JP7433248B2 - 駆動ユニット及び画像生成システム - Google Patents

Description

本発明は、駆動ユニット及び画像生成システムに関する。

従来、血管内腔を診断する装置として、血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ：IntraVascular Ultra Sound）や光干渉断層診断（ＯＦＤＩ：Optical Frequency Domain Imaging）画像診断装置等が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１８－１２１８３１号公報

ＩＶＵＳは、例えば慢性完全閉塞（ＣＴＯ：Chronic Total Occlusion）病変に対して経皮的冠動脈形成術（ＰＣＩ：percutaneous coronary intervention）を行うに際して用いることができる。医師は、血管の閉塞箇所にワイヤを通すために、ＩＶＵＳで生成した画像を用いて手技を行う。具体的には、例えば医師は、血管内膜（intimal）の位置と、操作するワイヤの向き及び位置とを、ＩＶＵＳで生成した２次元画像を見て特定し、特定した位置関係に基づいて、３次元的な位置関係を頭の中でイメージする。実際に手技を行う際には、医師は、血管造影（Angio）画像を見ながら、ＩＶＵＳで生成した画像に基づいてイメージした３次元的な位置関係がAngio画像上において相当する位置を想像して、ワイヤの操作を行う。

しかしながら、このように手技を行う場合、血管内膜及びワイヤの３次元的な位置関係を想像しながら手技を行うため、医師にとっては難易度が高く、手技の時間がかかりやすい。また、手技の成否が、医師の技量によるところも大きくなりやすい。

一方、ＯＦＤＩは、例えば血管の分岐部病変に対してステントを留置する手技を行うに際して用いることができる。具体的には、例えば医師は、患者の血管の分岐箇所において所望の位置にワイヤを通すために、ＯＦＤＩにより生成された３次元画像を確認しながら、手技を行う。

しかしながら、ＯＦＤＩは、光学的性質を利用して撮像を行うものであるため、撮像を行う場合には、血管中の血液を除去する必要がある。そのため、撮像に際しては、血管に造影剤を流して撮像を行い、その後、撮像された画像に基づいて生成された３次元画像を医師が確認して、ワイヤ操作を行う。ＯＦＤＩによる撮像と、医師によるワイヤ操作とは、ワイヤが所望の位置に通るまで、順に繰り返される。このように、ＯＦＤＩにより生成された３次元画像を確認しながら手技を行う場合、撮像とワイヤ操作とを順に行うため、手技を完了するまでに時間がかかる。また、医師が確認する３次元画像が、必ずしも現在のワイヤの位置と一致するとは限らない。つまり、リアルタイム性が損なわれやすい。

本発明の目的は、医師等による手技に際して、撮像した患者の画像を継続的に更新可能な駆動ユニット及び画像生成システムを提供することである。

本発明の第１の態様としての駆動ユニットは、カテーテルに収容され先端に超音波送受信部を備えるイメージングコアを接続可能な接続部と、前記接続部に前記イメージングコアが接続された状態において、前記イメージングコアを、前記カテーテルの長手方向に沿って連続的に往復運動させる往復駆動部と、を備える。

本発明の一実施形態としての駆動ユニットにおいて、前記往復駆動部は、ピストンクランク機構により、前記イメージングコアを往復運動させる。

本発明の一実施形態としての駆動ユニットにおいて、前記往復駆動部は、クランク軸を中心とした回転運動を行うクランクアームと、一端側において前記クランクアームに接続され、他端側においてシリンダの延在方向に沿って変位可能なピストンに接続されているコネクティングロッドとを備え、前記コネクティングロッドは、前記一端側における前記クランクアームへの接続位置が可変に構成されている。

本発明の一実施形態としての駆動ユニットにおいて、前記往復駆動部は、前記イメージングコアを、１５フィート毎秒以上の速度で往復運動させる。

本発明の一実施形態としての駆動ユニットは、前記接続部に前記イメージングコアが接続された状態において、前記イメージングコアが備える駆動シャフトを、前記イメージングコアの長手方向を軸として回転させる回転駆動部をさらに備える。

本発明の一実施形態としての駆動ユニットは、当該駆動ユニットが前記超音波送受信部と電気的に接続された状態で、前記超音波送受信部と電気信号の送受信を行う電気信号送受信部をさらに備える。

本発明の一実施形態としての駆動ユニットは、前記接続部に前記イメージングコアが接続された状態において、前記イメージングコアを前記カテーテルの長手方向に沿って先端側から後端側に変位させる直線駆動部をさらに備える。

本発明の第２の態様としての画像生成システムは、上述の駆動ユニットと、前記超音波送受信部で受信された超音波信号に基づいて、撮像画像を生成する情報処理装置と、を備える。

本発明の一実施形態としての画像生成システムにおいて、前記情報処理装置は、前記イメージングコアの往復運動に応じて前記超音波送受信部で受信された新たな超音波信号に基づいて、前記生成した撮像画像を更新する。

本発明の一実施形態としての画像生成システムにおいて、前記情報処理装置は３次元の撮像画像を生成する。

本発明によると、医師等による手技に際して、撮像した患者の画像を継続的に更新可能な駆動ユニット及び画像生成システムを提供できる。

第１実施形態に係る画像生成システムの構成の一例を示す概略図である。 図１の画像生成システムの概略構成の一例を示す機能ブロック図である。 図２の往復駆動部の具体的な構成の一例を示す模式図である。 図２の表示部に表示される３次元画像の一例を示す模式図である。 第２実施形態に係る画像生成システムの構成の一例を示す概略図である。 図５の画像生成システムの概略構成の一例を示す機能ブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付している。以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるため、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る画像生成システム１の構成の一例を示す概略図である。図２は、図１の画像生成システム１の概略構成の一例を示す機能ブロック図である。画像生成システム１は、カテーテル１０と、モータドライブユニット（以下、単に「ＭＤＵ」ともいう）２０と、情報処理装置３０とを備える。本実施形態におけるＭＤＵ２０は、本発明における駆動ユニットとして機能する。すなわち、ＭＤＵ２０は、駆動ユニットが具体化されたものの一例を示すものである。

画像生成システム１は、カテーテル１０がＭＤＵ２０に接続された状態で使用される。また、画像生成システム１は、ＭＤＵ２０と情報処理装置３０とが有線又は無線により通信可能に接続された状態で使用される。ＭＤＵ２０と情報処理装置３０とは、例えば図１に示すように、信号線等を収容したケーブル４０により接続されている。ＭＤＵ２０と情報処理装置３０とは、例えばＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークにより、無線接続されていてもよい。

画像生成システム１は、例えば医師が手技を行う際に、患者の体内の特定の箇所を撮像するために用いられる。特定の箇所は、例えば診断対象の箇所であり、具体的には、例えば血管内の箇所であってよい。

具体的には、カテーテル１０が患者の体内の特定の箇所に挿入され、カテーテル１０に収容されたイメージングコア１１により、当該特定の箇所の３次元構造に関する情報が収集される。そして、イメージングコア１１から、収集された情報の信号がＭＤＵ２０に送信される。ＭＤＵ２０は、イメージングコア１１から受信した信号を、情報処理装置３０に送信する。情報処理装置３０は、受信した信号に基づいて特定の箇所の３次元画像を生成し、ディスプレイ等の表示部３４に表示する。医師は、表示部３４に表示された３次元画像を見ながら、手技を行うことができる。

カテーテル１０は、患者の体内に直接挿入される。カテーテル１０は、長手方向に移動自在である。カテーテル１０は、内部にイメージングコア１１を収容する。イメージングコア１１は、長手方向を軸として回転自在に、カテーテル１０に収容されている。イメージングコア１１の先端には、超音波送受信部１２が設けられている。イメージングコア１１は、超音波送受信部１２から、例えば患者の血管組織に向けて超音波を出射し、出射した超音波の反射波を受光することにより、患者の体内の特定の箇所の３次元構造に関する情報を、超音波信号として収集する。

超音波送受信部１２は、ハウジング１３に収納されている。ハウジング１３には、カテーテル１０がＭＤＵ２０に接続された状態において、ＭＤＵ２０からのイメージングコア１１の長手方向を軸とした回転運動と、後述する往復運動とを伝達するための駆動シャフト１４が接続されている。すなわち、イメージングコア１１は、超音波送受信部１２が設けられたハウジング１３と駆動シャフト１４とにより構成される。

また、カテーテル１０は、後端に、カテーテル１０をＭＤＵ２０に接続するための接続部１５を備える。カテーテル１０の接続部１５が、ＭＤＵ２０の接続部２５に接続されることにより、カテーテル１０がＭＤＵ２０に接続される。

ＭＤＵ２０は、カテーテル１０のイメージングコア１１の動作を制御するとともに、カテーテル１０と情報処理装置３０との中継装置として機能する。ＭＤＵ２０は、カテーテル１０の接続部１５と接続される接続部２５を備える。接続部２５は、例えば接続コネクタにより構成されていてよい。ただし、接続部２５は、接続コネクタ以外の他の接続可能な機構又は部品により構成されていてよい。

カテーテル１０の接続部１５とＭＤＵ２０の接続部２５とが接続されることにより、カテーテル１０とＭＤＵ２０とは、機械的かつ電気的に互いに接続される。カテーテル１０とＭＤＵ２０とが機械的に接続されることにより、後述するような、ＭＤＵ２０の制御によるイメージングコア１１の駆動が可能となる。また、カテーテル１０とＭＤＵ２０とが電気的に接続されることにより、カテーテル１０とＭＤＵ２０とにおける信号の送受信が可能となる。

ＭＤＵ２０は、カテーテル１０と接続された状態において、イメージングコア１１を動作させる駆動ユニットとして機能する。ＭＤＵ２０は、往復駆動部２１を備える。往復駆動部２１は、ＭＤＵ２０がカテーテル１０に接続された状態において、カテーテル１０の長手方向に沿って、イメージングコア１１を連続的に往復運動させる。往復駆動部２１は、例えばピストンクランク機構を含んで構成されていてよい。

図３は、図２の往復駆動部２１の具体的な構成の一例を示す模式図であり、ピストンクランク機構により構成される場合の往復駆動部２１の具体例を示す模式図である。往復駆動部２１は、例えば図３に示すようにピストンクランク機構により構成される場合、シリンダ２１１と、ピストン２１２と、コネクティングロッド２１３と、クランクシャフト２１４とを備える。クランクシャフト２１４は、クランクアーム２１５を備える。クランクアーム２１５は、一端がクランク軸側に位置し、他端がクランクシャフト２１４の径方向外側に位置する。クランクアーム２１５は、クランク軸を中心とした回転運動を行う。コネクティングロッド２１３の一端は、クランクアーム２１５の上記他端に接続されている。また、コネクティングロッド２１３の他端は、ピストン２１２に接続されている。ピストン２１２は、シリンダ２１１の延在方向に沿って変位可能となるように、シリンダ２１１の内部に配置されている。クランクシャフト２１４が回転すると、クランクアーム２１５及びコネクティングロッド２１３を介して、クランクシャフト２１４の回転運動がシリンダ２１１の延在方向の直線運動に変換される。このようにして、クランクシャフト２１４が回転することにより、ピストン２１２はシリンダ２１１の延在方向に往復運動を行う。

カテーテル１０とＭＤＵ２０とが接続された状態において、ピストン２１２がイメージングコア１１の駆動シャフト１４に機械的に接続されることにより、ピストン２１２の直線運動（つまり往復運動）がイメージングコア１１に伝達される。これにより、イメージングコア１１を往復運動させることができる。イメージングコア１１の往復運動に伴い、駆動シャフト１４に接続されたハウジング１３内の超音波送受信部１２が、カテーテル１０の長手方向に沿った往復運動を行う。

往復駆動部２１によるイメージングコア１１の往復運動の速度が速いほど、超音波送受信部１２はよりリアルタイムな特定の箇所の走査（３次元構造に関する情報の収集）を行うことができる。そのため、往復駆動部２１によるイメージングコア１１の往復運動の速度は、速い方が好ましい。往復駆動部２１は、例えば、イメージングコア１１を、１５フィート毎秒以上の速度で往復運動させることが好ましい。

イメージングコア１１の往復運動により、超音波送受信部１２は、特定の箇所について、所定の範囲にわたる走査を行うことができる。具体的には、超音波送受信部１２は、往復運動の変位長にわたる走査を行うことができる。往復運動の変位長は、クランクアーム２１５の長さに応じて定まる。コネクティングロッド２１３のクランクアーム２１５に接続される一端側について、クランクアーム２１５に接続される位置が可変となるように構成してもよい。つまり、コネクティングロッド２１３は、一端側におけるクランクアーム２１５への接続位置が可変に構成されていてよい。これにより、例えば画像生成システム１のユーザ等に、往復運動の変位長を変更させることができる。変位長は、例えば１～２０ｍｍの範囲で変更可能に構成されてよい。ただし、変位長の変更可能な範囲は、これに限られず、画像生成ユニット１において所望される範囲に適宜設定されてよい。

なお、往復駆動部２１は、必ずしもピストンクランク機構を含んでいなくてもよい。往復駆動部２１は、イメージングコア１１を往復運動させることが可能な任意の機構により構成されていてよい。

ＭＤＵ２０は、さらに回転駆動部２２と、電気信号送受信部２３と、通信部２４と、直線駆動部２６とを備える。

回転駆動部２２は、カテーテル１０がＭＤＵ２０に接続された状態において、イメージングコア１１を回転させる。具体的には、回転駆動部２２は、イメージングコア１１の駆動シャフトを、イメージングコア１１の長手方向を軸として回転運動させる。回転駆動部２２は、例えば内蔵するモータを駆動することにより、イメージングコア１１を回転させることができる。イメージングコア１１の回転運動により、超音波送受信部１２が長手方向を軸とした回転運動を行う。これにより、超音波送受信部１２は、患者の体内の特定の箇所について、イメージングコア１１の周方向に沿った走査を行うことができる。

電気信号送受信部２３は、カテーテル１０がＭＤＵ２０に接続された状態において、カテーテル１０の超音波送受信部１２と電気信号の送受信を行う。例えば、電気信号送受信部２３は、超音波送受信部１２に対して、３次元構造に関する情報の収集を開始及び停止させる電気信号を送信する。電気信号送受信部２３は、例えばＭＤＵ２０に設けられている各種ボタンもしくはスイッチに対する入力操作に基づいて、又は、情報処理装置３０から受信した信号に基づいて、各種電気信号を送信することができる。また、例えば、電気信号送受信部２３は、超音波送受信部１２から、３次元構造に関する情報の収集結果としての超音波信号に対応する電気信号を受信する。なお、本実施形態では、ＭＤＵ２０が電気信号送受信部２３を備える場合について説明するが、電気信号送受信部２３は、必ずしもＭＤＵ２０が備えていなくてもよく、例えば情報処理装置３０が備えていてもよい。

直線駆動部２６は、イメージングコア１１のプルバック動作を実行する。直線駆動部２６は、例えばモータを備え、モータを駆動させることにより、イメージングコア１１をカテーテル１０の長手方向に沿って先端側から後端側に変位させる。例えば、直線駆動部２６は、０．５ｍｍ／ｓ～１０ｍｍ／ｓの速度でイメージングコア１１を変位させることができる。直線駆動部２６は、イメージングコア１１を、往復駆動部２１による変位長よりも長い距離変位させることができる。直線駆動部２６は、イメージングコア１１を、例えば１５０ｍｍ変位させることができる。ただし、直線駆動部２６を変位させる距離はこれにかぎられず、画像生成ユニット１において所望される範囲に適宜設定されてよい。

本実施形態において、イメージングコア１１は、第１の動作と第２の動作とを実行可能である。イメージングコア１１は、例えばＭＤＵ２０に設けられている各種ボタンもしくはスイッチに対する入力操作に基づいて、又は、情報処理装置３０から受信した信号に基づいて、第１の動作又は第２の動作のいずれかを実行する。

第１の動作は、往復駆動部２１と回転駆動部２２とにより実行される動作である。第１の動作は、イメージングコア１１が、往復駆動部２１による駆動により往復運動を行いながら、回転駆動部２２による駆動により回転運動を行う動作である。イメージングコア１１が第１の動作を行っている間、超音波送受信部１２は、超音波を出射し、超音波の反射波を受光することにより、３次元構造に関する情報の収集を行う。往復運動により、超音波送受信部１２は、所定の範囲の３次元構造に関する情報の収集を連続的に実行する。超音波送受信部１２は、３次元構造に関する情報の収集結果としての信号を、都度、ＭＤＵ２０に送信する。

第２の動作は、直線駆動部２６と回転駆動部２２とにより実行される動作である。第２の動作は、イメージングコア１１が、直線駆動部２６による駆動により先端側から後端側への変位を行いながら、回転駆動部２２による駆動により回転運動を行う動作である。イメージングコア１１が第２の動作を行っている間、超音波送受信部１２は、超音波を出射し、超音波の反射波を受光することにより、３次元構造に関する情報の収集を行う。第２の動作では、イメージングコア１１が直線駆動部２６により変位されるため、第１の動作と比較して、より広い範囲の画像を取得することができる。

ＭＤＵ２０は、往復駆動部２１、回転駆動部２２及び直線駆動部２６を備えることにより、ユーザが確認したい画像に応じて、第１の動作又は第２の動作を選択的に実行させることができる。なお、以下では、特に第１の動作に関する処理を中心に説明する。

通信部２４は、情報処理装置３０と有線通信若しくは無線通信、又は有線通信及び無線通信の組合せの通信を行うことにより、各種情報の送受信を行う。本実施形態では、通信部２４は、ケーブル４０を用いた有線通信により、情報の送受信を行う。通信部２４は、例えば、超音波送受信部１２から受信した３次元構造に関する情報の収集結果を、情報処理装置３０に送信する。通信部２４は、超音波送受信部１２から継続的に送信される３次元構造に関する情報の収集結果を、都度、情報処理装置３０に送信してよい。通信部２４は、超音波送受信部１２から継続的に送信される３次元構造に関する情報の収集結果を、一定の時間間隔で、情報処理装置３０に送信してもよい。例えば、通信部２４は、超音波送受信部１２から継続的に送信される３次元構造に関する情報の収集結果を、１往復分の往復運動が行われる時間間隔で、情報処理装置３０に送信してもよい。この場合、通信部２４は、１往復分の収集結果が蓄積されると、情報処理装置３０に送信する。

また、ＭＤＵ２０には、上述した各種機能ブロックの他に、各種ボタン及びスイッチが設けられる。医師等のユーザは、これらのボタン及びスイッチを操作することで、ＭＤＵ２０に特定の動作を実行させることができる。

情報処理装置３０は、例えばコンピュータ装置等により構成されている。情報処理装置３０は、ＭＤＵ２０を介して受信した信号に基づき、超音波送受信部１２により走査された患者の体内の特定の箇所の３次元画像（以下「撮像画像」ともいう）を生成し、表示する。情報処理装置３０は、機能ブロックとして、例えば図２に一例として示すように、制御部３１と、記憶部３２と、通信部３３と、表示部３４と、入力部３５とを備える。

制御部３１は、情報処理装置３０が備える各機能ブロックをはじめとして、情報処理装置３０の全体を制御及び管理するプロセッサである。制御部３１は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成される。プロセッサにより実行されるプログラムは、例えば記憶部３２又は外部の記憶媒体等に格納される。

制御部３１は、ＭＤＵ２０を介して受信した信号に基づき、撮像画像を生成する。具体的には、情報処理装置３０は、ＭＤＵ２０を介して、通信部３３から、超音波送受信部１２により受信された超音波信号に対応する電気信号を受信し、当該電気信号に基づいて、撮像画像を生成する。制御部３１は、３次元の撮像画像を生成してよい。３次元の撮像画像を生成することにより、撮像画像が表示部３４に表示されると、ユーザは、撮像された特定の部位を、容易に３次元的に把握しやすくなる。

制御部３１は、ＭＤＵ２０から継続的に送信される信号に基づき、継続的に撮像画像を生成してよい。制御部３１は、生成された最新の撮像画像により、過去の撮像画像を更新してよい。これにより、制御部３１は、最新の撮像画像を生成し続けることができる。最新の撮像画像が表示部３４に表示されることにより、ユーザは、リアルタイムの撮像画像を確認することができる。そのため、ユーザは、リアルタイムの撮像画像を見ながら、手技を行うことができる。

記憶部３２は、多様なメモリデバイスを有し、用途に応じてそれぞれ各種情報、例えば、制御部３１の動作に必要なデータなどを記憶する。例えば、記憶部３２は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されることができる。記憶部３２は、各種情報や情報処理装置３０を動作させるためのプログラム等を記憶する。また、記憶部３２は、ワークメモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）等のデバイスも有する。

記憶部３２は、例えばＭＤＵ２０から受信した信号のデータを記憶してよい。記憶部３２は、例えば生成した撮像画像のデータを記憶してよい。この場合、記憶部３２は、生成した撮像画像を、都度記憶することにより、撮像画像の時系列的な変化を履歴として記憶してよい。

通信部３３は、ＭＤＵ２０と有線通信若しくは無線通信、又は有線通信及び無線通信の組合せの通信を行うことにより、各種情報の送受信を行う。本実施形態では、通信部３３は、ケーブル４０を用いた有線通信により、情報の送受信を行う。通信部３３は、例えば、３次元構造に関する情報の収集結果を、ＭＤＵ２０から受信する。

表示部３４は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electroluminescence Display）等の周知のディスプレイにより構成される表示デバイスである。

表示部３４は、制御部３１により生成された撮像画像が表示される。例えば、表示部３４には、図４に一例として示すように、制御部３１により生成された３次元画像が表示される。ユーザは、表示部３４に表示された撮像画像を見て、撮像された箇所の状態を把握することができる。表示部３４は、制御部３１により撮像画像が更新されるたび、更新された最新の撮像画像を表示することが好ましい。これにより、ユーザは、最新の撮像画像をリアルタイムで確認することができる。

入力部３５は、例えばユーザからの操作入力を受け付けるものである。入力部３５は、例えば、操作ボタン（操作キー）により構成される。入力部３５をタッチスクリーンにより構成し、表示デバイスの一部にユーザからの操作入力を受け付ける入力領域を表示して、ユーザによるタッチ操作入力を受け付けてもよい。

ここで、カテーテル１０の超音波送受信部１２による３次元構造に関する情報の収集と、情報処理装置３０の制御部３１による３次元画像の生成について、一例を挙げてさらに具体的に説明する。超音波送受信部１２は、例えば１回転の間に５１２回の超音波の送信を行う。この場合、超音波送受信部１２は、１回転の間に５１２回の反射波の受信を行う。超音波送受信部１２は、受信した５１２回分の信号を、ＭＤＵ２０を介して情報処理装置３０に送信する。情報処理装置３０は、この信号を受信し、制御部３１において、所定の演算処理を行うことで、超音波送受信部１２の回転中心から放射線方向に延びる５１２本のラインデータを得る。このラインデータは回転の中心位置では密で、回転中心から離れるに従い互いに粗となる。制御部３１は、ラインデータにおける各ライン間を補間することにより、ライン間の画素を生成する処理を行う。この結果、血管の軸方向に直交する方向の血管断層画像（超音波断層画像）が生成できる。制御部３１は、このような血管断層画像を、往復運動の変位長分、生成する。そして、生成した複数の血管断層画像をつなぎ合わせることにより、３次元画像を生成する。

このように、本実施形態に係る画像生成システム１によれば、駆動ユニットとして機能するＭＤＵ２０が、イメージングコア１１をカテーテル１０の長手方向に沿って連続的に往復運動させる往復駆動部２１を備えるため、所定の範囲の３次元構造に関する情報の収集が連続的に継続して実行される。情報処理装置３０は、収集結果としての信号を受信すると、撮像画像を生成する。情報処理装置３０は、連続的に収集される情報を用いて最新の撮像画像を生成し続けることができるため、医師等による手技に際して、撮像した患者の画像を継続的に更新可能となる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る画像生成システム２の構成の一例を示す概略図である。図６は、図５の画像生成システム２の概略構成の一例を示す機能ブロック図である。第１実施形態では、ＭＤＵ２０が駆動ユニットとして機能する場合の例について説明した。第２実施形態では、駆動ユニットが、ＭＤＵとは独立した装置として構成される場合の例について説明する。ここでは、第２実施形態に係る画像生成システム２について、第１実施形態に係る画像生成システム１と異なる点を中心に説明する。なお、本実施形態について、第１実施形態と同じ部材については、同一の参照符号を付す。

図５に示すように、本実施形態に係る画像生成システム２は、カテーテル１０と、駆動ユニット５０と、ＭＤＵ６０と、情報処理装置３０とを備える。カテーテル１０及び情報処理装置３０の機能及び構成は、第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

画像生成システム２は、カテーテル１０と駆動ユニット５０とが接続され、駆動ユニット５０とＭＤＵ６０とが接続され、ＭＤＵ６０と情報処理装置３０とが接続された状態で使用される。カテーテル１０と駆動ユニット５０、及び、駆動ユニット５０とＭＤＵ６０は、それぞれ機械的かつ電気的に互いに接続される。ＭＤＵ６０と情報処理装置３０とは、有線又は無線により通信可能に接続される。ＭＤＵ６０と情報処理装置３０とは、例えば第１実施形態と同様に、ケーブル４０により接続されている。

駆動ユニット５０は、カテーテル１０と接続された状態において、イメージングコア１１の往復運動の動作を制御する。駆動ユニット５０は、イメージングコア１１を往復運動させるための往復駆動部２１を備える。往復駆動部２１は、例えばピストンクランク機構を含んで構成されていてよい。往復駆動部２１の機能及び構成は、第１実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。

駆動ユニット５０は、さらに、カテーテル１０の接続部１５と接続される第１接続部２７を備える。第１接続部２７は、例えば接続コネクタにより構成されていてよい。

また、駆動ユニット５０は、ＭＤＵ６０と接続するための第２接続部２８を備える。駆動ユニット５０とＭＤＵ６０とは、例えばケーブルにより接続される。第２接続部２８は、ケーブルを接続可能なコネクタにより構成されていてよい。なお、ここで使用されるケーブルは、ＭＤＵ６０による回転運動を伝達可能であり、かつ、ＭＤＵ６０と電気信号の送受信が可能である。

ＭＤＵ６０は、カテーテル１０と接続された駆動ユニット５０と接続された状態において、イメージングコア１１の回転運動の動作及びプルバック動作を制御するとともに、カテーテル１０と情報処理装置３０との中継装置として機能する。本実施形態において、ＭＤＵ６０は、公知のＭＤＵとすることができる。

ＭＤＵ６０は、回転駆動部２２と、電気信号送受信部２３と、通信部２４と、接続部２５と、直線駆動部２６とを備える。回転駆動部２２、電気信号送受信部２３、通信部２４、接続部２５及び直線駆動部２６の機能及び構成は、第１実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、本実施形態では、接続部２５は、カテーテル１０ではなく、駆動ユニット５０に接続される点で、第１実施形態と異なる。

本実施形態に係る画像生成システム２では、駆動ユニット５０によりイメージングコア１１の往復運動が制御され、ＭＤＵ６０によりイメージングコア１１の回転運動が制御される。また、本実施形態に係る画像生成システム２では、３次元構造に関する情報の収集結果としての信号が、駆動ユニット５０及びＭＤＵ６０を介して情報処理装置３０に送信される。情報処理装置３０においては、第１実施形態と同様の処理により、撮像画像が生成され、更新される。このようにして、本実施形態に係る画像生成システム２によっても、医師等による手技に際して、撮像した患者の画像を継続的に更新可能となる。

本発明は、上述した各実施形態で特定された構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

１，２ 画像生成システム
１０ カテーテル
１１ イメージングコア
１２ 超音波送受信部
１３ ハウジング
１４ 駆動シャフト
１５，２５ 接続部
２０，６０ モータドライブユニット（ＭＤＵ）
２１ 往復駆動部
２２ 回転駆動部
２３ 電気信号送受信部
２４，３３ 通信部
２６ 直線駆動部
２７ 第１接続部
２８ 第２接続部
３０ 情報処理装置
３１ 制御部
３２ 記憶部
３４ 表示部
３５ 入力部
４０ ケーブル
５０ 駆動ユニット
２１１ シリンダ
２１２ ピストン
２１３ コネクティングロッド
２１４ クランクシャフト
２１５ クランクアーム

Claims (9)

1. カテーテルに収容され先端に超音波送受信部を備えるイメージングコアを接続可能な接続部と、
   前記接続部に前記イメージングコアが接続された状態において、前記イメージングコアを、前記カテーテルの長手方向に沿って連続的に往復運動させる往復駆動部と、
   前記接続部に前記イメージングコアが接続された状態において、前記イメージングコアが備える駆動シャフトを、前記イメージングコアの長手方向を軸として回転させる回転駆動部と、
   前記超音波送受信部から受信した３次元構造に関する情報の収集結果を、情報処理装置へ送信する通信部と、
   を備え、
   前記イメージングコアが、前記往復駆動部による往復運動を行いながら、前記回転駆動部による回転運動を行う動作を実行可能であり、
   前記通信部は、前記超音波送受信部から受信した前記３次元構造に関する情報の収集結果を、前記イメージングコアの往復運動の時間間隔で、前記情報処理装置へ送信する、
   駆動ユニット。
2. 前記往復駆動部は、ピストンクランク機構により、前記イメージングコアを往復運動させる、請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記往復駆動部は、
   クランク軸を中心とした回転運動を行うクランクアームと、
   一端側において前記クランクアームに接続され、他端側においてシリンダの延在方向に沿って変位可能なピストンに接続されているコネクティングロッドと
   を備え、
   前記コネクティングロッドは、前記一端側における前記クランクアームへの接続位置が可変に構成されている、
   請求項２に記載の駆動ユニット。
4. 前記往復駆動部は、前記イメージングコアを、１５フィート毎秒以上の速度で往復運動させる、請求項１－３のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
5. 当該駆動ユニットが前記超音波送受信部と電気的に接続された状態で、前記超音波送受信部と電気信号の送受信を行う電気信号送受信部
   をさらに備える、請求項１－４のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
6. 前記接続部に前記イメージングコアが接続された状態において、前記イメージングコアを前記カテーテルの長手方向に沿って先端側から後端側に変位させる直線駆動部
   をさらに備える、請求項１－５のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
7. 請求項１－６のいずれか一項に記載の駆動ユニットと、
   前記駆動ユニットから受信した前記３次元構造に関する情報の収集結果に基づいて、撮像画像を生成する前記情報処理装置と、
   を備える、画像生成システム。
8. 前記情報処理装置は、前記イメージングコアの往復運動に応じて前記駆動ユニットから受信した新たな前記３次元構造に関する情報の収集結果に基づいて、前記生成した撮像画像を更新する、請求項７に記載の画像生成システム。
9. 前記情報処理装置は３次元の撮像画像を生成する、請求項７又は８に記載の画像生成システム。
   

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