JPWO2013145635A1 - プローブ及び画像診断装置 - Google Patents
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Abstract
Description
超音波の送受信を行う超音波送受信部と、光の送受信を行う光送受信部とが配置された送受信部を有し、該送受信部を回転させながら超音波及び光を送信し、生体管腔内を軸方向に移動させながら、該超音波送受信部が受信した生体組織からの反射波と、該光送受信部が受信した生体組織からの反射光とを用いて、該生体組織の軸方向の超音波断層画像及び光断層画像を生成する画像診断装置に対して、反射波及び反射光を伝送可能なプローブであって、
前記超音波送受信部と前記光送受信部との方位角方向になす角度差θ[deg]が、前記超音波送受信部の前記軸方向の位置と前記光送受信部の前記軸方向の位置との間の距離L[mm]および前記送受信部の回転速度ω[r/s]に比例し、前記送受信部の軸方向の移動速度V[mm/s]に反比例するように、前記超音波送受信部及び前記光送受信部が配置されていることを特徴とする。
<1.画像診断装置の外観構成>
図1は本発明の一実施形態にかかる画像診断装置(IVUSの機能と、OCTの機能とを備える画像診断装置)100の外観構成を示す図である。
次に、プローブ部101の全体構成及び先端部の断面構成について図2を用いて説明する。図2に示すように、プローブ部101は、血管等の体腔内に挿入される長尺のカテーテルシース201と、ユーザが操作するために血管等の体腔内に挿入されることなく、ユーザの手元側に配置されるコネクタ部202とにより構成される。カテーテルシース201の先端には、ガイドワイヤルーメンを構成するガイドワイヤルーメン用チューブ203が設けられている。カテーテルシース201は、ガイドワイヤルーメン用チューブ203との接続部分からコネクタ部202との接続部分にかけて連続する管腔を形成している。
次に、イメージングコア220の断面構成、ならびに超音波送受信部及び光送受信部の配置について説明する。図3は、イメージングコアの断面構成、ならびに超音波送受信部及び光送受信部の配置を示す図である。
超音波送受信部310と光送受信部320との位置関係について更に詳説する。上述したように、超音波送受信部310及び光送受信部320は、回転中心軸上において軸方向に沿って、超音波送受信位置と光送受信位置との間の距離がLとなるように配置されており、かつ、超音波送信方向(回転角方向)と光送信方向(回転角方向)との角度差がθとなるように配置されている。なお、超音波送受信部310と光送受信部320を同一の軸上(回転中心軸上)に配置したのは、構築される超音波断層画像の画像中心と光断層画像の画像中心とが一致するようにするためである。
ここで、一例として、スキャナ/プルバック部102のプルバック速度VPBを20[mm/s]、回転速度ωを30[r/s](1800[rpm])とした場合の、距離Lと角度差θの適正値について以下に検討する。
上式1を満たすことで、超音波送受信部310による走査位置と、光送受信部320による走査位置とを一致させることが可能となるが、超音波送受信部310による走査タイミングと光送受信部320による走査タイミングとが大きく離れていることは望ましくない。走査タイミングのずれ(時間差)が大きい場合、その間に、測定対象が変化してしまうことがありえるからである。
血管内の断層画像を生成する場合、拍動の影響を考慮する必要があり、同一の走査位置に対する、超音波送受信部310による走査タイミングと光送受信部320による走査タイミングとの時間差における、拍動による血管内の変化は、極力抑える必要がある。一般に、走査タイミングのずれ(時間差)を10msec以下に抑えれば、拍動による血管内の変化を無視することができる(10msec以下であれば、超音波送受信部310と光送受信部320とは、ほぼ同じタイミングで走査しているとみなすことができる)。
プローブ部101は、直接血管等の体腔内に挿入されるものであり、低侵襲の観点及び細径の血管への挿入等を考慮すると、送受信部221の軸方向の長さは、600[μm]未満、望ましくは500[μm]程度に抑える必要がある。そして、超音波送受信部310及び光送受信部320の製造可能な最小サイズを考慮すると、距離Lは150[μm]以下に抑えることが望ましい。
超音波送受信部310と光送受信部320との上記位置関係により、本実施形態に係る画像診断装置100では、同一の走査位置を走査することが可能となる。以下、図4A及び図4Bを用いて、超音波送受信部310の走査位置と光送受信部320の走査位置との関係について説明する。
次に、画像診断装置100の機能構成について説明する。図5は、IVUSの機能とOCT(ここでは、例として波長掃引型OCT)の機能とを組み合わせた画像診断装置100の機能構成を示す図である。なお、IVUSの機能と他のOCTの機能とを組み合わせた画像診断装置についても、同様の機能構成を有するため、ここでは説明を省略する。
イメージングコア220は、先端内部に超音波送受信部310を備えており、超音波送受信部310は、超音波信号送受信器552より送信されたパルス波に基づいて、超音波を生体組織に送信するとともに、その反射波(エコー)を受信し、アダプタ502及びスリップリング551を介して超音波エコーとして超音波信号送受信器552に送信する。
508は波長掃引光源(Swept Laser)であり、SOA515(semiconductor optical amplifier)とリング状に結合された光ファイバ516とポリゴンスキャニングフィルタ(508b)よりなる、Extended−cavity Laserの一種である。
次に、画像診断装置100の信号処理部528において、断層画像を構築するための、信号処理部528の機能構成について図6を用いて説明する。なお、以下に説明する構築処理は、専用のハードウェアを用いて実現されてもよいし、ソフトウェアにより(コンピュータがプログラムを実行することにより)実現されてもよい。
上記第1の実施形態では、超音波送受信部310及び光送受信部320を回転中心軸上において軸方向に沿って配置する構成としたが本発明はこれに限定されず、回転中心軸からずらして配置する構成としてもよい。超音波画像生成時及び光断層画像生成時の画像処理によりそれぞれの画像中心を調整可能であるため、超音波送受信部310と光送受信部320とは、必ずしも回転中心軸上に配置させる必要がないからである。
上記第1の実施形態では、超音波送受信部310を先端側に、光送受信部320を基端側に配置する構成としたが、本発明はこれに限定されず、光送受信部320を先端側に、超音波送受信部310を基端側に配置する構成としてもよい。
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。
Claims (9)
- 超音波の送受信を行う超音波送受信部と、光の送受信を行う光送受信部とが配置された送受信部を有し、該送受信部を回転させながら超音波及び光を送信し、生体管腔内を軸方向に移動させながら、該超音波送受信部が受信した生体組織からの反射波と、該光送受信部が受信した生体組織からの反射光とを用いて、該生体組織の軸方向の超音波断層画像及び光断層画像を生成する画像診断装置に対して、反射波及び反射光を伝送可能なプローブであって、
前記超音波送受信部と前記光送受信部との方位角方向になす角度差θ[deg]が、前記超音波送受信部の前記軸方向の位置と前記光送受信部の前記軸方向の位置との間の距離L[mm]および前記送受信部の回転速度ω[r/s]に比例し、前記送受信部の軸方向の移動速度V[mm/s]に反比例するように、前記超音波送受信部及び前記光送受信部が配置されていることを特徴とするプローブ。 - 前記超音波送受信部の前記軸方向の位置と前記光送受信部の前記軸方向の位置との間の距離L[mm]と、前記超音波送受信部と前記光送受信部との方位角方向になす角度差θ[deg]は、前記送受信部の回転速度をω[r/s]、前記送受信部の軸方向の移動速度をV[mm/s]とした場合、
L=V/ω×θ/360
の関係を満たすように、前記超音波送受信部及び前記光送受信部が配置されていることを特徴とする請求項1に記載のプローブ。 - 前記角度差θは、360[deg]未満であることを特徴とする請求項2に記載のプローブ。
- 前記生体管腔内の同一位置を前記超音波送受信部が走査するタイミングと前記光送受信部が走査するタイミングとの時間差が、10msec以下であることを特徴とする請求項3に記載のプローブ。
- 前記距離L[mm]は、150[μm]以下であることを特徴とする請求項4に記載のプローブ。
- 前記超音波送受信部による超音波の送信方向及び前記光送受信部による光の送信方向の前記軸方向に対する仰角は、略90°であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のプローブ。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のプローブから送信された前記反射波及び前記反射光を用いて、超音波断層画像及び光断層画像を生成する画像診断装置であって、
前記超音波断層画像及び前記光断層画像の各フレームは、前記超音波送受信部と前記光送受信部とが同一の走査位置を走査した際に取得した反射波及び反射光に基づいて生成されたラインデータを用いて構築されることを特徴とする画像診断装置。 - 超音波の送受信を行う超音波送受信部と、光の送受信を行う光送受信部とが配置された送受信部を有し、該送受信部を回転させながら超音波及び光を送信し、生体管腔内を軸方向に移動させながら、該超音波送受信部が受信した生体組織からの反射波と、該光送受信部が受信した生体組織からの反射光とを用いて、該生体組織の軸方向の超音波断層画像及び光断層画像を生成する画像診断装置に対して、反射波及び反射光を伝送可能なプローブであって、
前記超音波送受信部と前記光送受信部とは、前記軸方向に沿って配置されており、前記超音波送受信部と前記光送受信部との方位角方向になす角度差をθ[deg]、前記送受信部の回転速度をω[r/s]、前記送受信部の軸方向の移動速度をV[mm/s]とした場合、
V/ω×θ/360
の値が、600[μm]未満であることを特徴とするプローブ。 - 前記軸方向と超音波送信方向のなす角度と、前記軸方向と光送信方向のなす角度とがほぼ等しいことを特徴とする請求項1または8に記載のプローブ。
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