の反対の端部には、参照光の光路長を微調整する光路長調整機構２２０が設けられている。この光路長可変機構２２０は、カテーテル１０１を交換した場合など、個々のカテーテル１０１の長さのばらつきを吸収できるよう、その長さのばらつきに相当する光路長を変化させる光路長変更手段として機能する。そのため、第４のシングルモードファイバ２７５に端部に位置するコリメートレンズ２２５が、その光軸方向である矢印２２６で示すように移動自在な１軸ステージ２２４上に設けられている。

具体的には、１軸ステージ２２４はカテーテル１０１を交換した場合に、カテーテル１０１の光路長のばらつきを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する光路長変更手段として機能する。さらに、１軸ステージ２２４はオフセットを調整する調整手段としての機能も備えている。例えば、カテーテル１０１の先端が生体組織の表面に密着していない場合でも、１軸ステージにより光路長を微小変化させることにより、生体組織の表面位置からの反射光と干渉させる状態に設定することが可能である。

１軸ステージ２２４で光路長が微調整され、グレーティング２２１、レンズ２２２を介してミラー２２３にて反射された光は再び第４のシングルモードファイバ２７５に導かれ、光ファイバカップラ２７２にて、第２のシングルモードファイバ２７３側から得られた光と混合されて、干渉光としてフォトダイオード２０４にて受光される。

このようにしてフォトダイオード２０４にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ２０５により増幅された後、復調器２０６に入力される。この復調器２０６では干渉した光の信号部分のみを抽出する復調処理を行い、その出力は干渉光信号としてＡ／Ｄ変換器２０７に入力される。

Ａ／Ｄ変換器２０７では、干渉光信号を例えば９０ＭＨｚで２０４８ポイント分サンプリングして、１ラインのデジタルデータ（干渉光データ）を生成する。なお、サンプリング周波数を９０ＭＨｚとしたのは、波長掃引の繰り返し周波数を４０ｋＨｚにした場合に、波長掃引の周期（２５μｓｅｃ）の９０％程度を２０４８点のデジタルデータとして抽出することを前提としたものであり、特にこれに限定されるものではない。

Ａ／Ｄ変換器２０７にて生成されたライン単位の干渉光データは、信号処理部２０１に入力され、一旦、メモリ２０２に格納される。そして、信号処理部２０１では干渉光データをＦＦＴにより周波数分解して深さ方向のデータ（ラインデータ）が生成される。信号処理部２０１は、このラインデータから、血管内の各位置での光断層画像を構築し、場合によっては、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１１３に出力する。

信号処理部２０１は、更に光路長調用駆動部２０９、通信部２０８と接続されている。信号処理部２０１は光路長調整用駆動部２０９を介して１軸ステージ２２４の位置の制御（光路長制御）を行う。

通信部２０８は、いくつかの駆動回路を内蔵するとともに、信号処理部２０１の制御下にてＭＤＵ１０２と通信する。具体的には、ＭＤＵ１０２内の光ロータリージョイントによる第３のシングルモードファイバの回転を行うためのラジアル走査モータへの駆動信号の供給、ラジアルモータの回転位置を検出するためのエンコーダ部２４２からの信号受信、並びに、第３のシングルモードファイバ２７４を所定速度で引っ張るための直線駆動部２４３への駆動信号の供給である。

なお、信号処理部２０１における上記処理も、所定のプログラムがコンピュータによって実行されることで実現されるものとする。

上記構成において、カテーテル１０１を患者の診断対象の血管位置（冠状動脈など）に位置させると、ユーザの操作によりカテーテル１０１の先端に向けて、ガイディングカテーテルなどを通じて光が透過するフラッシュ液を血管内に放出させる。血液の影響を除外するためである。そして、ユーザがスキャン開始の指示入力を行うと、信号処理部２０１は、波長掃引光源２０３を駆動し、ラジアル走査モータ２４１並びに直線駆動部２４３を駆動させる（以降、ラジアル走査モータ２４１と直線駆動部２４３の駆動による光の照射と受光処理をスキャニングと呼ぶ）。この結果、波長掃引光源２０３から波長掃引光が、上記のような経路でイメージングコア２５０に供給される。このとき、カテーテル１０１の先端位置にあるイメージングコア２５０は回転しながら、回転軸に沿って移動することになるので、イメージングコア２５０は、回転しながら、なおかつ、血管軸に沿って移動しながら、血管内腔面への光の出射とその反射光の受信を行うことになる。

ここで、１枚の光断層画像の生成にかかる処理を図４を用いて簡単に説明する。同図はイメージングコア２５０が位置する血管の内腔面４０１の断層画像の再構成処理を説明するための図である。イメージングコア２５０が１回転（２π＝３６０度）する間に、複数回の測定光の送信と受信を行う。１回の光の送受信により、その光を照射した方向の１ラインのデータを得ることができる。このデータを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することで、回転中心位置から径方向に向かう各位置における光の反射強度（もしくは吸収量）を示すラインデータを得る。従って、１回転の間に、例えば５１２回の光の送受信を行うことで、回転中心４０２から放射状に延びる５１２本のラインデータを得ることができる。この５１２本のラインデータは、回転中心位置の近傍では密で、回転中心位置から離れるにつれて互いに疎になっていく。そこで、この各ラインの空いた空間における画素については、周知の補間処理を行なって生成していき、人間が視覚できる２次元の断層画像を生成することになる。そして、生成された２次元断層画像を血管軸に沿って互いに接続することで、３次元血管画像を得ることができる。なお、２次元の断層画像の中心位置は、イメージングコア２５０の回転中心位置と一致するが、血管断層の中心位置ではない点に注意されたい。また、微弱ではあるが、イメージングコア２５０のレンズ表面、カテーテルシースの表面などで光は反射するので、図示の参照符号４０３に示すように、回転中心軸に対して同心円がいくつか発生する。また、図示の参照符号４０４はガイドワイヤがその位置に存在したことを示す像である。なお、光断層画像を構築する際に、ガイドワイヤは血管組織と比較して、極端に反射光の強度が高いので、ガイドワイヤの存在するラインデータを容易に見つけることができる。

次に、超音波を用いた画像形成にかかる構成とその処理内容を説明する。

超音波を用いたスキャニングは、上記の光干渉のスキャニングと同時に行われる。すなわち、スキャニングを行い、イメージングコア２５０を回転させながら、プローブ１０１のカテーテルシース内を移動している間、そのイメージンコア２５０に収容された超音波送受信部から超音波の出射とその反射波の検出を行う。このため、イメージンコア２５０に収容された超音波送受信部を駆動させるための駆動電気信号を生成、並びに、超音波送受信部が出力した超音波の反射信号を受信する必要がある。この駆動信号の送信と、反射した信号の受信を行うのが、超音波送受信制御部２３２である。この超音波送受信制御部２３２と、イメージングコア２５０とは、信号線ケーブル２８１、２８２、２８３を介して接続される。イメージングコア２５０は回転するので、ＭＤＵ１０２内に設けられたスリップリング２３１を介して、信号線ケーブル２８２と２８３とが電気的に接続されることになる。なお、図示では信号線ケーブル２８１乃至２８３は一本の線で結ばれているように示しているが、実際には、複数の信号線で収容している。

超音波送受信制御部２３２は、信号処理部２０１の制御下で動作し、イメージングコア２５０に収容された超音波送受信部を駆動し、超音波のパルス波を発生させる。超音波送受信部は、血管組織からの反射波を電気信号に変換し、超音波送受信制御部２３２に供給する。超音波送受信制御部２３２は、受信した超音波信号をアンプ２３３に出力し、増幅させる。このあと、この増幅された超音波信号は、検波器２３４、Ａ／Ｄ変換器２３５を経て、超音波データとして信号処理部２０１に供給され、メモリ２０２に一旦格納される。なお、Ａ／Ｄ変換器２３５では、検波器２３４より出力された超音波信号を３０６ＭＨｚで２０００ポイント分サンプリングして、１ラインのデジタルデータ（超音波データ）を生成する。なお、ここでは、３０６ＭＨｚとしているが、これは音速を１５３０ｍ／ｓｅｃとしたときに、深度５ｍｍに対して２０００ポイントサンプリングすることを前提として算出されたものである。したがって、サンプリング周波数は特にこれに限定されるものではない。

信号処理部２０１は、メモリ２０２に格納された超音波データから、グレースケールに対応するラインデータを生成する。これ以降は、光断層画像の再構成処理と同様、各ラインデータを２次元に放射状に配列し、補間することにより、血管内の各位置での超音波断層画像を生成することになる。

図８はカテーテル１０１の外観構成図を示している。カテーテル１０１は、外管シース２００と、外管シース２００内に収容され、その送り方向に自在に移動可能に挿入される内管２０１とで構成される。また、外管シース２００の後端もしくはその近傍には係止部２００ａが設けられ、これがＭＤＵ１０２に固定支持される。また、ＭＤＵ１０２は内管２０１の後端部も把持した状態で図示の右手方向に内管２０１を引っ張る動作、並びに、内管２０１内に連結された駆動シャフトに回転させる動作を行う。なお、図８における符号２０１ａはプライミングポート（外管シース２００と内管２０１内の空気を排出するための液体（生理食塩水が一般的）の注入口）である。

図３は実施形態におけるカテーテル１０１がハイブリッドタイプである場合の先端部（血管に挿入される側）の断面構造を示している。

内管２０１は外管シース２００に挿入されている。外管シース２００におけるシース３１０は、少なくともその先端部では、光の透過を維持するための透明な材質で構成されている。また、シース３１０の先端には、外管シース２００と内管２０１内の気泡を排出し、プライミング液でシース内を満たすためのプライミング孔３２０が設けられている。ＯＣＴの場合、光路の媒質が空気であっても光干渉断層画像を構築する際その影響は少ない。しかし、超音波の伝搬経路上に空気があると、空気とカテーテルシース素材、もしくは血液との音響インピーダンスの差が大きいために、生体組織に超音波が到達する前にシースや血液界面で反射してしまい、撮像に十分なエネルギーが生体組織へ透過しない。そこで超音波が拡散してしまい大きく減衰してしまう。図示の符号３６０が、図２のプライミングポート２０１ａから注入されたプライミング液を示している。

また、シース３１０内には、図示の矢印３７３に沿って回転自在なイメージングコア２５０が収容されている。このイメージングコア２５０の先端には、超音波送受信部３５１、光送受信部３５２、及び、それらを収容するハウジング３５３が設けられている。また、このハウジング３５３は、駆動シャフト３３０に支持される。駆動シャフト３３０は柔軟で、かつＭＤＵ１０２からの回転をよく伝送できる特性を素材であり、例えば、ステンレス等の金属線からなる多重多層密着コイル等により構成されている。この駆動シャフト３３０は内管２０１とほぼ同じ長さを有することになる。また、駆動シャフト３３０の内部には、超音波送受信部３５１と電気的に接続される信号線ケーブル２８３、及び、光送受信部３５２と光学的に接続される第３シングルモードファイバ２７４がその長手方向に収容されている。

超音波送受信部３５１は、実施形態のイメージングコア２５０がＩＶＵＳ用として機能するためであり、信号線ケーブル２８３から印加された信号に従って図示矢印３７１ａに向けて超音波を送信し、血管組織からの反射波３７１ｂを受信した場合には、その受信した超音波を電気信号として信号線２８３を介してＭＤＵ１０２（最終的には操作制御装置１０３）に向けて送信することになる。実際に血管内に挿入されスキャンする際には、駆動シャフト３３０及びイメージングコア２５０が矢印３７３に沿って回転することになるので、超音波送受信部３５１は回転軸に直交する面内で超音波の送信と受信を繰り返すこととなる。この結果、血管軸に直交する断層画像を得ることが可能になる。

また、光送受信部３５２は実施形態のイメージングコア２５０がＯＣＴ（又はＯＦＤＩ）用として機能するためのものであり、図示の回転中心軸に対して、ほぼ４５度の傾斜角のミラーと、半球状のボールレンズで構成される。シングルモードファイバ３４２を介して導かれた光は、ミラーにより進行方向に対して約９０度の方向に反射され、レンズを介して矢印３７２ａの血管組織に向けて照射される。そして、血管組織からの反射光（矢印３７２ｂ）はレンズを介して、今度はシングルモードファイバ３４２を介してＭＤＵ１０２（最終的には操作制御装置１０３）に向けて、送信されることになる。スキャン中は、イメージングコア２５０が回転することになり、ＩＶＵＳと同様に、血管断層画像を再構成するためのデータが取得可能となる。

上記はハイブリッドタイプのカテーテルの先端部の構造の説明である。ＩＶＵＳ専用のカテーテルの場合には、光送受信部３５２やファイバ２７４が無い構造であると理解されたい。また、ＯＣＴ（ＯＦＤＩ）専用のカテーテルの場合には、超音波送受信部３５１や信号ケーブル２８３が無い構造と理解されたい。

次に実施形態におけるＭＤＵ１０２に接続されたカテーテル１０１の種類の判別処理を説明する。この判別処理は、信号処理部２０２が行うものである。

カテーテル１０１の種類には、既に説明したように、ハイブリッドタイプ、ＩＶＵＳ専用タイプ、ＯＣＴ専用タイプの３種類存在する。このうち、ハイブリッドタイプのカテーテルは、そのイメージン部コア２５０に超音波送受信部３５１、光送受信部３５２の両方が収容されたタイプである。ＩＶＵＳ専用タイプのカテーテルは、イメージン部コア２５０に超音波送受信部３５１が収容されているが、光送受信部３５２が搭載されていないタイプである。そして、ＯＣＴ専用タイプのカテーテルは、イメージン部コア２５０に光送受信部３５２が収容されているが、超音波送受信部３５１が搭載されていないタイプである。

上記の通りなので、ＭＤＵ１０２にカテーテル１０１が接続されているものと見なし、そのカテーテル１０１が超音波送受信部３５１を有するか否か、並びに、光送受信部３５２を有するか否かの検査処理を行い、その検査結果から接続されたカテーテル１０１の種類が判定できることがわかる。

カテーテル１０１が光送受信部３５２を持つ場合、光送受信部３５２からは図３に示すように矢印３７２ａに向けて光が出射される。光は、材質の異なる境界面で反射する性質を有する。それ故、出射した光の一部は、光送受信部３５２のレンズの表面、シース３１０の内側面、並びに、シース３１０の外側面それぞれの位置で反射する。よって光断層画像を生成する際のラインデータには、回転中心に近い位置に、これら３カ所からの反射光の影響を受けた同心円が生成される。図４に示した光断層画像の回転中心４０２の近傍の同心円４０３は、まさに、この像を示している。

従って、光干渉データを高速フーリエ変換して得たラインデータを調べ、回転中心位置からシース３１０の外側面までの距離範囲内に、図５に示すように、閾値Ｔｈ１を超える３本のピークの検出する検査を行えば、接続中のカテーテル１０１に光送受信部３５２が存在するか否か分かる。この条件が満たす場合、ＭＤＵ１０２には少なくとも光送受信部３５２を持つカテーテルが接続されていると見なせるし、逆の場合には、光送受信部３５２を持つカテーテルは未接続と見なせる。

これは、カテーテル先端部の構造によるところであり、その構造によっては３本のピークに限定されない。また、カテーテルをホルダーチューブ内に収納している状態であれば、ホルダーチューブの内側面からの反射、外側面からの反射も加わる。つまり、カテーテルを接続する状態に応じてカテーテル接続を検出可能である。

さらに、上記ではカテーテル先端からの反射信号のレベルによりカテーテル接続の有無を判断していたが、ＭＤＵ１０２とカテーテル１０１の接続部でも同様の検出が行える。つまり、カテーテルを接続していない状態では、ＭＤＵのカテーテル接続端面からは光の反射があるが、カテーテルを接続することにより、その反射信号はなくなる、これを利用することによりカテーテル接続の判断も可能である。

次に、超音波送受信部３５１の存在の検査法を説明する。

図６の上段は、ＭＤＵ１０２にカテーテルを接続していない、もしくは、超音波送受信部３５１を持たないＯＣＴ専用のカテーテルを接続した場合の、超音波駆動信号の出力に対する、Ａ／Ｄ変換器２３５で得た超音波の反射波データ（ＲＦデータ）を示している。図示の水平軸は回転中心位置からの距離（反射波を受信するまでの時間と等価）であり、垂直軸は超音波を表す電気信号の強度を示している。

通常、超音波送受信部３５１を有するカテーテル（ハイブリッドカテーテル、もしくはＩＶＵＳ専用カテーテル）を手技に用いる場合、まず、カテーテル内部の空気を排除するためプライミング操作（プライミング液で満たす操作）を行い、その上で、カテーテルをＭＤＵ１０２に接続する。ところが、このプライミング操作を行わなかったり、プライミング操作を行ったとしてもＭＤＵ１０２に接続時に、カテーテル内に空気が混入した場合、図中段に示すような、反射波データが得られる。プライミング未実施、或いは、実施してもカテーテル内に空気が存在する場合、点Ｐ１を超えても、或る程度以上の強度の反射波が検出される。

また、図６の下段は、超音波送受信部３５１を有し、且つ、プライミング液で満たされ、気泡が存在しないカテーテルがＭＤＵ１０２に接続されている場合の、反射波データを示している。

同図の中断と下段とを対比すると、プライミングを実施しない、もしくは気泡が存在する場合には、点Ｐ２より遠くなると、反射波の強度はほぼゼロになる。一方、プライミングが正常に行われている場合には点Ｐ２よりも遠い箇所での反射波の強度はゼロにはならず、点Ｐ３を超えたあたりでは反射波の強度がゼロになる。

上記の通りなので、実施形態では、反射波データにおける点Ｐ１−Ｐ３間での反射波データの絶対値の合計を求め、その合計値が閾値Ｔｈ２以下の場合には、超音波送受信部３５１を持つカテーテルが接続されていないと判定する。

そして、点Ｐ１−Ｐ３間の絶対値の合計値が閾値Ｔｈ２より大きい場合には、少なくとも超音波送受信部３５１を有するカテーテルがＭＤＵ１０２に接続されているものと判定する。

更に、この場合、点Ｐ２−Ｐ３間での反射波データの絶対値の合計を求め、その合計値が閾値Ｔｈ３より大きい場合には、正常にプライミングが行われたカテーテルが接続されているものと判定する。そして、点Ｐ２−Ｐ３間での反射波データの絶対値の合計値が、閾値Ｔｈ３以下の場合にはプライミング未実施、又は、プライミング操作後の何らかの理由（例えばＭＤＵ１０２への接続操作）で空気に混入していると判定する。なお、システム構成に依存するが、超音波のラインデータが２０００ポイント（画素）で構成されるものとしたとき、Ｐ１は２００、Ｐ２は５００、Ｐ３は１０００ポイント目とすることが望ましい。

なお、上記の場合、超音波の反射波データを直接解析するものして説明したが、ラインデータ（画像データ）を生成し、そのラインデータを解析して検査処理を行っても良い。ラインデータにした場合、各画素は正の値しか持たないので、絶対値を求めることも不要になる。

以上であるが、信号処理部２０１は例えば図７のフローチャートに従って処理を行えば良い。なお、同図の処理は、ユーザが操作パネル１１２を操作して、カテーテル判定を指示した場合に実行されるものとする。ただし、実行開始のトリガは、電源投入時であっても可構わない（後者の場合には、カテーテル１０１を接続してから電源をＯＮにすることになる）。

まずステップＳ７０１において、信号処理部２０２は、ＭＤＵ１０２にカテーテルが接続されているものと見なして、光送受信部３５２が存在するか否かの検査処理を行う。具体的には、信号処理部２０２は波長掃引光源２０３を駆動して、光をＭＤＵ１０２に向けて送信する。そして、光干渉データをＡ／Ｄ変換器２０７より取得し、ＦＦＴ処理を行ってラインデータを得る。そして、信号処理部２０２は、ラインデータにおける端（イメージングコア２５０の回転中心位置に対応）から予め設定された範囲内に、閾値Ｔｈ１を上回るピークが３つ存在するか否かを検査する。

ステップＳ７０２において、信号処理部２０２は、検査結果が光送受信部３５２の存在を示しているか否かを判定する。光送受信部３５２する場合、ステップＳ７０３にて、信号処理部２０２はフラグＦ＿ＯＣＴに“１”をセットする。否の場合（非存在の場合）には、ステップＳ７０４にて、フラグＦ＿ＯＣＴに“０”をセットする。

この後、Ｓ７０５にて、信号処理部２０２は、ＭＤＵ１０２にカテーテルが接続されているものと見なし、超音波送受信部３５１が存在するか否かの検査処理を行う。具体的には、超音波送受信制御部２３２に超音波の駆動信号を発生させる共に、Ａ／Ｄ変換器２３５から超音波反射波データを取得する。そして、先に示したように、点Ｐ１−Ｐ３間の反射波データの絶対値の合計を求め、閾値Ｔｈ２と比較する。合計値が閾値Ｔｈ２より大きい場合は、超音波送受信部３５１が存在、閾値Ｔｈ２以下の場合には超音波送受信部３５１が非存在との検査結果を生成する。

Ｓ７０６にて、信号処理部２０２は、検査結果が超音波送受信部３５１の存在を示しているか否かを判定する。超音波送受信部３５１が存在する場合、ステップＳ７０７にて、信号処理部２０２はフラグＦ＿ＩＶＵＳに“１”をセットする。否の場合には、ステップＳ７０８にて、フラグＦ＿ＩＶＵＳに“０”をセットする。なお、超音波送受信部３５１が存在しないと判定した場合、以下に説明するＳ７０９の処理をスキップし、且つ、フラグＦ＿ＰＲＭ＝０としても良い。

次に、Ｓ７０９にて、信号処理部２０２は、ＭＤＵ１０２に接続されたカテーテル１０１が正常に使用可能などかの検査を行う。具体的には、超音波の反射波データにおける点Ｐ２−Ｐ３間の絶対値和を求め、閾値Ｔｈ３と比較する。絶対値和が閾値Ｔｈ３を上回る場合には正常にプライミングが実施さているとの検査結果を出力し、閾値Ｔｈ３以下の場合にはプライミング未実施、或いは、カテーテル内への多量の空気混入が考えられるため、異常との結果を出力する。

そして、Ｓ７１０にて、信号処理部２０２は、検査結果がプライミング実施を示しているか否かを判定する。プライミングが実施されていると判定した場合、ステップＳ７１１にて、信号処理部２０２はフラグＦ＿ＰＲＭに“１”をセットする。否の場合には、ステップＳ７１２にて、フラグＦ＿ＰＲＭに“０”をセットする。

この後、信号処理部２０２は、ステップＳ７１３にて、これまでに確定した各フラグに基づき、ＭＤＵ１０２に接続されたカテーテルの種類を判定する。

具体的には、次の通りである。
・フラグＦ＿ＩＶＵＳ＝１で、Ｆ＿ＯＣＴ＝１の場合
接続されたカテーテル１０１はハイブリッドタイプのカテーテルと判定する。
・フラグＦ＿ＩＶＵＳ＝０で、Ｆ＿ＯＣＴ＝１の場合
接続されたカテーテル１０１はＯＣＴ専用のカテーテルと判定する。
・フラグＦ＿ＩＶＵＳ＝１で、Ｆ＿ＯＣＴ＝０の場合
接続されたカテーテル１０１はＩＶＵＳ専用のカテーテルと判定する。
・フラグＦ＿ＩＶＵＳ＝０で、Ｆ＿ＯＣＴ＝０の場合
ＭＤＵ１０２にはカテーテルが接続されていない、或いは、エラーと判定する。

更に、信号処理部２０２は、フラグＦ＿ＰＲＭ＝１の場合にはプライミングが実施されていいて、フラグＦ＿ＰＲＭ＝０の場合には、正常にプライミングできていないため異常、或いはエラーと判定する。

そして、Ｓ７１４にて、信号処理部２０２は、上記の判定結果を踏まえて、モニタ１１３に判定したカテーテルの種別やプライミングの実施状態、或いは、異常、エラーの有無を表示する。

なお、超音波送受信部３５１を有するカテーテル（ハイブリッドカテーテル又はＩＶＵＳ専用カテーテルのいずれか）の場合、プライミングが実施されてないと手技ができないことを示すため、特別な警告を発しても良い。

また、ＭＤＵ１０２に接続されているカテーテルが無い場合、現実にカテーテルがＭＤＵ１０２に接続されていない場合だけでなく、ＭＤＵとの通信で障害が発生している可能性もあるので、接続関係を確信するエラーメッセージを表示しても良い。

以上本発明に係る実施形態を説明した。上記説明からもわかるように、実施形態の処理を行うことで、カテーテルの種別を判定するための特別な仕掛け（物理的なスイッチやセンサ等）が必要なく、その種類を判定することができる。

また、実施形態での説明の如く、その特徴となるほとんどが、信号処理部２０２の処理によって実現できる。信号処理部２０２は、ＣＰＵ等で構成され、プログラムを実行するものであるので、本発明はかかるプログラムをもその範疇とするのは明らかである。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の要旨及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

１０１…カテーテル、１０２…ＭＤＵ、１０３…操作制御装置、１０４…ケーブル、１０５…コネクタ、１１２…操作パネル、１１３…表示装置、１１４…マウス、３５１…超音波送受信部、３５２…光送受信部

Claims (6)

1. カテーテルを接続すると共に、当該カテーテルに収容されたイメージングコアの前記カテーテルの長手方向に沿った移動と回転を行うためのモータドライブユニット（ＭＤＵ）を有し、前記カテーテルからの信号に基づき、被験者の血管の光干渉断層画像、及び、超音波断層画像を生成する画像診断装置であって、
   前記ＭＤＵにカテーテルが接続されたものと見なして、イメージングコアの先端部に収容される超音波送受信部に対しての超音波駆動信号を印加すると共に反射波を示す電気信号を取得する第１の駆動手段と、
   該第１の駆動手段で得られた反射波の電気信号の強度の分布に基づき、超音波送受信部の有無を検査する第１の検査手段と、
   前記ＭＤＵにカテーテルが接続されたものと見なして、イメージングコアの先端部に収容される光送受信部に対しての光を供給すると共に干渉光を示す電気信号を取得する第２の駆動手段と、
   該第２の駆動手段で得られた干渉光の電気信号から前記イメージングコアの位置を原点として放射方向のライン画像データを生成し、当該原点の位置から所定範囲の画素データの分布に基づき、光受信部の有無を検査する第２の検査手段と、
   前記第１の検査手段の検査結果、及び、前記第２の検査手段の検査結果に基づき、前記ＭＤＵに接続されたカテーテルが、超音波断層画像の診断専用のカテーテル、光干渉断層画像の診断専用のカテーテル、超音波断層画像及び光干渉断層画像の両対応のカテーテルのいずれであるかを判定する判定手段と
   を有することを特徴する画像診断装置。
2. 前記判定手段は、
   前記第１の検査手段での検査結果が超音波送受信部の存在を示し、第２の判定手段の検査結果が光送受信部の存在を示している場合は、前記ＭＤＵに接続されているカテーテルは超音波断層画像及び光干渉断層画像の両対応のカテーテルであると判定し、
   前記第１の検査手段での検査結果が超音波送受信部の存在を示し、第２の検査手段の検査結果が光送受信部の非存在を示している場合は、前記ＭＤＵに接続されているカテーテルは超音波断層画像の診断専用のカテーテルであると判定し、
   前記第１の検査手段での検査結果が超音波送受信部の非存在を示し、第２の検査手段の検査結果が光送受信部の存在を示している場合は、前記ＭＤＵに接続されているカテーテルは光干渉断層画像の診断専用のカテーテルであると判定し、
   前記第１の検査手段での検査結果が超音波送受信部の非存在を示し、第２の検査手段の検査結果が光送受信部の非存在を示している場合は、前記ＭＤＵにはカテーテルが未接続であると判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
3. 該第１の駆動手段で得られた反射波の電気信号の強度の分布に基づき、接続されたカテーテルが正常にプライミングできているか否か、或いは異常の有無を検査する第３の検査手段を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像診断装置。
4. 前記判定手段による判定結果を表示する表示手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像診断装置。
5. カテーテルを接続すると共に、当該カテーテルに収容されたイメージングコアの前記カテーテルの長手方向に沿った移動と回転を行うためのモータドライブユニット（ＭＤＵ）を有し、前記カテーテルからの信号に基づき、被験者の血管の光干渉断層画像、及び、超音波断層画像を生成する画像診断装置の作動方法であって、
   第１の駆動手段が、前記ＭＤＵにカテーテルが接続されたものと見なして、イメージングコアの先端部に収容される超音波送受信部に対しての超音波駆動信号を印加すると共に反射波を示す電気信号を取得する第１の駆動工程と、
   第１の検査手段が、前記第１の駆動工程で得られた反射波の電気信号の強度の分布に基づき、超音波送受信部の有無を検査する第１の検査工程と、
   第２の駆動手段が、前記ＭＤＵにカテーテルが接続されたものと見なして、イメージングコアの先端部に収容される光送受信部に対しての光を供給すると共に干渉光を示す電気信号を取得する第２の駆動工程と、
   第２の検査手段が、前記第２の駆動工程で得られた干渉光の電気信号から前記イメージングコアの位置を原点として放射方向のライン画像データを生成し、当該原点の位置から所定範囲の画素データの分布に基づき、光受信部の有無を検査する第２の検査工程と、
   判定手段が、前記第１の検査手段の検査結果、及び、前記第２の検査手段の検査結果に基づき、前記ＭＤＵに接続されたカテーテルが、超音波断層画像の診断専用のカテーテル、光干渉断層画像の診断専用のカテーテル、超音波断層画像及び光干渉断層画像の両対応のカテーテルのいずれであるかを判定する判定工程と
   を有することを特徴する画像診断装置の作動方法。
6. コンピュータが読み込み実行することで、前記コンピュータに、請求項５に記載の各工程を実行させるためのプログラム。