JP6062421B2 - 画像診断装置及びその作動方法 - Google Patents

Description

本発明は超音波断並びに光による生体組織の断層画像生成技術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：Ｉｎｔｒａ Ｖａｓｃｕｌａｒ 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。

更に、最近では、ＩＶＵＳの機能と、ＯＣＴの機能の両方を組み合わせた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の特性と、高分解能で測定できるＯＣＴの特性とを活かした断層画像を生成することができ、より精度の高い診断が期待される。

かかる画像診断装置では、通常、血管内においてプローブ部を軸方向及び回転方向に動作させながら、送受信部にて超音波または光を送受信させることで断層画像の生成を行う。しかし、ＩＶＵＳの送受信部及びＯＣＴ用の送受信部それぞれは、物理的な相応の設置空間を必要とするので、互いに全く同じ位置に配置することはできない。必然、両者はプローブ内の別々な位置に配置することになる。従って、両者で得られたそれぞれの血管断層像は、その配置位置に見合った分だけずれたものとなる。それ故、同じ位置、同じ視点での両者の断層像を比較できるようにするため、その位置決めの差に応じて一方の断層像を調整する必要がある。

特開平１１−５６７５２号公報 特開２００６−２０４４３０号公報

上記の通り、プローブ内に配置するＩＶＵＳの送受信部及びＯＣＴ用の送受信部の位置決めの精度は高いほど良い。しかし、その高い位置決め精度を要求すればするほど、歩留まりが悪くなり、コスト面の問題が大きなものとなることは容易に推察されよう。

本発明はかかる問題に鑑みなされたものであり、プローブにおける超音波の送受信部及び光の送受信部について高い位置決め精度を要求しないで、超音波の送受信部及び光の送受信部の相対位置に基づくズレを補正した超音波断層像、光断層像を生成することを可能ならしめる技術を提供しようとするものである。

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。すなわち、
超音波の送受信を行う超音波送受信部及び光の送受信を行う光送受信部とが配置された送受信部を有するプローブを有し、該プローブを回転自在且つ脱着可能に保持し、前記プローブを血管内に位置させた状態にて前記超音波送受信部が受信した血管組織からの反射波と、前記光送受信部が受信した血管組織からの反射光とを用いて、該血管組織の超音波断層画像及び光断層画像を生成する画像診断装置であって、
前記プローブは、前記超音波送受信部及び光送受信部の配置位置に係る情報が記憶されたメモリを有し、
前記メモリをアクセスし、当該メモリから前記配置位置に係る情報を読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段を介して取得した情報から、前記配置位置に応じたズレが補正された超音波断層画像、光断層画像を生成する診断画像生成手段とを有する。

本発明によれば、プローブにおける超音波の送受信部及び光の送受信部について高い位置決め精度を要求しないで、超音波の送受信部及び光の送受信部の相対位置に基づくズレを補正した超音波断層像、光断層像を生成することが可能になる。

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。
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。 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。 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。 画像診断装置１００の機能構成を示す図である。 信号処理部の機能構成を示す図である。 信号処理部５２８の処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態における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。

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。

［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／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、直接血管等の体腔内に挿入され、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／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軸方向及び回転方向の動作（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、体腔内の断層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／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、血管等の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血管等の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／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。

送受信部２２１では、体腔内組織に向けて超音波及び光を送信するとともに、体腔内組織からの反射波及び反射光を受信する。

駆動シャフト２２２はコイル状に形成され、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。ハウジング２２３は、内部に送受信部２２１として、超音波送受信部及び光送受信部を有し、基端側は駆動シャフト２２２と接続されている。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、予め血管等の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。

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を軸方向及び回転方向に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。

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のａはイメージングコアの断面構成、ｂ及びｃは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ａ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とを備えており、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（図３のａ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おり、超音波送受信部３１０の超音波送受信位置と光送受信部３２０の光送受信位置との間の距離がＬとなるように、ハウジング２２３内に取り付けられている。

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、９０°となるようにハウジング２２３内に取り付けられている。実際には、この角度（角度γ）は９０°でなく、それより２乃至４°だけずらしている。理由は、９０°にしてしまうと、カテーテルシース２０１による反射波、反射光を検出してしまうからである。ただし、この角度γは、装置構成等に応じて適宜設定すればよく、あくまで一例であり、これによって本願発明が限定されるものではない点に留意願いたい。更にまた、超音波送受信部３１０及び光送受信部３２０は、その超音波の送信方向、及び、光送信方向の回転方向の角度差が０（ただし、０には限らない）となるように、ハウジング２２３内に取り付けられている。

上記の如く、ハウジング２２３内に配された送受信部２２１における超音波送受信部３１０と光送受信部３２０は、軸方向に対して相対距離Ｌだけずれており、超音波送受信部３１０の超音波の送信方向並びに光送受信部３２０の光の送信方向における回転方向の角度差は０にしている。それ故、超音波並びに光干渉による血管断層像を再構築する際には、両者の間で軸方向に対する相対距離Ｌのずれがあるものとし、且つ、回転軸に対して角度のずれが０であるものと見なすアルゴリズムに従って、一方の断層像を他方の断層像に合わせて再構築すればよい。

しかしながら、実際の製造段階では、それぞれについてバラツキが発生することも事実である。すなわち、実際に製造した送受信部３１０における超音波送受信部３１０と光送受信部３２０との軸方向の距離はＬより長い場合も短い場合もある。また、超音波送受信部３１０及び光送受信部３２０は、図３のｂ、ｃに示すように、光送信方向の回転方向を基準にした場合に０とはならず、θだけずれて取り付けられることもある。

これらバラツキの許容範囲を狭くすればするほど、上記アルゴリズムで生成される超音波断層像及び光干渉断層像の軸方向並びに回転方向のずれが小さくなり、高い精度で両者の像を同じ軸方向の位置、同じ回転方向での視点で比べることができる。しかし、この場合、製品としての歩留まりが悪くなり、結果的に高いコストが強いられることになる。

一方、製造段階でのバラツキの許容範囲を広くすればするほど、歩留まりは良くなり、コスト上の問題は解消する。しかし、逆に超音波断層像及び光干渉断層像に対する、同じ軸方向の位置、同じ回転方向での視点で比較する際の信憑性は低いものとなってしまう。

本発明は上記の問題を解消する。このため、実施形態においては、以下のように対処した。
・第１には、超音波断層像、及び、光干渉断層像を再構築するアルゴリズムでは、超音波送受信部３１０と光送受信部３２０と間の軸方向の距離Ｌ、及び、それらの送信する方向間の回転方向の角度差θを固定として処理するのではなく、それらを「引数（パラメータ）」として外部から適宜変更できるようにする。
・第２には、現実に製造されたハウジング２２３を検査した際の、超音波送受信部３１０と光送受信部３２０と間の軸方向の実測距離Ｌ、及び、それらの回転方向の実測角度差θをＲＦＩＤチップに書込み、そのＲＦＩＤチップ（ＲＦＩＤタグとも言う）を、プローブ１０１における、スキャナ／プルバック部１０２に装着する側の適当な部位に張り付け固定する。図２に示す参照符号２５０が、このＲＦＩＤチップである。
・第３には、スキャナ／プルバック部１０２には、本体制御部１１１からの制御の下で動作し、このＲＦＩＤチップをアクセスし、内部記憶された距離Ｌ、角度差θに係る情報を読み出すＲＦＩＤリーダ（以下、読取部）を設ける（後述する図４の参照符号５７０）。なお、ＲＦＩＤ通信技術による通信可能な距離は少なくとも数ｃｍはあるので、プローブ１０１をスキャナ／プルバック部１０２にセットした際の、ＲＦＩＤチップとＲＦＩＤ読取部との距離はその範囲内にあれば良い。すなわち、スキャナ／プルバック部１０２に設置する読取部の設置位置に高い精度は必要ない。

なお、説明が前後するが、検査の度に、距離Ｌ、及び、角度差θをＲＦＩＤチップに書込むとすると、ＲＦＩＤチップに書込みのための装置が別途必要になり、コスト面、製造に係る時間の面で不利である。そこで以下の様にしても構わない。

予め、微細距離ΔＬ、微細角度差Δθを決め、目標距離Ｌに対して｛Ｌ−ｎ・ΔＬ、Ｌ−（ｎ−１）・ΔＬ、…、Ｌ、…、Ｌ＋（ｎ−１）・ΔＬ、Ｌ＋ｎΔＬ｝、目標角度差θ（実施形態ではθ＝０）に対して｛θ−ｍ・Δθ、θ−（ｍ−１）・Δθ、…、θ、…、θ＋（ｍ−１）・Δθ、θ＋ｍΔθ｝の組合わせが示す情報が既に書込まれた多種類のＲＦＩＤチップを事前に用意しておき、検査で得られた値からその中の１つを選択し、プローブ１０１の予め設定された位置に張り付ける。係る手順にすれば、コスト面、製造に係る時間短縮が期待できる。ただし、上記以外は一例であり、これによって本願発明が限定されるものではない点に留意願いたい。

そして、実際の診断の際には、血管断層像を得るためのスキャン開始するタイミングあるいはそれ以前の適当なタイミング（例えば、プローブ１０１をスキャナ／プルバック部１０２に固定した際）、そのプローブ１０１上の、スキャナ／プルバック部１０２に接続する近傍に張り付けられたＲＦＩＤチップを、上記のＲＦＩＤ読取部が読み取り、この読み取った距離Ｌ、角度差θを決定し、それらを引数として断層像再構成に係る処理に設定し、超音波断層像、光干渉断層像の再構成させることになる。

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、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。

図示の如く、プローブ１０１に張り付けられたＲＦＩＤチップ２５０をアクセスし、記憶された情報を読み取る読取部５７０が、スキャナ／プルバック部１０２に設けられている。そして、この読取部５７０は操作制御装置１０３内の信号処理部５２８に接続されていることに注意されたい。

（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５５２より送信されたパルス波に基づいて、超音波を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５０２及びスリップリング５５１を介して超音波エコーとして超音波信号送受信器５５２に送信する。

なお、スリップリング５５１の回転駆動部側は回転駆動装置５０４のラジアル走査モータ５０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ５０５の回転角度は、エンコーダ部５０６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５０７を備え、信号処理部５２８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５５２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５２８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５５３により増幅された後、検波器５５４に入力され検波される。

更に、Ａ／Ｄ変換器５５５では、検波器５５４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（回転中心位置から放射線上に延びるライン）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５５５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５２８に入力される。信号処理部５２８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、血管等の体腔内の各位置での超音波断層画像を形成し、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５２８はモータ制御回路５２９と接続され、モータ制御回路５２９のビデオ同期信号を受信する。信号処理部５２８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構築を行う。

また、このモータ制御回路５２９のビデオ同期信号は、回転駆動装置５０４にも送られ、回転駆動装置５０４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
５０８は波長掃引光源(Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒ)であり、ＳＯＡ５１５（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とリング状に結合された光ファイバ５１６とポリゴンスキャニングフィルタ（５０８ｂ）よりなる、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ−ｃａｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒの一種である。

ＳＯＡ５１５から出力された光は、光ファイバ５１６を進み、ポリゴンスキャニングフィルタ５０８ｂに入り、ここで波長選択された光は、ＳＯＡ５１５で増幅され、最終的にｃｏｕｐｌｅｒ５１４から出力される。

ポリゴンスキャニングフィルタ５０８ｂでは、光を分光する回折格子５１２とポリゴンミラー５０９との組み合わせで波長を選択する。具体的には、回折格子５１２により分光された光を２枚のレンズ（５１０、５１１）によりポリゴンミラー５０９の表面に集光させる。これによりポリゴンミラー５０９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５０８ｂから出力されることとなる。つまり、ポリゴンミラー５０９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５０９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５０９と回折格子５１２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。

Ｃｏｕｐｌｅｒ５１４から出力された波長掃引光源５０８の光は、第１のシングルモードファイバ５４０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５４０は、途中の光カップラ部５４１において第２のシングルモードファイバ５４５及び第３のシングルモードファイバ５４４及び第６のシングルモードファイバ５４６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５４０の光カップラ部５４１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）５０３が回転駆動装置５０４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）５０３内の第４のシングルモードファイバ５４２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５４３がアダプタ５０２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５４３に、波長掃引光源５０８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から生体管腔内の生体組織に対してラジアル走査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６のシングルモードファイバ５４６側に戻る。さらに、光カップラ部５４１によりその一部が第２のシングルモードファイバ５４５側に移り、第２のシングルモードファイバ５４５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５２４）にて受光される。

なお、光ロータリジョイント５０３の回転駆動部側は回転駆動装置５０４のラジアル走査モータ５０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ５０５の回転角度は、エンコーダ部５０６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５０７を備え、信号処理部５２８からの指示に基づいて、イメージングコア２２０の軸方向動作を規定する。

一方、第３のシングルモードファイバ５４４の光カップラ部５４１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５３２が設けられている。

この光路長の可変機構５３２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５４４およびコリメートレンズ５１８は、その光軸方向に矢印５２３で示すように移動自在な１軸ステージ５２２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５２２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５２２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５２２で光路長が微調整され、グレーティング５１９、レンズ５２０を介してミラー５２１にて反射された光は第３のシングルモードファイバ５４４の途中に設けられた光カップラ部５４１で第６のシングルモードファイバ５４６側から得られた光と混合されて、フォトダイオード５２４にて受光される。

このようにしてフォトダイオード５２４にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ５２５により増幅された後、復調器５２６に入力される。この復調器５２６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５２７に入力される。

Ａ／Ｄ変換器５２７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４０ｋＨｚ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５２７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５２８に入力される。測定モードの場合、信号処理部５２８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、血管等の体腔内の各位置での光断層画像を構築し、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５２８は、更に光路長調整手段制御装置５３０と接続されている。信号処理部５２８は光路長調整手段制御装置５３０を介して１軸ステージ５２２の位置の制御を行う。

５．信号処理部の機能構成
次に、画像診断装置１００の信号処理部５２８において、断層画像を構築するための、信号処理部５２８の機能構成について図５を用いて説明する。なお、以下に説明する構築処理は、専用のハードウェアを用いて実現されてもよいし、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）実現されてもよい。

図５は、画像診断装置１００の信号処理部５２８における構築処理を実現するため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。

制御部６０５は、スキャンに先立ち、読取部５７０を制御し、スキャナ／プルバック部１０２の読取部５７０を制御し、プローブ部１０１に設けられたＲＦＩＤチップに格納されたセンサ間距離Ｌ、並びに、それぞれのセンサの回転方向の送信方向の角度差θを読み取り、超音波断層構築部６１３、光断層像構築部６０３の一方にそれらをパラメータとして設定する。例えば、光断層像構築部６０３で構築する断層像を基準とするのであれば、超音波断層像６１３に対して、生成する断層像はＬだけ軸方向にずらし、θだけ血管の軸を基準に回転させた断層像を作成するように設定する。

図５に示すように、Ａ／Ｄ変換器５２７で生成された干渉光データ６２１は、信号処理部５２８内のラインデータ生成部６０１において、モータ制御回路５２９から出力されるラジアル走査モータ５０５のエンコーダ部５０６の信号を用いて、ラジアル走査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。

なお、ここでは一例として、５１２ラインから光断層画像を構築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。

ラインデータ生成部６０１より出力されたラインデータ６２２は、制御部６０５からの指示に基づいて、ラジアル走査１回転分ごとに、ラインデータメモリ６０２に格納される。このとき、制御部６０５では、直線駆動装置５０７の移動量検出器より出力されたパルス信号６４１をカウントしておき、ラインデータ６２２をラインデータメモリ６０２に格納する際、それぞれのラインデータ６２２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ラインデータ６２３は、制御部６０５からの指示に基づいて、光断層画像構築部６０３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、順次光断層画像６２４として出力される。

更に、画像処理部６０４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６２５としてＬＣＤモニタ１１３に出力される。

同様に、Ａ／Ｄ変換器５５５で生成された超音波データ６３１は、信号処理部５２８内のラインデータ生成部６１１において、モータ制御回路５２９から出力されるラジアル走査モータ５０５のエンコーダ部５０６の信号を用いて、ラジアル走査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。

ラインデータ生成部６１１より出力されたラインデータ６３２は、制御部６０５からの指示に基づいて、ラジアル走査１回転分ごとに、ラインデータメモリ６１２に格納される。このとき、制御部６０５では、直線駆動装置５０７の移動量検出機より出力されたパルス信号６４１をカウントしておき、ラインデータ６３２をラインデータメモリ６１２に格納する際、それぞれのラインデータ６３２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ラインデータ６３３は、制御部６０５からの指示に基づいて、超音波断層画像構築部６１３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、軸方向に対する距離Ｌだけのシフト、並びに、Ｒθ変換した超音波断層画像６３４として、画像処理部６０４に順次出力する。画像処理部６０４では、ＬＣＤモニタ１１３に表示するための画像処理を施した後、超音波断層画像６３５としてＬＣＤモニタ１１３に出力する。

上記を踏まえ、制御部６０５の処理は結局のところ、図６に示すフローチャートに従った処理を行うことなる。

先ず、ステップＳ１０１にいて、スキャンの指示があるか否かを判定する。スキャン指示があると判定した場合、ステップＳ１０２において、制御部６０５は読取部５７０を制御し、プローブ部１０１のＲＦＩＤチップに記憶されたセンサ間距離Ｌ、並びに、それぞれのセンサの回転方向の送信方向の角度差θを取得する。この後、ステップＳ１０３にて、超音波断層像、光干渉断層像の構築処理に、取得したＬ、θをパラメータとして設定する。この後は、それぞれの断層像再構成処理を実行し、表示処理を行う。

なお、スキャンして得られたデータを、将来再使用することも有り得る。この場合には、スキャン時に設定した設定情報、Ａ／Ｄ変換５２７、５５５で得られたデジタルデータに加え、設定したＬ、θは勿論のこと、場合によっては角度γを含むファイルを外部記憶装置（ハードディスク等）に格納すれば良い。

以上説明したように、実施形態によれば、プローブにおける超音波の送受信部及び光の送受信部について高い位置決め精度を要求しないで、超音波の送受信部及び光の送受信部の相対位置に基づくズレを補正した超音波断層像、光断層像を生成することが可能になる。しかも、操作者には格別な作業を強いることもない。

なお、上記実施形態では、センサ間距離Ｌ、センサの回転方向の送信方向の角度差θの両方をＲＦＩＤチップに格納しているものとして説明したが、いずれか一方がコスト面での十分に高い精度で位置決めでき、もう一方がそうはならない場合、後者の値をＲＦＩＤチップに格納するようにしても良い。

また、場合によっては、ＲＦＩＤチップに、Ｌ、θだけでなく、角度γをも書込んでも良い。角度γをＲＦＩＤに書込んだ場合には、その角度γを読み込んだ際に、その角度γを加味できるので、より精度の高い断層像を作成することができる。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、超音波送受信部３１０及び光送受信部３２０を回転中心軸上において軸方向に沿って配置するものとした。しかし、ハウジング２３３に超音波送受信部３１０、光送受信部３２０を収容・固定する際に、回転中心位置から多少のズレを許容しても良い。図７の７Ａは、超音波送受信部３１０における超音波を送受信する位置が、回転軸からｒ０だけズレた状態を示している。図７の７Ｂは光送受信部３２０における光を送受信する位置が、回転軸からｒ１だけズレた状態を示している。これら図７の７Ａ及び７Ｂは、第１の実施形態で示した図３のｂ及びｃに対応するものとして理解されたい。従って、図示のθは、第１の実施形態と同じ意味を持つ。

超音波並びに光によるそれぞれの断層像は、それぞれの送受信部からの距離として再構成して得られるものであるから、図示のｒ０、ｒ１が判明した場合には、そのズレに見合った補正を行うことで、正しい断層像を得ることができるのは理解できよう。

従って、ハウジング２３３に超音波送受信部３１０、光送受信部３２０を収容・固定する際に、回転中心位置から多少のズレを許容する場合には、製造して得られたプローブの図示のｒ０、ｒ１を実測し、そのｒ０、ｒ１と共に先に示したθ、Ｌを記憶保持したＲＦＩＤチップをそのプローブに張り付ければ良い。当然、図６のステップＳ１０２では、Ｌ、θだけでなく、ｒ０、ｒ１をも取得する処理を行なう。そして、ステップＳ１０３では、Ｌ、θに加えて、ｒ０、ｒ１をも含めて、断層像再構成処理を行うようにすればよい。

以上のように、本第２の実施形態によれば、ハウジング２３３に超音波送受信部３１０、光送受信部３２０を収容・固定する際に、回転中心位置から多少のズレを許容するものとしたので、高い精度の断層像を再構成することを維持しながらも、先に説明した第１の実施形態と比較し、更に歩留まりが良くすることが可能になる。

また、上記第１、第２の実施形態では、情報記憶媒体としてＲＦＩＤチップを例に示した。ＲＦＩＤチップは非常に小さくでき有用であるので望ましい形態ではあるが、例えば、Ｌ、θ（第２のの実施形態に適用するのであれば、更に、ｒｏ，ｒ１）の値を含む２次元バーコードのシールをプローブ部１０１の適当な位置に張り付けても良い。この場合、読取部５７０はバーコードを読み取ることになる。

また、上記第１、第２の実施形態では、ＲＦＩＤチップ内の情報を読み取るタイミングとして、スキャン開始指示があった場合としたが、本体制御部１１１の電源ＯＮ時、或いは、スキャナ／プルバック部１０２にプローブ部１０１を装着したことを検出したタイミングでも構わない。

さらにまた、信号処理部５２８の処理は、幾つかのハードウェアを必要とするものの、その多くは、信号処理部５２８における制御部６０５が実行するアプリケーションで実現できる。従って、本願発明は、コンピュータに実行させるためのプログラム、並びに、そのプログラムを格納したコンピュータ可読記憶媒体をその範疇とすることは明らかである。

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。

本願は、２０１２年３月２６日提出の日本国特許出願特願２０１２−０６９１４４を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (6)

1. 超音波の送受信を行う超音波送受信部及び光の送受信を行う光送受信部とが配置された送受信部を有するプローブを有し、該プローブを回転自在且つ脱着可能に保持し、前記プローブを血管内に位置させた状態にて前記超音波送受信部が受信した血管組織からの反射波と、前記光送受信部が受信した血管組織からの反射光とを用いて、該血管組織の超音波断層画像及び光断層画像を生成する画像診断装置であって、
   前記プローブは、前記超音波送受信部及び光送受信部の配置位置に係る情報が記憶されたメモリを有し、
   前記メモリをアクセスし、当該メモリから前記配置位置に係る情報を読み出す読み出し手段と、
   前記読み出し手段を介して取得した情報から、前記配置位置に応じたズレが補正された超音波断層画像、光断層画像を生成する診断画像生成手段と
   を有することを特徴とする画像診断装置。
2. 前記メモリはＲＦＩＤメモリチップであって、前記読み出し手段はＲＦＩＤリーダと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. 前記メモリには、前記回転の回転軸に沿った前記超音波送受信部と光送受信部との間隔Ｌ、又は、前記超音波送受信部が出射する超音波の送信方向と前記光送受信部が出射する光の送信方向における、前記回転の回転方向の角度差θの少なくとも一方の情報が格納されてい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. 前記メモリには、前記回転軸から前記超音波送受信部までの距離ｒ０、前記回転軸から前記光送受信部までの距離ｒ１の情報が格納されていることを特徴とする請求項３に記載の画像診断装置。
5. 前記超音波送受信部による超音波の送信方向及び前記光送受信部による光の送信方向は、前記軸方向に対する仰角が９０°に対して所定角度ずれた方向と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。
6. 超音波の送受信を行う超音波送受信部及び光の送受信を行う光送受信部とが配置された送受信部を有するプローブを有し、該プローブを回転自在且つ脱着可能に保持し、前記プローブを血管内に位置させた状態にて前記超音波送受信部が受信した血管組織からの反射波と、前記光送受信部が受信した血管組織からの反射光とを用いて、該血管組織の超音波断層画像及び光断層画像を生成する画像診断装置の作動方法であって、
   前記プローブは、前記超音波送受信部及び光送受信部の配置位置に係る情報が記憶されたメモリを有し、
   前記作動方法は、
   前記メモリをアクセスし、当該メモリから前記配置位置に係る情報を所定の読み出し手段を介して取得する取得工程と、
   前記取得工程で取得した情報から、前記配置位置に応じたズレが補正された超音波断層画像、光断層画像を生成する診断画像生成工程と
   を有することを特徴とする画像診断装置の作動方法。

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