JP4241373B2 - 周波数変調された信号を使用する,電気的に走査された光結合による断層撮影法 - Google Patents
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Description
本発明は、通常、光学測定を行う方法及びシステムに関し、特に、光結合による断層撮影法(OCDR)等のカテーテルを用いるイメージ生成システム用の光学測定を行う方法及びシステムに関する。
超音波医療イメージ処理は、しばしば、血管及びその周辺の組織のイメージを生成するのに用いられる。血管及びその周辺の組織のイメージを生成するため、血管用超音波(IVUS)カテーテルが用いられる。上記IVUSカテーテルは、細長い管と、上記管の端部に設けられる超音波変換器で構成される。上記細長い管は、血管に挿入され、上記超音波変換器は、血管内の所望の位置に配置される。超音波変換器は、例えば、パルス信号に励起された時に、固有共振周波数を搬送するように設計されている。上記励起されたパルス信号は、血管内において、超音波変換器に、超音波を発信させる。発信された超音波は、血管内部の周辺組織及び血管を取り巻く組織で反射して超音波変換器に帰ってくる。反射されてきた超音波は、超音波変換器でエコー信号を誘発する。上記エコー信号は、超音波変換器から超音波制御コンソールへと搬送される。上記超音波制御コンソールは、普通、超音波イメージ処理装置及び表示装置を含むものである。上記超音波制御コンソールは、受け取ったエコー信号を、血管及びその周りの組織のイメージを生成するのに用いる。
本発明は、多重周波数変調信号にイメージ深度の情報を載せた検出信号を出力するOCDRシステムに関するものである。上記変調周波数の各々は、好ましくは、異なるイメージ深度に対応するものである。
図に示されている各構成要素は、実寸では無く、発明の原理を説明するために強調したものである。更に、各図において、同じ構成物には同じ参照番号を付して表してある。
図1は、OCDRシステムと、超音波コンソールとを接続する電子インターフェースの実施例を示す図である。電子インターフェース・システムは、OCDRシステムの多重チャンネル・フォトアレイ10、及び、超音波コンソール12の間に結合される。フォトアレイ10は、多くの光検出器(図示せず)、例えば、256個の光検出器で構成される。各フォトアレイ10の光検出器は、ある値を持つイメージ深度に対するイメージ明度情報を持つ信号を出力する。光検出器には、フォトダイオードや電荷結合素子(CCD)等が用いられる。フォトアレイは、並列に並び、個々の光検出器の出力に対応する多数のチャンネルを出力している。
Claims (38)
- 光検出器(585)を超音波コンソール(12)に接続するための電子インターフェースであって、
チューナ(640)と、アナログ/ディジタル・コンバータ(650)と、第1メモリバッファ(660)と、データバス(35)と、第2メモリバッファ(40)と、ディジタル/アナログ・コンバータ(45)と、を含んでおり、
上記チューナが、光検出器の出力端子に結合された入力端子と、出力端子と、を有しており、上記チューナが、光検出器からの検出信号を受け取るようになっており、上記検出信号が、複数の変調信号を含んでおり、上記複数の変調信号の各々が、生体サンプル(565)のイメージの異なる深度に対応するものであり、上記チューナが、検出信号の変調周波数の各々に、対応するイメージ深度が増加又は減少するように順に周波数を合わすようになっており、
上記アナログ/ディジタル・コンバータが、チューナの出力に結合されている入力端子を有しており、上記アナログ/ディジタル・コンバータが、生体サンプルの異なる深度に対応する一連のディジタル信号を出力するものであり、
上記第1メモリバッファが、アナログ/ディジタル・コンバータの出力端子に結合されている入力端子と、出力端子と、を有しており、
上記データバスが、第1メモリバッファの出力に結合されており、
上記第2メモリバッファが、データバスに結合されている入力端子と、出力端子と、を有しており、
上記ディジタル/アナログ・コンバータが、第2メモリバッファの出力端子に結合されている入力端子と、超音波コンソールに結合されている出力端子と、を有しており、上記ディジタル/アナログ・コンバータが、一連のアナログ信号を超音波コンソールに出力するものである、
ことを特徴とする電子インターフェース。 - 更に、コントローラ(55)を含んでおり、上記コントローラが、電子インターフェースを超音波コンソールに同期させるための、超音波モータ・エンコーダに結合されている請求項1に記載の電子インターフェース。
- チューナが、検出信号の各変調周波数に順に周波数を合わせる請求項1に記載の電子インターフェース。
- コントローラが、チューナに、検出信号の各変調周波数に順に周波数を合わすように指示する請求項2に記載の電子インターフェース。
- コントローラが、チューナとアナログ/ディジタル・コンバータとのタイミング調整を行い、アナログ/ディジタル・コンバータが、各々周波数が合わされた変調周波数の検出信号から少なくとも1つのデータを取得できるようにする請求項4に記載の電子インターフェース。
- アナログ/ディジタル・コンバータが、ディジタルデータを第1メモリバッファに書き込み、第1メモリバッファが、受け取ったディジタルデータを、データバスを介して第2メモリバッファに書き込む請求項5に記載の電子インターフェース。
- コントローラが、超音波モータ・エンコーダから次の復号パルス信号を受け取った時、第2メモリバッファに、第1メモリバッファから受け取ったディジタルデータを、ディジタル/アナログ・コンバータに出力するように指示する請求項6に記載の電子インターフェース。
- 第2メモリバッファが、ディジタル/アナログ・コンバータに、一連のディジタルデータの形式でディジタルデータを出力する請求項7に記載の電子インターフェース。
- 一連のディジタルデータ内のディジタルデータが、イメージ深度が増加する順に並べられている請求項7に記載の電子インターフェース。
- 一連のディジタルデータ内のディジタルデータが、イメージ深度が減少する順に並べられている請求項7に記載の電子インターフェース。
- ディジタル/アナログ・コンバータが、受け取ったディジタルデータをアナログ信号に変換し、アナログ信号を超音波コンソールに出力する請求項7に記載の電子インターフェース。
- 光検出器(585)を超音波コンソール(12)に接続するための電子インターフェースであって、
チューナ(640)と、アナログ/ディジタル・コンバータ(650)と、第1メモリバッファ(660)と、データバス(35)と、第2メモリバッファ(40)と、制御ロジック(210)と、を含んでおり、
上記チューナが、光検出器の出力端子に結合された入力端子と、出力端子と、を有しており、上記チューナが、光検出器からの検出信号を受け取るようになっており、上記検出信号が、複数の変調信号を含んでおり、上記複数の変調信号の各々が、生体サンプル(565)のイメージの異なる深度に対応するものであり、上記チューナが、検出信号の変調周波数の各々に、対応するイメージ深度が増加又は減少するように順に周波数を合わすようになっており、
上記アナログ/ディジタル・コンバータが、チューナの出力に結合されている入力端子を有しており、上記アナログ/ディジタル・コンバータが、生体サンプルの異なる深度に対応する一連のディジタル信号を出力するものであり、
上記第1メモリバッファが、アナログ/ディジタル・コンバータの出力端子に結合されている入力端子と、出力端子と、を有しており、
上記データバスが、第1メモリバッファの出力に結合されており、
上記第2メモリバッファが、データバスに結合されている入力端子と、出力端子と、を有しており、
上記制御ロジックが、第2メモリバッファの出力端子に結合されている入力端子と、超音波コンソールに結合されている出力端子と、を有しており、一連の信号を超音波コンソールに出力するものである、ことを特徴とする電子インターフェース。 - 超音波モータ・エンコーダ(50)から次の復号パルス信号を受け取った時に、第2メモリバッファに格納されているディジタルデータを超音波コンソールに転送するように制御ロジックに指示するコントローラを含んでいる、請求項12に記載の電子インターフェース。
- 制御ロジックが、ディジタルデータを一連のディジタルデータの形式で超音波コンソールに伝達する請求項13に記載の電子インターフェース。
- 一連のディジタルデータの内のディジタルデータが、イメージ深度が増加する順に並べられている請求項14に記載の電子インターフェース。
- 一連のディジタルデータの内のディジタルデータが、イメージ深度が減少する順に並べられている請求項14に記載の電子インターフェース。
- チューナが、検出信号の各変調周波数に順に周波数を合わせる請求項7に記載の電子インターフェース。
- 電子インターフェースが、単一の光検出器に結合されている請求項1に記載の電子インターフェース。
- 電子インターフェースが、多くのアバランシュ・モード・ダイオードに結合されている請求項1に記載の電子インターフェース。
- イメージが、生体組織の光結合による断層撮影イメージである請求項1に記載の電子インターフェース。
- 生体組織のイメージ生成を行う光学システムであって、
ビーム発生器(510)と、第1結合器(535)と、多くの第1光ファイバーと、多くの変調器(540)と、多くの第2光ファイバー(545)と、第2結合器(575)と、ビーム合成器(570)と、光検出器(585)と、請求項1乃至請求項20の何れか1つに記載の電子インターフェースと、を含んでおり、
上記ビーム発生器(510)が、光ビームを受け取り、基準光ビームとサンプル光ビームとを出力するものであり、上記サンプル光ビームがイメージ化される生体組織に向けられており、
上記第1結合器(535)が、基準光ビームを受け取り、多くの基準光ビームを出力するものであり、
上記多くの第1光ファイバーが、多くの基準光ビームの1つを受け取ることができるように結合されており、
上記多くの変調器(540)の各々が、多くの第1光ファイバーの各々からの基準光ビームの1つを受け取ることができるように、多くの第1光ファイバーの各々に結合されており、
上記多くの第2光ファイバー(545)の各々が、変調器から変調された基準光ビームを受け取るため、多くの変調器の各々に結合されており、
上記第2結合器(575)が、生体組織から反射されてきたサンプル光ビームを受け取るものであり、
上記ビーム合成器(570)が、第2結合器に結合されており、ビーム合成器が、第2結合器から反射されたサンプル光ビームを受け取り、変調された基準光ビームを受け取り、且つ、結合光ビーム(580)を生成し、
上記光検出器が、結合光ビームを検出するものである、
ことを特徴とする光学システム。 - ビーム発生器が、ビームスプリッタである請求項21に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- ビームスプリッタが、受け取った光ビームを、出力に関して所望の割合で基準光ビーム及びサンプル光ビームに分割する請求項22に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 多くの変調器の各々が、基準光ビームの周波数を変調するために、シヌソイド電圧が印加されているリチウム・ニオブ酸塩の水晶を含有している請求項21に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 更に、ビーム併合器を含んでおり、上記ビーム併合器が、多くの第2光ファイバーに結合されており、多くの第2光ファイバーからの変調された基準光ビームを受け取り、これらの変調された基準光ビームを併合基準光ビームへと結合する請求項21に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- ビーム併合器が、レンズである請求項25に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 更に、第3結合器を含んでおり、上記第3結合器が、ビーム併合器からの併合基準光ビームを受け取るように結合されている請求項25に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 第3結合器が、併合基準光ビームをビーム合成器に向ける請求項27に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 更に、光検出器を含んでおり、上記光検出器が、結合光ビームを受け取るため、ビーム合成器に結合されている請求項21に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 更に、レンズを含んでおり、上記レンズが、ビーム合成器に結合されており、結合光ビームを受け取り、光検出器へと向ける請求項29に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 結合光ビームが、生体組織に関する第1情報及び第2情報を伝送するものである請求項21に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 第1情報が、生体組織のイメージ深度情報である請求項31に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 第2情報が、生体組織のイメージ明度情報である請求項32に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- イメージ深度情報が、変調された基準光ビームの異なる変調周波数により得られる請求項32に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- イメージ明度情報が、結合光ビームの明度より得られる請求項33に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 結合光ビームが、反射されてきたサンプル光ビームと、変調された基準光ビームとが干渉して生じたものである請求項21に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 多くの第2光ファイバーの各々が、異なる光路長を持つ請求項36に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
- 多くの変調器が、各基準光ビームが自由空間へと漏れないように、多くの第1光ファイバーに結合されている請求項21に記載の生体組織のイメージ生成を行う光学システム。
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