JP5956589B2 - 画像診断装置及びその作動方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、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。

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、画像診断装置が広く使用されている。

画像診断装置には、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）等が含まれ、それぞれに異なる特性を有している。

また、最近では、ＩＶＵＳの機能と、ＯＣＴの機能とを組み合わせた画像診断装置（超音波を送受信可能な超音波送受信部と、光を送受信可能な光送受信部とを備える画像診断装置）も提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。このような画像診断装置によれば、高深度領域まで測定できるＩＶＵＳの特性を活かした断面画像と、高分解能で測定できるＯＣＴの特性を活かした断面画像の両方を、一回の走査で生成することができる。

更に、かかる画像診断装置を用いれば、軸方向に複数生成された断面画像（体腔の軸と略直交する方向の断面画像。以下、横方向断面画像ともいう）を処理することにより、ＩＶＵＳによる縦方向（体腔の軸方向）の断面画像及びＯＣＴによる縦方向の断面画像をそれぞれ生成・表示することも可能である。このようにして生成・表示された、体腔の軸に略平行な方向の断面画像（以下、縦方向断面画像ともいう）は、血管内に留置されたステントの軸方向の位置等を把握するのに有効である。

特開平１１−５６７５２号公報 特表２０１０−５０８９７３号公報

一方で、縦方向断面画像は、血管内に留置されたステントの軸方向の位置を把握するためだけでなく、更に詳細な解析（血管を真横から見た場合の解析）を行うのに用いることが望ましい。例えば、縦方向断面画像を用いて、ステントの網目の隙間と、血管の分岐部分との位置関係を解析することができれば、縦方向断面画像の有用性が更に増すもの考えられる。

しかしながら、従来の画像診断装置では、縦方向断面画像として、平坦な面により血管を縦方向に切断した場合の切断面の表示を行う構成となっているため、上述のような解析を行うことができない。上述のような解析を行うためには、平坦な面により血管を縦方向に切断した場合の血管外壁の切断面と血管内腔面の両方を表示させる必要があるからである。

このようなことから、縦方向断面画像を生成・表示するにあたっては、様々な用途に適した画像態様により提供することが重要となってくる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、体腔内の横方向断面画像を複数生成可能な画像診断装置において、該生成された横方向断面画像を用いて、用途に応じた縦方向断面画像を生成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、本発明に係る画像診断装置は以下のような構成を備える。即ち、
体腔内を軸方向に移動しながら、第１の信号の送受信及び第２の信号の送受信をそれぞれ繰り返すことで、該体腔内の軸方向に略直交する面の断面画像である、第１の横方向断面画像及び第２の横方向断面画像を、軸方向にそれぞれ複数生成する画像診断装置であって、
前記第１の横方向断面画像より、前記軸方向に略平行な平面で体腔壁を切断した場合の切断位置に対応する画素を抽出する第１の抽出手段と、
前記第２の横方向断面画像より、前記平面で前記体腔壁を切断した場合の内腔面に対応する画素を抽出する第２の抽出手段と、
前記第２の抽出手段により抽出された画素を前記切断位置に投影させることで得られた画素を、前記第１の抽出手段により抽出された画素に対して重ね合わせることで、前記平面で前記体腔壁を切断した場合の内腔画像である、縦方向内腔画像を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された縦方向内腔画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、体腔内の横方向断面画像を複数生成可能な画像診断装置において、該生成された横方向断面画像を用いて、用途に応じた縦方向断面画像を生成することができるようになる。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
図１は、本発明の一実施形態にかかる画像診断装置１００の外観構成を示す図である。 図２は、プローブ部の全体構成及び先端部の断面構成を示す図である。 図３は、イメージングコアの断面構成、ならびに超音波送受信部及び光送受信部の配置を示す図である。 図４は、画像診断装置１００の機能構成を示す図である。 図５は、画像診断装置１００のユーザインタフェースの一例を示す図である。 図６は、縦方向断面画像の生成過程を説明するための図である。 図７は、縦方向内腔画像の生成過程を説明するための図である。 図８は、縦方向内腔画像の生成過程を説明するための図である。 図９は、縦方向内腔画像の生成処理の流れを示すフローチャートである。 図１０Ａは、ＩＶＵＳ横方向断面画像より、縦方向内腔画像を生成するための画素を抽出する処理の流れを示すフローチャートである。 図１０Ｂは、ＯＣＴ横方向断面画像より、縦方向内腔画像を生成するための画素を抽出する処理の流れを示すフローチャートである。 図１１Ａは、縦方向内腔画像の一例を示す図である。 図１１Ｂは、縦方向内腔画像の一例を示す図である。 図１２は、縦方向内腔画像の一例を示す図である。 図１３は、縦方向内腔画像の生成過程を説明するための図である。 図１４は、縦方向内腔画像の生成過程を説明するための図である。

以下、必要に応じて添付図面を参照しながら本発明の各実施形態の詳細を説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

［第１の実施形態］
＜１．画像診断装置の外観構成＞
図１は本発明の一実施形態にかかる画像診断装置（ＩＶＵＳの機能と、ＯＣＴの機能とを備える画像診断装置）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、プローブ部１０１と、スキャナ及びプルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備え、スキャナ及びプルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、信号線１０４により各種信号が伝送可能に接続されている。

プローブ部１０１は、直接体腔内に挿入され、パルス信号に基づく超音波を体腔内に送信するとともに、体腔内からの反射波を受信する超音波送受信部と、伝送された光（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光送受信部と、を備えるイメージングコアが内挿されている。画像診断装置１００では、該イメージングコアを用いることで体腔内部の状態を測定する。

スキャナ及びプルバック部１０２は、プローブ部１０１が着脱可能に取り付けられ、内蔵されたモータを駆動させることでプローブ部１０１に内挿されたイメージングコアの体腔内の軸方向の動作及び回転方向の動作を規定している。また、超音波送受信部において受信された反射波及び光送受信部において受信された反射光を取得し、操作制御装置１０３に対して送信する。

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、体腔内の断面画像（横方向断面画像及び縦方向断面画像）を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反射波に基づいて超音波データを生成するとともに、該超音波データに基づいて生成されたラインデータを処理することで、超音波断面画像を生成する。更に、測定により得られた反射光と光源からの光を分離することで得られた参照光とを干渉させることで干渉光データを生成するとともに、該干渉光データに基づいて生成されたラインデータを処理することで、光断面画像を生成する。

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。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において生成された断面画像を表示する。

＜２．プローブ部の全体構成及び先端部の断面構成＞
次に、プローブ部１０１の全体構成及び先端部の断面構成について図２を用いて説明する。図２に示すように、プローブ部１０１は、体腔内に挿入される長尺のカテーテルシース２０１と、ユーザが操作するために体腔内に挿入されることなく、ユーザの手元側に配置されるコネクタ部２０２とにより構成される。カテーテルシース２０１の先端には、ガイドワイヤルーメンを構成するガイドワイヤルーメン用チューブ２０３が設けられている。カテーテルシース２０１は、ガイドワイヤルーメン用チューブ２０３との接続部分からコネクタ部２０２との接続部分にかけて連続する管腔を形成している。

カテーテルシース２０１の管腔内部には、超音波を送受信する超音波送受信部と光を送受信する光送受信部とが配置された送受信部２２１と、電気信号ケーブル及び光ファイバケーブルを内部に備え、それを回転させるための回転駆動力を伝達するコイル状の駆動シャフト２２２とを備えるイメージングコア２２０が、カテーテルシース２０１のほぼ全長にわたって挿通されている。

コネクタ部２０２は、カテーテルシース２０１の基端に一体化して構成されたシースコネクタ２０２ａと、駆動シャフト２２２の基端に駆動シャフト２２２を回動可能に固定して構成された駆動シャフトコネクタ２０２ｂとを備える。

シースコネクタ２０２ａとカテーテルシース２０１との境界部には、耐キンクプロテクタ２１１が設けられている。これにより所定の剛性が保たれ、急激な物性の変化による折れ曲がり（キンク）を防止することができる。

駆動シャフトコネクタ２０２ｂの基端は、スキャナ及びプルバック部１０２に着脱可能に取り付けられる。

次に、プローブ部１０１の先端部の断面構成について説明する。カテーテルシース２０１の管腔内部には、超音波を送受信する超音波送受信部と光を送受信する光送受信部とが配置された送受信部２２１が配されたハウジング２２３と、それを回転させるための回転駆動力を伝送する駆動シャフト２２２とを備えるイメージングコア２２０がほぼ全長にわたって挿通されており、プローブ部１０１を形成している。

駆動シャフト２２２は、カテーテルシース２０１に対して送受信部２２１を回転動作及び軸方向動作させることが可能であり、柔軟で、かつ回転をよく伝送できる特性をもつ、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。そして、その内部には電気信号ケーブル及び光ファイバケーブル（シングルモードの光ファイバケーブル）が配されている。

ハウジング２２３は、短い円筒状の金属パイプの一部に切り欠き部を有した形状をしており、金属塊からの削りだしやＭＩＭ（金属粉末射出成形）等により成形される。また、先端側には短いコイル状の弾性部材２３１が設けられている。

弾性部材２３１はステンレス鋼線材をコイル状に形成したものであり、弾性部材２３１が先端側に配されることで、イメージングコア２２０を前後移動させる際にカテーテルシース２０１内での引っかかりを防止する。

２３２は補強コイルであり、カテーテルシース２０１の先端部分の急激な折れ曲がりを防止する目的で設けられている。

ガイドワイヤルーメン用チューブ２０３は、ガイドワイヤが挿入可能なガイドワイヤ用ルーメンを有する。ガイドワイヤルーメン用チューブ２０３は、予め体腔内に挿入されたガイドワイヤを受け入れ、ガイドワイヤによってカテーテルシース２０１を患部まで導くのに使用される。

＜３．イメージングコアの断面構成＞
次に、イメージングコア２２０の断面構成、ならびに超音波送受信部及び光送受信部の配置について説明する。図３は、イメージングコアの断面構成、ならびに超音波送受信部及び光送受信部の配置を示す図である。

図３の３ａに示すように、ハウジング２２３内に配された送受信部２２１は、超音波送受信部３１０と光送受信部３２０とを備え、超音波送受信部３１０及び光送受信部３２０は、それぞれ、駆動シャフト２２２の回転中心軸上（３ａの一点鎖線上）において軸方向に沿って配置されている。

このうち、超音波送受信部３１０は、プローブ部１０１の先端側に、また、光送受信部３２０は、プローブ部１０１の基端側に配置されている。

また、超音波送受信部３１０及び光送受信部３２０は、駆動シャフト２２２の軸方向に対する、超音波送受信部３１０の超音波送信方向（仰角方向）、及び、光送受信部３２０の光送信方向（仰角方向）が、それぞれ、略９０°となるようにハウジング２２３内に取り付けられている。なお、各送信方向は、カテーテルシース２０１の管腔内表面での反射を受信しないように９０°よりややずらして取り付けられることが望ましい。

駆動シャフト２２２の内部には、超音波送受信部３１０と接続された電気信号ケーブル３１１と、光送受信部３２０に接続された光ファイバケーブル３２１とが配されており、電気信号ケーブル３１１は、光ファイバケーブル３２１に対して螺旋状に巻き回されている。

図３の３ｂは、超音波送受信位置において、回転中心軸に略直交する面で切断した場合の断面図である。図３の３ｂに示すように、紙面下方向を０度とした場合、超音波送受信部３１０の超音波送信方向（回転角方向（方位角方向ともいう））は、θ度となっている。

図３の３ｃは、光送受信位置において、回転中心軸に略直交する面で切断した場合の断面図である。図３の３ｃに示すように、紙面下方向を０度とした場合、光送受信部３２０の光送信方向（回転角方向）は、０度となっている。つまり、超音波送受信部３１０と光送受信部３２０は、超音波送受信部３１０の超音波送信方向（回転角方向）と、光送受信部３２０の光送信方向（回転角方向）とが、互いにθ度ずれるように配置されている。

＜４．画像診断装置の機能構成＞
次に、画像診断装置１００の機能構成について説明する。図４は、ＩＶＵＳの機能とＯＣＴ（ここでは、一例として波長掃引型ＯＣＴ）の機能とを組み合わせた画像診断装置１００の機能構成を示す図である。なお、ＩＶＵＳの機能と他のＯＣＴの機能とを組み合わせた画像診断装置についても、同様の機能構成を有するため、ここでは説明を省略する。

（１）ＩＶＵＳの機能
イメージングコア２２０は、先端内部に超音波送受信部３１０を備えており、超音波送受信部３１０は、超音波信号送受信器４５２より送信されたパルス波に基づいて、超音波を体腔内の生体組織に向けて、回転動作及び軸方向動作しながら送信するとともに、その反射波（エコー）を受信し、アダプタ４０２及びスリップリング４５１を介して超音波信号として超音波信号送受信器４５２に送信する。

スキャナ及びプルバック部１０２において、スリップリング４５１の回転駆動部側は回転駆動装置４０４のラジアル走査モータ４０５により回転駆動されている。更に、ラジアル走査モータ４０５の回転角度は、エンコーダ部４０６により検出される。また、スキャナ及びプルバック部１０２には、直線駆動装置４０７が配され、信号処理部４２８からの信号に基づいて、イメージングコア２２０の軸方向動作を規定している。

超音波信号送受信器４５２は、送信波回路と受信波回路とを備える（不図示）。送信波回路は、信号処理部４２８から送信された制御信号に基づいて、イメージングコア２２０内の超音波送受信部３１０に対してパルス波を送信する。

また、受信波回路は、イメージングコア２２０内の超音波送受信部３１０より超音波信号を受信する。受信された超音波信号はアンプ４５３により増幅された後、検波器４５４に入力され検波される。

更に、Ａ／Ｄ変換器４５５では、検波器４５４より出力された超音波信号を３０．６ＭＨｚで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（超音波データ）を生成する。なお、ここでは、３０．６ＭＨｚ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２００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。

Ａ／Ｄ変換器４５５にて生成されたライン単位の超音波データは信号処理部４２８に入力される。信号処理部４２８では、超音波データをグレースケールに変換することにより、体腔内の軸方向の各位置でのＩＶＵＳ横方向断面画像を生成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１１３に出力する。

なお、信号処理部４２８はモータ制御回路４２９と接続され、モータ制御回路４２９のビデオ同期信号を受信する。信号処理部４２８では、受信したビデオ同期信号に同期してＩＶＵＳ横方向断面画像の生成を行う。

また、このモータ制御回路４２９のビデオ同期信号は、回転駆動装置４０４にも送られ、回転駆動装置４０４はビデオ同期信号に同期した駆動信号を出力する。

なお、信号処理部４２８における上記処理、ならびに、図５乃至図１３等を用いて後述する画像診断装置１００におけるユーザインタフェースに関する画像処理は、信号処理部４２８において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。

（２）波長掃引型ＯＣＴの機能
次に、同図を用いて波長掃引型ＯＣＴの機能構成について説明する。４０８は波長掃引光源(Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒ)であり、ＳＯＡ４１５（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とリング状に結合された光ファイバ４１６とポリゴンスキャニングフィルタ（４０８ｂ）よりなる、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ−ｃａｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒの一種である。

ＳＯＡ４１５から出力された光は、光ファイバ４１６を進み、ポリゴンスキャニングフィルタ４０８ｂに入り、ここで波長選択された光は、ＳＯＡ４１５で増幅され、最終的にｃｏｕｐｌｅｒ４１４から出力される。

ポリゴンスキャニングフィルタ４０８ｂでは、光を分光する回折格子４１２とポリゴンミラー４０９との組み合わせで波長を選択する。具体的には、回折格子４１２により分光された光を２枚のレンズ（４１０、４１１）によりポリゴンミラー４０９の表面に集光させる。これによりポリゴンミラー４０９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４０８ｂから出力されることとなる。つまり、ポリゴンミラー４０９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４０９は、例えば、４８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４０９と回折格子４１２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である。

Ｃｏｕｐｌｅｒ４１４から出力された波長掃引光源４０８の光は、第１のシングルモードファイバ４４０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４４０は、途中の光カップラ部４４１において第２のシングルモードファイバ４４５及び第３のシングルモードファイバ４４４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４４０の光カップラ部４４１より先端側には、固定部と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４０３が回転駆動装置４０４内に設けられている。

更に、光ロータリジョイント４０３内の第４のシングルモードファイバ４４２の先端側には、プローブ部１０１の第５のシングルモードファイバ４４３がアダプタ４０２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２２０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４４３に、波長掃引光源４０８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２２０の光送受信部３２０から体腔内の生体組織に対して回転動作及び軸方向動作しながら照射される。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２２０の光送受信部３２０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４４０側に戻る。さらに、光カップラ部４４１によりその一部が第２のシングルモードファイバ４４５側に移り、第２のシングルモードファイバ４４５の一端から出射された後、光検出器（例えばフォトダイオード４２４）にて受光される。

なお、光ロータリジョイント４０３の回転駆動部側は回転駆動装置４０４のラジアル走査モータ４０５により回転駆動される。

一方、第３のシングルモードファイバ４４４の光カップラ部４４１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４３２が設けられている。

この光路長の可変機構４３２はプローブ部１０１を交換して使用した場合の個々のプローブ部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化手段を備えている。

第３のシングルモードファイバ４４４およびコリメートレンズ４１８は、その光軸方向に矢印４２３で示すように移動自在な１軸ステージ４２２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４２２はプローブ部１０１を交換した場合に、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４２２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、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である。

１軸ステージ４２２で光路長が微調整され、グレーティング４１９、レンズ４２０を介してミラー４２１にて反射された光は第３のシングルモードファイバ４４４の途中に設けられた光カップラ部４４１で第１のシングルモードファイバ４４０側から得られた光と混合されて、フォトダイオード４２４にて受光される。

このようにしてフォトダイオード４２４にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ４２５により増幅された後、復調器４２６に入力される。この復調器４２６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４２７に入力される。

Ａ／Ｄ変換器４２７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（２５．０μｓｅｃ）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４２７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４２８に入力される。信号処理部４２８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データ（ラインデータ）を生成し、これを座標変換することにより、体腔内の軸方向の各位置でのＯＣＴ横方向断面画像を構築し、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４２８は、更に光路長調整手段制御装置４３０と接続されている。信号処理部４２８は光路長調整手段制御装置４３０を介して１軸ステージ４２２の位置の制御を行う。

なお、信号処理部４２８における波長掃引型ＯＣＴの機能に関するこれらの処理も、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。

＜５．ユーザインタフェースの説明＞
次に、ＬＣＤモニタ１１３に表示されるユーザインタフェースについて説明する。図５はＬＣＤモニタ１１３に表示されるユーザインタフェースの一例を示す図である。なお、ユーザインタフェースに表示される断面画像としては、横方向断面画像と縦方向断面画像とがあるが、以下では、主に、縦方向断面画像の表示（縦方向断面画像表示画面５００）について説明する。

図５に示すように、ユーザインタフェースの縦方向断面画像表示画面５００には、信号処理部４２８において体腔内の軸方向に複数生成されたＯＣＴ横方向断面画像に基づいて生成されたＯＣＴ縦方向断面画像を表示するＯＣＴ縦方向断面画像表示領域５１０と、体腔内の軸方向に複数生成されたＩＶＵＳ横方向断面画像に基づいて生成されたＩＶＵＳ縦方向断面画像を表示するＩＶＵＳ縦方向断面画像表示領域５２０と、ＯＣＴ縦方向断面画像及びＩＶＵＳ縦方向断面画像を操作するための縦方向断面画像操作領域５４０と、が含まれる。

縦方向断面画像操作領域５４０において“指示子表示”ボタン５４１が押下されると、ＯＣＴ縦方向断面画像表示領域５１０とＩＶＵＳ縦方向断面画像表示領域５２０には、それぞれ指示子５１１、５２１が表示される。ユーザは、操作パネル１１２上のマウスやトラックボール等の操作デバイスを用いて、当該表示された指示子５１１、５２１を縦方向断面画像表示画面５００の右方向または左方向に移動させることで、体腔内の軸方向の各位置（距離）を認識することができる。

また、縦方向断面画像操作領域５４０において、“長さ測定”ボタン５４２が押下されると、ＯＣＴ縦方向断面画像表示領域５１０とＩＶＵＳ縦方向断面画像表示領域５２０とに、それぞれ、任意の長さを測定するための長さ測定器５１２、５２２が表示される。ユーザは、操作パネル１１２上のマウスやトラックボール等の操作デバイスを用いて、長さ測定器５１２、５２２の端点を、測定対象に合わせることで、測定対象の長さを測定することができる。

更に、ユーザインタフェースの縦方向断面画像表示画面５００には、体腔内の軸方向に複数生成されたＯＣＴ横方向断面画像とＩＶＵＳ横方向断面画像とに基づいて生成される縦方向内腔画像（詳細は後述）を表示する縦方向内腔画像表示領域５３０と、当該縦方向内腔画像を操作するための縦方向内腔画像操作領域５５０が表示される。

なお、縦方向内腔画像操作領域５５０における、“指示子表示”ボタン５５１、“長さ測定”ボタン５５２は、縦方向断面画像操作領域５４０の“指示子表示”ボタン５４１、“長さ測定”ボタン５４２と同様であるため、ここでは説明は省略する。

縦方向内腔画像操作領域５５０において、“観察方向指定”ボタン５５３が押下されると、ユーザは、縦方向内腔画像表示領域５３０に表示されている縦方向内腔画像の観察方向を変更することができる。

５５４は縦方向内腔画像の観察方向を示す図であり、５５５は体腔の横方向断面画像を模式的に表わしてものである。また、５５６は観察位置を模式的に表したものである。図５の例では、点線矢印の方向から見た場合の、縦方向内腔画像が縦方向内腔画像表示領域５３０に表示されている。なお、観察位置５５６は、太矢印に沿って（つまり、横方向断面画像５５５に沿って、円周方向に）変更可能であり、観察位置５５６を円周方向に移動させることで、縦方向内腔画像表示領域５３０に表示される縦方向内腔画像が再構成される。

このように、縦方向断面画像表示画面５００には、様々な種類の縦方向断面画像が表示されるため、ユーザは、それぞれの縦方向断面画像を利用して、種々の解析を行うことができる。例えば、画像診断装置１００を血管内の診断に用いる場合にあっては、ＩＶＵＳ縦方向断面画像上に、血管外壁（体腔壁）が鮮明に描画されるため、軸方向の血管外壁の形状変化を把握することができる。また、ＯＣＴ縦方向断面画像上には、ステントの上断面及び下断面が鮮明に描画されるため、ステントが軸方向において、血管外壁に沿って配置されているか、あるいは、軸方向の適切な位置に配置されているか、といったことを把握することができる。

更に、縦方向内腔画像の場合、ステントの網目と、血管の分岐部分とが鮮明に描画されるため、ステントの網目の隙間の位置と血管の分岐部分の位置との関係を把握することができる。

つまり、画像診断装置１００によれば、それぞれの用途に適した表示態様により、縦方向断面画像を生成・表示することができる。

＜６．縦方向断面画像の説明＞
次に、縦方向断面画像表示画面５００に表示されるＯＣＴ縦方向断面画像、ＩＶＵＳ縦方向断面画像、及び縦方向内腔画像の生成方法について説明する。なお、以下では、画像診断装置１００を血管内の診断に用いる場合について説明する。

６．１ ＯＣＴ縦方向断面画像及びＩＶＵＳ縦方向断面画像の生成方法
はじめに、ＯＣＴ縦方向断面画像及びＩＶＵＳ縦方向断面画像の生成方法について説明する。なお、ＯＣＴ縦方向断面画像の生成方法及びＩＶＵＳ縦方向断面画像の生成方法は、基本的に同じであるため、ここでは、ＯＣＴ縦方向断面画像の生成方法について説明する。

図６は、ＯＣＴ縦方向断面画像の生成方法を説明するための図である。図６において６０１は、信号処理部４２８において、体腔内の軸方向に複数生成されたＯＣＴ横方向断面画像群を示している。６０２は、ＯＣＴ縦方向断面画像を生成するための切断位置を示している。切断位置６０２は、血管外壁を軸方向に略平行な平面で切断した場合の切断面を示す位置であって、ＯＣＴ横方向断面画像の画像中心を通る直線により規定される。なお、図６の例では、ＯＣＴ横方向断面画像の鉛直方向に対して、軸周りに所定の角度だけ回転した位置に規定されている。

６１０はＯＣＴ縦方向断面画像であり、軸方向の各位置において上下方向に配列された各画素は、対応する位置におけるＯＣＴ横方向断面画像の切断位置６０２上において上下方向に配列された各画素に対応している。

このように、ＯＣＴ縦方向断面画像は、軸方向の所定の範囲に属するＯＣＴ横方向断面画像群６０１を読み出し、各ＯＣＴ横方向断面画像より、切断位置６０２上の各画素を抽出し、軸方向の対応する位置に配置することで生成される。

６．２ 縦方向内腔画像の説明
次に、縦方向内腔画像の生成方法について説明する。図７は、縦方向内腔画像の生成方法を説明するための図である。図７において、紙面左側は信号処理部４２８において生成されたＩＶＵＳ横方向断面画像を、紙面右側は信号処理部４２８において生成されたＯＣＴ横方向断面画像をそれぞれ示している。

なお、ＩＶＵＳ横方向断面画像７０１とＯＣＴ横方向断面画像７１１とは、互いに軸方向の位置が同じであり、はじめに両画像の位置合わせが行われるものとする。

続いて、ＩＶＵＳ横方向断面画像７０１に対しては、血管外壁を抽出するための抽出処理が施される。７０２は、ＩＶＵＳ横方向断面画像７０１より抽出された血管外壁を示している。

次に、血管外壁が抽出されたＩＶＵＳ横方向断面画像７０１に対しては、切断位置７０３を重ね合わせ、切断位置７０３と血管外壁７０２との交点７０４を求める。なお、切断位置７０３は、血管外壁を軸方向に略平行な平面で切断した場合の切断面を示す位置であって、縦方向内腔画像操作領域５５０において観察位置５５６により指定された軸周りの角度に略直交する角度を有し、ＩＶＵＳ横方向断面画像７０１の画像中心を通る直線である。なお、交点７０４はＯＣＴ横方向断面画像７１１を処理する際に用いられる。

次に、切断位置７０３が特定されたＩＶＵＳ横方向断面画像７０１より、切断位置７０３を含む所定幅の領域７０５に含まれる各画素を抽出する。更に、抽出した各画素を、切断位置７０３に投影し、投影した切断位置７０３上の各画素７０６を抽出する。

一方、ＯＣＴ横方向断面画像７１１に対しては、はじめにステント位置を抽出するための抽出処理が施される。７１２は、ＯＣＴ横方向断面画像７１１より抽出されたステント位置を示している。

次に、ステント位置７１２が抽出されたＯＣＴ横方向断面画像７１１に対して、切断位置７０３及び交点７０４を重ね合わせる。そして、交点７０４間の距離を直径とし、交点７０４を端点とする、ステント位置を含む所定幅の半円領域７１３を生成し、該半円領域７１３に含まれる各画素を抽出する。更に、抽出した各画素を、切断位置７０３に投影し、投影した切断位置７０３上の各画素７１４を抽出する。

最後に、ＩＶＵＳ横方向断面画像７０１より抽出された各画素７０６に、ＯＣＴ横方向断面画像７１１より抽出された各画素７１４を重ね合わせることで、縦方向内腔画像を生成するための画素７２１を生成する。

図８は、ＩＶＵＳ横方向断面画像７０１とＯＣＴ横方向断面画像７１１とに基づいて、縦方向内腔画像を生成する方法を説明するための図である。図８において、８０１は、切断位置上に各画素７０６が投影されたＩＶＵＳ横方向断面画像７０１群を示している。また、８１１は、切断位置上に各画素７１４が投影されたＯＣＴ横方向断面画像７１１群を示している。

８２０は縦方向内腔画像であり、軸方向の各位置において上下方向に配列された各画素は、対応する位置におけるＩＶＵＳ横方向断面画像７０１の切断位置７０３上において上下方向に配列された各画素７０６に、対応する位置におけるＯＣＴ横方向断面画像７１１の切断位置７０３上において上下方向に配列された各画素７１４を重ね合わせることで生成される（つまり、画素７２１を軸方向の対応する位置に配置することで生成される）。

＜７．縦方向内腔画像生成処理の流れ＞
次に、縦方向内腔画像生成処理の流れについて図９乃至図１１Ｂを用いて説明する。

７．１ 縦方向内腔画像生成処理の全体の流れ
図９は、縦方向内腔画像生成処理の全体の流れを示す図であり、信号処理部４２８において実行される。

ステップＳ９０１では、体腔内の軸方向の所定の範囲に属する複数の横方向断面画像のうち、軸方向が同一位置のＩＶＵＳ横方向断面画像とＯＣＴ横方向断面画像とを取得する。

ステップＳ９０２では、ＩＶＵＳ横方向断面画像及びＯＣＴ横方向断面画像に対して変換処理を施すことで、両者のスケール、位置、角度を合わせる。

ステップＳ９０３では、ＩＶＵＳ横方向断面画像より縦方向内腔画像を生成するための画素７０６を抽出する。ステップＳ９０４では、ＯＣＴ横方向断面画像より縦方向内腔画像を生成するための画素７１４を抽出する。なお、ステップＳ９０３、Ｓ９０４の処理の詳細は後述する。

ステップＳ９０５では、ステップＳ９０３で抽出された画素７０６に、ステップＳ９０４で抽出された画素７１４を重ね合わせることで画素７２１を生成する合成処理を実行する。ステップＳ９０６では、ステップＳ９０５で生成された画素７２１に色を割り当てる。なお、色の割り当ては、縦方向内腔画像の用途に応じて、強調すべき領域に対して行う。例えば、ステントの網目の位置を把握したい場合には、当該位置に所定の色（例えば、赤色）を割り当てることで、当該位置を強調する。あるいは、血管の分岐部分の位置を把握したい場合には、当該位置に所定の色（例えば、黒色）を割り当てることで、当該位置を強調する。

ステップＳ９０７では、体腔内の軸方向の所定の範囲に属する全ての横方向断面画像について、上記処理を実行したか否かを判定し、実行していないと判定した場合には、ステップＳ９０１に戻り、処理を継続する。

一方、ステップＳ９０７において全ての横方向断面画像について上記処理を実行したと判定した場合には、ステップＳ９０８に進む。ステップＳ９０８では、縦方向断面画像表示画面５００において観察角度の変更指示が入力されたか否かを判定する。

ステップＳ９０８において、観察角度の変更指示が入力されていないと判定された場合には、ステップＳ９０９に進み、ステップＳ９０１〜Ｓ９０７の処理により生成され、色の割り当てが行われた縦方向内腔画像を表示した後に、縦方向内腔画像生成処理を終了する。

一方、ステップＳ９０８において、観察角度の変更指示が入力されたと判定された場合には、変更後の観察角度に直交する切断位置を算出し、当該算出した切断位置を用いて、ステップＳ９０１〜ステップＳ９０７の処理を実行する。そして、ステップＳ９０１〜ステップＳ９０７の処理により生成され、色の割り当てが行われた縦方向内腔画像により縦方向内腔画像表示領域５３０を更新した後、縦方向内腔画像生成処理を終了する。

７．２ 縦方向内腔画像を生成するための画素を抽出する処理の詳細
図１０Ａは、ＩＶＵＳ横方向断面画像７０１より、縦方向内腔画像を生成するための画素７０６を抽出するための処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１００１では、ＩＶＵＳ横方向断面画像７０１より、血管外壁を抽出する。

ステップＳ１００２では、縦方向内腔画像操作領域５５０において設定された観察角度を読み込む。ステップＳ１００３では、ステップＳ１００２において読み込んだ観察角度に基づいて、切断位置７０３を算出する。更に、ステップＳ１００１において抽出された血管外壁との交点７０４の座標を算出する。

ステップＳ１００４では、切断位置７０３を含む所定幅の領域７０５を抽出し、ステップＳ１００５では、抽出した所定幅の領域に含まれる画素を抽出し、切断位置７０３に投影することで、切断位置７０３上の画素７０６を抽出する。

一方、図１０Ｂは、ＯＣＴ横方向断面画像７１１より、縦方向内腔画像を生成するための画素７１４を抽出するための処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０１１では、ＯＣＴ横方向断面画像７１１より、ステント位置を抽出する。

ステップＳ１０１２では、縦方向内腔画像操作領域５５０において設定された観察角度を読み込む。ステップＳ１０１３では、ステップＳ１００３において算出された交点７０４の座標を取得する。

ステップＳ１０１４では、ステップＳ１０１３において取得した交点７０４の座標を端点とし、ステント位置を含む半円領域７１３を算出する。ステップＳ１０１５では、算出した半円領域７１３に含まれる画素を抽出し、切断位置７０３に投影することで、切断位置７０３上の画素７１４を抽出する。

＜８．実施例＞
次に、縦方向内腔画像生成処理（図９）の実施例について説明する。図１１Ａは、縦方向内腔画像生成処理（図９）において、ステップＳ９０３が実行されることで抽出された画素７０６に基づいて、縦方向断面画像を生成した様子を示している。

また、図１１Ｂは、ステップＳ９０４が実行されることで抽出された画素７１４を重ね合わせ、色の割り当て処理を実行することで生成された縦方向内腔画像を示す図である。図１１Ｂの例では、ステントの部分に白色を割り当て、血管の分岐部分に黒色を割り当てた様子を示している。

図１１Ｂに示すように、本実施形態に係る画像診断装置１００によれば、所定の切断面における縦方向断面画像に対して、血管外壁より内側は、血管内腔面が表示されるため、例えば、ステントの網目の隙間の位置と、血管の分岐部分の位置との関係を把握することができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る画像診断装置１００では、ＩＶＵＳ横方向断面画像及びＯＣＴ横方向断面画像に基づいて、ＩＶＵＳ縦方向断面画像、ＯＣＴ縦方向断面画像、及び、縦方向内腔画像を生成・表示する構成とした。これにより、ユーザは、それぞれの用途に応じて縦方向断面画像を使い分けることが可能となった。

また、縦方向内腔画像においては、観察位置を変更できるように構成した。これにより、様々な観察角度から内腔面を観察することが可能となった。この結果、縦方向断面画像の有用性を拡大させ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、体腔内の軸方向の所定の範囲に属する全ての横方向断面画像について同じ処理を実行することとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＯＣＴ横方向断面画像については、ステントが抽出された範囲について縦方向内腔画像を生成するための画素を抽出する処理（図１０Ｂ）を実行するように構成してもよい。

この場合、縦方向内腔画像のうち、軸方向においてステントが抽出されなかった範囲については、ＩＶＵＳ横方向断面画像より抽出された縦方向内腔画像を生成するための各画素７０６が利用されることとなる（図１２参照）。

また、上記第１の実施形態は、ＩＶＵＳ横方向断面画像より抽出された、縦方向内腔画像を生成するための画素に対して、ＯＣＴ横方向断面画像より抽出された、縦方向内腔画像を生成するための画素を、重ね合わせる構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＩＶＵＳ横方向断面画像より縦方向内腔画像を生成するための画素を抽出するにあたり、交点７０４間の画素を除いて抽出するように構成してもよい（図１３、図１４参照）。この場合、ＩＶＵＳ横方向断面画像より抽出された画素と、ＯＣＴ横方向断面画像より抽出された画素とが交点位置において接続されることで、縦方向内腔画像が生成されることとなる。

また、上記第１の実施形態では、ステント部分と血管の分岐部分とに色を割り当てる構成としたが、本発明はこれに限定されず、他の部分を対象として色を割り当てるようにしてもよい。

また、上記第１の実施形態では、縦方向内腔画像として、体腔内の軸方向において、ステント部分以外の部分も含めて表示する構成としたが、本発明はこれに限定されず、ステント部分のみを抽出して表示するように構成してもよい。

また、上記第１の実施形態では、ＩＶＵＳの機能とＯＣＴの機能とを備える画像診断装置のもと、ＩＶＵＳ横方向断面画像とＯＣＴ横方向断面画像とを用いて縦方向内腔画像を生成する構成としたが、本発明はこれに限定されない。

例えば、２つのＯＣＴ機能を備える画像診断装置のもと、２つのＯＣＴ横方向断面画像を用いて縦方向内腔画像を生成するように構成してもよい。あるいは、２つのＩＶＵＳ機能を備える画像診断装置のもと、２つのＩＶＵＳ横方向断面画像を用いて縦方向内腔画像を生成するように構成してもよい。

また、上記第１の実施形態では、縦方向内腔画像操作領域５５０にのみ“観察方向指定”ボタン５５３を配する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、縦方向断面画像操作領域５４０にも同様のボタンを配するようにしてもよい。あるいは、縦方向内腔画像操作領域５５０に配された“観察方向指定”ボタン５５３を押下することで設定された観察角度に連動して、ＯＣＴ縦方向断面画像及びＩＶＵＳ縦方向断面画像を更新するように構成してもよい。

また、横方向断面画像上に観察断面を表示し、それをマウスやトラックボール等の指示部で選択、回転させることで観察断面を任意に変更できるように構成してもよい。

また、上記第１の実施形態では、ステントを含んだ縦方向内腔画像を生成したが、ステントを含まない、縦方向内腔画像を生成するようにしてもよい。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神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。

Claims (11)

1. 体腔内を軸方向に移動しながら、第１の信号の送受信及び第２の信号の送受信をそれぞれ繰り返すことで、該体腔内の軸方向に略直交する面の断面画像である、第１の横方向断面画像及び第２の横方向断面画像を、軸方向にそれぞれ複数生成する画像診断装置であって、
   前記第１の横方向断面画像より、前記軸方向に略平行な平面で体腔壁を切断した場合の切断位置に対応する画素を抽出する第１の抽出手段と、
   前記第２の横方向断面画像より、前記平面で前記体腔壁を切断した場合の内腔面に対応する画素を抽出する第２の抽出手段と、
   前記第２の抽出手段により抽出された画素を前記切断位置に投影させることで得られた画素を、前記第１の抽出手段により抽出された画素に対して重ね合わせることで、前記平面で前記体腔壁を切断した場合の内腔画像である、縦方向内腔画像を生成する生成手段と、
   前記生成手段により生成された縦方向内腔画像を表示する表示手段と
   を備えることを特徴とする画像診断装置。
2. 前記生成手段は、前記複数の第１の横方向断面画像及び前記複数の第２の横方向断面画像のうち、前記軸方向の位置が互いに対応する第１の横方向断面画像と第２の横方向断面画像とを用いることで、前記縦方向内腔画像を生成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. 前記平面の軸周りの角度を設定する設定手段を更に備え、
   前記第１の抽出手段は、前記設定手段により設定された角度に略直交する平面で前記体腔壁を切断した場合の切断位置に対応する画素を抽出し、
   前記第２の抽出手段は、前記設定手段により設定された角度に略直交する平面で前記体腔壁を切断した場合の内腔面に対応する画素を抽出することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
4. 前記表示手段は、前記設定手段により設定される角度が変更されたことに応じて、前記生成手段により新たに生成される縦方向内腔画像により、前記表示を更新することを特徴とする請求項３に記載の画像診断装置。
5. 前記第２の抽出手段は、更に、
   前記平面で前記体腔壁を切断した場合の切断位置に対応する画素を抽出し、
   前記生成手段は、更に、
   前記第１の抽出手段により抽出された画素を用いて、前記平面で前記体腔壁を切断した場合の断面画像である、第１の縦方向断面画像と、
   前記第２の抽出手段により抽出された、前記平面で前記体腔壁を切断した場合の切断位置に対応する画素を用いることにより、前記平面で前記体腔壁を切断した場合の断面画像である、第２の縦方向断面画像と、を生成し、
   前記表示手段は、更に、
   前記第１の縦方向断面画像と前記第２の縦方向断面画像とを表示することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
6. 前記第１の信号は超音波信号であり、前記第２の信号は光信号であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像診断装置。
7. 前記第１の抽出手段は、前記軸方向に略平行な平面で血管外壁を切断した場合の切断位置に対応する画素を抽出し、
   前記第２の抽出手段は、前記平面で前記血管外壁を切断した場合のステント位置に対応する画素を抽出することを特徴とする請求項６に記載の画像診断装置。
8. 前記生成手段は、
   前記複数の第２の横方向断面画像のうち、前記ステントが検出された第２の横方向断面画像を用いて、前記縦方向内腔画像を生成することを特徴とする請求項７に記載の画像診断装置。
9. 前記生成された縦方向内腔画像のうち、前記ステント位置に対応する画素に色を割り当てる割り当て手段を更に備えることを特徴とする請求項７または８に記載の画像診断装置。
10. 体腔内を軸方向に移動しながら、第１の信号の送受信及び第２の信号の送受信をそれぞれ繰り返すことで、該体腔内の軸方向に略直交する面の断面画像である、第１の横方向断面画像及び第２の横方向断面画像を、軸方向にそれぞれ複数生成する画像診断装置の作動方法であって、
    前記第１の横方向断面画像より、前記軸方向に略平行な平面で体腔壁を切断した場合の切断位置に対応する画素を抽出する第１の抽出工程と、
    前記第２の横方向断面画像より、前記平面で前記体腔壁を切断した場合の内腔面に対応する画素を抽出する第２の抽出工程と、
    前記第２の抽出工程において抽出された画素を前記切断位置に投影させることで得られた画素を、前記第１の抽出工程において抽出された画素に対して重ね合わせることで、前記平面で前記体腔壁を切断した場合の内腔画像である、縦方向内腔画像を生成する生成工程と、
    前記生成工程において生成された縦方向内腔画像を表示する表示工程と
    を備えることを特徴とする画像診断装置の作動方法。
11. 請求項１０に記載の画像診断装置の作動方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。