JP5508092B2 - 光画像診断装置及びその表示制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光画像診断装置及びその表示制御方法に関するものである。

従来より、動脈硬化の診断や、バルーンカテーテルまたはステント等の高機能カテーテルによる血管内治療時の術前診断、あるいは、術後の結果確認のために、光干渉断層画像診断装置（ＯＣＴ）や（例えば、特許文献１参照）、その改良型である、波長掃引を利用した光干渉断層画像診断装置（ＯＦＤＩ）が利用されている（以下、本明細書において、光干渉断層画像診断装置（ＯＣＴ）と、波長掃引を利用した光干渉断層画像診断装置（ＯＦＤＩ）とを総称して、「光画像診断装置」と呼ぶこととする）。

光画像診断装置では、光ファイバの先端に光学レンズおよび光学ミラー（送受信部）が取り付けられたイメージングコアが内挿された光プローブ部を、血管内に挿入し、イメージングコアを回転させながら先端の送受信部から血管内に測定光を出射するとともに、生体組織からの反射光を受光することで血管内におけるラジアル走査を行う。そして、当該受光した反射光と参照光とを干渉させることで干渉光を生成し、当該干渉光に基づいて、血管の断面画像を描出する。

特開２００１−７９００７号公報

一般に、このような光画像診断装置における測定結果を用いて診断を行うには、血管内の生体組織の形態学的な特徴や、各生体組織における測定光の散乱強度及び吸収レベルを、当該測定結果に基づいてユーザが的確に把握できることが望ましい。

一方で、現状の光画像診断装置においてＢモードにより描出される血管断面画像は、散乱強度がピクセルの輝度として表現されているため、ユーザは、当該ピクセルの輝度分布に基づいて生体組織の形態学的な特徴を把握することができる。また、当該ピクセルの輝度値に基づいて各生体組織における測定光の散乱強度を把握することができる。加えて、光画像診断装置の場合、高解像度の血管断面画像を描画することが可能であるため、内膜・中膜・外膜等を区別したり、プラーク等を識別したりすることも可能である。

しかしながら、Ｂモードにより描出される血管断面画像の場合、石灰化プラークや脂質などの散乱強度の低い生体組織であって、測定光の吸収レベルの違いにより識別することが必要な生体組織については、識別することが困難な状況となっている。これに対して、従来より、当該生体組織の境界領域でのピクセルの輝度変化のシャープさに基づいて識別する方法が提案されているが、形質が混じり合った生体組織の場合、当該方法だけでは熟練者であっても識別を誤ることがある。このため、光画像診断装置では、吸収レベルの違いにより識別することが必要な生体組織についての識別性能の向上が望まれている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、光画像診断装置において、描出された血管断面画像を構成する各生体組織を、測定光の吸収レベルの違いに基づいて識別できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明に係る光画像診断装置は以下のような構成を備える。即ち、
光の送受信を連続的に行う送受信部を有するプローブを接続し、該送受信部を回転させながら体腔内を軸方向に移動させることで、該送受信部が受信した体腔内からの反射光を該送受信部より取得し、該取得した反射光と参照光との干渉により生成した干渉光についてのラインデータを格納する格納手段を有する光画像診断装置であって、
血管軸に直交する面の血管断面画像を表示するための第１の表示領域、及び、減衰率を表するための第２の表示領域とを有する画面を表示する表示手段と、
前記格納手段に格納されたラインデータに基づいて、血管軸に直交する面の血管断面画像を前記第１の表示領域に表示すると共に、前記プローブの回転中心に対応する位置を固定端とし、向きが自在な線分を、前記第１の表示領域に表示された前記血管断面画像に重畳して表示する第１の表示制御手段と、
ユーザの操作に従い前記線分の向き指定する指定手段と、
断面画像の生成に用いられる複数のラインデータのうち、前記指定手段において指定された前記線分の向きに対応するラインデータを前記格納手段より抽出する抽出手段と、
前記抽出されたラインデータから、体腔内の径方向の所定の範囲における減衰率を算出する算出手段と、
前記算出された減衰率を前記第２の表示領域に表示する第２の表示制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、光画像診断装置において、描出された血管断面画像を構成する各生体組織を、測定光の吸収レベルの違いに基づいて識別できるようになる。

本発明の一実施形態にかかる光画像診断装置の外観構成を示す図である。 光干渉断層画像診断装置における機能構成を示す図である。 波長掃引利用の光干渉断層画像診断装置における機能構成を示す図である。 光画像診断装置の光プローブ部に内挿されたイメージングコア先端の構成及び血管内に挿入された状態でのイメージングコアの動作を説明するための図である。 光画像診断装置における測定時のイメージングコアの動作及び血管断面画像の生成工程を説明するための図である。 光画像診断装置における信号処理部の機能構成を説明するための図である。 描出された血管断面画像に基づいて、所定の生体組織の吸収レベルを可視化する吸収レベル可視化処理の流れを示すフローチャートである。 描出された血管断面画像に基づいて、所定の組織の吸収レベルを可視化する際の操作に用いられるユーザインタフェースを示す図である。 所定の組織の吸収レベルを可視化したグラフの一例である。

はじめに本発明の各実施形態の概要について説明する。以下の各実施形態にかかる光画像診断装置は、描出された血管断面画像を構成する各生体組織を測定光の吸収レベルの違いに基づいて識別できるようにすべく、各生体組織における測定光の吸収レベルを可視化し、吸収レベルの違いをユーザが的確に把握できるようにした点に特徴がある。

具体的には、送受信部から測定光が出射された場合の各生体組織における出射方向（つまり血管の径方向）の散乱強度の変化を算出し、表示する構成となっている。ここで、各生体組織における径方向の散乱強度の変化は、径方向における干渉光強度（つまり、ラインデータ）の減衰率と等価である。このため、以下の各実施形態にかかる光画像診断装置では、ラインデータの径方向における所定の範囲の減衰率を算出し、表示する構成となっている。

かかる構成とすることにより、ユーザは、各生体組織における測定光の吸収レベルを、ラインデータにおける所定の範囲の減衰率として定量的に把握することが可能となるため、吸収レベルの違いに基づく各生体組織の識別を的確に行うことが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態の詳細について説明する。

［第１の実施形態］
１．画像診断装置の外観構成
図１は本発明の第１の実施形態にかかる光画像診断装置（光干渉断層画像診断装置または波長掃引利用の光干渉断層画像診断装置）１００の外観構成を示す図である。

図１に示すように、光画像診断装置１００は、光プローブ部１０１と、スキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備え、スキャナ／プルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、信号線１０４により接続されている。

光プローブ部１０１は、直接血管等の体腔内に挿入され、伝送された測定光を連続的に体腔内に送信するとともに、体腔内からの反射光を連続的に受信する送受信部を備えるイメージングコアを有しており、該イメージングコアを用いて体腔内部の状態を測定する。スキャナ／プルバック部１０２は、光プローブ部１０１と着脱可能に構成されており、内蔵されたモータが駆動することで光プローブ部１０１に内挿されたイメージングコアのラジアル動作を規定している。

操作制御装置１０３は、測定を行うにあたり、各種設定値を入力するための機能や、測定により得られたデータを処理し、血管断面画像として表示するための機能を備える。

操作制御装置１０３において、１１１は本体制御部であり、測定により得られたデータを処理したり、処理結果を出力したりする。１１１−１はプリンタ／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。

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ＬＣＤモニタであり、本体制御部１１１における処理結果を表示する。

２．光干渉断層画像診断装置の機能構成
次に、本実施形態にかかる光画像診断装置１００のうち、光干渉断層画像診断装置の機能構成について図２を用いて説明する。

２０９は超高輝度発光ダイオード等の低干渉性光源である。低干渉性光源２０９は、その波長が１３１０ｎｍ程度で、その可干渉距離（コヒーレント長）が数μｍ〜１０数μｍ程度であるような短い距離範囲でのみ干渉性を示す低干渉性光を出力する。

このため、この光を２つに分割した後、再び混合した場合には分割した点から混合した点までの２つの光路長の差が数μｍ〜１０数μｍ程度以下の短い距離範囲内の場合には干渉光として検出されることとなり、それよりも光路長の差が大きい場合には、当該光は干渉光として検出されることはない。

低干渉性光源２０９の光は、第１のシングルモードファイバ２２８の一端に入射され、先端面側に伝送される。第１のシングルモードファイバ２２８は、途中の光カップラ部２０８で第２のシングルモードファイバ２２９及び第３のシングルモードファイバ２３２と光学的に結合されている。

光カップラ部とは、１つの光信号を２つ以上の出力に分割したり、入力された２つ以上の光信号を１つの出力に結合したりすることができる光学部品であり、低干渉性光源２０９の光は、当該光カップラ部２０８により最大で３つの光路に分割して伝送される。

第１のシングルモードファイバ２２８の光カップラ部２０８より先端側には、スキャナ／プルバック部１０２が設けられている。スキャナ／プルバック部１０２の回転駆動装置２０４内には、非回転部（固定部）と回転部（回転駆動部）との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント２０３が設けられている。

更に、光ロータリジョイント２０３内の第４のシングルモードファイバ２３０の先端側は、光プローブ部１０１の第５のシングルモードファイバ２３１と、アダプタ２０２を介して着脱自在に接続されている。これにより光の送受信を繰り返す送受信部を備えるイメージングコア２０１内に挿通され回転駆動可能な第５のシングルモードファイバ２３１に、低干渉性光源２０９からの光が伝送される。

第５のシングルモードファイバ２３１に伝送された光は、イメージングコア２０１の先端に配された送受信部から血管内の生体組織に対してラジアル動作しながら出射される。そして、生体組織の表面あるいは内部で散乱した反射光の一部はイメージングコア２０１により取り込まれ、逆の光路を経て第１のシングルモードファイバ２２８側に戻り、光カップラ部２０８によりその一部が第２のシングルモードファイバ２２９側に移る。そして、第２のシングルモードファイバ２２９の一端から出射されることで、光検出器（例えばフォトダイオード２１０）にて受光される。

なお、光ロータリジョイント２０３の回転駆動部側は回転駆動装置２０４のラジアル走査モータ２０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ２０５の回転角度は、エンコーダ部２０６により検出される。更に、スキャナ／プルバック部１０２は、直線駆動装置２０７を備え、信号処理部２１４からの指示に基づいて、イメージングコア２０１の軸方向（体腔内の末梢方向およびその反対方向）の移動（軸方向動作）を規定している。軸方向動作は、信号処理部２１４からの制御信号に基づいて、直線駆動装置２０７が光ロータリジョイント２０３を含むスキャナを移動させることにより実現する。

この際、光プローブ部１０１のカテーテルシースは血管内に固定されたままで、カテーテルシース内に内挿されているイメージングコア２０１のみが軸方向に移動するため、血管壁を傷つけることなく軸方向動作を行うことができる。

一方、第３のシングルモードファイバ２３２の光カップラ部２０８より先端側（参照光路）には、参照光の光路長を変える光路長の可変機構２１６が設けてある。

この光路長の可変機構２１６は生体組織の深さ方向（測定光の出射方向）の検査範囲に相当する光路長を高速に変化させる第１の光路長変化手段と、光プローブ部１０１を交換して使用した場合の個々の光プローブ部１０１の長さのばらつきを吸収できるように、その長さのバラツキに相当する光路長を変化させる第２の光路長変化手段とを備えている。

更に、可変機構２１６には、第３のシングルモードファイバ２３２の先端に対向して、この先端とともに１軸ステージ２２０上に取り付けられ、矢印２２３に示す方向に移動自在のコリメートレンズ２２１を介して、ミラー２１９が配置されている。また、このミラー２１９（回折格子）と対応するレンズ２１８を介して微小角度回動可能なガルバノメータ２１７が第１の光路長変化手段として取り付けられている。このガルバノメータ２１７はガルバノメータコントローラ２２４により、矢印２２２方向に高速に回転される。

ガルバノメータ２１７はガルバノメータのミラーにより光を反射させるものであり、参照ミラーとして機能するガルバノメータに交流の駆動信号を印加することによりその可動部分に取り付けたミラーを高速に回転させるよう構成されている。

つまり、ガルバノメータコントローラ２２４より、ガルバノメータ２１７に対して駆動信号が印加され、該駆動信号により矢印２２２方向に高速に回転することで、参照光の光路長が、生体組織の深さ方向の検査範囲に相当する光路長だけ高速に変化することとなる。この光路差の変化の一周期が一ライン分の干渉光を取得する周期となる。

一方、１軸ステージ２２０は光プローブ部１０１を交換した場合に、光プローブ部１０１の光路長のバラツキを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する第２の光路長変化手段として機能する。さらに、１軸ステージ２２０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、光プローブ部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２２０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できる。

光路長の可変機構２１６で光路長が変えられた光は第３のシングルモードファイバ２３２の途中に設けられた光カップラ部２０８で第１のシングルモードファイバ２２８側から得られた反射光と混合されて、干渉光としてフォトダイオード２１０にて受光される。

このようにしてフォトダイオード２１０にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ２１１により増幅された後、復調器２１２に入力される。

復調器２１２では干渉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Ａ／Ｄ変換器２１３に入力される。

Ａ／Ｄ変換器２１３では、干渉光信号を例えば２００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。この場合、サンプリング周波数は、光路長の１走査の時間を２００で除した値となる。

Ａ／Ｄ変換器２１３で生成されたライン単位の干渉光データは、信号処理部２１４に入力される。信号処理部２１４では干渉光データに所定の処理を行うことにより生体組織の深さ方向の干渉光強度データであるラインデータを生成した後、当該ラインデータをビデオ信号に変換することにより、血管内の軸方向の各位置での断面画像を生成し、所定のフレームレートでユーザインタフェース装置２１５（図１のＬＣＤモニタ１１３及び操作パネル１１２に対応する）に出力する。

信号処理部２１４は、更に光路長調整手段制御装置２２６に接続されている。信号処理部２１４は光路長調整手段制御装置２２６を介して１軸ステージ２２０の位置の制御を行う。また、信号処理部２１４はモータ制御回路２２５に接続されており、ラジアル走査モータ２０５の回転駆動を制御する。

更に、信号処理部２１４は、参照ミラー（ガルバノメータミラー）の光路長の走査を制御するガルバノメータコントローラ２２４に接続されており、ガルバノメータコントローラ２２４は信号処理部２１４へ駆動信号を出力する。モータ制御回路２２５では、この駆動信号を用いることによりガルバノメータコントローラ２２４との同期をとっている。

３．波長掃引利用の光干渉断層画像診断装置の機能構成
次に、本実施形態にかかる光画像診断装置１００のうち、波長掃引利用の光干渉断層画像診断装置の機能構成について図３を用いて説明する。

図３は、波長掃引利用の光干渉断層画像診断装置１００の機能構成を示す図である。

３０８は波長掃引光源であり、Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒが用いられる。Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒを用いた波長掃引光源３０８は、ＳＯＡ３１５（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とリング状に結合された光ファイバ３１６とポリゴンスキャニングフィルタ（３０８ｂ）よりなる、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ−ｃａｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒの一種である。

ＳＯＡ３１５から出力された光は、光ファイバ３１６を進み、ポリゴンスキャニングフィルタ３０８ｂに入り、ここで波長選択された光は、ＳＯＡ３１５で増幅され、最終的にｃｏｕｐｌｅｒ３１４から出力される。

ポリゴンスキャニングフィルタ３０８ｂでは、光を分光する回折格子３１２とポリゴンミラー３０９との組み合わせで波長を選択する。具体的には、回折格子３１２により分光された光を２枚のレンズ（３１０、３１１）によりポリゴンミラー３０９の表面に集光させる。これによりポリゴンミラー３０９と直交する波長の光のみが同一の光路を戻り、ポリゴンスキャニングフィルタ３０８ｂから出力されることとなるため、ポリゴンミラー３０９を回転させることで、波長の時間掃引を行うことができる。

ポリゴンミラー３０９は、例えば、３２面体のミラーが使用され、回転数が５００００ｒｐｍ程度である。ポリゴンミラー３０９と回折格子３１２とを組み合わせた波長掃引方式により、高速、高出力の波長掃引が可能となっている。

Ｃｏｕｐｌｅｒ３１４から出力された波長掃引光源３０８の光は、第１のシングルモードファイバ３３０の一端に入射され、先端側に伝送される。第１のシングルモードファイバ３３０は、途中の光カップラ部３３４において第２のシングルモードファイバ３３７及び第３のシングルモードファイバ３３１と光学的に結合されている。従って、第１のシングルモードファイバ３３０に入射された光は、この光カップラ部３３４により最大で３つの光路に分割されて伝送される。

第１のシングルモードファイバ３３０の光カップラ部３３４より先端側には、非回転部（固定部）と回転部（回転駆動部）との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント３０３が回転駆動装置３０４内に設けられている。

更に、光ロータリジョイント３０３内の第４のシングルモードファイバ３３５の先端側は、光プローブ部１０１の第５のシングルモードファイバ３３６とアダプタ３０２を介して着脱自在に接続されている。これによりイメージングコア３０１内に挿通され回転駆動可能な第５のシングルモードファイバ３３６に、波長掃引光源３０８からの光が伝送される。

伝送された光は、イメージングコア３０１の先端に配された送受信部から体腔内の生体組織に対してラジアル動作しながら出射される。そして、生体組織の表面あるいは内部で散乱した反射光の一部がイメージングコア３０１により取り込まれ、逆の光路を経て第１のシングルモードファイバ３３０側に戻る。さらに、光カップラ部３３４によりその一部が第２のシングルモードファイバ３３７側に移り、第２のシングルモードファイバ３３７の一端から出射されることで、光検出器（例えばフォトダイオード３１９）にて受光される。

なお、光ロータリジョイント３０３の回転駆動部側は回転駆動装置３０４のラジアル走査モータ３０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ３０５の回転角度は、エンコーダ部３０６により検出される。更に、スキャナ／プルバック部１０２は、直線駆動装置３０７を備え、信号処理部３２３からの指示に基づいて、イメージングコア３０１の軸方向動作を規定している。

一方、第３のシングルモードファイバ３３１の光カップラ部３３４と反対側の先端には、参照光の光路長を微調整する光路長の可変機構３２５が設けられている。

この光路長の可変機構３２５は光プローブ部１０１を交換して使用した場合の個々の光プローブ部１０１の長さのばらつきを吸収できるように、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化手段を備えている。

第３のシングルモードファイバ３３１およびコリメートレンズ３２６は、その光軸方向に矢印３３３で示すように移動自在な１軸ステージ３３２上に設けられており、光路長変化手段を形成している。

具体的には、１軸ステージ３３２は光プローブ部１０１を交換した場合に、光プローブ部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化手段として機能する。さらに、１軸ステージ３３２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、光プローブ部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となる。

光路長の可変機構３２５で光路長が微調整された光は第３のシングルモードファイバ３３１の途中に設けた光カップラ部３３４で第１のシングルモードファイバ３３０側から得られた反射光と混合されて、フォトダイオード３１９にて受光される。

このようにしてフォトダイオード３１９にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ３２０により増幅された後、復調器３２１に入力される。復調器３２１では干渉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３２２に入力される。

Ａ／Ｄ変換器３２２では、干渉光信号を例えば１８０ＭＨｚ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１８０ＭＨｚとしたのは、波長掃引の繰り返し周波数を８０ｋＨｚにした場合に、波長掃引の周期（１２．５μｓｅｃ）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３２２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３２３に入力される。信号処理部３２３では干渉光データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解して深さ方向の干渉光強度データであるラインデータを生成し、これを座標変換することにより、血管内の軸方向の各位置での断面画像を形成し、所定のフレームレートでユーザインタフェース装置３１７（図１のＬＣＤモニタ１１３及び操作パネル１１２に対応する）に出力する。

信号処理部３２３は、更に光路長調整手段制御装置３１８に接続されている。信号処理部３２３は光路長調整手段制御装置３１８を介して１軸ステージ３３２の位置の制御を行う。また、信号処理部３２３はモータ制御回路３２４に接続されており、モータ制御回路３２４のビデオ同期信号を受信する。信号処理部３２３では、受信したビデオ同期信号に同期して断面画像の生成を行う。

また、このモータ制御回路３２４のビデオ同期信号は、回転駆動装置３０４にも送られ、回転駆動装置３０４ではビデオ同期信号に同期した駆動信号を出力する。

４．光プローブ部に内挿されたイメージングコア先端の構成及びイメージングコアの動作
次に光プローブ部１０１に内挿されたイメージングコア２０１、３０１先端の構成及びイメージングコア２０１、３０１の動作について説明する。はじめに、図４を用いて、光プローブ部１０１に内挿されたイメージングコア２０１、３０１先端の構成について説明する。図４は、光プローブ部１０１が血管内に挿入された状態を示す図である。

図４に示すように、光プローブ部１０１には、送受信部と光ファイバ２３１、３３６とを備えるイメージングコア２０１、３０１が内挿されており、血管内に挿入された光プローブ部１０１内において、矢印４０１方向に回転しながら、矢印４０２方向に直線動作するよう構成されている（ラジアル動作するよう構成されている）。

送受信部は、光学ミラーと光学レンズとを備え、光ファイバ２３１、３３６を介して伝送された測定光を、軸方向と略直交する方向（血管の径方向）に出射する。また、出射された測定光に対する生体組織からの反射光を受光し、光ファイバ２３１、３３６を介して、操作制御装置１０３側に伝送する。光学ミラー及び光学レンズによるこのような光の送受信が、イメージングコア２０１、３０１のラジアル動作中に行われることで、血管内の断面画像を軸方向に複数描画するのに必要なラインデータを生成することができる。

図５（Ａ）は、イメージングコア２０１、３０１をラジアル動作させながら、測定光を血管の径方向に出射する様子を示した図である。図５（Ａ）に示すように、イメージングコア２０１、３０１を矢印４０１方向に回転させながら、測定光を出射することで、周方向の各位置における生体組織からの反射光を受光することができる（つまり、周方向の各位置におけるラインデータを生成することができる）。図５（Ａ）に示す、“ライン１”、“ライン２”・・・は、周方向の各位置において生体組織に対して出射された測定光の生体組織からの反射光に基づいて生成されたラインデータの分布を示している。このようにして、軸方向の各位置において、複数ラインのラインデータが生成されることにより、軸方向の各位置における血管断面画像を描出することができる。

図５（Ｂ）は、軸方向の所定の位置における、血管の径方向への測定光の出射回数の一例を示した図である。図５（Ｂ）の例では、イメージングコア２０１、３０１が周方向に１回転する間に５１２回の出射が行われ、５１２ライン分のラインデータが生成される。

５．信号処理部の機能構成
次に、光画像診断装置１００の信号処理部２１４、３２３において、血管断面画像を描出する描出処理及び血管断面画像における所定の生体組織の吸収レベルを可視化する可視化処理の機能構成について、図６を用いて説明する。なお、以下に説明する描出処理及び可視化処理は、専用のハードウェアを用いて実現してもよいし、各部の機能をソフトウェアにより（コンピュータがプログラムを実行することにより）実現してもよい。

図６は、画像診断装置１００の信号処理部２１４、３２５における描出処理と可視化処理の機能構成ならびに関連する機能ブロックを示した図である。なお、以下では、説明を簡略化するために、光干渉断層画像診断装置１００（図２）の信号処理部２１４について説明するものとする（波長掃引利用の光画像診断装置の場合も、同様であるため、ここでは説明は省略する）。

Ａ／Ｄ変換器２１３で生成された干渉光データは、ラインメモリ部６０１において、モータ制御回路２２５から出力されるラジアル走査モータ２０５のエンコーダ部２０６の信号を用いてラジアル走査モータ１回転あたりのライン数が５１２本となるように処理された後、後段のラインデータ生成部６０２に出力される。

ラインデータ生成部６０２では、干渉光データに対してライン加算平均処理、フィルタ処理、対数変換処理等を施し、生体組織の深さ方向の干渉光強度データであるラインデータを生成した後、該生成したラインデータを後段の信号後処理部６０３に出力する。信号後処理部６０３では、ラインデータに対してコントラスト調整、輝度調整、ガンマ補正、フレーム相関、シャープネス処理等を行い、画像構築部（ＤＳＣ）６０４に出力する。

画像構築部６０４では、極座標のラインデータ列をＲθ変換するこで血管断面画像を生成した後、ビデオ信号に変換し、該血管断面画像をユーザインタフェース装置２１５の断面画像データ表示部６１１に表示する。なお、本実施形態では一例として、５１２ラインから血管断面画像を生成することとしているが、このライン数に限定されるものではない。

なお、上記説明では、信号後処理部６０３が、ラインデータ生成部６０２より出力されたラインデータを直接処理するものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、ラインデータ生成部６０２より出力されるラインデータは、並行して不図示の格納手段に、所定の患者属性情報や測定条件情報と関連付けてファイル形式で格納されるように構成してもよい。この場合、信号後処理部６０３は、ユーザからの指示に基づいて、当該格納手段よりラインデータを読み出すことで、上記処理を行うこととなる。なお、格納手段は、制御部６０５内に設けられていてもよいし、信号処理部２１４外に設けられていてもよい（例えば、ＤＶＤレコーダ１１１−１が格納手段として機能してもよい）。あるいは、ラインデータ生成部６０２自体が格納手段としての機能を有していてもよい。

一方、ユーザインタフェース装置２１５には、吸収レベル可視化位置指定手段６１３が設けられており、断面画像データ表示部６１１に表示された血管断面画像を構成する生体組織のうち、吸収レベルを把握しようとする生体組織が存在する位置（送受信部周りの所定の周方向位置）を血管断面画像上において指定する構成となっている。

吸収レベル可視化位置指定手段６１３により指定された位置に関する情報は、制御部６０５に入力され、ラインデータ抽出部６０６に送信される。ラインデータ抽出部６０６では、ラインデータのうち、吸収レベル可視化位置指定手段６１３により指定された位置に対応するラインデータを、不図示の格納手段より抽出する。

ラインデータ抽出部６０６では、不図示の格納手段より抽出したラインデータを、ユーザインタフェース装置２１５のラインデータグラフ表示部６１２に表示するとともに、測定光の出射方向（血管の径方向）における干渉光強度の所定の範囲の減衰率を算出し、ラインデータと対応付けて表示する。なお、吸収レベル可視化位置指定手段６１３による位置指定から、対応するラインデータの表示及び減衰率の算出に至るまでの可視化処理の詳細については後述する。

６．吸収レベルを可視化するための可視化処理の流れ
次に、血管断面画像を構成する各生体組織の吸収レベルを可視化するための可視化処理について図７乃至図９を用いて説明する。図７は、表示された血管断面画像について、所定の生体組織の吸収レベルを可視化する場合の可視化処理の流れを示すフローチャートである。また、図８は表示された血管断面画像について、所定の生体組織の吸収レベルを可視化するための操作に用いられるユーザインタフェースを示す図である。更に、図９は、所定の生体組織の吸収レベルを示すグラフの一例である。

図８（Ａ）に示すように、吸収レベルを可視化する際に用いられるユーザインタフェースには、血管断面画像を生成するためのラインデータが格納された複数のファイルの中から所望のファイルを指定するためのファイル指定ボタン８０１が配されている。また、測定時にリアルタイムに血管断面画像を連続的に表示する（あるいは指定されたファイルに格納されたラインデータに基づいて血管断面画像を連続的に表示する）断面画像データ表示部６１１や、断面画像データ表示部６１１に表示された血管断面画像についての各種情報（患者名等の患者の属性を示す患者属性情報や、測定日時や測定時の設定等の測定条件情報）を表示する表示領域８０２が配されている。

更に、断面画像データ表示部６１１において、複数の血管断面画像を連続的に表示させたり、連続的に表示されている血管断面画像を一時停止させたり、早送りまたは巻き戻ししたりするための操作スイッチ８０３が設けられている。

このような構成のもとで、ユーザは、例えば、ファイル指定ボタン８０１を操作して所望のファイルを読み出すとともに、操作スイッチ８０３を操作することで、軸方向における所望の位置の血管断面画像を断面画像データ表示部６１１に表示させる。ユーザによって、当該操作が完了すると、図７に示す吸収レベル可視化処理が開始される。

吸収レベル可視化処理が開始されると、ステップＳ７０１では、吸収レベル可視化位置指定手段６１３が吸収レベル可視化位置の指定を受け付ける。具体的には、ユーザが、図８（Ａ）の吸収レベル算出位置指定スイッチ８０４を押圧することで、図８（Ｂ）に示すように、断面画像データ表示部６１１には指定線８１１が表示される。なお、指定線８１１は、イメージングコア２０１、３０１の送受信部の中心位置を端点として、血管の径方向に延びる線であって、ユーザの操作により周方向に回動するよう構成されている。このため、ユーザは、当該指定線８１１のもう一方の端点を周方向に動かし、吸収レベルを把握したい生体組織の位置に合わせることで、吸収レベル可視化位置の指定を行うことができる。信号処理部２１４、３２３では、指定線８１１により指定された当該周方向位置を吸収レベル可視化位置として受け付ける。

吸収レベル可視化位置の指定を受け付けると、ステップＳ７０２では、ラインデータ抽出部６０６が、ステップＳ７０１において受け付けた位置に対応するラインデータを、不図示の格納手段より抽出するとともに、ラインデータグラフ表示部６１２に当該抽出したラインデータを表示する（図８（Ｃ）参照）。

ステップＳ７０３では、ステップＳ７０２において抽出されたラインデータのうち、所定の生体組織に対応する所定の範囲の減衰曲線を求めるべく、該抽出されたラインデータから内腔の開始点を抽出する。具体的には、光プローブ部１０１のカテーテルシース外表面に対応する位置から径方向に微分処理を行っていき、微分値が所定の閾値以上であって、かつ散乱強度（干渉光強度）が所定の閾値以上である点を、内腔の開始点とする。

ステップＳ７０４では、減衰曲線を求めるための終了点を抽出する。具体的には、ステップＳ７０３において抽出された内腔の開始点から径方向に、所定距離（例えば５０ピクセル）だけ進んだ位置を終了点とする。

ステップＳ７０５では、ステップＳ７０３において抽出した内腔の開始点とステップＳ７０４において抽出した終了点との間のラインデータを滑らかにするための平滑化処理を行う。具体的には、開始点と終了点との間のラインデータに対して、移動平均処理やメディアンフィルタ処理を施すことにより、ラインデータを平滑化する。

ステップＳ７０６では、平滑化処理されたラインデータについて、開始点と終了点との間において、例えば、最小二乗法等を用いて干渉光強度の減衰率を求める。ステップＳ７０７では、算出した減衰率をユーザインタフェース装置３１７に表示するとともに（図８（Ｄ）の８０５参照）、算出した減衰曲線を、ラインデータグラフ表示部６１２に表示されたラインデータに重畳して表示する（図８（Ｄ）の６１２参照）。これにより、算出した減衰率及び減衰曲線が、血管断面画像及び指定線８１１と対応付けて表示されることとなる。

図９は、ラインデータグラフ表示部６１２に表示されたラインデータと、該ラインデータに重畳して表示された減衰曲線とを示す拡大図である。図９に示すように、ラインデータグラフ表示部６１２には、横軸に径方向の距離（光学レンズを始点とした、血管の径方向の距離）が、縦軸に輝度値が表示される。

図９の例では、９０１を開始点、９０２を終了点として、最小二乗法により求めた減衰曲線９０３がラインデータに重畳して表示された様子が示されている。ユーザは、当該減衰曲線９０３の傾きに基づいて、吸収レベルの高低を把握することができる（減衰曲線９０３の傾きが大きい場合には、当該位置における生体組織の吸収レベルが高いと認識し、減衰曲線９０３の傾きが小さい場合には、当該位置における生体組織の吸収レベルが低いと認識することができる）。

このように、生体組織における吸収レベルを可視化し、定量的に認識できるようにすることで、ユーザは、吸収レベルの違いに基づく生体組織の識別が可能となる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光画像診断装置では、表示された血管断面画像上において、吸収レベルを把握しようとする生体組織を、ユーザが任意に指定できる構成とした。

また、ユーザより指定があった場合に、当該位置に対応するラインデータを抽出し、ユーザインタフェース装置上に表示するとともに、当該ラインデータに基づいて所定の範囲の減衰率を算出し、表示する構成とした。これにより、ユーザは、血管断面画像上の所望の位置における生体組織の吸収レベルの高低を、減衰率の大小として認識することが可能となった。

更に、減衰率の算出に用いた開始点と終了点、ならびに最小二乗法により算出された減衰曲線を、ラインデータに重畳して表示する構成とした。これにより、算出された減衰率が、ラインデータの径方向のどの範囲を対象としたものであるのかをユーザが容易に認識できるようになるとともに、吸収レベルを、減衰曲線の傾きという形で認識することが可能となった。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、減衰曲線を算出するにあたり、微分値が所定の閾値以上かつ散乱強度（干渉光強度）が所定の閾値以上である点を開始点としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、微分値が所定の閾値以上かつ散乱強度（干渉光強度）が所定の閾値以上の点から数ピクセルずれた点を開始点として抽出するようにしてもよい。これにより、生体組織表面からの反射による数値のずれを抑制することが可能となり、減衰率を精度よく算出することが可能となる。

また、上記第１の実施形態では、減衰曲線を算出するにあたり、開始点と終了点との間で、予め平滑化処理を行う構成としたが、本発明はこれに限定されず、平滑化処理を省略する構成としてもよい。

また、上記第１の実施形態では、抽出したラインデータを用いて、直接、減衰曲線を算出することとしたが、本発明はこれに限定されず、抽出したラインデータの血管断面画像内における位置（軸方向の位置、周方向の位置、径方向の位置）に由来する感度差を補正する処理を行ったうえで、減衰曲線を算出するように構成してもよい。具体的には、ラインデータの位置に対応する感度曲線を予め用意しておき、抽出したラインデータを、対応する感度曲線により減算するように構成してもよい。

［第３の実施形態］
上記第１の実施形態では、指定線により指定されたラインデータについて減衰率を算出することとしたが、本発明はこれに限定されず、周方向全て（血管断面画像の生成に用いられるすべてのラインデータ）を対象として、減衰率を算出する構成としてもよい。

また、算出したすべてのラインデータの減衰率のうち、指定されたライデータと同等の減衰率を有するラインデータに対応する血管断面画像上の位置を強調表示するように構成してもよい。その場合の強調表示には、カラー化、太線化、グレーアウト化処理等が含まれるものとする。

Claims (6)

1. 光の送受信を連続的に行う送受信部を有するプローブを接続し、該送受信部を回転させながら体腔内を軸方向に移動させることで、該送受信部が受信した体腔内からの反射光を該送受信部より取得し、該取得した反射光と参照光との干渉により生成した干渉光についてのラインデータを格納する格納手段を有する光画像診断装置であって、
   血管軸に直交する面の血管断面画像を表示するための第１の表示領域、及び、減衰率を表するための第２の表示領域とを有する画面を表示する表示手段と、
   前記格納手段に格納されたラインデータに基づいて、血管軸に直交する面の血管断面画像を前記第１の表示領域に表示すると共に、前記プローブの回転中心に対応する位置を固定端とし、向きが自在な線分を、前記第１の表示領域に表示された前記血管断面画像に重畳して表示する第１の表示制御手段と、
   ユーザの操作に従い前記線分の向きを指定する指定手段と、
   断面画像の生成に用いられる複数のラインデータのうち、前記指定手段において指定された前記線分の向きに対応するラインデータを前記格納手段より抽出する抽出手段と、
   前記抽出されたラインデータから、体腔内の径方向の所定の範囲における減衰率を算出する算出手段と、
   前記算出された減衰率を前記第２の表示領域に表示する第２の表示制御手段と
   を備えることを特徴とする光画像診断装置。
2. 前記算出手段は、前記ラインデータの値が所定の閾値以上であって、かつ、前記ラインデータの径方向における微分値が所定の閾値以上となる点を開始点、該開始点から径方向に所定距離の点を終了点とする範囲を前記所定の範囲として、前記減衰率を算出することを特徴とする請求項１に記載の光画像診断装置。
3. 前記算出手段は、前記ラインデータの値が所定の閾値以上であって、かつ、前記ラインデータの径方向における微分値が所定の閾値以上となる点から径方向に所定距離の点を開始点、該開始点から更に径方向に所定距離の点を終了点とする範囲を前記所定の範囲として、前記減衰率を算出することを特徴とする請求項１に記載の光画像診断装置。
4. 前記表示画面は、前記線分上の各位置の光の減衰率を示すグラフを表示する第３の表示領域を有し、
   前記抽出されたラインデータの各位置における減衰率を示すグラフを前記第３の表示領域に表示すると共に、前記開始点と前記終了点との間の減衰率について最小二乗法で求めた減衰曲線を前記グラフに重畳して表する第３の表示制御手段と
   を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の光画像診断装置。
5. 前記表示された断面画像を構成するラインデータのうち、前記算出手段により算出された減衰率と等しい減衰率を有するラインデータの前記所定の範囲に対応する領域を、前記第１の表示領域に表示された断面画像上において強調表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光画像診断装置。
6. 光の送受信を連続的に行う、体腔内に挿入するための送受信部を有するプローブを接続し、該接続部を回転させながら軸方向に移動させて前記光を送信した際の反射光を取得し、該取得した反射光と参照光との干渉により生成した干渉光についてのラインデータを格納手段に格納するとともに、該ラインデータに基づいて該体腔内の断面画像を軸方向において複数生成し、表示する光画像診断装置における表示制御方法であって、
   前記光画像診断装置が有する表示手段が、血管軸に直交する面の血管断面画像を表示するための第１の表示領域、及び、減衰率を表するための第２の表示領域とを有する画面を表示する表示工程と、
   前記光画像診断装置が有する第１の表示制御手段が、前記格納手段に格納されたラインデータに基づいて、血管軸に直交する面の血管断面画像を前記第１の表示領域に表示すると共に、前記プローブの回転中心に対応する位置を固定端とし、向きが自在な線分を、前記第１の表示領域に表示された前記血管断面画像に重畳して表示する第１の表示制御工程と、
   前記光画像診断装置が有し、ユーザによって操作される指定手段が、前記線分の向きを指定する指定工程と、
   前記光画像診断装置が有する抽出手段が、断面画像の生成に用いられる複数のラインデータのうち、前記指定工程において指定された前記線分の向きに対応するラインデータを前記格納手段より抽出する抽出工程と、
   前記光画像診断装置が有する算出手段が、前記抽出されたラインデータから、体腔内の径方向の所定の範囲における減衰率を算出する算出工程と、
   前記光画像診断装置が有する第２の表示制御手段が、前記算出された減衰率を前記第２の表示領域に表示する第２の表示制御工程と
   を備えることを特徴とする光画像診断装置の表示制御方法。

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