JP6791976B2 - 制御装置、画像診断装置、制御装置の処理方法およびプログラム - Google Patents

制御装置、画像診断装置、制御装置の処理方法およびプログラム Download PDF

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Description

本発明は、制御装置、画像診断装置、制御装置の処理方法およびプログラムに関するものである。
血管及び脈管などの生体管腔内に生じる心筋梗塞等の原因となる狭窄部の経皮的な治療に際し、狭窄部の性状を観察するため、又は治療後の状態を観察するため、超音波又は光等の検査波を利用して生体管腔の画像を取得する診断用のカテーテルが用いられている。
血管内超音波診断(IVUS:Intra Vascular Ultra Sound)では、挿入部の先端に超音波振動子を有するイメージングコアを回転自在に設け、体腔内に挿入した後、手元側の駆動部から延在するドライブシャフト等を介して回転させながら走査(ラジアルスキャン)するものが一般的である。
また、波長掃引を利用した光干渉断層画像診断(OCT:Optical Coherence Tomography)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を内挿し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、該受光した反射光と参照光とを干渉させることにより生成した干渉光に基づいて、血管の断面画像を描出するものが一般的である。
OCTは血管の内腔面に対して高い解像度の画像が得られるが、その血管内腔面から比較的浅い組織までの像しか得られない。一方、IVUSの場合は、得られる画像の解像度という点ではOCTよりは低いものの、逆に、OCTより深い血管組織の像を得ることができる。そこで、最近では、IVUSの機能とOCTの機能とを組み合わせたデュアルセンサを搭載したイメージングコアを有する画像診断装置(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)が提案されている(特許文献1参照)。
特開平11−56752号公報
しかしながら、デュアルセンサの場合、IVUS画像の取得前に気泡等の異物が残存していないかどうか確認する必要があると共に、OCT画像の取得前に光路調整を実行する必要がある。その際、光路調整はプライミングが確実に行われた後に実施する必要があるが、ユーザが手順を誤る可能性があり、ひいては誤診断につながる恐れもある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ユーザの事前確認の負担を低減し、誤診断の発生を防止するための技術を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の一態様による制御装置は以下の構成を備える。即ち、
光送受信部と超音波送受信部とを含むイメージングコアからの信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された前記光送受信部からの信号及び前記超音波送受信部からの信号の少なくとも一方に基づいて、前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能であると判定された場合に、前記光送受信部を用いた撮像のための光路調整を実行するように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、ユーザの事前確認の負担を低減し、誤診断の発生を防止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。
本発明の一実施形態に係る画像診断装置の外観構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る画像診断装置(制御装置及びその周辺装置)の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る断面画像の再構成処理を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る再構成された血管の3次元モデルデータの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置が実施する処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る制御装置が実施する、超音波受信部の信号を使用する場合の処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る、気泡が混在していない時に得られる超音波断層像の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置が実施する、超音波受信部の信号を使用する場合の処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る、気泡が混在の有無に応じた干渉光強度分布を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る信号の折り返しを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る信号間隔及び信号強度と、超音波受信部の状態との関係を説明するための図である。
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。なお図面を通じて同一の符号は同一の構成要素を参照している。
<1.画像診断装置の外観構成>
本実施形態に係る画像診断装置は、IVUS機能とOCT機能を有するものとして説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像診断装置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101と、スキャナ及びプルバック部102と、制御装置103と、表示装置113とを備え、スキャナ及びプルバック部102と制御装置103とは、コネクタ105を介して、信号線や光ファイバを収容したケーブル104により接続されている。なお、本実施形態では制御装置103と表示装置113とを別体として説明するが、制御装置103が表示装置113を備える構成であってもよい。
プローブ101は、直接血管内に挿入されるものであり、パルス信号に基づく超音波を送信すると共に血管内からの反射波を受信する超音波送受信部と、伝送されてきた光を(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を収容するカテーテルが内挿されている。画像診断装置100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101に内挿されたカテーテル内のイメージングコア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、スキャナ及びプルバック部102は、イメージングコア内の超音波送受信部において受信された反射波の信号及び光送受信部において受信された反射光を取得し、制御装置103に対して送信する。
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超音波データや光干渉データを処理し、各種血管像を表示するための機能を備える。
制御装置103において、111は本体制御部である。本体制御部111は、測定により得られた超音波の反射波の信号からラインデータを生成し、補間処理を経て超音波断層画像(IVUS画像)を生成する。さらに、本体制御部111は、イメージングコアからの反射光と、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ラインデータを生成し、補間処理を経て光干渉に基づく血管の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各種断面画像を表示する。114は、ポインティングデバイス(座標入力装置)としてのマウスである。
<2.画像診断装置(主に制御装置)の機能構成>
続いて、画像診断装置100(主に制御装置103)の機能構成について説明する。図2は、画像診断装置100のブロック構成図である。以下、同図を用いて、波長掃引型の光干渉断層画像診断を実現するための機能構成について説明する。
図中、201は画像診断装置の全体の制御を司る信号処理部であり、マイクロプロセッサをはじめ、いくつかの回路で構成される。210はハードディスクに代表される不揮発性の記憶装置であり、信号処理部201が実行する各種プログラムやデータファイルを格納している。202は信号処理部201内に設けられたメモリ(RAM)である。203は波長掃引光源であり、時間軸に沿って、予め設定された範囲内で変化する波長の光を繰り返し生成する光源である。ここで、2010は画像取得部であり、後述のイメージングコア250で撮影された超音波断層画像(IVUS画像)や光断層画像を取得する。2011は制御部であり、各種処理を行うとともに表示装置113への表示を制御する。2012は選択受付部であり、操作パネル112、表示装置113がタッチ機能を有する場合は当該表示装置113、およびマウス114等を通じてユーザからの入力を受け付け、各種の選択処理を行う。
波長掃引光源203から出力された光は、第1のシングルモードファイバ271の一端に入射され、先端側に向けて伝送される。第1のシングルモードファイバ271は、途中の光ファイバカップラ272において第4のシングルモードファイバ275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271に入射され、光ファイバカップラ272より先端側に発した光は、コネクタ105を介して、第2のシングルモードファイバ273に導かれる。第2のシングルモードファイバ273の他端はプルバック部102内の光ロータリジョイント230に接続されている。
一方、プローブ101はプルバック部102と接続するためのアダプタ101aを有する。そして、アダプタ101aによりプローブ101をプルバック部102に接続することで、プローブ101が安定してプルバック部102に保持される。さらに、プローブ101内に回転自在に収容された第3のシングルモードファイバ274の端部が、光ロータリジョイント230に接続される。この結果、第2のシングルモードファイバ273と第3のシングルモードファイバ274が光学的に結合される。第3のシングルモードファイバ274の他方端(プローブ101の先頭部分側)には、光を回転軸に対してほぼ直行する方向に出射するミラーとレンズで構成される光送受信部を搭載したイメージングコア250が設けられている。
上記の結果、波長掃引光源203が発した光は、第1のシングルモードファイバ271、第2のシングルモードファイバ273、第3のシングルモードファイバ274を介して、第3のシングルモードファイバ274の端部に設けられたイメージングコア250に導かれる。イメージングコア250の光送受信部は、この光を、ファイバの軸に直行する方向に出射するとともに、その反射光を受信し、その受信した反射光が今度は逆に導かれ、制御装置103に返される。
一方、光ファイバカップラ272に結合された第4のシングルモードファイバ275の反対の端部には、参照光の光路長を微調整する光路長調整機構220が設けられている。光路長調整機構220は、プローブ101を交換した場合など、個々のプローブ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更手段として機能する。そのため、第4のシングルモードファイバ275の端部に位置するコリメートレンズ225が、その光軸方向である矢印226で示すように移動自在な1軸ステージ224上に設けられている。
具体的には、1軸ステージ224はプローブ101を交換した場合に、プローブ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更手段として機能する。さらに、1軸ステージ224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224で光路長が微調整され、グレーティング221、レンズ222を介してミラー223にて反射された光は再び第4のシングルモードファイバ275に導かれ、光ファイバカップラ272にて、第2のシングルモードファイバ273側から得られた光と混合されて、干渉光としてフォトダイオード204にて受光される。
このようにしてフォトダイオード204にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ205により増幅された後、復調器206に入力される。復調器206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207に入力される。
A/D変換器207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(25μsec)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207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201に入力され、一旦、メモリ202に格納される。そして、信号処理部201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表示装置113に出力する。
信号処理部201は、更に光路長調整用駆動部209、通信部208と接続されている。信号処理部201は光路長調整用駆動部209を介して1軸ステージ224の位置の制御(光路長制御)を行う。
通信部208は、いくつかの駆動回路を内蔵するとともに、信号処理部201の制御下にてプルバック部102と通信する。具体的には、プルバック部102内の光ロータリジョイントによる第3のシングルモードファイバ274の回転を行うためのラジアル走査モータへの駆動信号の供給、ラジアルモータの回転位置を検出するためのエンコーダ部242からの信号受信、並びに、直線駆動部243への駆動信号の供給を行うために使用される。
なお、信号処理部201における上記処理も、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。
上記構成において、プローブ101を患者の診断対象の血管位置(冠状動脈など)に位置させて、ユーザの操作によりプローブ101の先端に向けて、ガイディングカテーテルなどを通じて透明なフラッシュ液を血管内に放出させる。血液の影響を除外するためである。そして、ユーザがスキャン開始の指示入力を行うと、信号処理部201は、波長掃引光源203を駆動し、ラジアル走査モータ241並びに直線駆動部243を駆動させる(以降、ラジアル走査モータ241と直線駆動部243の駆動による光の照射と受光処理をスキャニングとも称する)。この結果、波長掃引光源203から波長掃引光が、上記のような経路でイメージングコア250に供給される。このとき、プローブ101の先端位置にあるイメージングコア250は回転しながら回転軸に沿って移動することになるので、イメージングコア250は、回転しながら且つ血管軸に沿って移動しながら、血管内腔面への光の出射とその反射光の受信を行うことになる。
ここで、1枚の光断層画像の生成にかかる処理を図3を用いて簡単に説明する。同図はイメージングコア250が位置する血管の内腔面301の断層画像の再構成処理を説明するための図である。イメージングコア250が1回転(360度)する間に、複数回の測定光の送信と受信を行う。1回の光の送受信により、その光を照射した方向の1ラインのデータを得ることができる。従って、1回転の間に、例えば512回の光の送受信を行うことで、回転中心302から放射線状に延びる512個のラインデータを得ることができる。512個のラインデータは、回転中心位置の近傍では密で、回転中心位置から離れるにつれて互いに疎になっていく。そこで、各ラインの空いた空間における画素については、周知の補間処理を行なって生成していき、人間が視覚できる2次元の断層画像を生成することになる。
そして、図4に示すごとく、生成された2次元断層画像401を血管軸に沿って互いに接続することで、3次元血管画像402を得ることができる。なお、2次元の断層画像の中心位置は、イメージングコア250の回転中心位置と一致するが、血管断面の中心位置ではない点に注意されたい。また、微弱ではあるが、イメージングコア250のレンズ表面、カテーテルの表面などで光が反射するので、図示の符号303に示すように、回転中心軸に対して同心円がいくつか発生する。
次に、超音波を用いた画像形成にかかる構成とその処理内容を説明する。超音波を用いたスキャニングは、上記の光干渉のスキャニングと同時に行われる。すなわち、スキャニングを行い、イメージングコア250を回転させながら、プローブ101のカテーテルシース内を移動している間、そのイメージングコア250に収容された超音波送受信部から超音波の出射とその反射波の検出を行う。このため、イメージングコア250に収容された超音波送受信部への駆動するための駆動信号の生成、並びに、超音波送受信部が出力した超音波の検出信号を受信する必要がある。駆動信号の送信と、検出した信号の受信を行うのが、超音波送受信制御部232である。超音波送受信制御部232と、イメージングコア250とは、信号線ケーブル281、282、283を介して接続される。イメージングコア250は回転するので、プルバック部102内に設けられたスリップリング231を介して、信号線ケーブル282と283とが電気的に接続されることになる。なお、図示では信号線ケーブル281乃至283は一本の線で結ばれているように示しているが、実際には、複数の信号線を収容している。
超音波送受信制御部232は、信号処理部201の制御下で動作し、イメージングコア250に収容された超音波送受信部を駆動し、超音波のパルス波を発生させる。超音波送受信部は、血管組織からの反射波を電気信号に変換し、超音波送受信制御部232に供給する。超音波送受信制御部232は、受信した超音波信号をアンプ233に出力し、増幅させる。このあと、増幅された超音波信号は、検波器234、A/D変換器235を経て、超音波データとして信号処理部201に供給され、メモリ202に一旦格納される。なお、A/D変換器235では、検波器234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。
信号処理部201は、メモリ202に格納された超音波データから、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画像を生成することになる。
<3.処理>
次に、図5のフローチャートを参照しながら、本発明の一実施形態に係る制御装置103が実施する処理の手順を説明する。図5の処理の開始前にユーザはプライミング操作を実行するが、気泡等の異物が残存していることがあり、その場合、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態ではないことから、再度のプライミング操作を促す必要がある。
S501において、制御装置103は、イメージングコア250を収容するカテーテルが制御装置103に対して接続されたかどうか判定する。接続が検知された場合、S502へ進む。一方、接続が検知されていない場合、検知されるまで待機する。S502において、制御装置103は、イメージングコア250からの信号を受信する。ここで受信する信号は、光送受信部からの信号及び超音波送受信部からの信号の少なくとも何れか一方である。
S503において、制御装置103は、イメージングコア250が備える超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態であるか否かを判定する。超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態とは、例えば、イメージングコア250を収容するカテーテル内に気泡等の異物が残存していない状態である。当該S502及びS503の処理の詳細は後述するが、超音波送受信部の信号に基づいて判定したり、光送受信部の信号に基づいて判定したり、これら両方の送受信部の信号を用いて判定したりすることができる。適切に実行可能な状態である場合、S504へ進む。一方、適切に実行可能な状態ではない場合、S506へ進む。
S504において、制御装置103は、後述の光路長調整処理の実行前に、イメージングコア250をカテーテル先端側へ移動させる。S505において、制御装置103は、イメージングコア250の光送受信部を用いた撮像のための光路長調整を実行するように制御する。より具体的には、光路長調整用駆動部209を介して1軸ステージ224の位置の制御(光路長制御)を行う。光路長調整処理を実行した後に、血管内にカテーテルを挿入し、血管内の画像取得等処理が実施される。
S506において、制御装置103は、イメージングコア250を収容するカテーテル内の気泡を除去する(再度の)プライミング操作の実施を促すメッセージを報知する。メッセージは、音声出力、表示装置113へのテキスト表示、あるいは警報音の出力、LEDの点灯等、任意の手法で報知すればよい。その後、S502に戻る。以上で図5の一連の処理が終了する。なお、事前のプライミング操作の実行を制御装置103が検知した場合に図5の一連の処理を開始するように構成してもよい。
続いて、図6のフローチャート及び図7を参照して、S502及びS503の処理の詳細を説明する。当該例では、超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であるかどうかを、イメージングコア250の超音波送受信部からの受信信号に基づいて判定する。光送受信部からの信号は使用しない。
S601において、制御装置103は、イメージングコア250の超音波送受信部からの信号を受信する。S602において、制御装置103は、カテーテルシース外面より外側の領域の信号強度を取得する。
S603において、制御装置103は、S602で取得された信号強度が予め格納された閾値(例えば、予め定められた正常値)以上であるか否かを判定する。ここで、図7は、正しくプライミングが行われており、気泡が混在していない時に得られる超音波断層像の一例を示す。気泡が混在していない場合は、図7に示すようにカテーテルシースの多重反射信号が検出されるが、気泡が混在している場合は超音波が伝達しないため、反射信号が得られず、真っ黒な画像が得られることになる。信号強度が予め格納された閾値以上であると判定された場合、S604へ進む。一方、信号強度が予め格納された閾値未満であると判定された場合、S605へ進む。または、超音波送受信部から受信した信号に、カテーテルシースの内面及び外面からの反射信号あるいはその多重反射信号が含まれるか否かを判定し、含まれる場合に超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であると判定するように構成してもよい。
S604において、制御装置103は、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態であると判定し、処理を終了する。S605において、制御装置103は、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態ではないと判定し、処理を終了する。以上で図6の一連の処理が終了する。
続いて、図8のフローチャート及び図9A〜図9Cを参照して、S502及びS503の処理の詳細を説明する。当該例では、超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であるかどうかを、イメージングコア250の光送受信部からの受信信号に基づいて判定する。超音波送受信部からの信号は使用しない。
S801において、制御装置103は、イメージングコア250の光送受信部からの信号を受信する。S802において、制御装置103は、光送受信部の一部を構成するレンズ表面からカテーテルシース内面までの領域の信号強度を取得する。ここで、図9A〜図9Cに、取得される干渉光の強度分布の例を示す。図9Aにおいて、901はレンズ表面、902はカテーテルシース内面、903はカテーテルシース外面を示している。図9Aに示されるように、レンズ表面901、カテーテルシース内面902、カテーテルシース外面903の付近で干渉光の強度が高くなっている様子が分かる。気泡が混在していない正常値は図9Aのような分布となる。
S803において、制御装置103は、S802で取得された信号強度が予め格納された閾値以下であるか否かを判定する。ここで図9Bは、気泡(air)が混在している時のイメージングコア250先端部の縦断面図を示している。このように気泡が混在していると、図9Cの破線で示されるように、図9Aの正常値よりもΔdの範囲(すなわち、レンズ表面からカテーテルシース内面までの領域)で値が大きくなる。S802で取得された信号強度が予め格納された閾値以下であることは、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態(気泡が混在していない状態)であると考えることができる。なお、図9Cの実線は図9Aの干渉光強度分布と同じものを示している。
ここで、S803の処理では、Δdの範囲の信号強度の積分値と、同じ範囲の正常値の積分値とを比較してもよいし、Δdの範囲の平均値同士を比較するように構成してもよい。また、Δdの範囲の中の特定の座標における信号強度同士を比較するように構成してもよい。その際、誤差の影響を低減するために、両者の差が閾値以上である場合に気泡が混在しているものとして判定してもよい。
信号強度が予め格納された閾値以下であると判定された場合、S804へ進む。一方、信号強度が予め格納された閾値より大きい値であると判定された場合、S805へ進む。
S804において、制御装置103は、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態であると判定し、処理を終了する。S805において、制御装置103は、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態ではないと判定し、処理を終了する。以上で図8の一連の処理が終了する。
以上、図6〜図9Cを参照しながら、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態であるかどうかを、超音波送受信部の信号に基づいて判定したり、光送受信部の信号に基づいて判定したりする例を説明した。本発明はこれらの例に限定されるものではなく、これら両方の送受信部の信号を用いて判定してもよい。すなわち、図6、図8の各処理をそれぞれ実行し、どちらの処理でも超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態であると判定された場合に、S503において超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態ではないと判定するように構成してもよい。また、光送受信部から受信したカテーテルシースの内面もしくはカテーテルシース内面より内側の領域からの受信信号の強度あるいは信号間隔に基づいて、超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であるか否かを判定してもよい。
以上説明したように、本実施形態に係る制御装置は、光送受信部と超音波送受信部とを含むイメージングコアからの信号を受信し、受信された光送受信部からの信号及び超音波送受信部からの信号の少なくとも一方に基づいて、超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であるか否かを判定し、適切に実行可能であると判定された場合に、光送受信部を用いた撮像のための光路長調整を実行するように制御する。
これにより、IVUS画像の取得前に気泡が残存していないかどうかの確認作業、そしてOCT画像の取得前に必要な光路調整作業といった一連の作業を自動的に実行することができる。光路長調整はプライミングが確実に行われて気泡が混在していないことが確認された後に実施する必要があるが、本発明に係る処理によれば、ユーザが手順を誤ることを防止し、ひいては誤診断を防止することができる。このように、ユーザの事前確認の負担を低減しつつ、誤診断の発生を防止することが可能となる。
なお、本実施形態ではIVUS機能及びOCT機能を有するデュアルセンサについて説明したが、診断時に必ずしも両方の機能を動作させる必要はなく、一方の機能だけ動作させたい場合がありうる。
光送受信部を用いた撮像を実行する第1のモードと、超音波送受信部を用いた撮像を実行する第2のモードと、光送受信部を用いた撮像と超音波送受信部を用いた撮像とを実行する第3のモードとから、ユーザ操作応じてモード選択を受け付けるように構成してもよい。そして、第2のモードが選択された場合には、光路長調整を実行しないように構成してもよい。これにより、不必要な処理に要する時間を削減することが可能となる。
続いて、図10を参照しながら、本発明の一実施形態に係る信号の折り返しについて説明する。OCTでは、フーリエ変換を行うことにより信号の折り返しが生じ得る。折り返し信号が生じた場合、レンズ表面・カテーテルシース内面・カテーテルシース外面の各信号の位置関係が変わるため、折り返し信号が無い状態であるか否かを判定する必要がある。光路調整されてない状態では、カテーテルのファイバ長のばらつきにより、レンズ表面・カテーテルシース内面・カテーテルシース外面から得られる3つの信号は様々な位置関係を取り得る。
図10において、横軸は光路差を表しており、レンズ表面、カテーテルシース内面、カテーテルシース外面からの各反射信号について、光路差が大きい順に第一の信号、第二の信号、第三の信号として番号を付与している。状態1010の各波形が左側へずれると状態1020となるが、状態1010、状態1020では、信号の折り返しが生じていない。
状態1020の各波形が左側へずれると状態1030となるが、原点を境にしてレンズ表面の波形が折り返されている。折り返されたレンズ表面の波形を、折り返されていないカテーテルシース内面、カテーテルシース外面の波形(三角形で示している)と区別するために放物形で示している。状態1040から状態1090へと遷移するにつれて、原点を境にしてカテーテルシース内面、カテーテルシース外面の各波形も折り返されていく。
このような折り返しが生じていない状態で、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態であるか否かの判定処理を実行する必要がある。ここで、カテーテルシース内面の信号とカテーテルシース外面の信号との間隔は常に一定である。また、レンズ表面・カテーテルシース内面・カテーテルシース外面から得られる3つの信号が折り返された場合、レンズ表面の信号は光路差が大きい側に生じることになる。
そこで、カテーテルシース内面の信号とカテーテルシース外面の信号とがそれぞれ一定光路差(閾値)よりも大きい位置にある場合に、折り返し信号が無い状態であると判定する。図11の例では、状態1010が、折り返し信号が無い状態であると判定され、その他の状態1020〜1090については折り返し信号がある状態であると判定される。
状態1020も実際には信号の折り返しが生じていないものの、状態1020と状態1030とを明確に区別するために、カテーテルシース内面の信号とカテーテルシース外面の信号とがそれぞれ一定光路差(閾値)よりも大きい位置にあることを条件としている。これにより、状態1010だけが折り返し信号が無い状態であると判定されることになる。
以上説明したように、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態であるか否かの判定処理の実施前に光送受信部から得られる反射信号を光路差の大きい信号から順に第一の信号、第二の信号とすると、第一の信号と第二の信号との間隔が所定値であり、且つ、第一の信号の光路差と第二の信号の光路差とがそれぞれ閾値以上である場合に、折り返しが生じていない状態(状態1010)となっているといえる。よって、この場合に判定処理を実行するように構成する。
次に、図11を参照しながら、本発明の一実施形態に係る信号間隔及び信号強度と、超音波受信部の状態との関係を説明する。図11において、横軸は光路差を、縦軸は信号強度を表している。また、Lの文字が付された三角形はレンズ表面の波形を、Iの文字が付された三角形はカテーテルシース内面の波形を、Oの文字が付された三角形はシース外面の波形をそれぞれ表している。
状態1110は、カテーテル内の領域が水(生理食塩水)であり、カテーテル外の領域も水の場合である。カテーテル内の領域が水で満たされており、適切なプライミング状態、すなわち、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態である。状態1120は、カテーテル内の領域が水であり、カテーテル外の領域が空気の場合である。カテーテル内の領域が水で満たされており、適切なプライミング状態、すなわち、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態である。なお、空気が存在するシース外面の信号強度が高くなっている。
状態1030は、カテーテル内の領域が空気であり、カテーテル外の領域も空気の場合である。カテーテル内が空気で満たされており、適切なプライミング状態ではない、すなわち、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態ではない。なお、空気が存在するシース外面の信号強度、シース内面の信号強度が高くなっている。また、レンズ表面の信号とシース内面の信号との間隔が小さくなっている。
状態1040は、カテーテル内の領域が空気であり、カテーテル外の領域は水の場合である。カテーテル内が空気で満たされており、適切なプライミング状態ではない、すなわち、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態ではない。なお、空気が存在するシース内面の信号強度が高くなっている。また、レンズ表面の信号とシース内面の信号との間隔が小さくなっている。
状態1050は、カテーテル内の領域が空気及び水(すなわち、カテーテル内が一部空気)であり、カテーテル外の領域は水の場合である。カテーテル内の領域に空気が含まれており、適切なプライミング状態ではない、すなわち、超音波送受信部による信号の送受信が適切に実行可能な状態ではない。なお、レンズ表面の信号とカテーテルシース内面の信号との間に別の信号が検出されている。
よって、光送受信部から受信したレンズ表面からの反射信号とカテーテルシースの内面からの反射信号との間隔が閾値以上である場合に(状態1110及び状態1120)、超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であると判定することができる。また、光送受信部から受信したカテーテルシースの内面からの反射信号強度が閾値以下である場合に(状態1110及び状態1120)、超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であると判定することができる。一方、レンズ表面からカテーテルシースの内面までの領域内で受信した信号の強度が閾値以上の反射信号である場合に(状態1050)、超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態ではないと判定することができる。
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、2016年9月29日提出の日本国特許出願特願2016−192065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 (15)

  1. 光送受信部と超音波送受信部とを含むイメージングコアからの信号を受信する受信手段と、
    前記受信手段により受信された前記光送受信部からの信号及び前記超音波送受信部からの信号の少なくとも一方に基づいて、前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であるか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段により前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能であると判定された場合に、前記光送受信部を用いた撮像のための光路長調整を実行するように制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする制御装置。
  2. 前記イメージングコアを収容するカテーテルの接続を検知する検知手段をさらに備え、
    前記判定手段は、前記検知手段により前記カテーテルの接続が検知されたことに応じて判定処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記判定手段は、前記超音波送受信部から受信した信号にカテーテルシースの内面及び外面からの反射信号あるいは多重反射信号が含まれる場合に、前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であると判定す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. 前記判定手段は、前記光送受信部から受信したカテーテルシースの内面もしくはカテーテルシース内面より内側の領域からの受信信号の強度あるいは信号間隔に基づいて、前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の制御装置。
  5. 前記判定手段による判定処理の実施前に前記光送受信部から得られる反射信号を光路差の大きい信号から順に第一の信号、第二の信号とすると、
    前記判定手段は、前記第一の信号と前記第二の信号との間隔が所定値であり、且つ、前記第一の信号の光路差と前記第二の信号の光路差とがそれぞれ閾値以上である場合に、前記判定処理を実行することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の制御装置。
  6. 前記判定手段は、前記光送受信部から受信したレンズ表面からの反射信号とカテーテルシースの内面からの反射信号との間隔が閾値以上である場合に、前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であると判定することを特徴とする請求項4に記載の制御装置。
  7. 前記判定手段は、前記光送受信部から受信したカテーテルシースの内面からの反射信号強度が閾値以下である場合に、前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であると判定することを特徴とする請求項4に記載の制御装置。
  8. 前記判定手段は、レンズ表面からカテーテルシースの内面までの領域内で受信した信号の強度が閾値以上の反射信号である場合に、前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態ではないと判定することを特徴とする請求項4に記載の制御装置。
  9. 前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態とは、前記イメージングコアを収容するカテーテル内に気泡が混在していない状態であることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の制御装置。
  10. 前記判定手段により前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能ではないと判定された場合に、前記イメージングコアを収容するカテーテル内の気泡を除去するプライミング操作の実施を促すメッセージを報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の制御装置。
  11. 前記光送受信部を用いた撮像を実行する第1のモードと、前記超音波送受信部を用いた撮像を実行する第2のモードと、前記光送受信部を用いた撮像と前記超音波送受信部を用いた撮像とを実行する第3のモードとから、ユーザ操作に基づいてモードを選択する選択手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記選択手段により前記第2のモードが選択された場合、前記光路長調整を実行しないことを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の制御装置。
  12. 前記制御手段は、前記判定手段により前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能であると判定された場合に、前記光路長調整の実行前に、前記イメージングコアをカテーテル先端側へ移動させることを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の制御装置。
  13. 請求項1乃至12の何れか1項に記載の制御装置と、
    前記光送受信部と前記超音波送受信部とを含む前記イメージングコアを収容するカテーテルと、
    を備える画像診断装置。
  14. コンピュータを、請求項1乃至12の何れか1項に記載の制御装置の各手段として機能させるためのプログラム。
  15. 制御装置の処理方法であって、
    光送受信部と超音波送受信部とを含むイメージングコアからの信号を受信する受信工程と、
    前記受信工程により受信された前記光送受信部からの信号及び前記超音波送受信部からの信号の少なくとも一方に基づいて、前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能な状態であるか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程により前記超音波送受信部による送受信が適切に実行可能であると判定された場合に、前記光送受信部を用いた撮像のための光路長調整を実行するように制御する制御工程と、
    を有することを特徴とする処理方法。
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