JP6809905B2 - Diagnostic imaging device, operating method and program of diagnostic imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、画像診断装置、画像診断装置の作動方法及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to a diagnostic imaging apparatus, an operating method and a program of the diagnostic imaging apparatus.
近年、バルーンカテーテル、ステント等の高機能カテーテルによる血管内治療が行われている。手術前の診断、或いは、手術後の経過確認のため、光干渉断層診断装置（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）や血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ：ＩｎｔｒａＶａｓｃｕｌａｒ Ｕｌｔｒａ Ｓｏｕｎｄ）等の画像診断装置が用いられるのが一般的である。ＯＣＴの改良型として、波長掃引を利用した光干渉断層診断装置（ＳＳ−ＯＣＴ：Ｓｗｅｐｔ−ｓｏｕｒｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）も開発されている。 In recent years, endovascular treatment using a high-performance catheter such as a balloon catheter or a stent has been performed. Diagnostic imaging devices such as optical coherence tomography (OCT) and intravascular ultrasound (IVUS) are used for preoperative diagnosis or postoperative progress confirmation. Is common. As an improved version of OCT, an optical coherence tomography diagnostic device (SS-OCT: Swept-source Optical Coherence Tomography) using wavelength sweep has also been developed.
画像診断装置は、診断の結果得られる、例えば、狭窄率や分枝におけるプラークの存在などの情報から血管部位の治療の必要性を決定する際に使用されたり、治療直後のステントの血管に対する密着率の評価に使用されたり、手技の確認のために使用されている。 The diagnostic imaging device is used to determine the need for treatment of the vascular site from information obtained as a result of the diagnosis, such as the stenosis rate and the presence of plaque in the branch, or the stent adheres to the blood vessel immediately after the treatment. It is used to evaluate the rate and to confirm the procedure.
画像診断装置の多くは、取得した断画面像とともに、断面画像の任意の角度を時系列に積層して生成される縦断面画像を表示することで、医師へ血管全体の病変情報を提供する（特許文献１参照）。 Most diagnostic imaging devices provide doctors with information on the lesions of the entire blood vessel by displaying a vertical cross-sectional image generated by stacking arbitrary angles of the cross-sectional images in chronological order together with the acquired screen-cut image ( See Patent Document 1).
また、医師は治療の際にＸ線画像から治療対象部位を判断する。この際、画像診断装置で表示された縦断面画像とＸ線画像とを比較することで、Ｘ線画像に表示された血管部位上の断面画像を推定している。この推定の際に、ランドマークとして縦断面画像上の分枝を使用している。 In addition, the doctor determines the treatment target site from the X-ray image at the time of treatment. At this time, the cross-sectional image on the blood vessel site displayed on the X-ray image is estimated by comparing the vertical cross-sectional image displayed by the diagnostic imaging apparatus with the X-ray image. In making this estimation, branches on the longitudinal image are used as landmarks.
医師は血管の治療部位を判断するために、Ｘ線画像上に表示されている血管の位置に対応する、画像診断装置で取得された断面画像を確認する必要がある。現在のところ、画像診断装置に表示されている縦断面画像上の分枝位置と、Ｘ線画像上の血管分枝位置とを比較することにより確認作業が実施されている。 In order to determine the treatment site of the blood vessel, the doctor needs to confirm the cross-sectional image acquired by the diagnostic imaging apparatus corresponding to the position of the blood vessel displayed on the X-ray image. At present, confirmation work is carried out by comparing the branch position on the vertical cross-sectional image displayed on the diagnostic imaging apparatus with the blood vessel branch position on the X-ray image.
しかしながら、従来技術では、画像診断装置に表示される縦断面画像は、取得された断面画像の任意の角度の画像を時系列に積層して生成されるが、生成時に使用された角度方向に分枝が存在している保証はない。よって、縦断面画像上に分枝位置を表示させるためには、操作者が任意の角度を操作して分枝を観察できるように縦断面画像を生成し直す必要がある。 However, in the prior art, the vertical cross-sectional image displayed on the diagnostic imaging apparatus is generated by superimposing images of arbitrary angles of the acquired cross-sectional images in time series, but is divided in the angular direction used at the time of generation. There is no guarantee that the branches are present. Therefore, in order to display the branch position on the vertical section image, it is necessary to regenerate the vertical section image so that the operator can operate an arbitrary angle to observe the branch.
分枝が観察可能な縦断面画像を生成し直すのに要する時間は、操作者の画像に対する習熟度に依存するため、分枝が観察可能な縦断面画像の生成に時間がかかる場合がある。 Since the time required to regenerate the vertical cross-sectional image in which the branches can be observed depends on the operator's proficiency with the image, it may take time to generate the vertical cross-sectional image in which the branches can be observed.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、観察に適した縦断面画像の生成を容易にする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for facilitating the generation of a vertical cross-sectional image suitable for observation.
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、
光の送受信を連続的に行う送受信部を、管状組織において軸方向に移動させながら前記管状組織からの反射光を取得し、当該反射光に基づいて画像を生成する画像診断装置であって、
前記反射光に基づいて前記管状組織の断面画像の生成に用いられるラインデータを生成するラインデータ生成手段と、
前記ラインデータに基づいて、前記ラインデータのピークのデータ値が閾値以下であるラインデータを分岐と判定することにより、前記管状組織の分枝を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記管状組織の軸方向と略平行な方向の縦断面画像の構築角度を設定する設定手段と、
前記ラインデータと前記検出手段による検出結果とに基づいて、前記管状組織の軸方向と交差する方向の横断面画像を生成する横断面画像生成手段と、
前記ラインデータと前記構築角度とに基づいて、前記縦断面画像を生成する縦断面画像生成手段と
を備える。
In order to achieve the above object, the diagnostic imaging apparatus according to the present invention has the following configuration. That is,
An diagnostic imaging apparatus that acquires reflected light from the tubular tissue while moving the transmitting / receiving unit that continuously transmits / receives light in the tubular tissue in the axial direction, and generates an image based on the reflected light.
A line data generation means for generating line data used for generating a cross-sectional image of the tubular tissue based on the reflected light, and
Based on the line data, the detection means for detecting the branching of the tubular tissue by determining the line data in which the peak data value of the line data is equal to or less than the threshold value as a branch.
Based on the detection result by the detection means, the setting means for setting the construction angle of the longitudinal sectional image in the direction substantially parallel to the axial direction of the tubular tissue, and
A cross-sectional image generating means that generates a cross-sectional image in a direction intersecting the axial direction of the tubular tissue based on the line data and the detection result by the detecting means.
A vertical cross-sectional image generation means for generating the vertical cross-sectional image based on the line data and the construction angle is provided.
本発明によれば、観察に適した縦断面画像の生成が容易になる。 According to the present invention, it becomes easy to generate a vertical cross-sectional image suitable for observation.
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。 Other features and advantages of the present invention will become apparent in the following description with reference to the accompanying drawings. In the attached drawings, the same or similar configurations are given the same reference numbers.
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。
以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。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。また、明細書を通じて同一の参照符号は同一の構成要素を表している。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the embodiments described below are suitable specific examples of the present invention, various technically preferable limitations are added, but the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless otherwise stated, the present invention is not limited to these aspects. Also, throughout the specification, the same reference numerals represent the same components.
＜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（光干渉断層画像診断装置（ＯＣＴ）または波長掃引利用の光干渉断層画像診断装置（ＯＦＤＩ））１００の外観構成を示す図である。<1. Appearance configuration of diagnostic imaging equipment>
FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of an image diagnostic device (optical interference tomographic image diagnostic device (OCT) or optical interference tomographic image diagnostic device (OFDI) using wavelength sweeping) according to an embodiment of the present invention.
図１に示すように、画像診断装置１００は、光プローブ部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により接続されている。 As shown in FIG. 1, the diagnostic imaging apparatus 100 includes an optical probe unit 101, a scanner / pullback unit 102, and an operation control device 103, and the scanner / pullback unit 102 and the operation control device 103 are signal lines 104. Is connected by.
光プローブ部１０１は、直接血管等の管状組織内に挿入され、伝送された測定光を連続的に管状組織に向けて送信するとともに、管状組織からの反射光を連続的に受信する送受信部を先端に備えるイメージングコアを内挿しており、該イメージングコアを用いることで管状組織の状態を測定する。 The optical probe unit 101 directly inserts into a tubular tissue such as a blood vessel, continuously transmits the transmitted measurement light toward the tubular tissue, and continuously receives the reflected light from the tubular tissue. An imaging core provided at the tip is inserted, and the state of the tubular tissue is measured by using the imaging core.
スキャナ／プルバック部１０２は、光プローブ部１０１が着脱可能に取り付けられるよう構成されており、内蔵されたモータが駆動することで光プローブ部１０１に内挿されたイメージングコアのラジアル動作（管腔内の軸方向の動作及び回転方向の動作）を実現している。また、送受信部が受信した反射光を取得するとともに、信号線１０４を介して該取得した反射光を操作制御装置１０３に送信する。 The scanner / pullback unit 102 is configured so that the optical probe unit 101 can be detachably attached, and the radial operation (inside the cavity) of the imaging core inserted in the optical probe unit 101 is driven by the built-in motor. (Axial movement and rotational movement) are realized. In addition, the transmission / reception unit acquires the received reflected light and transmits the acquired reflected light to the operation control device 103 via the signal line 104.
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、測定結果を管状組織の断面画像として表示するための機能を備える。 The operation control device 103 has a function for inputting various set values and a function for displaying the measurement result as a cross-sectional image of the tubular tissue in performing the measurement.
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光と、測定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、管状組織の軸に直交する方向の横断面画像を複数生成する。 In the operation control device 103, 111 is a main body control unit, which generates interference light data by interfering the reflected light obtained by the measurement with the reference light obtained by separating the measurement light. By processing the line data generated based on the interference light data, a plurality of cross-sectional images in a direction orthogonal to the axis of the tubular structure are generated.
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、各種設定値及び各種指示の入力を行う。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管状組織の複数の断面画像を表示する。 Reference numeral 1111-1 is a printer / DVD recorder, which prints the processing result of the main body control unit 111 and stores it as data. Reference numeral 112 denotes an operation panel, and the user inputs various setting values and various instructions via the operation panel 112. Reference numeral 113 denotes an LCD monitor as a display device, which displays a plurality of cross-sectional images of the tubular tissue generated by the main body control unit 111.
＜２．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。なお、上述したように、画像診断装置には、光干渉断層画像診断装置（ＯＣＴ）及び波長掃引利用の光干渉断層画像診断装置（ＯＦＤＩ）が含まれるが、以下では、主として波長掃引利用の光干渉断層画像診断装置（ＯＦＤＩ）について説明する。<2. Functional configuration of diagnostic imaging equipment>
Next, the functional configuration of the diagnostic imaging apparatus 100 will be described. As described above, the diagnostic imaging apparatus includes an optical interference tomographic image diagnostic apparatus (OCT) and an optical interference tomographic image diagnostic apparatus (OFDI) using wavelength sweep, but in the following, mainly light using wavelength sweep is used. The interference tomographic image diagnostic apparatus (OFDI) will be described.
図２は、画像診断装置１００である、波長掃引利用の光干渉断層画像診断装置の機能構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of an optical interference tomographic image diagnostic device using wavelength sweep, which is an image diagnostic device 100.
２０８は波長掃引光源であり、Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒが用いられる。Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒを用いた波長掃引光源２０８は、カップラ２１４と、ＳＯＡ２１５（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、リング状に結合された光ファイバ２１６と、ポリゴンスキャニングフィルタ２０８ａとを含む、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ−ｃａｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒの一種である。 Reference numeral 208 denotes a wavelength sweep light source, and a Swept Laser is used. The wavelength sweep light source 208 using the Swept Laser is a type of Extended-cavity Laser that includes a coupler 214, a SOA215 (semiconductor optical amplifier), a ring-shaped optical fiber 216, and a polygon scanning filter 208a. ..
ＳＯＡ２１５から出力された光は、光ファイバ２１６を進み、ポリゴンスキャニングフィルタ２０８ａに入り、ここで波長選択された光は、ＳＯＡ２１５で増幅され、最終的にカップラ２１４から出力される。 The light output from the SOA 215 travels through the optical fiber 216 and enters the polygon scanning filter 208a, where the wavelength-selected light is amplified by the SOA 215 and finally output from the coupler 214.
ポリゴンスキャニングフィルタ２０８ａでは、光を分光する回折格子２１２とポリゴンミラー２０９との組み合わせで波長を選択する。具体的には、回折格子２１２により分光された光を２枚のレンズ（レンズ２１０、レンズ２１１）によりポリゴンミラー２０９の表面に集光させる。これにより、ポリゴンミラー２０９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２０８ａから出力されることとなる。このため、ポリゴンミラー２０９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。 In the polygon scanning filter 208a, the wavelength is selected by the combination of the diffraction grating 212 that disperses light and the polygon mirror 209. Specifically, the light dispersed by the diffraction grating 212 is focused on the surface of the polygon mirror 209 by two lenses (lens 210 and lens 211). As a result, only the light having a wavelength orthogonal to the polygon mirror 209 returns to the same optical path and is output from the polygon scanning filter 208a. Therefore, by rotating the polygon mirror 209, it is possible to perform time sweep of the wavelength.
ポリゴンミラー２０９は、例えば、７２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２０９と回折格子２１２とを組み合わせた波長掃引方式により、高速かつ高出力の波長掃引が可能である。 As the polygon mirror 209, for example, a 72-sided mirror is used, and the rotation speed is about 50,000 rpm. A wavelength sweep method that combines a polygon mirror 209 and a diffraction grating 212 enables high-speed and high-output wavelength sweep.
カップラ２１４から出力された波長掃引光源２０８の光は、第１のシングルモードファイバ２３０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２３０は、途中の光カップラ部２３４において第２のシングルモードファイバ２３７及び第３のシングルモードファイバ２３１と光学的に結合されている。従って、第１のシングルモードファイバ２３０に入射された光は、光カップラ部２３４により最大で３つの光路に分割されて伝送される。 The light of the wavelength sweep light source 208 output from the coupler 214 is incident on one end of the first single-mode fiber 230 and transmitted to the tip side. The first single-mode fiber 230 is optically coupled to the second single-mode fiber 237 and the third single-mode fiber 231 at the optical coupler portion 234 in the middle. Therefore, the light incident on the first single-mode fiber 230 is divided into a maximum of three optical paths and transmitted by the optical coupler unit 234.
第１のシングルモードファイバ２３０の光カップラ部２３４より先端側には、非回転部と回転部との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント２０３と、光ロータリジョイント２０３を駆動する回転駆動装置２０４とが設けられている。 On the tip side of the optical coupler portion 234 of the first single-mode fiber 230, an optical rotary joint 203 that connects between the non-rotating portion and the rotating portion and transmits light, and a rotary drive that drives the optical rotary joint 203. A device 204 is provided.
さらに、光ロータリジョイント２０３内の第４のシングルモードファイバ２３５の先端側には、光プローブ部１０１の第５のシングルモードファイバ２３６がアダプタ２０２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２０１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２３６に、波長掃引光源２０８からの光が伝送される。 Further, a fifth single-mode fiber 236 of the optical probe unit 101 is detachably connected to the tip end side of the fourth single-mode fiber 235 in the optical rotary joint 203 via an adapter 202. As a result, the light from the wavelength sweep light source 208 is transmitted to the fifth single-mode fiber 236 which is inserted into the imaging core 201 and can be rotationally driven.
伝送された光は、イメージングコア２０１の先端側から管状組織に対してラジアル動作しながら照射される。そして、管状組織（例えば血管）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２０１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２３０側に戻る。さらに、光カップラ部２３４によりその一部が第２のシングルモードファイバ２３７側に移り、第２のシングルモードファイバ２３７の一端から出射されることで、光検出器（例えばフォトダイオード２１９）にて受光される。 The transmitted light is emitted from the distal end side of the imaging core 201 to the tubular tissue while performing a radial operation. Then, a part of the reflected light scattered on the surface or inside of the tubular tissue (for example, a blood vessel) is taken in by the imaging core 201, and returns to the first single mode fiber 230 side via the reverse optical path. Further, a part thereof is moved to the second single-mode fiber 237 side by the optical coupler unit 234, and is emitted from one end of the second single-mode fiber 237, so that the light is received by a photodetector (for example, a photodiode 219). Will be done.
なお、光ロータリジョイント２０３の回転部側は回転駆動装置２０４のラジアル走査モータ２０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ２０５の回転角度は、エンコーダ部２０６により検出される。さらに、スキャナ／プルバック部１０２は、直線駆動装置２０７を備え、信号処理部２２３からの指示に基づいて、イメージングコア２０１の軸方向の動作を規定する。 The rotating portion side of the optical rotary joint 203 is rotationally driven by the radial scanning motor 205 of the rotational driving device 204. Further, the rotation angle of the radial scanning motor 205 is detected by the encoder unit 206. Further, the scanner / pullback unit 102 includes a linear drive device 207, and defines the axial operation of the imaging core 201 based on an instruction from the signal processing unit 223.
一方、第３のシングルモードファイバ２３１の光カップラ部２３４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２２５が設けられている。当該光路長の可変機構２２５は、光プローブ部１０１を交換して使用した場合の個々の光プローブ部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部として機能する。 On the other hand, at the tip of the third single-mode fiber 231 opposite to the optical coupler portion 234, an optical path length variable mechanism 225 for finely adjusting the optical path length of the reference light is provided. The optical path length variable mechanism 225 changes the optical path length corresponding to the variation in the length so as to absorb the variation in the length of each optical probe unit 101 when the optical probe unit 101 is replaced and used. It functions as an optical path length change part.
具体的には、第３のシングルモードファイバ２３１およびコリメートレンズ２２６が、その光軸方向に矢印２３３で示すように移動自在な１軸ステージ２３２上に設けられている。そして、光プローブ部１０１を交換した場合に、当該１軸ステージ２３２が、光プローブ部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移動することで光路長変化部としての機能を実現する。なお、１軸ステージ２３２はオフセットを調整する調整部としても機能する。例えば、光プローブ部１０１の先端が生体組織の表面に密着していない場合に、１軸ステージにより光路長を微小変化させることで、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となる。 Specifically, a third single-mode fiber 231 and a collimating lens 226 are provided on a uniaxial stage 232 that is movable in the optical axis direction as indicated by an arrow 233. Then, when the optical probe unit 101 is replaced, the uniaxial stage 232 moves a variable range of the optical path length that can absorb the variation in the optical path length of the optical probe unit 101, thereby functioning as an optical path length changing unit. Realize. The uniaxial stage 232 also functions as an adjusting unit for adjusting the offset. For example, when the tip of the optical probe portion 101 is not in close contact with the surface of the living tissue, the optical path length is slightly changed by the uniaxial stage to set the state to interfere with the reflected light from the surface position of the living tissue. It becomes possible.
光路長の可変機構２２５で光路長が微調整された光は、第３のシングルモードファイバ２３１の途中に設けられた光カップラ部２３４で第１のシングルモードファイバ２３０側から得られた光と合波されて、第２のシングルモードファイバ２３７を介してフォトダイオード２１９にて受光される。 The light whose optical path length is finely adjusted by the optical path length variable mechanism 225 is combined with the light obtained from the first single mode fiber 230 side by the optical coupler portion 234 provided in the middle of the third single mode fiber 231. It is waved and received by a photodiode 219 via a second single-mode fiber 237.
このようにしてフォトダイオード２１９にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ２２０により増幅された後、復調器２２１に入力される。この復調器２２１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２２２に入力される。 The interference light received by the photodiode 219 in this way is photoelectrically converted, amplified by the amplifier 220, and then input to the demodulator 221. The demodulator 221 performs demodulation processing for extracting only the signal portion of the interfering light, and the output thereof is input to the A / D converter 222 as an interference light signal.
Ａ／Ｄ変換器２２２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でき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。 The A / D converter 222 samples the interference light signal at, for example, 180 MHz for 2048 points to generate one line of digital data (interference light data). The sampling frequency is set to 180 MHz on the premise that when the wavelength sweep repetition frequency is set to 40 kHz, about 90% of the wavelength sweep cycle (12.5 μsec) can be extracted as 2048 digital data. However, the present invention is not particularly limited to this.
Ａ／Ｄ変換器２２２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２２３に入力される。信号処理部２２３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、管状組織（例えば血管）内の軸方向の各位置での断面画像を生成し、操作パネル１１２からの指示のもと、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１１３に出力する。 The line-based interference light data generated by the A / D converter 222 is input to the signal processing unit 223. In the signal processing unit 223, the interference light data is frequency-decomposed by FFT (Fast Fourier Transform) to generate data in the depth direction (line data), and this is coordinate-transformed into a tubular tissue (for example, a blood vessel). Cross-sectional images at each position in the axial direction are generated and output to the LCD monitor 113 at a predetermined frame rate under the instruction from the operation panel 112.
信号処理部２２３は、光路長調整部制御装置２１８とさらに接続されている。信号処理部２２３は、光路長調整部制御装置２１８を介して１軸ステージ２３２の位置の制御を行う。また、信号処理部２２３は、モータ制御回路２２４と接続されており、モータ制御回路２２４よりビデオ同期信号を受信する。信号処理部２２３では、受信したビデオ同期信号に同期して断面画像の生成を行う。 The signal processing unit 223 is further connected to the optical path length adjusting unit control device 218. The signal processing unit 223 controls the position of the uniaxial stage 232 via the optical path length adjusting unit control device 218. Further, the signal processing unit 223 is connected to the motor control circuit 224, and receives a video synchronization signal from the motor control circuit 224. The signal processing unit 223 generates a cross-sectional image in synchronization with the received video synchronization signal.
また、モータ制御回路２２４のビデオ同期信号は、回転駆動装置２０４にも送られ、回転駆動装置２０４ではビデオ同期信号に同期した駆動信号を出力する。 Further, the video synchronization signal of the motor control circuit 224 is also sent to the rotation drive device 204, and the rotation drive device 204 outputs a drive signal synchronized with the video synchronization signal.
＜３．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２２３における各種処理を実現するための機能構成について説明する。なお、以下では、信号処理部２２３において実現される各種処理のうち、軸に直交する方向の横断面画像を生成する処理及び軸方向の縦断面画像を生成する処理（生成処理）、ならびにラインデータを信号処理部２２３内に格納する処理（格納処理）を中心に説明する。<3. Functional configuration of signal processing unit>
Next, a functional configuration for realizing various processes in the signal processing unit 223 of the diagnostic imaging apparatus 100 will be described. In the following, among various processes realized by the signal processing unit 223, a process of generating a cross-sectional image in the direction orthogonal to the axis, a process of generating a vertical cross-sectional image in the axial direction (generation process), and line data. Will be described mainly in the process (storage process) of storing the image in the signal processing unit 223.
また、以下に説明する生成処理及び格納処理は、専用のハードウェアを用いて実現されてもよいし、各部の機能を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。 Further, the generation process and the storage process described below may be realized by using dedicated hardware, or the functions of each part may be realized by software (by executing a program by a computer).
図３Ａは、画像診断装置１００の信号処理部２２３における生成処理と格納処理とを実現するための機能ブロックならびに当該処理に関連する信号処理部２２３以外の機能ブロックを示した図である。 FIG. 3A is a diagram showing a functional block for realizing the generation process and the storage process in the signal processing unit 223 of the diagnostic imaging apparatus 100, and a functional block other than the signal processing unit 223 related to the process.
図３Ａに示すように、Ａ／Ｄ変換器２２２で生成された干渉光データは、信号処理部２２３内のラインデータ生成部３０１において、モータ制御回路２２４から出力されるラジアル走査モータ２０５のエンコーダ部２０６の信号を用いて、ラジアル走査モータ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ラインからなる横断面画像を生成することとしているが、ライン数はこれに限定されるものではない。 As shown in FIG. 3A, the interference light data generated by the A / D converter 222 is output from the motor control circuit 224 in the line data generation unit 301 in the signal processing unit 223, and is output from the encoder unit of the radial scanning motor 205. Using the signals of 206, processing is performed so that the number of lines per rotation of the radial scanning motor is 512. Here, as an example, a cross-sectional image consisting of 512 lines is generated, but the number of lines is not limited to this.
光の送受信を連続的に行う送受信部を、管状組織において軸方向に移動させながら当該管状組織からの反射光を取得し、ラインデータ生成部３０１は、当該反射光に基づいて管状組織の断面画像の生成に用いられるラインデータ３１４を生成する。 The transmission / reception unit that continuously transmits / receives light is moved in the axial direction in the tubular tissue to acquire the reflected light from the tubular tissue, and the line data generation unit 301 obtains a cross-sectional image of the tubular tissue based on the reflected light. The line data 314 used for the generation of is generated.
ラインデータ生成部３０１から出力されたラインデータ３１４は、制御部３０６からの指示に基づいて、ラジアル走査モータ１回転分ごとに、ラインデータメモリ３０２に格納される。このとき、制御部３０６では、直線駆動装置２０７の移動量検出器より出力されたパルス信号３１３をカウントしておき、ラインデータ３１４をラインデータメモリ３０２に格納する際、それぞれのラインデータ３１４が生成された際にカウントされたカウント値と対応付けて格納する。 The line data 314 output from the line data generation unit 301 is stored in the line data memory 302 for each rotation of the radial scanning motor based on the instruction from the control unit 306. At this time, the control unit 306 counts the pulse signal 313 output from the movement amount detector of the linear drive device 207, and when the line data 314 is stored in the line data memory 302, each line data 314 is generated. It is stored in association with the count value counted when it is done.
なお、ここでは、ラインデータメモリ３０２を配し、ラインデータ３１４と、直線駆動装置２０７の移動量検出器から出力されたパルス信号３１３のカウント値とを対応付けて格納する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、横断面画像生成部３０３の後に断面画像データメモリを配し、横断面画像３１７と、直線駆動装置２０７の移動量検出器から出力されたパルス信号３１３のカウント値とを対応付けて格納するように構成してもよい。 Although the case where the line data memory 302 is arranged and the line data 314 and the count value of the pulse signal 313 output from the movement amount detector of the linear drive device 207 are stored in association with each other has been described here. The present invention is not limited to this. For example, a cross-section image data memory is arranged after the cross-section image generation unit 303, and the cross-section image 317 and the count value of the pulse signal 313 output from the movement amount detector of the linear drive device 207 are stored in association with each other. It may be configured as follows.
図３Ａの説明に戻る。ラインデータメモリ３０２から出力されたラインデータ３１５は、分枝検出部３０２１および横断面画像生成部３０３へ入力される。 Returning to the description of FIG. 3A. The line data 315 output from the line data memory 302 is input to the branch detection unit 3021 and the cross-sectional image generation unit 303.
分枝検出部３０２１は、ラインデータ３１５を用いて、各フレーム画像について管状組織の分枝の方向を角度情報として検出する。これは、断面画像においてどの方向に分枝が延びているかを角度情報として検出するものである。縦断面画像を生成する際には、当該角度情報の少なくともいずれか１つが縦断面画像の構築角度として用いられることになる。これにより、一連のフレーム画像のそれぞれについて分枝の有無、分枝がある場合にはその分枝が延びている方向がわかることになる。 The branch detection unit 3021 uses the line data 315 to detect the direction of the branch of the tubular tissue as angle information for each frame image. This is to detect in which direction the branch extends in the cross-sectional image as angle information. When generating the vertical section image, at least one of the angle information is used as the construction angle of the vertical section image. As a result, it is possible to know whether or not there is a branch for each of the series of frame images, and if there is a branch, the direction in which the branch extends.
また、ラインデータ３１５は、制御部３０６からの指示に基づいて、分枝検出部３０２１から縦断面画像生成部３０４によって読み出される。縦断面画像生成部３０４は、分枝検出部３０２１による検出結果（分枝の角度情報）と、読み出されたラインデータ３１５とを用いて、管状組織の軸方向と略平行な方向の縦断面画像３１６を生成する。 Further, the line data 315 is read out from the branch detection unit 3021 by the longitudinal sectional image generation unit 304 based on the instruction from the control unit 306. The vertical section image generation unit 304 uses the detection result (branch angle information) by the branch detection unit 3021 and the read line data 315 to form a vertical cross section in a direction substantially parallel to the axial direction of the tubular tissue. Generate image 316.
より具体的には、分枝位置設定部３０２２が、分枝検出部３０２１による検出結果に基づいて、管状組織の軸方向と略平行な方向の縦断面画像の構築角度を設定する。例えば、複数のフレームで分枝が検出された場合に、各フレームでの分枝の角度情報のうち所定の位置のフレームにおける角度情報を構築角度として自動的に設定してもよい。所定の位置とは、一般に管状組織の細い側から太い側へプルバック操作が行われることから、例えば、最も太い側に対応するフレームの分枝の角度情報を代表して設定する。これは、太い管状組織の側からの分枝は太い分枝となることが多く、医師の診断対象として重要視されることが多いためである。 More specifically, the branch position setting unit 3022 sets the construction angle of the vertical cross-sectional image in a direction substantially parallel to the axial direction of the tubular tissue based on the detection result by the branch detection unit 3021. For example, when a branch is detected in a plurality of frames, the angle information in the frame at a predetermined position among the angle information of the branch in each frame may be automatically set as the construction angle. Since the pullback operation is generally performed from the thin side to the thick side of the tubular tissue, the predetermined position is set on behalf of the angle information of the branch of the frame corresponding to the thickest side, for example. This is because the branch from the side of the thick tubular tissue is often a thick branch and is often regarded as important as a diagnosis target of a doctor.
ただし、構築角度の設定は当該方法に限定されるものではない。各フレームの分枝の分岐部分の直径に基づいて構築角度を設定してもよい。例えば、当該直径が最も大きいフレームの角度情報を構築角度としてもよい。分枝の直径の算出方法については後述する。 However, the setting of the construction angle is not limited to this method. The construction angle may be set based on the diameter of the branch portion of each frame branch. For example, the angle information of the frame having the largest diameter may be used as the construction angle. The method of calculating the diameter of the branch will be described later.
また、管状組織の主管と側管（分枝）とのなす角度を算出し、当該なす角度に基づいて構築角度を設定してもよい。例えば、管状組織の断面画像とともに撮影したＸ線透視画像から、対象としたい分枝部分における主管と側管とのなす角度の概略値を操作パネル１１２を介して予め入力しておき、当該概略値と近いなす角度を有するフレームの角度情報を構築角度としてもよい。また、状組織の主管と側管（分枝）とのなす角度が最大となるフレームの角度情報を構築角度としてもよい。 Further, the angle formed by the main pipe and the side pipe (branch) of the tubular tissue may be calculated, and the construction angle may be set based on the formed angle. For example, from an X-ray fluoroscopic image taken together with a cross-sectional image of a tubular tissue, an approximate value of an angle formed by a main pipe and a side pipe at a branch portion to be targeted is input in advance via the operation panel 112, and the approximate value is input. The angle information of the frame having an angle close to and may be used as the construction angle. Further, the angle information of the frame that maximizes the angle formed by the main pipe and the side pipe (branch) of the shaped tissue may be used as the construction angle.
ここで、図３Ｂを参照して、管状組織の主管と側管（分枝）とのなす角度の算出方法の一例を説明する。図３Ｂに示すように、点Ａと点Ｂとを結ぶ直線と管状組織の主管とのなす角度をθＡＢとする。各フレームＦ１、Ｆ２のラインデータを用いて図３Ｂにおけるｍ、ｎが求まる。また、フレームＦ１、Ｆ２の間隔よりｐが求まる。これらの情報からｔａｎθＡＢ＝（ｍ−ｎ）／ｐであり、したがってθＡＢ＝ｔａｎ−１｛（ｍ−ｎ）／ｐ｝として算出することができる。Here, an example of a method of calculating the angle formed by the main pipe and the side pipe (branch) of the tubular tissue will be described with reference to FIG. 3B. As shown in FIG. 3B, the angle formed by the straight line connecting the points A and B and the main pipe of the tubular tissue is θ AB . Using the line data of each frame F 1 and F 2 , m and n in FIG. 3B can be obtained. Further, p can be obtained from the interval between the frames F 1 and F 2 . From this information, tan θ AB = (mn) / p, and therefore it can be calculated as θ AB = tan -1 {(mn) / p}.
縦断面画像を生成した場合に表示される分枝の数が最も多くなる角度情報を構築角度としてもよい。さらには、分枝にガイドワイヤが存在している場合には、分枝を通っているガイドワイヤを視認可能なフレームの角度情報を構築角度としてもよい。 The angle information that maximizes the number of branches displayed when the vertical sectional image is generated may be used as the construction angle. Further, when the guide wire is present in the branch, the angle information of the frame in which the guide wire passing through the branch can be visually recognized may be used as the construction angle.
生成された縦断面画像３１６は、制御部３０６からの指示に基づいて、画像処理部３０５により読み出され、ＬＣＤモニタ１１３に表示するための画像処理が施された後、縦断面画像３１６'としてＬＣＤモニタ１１３に出力される。 The generated vertical cross-sectional image 316 is read out by the image processing unit 305 based on the instruction from the control unit 306, is subjected to image processing for display on the LCD monitor 113, and then is used as the vertical cross-sectional image 316'. It is output to the LCD monitor 113.
また、横断面画像生成部３０３は、分枝検出部３０２１による検出結果に基づいて、管状組織の軸方向と交差する方向の横断面画像を生成するフレームを決定し、ラインデータ３１５に対して各種処理（ライン加算平均処理、フィルタ処理等）を施した後にＲθ変換を行い、横断面画像３１７として出力する。生成された横断面画像３１７は、制御部３０６からの指示に基づいて、画像処理部３０５により読み出され、ＬＣＤモニタ１１３に表示するための画像処理が施された後、横断面画像３１７'としてＬＣＤモニタ１１３に出力される。 Further, the cross-sectional image generation unit 303 determines a frame for generating a cross-sectional image in a direction intersecting the axial direction of the tubular tissue based on the detection result by the branch detection unit 3021, and various types of line data 315 are obtained. After performing processing (line addition averaging processing, filter processing, etc.), Rθ conversion is performed, and the image is output as a cross-sectional image 317. The generated cross-sectional image 317 is read out by the image processing unit 305 based on the instruction from the control unit 306, subjected to image processing for display on the LCD monitor 113, and then as the cross-sectional image 317'. It is output to the LCD monitor 113.
ＬＣＤモニタ１１３は、画像処理部３０５において画像処理された横断面画像３１７'と縦断面画像３１６'とを並列して表示する。 The LCD monitor 113 displays in parallel the cross-sectional image 317'and the vertical cross-sectional image 316' that have been image-processed by the image processing unit 305.
＜４．縦断面画像および横断面画像の生成処理＞
続いて、本実施形態に係る画像診断装置１００が実施する縦断面画像および横断面画像の生成処理の詳細について説明する。<4. Longitudinal and cross-sectional image generation processing>
Subsequently, the details of the vertical section image and the cross section image generation process performed by the diagnostic imaging apparatus 100 according to the present embodiment will be described.
図３Ｃは、本実施形態に係る画像診断装置１００が実施する処理の手順を示すフローチャートである。また、図４Ａ乃至図４Ｃは、縦断面画像および横断面画像の生成処理の説明図である。画像診断装置１００は、光の送受信を連続的に行う送受信部を管状組織において軸方向に移動させながら管状組織からの反射光を取得する。 FIG. 3C is a flowchart showing a procedure of processing performed by the diagnostic imaging apparatus 100 according to the present embodiment. 4A to 4C are explanatory views of a vertical section image and a cross section image generation process. The diagnostic imaging apparatus 100 acquires the reflected light from the tubular tissue while moving the transmission / reception unit that continuously transmits and receives light in the tubular tissue in the axial direction.
Ｓ３００１において、ラインデータ生成部３０１は、当該管状組織からの反射光に基づいて管状組織の断面画像の生成に用いられるラインデータを生成する。図４Ａにおける４０１が、ラインデータ生成部３０１により生成されてラインデータメモリ３０２に格納されている各フレームにおけるラインデータである。 In S3001, the line data generation unit 301 generates line data used for generating a cross-sectional image of the tubular tissue based on the reflected light from the tubular tissue. 401 in FIG. 4A is line data in each frame generated by the line data generation unit 301 and stored in the line data memory 302.
Ｓ３００２において、分枝検出部３０２１は、ラインデータ生成部３０１により生成されたラインデータに基づいて、各フレームから管状組織の分枝を検出する。図４Ａにおける４０２が、複数のラインデータ４０１のうちの１つのフレームのラインデータである。４０２１が分枝位置（角度θ）を示している。 In S3002, the branch detection unit 3021 detects the branch of the tubular tissue from each frame based on the line data generated by the line data generation unit 301. 402 in FIG. 4A is the line data of one frame of the plurality of line data 401. 4021 indicates the branch position (angle θ).
４０３は、各フレームにおけるラインデータ４０１のうち、分枝検出部３０２１により分枝が検出されたフレームと、各フレームについて算出された分枝位置（角度θ）とを示している。ラインデータ４０１のうち、一部のフレームで分枝が検出されており、分枝が検出されたフレームの分枝位置（角度θ）が、それぞれθ１、θ２、...、θｎで表されている。なお、分枝位置（角度θ）の算出処理については図５および図６を参照して後述する。Reference numeral 403 indicates a frame in which the branch is detected by the branch detection unit 3021 and a branch position (angle θ) calculated for each frame among the line data 401 in each frame. Branches are detected in some frames of the line data 401, and the branch positions (angle θ) of the frames in which the branches are detected are θ 1 , θ 2 , ..., and θ n , respectively. It is represented. The process of calculating the branch position (angle θ) will be described later with reference to FIGS. 5 and 6.
Ｓ３００３において、分枝位置設定部３０２２は、分枝検出部３０２１による検出結果に基づいて、管状組織の軸方向と略平行な方向の縦断面画像の構築角度を設定する。例えば、図３Ａを参照して説明したように、複数のフレームで分枝が検出された場合に、各フレームでの分枝の角度情報のうち、管状組織の最も太い側（プルバック方向側）に対応するフレームにおける分枝の角度情報を構築角度として設定する。 In S3003, the branch position setting unit 3022 sets the construction angle of the vertical cross-sectional image in the direction substantially parallel to the axial direction of the tubular tissue based on the detection result by the branch detection unit 3021. For example, as described with reference to FIG. 3A, when branching is detected in a plurality of frames, the thickest side (pullback direction side) of the tubular tissue is included in the angle information of the branching in each frame. The angle information of the branch in the corresponding frame is set as the construction angle.
図４Ｂにおける４０４はラインデータであって、分枝位置設定部３０２２により縦断面画像の構築角度が設定される例を示す。ラインデータ４０４の例では、Ｘ番目のフレームの分枝の角度情報であるθｘが縦断面画像の構築角度として設定されたものとする。404 in FIG. 4B is line data, and shows an example in which the construction angle of the vertical cross-sectional image is set by the branch position setting unit 3022. In the example of the line data 404, it is assumed that θ x, which is the angle information of the branch of the Xth frame, is set as the construction angle of the vertical cross-sectional image.
Ｓ３００４において、横断面画像生成部３０３は、ラインデータ生成部３０１により生成されたラインデータと分枝検出部３０２１による検出結果とに基づいて、管状組織の軸方向と交差する方向の横断面画像を生成する。図４Ｂにおける４０６が、横断面画像生成部３０３がＸ番目のフレームについて生成した横断面画像である。４０６の白い線分が縦断面画像の切断面に相当しており、白い楕円部分がＸ番目のフレームの分枝部分である。 In S3004, the cross-sectional image generation unit 303 creates a cross-sectional image in a direction intersecting the axial direction of the tubular tissue based on the line data generated by the line data generation unit 301 and the detection result by the branch detection unit 3021. Generate. 406 in FIG. 4B is a cross-sectional image generated by the cross-sectional image generation unit 303 for the Xth frame. The white line segment of 406 corresponds to the cut surface of the vertical cross-sectional image, and the white elliptical portion is the branch portion of the Xth frame.
Ｓ３００５において、縦断面画像生成部３０４は、ラインデータ生成部３０１により生成されたラインデータと、分枝位置設定部３０２２により設定された構築角度とに基づいて、縦断面画像を生成する。図４Ｂにおける４０５が、縦断面画像生成部３０４が構築角度θｘで生成した縦断面画像の例である。４０５の白い線分がＸ番目のフレームに相当しており、白い楕円部分がＸ番目のフレームの分枝部分である。In S3005, the vertical section image generation unit 304 generates a vertical section image based on the line data generated by the line data generation unit 301 and the construction angle set by the branch position setting unit 3022. 405 in FIG. 4B is an example of a vertical cross-sectional image generated by the vertical cross-sectional image generation unit 304 at a construction angle θ x . The white line segment of 405 corresponds to the Xth frame, and the white elliptical portion is the branch portion of the Xth frame.
Ｓ３００６において、画像処理部３０５は、縦断面画像４０５および横断面画像４０６に画像処理を施してＬＣＤモニタ１１３に表示する。なお、図４Ｃに示すように、Ｍ番目のフレームについて生成された横断面画像４１１と、Ｍ番目のフレームの分枝の角度情報（構築角度）で生成された縦断面画像４１２とを表示しておき、さらに、分枝を含むフレームの位置を示す強調表示マーク４２１〜４２６を併せて表示してもよい。そして、ユーザが強調表示マーク４２２〜４２６の何れかを選択したことに応じて、選択された位置のフレームの横断面画像を再生成し、および当該選択された位置のフレームに関する構築角度で縦断面画像を再生成して、ＬＣＤモニタ１１３に表示し直してもよい。 In S3006, the image processing unit 305 performs image processing on the vertical section image 405 and the cross section image 406 and displays them on the LCD monitor 113. As shown in FIG. 4C, the cross-sectional image 411 generated for the M-th frame and the vertical cross-sectional image 412 generated by the angle information (construction angle) of the branch of the M-th frame are displayed. In addition, highlight marks 421 to 426 indicating the position of the frame including the branch may be displayed together. Then, in response to the user selecting any of the highlight marks 422-426, the cross-sectional image of the frame at the selected position is regenerated, and the vertical section at the construction angle with respect to the frame at the selected position. The image may be regenerated and displayed again on the LCD monitor 113.
さらには、複数のフレームで分枝が検出された場合、それぞれの分枝が観察できるように各フレームに関する構築角度の情報を用いて、複数の縦断面画像を生成してＬＣＤモニタ１１３に表示する構成であってもよい。 Furthermore, when a branch is detected in a plurality of frames, a plurality of vertical cross-sectional images are generated and displayed on the LCD monitor 113 by using the information of the construction angle for each frame so that each branch can be observed. It may be a configuration.
以上説明した一連の処理によれば、観察に適した縦断面画像の生成が容易になる。 According to the series of processes described above, it becomes easy to generate a vertical cross-sectional image suitable for observation.
＜５．分枝の検出方法＞
続いて、図５乃至図７を参照して、分枝検出部３０２１が実施する分枝位置（角度θ）の算出処理について説明する。図５に示すように、各フレームについて、各ラインを走査してピークの輝度値が閾値以下のラインを分枝と判定する。分枝と判定された複数のラインの中心に対応するラインの角度を分枝位置（角度θ）として検出する。図中θａ〜θｂのライン範囲がピークの輝度値が閾値以下であり分枝を示している。ここではθａ〜θｂの中心角度であるθｃが分枝位置として検出される。<5. Branch detection method>
Subsequently, the calculation process of the branch position (angle θ) performed by the branch detection unit 3021 will be described with reference to FIGS. 5 to 7. As shown in FIG. 5, for each frame, each line is scanned and the line whose peak luminance value is equal to or less than the threshold value is determined to be a branch. The angle of the line corresponding to the center of the plurality of lines determined to be branched is detected as the branch position (angle θ). In the figure, the line range of θ a to θ b shows that the peak luminance value is below the threshold value and indicates branching. Here is the center angle θ a ~θ b θ c is detected as a branching position.
あるいは、図６に示すように、偏芯度＝最短径／最大径（Ｌｍａｘ／Ｌｍｉｎ）と定義し、複数フレームについて、着目フレームの偏芯度が前後の隣接するフレームの偏芯度と比較して大きく変化する（着目フレームの偏芯度が大きい）場合に、着目フレームに分枝ありと判定してもよい。そして、最大径の線分とルーメンとの交点と、画像中心とを結ぶ直線が、基準線６０となす角度を分枝位置（角度θ）として検出する。横断面画像６０１〜６０５のうち、横断面画像６０２、６０４、６０５のフレームで分枝が検出されている。Alternatively, as shown in FIG. 6, the eccentricity is defined as the shortest diameter / maximum diameter (L max / L min ), and for a plurality of frames, the eccentricity of the frame of interest is the eccentricity of the adjacent frames before and after. When there is a large change in comparison (the degree of eccentricity of the frame of interest is large), it may be determined that the frame of interest has branches. Then, the angle formed by the straight line connecting the intersection of the line segment having the maximum diameter and the lumen and the center of the image with the reference line 60 is detected as the branch position (angle θ). Of the cross-sectional images 601 to 605, branches are detected in the frames of the cross-sectional images 602, 604, and 605.
より具体的には、図７に示すように、各フレームについて偏芯度を算出してプロットしていくと、分枝ありの着目フレームと、その前後のフレームとでは偏芯度が大きく変化している。例えば、着目フレームの偏芯度と、その前後のフレームの偏芯度との差分Ｄが閾値以上である場合に、着目フレームに分枝があると判定することができる。 More specifically, as shown in FIG. 7, when the eccentricity is calculated and plotted for each frame, the eccentricity changes significantly between the frame of interest with branching and the frames before and after it. ing. For example, when the difference D between the eccentricity of the frame of interest and the eccentricity of the frames before and after it is equal to or greater than the threshold value, it can be determined that the frame of interest has branches.
あるいは、前後それぞれ複数フレームの偏芯度も考慮して、着目フレームの偏芯度と、その前後複数のフレームの偏芯度すべてとの各差分Ｄが閾値以上である場合に、着目フレームに分枝があると判定してもよい。これにより、より高精度に分枝の検出が可能となる。 Alternatively, considering the eccentricity of a plurality of frames before and after, if the difference D between the eccentricity of the frame of interest and all the eccentricities of the plurality of frames before and after it is equal to or greater than the threshold value, the frame of interest is divided. It may be determined that there is a branch. This makes it possible to detect branches with higher accuracy.
[５−１．分枝の直径の相対的な大きさの算出方法]
次に、図８Ａを参照して、各フレームにおける分枝の直径の相対的な大小関係を求める例を説明する。図８Ａにおいて、８０１はラインデータの一例であり、８０２はｘ番目のフレームの横断面画像の一例である。ラインデータ８０１において、分枝の直径に相当する幅ｄθｘを評価するために、幅ｄθｘに含まれるライン数をカウントする。８０３は各フレームにおける縦断面画像の一例であり、ｘ番目のフレームの幅ｄθｘ（ライン数）、ｘ＋１番目の幅ｄθｘ＋１（ライン数）、...、ｎ番目のフレームの幅ｄθｎ（ライン数）が各フレームから算出される。[5-1. How to calculate the relative size of the diameter of a branch]
Next, with reference to FIG. 8A, an example of finding the relative magnitude relationship of the diameters of the branches in each frame will be described. In FIG. 8A, 801 is an example of line data, and 802 is an example of a cross-sectional image of the xth frame. In the line data 801, the number of lines included in the width dθ x is counted in order to evaluate the width dθ x corresponding to the diameter of the branch. 803 is an example of a vertical cross-sectional image in each frame, and the width dθ x (number of lines) of the xth frame, the width dθ x + 1 (number of lines) of the x + 1th frame, ..., the width dθ n (number of lines) of the nth frame. The number of lines) is calculated from each frame.
８０４は、フレーム番号と幅ｄθｎとの関係をプロットした図であり、この例ではフレーム番号ｙにおける幅ｄθｙが最も相対的に大きな値（ライン数）となる。すなわち、番号ｙに対応するフレームが最も直径が大きなフレームとなり、当該直径が最も大きいフレームの角度情報を構築角度として決定するように構成してもよい。当該手法は、直径を直接算出するものではなく、分枝に相当するライン数で相対的に比較を行うものである。804 is a diagram plotting the relationship between the frame number and the width dθ n . In this example, the width dθ y at the frame number y is the relatively large value (number of lines). That is, the frame corresponding to the number y may be the frame having the largest diameter, and the angle information of the frame having the largest diameter may be determined as the construction angle. This method does not directly calculate the diameter, but relatively compares the number of lines corresponding to the branches.
[５−２．分枝の直径の算出方法]
次に、各フレームにおける分枝の直径の算出方法について説明する。図８Ｂの８１１〜８１３は横断面画像の一例である。横断面画像８１１における分枝位置（角度θ）のラインと内腔との交点Ｐを求める。次に、交点Ｐから時計回り、反時計回りにそれぞれ９０度分、所定間隔で点をプロットし、各点について内腔の曲率を求める。曲率の算出方法については後述する。そして、両回りで求められた各点の内腔の曲率のうち最も大きな曲率を判定し、当該最大の曲率と閾値とを比較する。当該曲率が閾値以上の場合、以下にいずれかの手順に従って分枝の直径を算出する。[5-2. How to calculate the diameter of a branch]
Next, a method of calculating the diameter of the branch in each frame will be described. 811 to 813 of FIG. 8B are examples of cross-sectional images. The intersection P between the line of the branch position (angle θ) and the lumen in the cross-sectional image 811 is obtained. Next, points are plotted at predetermined intervals for 90 degrees clockwise and counterclockwise from the intersection P, and the curvature of the lumen is obtained for each point. The method of calculating the curvature will be described later. Then, the largest curvature among the curvatures of the lumens of each point obtained in both directions is determined, and the maximum curvature is compared with the threshold value. If the curvature is greater than or equal to the threshold, the diameter of the branch is calculated according to one of the following procedures.
両回りとも閾値以上の曲率を有する点が検出された場合、横断面画像８１２に示すように、時計回りにおいて検出された点８１２１と、反時計回りにおいて検出された点８１２２とを結ぶ線分８１２３の長さを分枝の直径として算出する。 When a point having a curvature equal to or greater than the threshold value is detected in both directions, as shown in the cross-sectional image 812, a line segment 8123 connecting the point 8121 detected in the clockwise direction and the point 8122 detected in the counterclockwise direction is detected. Is calculated as the diameter of the branch.
片回りのみに閾値以上の曲率を有する点が検出された場合、横断面画像８１３に示すように、検出された点８１３１から、内腔の長軸８１３２に対して垂線を下ろし、当該垂線を延長させた直線８１３３と、反対側の内腔との交点８１３４を求め、検出点８１３１と交点８１３４との距離を分枝の直径として算出する。 When a point having a curvature equal to or higher than the threshold value is detected only in one direction, a perpendicular line is drawn from the detected point 8131 with respect to the long axis 8132 of the lumen, and the perpendicular line is extended as shown in the cross-sectional image 813. The intersection 8134 between the straight line 8133 and the cavity on the opposite side is obtained, and the distance between the detection point 8131 and the intersection 8134 is calculated as the diameter of the branch.
一方、両回りとも閾値以上の曲率を有する点が検出されなかった場合、当該フレームを分枝の検出対象から除外する。 On the other hand, if a point having a curvature equal to or greater than the threshold value is not detected in both directions, the frame is excluded from the detection target of the branch.
続いて図８Ｃを参照して、各点について内腔の曲率を算出する方法を説明する。まず注目点８３１と、回転方向に対して前の点８３２、点８３３、点８３４との合計４つの内腔位置を用いて近似曲線Ａを算出する。次に、同様にして、注目点８３１と、回転方向に対して後の点８３５、点８３６、点８３７との合計４つの内腔位置を用いて近似曲線Ｂを算出する。 Subsequently, with reference to FIG. 8C, a method of calculating the curvature of the lumen at each point will be described. First, the approximate curve A is calculated using a total of four lumen positions of the point of interest 831 and the points 832, 833, and 834 in front of the rotation direction. Next, in the same manner, the approximate curve B is calculated using a total of four lumen positions of the point of interest 831 and the later points 835, 836, and 837 with respect to the rotation direction.
そして、直線Ａの傾きを有し、注目点８３１を通る単位ベクトルａを求め、同様にして、直線Ｂの傾きを有し、注目点８３１を通る単位ベクトルｂを求める。単位ベクトルａ、単位ベクトルｂがなす角θａｂを式（１）により求めて曲率とする。Then, the unit vector a having the slope of the straight line A and passing through the point of interest 831 is obtained, and similarly, the unit vector b having the slope of the straight line B and passing through the point of interest 831 is obtained. The angle θ ab formed by the unit vector a and the unit vector b is obtained by the equation (1) and used as the curvature.
このように、「５−１．分枝の直径の相対的な大きさの算出方法」では分枝の直径と相関を有するライン数を分枝の直径の相対的な大きさとして求めているのに対し、「５−２．分枝の直径の算出方法」では分枝の直径そのものの値を求めている。そのため、各方法で求めた値を直接比較することはできない点に留意すべきである。 In this way, in "5-1. Calculation method of the relative size of the branch diameter", the number of lines having a correlation with the branch diameter is obtained as the relative size of the branch diameter. On the other hand, in "5-2. Calculation method of branch diameter", the value of the branch diameter itself is obtained. Therefore, it should be noted that the values obtained by each method cannot be directly compared.
一般的に、「５−１．分枝の直径の相対的な大きさの算出方法」により直径の相対的な大きさが求められる分枝は、主管（血管）に対して側管（ある血管から分岐して延びる別の血管）が垂直方向に存在するか、あるいは、分枝のサイズが大きく、近赤外光が分枝の血管壁まで到達しない場合の２通りが考えられる。なお、臨床上は、分枝のサイズが大きく近赤外光が分枝の血管壁まで到達しない場合に該当する可能性が高いので、一つのデータセットについて「５−１」、「５−２」のそれぞれの方法で直径が求められた場合、分枝の大きさは「５−１」の方法で求められたものを優先するものとする。 In general, a branch whose relative size of diameter is obtained by "5-1. Calculation method of relative size of diameter of branch" is a side tube (a certain blood vessel) with respect to a main tube (blood vessel). There are two possible cases: there is another blood vessel that branches off from the blood vessel) in the vertical direction, or the size of the branch is large and the near-infrared light does not reach the blood vessel wall of the branch. Clinically, it is highly possible that the branch size is large and the near-infrared light does not reach the blood vessel wall of the branch. Therefore, "5-1" and "5-2" for one data set. When the diameter is obtained by each method of "5-1", the size of the branch is given priority to the one obtained by the method of "5-1".
ここで求められた分枝の直径（あるいはその相対的な大きさ）に基づいて、縦断面画像の構築角度を設定してもよい。例えば、当該直径（あるいは直径の相対的な大きさ）が最も大きいフレームの角度情報を構築角度としてもよい。 The construction angle of the vertical sectional image may be set based on the diameter of the branch (or its relative size) obtained here. For example, the angle information of the frame having the largest diameter (or the relative size of the diameter) may be used as the construction angle.
＜６．分枝と最小内腔径を有するフレームとの距離情報の表示＞
ＬＣＤモニタ１１３は、表示対象である着目フレームの横断面画像および、着目フレームに関する構築角度で生成された縦断面画像を表示するとともに、さらに分枝と最小内腔径を有するフレームとの距離を算出して距離情報を表示してもよい。最小内腔径を有するフレームは診断対象としたい狭窄部を示しており、分枝位置からどの程度の距離に位置しているかの情報は重要である。図９の管状組織の縦断面模式図に示すように、分枝と最小内腔径を有するフレームとの距離は、Ｌ１、Ｌ２、またはＬ３の何れかの方法で算出することができる。<6. Display of distance information between the branch and the frame with the minimum lumen diameter>
The LCD monitor 113 displays a cross-sectional image of the frame of interest to be displayed and a vertical cross-sectional image generated at a construction angle related to the frame of interest, and further calculates the distance between the branch and the frame having the minimum lumen diameter. And display the distance information. The frame with the minimum lumen diameter indicates the stenosis to be diagnosed, and information on how far it is from the branch position is important. As shown in the schematic vertical cross-sectional view of the tubular tissue of FIG. 9, the distance between the branch and the frame having the minimum lumen diameter can be calculated by any of L 1 , L 2 , or L 3. ..
ここでＬ１は、分枝境界位置（Distal edge）と狭窄部位置（最小内腔径を有するフレーム）との距離である。Ｌ２は、分枝中央位置と狭窄部位置（最小内腔径を有するフレーム）との距離である。Ｌ３は、分枝境界位置（Proximal edge）と狭窄部位置（最小内腔径を有するフレーム）との距離である。Here, L 1 is the distance between the branch boundary position (Distal edge) and the stenosis position (frame having the minimum lumen diameter). L 2 is the distance between the central position of the branch and the position of the stenosis (frame having the minimum lumen diameter). L 3 is the distance between the branch boundary position (Proximal edge) and the stenosis position (frame having the minimum lumen diameter).
なお、分枝検出部３０２１により検出されたすべてのフレームの分枝位置から狭窄部位置までの距離を算出して表示する構成であってもよい。なお、分枝が検出されたすべてのフレームについて縦断面画像を生成して表示する場合には、各縦断面画像の表示対象とされている分枝位置から狭窄部位置までの距離を算出して表示する構成であってもよい。 The distances from the branch positions of all the frames detected by the branch detection unit 3021 to the constricted portion positions may be calculated and displayed. When a vertical section image is generated and displayed for all frames in which branching is detected, the distance from the branch position targeted for display of each vertical section image to the stenosis position is calculated. It may be configured to be displayed.
＜７．分枝とステントとの距離情報の表示＞
ＬＣＤモニタ１１３は、表示対象である着目フレームの横断面画像および、着目フレームに関する構築角度で生成された縦断面画像を表示するとともに、さらに分枝とステントとの距離を算出して距離情報を表示してもよい。ステントとは、人体の管状組織（血管、気管、食道、十二指腸、大腸、胆道など）を管腔内部から広げる医療機器である。医師にとって、ステント位置の把握は非常に重要である。<7. Display of distance information between branch and stent>
The LCD monitor 113 displays a cross-sectional image of the frame of interest to be displayed and a vertical cross-sectional image generated at the construction angle of the frame of interest, and further calculates the distance between the branch and the stent to display the distance information. You may. A stent is a medical device that expands the tubular tissues of the human body (blood vessels, trachea, esophagus, duodenum, large intestine, biliary tract, etc.) from inside the lumen. Understanding the stent position is very important for doctors.
図１０の管状組織の縦断面模式図に示すように、分枝とステント１００１の端部との距離は、Ｌ４として算出することができる。Ｌ４は、分枝中央位置とステント端部との距離である。なお、図９で説明したように、分枝境界位置（Distal edge）とステント端部との距離や、分枝境界位置（Proximal edge）とステント１００１との距離を算出する構成であってもよい。As shown in the longitudinal sectional schematic view of the tubular tissue of FIG. 10, the distance between the ends of the branches and the stent 1001 can be calculated as L 4. L 4 is the distance between the central position of the branch and the end of the stent. As described with reference to FIG. 9, the distance between the branch boundary position (Distal edge) and the stent end and the distance between the branch boundary position (Proximal edge) and the stent 1001 may be calculated. ..
なお、以上説明した各実施形態における処理は、マイクロプロセッサで構成される信号処理部２２３によるものである。マイクロプロセッサはプログラムを実行することで、その機能を実現するわけであるから、当然、そのプログラムも本願発明の範疇になる。また、通常、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ可読記憶媒体に格納されており、それのコンピュータが有する読み取り装置（ＣＤ−ＲＯＭドライブ等）にセットし、システムにコピーもしくはインストールすることで実行可能になるわけであるから、係るコンピュータ可読記憶媒体も本願発明の範疇に入ることも明らかである。 The processing in each of the above-described embodiments is performed by the signal processing unit 223 composed of a microprocessor. Since a microprocessor realizes its function by executing a program, that program naturally falls under the category of the present invention. In addition, the program is usually stored in a computer-readable storage medium such as a CD-ROM or a DVD-ROM, set in a reading device (CD-ROM drive, etc.) of the computer, and copied or installed in the system. It is also clear that such a computer-readable storage medium also falls within the scope of the present invention because it becomes feasible.
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。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, in order to make the scope of the present invention public, the following claims are attached.
本願は、２０１４年１２月２６日提出の日本国特許出願特願２０１４−２６５２０４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。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2014-265204 submitted on December 26, 2014, and all the contents thereof are incorporated herein by reference.
Claims (13)
前記反射光に基づいて前記管状組織の断面画像の生成に用いられるラインデータを生成するラインデータ生成手段と、
前記ラインデータに基づいて、前記ラインデータのピークのデータ値が閾値以下であるラインデータを分岐と判定することにより、前記管状組織の分枝を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記管状組織の軸方向と略平行な方向の縦断面画像の構築角度を設定する設定手段と、
前記ラインデータと前記検出手段による検出結果とに基づいて、前記管状組織の軸方向と交差する方向の横断面画像を生成する横断面画像生成手段と、
前記ラインデータと前記構築角度とに基づいて、前記縦断面画像を生成する縦断面画像生成手段と
を備えることを特徴とする画像診断装置。 An diagnostic imaging apparatus that acquires reflected light from the tubular tissue while moving the transmitting / receiving unit that continuously transmits / receives light in the tubular tissue in the axial direction, and generates an image based on the reflected light.
A line data generation means for generating line data used for generating a cross-sectional image of the tubular tissue based on the reflected light, and
Based on the line data, the detection means for detecting the branching of the tubular tissue by determining the line data in which the peak data value of the line data is equal to or less than the threshold value as a branch.
Based on the detection result by the detection means, the setting means for setting the construction angle of the longitudinal sectional image in the direction substantially parallel to the axial direction of the tubular tissue, and
A cross-sectional image generating means that generates a cross-sectional image in a direction intersecting the axial direction of the tubular tissue based on the line data and the detection result by the detecting means.
An image diagnostic apparatus including a vertical cross-sectional image generating means for generating the vertical cross-sectional image based on the line data and the construction angle.
前記設定手段は、前記ユーザ入力により前記複数の強調表示マークの１つが選択された場合、当該選択に基づいて前記構築角度を更新し、
前記縦断面画像生成手段は、前記ラインデータと前記更新された構築角度とに基づいて、前記縦断面画像を再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。 Further equipped with an operation means for accepting user input
When one of the plurality of highlight marks is selected by the user input, the setting means updates the construction angle based on the selection.
The diagnostic imaging apparatus according to claim 7, wherein the longitudinal sectional image generation means regenerates the longitudinal sectional image based on the line data and the updated construction angle.
前記表示手段は、前記算出手段により算出された距離をさらに表示することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の画像診断装置。 When a branch is detected in one or more frames by the detection means, a calculation means for calculating the distance between the frame position where the branch is detected and the frame position having the minimum lumen diameter of the tubular tissue is further provided. ,
The diagnostic imaging apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the display means further displays the distance calculated by the calculation means.
前記表示手段は、前記算出手段により算出された距離をさらに表示することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の画像診断装置。 Further provided with a calculation means for calculating the distance between the frame position of the cross-sectional image of the display target including the branch and the frame position including the stent.
The diagnostic imaging apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the display means further displays the distance calculated by the calculation means.
前記設定手段は、前記分枝の中心に対応する角度情報を、前記構築角度として設定することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の画像診断装置。 The angle information indicating the position of the branch detected in each frame is the angle information corresponding to the center of the branch.
The diagnostic imaging apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the setting means sets angle information corresponding to the center of the branch as the construction angle.
前記画像診断装置が、前記反射光に基づいて前記管状組織の断面画像の生成に用いられるラインデータを生成するラインデータ生成工程と、
前記画像診断装置が、前記ラインデータに基づいて、前記ラインデータのピークのデータ値が閾値以下であるラインデータを分岐と判定することにより、前記管状組織の分枝を検出する検出工程と、
前記画像診断装置が、前記検出工程による検出結果に基づいて、前記管状組織の軸方向と略平行な方向の縦断面画像の構築角度を設定する設定工程と、
前記画像診断装置が、前記ラインデータと前記検出工程による検出結果とに基づいて、前記管状組織の軸方向と交差する方向の横断面画像を生成する横断面画像生成工程と、
前記画像診断装置が、前記ラインデータと前記構築角度とに基づいて、前記縦断面画像を生成する縦断面画像生成工程と
を有することを特徴とする画像診断装置の作動方法。 An diagnostic imaging apparatus that acquires reflected light from the tubular tissue while moving the transmission / reception unit that continuously transmits and receives light in the tubular tissue by a linear drive device in the axial direction, and generates an image based on the reflected light. How it works
A line data generation step in which the diagnostic imaging apparatus generates line data used for generating a cross-sectional image of the tubular tissue based on the reflected light.
A detection step in which the diagnostic imaging apparatus detects a branch of the tubular tissue by determining line data in which the peak data value of the line data is equal to or less than a threshold value based on the line data.
A setting step in which the diagnostic imaging apparatus sets a construction angle of a longitudinal cross-sectional image in a direction substantially parallel to the axial direction of the tubular tissue based on the detection result of the detection step.
A cross-sectional image generation step in which the diagnostic imaging apparatus generates a cross-sectional image in a direction intersecting the axial direction of the tubular tissue based on the line data and the detection result by the detection step.
A method of operating the diagnostic imaging apparatus, wherein the diagnostic imaging apparatus includes a longitudinal sectional image generation step of generating the longitudinal sectional image based on the line data and the construction angle.
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