JP6001765B2 - 画像診断装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像診断装置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、超音波断層画像診断装置（ＩＶＵＳ：ＩｎｔｒａＶａｓｃｕｌａｒ Ｕｌｔｒａ Ｓｏｕｎｄ）や光干渉断層画像診断装置（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層画像（超音波断層画像）と、高分解能で測定できるＯＣＴの特性を活かした断層画像（光干渉断層画像、以下「光断層画像」と称す）の両方を、一回の走査で生成することができる。

特開平１１−５６７５２号公報 特表２０１０−５０８９７３号公報

しかしながら、光送受信部により光を送受信するにあたっては、フラッシュ液を用いて血管内の血流を置換するフラッシュ作業をする必要がある。このため、ＩＶＵＳの機能とＯＣＴの機能とを組み合わせた画像診断装置の場合、ＩＶＵＳの機能のみを利用する際には、超音波を血液中に送信するのに対して、ＩＶＵＳの機能とＯＣＴの機能の両方を利用する際には、超音波をフラッシュ液に対して送信することとなる。

ここで、フラッシュ液は血液と比較して、超音波の減衰率が高いため、血液をフラッシュした状態でＩＶＵＳの機能を利用するに場合には、超音波送受信部において受信される超音波の信号強度が低下することとなる。また、フラッシュに利用されるフラッシュ液には種々のフラッシュ液があり、フラッシュ液の種類によって、超音波の減衰率も異なってくる。

このように、ＩＶＵＳの機能とＯＣＴの機能とを組み合わせた画像診断装置の場合、超音波を送受信する際の条件によって、同じ血管であっても、生成される超音波断層画像は異なって見えることとなる。このようなことから、ＩＶＵＳの機能とＯＣＴの機能とを組み合わせた画像診断装置においては、均質な超音波断層画像を生成するにあたり、超音波送受信部の特性に影響を与える条件を考慮することが重要である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の送受信部を有する画像診断装置において、均質な断層画像を生成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、
超音波信号の送受信を行う第１の送受信部と、光信号の送受信を行う第２の送受信部とが配置された送受信部が、被測定体の管腔内を回転しながら軸方向に移動した場合において、該第１の送受信部が送受信した超音波信号と該第２の送受信部が送受信した光信号とを用いて、該被測定体の管腔内の第１の断層画像及び第２の断層画像を生成する画像診断装置であって、
前記第１の断層画像と前記第２の断層画像の両方を生成するか、前記第１の断層画像のみを生成するかを識別する第１の識別手段と、
前記第１の識別手段における識別の結果に応じて、前記第１の送受信部が受信した超音波信号に基づいて前記第１の断層画像を生成する際のゲインを変更するゲイン補正手段とを備える。

本発明によれば、複数の送受信部を有する画像診断装置において、均質な断層画像を生成することが可能となる。

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の信号処理部４２８の機能構成を示す図である。 図６は、生成される断層画像のデータ構造を示す図である。 図７Ａは、ラインｎにおける超音波ラインデータの一例を示す図である。 図７Ｂは、フラッシュ液αを用いてフラッシュした際の、ラインｎにおける超音波ラインデータの一例を示す図である。 図７Ｃは、フラッシュ液βを用いてフラッシュした際の、ラインｎにおける超音波ラインデータの一例を示す図である。 図８Ａは、超音波ラインデータ補正部における超音波ラインデータゲイン補正処理の流れを示すフローチャートである。 図８Ｂは、超音波ラインデータ補正部における超音波ラインデータゲイン補正処理の流れを示すフローチャートである。 図８Ｃは、超音波ラインデータ補正部における超音波ラインデータゲイン補正処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、生成される断層画像のデータ構造を示す図である。 図１０Ａは、フラッシュ液αを用いてフラッシュした際の、ライン１２８における超音波ラインデータの一例を示す図である。 図１０Ｂは、フラッシュ液αを用いてフラッシュした際の、ライン３８４における超音波ラインデータの一例を示す図である。 図１１Ａは、超音波ラインデータ補正部における超音波ラインデータゲイン補正処理の流れを示すフローチャートである。 図１１Ｂは、超音波ラインデータ補正部における超音波ラインデータゲイン補正処理の流れを示すフローチャートである。

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、直接血管（被測定体）内に挿入され、パルス信号に基づく超音波を血管内に送信するとともに、血管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血管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血管内の軸方向の動作及び軸周りの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、血管内の断層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超音波ラインデータを処理することで、超音波断層画像を生成する。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光ラインデータを処理することで、光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。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層画像を表示する。

＜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、血管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血管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、予め血管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距離Ｌだけ離れて配置されている。

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の超音波送受信方向（仰角方向）、及び、光送受信部３２０の光送受信方向（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、各送受信方向は、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の超音波送受信方向（周方向（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の光送受信方向（周方向）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の超音波送受信方向（周方向）と、光送受信部３２０の光送受信方向（周方向）とが、互いにθ度の角度差をもって配置されている。

＜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、超音波を血管内の生体組織に送信するとともに、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。

なお、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る。また、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。更に、スキャナ及びプルバック部１０２は、直線駆動装置４０７を備え、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する。

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（超音波ラインデータ）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ラインデータは信号処理部４２８に入力される。信号処理部４２８では、超音波ラインデータをグレースケールに変換することにより、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超音波断層画像の生成を行う。

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。

（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、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、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（光カップリング部）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（光カップリング部）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から血管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（光ラインデータ）を生成し、これを座標変換することにより、血管内の各位置での光断面画像を構築し、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。また、信号処理部４２８は光路長調整手段制御装置４３０を介して上記１軸ステージ４２２の位置の制御を行う。

＜５．信号処理部４２８の説明＞
次に、画像診断装置１００の信号処理部４２８の機能構成について説明する。図５は、画像診断装置１００の信号処理部４２８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、図５に示す機能構成は、専用のハードウェアを用いて実現されてもよいし、その一部がソフトウェアにより（つまり、コンピュータが当該機能を実現するためのプログラムを実行することにより）実現されてもよい。

図５に示すように、Ａ／Ｄ変換器４２７で生成された干渉光データ５２１は、信号処理部４２８内の光ラインデータ生成部５０１において、モータ制御回路４２９から出力されるラジアル走査モータ４０５のエンコーダ部４０６の信号を用いて、１回転あたりのライン数が５１２本となるように処理される。

光ラインデータ生成部５０１より出力された光ラインデータ５２２は、制御部５０６からの指示に基づいて、１回転分（１フレーム）ごとに、光ラインデータメモリ５０２に格納される。このとき、制御部５０６では、直線駆動装置４０７の移動量検出器より出力されたパルス信号５４１をカウントしておき、光ラインデータ５２２を光ラインデータメモリ５０２に格納する際、それぞれの光ラインデータ５２２を生成した際のカウント値を対応付けて格納する。

カウント値と対応付けて格納された光ラインデータ５２３は、光断層画像構築部５０４に入力され、各種処理（ライン加算平均処理、フィルタ処理等）が施された後、Ｒθ変換され、順次光断層画像５２５として出力される。

また、カウント値として対応付けて格納された光ラインデータ５２４は、並行して、内腔位置検出部５０３にも入力され、内腔位置検出部５０３において、各光ラインデータについて内腔位置を検出し、内腔位置情報として超音波ラインデータ補正部５１３に入力される。

光断層画像構築部５０４より出力された光断層画像５２５は、画像処理部５０５において、ＬＣＤモニタ１１３に表示するための画像処理が施された後、光断層画像５２６としてＬＣＤモニタ１１３に出力される。

同様に、Ａ／Ｄ変換器４５５で生成された超音波データ５３１は、信号処理部４２８内の超音波ラインデータ生成部５１１において、モータ制御回路４２９から出力されるラジアル走査モータ４０５のエンコーダ部４０６の信号を用いて、１回転あたりのライン数が５１２本となるように処理される。

超音波ラインデータ生成部５１１より出力された超音波ラインデータ５３２は、制御部５０６からの指示に基づいて、１回転分（１フレーム）ごとに、超音波ラインデータメモリ５１２に格納される。このとき、制御部５０６では、直線駆動装置４０７の移動量検出機より出力されたパルス信号５４１をカウントしておき、超音波ラインデータ５３２を超音波ラインデータメモリ５１２に格納する際、それぞれの超音波ラインデータ５３２を生成した際のカウント値を対応付けて格納する（なお、この時対応づけられるカウント値は、上述の角度差θ及び距離Ｌが考慮されたカウント値であるとする。つまり、同じカウント値であれば、超音波ラインデータと光ラインデータとは、血管内の同じ位置を指しているものとする）。

カウント値と対応付けて格納された超音波ラインデータ５３３は、超音波ラインデータ補正部５１３に入力され、制御部５０６より受信したフラッシュ液（フラッシュ動作を行う際に用いる液体）に関する情報に基づいて、ゲイン補正が実行される（制御部５０６には、フラッシュ液に関する情報として、予めフラッシュ液の種類ごとに区分けしてゲインが記憶されているものとする。なお、デフォルトとして血液の場合のゲインもあわせて記憶されているものとする）。なお、内腔位置検出部５０３より、内腔位置情報を受信した場合にあっては、当該内腔位置情報により特定される内腔位置よりも外側に対応する超音波ラインデータについて、ゲイン補正が実行される（詳細は後述）。

なお、フラッシュ液情報は、操作パネル１１２を介してユーザにより入力されるものとする。また、操作パネル１１２では、断層画像を生成する際に、超音波断層画像と光断層画像の両方を生成するデュアルモードと、超音波断層画像または光断層画像のいずれか一方を生成するシングルモードのいずれかのモードが入力されるものとする。

超音波ラインデータ補正部５１３においてゲイン補正された超音波ラインデータ５３４は、超音波断層画像構築部５１４に入力される。そして、制御部５０６からの指示に基づいて、超音波断層画像構築部５１４にて各種処理（ライン加算平均処理、フィルタ処理等）が施された後、Ｒθ変換され、順次超音波断層画像５３５として出力される。

更に、画像処理部５０５において、ＬＣＤモニタ１１３に表示するための画像処理が施され、超音波断層画像５３６としてＬＣＤモニタ１１３に出力される。

＜６．イメージングコア２２０の動作＞
次に、血管内におけるイメージングコア２２０の動作及び当該イメージングコア２２０の動作により取得されるラインデータ（超音波ラインデータ、光ラインデータ）との関係について説明する。

図６は、イメージングコア２２０を血管６００内に挿通させた状態を、血管６００の断面方向から見た様子を示している。かかる状態で断層画像の生成処理が開始されると、イメージングコア２２０は、ラジアル走査モータ４０５により矢印６０２方向に回転する。

このとき、超音波送受信部３１０では、各回転角度にて超音波の送信／受信が行われる。ライン１、２、・・・５１２は各回転角度における超音波の送受信方向を示している。本実施形態に係る画像診断装置１００では、超音波送受信部３１０が血管６００内において３６０度回動する間に、５１２回の超音波の送信／受信が断続的に行われる。これにより、５１２本の超音波ラインデータが生成される。

同様に、光送受信部３２０からも、各回転角度にて光の送信／受信が行われる。光送受信部３２０においても血管６００内において３６０度回動する間に、５１２回の光の送信／受信が連続的に行われる。これにより、５１２本の光ラインデータが生成される。

＜７．各ラインデータの説明＞
次に、超音波ラインデータメモリ５１２及び光ラインデータメモリ５０２にそれぞれ格納される超音波ラインデータ及び光ラインデータについて説明する。

図７Ａは、血管内を血液が流れている状態で超音波を送受信することで得られた超音波ラインデータのうち、ラインｎ（ｎは１〜５１２の任意の整数）における超音波ラインデータを示している。

図７Ａに示すように、超音波は血液中における減衰が小さいため、血管内を血液が流れている状態で超音波を送受信した場合、内腔位置近傍から強度の高い超音波信号を受信することができる。また、血管組織内（内腔位置の外側）からも、比較的強度の高い超音波信号を受信することができる。

一方、図７Ｂの紙面上側は、フラッシュ液αが流れている状態で超音波を送受信することで得られた超音波ラインデータのうち、ラインｎ（ｎは１〜５１２の任意の整数）における超音波ラインデータを示している。

また、図７Ｂの紙面下側は、フラッシュ液αが流れている状態で光を送受信することで得られた光ラインデータのうち、ラインｎ（ｎは１〜５１２の任意の整数）における光ラインデータを示している。

図７Ｂの紙面上側のグラフと図７Ａのグラフとを比較すると明らかなように、フラッシュ液α中における超音波の減衰は、血液中における超音波の減衰よりも大きいため、血液が流れている状態で受信される超音波信号の強度と比較して、フラッシュ液αが流れている状態で受信される超音波信号の強度は低下する。

同様に、図７Ｃの紙面上側は、フラッシュ液β（フラッシュ液αとは種類の異なるフラッシュ液）が流れている状態で超音波を送受信することで得られた超音波ラインデータのうち、ラインｎ（ｎは１〜５１２の任意の整数）における超音波ラインデータを示している。

また、図７Ｃの紙面下側は、フラッシュ液βが流れている状態で光を送受信することで得られた光ラインデータのうち、ラインｎ（ｎは１〜５１２の任意の整数）における光ラインデータを示している。

図７Ｂと図７Ｃとを比較すると明らかなように、超音波信号の光信号よりも影響を受けやすい。特に、内腔位置よりも外側の血管組織における超音波ラインデータの信号強度は、フラッシュ液の種類により大きく異なる。

このため、超音波ラインデータを用いて超音波断層画像を生成するにあたっては、均質な超音波断層画像を生成すべく、血液が流れている状態なのかフラッシュ液が流れている状態なのかにより、超音波ラインデータに対するゲインを変更することが有効であるといえる。

また、フラッシュ液としてどのような種類のフラッシュ液が用いられているのかにより（超音波の減衰特性に応じて）、超音波ラインデータに対するゲインを変更することが有効であるといえる。

＜８．超音波ラインデータゲイン補正処理の流れ＞
次に、超音波ラインデータ補正部５１３における超音波ラインデータゲイン補正処理の流れについて説明する。

図８Ａは、超音波ラインデータ補正部５１３における超音波ラインデータゲイン補正処理の流れを示すフローチャートである。図８Ａに示すように、ステップＳ８０１では、断層画像の生成モードを識別する。ステップＳ８０１において、デュアルモード（超音波断層画像と光断層画像の両方を生成するモード）が選択されていた場合には、ステップＳ８０２に進む。

ステップＳ８０２では、フラッシュ液の種類を識別し、ステップＳ８０３では、ステップＳ８０２において識別されたフラッシュ液の種類に応じたゲインを読み出す。

一方、ステップＳ８０１において、シングルモード（超音波断層画像のみを生成するモード）が選択されていた場合には、ステップＳ８０４に進む。ステップＳ８０４では、デフォルトのゲインを読み出す。

ステップＳ８０５では、カウンタｎに“１”を入力し、ステップＳ８０６では、ラインｎ（ここでは、ライン１）の超音波ラインデータを、ステップＳ８０３またはステップＳ８０４で読み出されたゲインで補正する。

つまり、フラッシュ液が流れている状態では、フラッシュ液の種類に応じたゲインで超音波ラインデータを補正し、血液が流れている状態では、デフォルトのゲインで超音波ラインデータを補正する。

ステップＳ８０７では、カウンタｎをインクリメントし、ステップＳ８０８では、カウンタｎが５１２より大きいか否かを判定する。ステップＳ８０８においてカウンタｎが５１２以下であると判定された場合には、ステップＳ８０６に戻り、１フレームを形成する５１２本の超音波ラインデータに対して、ゲイン補正を行う。

一方、１フレームを形成する５１２本の超音波ラインデータに対して、ゲイン補正が完了した場合には、超音波ラインデータのゲイン補正処理を終了する。

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、
・超音波ラインデータ補正部を配し、超音波ラインデータごとにゲイン補正を行う構成とした。
・ゲイン補正を行うにあたっては、血液が流れている状態なのか、フラッシュ液が流れている状態なのかに応じて、ゲインの値を変更する構成とした。
・フラッシュ液が流れている状態にあっては、フラッシュ液の種類に応じて、ゲインの値を変更する構成とした。

これにより、血液が流れている状態なのか、フラッシュ液が流れている状態なのかに関わらず、あるいは、フラッシュ液の種類に関わらず、均質な超音波断層画像を生成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、ステップＳ８０３またはステップＳ８０４において読み出されたゲインを用いて、超音波ラインデータ全体を補正する構成としたが、本発明はこれに限定されない。ＩＶＵＳは高深度領域まで測定できるという特性があり、超音波ラインデータは、高深度領域のデータが重要であることから、ゲイン補正する対象を、内腔位置の外側（血管組織内）に限定する構成としてもよい。

図８Ｂ、Ｃは、本実施形態に係る画像診断装置１００の超音波ラインデータ補正部５１３における超音波ラインデータゲイン補正処理の流れを示すフローチャートである。なお、図８Ａと同様の処理については、同じ参照番号を付すこととし、ここでは説明を省略する。以下、図８Ａとの相違点を中心に説明する。

図８Ｂにおいて、ステップＳ８１０では、デュアルモードの場合において、カウンタｎに“１”を入力する。図８Ｃにおいて、ステップＳ８１１では、ラインｎ（ここではライン１）の超音波ラインデータについて、シース外表面の位置を検出する。

更に、ステップＳ８１２では、ラインｎ（ここではライン１）の光ラインデータについて、内腔位置検出部５０３において検出された内腔位置を取得する。なお、内腔位置を、対応する光ラインデータより検出する構成としたのは、光ラインデータの方が内腔位置を、より正確に検出することができるという特性があるからである。

ステップＳ８１３では、ラインｎ（ここではライン１）の超音波ラインデータのうち、シース外表面の位置から内腔位置までを、デフォルトのゲインで補正する。

ステップＳ８１４では、ラインｎ（ここではライン１）の超音波ラインデータのうち、内腔位置より外側を、フラッシュ液の種類に応じたゲインで補正する。

ステップＳ８１５では、カウンタｎをインクリメントし、ステップＳ８１６では、カウンタｎが５１２より大きいか否かを判定する。ステップＳ８１６においてカウンタｎが５１２以下であると判定された場合には、ステップＳ８１１に戻り、１フレームを形成する５１２本の超音波ラインデータに対して、ステップＳ８１１〜Ｓ８１５の処理を繰り返す。

一方、１フレームを形成する５１２本の超音波ラインデータに対して、ゲイン補正が完了した場合には、超音波ラインデータのゲイン補正処理を終了する。

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、
・超音波ラインデータ補正部を配し、超音波ラインデータごとにゲイン補正を行う構成とした。
・ゲイン補正を行うにあたっては、血液が流れている状態なのか、フラッシュ液が流れている状態なのかに応じて、ゲインの値を変更する構成とした。
・フラッシュ液が流れている状態にあっては、光ラインデータに基づいて、内腔位置を検出する構成とした。
・フラッシュ液が流れている状態にあっては、シース外表面から内腔位置までは、デフォルトのゲインにより補正し、内腔位置より外側については、フラッシュ液の種類に応じて、ゲインの値を変更する構成とした。

これにより、血液が流れている状態なのか、フラッシュ液が流れている状態なのかに関わらず、あるいは、フラッシュ液の種類に関わらず、均質な超音波断層画像を生成することが可能となった。

［第３の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、血液が流れている状態なのか、フラッシュ液が流れている状態なのかに応じて、また、フラッシュ液が流れている場合にあっては、フラッシュ液の種類に応じて、ゲインを変更する構成としたが、本発明はこれに限定されない。

例えば、同じフラッシュ液であっても、イメージングコア２２０の血管内の径方向の位置によっては、更なるゲイン補正が必要になってくる場合がある。そこで、本実施形態では、イメージングコア２２０の血管内における径方向の位置に応じて、ゲインの値を変更する構成とする。以下、本実施形態の詳細について説明する。

＜１．イメージングコア２２０の動作及びラインデータの説明＞
図９は、イメージングコア２２０を血管６００内に挿通させた状態を、血管６００の断面方向から見た様子を示している。図９に示すように、イメージングコア２２０が血管６００内において、紙面左側に寄った状態においては、ライン１２８の超音波ラインデータにおけるシース外表面の位置から内腔位置までの距離と、ライン３８４の超音波ラインデータにおけるシース外表面の位置から内腔位置までの距離とでは、大きく異なる。

ここで、超音波の減衰率が大きいフラッシュ液が流れている状態では、内腔位置までの距離が長いと、内腔位置に到達するまでに超音波が著しく減衰することとなる。一方、内腔位置までの距離が短いと、内腔位置に到達するまでの超音波の減衰も少ない。

図１０Ａは、ライン１２８の超音波ラインデータと、光ラインデータを示す図である。一方、図１０Ｂは、ライン３８４の超音波ラインデータと、光ラインデータを示す図である。

図１０Ａと図１０Ｂとの比較から明らかなように、ライン１２８の超音波ラインデータの信号強度は、ライン３８４の超音波ラインデータの信号強度よりも小さい。一方、ライン１２８の光ラインデータの信号強度と、ライン３８４の光ラインデータの信号強度とは、概ね等しい。

このため、超音波ラインデータにおいて、ライン１からライン５１２まで、同じゲインを用いて補正しようとすると、生成された超音波断層画像は、図９において紙面右側が暗くなり、紙面左側が明るくなることとなる。

このような不均質を回避するために、本実施形態に係る画像診断装置では、シース外表面の位置から内腔位置までの距離に応じて、ラインごとにゲインの値を修正しながら、補正を行う。

＜２．超音波ラインデータゲイン補正処理の流れ＞
次に、本実施形態における、超音波ラインデータ補正部５１３における超音波ラインデータゲイン補正処理の流れについて説明する。

図１１Ａは、図８Ｂとともに、超音波ラインデータ補正部５１３における超音波ラインデータゲイン補正処理の流れを示すフローチャートである。なお、図８Ｂについては重複するため説明を省略する。また、図１１Ａについても、図８Ｃと同様の処理については、同じ参照番号を付すこととし、ここでは説明を省略する。以下、図１１Ａについて、図８Ｃとの相違点を中心に説明する。

図１１Ａにおいて、ステップＳ１１０１では、ラインｎ（ここではライン１）の超音波ラインデータについて、シース外表面の位置を検出する。また、ステップＳ１１０２では、ラインｎ（ここではライン１）の光ラインデータについて、内腔位置検出部５０３において検出された内腔位置を取得する。なお、内腔位置を、対応する光ラインデータより検出する構成としたのは、光ラインデータの方が、内腔位置をより正確に検出することができるという特性があるからである。

ステップＳ１１０３では、ラインｎ（ここではライン１）の超音波ラインデータについて、シース外表面から内腔位置までの距離を算出する。

ステップＳ１１０４では、ステップＳ８０３において読み出したゲインを、ステップＳ１１０３において算出された距離に基づいて修正する。修正方法は、例えば、ステップＳ１１０３において算出された距離に比例する係数を、読み出したゲインに積算する。

以下、ステップＳ８１５、Ｓ８１６の処理は、図８Ａにおいて説明済みであるため、ここでは説明を省略する。

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では、
・超音波ラインデータ補正部を配し、超音波ラインデータごとにゲイン補正を行う構成とした。
・ゲイン補正を行うにあたっては、血液が流れている状態なのか、フラッシュ液が流れている状態なのかに応じて、ゲインの値を変更する構成とした。
・フラッシュ液が流れている状態にあっては、光ラインデータに基づいて、内腔位置を検出する構成とした。
・フラッシュ液が流れている状態にあっては、フラッシュ液の種類に応じたゲインを、シース外表面の位置から内腔位置までの距離に応じて修正したうえで、補正に用いる構成とした。

これにより、血液が流れている状態なのか、フラッシュ液が流れている状態なのかに関わらず、あるいは、フラッシュ液の種類に関わらず、更には、イメージングコアの位置に関わらず、均質な超音波断層画像を生成することが可能となった。

［第４の実施形態］
上記第３の実施形態では、ステップＳ８０３またはステップＳ８０４において読み出されたゲインを、シース外表面位置から内腔位置までの距離に応じて修正したうえで、超音波ラインデータ全体を補正する構成としたが、本発明はこれに限定されない。ＩＶＵＳは高深度領域まで測定できるという特性があり、超音波ラインデータは、高深度領域のデータが重要であることから、ゲイン補正する対象を、内腔位置の外側（血管組織内）に限定する構成としてもよい。

図１１Ｂは、本実施形態に係る画像診断装置１００の超音波ラインデータ補正部５１３における超音波ラインデータゲイン補正処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１１Ａと同様の処理については、同じ参照番号を付すこととし、ここでは説明を省略する。以下、図１１Ａとの相違点を中心に説明する。

ステップＳ１１１１では、シース外表面の位置から内腔位置までの超音波ラインデータについて、ステップＳ８０３またはステップＳ８０４において読み出したゲインで補正する。つまり、フラッシュ液が流れている状態では、フラッシュ液の種類に応じたゲインで超音波ラインデータを補正し、血液が流れている状態では、デフォルトのゲインで超音波ラインデータを補正する。

更に、ステップＳ１１１２では、内腔位置より外側の超音波ラインデータについて、ステップＳ１１０４において修正されたゲインで補正する。つまり、フラッシュ液が流れている状態では、フラッシュ液の種類に応じたゲインを、シース外表面の位置から内腔位置までの距離に応じて修正したうえで、補正する。また、血液が流れている状態では、デフォルトのゲインを、シース外表面の位置から内腔位置までの距離に応じて修正したうえで、補正する。

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、
・超音波ラインデータ補正部を配し、超音波ラインデータごとにゲイン補正を行う構成とした。
・ゲイン補正を行うにあたっては、血液が流れている状態なのか、フラッシュ液が流れている状態なのかに応じて、ゲインの値を変更する構成とした。
・フラッシュ液が流れている状態にあっては、光ラインデータに基づいて、内腔位置を検出する構成とした。
・フラッシュ液が流れている状態にあっては、シース外表面の位置から内腔位置までは、フラッシュ液の種類に応じたゲインにより補正し、内腔位置より外側については、フラッシュ液の種類に応じたゲインを、シース外表面の位置から内腔位置までの距離に応じて修正したうえで補正に用いる構成とした。

これにより、血液が流れている状態なのか、フラッシュ液が流れている状態なのかに関わらず、あるいは、フラッシュ液の種類に関わらず、更に、イメージングコアの位置に関わらず、均質な超音波断層画像を生成することが可能となった。

［第５の実施形態］
上記第１乃至第４の実施形態では、血液が流れている状態なのか、フラッシュ液が流れている状態なのか（つまり、超音波断層画像のみを生成可能な状態にあるのか、超音波断層画像と光断層画像の両方を生成することが可能な状態にあるのか）を判断するにあたり、断層画像の生成モードを識別することとしたが、本発明はこれに限定されず、フラッシュ液を流すフラッシュ装置が作動したことを識別することにより、またはユーザが入力した各種設定データ（フラッシュ液の設定等）を読み出すことにより判断するように構成してもよい。

［その他の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、ゲインの値を変更する構成としたが本発明はこれに限定されず、超音波送受信部３１０より送信される超音波の信号強度を変更する構成としてもよい。

なお、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 (8)

1. 超音波信号の送受信を行う第１の送受信部と、光信号の送受信を行う第２の送受信部とが配置された送受信部が、被測定体の管腔内を回転しながら軸方向に移動した場合において、該第１の送受信部が送受信した超音波信号と該第２の送受信部が送受信した光信号とを用いて、該被測定体の管腔内の第１の断層画像及び第２の断層画像を生成する画像診断装置であって、
   前記第１の断層画像と前記第２の断層画像の両方を生成するか、前記第１の断層画像のみを生成するかを識別する第１の識別手段と、
   前記第１の識別手段における識別の結果に応じて、前記第１の送受信部が受信した超音波信号に基づいて前記第１の断層画像を生成する際のゲインを変更するゲイン補正手段と
   を備えることを特徴とする画像診断装置。
2. 前記第１の識別手段により、前記第１の断層画像と前記第２の断層画像の両方を生成すると識別された場合において、前記送受信部が前記被測定体の管腔内を回転しながら軸方向に移動する際に、該管腔内に挿入される液体の種類を識別する第２の識別手段を更に備え、
   前記ゲイン補正手段は、前記第２の識別手段により識別された前記液体の種類に応じて、前記ゲインを変更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. 前記被測定体の管腔は血管であり、
   前記第１の識別手段により、前記第１の断層画像と前記第２の断層画像の両方を生成すると識別された場合において、前記第２の送受信部において受信された光信号に基づいて、前記血管の内腔位置を検出する第１の検出手段を更に備え、
   前記ゲイン補正手段は、前記検出手段により検出された内腔位置よりも外側の領域について、前記ゲインを変更することを特徴とする請求項１または２に記載の画像診断装置。
4. 前記第１の送受信部において受信された超音波信号に基づいて、前記送受信部を内挿するシースの外表面の位置を検出する第２の検出手段と、
   前記第１の検出手段により検出された内腔位置と、前記第２の検出手段により検出されたシースの外表面の位置との間の距離を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された距離に応じて、前記ゲインを修正する修正手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の画像診断装置。
5. 前記液体の種類は、超音波信号の減衰特性に応じて区分けされていることを特徴とする請求項２に記載の画像診断装置。
6. 前記修正手段は、前記算出手段により算出された距離が大きいほど、前記ゲインが大きくなるように修正することを特徴とする請求項４に記載の画像診断装置。
7. 超音波信号の送受信を行う第１の送受信部と、光信号の送受信を行う第２の送受信部とが配置された送受信部が、被測定体の管腔内を回転しながら軸方向に移動した場合において、該第１の送受信部が送受信した超音波信号と該第２の送受信部が送受信した光信号とを用いて、該被測定体の管腔内の第１の断層画像及び第２の断層画像を生成する画像診断装置であって、
   前記第１の断層画像と前記第２の断層画像の両方を生成するか、前記第１の断層画像のみを生成するかを識別する識別手段と、
   前記識別手段における識別の結果に応じて、前記第１の送受信部が送信する超音波信号の信号強度を変更する変更手段と
   を備えることを特徴とする画像診断装置。
8. コンピュータを、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像診断装置の各手段として機能させるためのプログラム。