JP6549098B2 - 制御装置及びその動作方法並びに診断システム - Google Patents

Description

本発明は、制御装置及びその動作方法並びに診断システ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又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利用されている。代表的な画像診断装置としては、例えば血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ）及び光干渉断層画像診断装置（ＯＣＴ／ＯＦＤＩ）等が開発されている。

これらの画像診断装置を用いて、医師による診断を補助するための技術もまた開発されている。特許文献１に記載の技術によれば、画像診断装置を用いて得られた血管の血管軸方向断面画像（縦方向断面画像、血管軸に平行な断面での断面像、又は血管軸を通る平面での断面像）が表示される。ユーザが血管軸方向断面画像上で所望の位置を指定すると、その位置に対応する横断断面画像（血管軸を横断する方向の断面画像又は血管軸に垂直な平面での断面像）が再表示される。また、血管軸方向断面画像上で所望の位置を指定することにより、指定した位置まで自動的に信号送受信部を移動させることができる。

特開２０１１−７２５９７号公報

各種の画像診断装置は、それぞれ異なる特徴を有している。例えばＩＶＵＳは、超音波振動子からなる送受信部が内蔵された超音波プローブ部を血管内に挿入した状態で、送受信部を回転させながら血管内に超音波を出射し、生体からの反射波を受信することでラジアル走査を行う。こうして得られた反射波に対して増幅、検波等の処理を施すことで生成された超音波エコー信号の強度に基づいて、血管の断面画像を描出する。一般的にＯＦＤＩよりも血管のより深い部分の画像を取得することができる。

また、ＯＣＴは、先端に光学レンズ及び光学ミラーを取り付けた送受信部と光ファイバとが内蔵された光プローブ部を血管内に挿入した状態で、送受信部を回転させながら血管内に測定光を出射し、生体組織からの反射光を受光することでラジアル走査を行う。こうして得られた反射光と予め測定光から分割された参照光とを干渉させることで、干渉光に基づく血管の断面画像を描出する。ＯＦＤＩも基本的な構成はＯＣＴと同様であるが、波長の異なる光を連続して出射する点に特徴がある。そして、生体組織の深さ方向の各点の反射光強度を、干渉光の周波数解析により求める構成とすることで、参照光の光路長を可変させるための機構を不要としている。ＯＣＴ／ＯＦＤＩによれば、一般的にＩＶＵＳよりも高い解像度の画像が得られることが多い。

これらの異なる特徴を有する画像を比較することにより、医師による正確な診断を支援することが可能となるが、このような技術は十分に開発されていなかった。

本発明は、複数の信号送受信部から得られた画像を用いた診断を補助する方法を提供する。

本発明の目的を達成するために、例えば、本発明の制御装置は以下の構成を備える。すなわち、
血管内に挿入されたプローブを駆動する駆動手段に対し、前記プローブ上の第１の信号送受信部を用いた測定を行うための第１の駆動と、前記プローブ上の第２の信号送受信部を用いた測定を行うための第２の駆動とを行わせる駆動制御手段と、
前記第１の駆動中に前記プローブ上の第１の信号送受信部を用いて測定された信号及び当該信号が得られた時の前記第１の信号送受信部の位置を示す情報、並びに前記第２の駆動中に前記プローブ上の第２の信号送受信部を用いて測定された信号及び当該信号が得られた時の前記第２の信号送受信部の位置を示す情報、を取得する取得手段と、
前記第１の信号送受信部を用いて得られた血管内の第１の位置における第１の血管画像と、前記第２の信号送受信部を用いて得られた血管内の前記第１の位置における第２の血管画像と、を同時に表示手段に表示させる表示制御手段と、
前記第１の駆動中に又は前記第１の駆動の後に、測定範囲の指定を受け付ける受付手段と、を備え、
前記第２の駆動中に、前記第２の信号送受信部は前記指定された測定範囲内で測定を行う。

複数の信号送受信部から得られた画像を用いた診断を補助する方法を提供する。

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は一実施形態に係る画像診断システムを示す図である。 図２Ａは一実施形態に係る画像診断システムのプローブ部を示す図である。 図２Ｂは一実施形態に係る画像診断システムのプローブ部を示す図である。 図３は実施形態１に係る制御装置の機能構成を示す図である。 図４Ａは一実施形態に係るラジアル走査を説明する図である。 図４Ｂは一実施形態に係るラジアル走査を説明する図である。 図５は実施形態１における表示画面を示す図である。 図６は実施形態１における処理のフローチャートである。 図７は実施形態２における処理のフローチャートである。 図８は実施形態３で用いられるコンピュータの構成を示す図である。 図９は実施形態１における経過時間とプローブ部の動きとの関係を示す図である。 図１０は実施形態２における経過時間とプローブ部の動きとの関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。

［実施形態１］
図３は、実施形態１に係る制御装置３００を示す。制御装置３００は、取得部３１０と、生成部３２０と、表示制御部３３０と、受付部３４０と、駆動制御部３５０と、を備える。

取得部３１０は、第１の駆動中にプローブ３７０上の第１の信号送受信部を用いて測定された信号及びこの信号が得られた時の第１の信号送受信部の位置を示す情報を取得する。また、取得部３１０は、第２の駆動中にプローブ３７０上の第２の信号送受信部を用いて測定された信号及びこの信号が得られた時の第２の信号送受信部の位置を示す情報を取得する。本実施形態において、第１の信号送受信部は超音波送受信部３７１（超音波センサ）であり、第２の信号送受信部は光送受信部３７２（光ファイバとレンズ）であるが、第１及び第２の信号送受信部の種類はこれらに限られない。なお、前述の通り、ＯＣＴ／ＯＦＤＩの場合、プローブ３７０には光ファイバとレンズがあるだけで、光センサ（フォトディテクタ）に相当するものはない。この場合の光センサに相当するものは、制御装置３００内にある。

生成部３２０は、超音波送受信部３７１からの信号に基づいて、血管の超音波横断断面画像及び超音波血管軸方向断面画像（超音波送受信部を用いて生成された横断断面画像及び血管軸方向断面画像）を生成する。生成部３２０は、さらに、光送受信部３７２からの信号に基づいて、血管の光横断断面画像及び光血管軸方向断面画像（光送受信部を用いて生成された横断断面画像及び血管軸方向断面画像）を生成することができる。

表示制御部３３０は、超音波送受信部３７１を用いて得られた血管内の第１の位置における血管画像と、光送受信部３７２を用いて得られた血管内の第１の位置における血管画像と、を同時に表示部３８０に表示させる。このとき、表示制御部３３０は、取得部３１０が取得した超音波送受信部３７１及び光送受信部３７２の位置を示す情報を参照する。表示部３８０は、情報を表示可能な装置であれば特に限定されず、例えば後述するＬＣＤモニタ１１３でありうる。

受付部３４０は、超音波送受信部３７１による測定のための駆動中に又は駆動後に、光送受信部３７２を用いた測定範囲の指定を受け付ける。受付部３４０の詳細な構成は特に限定されず、例えば後述する操作パネル１１２でありうる。

駆動制御部３５０は、血管内に挿入されたプローブ３７０を駆動する駆動部３６０によるプローブ３７０の駆動を制御する。具体的には、駆動制御部３５０は、駆動部３６０に対して制御信号を送ることにより、プローブ３７０上の超音波送受信部３７１を用いた測定を行うための第１の駆動と、プローブ３７０上の光送受信部３７２を用いた測定を行うための第２の駆動と、を行わせる。

以下に、制御装置３００の機能及び構成についてより詳しく説明する。以下では、制御装置３００は、ＩＶＵＳとしての機能とＯＣＴとしての機能を併せ持つ画像診断システム１００に含まれるものとして説明する。すなわち、以下の説明において、超音波送受信部３７１は図２Ａ，Ｂに示す超音波送受信部２１０であり、光送受信部３７２は図２Ａ，Ｂに示す光送受信部２３０である。しかしながら、血管画像の生成方法及び用いる信号送受信部がこれらのものに限られるわけではなく、任意の種類の信号送受信部を用いることが可能である。

＜血管画像の取得方法＞
まず、血管画像の取得方法について簡単に説明する。図１は本発明の一実施形態で用いられる画像診断システム（ＩＶＵＳの機能と、ＯＣＴの機能とを備える画像診断システム）１００の外観構成を示す図である。図１に示すように、画像診断システム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には、直接血管内に挿入されるイメージングコア２２０が設けられている。イメージングコア２２０は、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２１０を備える。また、イメージングコア２２０は、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２３０を備える。画像診断システム１００では、このイメージングコア２２０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、血管内に挿入されたプローブ部１０１を駆動する。具体的には、スキャナ及びプルバック部１０２には、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２２０の血管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、血管内の断面画像（横断断面画像及び血管軸方向断面画像）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。さらに、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。

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２Ａを用いて説明する。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とにより構成される。

カテーテルシース２０１の管腔内部には、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。イメージングコア２２０は、ハウジング２２３と、駆動シャフト２２２とを備える。

コイル状の駆動シャフト２２２は、ハウジング２２３を回転させるための回転駆動力を伝達する。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、駆動シャフト２２２の内部には、電気信号ケーブル２１１及び光ファイバケーブル２３１（シングルモードの光ファイバケーブル）が配されている。電気信号ケーブルは超音波送受信部２１０と接続され、光ファイバケーブル２３１は光送受信部２３０に接続されている。電気信号ケーブル２１１は、光ファイバケーブル２３１に対して螺旋状に巻き回されている。

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には、超音波送受信部２１０と光送受信部２３０とを備える送受信部２２１が配されている。超音波送受信部２１０及び光送受信部２３０は、それぞれ、駆動シャフト２２２の回転中心軸上（図２Ａ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２１０は、プローブ部１０１の先端側に、また、光送受信部２３０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２１０及び光送受信部２３０は、駆動シャフト２２２の軸方向に対する、超音波送受信部２１０の超音波送信方向（仰角方向）、及び、光送受信部２３０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。なお、超音波送受信部２１０と光送受信部２３０は、図２Ｂに示すように、超音波送受信部２１０の超音波送信方向（回転角方向（方位角方向ともいう））と、光送受信部２３０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。

次に、超音波送受信部２１０を用いた血管画像の生成方法について説明する。超音波送受信部２１０は、本体制御部１１１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、本体制御部１１１へと送信する。この際、スキャナ及びプルバック部１０２は、イメージングコア２２０を回転駆動する。この際の回転角度は、スキャナ及びプルバック部１０２が備えるエンコーダにより検出されている。また、スキャナ及びプルバック部１０２は、イメージングコア２２０の軸方向動作を規定する。この際、イメージングコア２２０の軸方向の位置は、スキャナ及びプルバック部１０２により検出されている。

超音波送受信部２１０により受信された超音波信号は、本体制御部１１１において検波される。その後、本体制御部１１１は、得られた超音波信号をサンプリングして、超音波送受信部２１０の向きに沿った深さ方向の情報を示す１ラインのデジタルデータ（超音波データ）を生成する。こうして得られたデータのことを、以下ではラインデータと呼ぶ。

次に、光送受信部２３０を用いた血管画像の生成方法について説明する。光送受信部２３０は、本体制御部１１１より伝送された光（測定光）を、血管内の生体組織に対して照射する。この際に、イメージングコア２２０は、上述したようにスキャナ及びプルバック部１０２により回転駆動され及び軸方向に動作させられている。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光送受信部２３０により取り込まれ、逆の光路を経て本体制御部１１１へと伝送される。こうして伝送された光送受信部２３０からの反射光は、参照光と混合されて、本体制御部１１１が有するフォトダイオードにより受光され、光電変換される。こうして、反射光と参照光とを混合して得られる干渉光についての干渉光信号が得られる。

本体制御部１１１は、干渉光信号をサンプリングすることにより、１ラインのデジタルデータ（干渉光データ）を生成する。その後、本体制御部１１１は、生成されたライン単位の干渉光データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解することにより、光送受信部２３０の向きに沿った深さ方向のデータを生成する。こうして得られたデータのことを、以下ではラインデータと呼ぶ。

超音波送受信部２１０又は光送受信部２３０を用いた測定中には、上述のようにプローブ部１０１が回転するとともに、プローブ部１０１の先端に取り付けられた超音波送受信部２１０及び光送受信部２３０も矢印４２０の方向に回転する。各送受信部２１０，２３０は、各回転角度にて超音波又は測定光の送信／受信を行う。図４Ａにおいて、ライン１、２、・・・５１２は各回転角度における超音波又は測定光の送信方向を示している。図４Ａに示される実施形態においては、送受信部２１０，２３０が所定の血管断面４１０にて３６０度回動する間に、５１２回の超音波又は測定光の送信／受信が断続的に行われる。なお、３６０度回動する間における超音波又は測定光の送信／受信回数（測定ライン数）は特にこれに限られず、任意に設定可能である。また、超音波の送信／受信回数と測定光の送信／受信回数は異なっていてもよく、例えば超音波が２０４８回であり、測定光が５１２回であってもよい。このような超音波又は測定光の送信／受信は、図４Ｂに示されるように、送受信部２１０，２３０が血管内を矢印４３０の方向に進んでいる間に行われる。以下では、超音波送受信部２１０又は光送受信部２３０が軸方向への移動及び回転を行いながら走査を行う一連の動作を、ラジアル走査と呼ぶ。

得られたラインデータは、超音波送受信部２１０又は光送受信部２３０の位置を示す情報に関連づけて保存される。一実施形態においては、スキャナ及びプルバック部１０２が有する移動量検出器から、スキャナ及びプルバック部１０２がプローブ部１０１を所定量だけ直線駆動するごとに出力されるパルス信号がカウントされる。ラインデータはこのカウント値と関連づけて保存される。

本実施形態においては、スキャナ及びプルバック部１０２がプローブ部１０１を引き抜いている時に出力されるパルス信号の数はカウント値に加算され、一方でプローブ部１０１を押し出している時に出力されるパルス信号はカウント値から減算される。ラインデータは通常超音波送受信部２１０又は光送受信部２３０からの信号が取得されてから十分迅速に生成される。したがって、こうして得られたカウント値は、超音波送受信部２１０又は光送受信部２３０からの信号が取得された時の超音波送受信部２１０又は光送受信部２３０の位置を反映している。

また、得られたラインデータには、超音波送受信部２１０又は光送受信部２３０の測定方向を示す情報がさらに関連づけられる。一実施形態においては、スキャナ及びプルバック部１０２から出力される、現在の測定ラインを示す情報が、ラインデータに関連づけて保存される。図４Ａの例においては、１番〜５１２番のいずれかがラインデータに対応する測定ラインの番号として保存される。

以上のように、カウント値と対応付けて格納されたラインデータを用いて、生成部３２０は、断面画像を構築する。例えば、生成部３２０は、各種処理（ライン加算平均処理、フィルタ処理等）を行った後、Ｒθ変換を行うことにより、各位置に対応する横断断面画像を生成することができる。こうして生成された横断断面画像も、カウント値に関連づけて保存される。すなわち、それぞれの横断断面画像については、信号を取得した際の超音波送受信部２１０又は光送受信部２３０の位置が特定される。

さらに、生成部３２０は、カウント値と対応付けて格納されたラインデータを用いて、血管軸方向断面画像を生成することができる。一実施形態において、生成部３２０は、各カウント値における各ラインデータ（ライン１〜ライン５１２までのラインデータがそれぞれ含まれる）について、所定のラインデータ（断面画像を構築した場合の断面画像の中心座標を通る任意の座標軸に対応する２本のラインデータ（互いに１８０°の関係にあるラインデータ））をそれぞれ抽出する。続いて、生成部３２０は、各ラインデータより抽出された２ラインずつのラインデータを、各ラインデータに対応付けられたカウント値に対応する軸方向の位置に配列する。これにより、横軸をカウント値、縦軸をラインデータ（具体的にはラインデータの画素値）とする血管軸方向断面画像が構築される。

生成部３２０はさらに、横断断面画像又は血管軸方向断面画像に対して各種の画像処理を施すことができる。こうして得られた横断断面画像又は血管軸方向断面画像は、表示制御部３３０により、表示部３８０に表示される。一実施形態において、表示制御部３３０は、超音波送受信部２１０又は光送受信部２３０が測定を行っている間に順次生成又は更新された横断断面画像又は血管軸方向断面画像を、表示部３８０にリアルタイムに表示させることができる。

＜実施形態１における処理＞
以下に、実施形態１における制御方法について、図６のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ６０５〜Ｓ６２５において、超音波送受信部３７１を用いた血管内の測定が行われる。本実施形態においては、設定された血管長さ方向の距離にわたって連続して測定が行われる。

より具体的には、ステップＳ６０５において、駆動制御部３５０は、超音波送受信部３７１を用いた血管内の測定を行うように、駆動部３６０を制御する。駆動制御部３５０の制御に従って、駆動部３６０を構成するスキャナ及びプルバック部１０２は、超音波送受信部３７１を用いた血管内のラジアル走査を行うようにプローブ部１０１の直線駆動及び回転駆動を制御する。本実施形態において、駆動制御部３５０は、設定された走査速度で、設定された血管長さ方向の距離にわたって測定を行うように、駆動部３６０を制御する。

ステップＳ６１０において、取得部３１０は、超音波送受信部３７１を用いたラジアル走査を行っている間に、超音波送受信部３７１により得られた超音波信号を逐次取得する。この時、取得部３１０は、超音波信号を取得した時の超音波送受信部３７１の位置を示す信号をさらに取得する。この位置を示す信号は、上述したように、スキャナ及びプルバック部１０２の直線移動量を示すカウント値でありうる。

ステップＳ６１５において、生成部３２０は、ステップＳ６１０で取得した超音波信号を用いて超音波画像を生成する。具体的には、生成部３２０は、上述した方法で超音波横断断面画像及び超音波血管軸方向断面画像を生成することができる。超音波送受信部３７１が走査を行っている間に、ステップＳ６１５の処理を行うことができる。例えば、超音波送受信部３７１が特定の血管位置に位置する時に取得された超音波信号を用いて、生成部３２０は、この血管位置における血管の横断断面画像を生成することができる。また、超音波送受信部３７１が走査を開始してから現在の血管位置に至るまでに取得された超音波信号を用いて、生成部３２０は、走査開始位置から現在の血管位置までの血管軸方向断面画像を生成することができる。

ステップＳ６２０において、表示制御部３３０は、ステップＳ６１５で生成された血管画像を表示部３８０に表示させる。具体的には、現在の超音波送受信部３７１の位置における横断断面画像と、現在までに超音波送受信部３７１が測定を行った位置における血管軸方向断面画像と、が表示される。

ステップＳ６２５において、駆動制御部３５０は、設定された血管長さ方向の距離にわたって測定を完了したか否かを判定する。測定が完了している場合、処理はステップＳ６３０に進む。測定が完了していない場合、処理はステップＳ６０５に戻り、続けて超音波送受信部３７１を用いたラジアル走査が行われる。

ステップＳ６３０において、受付部３４０は、測定範囲の指定を受け付ける。後述するように、ユーザによって指定された測定範囲内について、光送受信部３７２を用いた再測定が行われる。以下では、ステップＳ６３０において指定された範囲のことを関心領域（ＲＯＩ）と呼ぶ。

一実施形態においては、光送受信部３７２を用いた再測定は、超音波送受信部３７１を用いた測定範囲に含まれる一部の測定範囲について行われる。本実施形態においては、ユーザは、表示部３８０に表示されている、超音波送受信部３７１により得られた信号に基づく血管軸方向断面画像を見ながら、測定範囲の指定を行う。例えば、操作パネル１１２を介した操作により、ユーザが血管軸方向断面画像上の２点を指定することによって、血管長さ方向において指定された２点に挟まれる範囲を関心領域として設定することができる。例えば、図５に示すように、表示部３８０に超音波血管軸方向断面画像５３０が表示されると、ユーザは測定の開始位置５３１及び終了位置５３３、並びに開始位置５３４及び終了位置５３５を指定することができる。このように、ステップＳ６３０においては、２以上の関心領域が設定されてもよい。この場合、それぞれの関心領域ごとに、後述するステップＳ６３５〜Ｓ６６０の処理が繰り返される。

もっとも、関心領域の設定方法はこの方法に限られない。例えば、ユーザは血管軸方向断面画像上の１点を指定してもよく、この場合指定された点を含む所定の範囲が関心領域として設定される。一例においては、ユーザが測定の開始位置を指定した場合、所定距離だけ離れた位置が測定の終了位置として用いられる。また、ユーザは横断断面画像を見ながら所望の横断断面画像を指定してもよく、この場合指定された横断断面画像の測定位置を含む所定の範囲が関心領域として設定される。また、測定範囲の指定をユーザが行うことは必須ではない。例えば、超音波信号又は超音波信号に基づいて得られた横断断面画像若しくは血管軸方向断面画像に基づいて、制御装置３００が関心領域を自動的に設定してもよい。

ステップＳ６３５において、駆動制御部３５０は、光送受信部３７２が測定開始位置に移動するように、駆動部３６０を制御してプローブ３７０を駆動させる。上述のように、本実施形態において、各横断断面画像にはプローブ部１０１の引き抜き量と関連するカウント値が関連づけられている。また、血管軸方向断面画像においても、横軸はカウント値が関連づけられている。したがって、駆動制御部３５０は測定開始位置に対応するカウント値を知ることができる。一実施形態においては、現在のカウント値が測定開始位置に対応するカウント値となるように、プローブ３７０が駆動部３６０により移動させられる。もっとも、ラジアル走査の動作速度が安定するのに時間を要することを考慮して、測定開始位置よりも上流の位置まで光送受信部３７２が移動するようにプローブ３７０を駆動してもよい。

もっとも、厳密には、超音波送受信部２１０と光送受信部２３０との血管長さ方向の位置は異なっている。そこで、別の実施形態においては、測定開始位置に対応するカウント値とは所定値だけ異なるカウント値が得られるように、プローブ３７０が移動させられる。例えば、図２Ａに示すプローブ部１０１を用いる場合、測定開始位置に対応するカウント値よりも、超音波送受信部３７１と光送受信部３７２との間の距離を反映する所定値だけ小さいカウント値が得られるように、プローブ３７０が移動させられる。通常は、測定はプローブを引き抜きながら行われる。したがって、関心領域のうちプローブの挿入位置から最も遠い位置が測定開始位置となり、関心領域のうちプローブの挿入位置に最も近い位置が測定終了位置となる。

ステップＳ６４０〜ステップＳ６５５において、光送受信部３７２は指定された関心領域について測定を行う。光画像を撮影する前には、従来から知られているように、ガイドカテーテル（不図示）から生理食塩水、乳酸リンゲル液、又は造影剤等を放出し、撮像部位の血管内の血液を除去するフラッシュ操作が行われる。

具体的には、ステップＳ６４０において、駆動制御部３５０は、光送受信部３７２を用いた血管内の測定を行うように、駆動部３６０を制御する。制御方法はステップＳ６０５であるが、通常は超音波送受信部３７１による測定範囲よりも狭い関心領域について、光送受信部３７２による測定が行われる。

ステップＳ６４５において、取得部３１０は、光送受信部３７２を用いたラジアル走査を行っている間に、光送受信部３７２により得られた光信号を逐次取得する。この時、ステップＳ６１０と同様に、取得部３１０は、光信号を取得した時の光送受信部３７２の位置を示す信号をさらに取得する。ステップＳ６５０において、生成部３２０は、ステップＳ６４５で取得した光信号を用いて光画像を生成する。具体的には、生成部３２０は、ステップＳ６１５と同様に、上述した方法で横断断面画像及び血管軸方向断面画像を生成することができる。

ステップＳ６５５において、表示制御部３３０は、ステップＳ６５０で生成された血管画像を表示部３８０に表示させる。本実施形態においては、超音波送受信部３７１を用いて得られた血管内の第１の位置における血管画像と、光送受信部３７２を用いて得られた血管内の第１の位置における血管画像と、が同時に表示部３８０に表示される。ここで、表示される光横断断面画像と超音波横断断面画像とは、血管内の同じ位置における横断断面画像である。

上述のように、本実施形態において、各横断断面画像にはプローブ部１０１の引き抜き量と関連するカウント値が関連づけられている。一実施形態においては、同じカウント値が関連づけられた光横断断面画像と超音波横断断面画像とが、同時に表示される。もっとも、厳密には、超音波送受信部２１０と光送受信部２３０との血管長さ方向の位置は異なっている。そこで、別の実施形態においては、カウント値が超音波送受信部３７１と光送受信部３７２との間の距離を反映する所定値だけ異なるように選択された光横断断面画像と超音波横断断面画像との組み合わせが、表示部３８０に同時に表示される。例えば、図２Ａに示すプローブ部１０１を用いる場合、あるカウント値に関連づけられた超音波横断断面画像と、このカウント値よりも所定値だけ小さいカウント値に関連づけられた光横断断面画像との組み合わせが表示される。

本実施形態においては、光送受信部２３０が光信号を取得すると、逐次生成された光横断断面画像が表示部３８０に表示される。したがって、同時に表示される超音波横断断面画像も刻々と変化する。

一実施形態においては、同じ測定方向に位置する血管内壁が、表示部３８０上で送受信部３７１，３７２の位置からみて同じ方向に表示されるように、超音波横断断面画像及び光横断断面画像が表示される。言い換えれば、角度方向が揃うように、超音波横断断面画像及び光横断断面画像の回転角度が調整される。上述のように、横断断面画像はラインデータから生成され、それぞれのラインデータには現在の測定ラインを示す情報が関連づけられている。一実施形態においては、所定の測定ライン（例えばライン１）上の血管内壁が上側に表示されるように、生成部３２０は超音波横断断面画像及び光横断断面画像を生成する。もっとも、図２Ｂの場合、超音波送受信部２１０の超音波送信方向と、光送受信部２３０の光送信方向とは、互いにθ度ずれるように配置されている。しかしながら、スキャナ及びプルバック部１０２から出力される現在の測定ラインを示す情報には、この送信方向のずれは反映されていない。そこで、別の実施形態においては、所定番号の測定ラインが上側となるように超音波横断断面画像が表示されるとともに、上述の角度θを反映する数だけ異なる番号を有する測定ラインが上側となるように光横断断面画像が表示される。また、超音波送受信部２１０を用いた測定における測定ライン数と、光送受信部２３０を用いた測定における測定ライン数が異なる場合には、この測定ライン数の違いを考慮して同じ角度方向を示す測定ラインの番号が判定される。

ステップＳ６６０において、駆動制御部３５０は、指定された関心領域にわたって測定を完了したか否かを判定する。測定が完了していない場合、処理はステップＳ６４０に戻り、続けて光送受信部３７２を用いたラジアル走査が行われる。測定が完了している場合、処理は終了する。

図６に示す処理が終了した際の、表示部３８０上の表示画面５００の例を図５に示す。表示画面５００には、超音波横断断面画像５１０、超音波血管軸方向断面画像５３０、光横断断面画像５２０、及び光血管軸方向断面画像５４０が表示されている。図５には、血管位置５３２における超音波横断断面画像５１０と、同じ血管位置５３２における光横断断面画像５２０とが表示されている。このように、血管内の同じ位置における光画像及び超音波画像が同時に表示部３８０に表示される。例えば、超音波血管軸方向断面画像５３０上でユーザが所望の血管位置５３２を指定すると、血管位置５３２における超音波横断断面画像５１０が表示されるとともに、血管位置５３２における光横断断面画像５２０も自動的に表示される。ユーザは、光血管軸方向断面画像５４０上で血管位置の指定を行ってもよい。

表示画面５００は、上述のように、開始位置５３１及び終了位置５３３、並びに開始位置５３４及び終了位置５３５が指定された場合の画面表示例である。光血管軸方向断面画像５４０からも、開始位置５３１から終了位置５３３の間、及び開始位置５３４から終了位置５３５の間で、光送受信部３７２を用いた測定が行われていることがわかる。図９は、表示画面５００に示す測定結果を得るために行われた駆動における、経過時間とカウント値（すなわち超音波送受信部３７１及び光送受信部３７２の位置）との関係を示す。

血管画像の表示方法を図７に示したが、表示方法はこの方法に限定されるわけではない。血管内の同じ位置における光画像と超音波画像とを同時に表示させる方法としては、血管内の同じ位置における超音波血管軸方向断面画像と光血管軸方向断面画像とを拡大された状態で同時に表示させる方法等が挙げられる。

本実施形態によれば、第１の信号送受信部（例えば超音波送受信部２１０）を用いた測定を行うための駆動と、第２の信号送受信部（例えば光送受信部２３０）を用いた測定を行うための駆動とが別々に行われる。そして、血管内の同じ位置における第１の信号送受信部を用いて得られた画像と第２の信号送受信部を用いて得られた画像とが同時に表示される。このように、本実施形態によれば、ユーザが血管内の同じ位置について複数の信号送受信部を用いて得られた画像を比較することが可能となるため、ユーザによる正確な診断を支援することができる。

また、信号送受信部毎に、最適な測定条件は異なることが多い。例えば、ＩＶＵＳとＯＣＴとの場合を比較すると、ＩＶＵＳでの測定時にはＯＣＴと比較してより遅い回転及びより遅い移動が行われることが多い。本実施形態の構成によれば、信号送受信部毎に最適な条件で走査を行うことが可能となるため、１回の駆動で第１の信号送受信部を用いた測定と第２の信号送受信部を用いた測定との双方を行う場合と比較して、より良好な画質の血管画像を得ることができる。

また、特にＩＶＵＳとＯＣＴとを組み合わせる場合、フラッシュ操作の際に使用されるフラッシュ剤に含まれる造影剤等の影響で、ＩＶＵＳ画像が劣化することがある。本実施形態のように、ＩＶＵＳ測定とＯＣＴ測定とを別々の駆動において行うことにより、フラッシュ操作に起因する画像の劣化を防止することができる。

また、本実施形態の方法によれば、最初にＩＶＵＳ測定が行われ、その後により小さな測定範囲に対してＯＣＴ測定が行われる。このような方法によれば、ＯＣＴ測定の範囲を小さくすることができるため、フラッシュ剤の使用量を減らすことができる。

［実施形態２］
次に、実施形態２に係る制御装置について説明する。本実施形態に係る制御装置３００は、図３に示す実施形態１に係る制御装置３００と同様の構成を備える。以下、実施形態１と同様の構成及び処理については説明を省略する。本実施形態において、受付部３４０は、超音波送受信部３７１を用いた測定のためのプローブ３７０の駆動中に、光送受信部３７２を用いた測定範囲の指定を受け付けることができる。この場合、駆動制御部３５０は、駆動部３６０に対し、超音波送受信部３７１を用いた測定のための駆動を中断させる。そして、駆動制御部３５０は、駆動部３６０に対し、光送受信部３７２を用いた測定を行うようにプローブ３７０を駆動させる。光送受信部３７２を用いた測定の終了後、駆動制御部３５０は、駆動部３６０に対し、駆動中断前の位置から、超音波送受信部３７１を用いた測定のための駆動を再開させる。

以下に、本実施形態における処理について詳しく説明する。図７は、本実施形態に係る処理のフローチャートである。また、図１０は本実施形態における経過時間とプローブ部の動きとの関係を示す図である。ステップＳ７０５〜Ｓ７２５においては、ステップＳ６０５〜Ｓ６２５と同様に、超音波送受信部３７１を用いた血管内の測定が行われる。本実施形態においては、受付部３４０が受け付けた位置指定に従って、超音波送受信部３７１を用いた測定を中断することができる。位置指定が受け付けられたか否かを判定するために、ステップＳ７２５において測定が完了していないと判定された場合、処理はステップＳ７３０に進む。

ステップＳ７３０において、駆動制御部３５０は、受付部３４０が測定範囲の指定を受け付けたか否かを判定する。測定範囲の指定を受け付けていた場合、処理はステップＳ７３５に進む。測定範囲の指定を受け付けていなかった場合、処理はステップＳ７０５に戻り、超音波送受信部３７１を用いた測定が継続される。

本実施形態においては、ユーザが操作パネル１１２を介して「ブックマーク」ボタンを押すことにより、測定範囲の指定が入力される。一実施形態においては、ユーザが「ブックマーク」ボタンを押した時の超音波送受信部３７１の位置を含む所定の範囲が、測定範囲として扱われる。例えば、測定終了位置は超音波送受信部３７１の位置であってもよく、測定開始位置は超音波送受信部３７１の位置から所定距離だけ上流の位置であってもよい。測定範囲の指定を入力する方法はこの方法に限られず、実施形態１で説明した方法を含む様々な方法を採用することができる。

ステップＳ７３５〜Ｓ７６０の処理により、ステップＳ７３０において指定された測定範囲について、光送受信部３７２を用いた血管内の測定が行われる。この処理は、実施形態１のステップＳ６３５〜Ｓ６６０と同様であり、説明を省略する。

ステップＳ７６０の後には、ステップＳ７０５〜Ｓ７２５の処理が行われ、中断されていた超音波送受信部３７１を用いた測定が再開される。具体的には、測定が中断された際の位置へと超音波送受信部３７１が移動し、その後測定が再開されるように、駆動制御部３５０は駆動部３６０を制御する。測定終了位置が、測定範囲の指定が入力された時の超音波送受信部３７１の位置である場合には、光送受信部３７２を用いた測定の終了時に、超音波送受信部３７１は、測定が中断された際の位置とほぼ同じ位置に存在する。したがって、光送受信部３７２を用いた測定が終了した後で、測定開始位置へと超音波送受信部３７１を移動させる駆動を行うことなしに、超音波送受信部３７１を用いた測定を再開することができる。

一方で、測定終了位置をユーザが直接指定した場合のように、測定終了位置が、測定範囲の指定が入力された時の超音波送受信部３７１の位置と一致しない場合も存在する。また、プローブ３７０上における超音波送受信部３７１の位置と光送受信部３７２の位置とのずれを考慮して、測定が中断された際の超音波送受信部３７１の位置と測定を再開する際の超音波送受信部３７１の位置とを正確に合わせる需要も考えられる。さらには、ラジアル走査が安定してから測定を再開するために、測定が中断された際の超音波送受信部３７１の位置よりも上流の位置から測定を再開することも考えられる。これらの場合には、駆動制御部３５０は、測定開始位置へと超音波送受信部３７１を移動させた後で、超音波送受信部３７１を用いた測定を再開するように、駆動部３６０を制御する。

ステップＳ７２５において超音波送受信部３７１を用いた測定が終了したと判定された場合、本実施形態の処理は終了する。その後、実施形態１と同様の方法により、関心領域の設定及び光送受信部３７２を用いた関心領域の測定が行われてもよい。また、ユーザの指示に従って、表示制御部３３０は、血管内の同じ位置における光画像及び超音波画像を同時に表示部３８０に表示させてもよい。

［実施形態３］
図３に示した各部の機能は、汎用のコンピュータを用いて実現することができる。図８はコンピュータの基本構成を示す図である。図８においてプロセッサ８１０は、例えばＣＰＵであり、コンピュータ全体の動作をコントロールする。メモリ８２０は、例えばＲＡＭであり、プログラム及びデータ等を一時的に記憶する。コンピュータが読み取り可能な記憶媒体８３０は、例えばハードディスク又はＣＤ−ＲＯＭ等であり、プログラム及びデータ等を長期的に記憶する。本実施形態においては、記憶媒体８３０が格納している、各部の機能を実現するプログラムが、メモリ８２０へと読み出される。そして、プロセッサ８１０が、メモリ８２０上のプログラムを実行することにより、上述の各ステップの処理が行われ、各部の機能が実現される。

図８において、入力インタフェース８４０は外部の装置から情報を取得するためのインタフェースであり、例えば操作パネル１１２等に接続されている。また、出力インタフェース８５０は外部の装置へと情報を出力するためのインタフェースであり、例えばＬＣＤモニタ１１３等に接続されている。バス８６０は、上述の各部を接続し、データのやりとりを可能とする。

［その他の実施形態］
実施形態１に係る制御装置３００は、プローブ３７０を駆動するための駆動制御部３５０を有していたが、本発明において駆動制御部３５０は必須ではない。また、実施形態１においてプローブ３７０は超音波送受信部３７１と光送受信部３７２との双方を有していたが、これらの送受信部は別々のプローブに設けられていてもよい。

例えば、一実施形態に係る制御装置３００は、血管内に挿入されたプローブに対する第１の駆動中にプローブ上の第１の信号送受信部から得られた信号に基づいて得られた血管画像を取得する。また、制御装置３００は、血管内に挿入されたプローブに対する第１の駆動とは異なる第２の駆動中にプローブ上の第２の信号送受信部から得られた信号に基づいて得られた血管画像を取得する。第１の信号送受信部が設けられたプローブと、第２の信号送受信部が設けられたプローブとは、同じであっても異なっていてもよい。この時、制御装置３００は、さらに信号が得られた時の第１の信号送受信部の位置を示す情報と、信号が得られた時の第２の信号送受信部の位置を示す情報と、を取得する。そして、制御装置３００は、第１の信号送受信部を用いて得られた血管内の第１の位置における第１の血管画像と、第２の信号送受信部を用いて得られた血管内の第１の位置における第２の血管画像と、を同時に表示部３８０に表示させる。

このような構成によれば、異なる駆動中に異なる信号送受信部から得られた信号に基づく同じ位置の血管画像が自動的に並べて表示される。したがって、それぞれの信号送受信部について最適な条件で測定を行うことが可能となる。こうして得られた良好な画像が、容易に比較可能な形で提示されるために、ユーザは容易に診断を行うことができる。

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。

本願は、２０１４年３月１２日提出の日本国特許出願特願２０１４−０４９２９０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 (10)

1. 血管内に挿入されたプローブを駆動する駆動手段に対し、前記プローブ上の第１の信号送受信部を用いた測定を行うための第１の駆動と、前記プローブ上の第２の信号送受信部を用いた測定を行うための第２の駆動とを行わせる駆動制御手段と、
   前記第１の駆動中に前記プローブ上の第１の信号送受信部を用いて測定された信号及び当該信号が得られた時の前記第１の信号送受信部の位置を示す情報、並びに前記第２の駆動中に前記プローブ上の第２の信号送受信部を用いて測定された信号及び当該信号が得られた時の前記第２の信号送受信部の位置を示す情報、を取得する取得手段と、
   前記第１の信号送受信部を用いて得られた血管内の第１の位置における第１の血管画像と、前記第２の信号送受信部を用いて得られた血管内の前記第１の位置における第２の血管画像と、を同時に表示手段に表示させる表示制御手段と、
   前記第１の駆動中に又は前記第１の駆動の後に、測定範囲の指定を受け付ける受付手段と、を備え、
   前記第２の駆動中に、前記第２の信号送受信部は前記指定された測定範囲内で測定を行うことを特徴とする制御装置。
2. 前記取得手段は、前記プローブを回転駆動している間に前記信号が得られた時の前記第１及び前記第２の信号送受信部による測定方向を示す情報をさらに取得し、
   前記表示制御手段は、同じ測定方向に位置する血管内壁が、前記表示手段上で前記信号送受信部の位置からみて同じ方向に表示されるように、横断断面画像である前記第１及び第２の血管画像を同時に表示手段に表示させる
   ことを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第１の信号送受信部からの信号に基づいて前記血管の血管軸方向断面画像を生成する生成手段をさらに備え、
   前記表示制御手段は、前記血管軸方向断面画像を前記表示手段に表示させ、
   前記受付手段は、ユーザから前記血管軸方向断面画像上で前記指定を受け付けることを特徴とする、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記第１の駆動中であって、前記第１の信号送受信部が第２の位置にある時に前記受付手段が前記指定を受け付けた場合、前記駆動制御手段は、前記駆動手段に対し、前記第１の駆動を中断させ、前記第２の駆動を行わせ、その後前記第２の位置から前記第１の駆動を再開させることを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載の制御装置。
5. 前記第１の信号送受信部は超音波信号送受信部であり、前記第２の信号送受信部は光信号送受信部であることを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載の制御装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の制御装置と、
   血管内に挿入されたプローブを駆動する駆動手段と、
   を備えることを特徴とする、画像診断システム。
7. 制御装置の動作方法であって、
   プローブ上の第１の信号送受信部を用いた測定を行うように、血管内に挿入されたプローブを駆動する駆動手段に対し制御信号を送信する第１の駆動制御工程と、
   前記第１の駆動制御工程中に前記プローブ上の第１の信号送受信部を用いて測定された信号及び当該信号が得られた時の前記第１の信号送受信部の位置を示す情報を取得する第１の取得工程と、
   前記プローブ上の第２の信号送受信部を用いた測定を行うように、前記駆動手段に対し制御信号を送信する第２の駆動制御工程と、
   前記第２の駆動制御工程中に前記プローブ上の第２の信号送受信部を用いて測定された信号及び当該信号が得られた時の前記第２の信号送受信部の位置を示す情報を取得する第２の取得工程と、
   前記第１の信号送受信部を用いて得られた血管内の第１の位置における第１の血管画像と、前記第２の信号送受信部を用いて得られた血管内の前記第１の位置における第２の血管画像と、を同時に表示手段に表示させる表示制御工程と、
   前記第１の駆動制御工程中に又は前記第１の駆動制御工程の後に、測定範囲の指定を受け付ける受付工程と、を有し、
   前記第２の駆動制御工程中に、前記第２の信号送受信部は前記指定された測定範囲内で測定を行うことを特徴とする動作方法。
8. 請求項７に記載の動作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。
9. 血管内に挿入されたプローブに対する第１の駆動中に当該プローブ上の第１の信号送受信部から得られた信号に基づいて得られた血管画像と、当該信号が得られた時の前記第１の信号送受信部の位置と、を示す情報、及び血管内に挿入されたプローブに対する前記第１の駆動とは異なる第２の駆動中に当該プローブ上の第２の信号送受信部から得られた信号に基づいて得られた血管画像と、当該信号が得られた時の前記第２の信号送受信部の位置と、を示す情報を取得する取得手段と、
   第１の信号送受信部を用いて得られた血管内の第１の位置における第１の血管画像と、第２の信号送受信部を用いて得られた血管内の前記第１の位置における第２の血管画像と、を同時に表示手段に表示させる表示制御手段と、
   前記第１の駆動中に又は前記第１の駆動の後に、測定範囲の指定を受け付ける受付手段と、を備え、
   前記第２の駆動中に、前記第２の信号送受信部は前記指定された測定範囲内で測定を行うことを特徴とする制御装置。
10. 血管内に挿入されたプローブ上の第１の信号送受信部からの信号に基づいて得られた、第１の測定範囲についての第１の血管画像を取得する第１の取得手段と、
    前記第１の測定範囲に含まれる第２の測定範囲の指定を受け付ける受付手段と、
    血管内に挿入されたプローブを駆動する駆動手段に対し、当該プローブ上の第２の信号送受信部が前記第２の測定範囲について測定を行うための駆動を行わせる駆動制御手段と、
    前記第２の信号送受信部からの信号に基づいて得られた、前記第２の測定範囲についての第２の血管画像を取得する第２の取得手段と、
    を備えることを特徴とする制御装置。

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