JPWO2013145711A1 - Diagnostic imaging apparatus and control method thereof - Google Patents
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Abstract
本発明は、プローブにおける超音波の送受信部及び光の送受信部について高い位置決め精度を要求しないで、超音波の送受信部及び光の送受信部の相対位置に基づくズレを補正した超音波断層像、光断層像を生成することを可能にする。このため、超音波送受信部及び光送受信部を有するプローブ分部101には、超音波送受信部及び光送受信部の回転軸方向の間隔L、及び、超音波の送信方向及び光の送信方向における回転方向の角度差θを記憶したRFIDチップ250が張り付けられている。操作制御装置103の信号処理部528は、このRFIDチップ250に格納された情報を読取部570を介して取得し、間隔L、角度差θを吸収した超音波断層像、光断層像を構築し、表示する。The present invention does not require high positioning accuracy for the ultrasonic transmission / reception unit and the optical transmission / reception unit in the probe, and corrects the deviation based on the relative positions of the ultrasonic transmission / reception unit and the optical transmission / reception unit, It is possible to generate a tomographic image. For this reason, the probe distribution unit 101 having the ultrasonic transmission / reception unit and the optical transmission / reception unit includes the interval L in the rotation axis direction of the ultrasonic transmission / reception unit and the optical transmission / reception unit, and the rotation in the ultrasonic transmission direction and the optical transmission direction. An RFID chip 250 storing the direction angle difference θ is attached. The signal processing unit 528 of the operation control device 103 acquires information stored in the RFID chip 250 via the reading unit 570, and constructs an ultrasonic tomographic image and an optical tomographic image that absorb the interval L and the angle difference θ. ,indicate.
Description
本発明は超音波断並びに光による生体組織の断層画像生成技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for generating a tomographic image of a biological tissue by ultrasonic cutting and light.
従来より、動脈硬化の診断や、バルーンカテーテルまたはステント等の高機能カテーテルによる血管内治療時の術前診断、あるいは、術後の結果確認のために、画像診断装置が広く使用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, diagnostic imaging apparatuses have been widely used for diagnosis of arteriosclerosis, preoperative diagnosis at the time of endovascular treatment using a high-function catheter such as a balloon catheter or stent, or confirmation of postoperative results.
画像診断装置には、血管内超音波診断装置(IVUS:Intra Vascular Ultra Sound)や光干渉断層診断装置(OCT:Optical Coherence Tomography)等が含まれ、それぞれに異なる特性を有している。 The image diagnostic apparatus includes an intravascular ultrasonic diagnostic apparatus (IVUS), an optical coherence tomography apparatus (OCT: Optical Coherence Tomography), and the like, each having different characteristics.
更に、最近では、IVUSの機能と、OCTの機能の両方を組み合わせた画像診断装置も提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。このような画像診断装置によれば、高深度領域まで測定できるIVUSの特性と、高分解能で測定できるOCTの特性とを活かした断層画像を生成することができ、より精度の高い診断が期待される。 Furthermore, recently, an image diagnostic apparatus that combines both the IVUS function and the OCT function has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). According to such an image diagnostic apparatus, it is possible to generate a tomographic image taking advantage of the characteristics of IVUS that can be measured up to a high depth region and the characteristics of OCT that can be measured with high resolution, and more accurate diagnosis is expected. The
かかる画像診断装置では、通常、血管内においてプローブ部を軸方向及び回転方向に動作させながら、送受信部にて超音波または光を送受信させることで断層画像の生成を行う。しかし、IVUSの送受信部及びOCT用の送受信部それぞれは、物理的な相応の設置空間を必要とするので、互いに全く同じ位置に配置することはできない。必然、両者はプローブ内の別々な位置に配置することになる。従って、両者で得られたそれぞれの血管断層像は、その配置位置に見合った分だけずれたものとなる。それ故、同じ位置、同じ視点での両者の断層像を比較できるようにするため、その位置決めの差に応じて一方の断層像を調整する必要がある。 In such an image diagnostic apparatus, generally, a tomographic image is generated by transmitting / receiving ultrasonic waves or light in a transmitting / receiving unit while operating a probe unit in an axial direction and a rotating direction in a blood vessel. However, each of the IVUS transceiver unit and the OCT transceiver unit requires a corresponding physical installation space, and therefore cannot be arranged at the same position. Inevitably, both are placed at different positions in the probe. Therefore, the respective vascular tomograms obtained by both are shifted by an amount corresponding to the arrangement position. Therefore, in order to be able to compare both tomographic images at the same position and the same viewpoint, it is necessary to adjust one tomographic image according to the difference in positioning.
上記の通り、プローブ内に配置するIVUSの送受信部及びOCT用の送受信部の位置決めの精度は高いほど良い。しかし、その高い位置決め精度を要求すればするほど、歩留まりが悪くなり、コスト面の問題が大きなものとなることは容易に推察されよう。 As described above, the higher the positioning accuracy of the IVUS transmission / reception unit and the OCT transmission / reception unit arranged in the probe, the better. However, it can be easily inferred that the higher the positioning accuracy, the worse the yield and the greater the cost problem.
本発明はかかる問題に鑑みなされたものであり、プローブにおける超音波の送受信部及び光の送受信部について高い位置決め精度を要求しないで、超音波の送受信部及び光の送受信部の相対位置に基づくズレを補正した超音波断層像、光断層像を生成することを可能ならしめる技術を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a problem, and does not require high positioning accuracy for the ultrasonic transmission / reception unit and the optical transmission / reception unit in the probe, and is based on the relative positions of the ultrasonic transmission / reception unit and the optical transmission / reception unit. It is an object of the present invention to provide a technique that makes it possible to generate an ultrasonic tomographic image and an optical tomographic image corrected for the above.
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、
超音波の送受信を行う超音波送受信部及び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するプローブを有し、該プローブを回転自在且つ脱着可能に保持し、前記超音波送受信部が受信した生体組織からの反射波と、前記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、
前記プローブに装着されている所定のメモリをアクセスし、当該メモリから前記超音波送受信部及び光送受信部の配置位置に係る情報を読み出す読み出し手段と、
該読み出し手段を介して取得した情報から、前記配置位置に応じたズレが補正された超音波断層画像、光断層画像を生成する診断画像生成手段とを有する。In order to achieve the above object, the diagnostic imaging apparatus according to the present invention has the following configuration. That is,
An ultrasonic transmission / reception unit for transmitting / receiving ultrasonic waves, and an optical transmission / reception unit for transmitting / receiving light, the probe having a transmission / reception unit, and holding the probe rotatably and detachably, the ultrasonic transmission / reception unit An image diagnostic apparatus that generates an ultrasonic tomographic image and an optical tomographic image of a biological tissue using a reflected wave from the biological tissue received by the optical transmitter and a reflected light from the biological tissue received by the optical transceiver. ,
Read means for accessing a predetermined memory mounted on the probe, and reading information relating to the arrangement position of the ultrasonic transmission / reception unit and the optical transmission / reception unit from the memory;
Diagnostic information generating means for generating an ultrasonic tomographic image and an optical tomographic image in which the deviation according to the arrangement position is corrected from the information acquired through the reading means.
本発明によれば、プローブにおける超音波の送受信部及び光の送受信部について高い位置決め精度を要求しないで、超音波の送受信部及び光の送受信部の相対位置に基づくズレを補正した超音波断層像、光断層像を生成することが可能になる。 According to the present invention, an ultrasonic tomographic image in which a deviation based on the relative positions of the ultrasonic transmission / reception unit and the optical transmission / reception unit is corrected without requiring high positioning accuracy for the ultrasonic transmission / reception unit and the optical transmission / reception unit in the probe. An optical tomographic image can be generated.
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 from the following description with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same or similar components are denoted by the same reference numerals.
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。
以下添付図面に従って本発明に係る実施形態を詳細に説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施形態]
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。[First Embodiment]
1. FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of an image diagnostic apparatus (an image diagnostic apparatus having an IVUS function and an OCT function) 100 according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、画像診断装置100は、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により各種信号が伝送可能に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
プローブ部101は、直接血管等の体腔内に挿入され、パルス信号に基づく超音波を体腔内に送信するとともに、体腔内からの反射波を受信する超音波送受信部と、伝送された光(測定光)を連続的に体腔内に送信するとともに、体腔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が内挿されている。画像診断装置100では、該イメージングコアを用いることで体腔内部の状態を測定する。
The
スキャナ/プルバック部102は、プローブ部101が着脱可能に取り付けられ、内蔵されたモータを駆動させることでプローブ部101に内挿されたイメージングコアの軸方向及び回転方向の動作(体腔内の軸方向の動作及び回転方向の動作)を規定している。また、超音波送受信部において受信された反射波及び光送受信部において受信された反射光を取得し、操作制御装置103に対して送信する。
The scanner /
操作制御装置103は、測定を行うにあたり、各種設定値を入力するための機能や、測定により得られたデータを処理し、体腔内の断層画像として表示するための機能を備える。
The
操作制御装置103において、111は本体制御部であり、測定により得られた反射波に基づいて超音波データを生成するとともに、該超音波データに基づいて生成されたラインデータを処理することで、超音波断層画像を生成する。更に、測定により得られた反射光と光源からの光を分離することで得られた参照光とを干渉させることで干渉光データを生成するとともに、該干渉光データに基づいて生成されたラインデータを処理することで、光断層画像を生成する。
In the
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、各種設定値及び指示の入力を行う。113は表示装置としてのLCDモニタであり、本体制御部111において生成された断層画像を表示する。
Reference numeral 111-1 denotes a printer / DVD recorder, which prints a processing result in the main
2.プローブ部の全体構成及び先端部の断面構成
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。2. Next, the overall configuration of the
カテーテルシース201の管腔内部には、超音波を送受信する超音波送受信部と光を送受信する光送受信部とが配置された送受信部221と、電気信号ケーブル及び光ファイバケーブルを内部に備え、それを回転させるための回転駆動力を伝達するコイル状の駆動シャフト222とを備えるイメージングコア220が、カテーテルシース201のほぼ全長にわたって挿通されている。
Inside the lumen of the
コネクタ部202は、カテーテルシース201の基端に一体化して構成されたシースコネクタ202aと、駆動シャフト222の基端に駆動シャフト222を回動可能に固定して構成された駆動シャフトコネクタ202bとを備える。
The
シースコネクタ202aとカテーテルシース201との境界部には、耐キンクプロテクタ211が設けられている。これにより所定の剛性が保たれ、急激な物性の変化による折れ曲がり(キンク)を防止することができる。
An
駆動シャフトコネクタ202bの基端は、スキャナ/プルバック部102に着脱可能に取り付けられる。
The proximal end of the
次に、プローブ部101の先端部の断面構成について説明する。カテーテルシース201の管腔内部には、超音波を送受信する超音波送受信部と光を送受信する光送受信部とが配置された送受信部221が配されたハウジング223と、それを回転させるための回転駆動力を伝送する駆動シャフト222とを備えるイメージングコア220がほぼ全長にわたって挿通されており、プローブ部101を形成している。
Next, a cross-sectional configuration of the tip portion of the
送受信部221では、体腔内組織に向けて超音波及び光を送信するとともに、体腔内組織からの反射波及び反射光を受信する。
The transmission /
駆動シャフト222はコイル状に形成され、その内部には電気信号ケーブル及び光ファイバケーブル(シングルモードの光ファイバケーブル)が配されている。
The
ハウジング223は、短い円筒状の金属パイプの一部に切り欠き部を有した形状をしており、金属塊からの削りだしやMIM(金属粉末射出成形)等により成形される。ハウジング223は、内部に送受信部221として、超音波送受信部及び光送受信部を有し、基端側は駆動シャフト222と接続されている。また、先端側には短いコイル状の弾性部材231が設けられている。
The
弾性部材231はステンレス鋼線材をコイル状に形成したものであり、弾性部材231が先端側に配されることで、イメージングコア220を前後移動させる際にカテーテルシース201内での引っかかりを防止する。
The
232は補強コイルであり、カテーテルシース201の先端部分の急激な折れ曲がりを防止する目的で設けられている。
ガイドワイヤルーメン用チューブ203は、ガイドワイヤが挿入可能なガイドワイヤ用ルーメンを有する。ガイドワイヤルーメン用チューブ203は、予め血管等の体腔内に挿入されたガイドワイヤを受け入れ、ガイドワイヤによってカテーテルシース201を患部まで導くのに使用される。
The guide
駆動シャフト222は、カテーテルシース201に対して送受信部221を軸方向及び回転方向に動作させることが可能であり、柔軟で、かつ回転をよく伝送できる特性をもつ、例えば、ステンレス等の金属線からなる多重多層密着コイル等により構成されている。
The
3.イメージングコアの断面構成
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のaはイメージングコアの断面構成、b及びcは超音波送受信部及び光送受信部の配置を示す図である。3. Next, the cross-sectional configuration of the
図3のaに示すように、ハウジング223内に配された送受信部221は、超音波送受信部310と光送受信部320とを備えており、超音波送受信部310及び光送受信部320は、それぞれ、駆動シャフト222の回転中心軸上(図3のaの一点鎖線上)において軸方向に沿って配置されている。
As shown to a of FIG. 3, the transmission /
このうち、超音波送受信部310は、プローブ部101の先端側に、また、光送受信部320は、プローブ部101の基端側に配置されており、超音波送受信部310の超音波送受信位置と光送受信部320の光送受信位置との間の距離がLとなるように、ハウジング223内に取り付けられている。
Among these, the ultrasonic transmission /
また、超音波送受信部310及び光送受信部320は、駆動シャフト222の軸方向に対する、超音波送受信部310の超音波送信方向(仰角方向)、及び、光送受信部320の光送信方向(仰角方向)が、それぞれ、90°となるようにハウジング223内に取り付けられている。実際には、この角度(角度γ)は90°でなく、それより2乃至4°だけずらしている。理由は、90°にしてしまうと、カテーテルシース201による反射波、反射光を検出してしまうからである。ただし、この角度γは、装置構成等に応じて適宜設定すればよく、あくまで一例であり、これによって本願発明が限定されるものではない点に留意願いたい。更にまた、超音波送受信部310及び光送受信部320は、その超音波の送信方向、及び、光送信方向の回転方向の角度差が0(ただし、0には限らない)となるように、ハウジング223内に取り付けられている。
Further, the ultrasonic transmission /
上記の如く、ハウジング223内に配された送受信部221における超音波送受信部310と光送受信部320は、軸方向に対して相対距離Lだけずれており、超音波送受信部310の超音波の送信方向並びに光送受信部320の光の送信方向における回転方向の角度差は0にしている。それ故、超音波並びに光干渉による血管断層像を再構築する際には、両者の間で軸方向に対する相対距離Lのずれがあるものとし、且つ、回転軸に対して角度のずれが0であるものと見なすアルゴリズムに従って、一方の断層像を他方の断層像に合わせて再構築すればよい。
As described above, the ultrasonic transmission /
しかしながら、実際の製造段階では、それぞれについてバラツキが発生することも事実である。すなわち、実際に製造した送受信部310における超音波送受信部310と光送受信部320との軸方向の距離はLより長い場合も短い場合もある。また、超音波送受信部310及び光送受信部320は、図3のb、cに示すように、光送信方向の回転方向を基準にした場合に0とはならず、θだけずれて取り付けられることもある。
However, it is also true that variations occur in each of the actual manufacturing stages. That is, the axial distance between the ultrasonic transmission /
これらバラツキの許容範囲を狭くすればするほど、上記アルゴリズムで生成される超音波断層像及び光干渉断層像の軸方向並びに回転方向のずれが小さくなり、高い精度で両者の像を同じ軸方向の位置、同じ回転方向での視点で比べることができる。しかし、この場合、製品としての歩留まりが悪くなり、結果的に高いコストが強いられることになる。 The narrower the tolerance of these variations is, the smaller the axial and rotational shifts of the ultrasonic tomographic image and optical coherent tomographic image generated by the above algorithm are. You can compare the position and the viewpoint in the same rotation direction. However, in this case, the yield as a product is deteriorated, resulting in a high cost.
一方、製造段階でのバラツキの許容範囲を広くすればするほど、歩留まりは良くなり、コスト上の問題は解消する。しかし、逆に超音波断層像及び光干渉断層像に対する、同じ軸方向の位置、同じ回転方向での視点で比較する際の信憑性は低いものとなってしまう。 On the other hand, the wider the tolerance of variation at the manufacturing stage, the better the yield and the cost problem is solved. However, on the contrary, the reliability when comparing the ultrasonic tomographic image and the optical coherent tomographic image from the viewpoint in the same axial direction and the same rotational direction is low.
本発明は上記の問題を解消する。このため、実施形態においては、以下のように対処した。
・第1には、超音波断層像、及び、光干渉断層像を再構築するアルゴリズムでは、超音波送受信部310と光送受信部320と間の軸方向の距離L、及び、それらの送信する方向間の回転方向の角度差θを固定として処理するのではなく、それらを「引数(パラメータ)」として外部から適宜変更できるようにする。
・第2には、現実に製造されたハウジング223を検査した際の、超音波送受信部310と光送受信部320と間の軸方向の実測距離L、及び、それらの回転方向の実測角度差θをRFIDチップに書込み、そのRFIDチップ(RFIDタグとも言う)を、プローブ101における、スキャナ/プルバック部102に装着する側の適当な部位に張り付け固定する。図2に示す参照符号250が、このRFIDチップである。
・第3には、スキャナ/プルバック部102には、本体制御部111からの制御の下で動作し、このRFIDチップをアクセスし、内部記憶された距離L、角度差θに係る情報を読み出すRFIDリーダ(以下、読取部)を設ける(後述する図4の参照符号570)。なお、RFID通信技術による通信可能な距離は少なくとも数cmはあるので、プローブ101をスキャナ/プルバック部102にセットした際の、RFIDチップとRFID読取部との距離はその範囲内にあれば良い。すなわち、スキャナ/プルバック部102に設置する読取部の設置位置に高い精度は必要ない。The present invention solves the above problems. For this reason, in the embodiment, the following was dealt with.
First, in the algorithm for reconstructing an ultrasonic tomographic image and an optical coherent tomographic image, the axial distance L between the ultrasonic transmission /
Second, when the actually manufactured
Thirdly, the scanner /
なお、説明が前後するが、検査の度に、距離L、及び、角度差θをRFIDチップに書込むとすると、RFIDチップに書込みのための装置が別途必要になり、コスト面、製造に係る時間の面で不利である。そこで以下の様にしても構わない。 In addition, although explanation is mixed, if the distance L and the angle difference θ are written in the RFID chip at every inspection, a device for writing to the RFID chip is required separately, which is related to cost and manufacturing. It is disadvantageous in terms of time. Therefore, the following may be used.
予め、微細距離ΔL、微細角度差Δθを決め、目標距離Lに対して{L−n・ΔL、L−(n−1)・ΔL、…、L、…、L+(n−1)・ΔL、L+nΔL}、目標角度差θ(実施形態ではθ=0)に対して{θ−m・Δθ、θ−(m−1)・Δθ、…、θ、…、θ+(m−1)・Δθ、θ+mΔθ}の組合わせが示す情報が既に書込まれた多種類のRFIDチップを事前に用意しておき、検査で得られた値からその中の1つを選択し、プローブ101の予め設定された位置に張り付ける。係る手順にすれば、コスト面、製造に係る時間短縮が期待できる。ただし、上記以外は一例であり、これによって本願発明が限定されるものではない点に留意願いたい。
A fine distance ΔL and a fine angle difference Δθ are determined in advance, and {L−n · ΔL, L− (n−1) · ΔL,..., L,. , L + nΔL}, {θ−m · Δθ, θ− (m−1) · Δθ,..., Θ,..., Θ + (m−1) · Δθ with respect to the target angle difference θ (θ = 0 in the embodiment). , Θ + mΔθ}, a variety of RFID chips in which information indicated by the combination is already written are prepared in advance, and one of the values obtained from the inspection is selected, and the
そして、実際の診断の際には、血管断層像を得るためのスキャン開始するタイミングあるいはそれ以前の適当なタイミング(例えば、プローブ101をスキャナ/プルバック部102に固定した際)、そのプローブ101上の、スキャナ/プルバック部102に接続する近傍に張り付けられたRFIDチップを、上記のRFID読取部が読み取り、この読み取った距離L、角度差θを決定し、それらを引数として断層像再構成に係る処理に設定し、超音波断層像、光干渉断層像の再構成させることになる。
At the time of actual diagnosis, the scanning start timing for obtaining the vascular tomographic image or an appropriate timing before that (for example, when the
4.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。図4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。4). Functional configuration of diagnostic imaging apparatus Next, a functional configuration of the
図示の如く、プローブ101に張り付けられたRFIDチップ250をアクセスし、記憶された情報を読み取る読取部570が、スキャナ/プルバック部102に設けられている。そして、この読取部570は操作制御装置103内の信号処理部528に接続されていることに注意されたい。
As shown in the figure, a scanner /
(1)IVUSの機能
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。(1) Function of IVUS The
なお、スリップリング551の回転駆動部側は回転駆動装置504のラジアル走査モータ505により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ505の回転角度は、エンコーダ部506により検出される。更に、スキャナ/プルバック部102は、直線駆動装置507を備え、信号処理部528からの信号に基づいて、イメージングコア220の軸方向動作を規定する。
The rotational drive unit side of the
超音波信号送受信器552は、送信波回路と受信波回路とを備える(不図示)。送信波回路は、信号処理部528から送信された制御信号に基づいて、イメージングコア220内の超音波送受信部310に対してパルス波を送信する。
The ultrasonic signal transmitter /
また、受信波回路は、イメージングコア220内の超音波送受信部310より超音波信号を受信する。受信された超音波信号はアンプ553により増幅された後、検波器554に入力され検波される。
The reception wave circuit receives an ultrasonic signal from the ultrasonic transmission /
更に、A/D変換器555では、検波器554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(回転中心位置から放射線上に延びるライン)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。
Further, the A /
A/D変換器555にて生成されたライン単位の超音波データは信号処理部528に入力される。信号処理部528では、超音波データをグレースケールに変換することにより、血管等の体腔内の各位置での超音波断層画像を形成し、所定のフレームレートでLCDモニタ113に出力する。
The line-unit ultrasonic data generated by the A /
なお、信号処理部528はモータ制御回路529と接続され、モータ制御回路529のビデオ同期信号を受信する。信号処理部528では、受信したビデオ同期信号に同期して超音波断層画像の構築を行う。
The
また、このモータ制御回路529のビデオ同期信号は、回転駆動装置504にも送られ、回転駆動装置504はビデオ同期信号に同期した駆動信号を出力する。
The video synchronization signal of the
(2)波長掃引型OCTの機能
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。(2) Function of
SOA515から出力された光は、光ファイバ516を進み、ポリゴンスキャニングフィルタ508bに入り、ここで波長選択された光は、SOA515で増幅され、最終的にcoupler514から出力される。
The light output from the
ポリゴンスキャニングフィルタ508bでは、光を分光する回折格子512とポリゴンミラー509との組み合わせで波長を選択する。具体的には、回折格子512により分光された光を2枚のレンズ(510、511)によりポリゴンミラー509の表面に集光させる。これによりポリゴンミラー509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508bから出力されることとなる。つまり、ポリゴンミラー509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
ポリゴンミラー509は、例えば、32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509と回折格子512とを組み合わせた波長掃引方式により、高速、高出力の波長掃引が可能である。
As the
Coupler514から出力された波長掃引光源508の光は、第1のシングルモードファイバ540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540は、途中の光カップラ部541において第2のシングルモードファイバ545及び第3のシングルモードファイバ544及び第6のシングルモードファイバ546と光学的に結合されている。
The light of the wavelength swept
第1のシングルモードファイバ540の光カップラ部541より先端側には、非回転部(固定部)と回転部(回転駆動部)との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント(光カップリング部)503が回転駆動装置504内に設けられている。
An optical rotary joint (optical cup) that transmits light by coupling a non-rotating part (fixed part) and a rotating part (rotational drive part) to the tip side of the
更に、光ロータリジョイント(光カップリング部)503内の第4のシングルモードファイバ542の先端側には、プローブ部101の第5のシングルモードファイバ543がアダプタ502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220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543に、波長掃引光源508からの光が伝送される。
Further, the fifth
伝送された光は、イメージングコア220の光送受信部320から生体管腔内の生体組織に対してラジアル走査しながら照射される。そして、生体組織の表面あるいは内部で散乱した反射光の一部がイメージングコア220の光送受信部320により取り込まれ、逆の光路を経て第6のシングルモードファイバ546側に戻る。さらに、光カップラ部541によりその一部が第2のシングルモードファイバ545側に移り、第2のシングルモードファイバ545の一端から出射された後、光検出器(例えばフォトダイオード524)にて受光される。
The transmitted light is irradiated from the optical transmission /
なお、光ロータリジョイント503の回転駆動部側は回転駆動装置504のラジアル走査モータ505により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ505の回転角度は、エンコーダ部506により検出される。更に、スキャナ/プルバック部102は、直線駆動装置507を備え、信号処理部528からの指示に基づいて、イメージングコア220の軸方向動作を規定する。
Note that the rotational drive unit side of the optical rotary joint 503 is rotationally driven by a
一方、第3のシングルモードファイバ544の光カップラ部541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532が設けられている。
On the other hand, an optical path length
この光路長の可変機構532はプローブ部101を交換して使用した場合の個々のプローブ部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手段を備えている。
The optical path
第3のシングルモードファイバ544およびコリメートレンズ518は、その光軸方向に矢印523で示すように移動自在な1軸ステージ522上に設けられており、光路長変化手段を形成している。
The third
具体的には、1軸ステージ522はプローブ部101を交換した場合に、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有する光路長変化手段として機能する。さらに、1軸ステージ522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、プローブ部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。
Specifically, when the
1軸ステージ522で光路長が微調整され、グレーティング519、レンズ520を介してミラー521にて反射された光は第3のシングルモードファイバ544の途中に設けられた光カップラ部541で第6のシングルモードファイバ546側から得られた光と混合されて、フォトダイオード524にて受光される。
The optical path length is finely adjusted by the
このようにしてフォトダイオード524にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ525により増幅された後、復調器526に入力される。この復調器526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527に入力される。
The interference light received by the
A/D変換器527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。
The A /
A/D変換器527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528に入力される。測定モードの場合、信号処理部528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、血管等の体腔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LCDモニタ113に出力する。
The line-by-line interference light data generated by the A /
信号処理部528は、更に光路長調整手段制御装置530と接続されている。信号処理部528は光路長調整手段制御装置530を介して1軸ステージ522の位置の制御を行う。
The
5.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5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。5. Functional Configuration of Signal Processing Unit Next, a functional configuration of the
図5は、画像診断装置100の信号処理部528における構築処理を実現するための機能構成ならびに関連する機能ブロックを示した図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a functional configuration and related functional blocks for realizing a construction process in the
制御部605は、スキャンに先立ち、読取部570を制御し、スキャナ/プルバック部102の読取部570を制御し、プローブ部101に設けられたRFIDチップに格納されたセンサ間距離L、並びに、それぞれのセンサの回転方向の送信方向の角度差θを読み取り、超音波断層構築部613、光断層像構築部603の一方にそれらをパラメータとして設定する。例えば、光断層像構築部603で構築する断層像を基準とするのであれば、超音波断層像613に対して、生成する断層像はLだけ軸方向にずらし、θだけ血管の軸を基準に回転させた断層像を作成するように設定する。
Prior to scanning, the
図5に示すように、A/D変換器527で生成された干渉光データ621は、信号処理部528内のラインデータ生成部601において、モータ制御回路529から出力されるラジアル走査モータ505のエンコーダ部506の信号を用いて、ラジアル走査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。
As shown in FIG. 5, the interference
なお、ここでは一例として、512ラインから光断層画像を構築することとしているが、このライン数に限定されるものではない。 Here, as an example, an optical tomographic image is constructed from 512 lines, but the number of lines is not limited to this.
ラインデータ生成部601より出力されたラインデータ622は、制御部605からの指示に基づいて、ラジアル走査1回転分ごとに、ラインデータメモリ602に格納される。このとき、制御部605では、直線駆動装置507の移動量検出器より出力されたパルス信号641をカウントしておき、ラインデータ622をラインデータメモリ602に格納する際、それぞれのラインデータ622を生成した際のカウント値を対応付けて格納する。
The
カウント値と対応付けて格納されたラインデータ623は、制御部605からの指示に基づいて、光断層画像構築部603にて各種処理(ライン加算平均処理、フィルタ処理等)が施された後、順次光断層画像624として出力される。
The
更に、画像処理部604において、LCDモニタ113に表示するための画像処理が施された後、光断層画像625としてLCDモニタ113に出力される。
Further, the
同様に、A/D変換器555で生成された超音波データ631は、信号処理部528内のラインデータ生成部611において、モータ制御回路529から出力されるラジアル走査モータ505のエンコーダ部506の信号を用いて、ラジアル走査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。
Similarly, the
ラインデータ生成部611より出力されたラインデータ632は、制御部605からの指示に基づいて、ラジアル走査1回転分ごとに、ラインデータメモリ612に格納される。このとき、制御部605では、直線駆動装置507の移動量検出機より出力されたパルス信号641をカウントしておき、ラインデータ632をラインデータメモリ612に格納する際、それぞれのラインデータ632を生成した際のカウント値を対応付けて格納する。
The
カウント値と対応付けて格納されたラインデータ633は、制御部605からの指示に基づいて、超音波断層画像構築部613にて各種処理(ライン加算平均処理、フィルタ処理等)が施された後、軸方向に対する距離Lだけのシフト、並びに、Rθ変換した超音波断層画像634として、画像処理部604に順次出力する。画像処理部604では、LCDモニタ113に表示するための画像処理を施した後、超音波断層画像635としてLCDモニタ113に出力する。
The line data 633 stored in association with the count value is subjected to various processes (line addition averaging process, filter process, etc.) in the ultrasonic tomographic
上記を踏まえ、制御部605の処理は結局のところ、図6に示すフローチャートに従った処理を行うことなる。
Based on the above, the process of the
先ず、ステップS101にいて、スキャンの指示があるか否かを判定する。スキャン指示があると判定した場合、ステップS102において、制御部605は読取部570を制御し、プローブ部101のRFIDチップに記憶されたセンサ間距離L、並びに、それぞれのセンサの回転方向の送信方向の角度差θを取得する。この後、ステップS103にて、超音波断層像、光干渉断層像の構築処理に、取得したL、θをパラメータとして設定する。この後は、それぞれの断層像再構成処理を実行し、表示処理を行う。
First, in step S101, it is determined whether or not there is a scan instruction. If it is determined that there is a scan instruction, in step S102, the
なお、スキャンして得られたデータを、将来再使用することも有り得る。この場合には、スキャン時に設定した設定情報、A/D変換527、555で得られたデジタルデータに加え、設定したL、θは勿論のこと、場合によっては角度γを含むファイルを外部記憶装置(ハードディスク等)に格納すれば良い。
Note that data obtained by scanning may be reused in the future. In this case, in addition to the setting information set at the time of scanning and the digital data obtained by the A /
以上説明したように、実施形態によれば、プローブにおける超音波の送受信部及び光の送受信部について高い位置決め精度を要求しないで、超音波の送受信部及び光の送受信部の相対位置に基づくズレを補正した超音波断層像、光断層像を生成することが可能になる。しかも、操作者には格別な作業を強いることもない。 As described above, according to the embodiment, the ultrasonic wave transmission / reception unit and the light transmission / reception unit in the probe are not required to have high positioning accuracy, and the deviation based on the relative positions of the ultrasonic transmission / reception unit and the light transmission / reception unit is prevented. A corrected ultrasonic tomographic image and optical tomographic image can be generated. Moreover, the operator is not forced to perform special work.
なお、上記実施形態では、センサ間距離L、センサの回転方向の送信方向の角度差θの両方をRFIDチップに格納しているものとして説明したが、いずれか一方がコスト面での十分に高い精度で位置決めでき、もう一方がそうはならない場合、後者の値をRFIDチップに格納するようにしても良い。 In the above embodiment, it has been described that both the distance L between the sensors and the angle difference θ between the sensor rotation direction and the transmission direction are stored in the RFID chip. However, either one is sufficiently high in terms of cost. If positioning is possible with accuracy and the other is not, the latter value may be stored in the RFID chip.
また、場合によっては、RFIDチップに、L、θだけでなく、角度γをも書込んでも良い。角度γをRFIDに書込んだ場合には、その角度γを読み込んだ際に、その角度γを加味できるので、より精度の高い断層像を作成することができる。 In some cases, not only L and θ but also an angle γ may be written on the RFID chip. When the angle γ is written in the RFID, the angle γ can be taken into account when the angle γ is read, so that a more accurate tomographic image can be created.
[第2の実施形態]
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ものとした。しかし、ハウジング233に超音波送受信部310、光送受信部320を収容・固定する際に、回転中心位置から多少のズレを許容しても良い。図7の7Aは、超音波送受信部310における超音波を送受信する位置が、回転軸からr0だけズレた状態を示している。図7の7Bは光送受信部320における光を送受信する位置が、回転軸からr1だけズレた状態を示している。これら図7の7A及び7Bは、第1の実施形態で示した図3のb及びcに対応するものとして理解されたい。従って、図示のθは、第1の実施形態と同じ意味を持つ。[Second Embodiment]
In the first embodiment, the ultrasonic transmission /
超音波並びに光によるそれぞれの断層像は、それぞれの送受信部からの距離として再構成して得られるものであるから、図示のr0、r1が判明した場合には、そのズレに見合った補正を行うことで、正しい断層像を得ることができるのは理解できよう。 Since each tomographic image by ultrasonic waves and light is obtained by reconstructing the distance from each transmission / reception unit, when r0 and r1 shown in the figure are found, correction corresponding to the deviation is performed. It will be understood that a correct tomographic image can be obtained.
従って、ハウジング233に超音波送受信部310、光送受信部320を収容・固定する際に、回転中心位置から多少のズレを許容する場合には、製造して得られたプローブの図示のr0、r1を実測し、そのr0、r1と共に先に示したθ、Lを記憶保持したRFIDチップをそのプローブに張り付ければ良い。当然、図6のステップS102では、L、θだけでなく、r0、r1をも取得する処理を行なう。そして、ステップS103では、L、θに加えて、r0、r1をも含めて、断層像再構成処理を行うようにすればよい。
Therefore, when the ultrasonic transmission /
以上のように、本第2の実施形態によれば、ハウジング233に超音波送受信部310、光送受信部320を収容・固定する際に、回転中心位置から多少のズレを許容するものとしたので、高い精度の断層像を再構成することを維持しながらも、先に説明した第1の実施形態と比較し、更に歩留まりが良くすることが可能になる。
As described above, according to the second embodiment, when the ultrasonic transmission /
また、上記第1、第2の実施形態では、情報記憶媒体としてRFIDチップを例に示した。RFIDチップは非常に小さくでき有用であるので望ましい形態ではあるが、例えば、L、θ(第2のの実施形態に適用するのであれば、更に、ro,r1)の値を含む2次元バーコードのシールをプローブ部101の適当な位置に張り付けても良い。この場合、読取部570はバーコードを読み取ることになる。
In the first and second embodiments, an RFID chip is shown as an example of the information storage medium. The RFID chip is a desirable form because it can be very small and useful. For example, a two-dimensional barcode including values of L and θ (and ro, r1 if applied to the second embodiment) This seal may be attached to an appropriate position of the
また、上記第1、第2の実施形態では、RFIDチップ内の情報を読み取るタイミングとして、スキャン開始指示があった場合としたが、本体制御部111の電源ON時、或いは、スキャナ/プルバック部102にプローブ部101を装着したことを検出したタイミングでも構わない。
In the first and second embodiments, the scan start instruction is given as the timing for reading the information in the RFID chip. However, when the main
さらにまた、信号処理部528の処理は、幾つかのハードウェアを必要とするものの、その多くは、信号処理部528における制御部605が実行するアプリケーションで実現できる。従って、本願発明は、コンピュータに実行させるためのプログラム、並びに、そのプログラムを格納したコンピュータ可読記憶媒体をその範疇とすることは明らかである。
Furthermore, although the processing of the
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。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes 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、2012年3月26日提出の日本国特許出願特願2012−069144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. 2012-069144 filed on Mar. 26, 2012, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
Claims (6)
前記プローブに装着されている所定のメモリをアクセスし、当該メモリから前記超音波送受信部及び光送受信部の配置位置に係る情報を読み出す読み出し手段と、
該読み出し手段を介して取得した情報から、前記配置位置に応じたズレが補正された超音波断層画像、光断層画像を生成する診断画像生成手段と
を有することを特徴とする画像診断装置。An ultrasonic transmission / reception unit for transmitting / receiving ultrasonic waves, and an optical transmission / reception unit for transmitting / receiving light, the probe having a transmission / reception unit, and holding the probe rotatably and detachably, the ultrasonic transmission / reception unit An image diagnostic apparatus that generates an ultrasonic tomographic image and an optical tomographic image of a biological tissue using a reflected wave from the biological tissue received by the optical transmitter and a reflected light from the biological tissue received by the optical transceiver. ,
Read means for accessing a predetermined memory mounted on the probe, and reading information relating to the arrangement position of the ultrasonic transmission / reception unit and the optical transmission / reception unit from the memory;
An image diagnostic apparatus comprising: diagnostic information generation means for generating an ultrasonic tomographic image and an optical tomographic image in which a deviation corresponding to the arrangement position is corrected from information acquired through the reading means.
前記プローブに装着されている所定のメモリをアクセスし、当該メモリから前記超音波送受信部及び光送受信部の配置位置に係る情報を所定の読み出し手段を介して取得する取得工程と、
該取得工程で取得した情報から、前記配置位置に応じたズレが補正された超音波断層画像、光断層画像を生成する診断画像生成工程と
を有することを特徴とする画像診断装置の制御方法。An ultrasonic transmission / reception unit for transmitting / receiving ultrasonic waves, and an optical transmission / reception unit for transmitting / receiving light, the probe having a transmission / reception unit, and holding the probe rotatably and detachably, the ultrasonic transmission / reception unit A method for controlling an image diagnostic apparatus that generates an ultrasonic tomographic image and an optical tomographic image of a biological tissue using the reflected wave from the biological tissue received by the optical transmitter and the reflected light from the biological tissue received by the optical transceiver Because
An acquisition step of accessing a predetermined memory attached to the probe, and acquiring information relating to an arrangement position of the ultrasonic transmission / reception unit and the optical transmission / reception unit from the memory via a predetermined reading unit;
And a diagnostic image generation step of generating an ultrasonic tomographic image and an optical tomographic image in which the deviation according to the arrangement position is corrected from the information acquired in the acquisition step.
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