JPWO2014049644A1 - 校正冶具、画像診断装置及び画像診断装置の校正方法 - Google Patents

Abstract

複数の送受信部を有する画像診断装置において、各送受信部間の軸方向の距離差又は周方向の角度差に基づいて、生成された断層画像を位置補正できるようにする。本発明は、超音波送受信部と、光送受信部とが配置された送受信部が、被測定体の管腔内を回転しながら軸方向に移動することで得られた信号を用いて、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、反射部を有する校正冶具の超音波断層画像用のデータと光断層画像用のデータとを生成し、生成した超音波断層画像用のデータに含まれる前記反射部の位置情報と、生成した光断層画像用のデータに含まれる前記反射部の位置情報とに基づいて、超音波送受信部と光送受信部との間の、軸周りにおける周方向の角度差を算出し、超音波断層画像または光断層画像を位置補正して表示する際の補正値として用いることを特徴とする。

Description

本発明は、画像診断装置、及び、画像診断装置を校正するための校正冶具、ならびに、該校正冶具を用いた画像診断装置の校正方法に関するものである。

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。

画像診断装置には、血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ：ＩｎｔｒａＶａｓｃｕｌａｒ 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。

また、最近では、ＩＶＵＳの機能と、ＯＣＴの機能とを組み合わせた画像診断装置（超音波を送受信可能な超音波送受信部と、光を送受信可能な光送受信部とを備える画像診断装置）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の特性を活かした断層画像（超音波断層画像）と、高分解能で測定できるＯＣＴの特性を活かした断層画像（光断層画像）の両方を、一回の走査で生成することができる。

特開平１１−５６７５２号公報 特表２０１０−５０８９７３号公報

一方で、ＩＶＵＳ用の送受信部とＯＣＴ用の送受信部は、いずれも一定のサイズを有し、両者の送受信位置を完全に一致させることはできないことから、通常、両者は、軸方向にずらして配置されるか、あるいは、軸周りにおける超音波の送受信方向と光の送受信方向とが異なるように周方向に角度差をもたせて配置される。

このため、超音波断層画像及び光断層画像の生成に際しては、ＩＶＵＳ用の送受信部とＯＣＴ用の送受信部との間の軸方向の距離差及び／または周方向の角度差を加味する必要がある。

しかしながら、ＩＶＵＳ用の送受信部とＯＣＴ用の送受信部との間の軸方向の距離差及び／または周方向の角度差を精度よく測定することは困難であり、また、仕様上の距離差または角度差と実際の距離差または角度差との間には多少の誤差があり、完全に一致しているとは限らない。

このようなことから、複数の送受信部を有する画像診断装置では、生成されたそれぞれの断層画像を用いて、各送受信部間の軸方向の距離差及び／または周方向の角度差を精度よく算出し、当該算出結果に基づいて、一方の断層画像を他方の断層画像に位置合わせすべく、位置補正できる構成となっていることが望ましい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の送受信部を有する画像診断装置において、各送受信部間の軸方向の距離差及び／または周方向の角度差に基づいて、生成された断層画像を位置補正できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る画像診断装置は以下のような構成を備える。即ち、
第１の信号の送受信を行う第１の送受信部と、第２の信号の送受信を行う第２の送受信部とが配置された送受信部が、被測定体の管腔内を回転しながら軸方向に移動した場合において、該第１の送受信部が送受信した第１の信号と該第２の送受信部が送受信した第２の信号とを用いて、該被測定体の管腔内の第１の断層画像及び第２の断層画像を生成する画像診断装置であって、
前記第１の信号と前記第２の信号とを反射する反射部が配され、前記送受信部が挿通される管腔を有する校正冶具について、前記第１の送受信部が送受信した第１の信号に基づいて、該校正冶具の第１の断層画像を生成し、前記第２の送受信部が送受信した第２の信号に基づいて該校正冶具の第２の断層画像を生成する生成手段と、
前記校正冶具の第１の断層画像において検出された前記反射部の位置情報と、前記校正冶具の第２の断層画像において検出された前記反射部の位置情報とに基づいて、前記第１の送受信部と前記第２の送受信部との間の、軸周りの角度差を算出する算出手段と、
前記被測定体の管腔内の第１の断層画像及び第２の断層画像を表示する場合において、前記算出手段により算出された角度差に応じて、前記被測定体の管腔内の第１の断層画像または第２の断層画像の軸周りの角度を補正する補正手段とを備える。

本発明によれば、複数の送受信部を有する画像診断装置において、各送受信部間の軸方向の距離差及び／または周方向の角度差に基づいて、生成された断層画像を位置補正することができるようになる。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
図１は、本発明の一実施形態にかかる画像診断装置１００の外観構成を示す図である。 図２は、プローブ部の全体構成及び先端部の断面構成を示す図である。 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。 図４は、画像診断装置１００の機能構成を示す図である。 図５は、画像診断装置１００の信号処理部４２８の機能構成を示す図である。 図６は、画像診断装置１００を校正するための校正冶具の一例を示す図である。 図７は、生成される断層画像のデータ構造を示す図である。 図８Ａは、校正冶具を走査することで取得された超音波断層画像のデータの一例を示す図である。 図８Ｂは、校正冶具を走査することで取得された光断層画像のデータの一例を示す図である。 図９は、校正冶具を走査することで取得された超音波断層画像及び光断層画像のデータを模式的に示した図である。 図１０は、校正部における校正処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は、超音波断層画像及び光断層画像を用いて算出された、超音波送受信部と光送受信部との間の周方向の角度差を示すグラフである。 図１２は、画像診断装置１００を校正するための校正冶具の一例を示す図である。 図１３は、校正冶具を走査することで取得された超音波断層画像及び光断層画像のデータを模式的に示した図である。 図１４は、超音波断層画像及び光断層画像を用いて算出された、超音波送受信部と光送受信部との間の周方向の角度差を示すグラフである。 図１５は、画像診断装置１００を校正するための校正冶具の一例を示す図である。 図１６は、校正冶具を走査することで取得された超音波断層画像及び光断層画像のデータを模式的に示した図である。 図１７は、超音波断層画像及び光断層画像を用いて算出された、超音波送受信部と光送受信部との間の軸方向及び周方向のずれを示すグラフである。 図１８は、画像診断装置１００を校正するための校正冶具の一例を示す図である。 図１９は、超音波断層画像及び光断層画像を用いて算出された、超音波送受信部及び光送受信部の軸方向及び周方向のずれを示すグラフである。 図２０は、校正冶具とイメージングコアとの位置関係を示す図である。

以下、必要に応じて添付図面を参照しながら本発明の各実施形態の詳細を説明する。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。

［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。

図１に示すように、画像診断装置１００は、プローブ部１０１と、スキャナ及びプルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備え、スキャナ及びプルバック部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。

プローブ部１０１は、直接血管（被測定体）内に挿入され、パルス信号に基づく超音波を血管内に送信するとともに、血管内からの反射波を受信する超音波送受信部と、伝送された光（測定光）を連続的に血管内に送信するとともに、血管内からの反射光を連続的に受信する光送受信部と、を備えるイメージングコアが内挿されている。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血管内部の状態を測定する。

スキャナ及びプルバック部１０２は、プローブ部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血管内の軸方向の動作及び軸周りの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。

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、血管内の断層画像を表示するための機能を備える。

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。

１１１−１はプリンタ及びＤＶＤレコーダであり、本体制御部１１１における処理結果を印刷したり、データとして記憶したりする。１１２は操作パネルであり、ユーザは該操作パネル１１２を介して、各種設定値及び指示の入力を行う。１１３は表示装置としてのＬＣＤモニタであり、本体制御部１１１において生成された断層画像を表示する。

＜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。

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。

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。

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。

駆動シャフトコネクタ２０２ｂの基端は、スキャナ及びプルバック部１０２に着脱可能に取り付けられる。

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。

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を回転動作及び軸方向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。そして、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。

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。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。

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。

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。

＜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。

図３の３ａ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、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（３ａの一点鎖線上）において軸方向に沿って距離Ｌだけ離れて配置されている。

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いる。

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の超音波送受信方向（仰角方向）、及び、光送受信部３２０の光送受信方向（仰角方向）が、それぞれ、略９０°となるようにハウジング２２３内に取り付けられている。なお、各送受信方向は、カテーテルシース２０１の管腔内表面での反射を受信しないように９０°よりややずらして取り付けられることが望ましい。

駆動シャフト２２２の内部には、超音波送受信部３１０と接続された電気信号ケーブル３１１と、光送受信部３２０に接続された光ファイバケーブル３２１とが配されており、電気信号ケーブル３１１は、光ファイバケーブル３２１に対して螺旋状に巻き回されている。

図３の３ｂは、超音波送受信位置において、回転中心軸に略直交する面で切断した場合の断面図である。図３の３ｂに示すように、紙面下方向を０度とした場合、超音波送受信部３１０の超音波送受信方向（周方向（方位角方向ともいう））は、θ度となっている。

図３の３ｃは、光送受信位置において、回転中心軸に略直交する面で切断した場合の断面図である。図３の３ｃに示すように、紙面下方向を０度とした場合、光送受信部３２０の光送受信方向（周方向）は、０度となっている。つまり、超音波送受信部３１０と光送受信部３２０は、超音波送受信部３１０の超音波送受信方向（周方向）と、光送受信部３２０の光送受信方向（周方向）とが、互いにθ度の角度差をもって配置されている。

＜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、一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。

（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４５２より送信されたパルス波に基づいて、超音波を血管内の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４０２及びスリップリング４５１を介して超音波信号として超音波信号送受信器４５２に送信する。

なお、スキャナ及びプルバック部１０２において、スリップリング４５１の回転駆動部側は回転駆動装置４０４のラジアル走査モータ４０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ４０５の回転角度は、エンコーダ部４０６により検出される。更に、スキャナ及びプルバック部１０２は、直線駆動装置４０７を備え、信号処理部４２８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。

超音波信号送受信器４５２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４２８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。

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４５３により増幅された後、検波器４５４に入力され検波される。

更に、Ａ／Ｄ変換器４５５では、検波器４５４より出力された超音波信号を３０．６ＭＨｚで２００ポイント分サンプリングして、１ラインのデジタルデータ（超音波データ）を生成する。なお、ここでは、３０．６ＭＨｚとしているが、これは音速を１５３０ｍ／ｓｅｃとしたときに、深度５ｍｍに対して２００ポイントサンプリングすることを前提として算出されたものである。したがって、サンプリング周波数は特にこれに限定されるものではない。

Ａ／Ｄ変換器４５５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４２８に入力される。信号処理部４２８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、血管内の各位置での超音波断層画像を生成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１１３に出力する。

なお、信号処理部４２８はモータ制御回路４２９と接続され、モータ制御回路４２９のビデオ同期信号を受信する。信号処理部４２８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生成を行う。

また、このモータ制御回路４２９のビデオ同期信号は、回転駆動装置４０４にも送られ、回転駆動装置４０４はビデオ同期信号に同期した駆動信号を出力する。

なお、生成した超音波断層画像をＬＣＤモニタ１１３に出力するにあたっては、後述する校正冶具を用いて校正処理を行うことにより算出された、超音波送受信部３１０と光送受信部３２０との間の軸方向の距離差及び／または周方向の角度差を補正する補正値を用いて、位置補正した超音波断層画像を出力するものとする。

（２）波長掃引型ＯＣＴの機能
次に、同図を用いて波長掃引型ＯＣＴの機能構成について説明する。４０８は波長掃引光源(Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒ)であり、ＳＯＡ４１５（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とリング状に結合された光ファイバ４１６とポリゴンスキャニングフィルタ（４０８ｂ）よりなる、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ−ｃａｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒの一種である。

ＳＯＡ４１５から出力された光は、光ファイバ４１６を進み、ポリゴンスキャニングフィルタ４０８ｂに入り、ここで波長選択された光は、ＳＯＡ４１５で増幅され、最終的にｃｏｕｐｌｅｒ４１４から出力される。

ポリゴンスキャニングフィルタ４０８ｂでは、光を分光する回折格子４１２とポリゴンミラー４０９との組み合わせで波長を選択する。具体的には、回折格子４１２により分光された光を２枚のレンズ（４１０、４１１）によりポリゴンミラー４０９の表面に集光させる。これによりポリゴンミラー４０９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４０８ｂから出力されることとなる。つまり、ポリゴンミラー４０９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。

ポリゴンミラー４０９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４０９と回折格子４１２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。

Ｃｏｕｐｌｅｒ４１４から出力された波長掃引光源４０８の光は、第１のシングルモードファイバ４４０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４４０は、途中の光カップラ部４４１において第２のシングルモードファイバ４４５及び第３のシングルモードファイバ４４４と光学的に結合されている。

第１のシングルモードファイバ４４０の光カップラ部４４１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）４０３が回転駆動装置４０４内に設けられている。

更に、光ロータリジョイント（光カップリング部）４０３内の第４のシングルモードファイバ４４２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４４３がアダプタ４０２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４４３に、波長掃引光源４０８からの光が伝送される。

伝送された光は、イメージングコア２２０の光送受信部３２０から血管内の生体組織に対して回転動作及び軸方向動作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１のシングルモードファイバ４４０側に戻る。さらに、光カップラ部４４１によりその一部が第２のシングルモードファイバ４４５側に移り、第２のシングルモードファイバ４４５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４２４）にて受光される。

なお、光ロータリジョイント４０３の回転駆動部側は回転駆動装置４０４のラジアル走査モータ４０５により回転駆動される。

一方、第３のシングルモードファイバ４４４の光カップラ部４４１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４３２が設けられている。

この光路長の可変機構４３２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。

第３のシングルモードファイバ４４４およびコリメートレンズ４１８は、その光軸方向に矢印４２３で示すように移動自在な１軸ステージ４２２上に設けられており、光路長変化手段を形成している。

具体的には、１軸ステージ４２２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４２２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。

１軸ステージ４２２で光路長が微調整され、グレーティング４１９、レンズ４２０を介してミラー４２１にて反射された光は第３のシングルモードファイバ４４４の途中に設けられた光カップラ部４４１で第１のシングルモードファイバ４４０側から得られた光と混合されて、フォトダイオード４２４にて受光される。

このようにしてフォトダイオード４２４にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ４２５により増幅された後、復調器４２６に入力される。この復調器４２６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４２７に入力される。

Ａ／Ｄ変換器４２７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８０ｋＨｚ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。

Ａ／Ｄ変換器４２７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４２８に入力される。信号処理部４２８では干渉光データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解して深さ方向のデータ（ラインデータ）を生成し、これを座標変換することにより、血管内の各位置での光断面画像を構築し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１１３に出力する。

信号処理部４２８は、更に光路長調整手段制御装置４３０と接続されている。また、信号処理部４２８は光路長調整手段制御装置４３０を介して１軸ステージ４２２の位置の制御を行う。

＜５．信号処理部４２８の説明＞
次に、画像診断装置１００の信号処理部４２８の機能構成について説明する。図５は、画像診断装置１００の信号処理部４２８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。なお、図５に示す機能構成は、専用のハードウェアを用いて実現されてもよいし、その一部がソフトウェアにより（つまり、コンピュータが当該機能を実現するためのプログラムを実行することにより）実現されてもよい。

図５に示すように、Ａ／Ｄ変換器４２７で生成された干渉光データ５２１は、信号処理部４２８内のラインデータ生成部５０１において、モータ制御回路４２９から出力されるラジアル走査モータ４０５のエンコーダ部４０６の信号を用いて、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。

ラインデータ生成部５０１より出力されたラインデータ５２２は、制御部５０５からの指示に基づいて、１回転分（１フレーム）ごとに、ラインデータメモリ５０２に格納される。このとき、制御部５０５では、直線駆動装置４０７の移動量検出器より出力されたパルス信号５４１をカウントしておき、ラインデータ５２２をラインデータメモリ５０２に格納する際、それぞれのラインデータ５２２を生成した際のカウント値を対応付けて格納する。

カウント値と対応付けて格納されたラインデータ５２３は、後述する校正冶具を用いて校正処理を行う校正モードにおいては、制御部５０５からの指示に基づいて、校正部５０６に入力される。また、光断層画像を生成する生成モードにおいては、制御部５０５からの指示に基づいて、光断層画像構築部５０３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、Ｒθ変換され、順次光断層画像５２４として出力される。

更に、画像処理部５０４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５２５としてＬＣＤモニタ１１３に出力される。

同様に、Ａ／Ｄ変換器４５５で生成された超音波データ５３１は、信号処理部４２８内のラインデータ生成部５１１において、モータ制御回路４２９から出力されるラジアル走査モータ４０５のエンコーダ部４０６の信号を用いて、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。

ラインデータ生成部５１１より出力されたラインデータ５３２は、制御部５０５からの指示に基づいて、１回転分（１フレーム）ごとに、ラインデータメモリ５１２に格納される。このとき、制御部５０５では、直線駆動装置４０７の移動量検出機より出力されたパルス信号５４１をカウントしておき、ラインデータ５３２をラインデータメモリ５１２に格納する際、それぞれのラインデータ５３２を生成した際のカウント値を対応付けて格納する。

カウント値と対応付けて格納されたラインデータ５３３は、校正モードにおいては、制御部５０５からの指示に基づいて、校正部５０６に入力される。また、超音波断層画像を生成する生成モードにおいては、制御部５０５からの指示に基づいて、超音波断層画像構築部５１３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、Ｒθ変換され、順次超音波断層画像５３４として出力される。

更に、画像処理部５０４において、ＬＣＤモニタ１１３に表示するための画像処理とが施されるとともに、校正部５０６において算出された補正値（超音波断層画像と光断層画像とを位置合わせするための補正値）を用いた位置補正処理が施されたうえで、超音波断層画像５３４としてＬＣＤモニタ１１３に出力される。

＜６．校正冶具の説明＞
次に、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の軸方向の距離差及び周方向の角度差を算出するための校正冶具について説明する。なお、本実施形態では説明を簡略化するため、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の軸方向の距離差は既知であるとし、周方向の角度差のみを算出するのに用いられる校正冶具について説明する。

図６は、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の周方向の角度差を算出するために用いられる校正冶具を示す図である。図６の６ａ、６ｂに示すように、校正冶具は、中空の円筒形状を有しており、イメージングコア２２０が挿通される構成となっている。なお、校正冶具は、専用の冶具として構成されてもよいし、図６の６ｃに示すように、イメージングコア２２０をホルダ６２０に固定して納品する際に、イメージングコア２２０を保護する目的で装着される中空の円筒形状の保護部材６３０において実現されてもよい。

このうち、図６の６ａに示す校正冶具６００の場合、内壁面または外壁面に、軸方向に略平行に配された直線状の反射部６０１が配されている。反射部６０１は、例えば、アルミニウムにより形成されており、これにより、超音波送受信部３１０により送信された超音波及び光送受信部３２０により送信された光が、当該反射部６０１において反射される。なお、反射部６０１の材質はアルミニウムに限定されるものではなく、校正冶具６００の壁面の材質と異なる材質であればよい。

一方、図６の６ｂに示す校正冶具６００の場合、内壁面に、軸方向に略平行に配された直線状の溝部６１１が配されている。このように、内壁面の一部に溝部を設けることで、超音波送受信部３１０により送信された超音波及び光送受信部３２０により送信された光は、当該溝部６１１において反射される。つまり、溝部６１１も広義での反射部に含まれるといえる。

＜７．校正冶具を用いて校正を行う場合のイメージングコア２２０の動作＞
次に、校正冶具６００（または６０１）を用いて校正を行う場合のイメージングコア２２０の動作及び当該イメージングコア２２０の動作により取得されるラインデータとの関係について説明する。

図７の７ａは、校正処理に際して、イメージングコア２２０を校正冶具６００に挿通させた状態を、校正冶具６００の開口部側から見た様子を示している。かかる状態で校正処理が開始されると、イメージングコア２２０は、ラジアル走査モータ４０５により矢印７０２方向に回転する。

このとき、超音波送受信部３１０では、各回転角度にて超音波の送信／受信が行われる。ライン１、２、・・・５１２は各回転角度における超音波の送受信方向を示している。本実施形態に係る画像診断装置１００では、超音波送受信部３１０が校正冶具６００内において３６０度回動する間に、５１２回の超音波の送信／受信が断続的に行われる。

同様に、光送受信部３２０からも、各回転角度にて光の送信／受信が行われる。光送受信部３２０においても校正冶具６００内において３６０度回動する間に、５１２回の光の送信／受信が連続的に行われる。

なお、図７の７ａにおいて、光の送受信方向については図示していないが、光送受信部３２０と超音波送受信部３１０とは、周方向に角度差をもって配置されているため、光の送受信方向は、超音波の送受信方向とは一致しない。例えば、超音波送受信部３１０のライン１の方向と、光送受信部３２０のライン１（不図示）の方向とは同じにならない。

図７の７ｂは、各回転角度にて超音波または光を送信／受信することで得られたラインデータの構成を示している。図７の７ｂに示すように、本実施形態において超音波断層画像１フレーム及び光断層画像１フレームは、それぞれ、５１２ラインのラインデータ群から構成され、各ラインデータは、超音波または光の送受信方向に、Ｎ個の画素データ群を有している（Ｎは、例えば１０２４）。

なお、超音波及び光の送信／受信は、校正冶具６００内を軸方向に進みながら行われるため、図７の７ｂに示すラインデータ群からなる超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータは軸方向に複数フレームずつ生成される。

＜８．超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータの具体例＞
次に、校正冶具６００を用いて校正処理を行う際に取得される超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータの具体例について説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、校正冶具６００に挿通されたイメージングコア２２０を、周方向に回転させながら軸方向へ移動させている状態で、超音波送受信部３１０による超音波の送受信及び光送受信部３２０による光の送受信を行うことにより得られた超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータの一例を示す図である。

図８Ａにおいて、画素データ８０１がハッチングされているのは、超音波送受信部３１０が周方向における１回転目の回転動作で検出した校正冶具６００の反射部６０１を示している。また、画素データ８０２がハッチングされているのは、超音波送受信部３１０が周方向における２回転目の回転動作で検出された校正冶具６００の反射部６０１を示している。

校正冶具６００に配された反射部６０１は、軸方向に平行で直線状に形成されているため、各フレームの同じ位置で、反射部６０１が検出される。

同様に図８Ｂにおいて、画素データ８１１がハッチングされているのは、光送受信部３２０が周方向における１回転目の回転動作で検出した校正冶具６００の反射部６０１を示している。また、画素データ８１２がハッチングされているのは、光送受信部３２０が周方向における２回転目の回転動作で検出された校正冶具６００の反射部６０１を示している。

上述したように、校正冶具６００に配された反射部６０１は、軸方向に平行で直線状に形成されているため、各フレームの同じ位置で、反射部６０１が検出される。ただし、超音波送受信部３１０と光送受信部３２０とは周方向に角度差をもって配置されているため、超音波断層画像用のデータの各フレームでの反射部６０１の検出位置と、光断層画像用のデータの各フレームでの反射部６０１の検出位置とは同じではなく、周方向にずれることとなる。

図９は、超音波断層画像用のデータの各フレームにおいて、反射部６０１を検出した位置、及び、光断層画像用のデータの各フレームにおいて、反射部６０１を検出した位置を、模式的に表現し、並べて示した図である。

図９の９ａにおいて、θ_ｕ１は、１フレーム目における、反射部６０１を検出したラインデータとラインデータ１（フレーム端）との間の角度を示している。また、θ_ｕ２は、２フレーム目における、反射部６０１を検出したラインデータとラインデータ１（フレーム端）との間の角度を示している。以下、同様に、θ_ｕ３、θ_ｕ４、θ_ｕ５は、それぞれ、３、４、５フレームにおける、反射部６０１を検出したラインデータとラインデータ１（フレーム端）との間の角度を示している。

また、Ｌ_ｕ１は、超音波送受信部３１０が軸方向への移動を開始する前の位置を基準とした場合に、１フレーム目における、反射部６０１を検出した軸方向の位置を示している（直線駆動装置４０７の移動量検出器より出力されたパルス信号５４１をカウントしたカウント値に対応する距離に等しい）。また、Ｌ_ｕ２は、２フレーム目における、反射部６０１を検出した軸方向の位置を示している。以下、同様に、Ｌ_ｕ３、Ｌ_ｕ４、Ｌ_ｕ５は、それぞれ、３、４、５フレームにおける、反射部６０１を検出した軸方向の位置を示している。

同様に、図９の９ｂにおいて、θ_ｏ１は、１フレーム目における、反射部６０１を検出したラインデータとラインデータ１（フレーム端）との間の角度を示している。また、θ_ｏ２は、２フレーム目における、反射部６０１を検出したラインデータとラインデータ１（フレーム端）との間の角度を示している。以下、同様に、θ_ｏ３、θ_ｏ４、θ_ｏ５は、それぞれ、３、４、５フレームにおける、反射部６０１を検出したラインデータとラインデータ１（フレーム端）との間の角度を示している。

また、Ｌ_ｏ１は、超音波送受信部３１０が軸方向への移動を開始する前の位置を基準とした場合に、１フレーム目における、反射部６０１を検出した軸方向の位置を示している（直線駆動装置４０７の移動量検出器より出力されたパルス信号５４１をカウントしたカウント値に対応する距離に、超音波送受信部３１０と光送受信部３２０との間の軸方向の距離Ｌを加算したものに等しい）。上述したように、光送受信部３２０は、超音波送受信部３１０よりも基端側に距離Ｌだけ離れた位置に配置されているため、超音波断層画像データの１フレーム目の軸方向の位置と、光断層画像データの１フレーム目の軸方向の位置とは、距離Ｌだけずれることとなる。また、Ｌ_ｕ２は、２フレーム目における、反射部６０１を検出した軸方向の位置を、Ｌ_ｕ３、Ｌ_ｕ４、Ｌ_ｕ５は、それぞれ、３、４、５フレームにおける、反射部６０１を検出した軸方向の位置を示している。

＜９．校正部における校正処理＞
次に、校正部５０６における校正処理について説明する。図１０は、校正部５０６における校正処理の流れを示すフローチャートである。

イメージングコア２２０が校正冶具６００に挿通された状態で、ユーザが校正モードを選択し校正処理を開始すると、校正冶具６００に対する超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータの取得が行われ、所定量の超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータの取得が完了すると、図１０に示す校正処理が開始される。

ステップＳ１００１では、校正冶具６００に対して取得された超音波断層画像用のデータを読み出し、ステップＳ１００２では、各フレームより反射部６０１を抽出する。

更に、ステップＳ１００３では、軸方向における基準位置から、ステップＳ１００２において各フレームより抽出された反射部６０１までの距離Ｌｘをそれぞれ算出する。また、ステップＳ１００４では、各フレームにおけるフレーム端（ラインデータ１）と、ステップＳ１００２において各フレームより抽出された反射部６０１との間の角度θｘを、それぞれ算出する。

ステップＳ１００５では、距離Ｌｘを横軸に、θｘを縦軸にしたグラフを作成し、ステップＳ１００３及びステップＳ１００４において算出された値を、当該グラフにプロットする。また、プロットした結果について、近似式を算出する。

図１１は、距離Ｌｘを横軸に、θｘを縦軸にしたグラフであり、１１０１は、ステップＳ１００３及びステップＳ１００４において算出された、（Ｌ_ｕ１、θ_ｕ１）、（Ｌ_ｕ２、θ_ｕ２）、（Ｌ_ｕ３、θ_ｕ３）、（Ｌ_ｕ４、θ_ｕ４）、（Ｌ_ｕ５、θ_ｕ５）をプロットすることで算出された近似式を示している。

図１０に戻る。ステップＳ１０１１では、校正冶具６００に対して取得された光断層画像用のデータを読み出し、ステップＳ１０１２では、各フレームより反射部６０１を抽出する。

更に、ステップＳ１０１３では、軸方向における基準位置から、ステップＳ１０１２において各フレームより抽出された反射部６０１までの距離Ｌｘをそれぞれ算出する。また、ステップＳ１０１４では、各フレームにおけるフレーム端（ラインデータ１）と、ステップＳ１０１２において各フレームより抽出された反射部６０１との間の角度θｘを、それぞれ算出する。

ステップＳ１０１５では、距離Ｌｘを横軸に、θｘを縦軸にしたグラフを作成し、ステップＳ１０１３及びステップＳ１０１４において算出された値を、当該グラフにプロットする。また、プロットした結果について、近似式を算出する。

図１１において、１１０２は、ステップＳ１０１３及びステップＳ１０１４において算出された、（Ｌ_ｏ１、θ_ｏ１）、（Ｌ_ｏ２、θ_ｏ２）、（Ｌ_ｏ３、θ_ｏ３）、（Ｌ_ｏ４、θ_ｏ４）、（Ｌ_ｏ５、θ_ｏ５）をプロットすることで算出された近似式を示している。

図１０に戻る。ステップＳ１０２１では、ステップＳ１００５において算出された近似式１１０１とステップＳ１０１５において算出された近似式１１０２とに基づいて、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の周方向の角度差を算出する。具体的には、近似式１１０１のθｘ軸に対する切片と近似式１１０２のθｘ軸に対する切片とを比較することにより、周方向の角度差を算出することができる。

ステップＳ１０２２では、ステップＳ１０２１において算出された周方向の角度差を、超音波断層画像５３５をＬＣＤモニタ１１３に出力する際の位置補正処理用の補正値として、信号処理部４２８に格納し、校正処理を終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態では、中空の円筒形状からなり、軸方向に略平行な直線状の反射部を有する校正冶具を用いることで、超音波送受信部と光送受信部との間の周方向の角度差を算出する構成とした。

具体的には、画像診断装置において校正モードを設け、校正冶具に対する超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータから、反射部の位置情報（軸方向における基準位置からの距離、各フレーム端からの角度）を求める構成とした。

また、軸方向における基準位置からの距離と各フレーム端からの角度とをそれぞれ横軸及び縦軸としたグラフ上に、各フレームの反射部の位置をプロットし、近似式を算出することで、超音波送受信部と光送受信部との間の周方向の角度差を算出する構成とした。

更に、算出した角度差を、超音波断層画像をＬＣＤモニタに出力する際の位置補正用の補正値として用いる構成とした。

この結果、超音波送受信部と光送受信部との間の周方向の角度差が未知であった場合でも、校正冶具を用いた校正処理を行うことで、当該角度差に応じた位置補正処理を行うことが可能となった。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、校正冶具として、反射部６０１が軸方向に略平行に配されてい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、反射部が螺旋状に配されていてもよい。以下、本実施形態の詳細について説明する。

＜１．校正冶具の説明＞
はじめに、本実施形態に係る画像診断装置１００の校正処理に用いられる校正冶具について説明する。図１２は、本実施形態に係る校正冶具１２００の一例を示す図である。なお、本実施形態においても説明を簡略化するために、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の軸方向の距離差は既知であるとし、周方向の角度差のみを算出するものとする。

図１２に示すように、校正冶具１２００には、外周面において軸方向に一定のピッチで、反射部１２０１が螺旋状に配されている。上記第１の実施形態同様、反射部１２０１は、例えば、アルミニウムにより形成されており、これにより、超音波送受信部３１０より送信された超音波及び光送受信部３２０より送信された光は、当該反射部１２０１において反射される。なお、反射部１２０１の材質はアルミニウムに限定されるものではなく、校正冶具１２００の壁面の材質と異なる材質であればよい。

なお、反射部１２０１の螺旋の巻き方向は、イメージングコア２２０の回転方向と異なる方向であることが好ましい。これにより、反射部１２０１を確実に検出することができるからである。

＜２．超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータの具体例＞
次に、校正冶具１２００を用いて校正処理を行う際に取得される超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータの具体例について説明する。

図１３は、超音波断層画像用のデータの各フレームにおいて、反射部１２０１を検出した位置、及び、光断層画像用のデータの各フレームにおいて、反射部１２０１を検出した位置を、模式的に示した図である。

なお、図１３の１３ａにおける、θ_ｕ１〜θ_ｕ５及びＬ_ｕ１〜Ｌ_ｕ５は、上記第１の実施形態において図９の９ａを用いて説明済みであるため、ここでは説明は省略する。

また、図１３の１３ｂにおける、θ_ｏ１〜θ_ｏ５及びＬ_ｏ１〜Ｌ_ｏ５についても、上記第１の実施形態において図９の９ｂを用いて説明済みであるため、ここでは説明は省略する。

図１３の１３ａ、１３ｂに示すように、校正冶具１２００の場合、反射部１２０１が螺旋状に配されているため、各フレームにおいて、フレーム端から反射部１２０１までの角度は一定にはならず、フレームが進むにつれて徐々に大きくなっていく。

＜３．校正部における校正処理＞
次に、校正部５０６における校正処理について説明する。なお、校正部５０６における校正処理の流れは、図１０と同じである。ただし、ステップＳ１００５において生成されるグラフにおいて、ステップＳ１００３及びステップＳ１００４において算出された値をプロットした場合のプロット結果及び算出される近似式は異なってくる。同様に、ステップＳ１０１５において生成されるグラフにおいて、ステップＳ１０１３及びステップＳ１０１４において算出された値をプロットした場合のプロット結果及び近似式は異なってくる。

図１４は、校正冶具１２００を用いて校正処理を行うことで生成されたグラフ及び近似式を示した図である。

図１４において、１４０１は、校正冶具１２００に対して、ステップＳ１００３及びステップＳ１００４において算出された、（Ｌ_ｕ１、θ_ｕ１）、（Ｌ_ｕ２、θ_ｕ２）、（Ｌ_ｕ３、θ_ｕ３）、（Ｌ_ｕ４、θ_ｕ４）、（Ｌ_ｕ５、θ_ｕ５）をプロットすることで算出された近似式を示している。また、１４０２は、校正冶具１２００に対して、ステップＳ１０１３及びステップＳ１０１４において算出された、（Ｌ_ｏ１、θ_ｏ１）、（Ｌ_ｏ２、θ_ｏ２）、（Ｌ_ｏ３、θ_ｏ３）、（Ｌ_ｏ４、θ_ｏ４）、（Ｌ_ｏ５、θ_ｏ５）をプロットすることで算出された近似式を示している。

図１４に示すように、反射部１２０１が螺旋状に配された校正冶具１２００を用いて校正処理を行った場合、近似式１４０１、１４０２は、横軸に対して所定の傾きを有することとなる。なお、当該近似式１４０１、１４０２を用いて周方向の角度差を算出する方法は、上記第１の実施形態と同じであり、近似式１４０１のθｘ軸に対する切片と近似式１４０２のθｘ軸に対する切片とを比較することにより、周方向の角度差を算出することができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態では、中空の円筒形状からなり、反射部が螺旋状に配された校正冶具を用いることで、超音波送受信部と光送受信部との間の周方向の角度差を補正する構成とした。

この結果、超音波送受信部と光送受信部との間の周方向の角度差が未知であった場合でも、校正冶具を用いた校正処理を行うことで、当該角度差に応じた位置補正処理を行うことが可能となった。

［第３の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の軸方向の距離差が既知であり、周方向の角度差が未知である場合に、校正冶具６００または１２００を用いて校正処理を行うことで、当該周方向の角度差に応じた位置補正を行うことが可能であることを説明した。

しかしながら、本発明はこれに限定されず、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の軸方向の距離差及び周方向の角度差の両方が未知であった場合でも、校正冶具の形状によっては、同様の校正処理を行うことで、両者を算出することができる。以下、本実施形態の詳細について説明する。

＜１．校正冶具の説明＞
図１５は、本実施形態に係る画像診断装置１００が校正処理を行う際に用いられる校正冶具１５００を示す図である。図１５に示すように、校正冶具１５００は、中空の円筒形状を有しており、その外周面には、反射部１５０１が螺旋状に配されている。

なお、上記第２の実施形態において、図１２を用いて説明した校正冶具１２００との違いは、図１２に示した校正冶具１２００の場合、反射部１２０１が外周面において軸方向に一定のピッチで配されているのに対して、本実施形態に係る校正冶具１５００の場合、反射部１５０１の軸方向のピッチが一定ではなく、軸方向に進むにつれて、徐々にピッチが広くなるように配されている点にある。

＜２．超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータの具体例＞
次に、校正冶具１５００を用いて校正処理を行う際に取得される超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータの具体例について説明する。

図１６は、超音波断層画像用のデータの各フレームにおいて、反射部１５０１を検出した位置、及び、光断層画像用のデータの各フレームにおいて、反射部１５０１を検出した位置を、模式的に示した図である。

図１６の１６ａにおいて、Δθ_ｕ１は、１フレーム目において反射部１５０１を検出した周方向の位置と、隣接する２フレーム目において反射部１５０１を検出した位置との間の角度差を示している。また、Δθ_ｕ２は、２フレーム目において反射部１５０１を検出した周方向の位置と、隣接する３フレーム目において反射部１５０１を検出した周方向の位置との間の角度差を示している。以下、同様に、Δθ_ｕ３、Δθ_ｕ４、Δθ_ｕ５は、それぞれ、３フレーム目と４フレーム目、４フレーム目と５フレーム目、５フレーム目と６フレーム目との間において、反射部１５０１を検出した周方向の位置の角度差を示している。

また、Ｌ_ｕ１は、超音波送受信部３１０が軸方向への移動を開始する前の位置を基準とした場合に、１フレーム目における、反射部１５０１を検出した軸方向の位置を示している（直線駆動装置４０７の移動量検出器より出力されたパルス信号５４１をカウントしたカウント値に対応する距離に等しい）。また、Ｌ_ｕ２は、２フレーム目における、反射部６０１を検出した軸方向の位置を示している。以下、同様に、Ｌ_ｕ３、Ｌ_ｕ４、Ｌ_ｕ５は、それぞれ、３、４、５フレームにおける、反射部６０１を検出した軸方向の位置を示している。

同様に、図１６の１６ｂにおいて、Δθ_ｏ１は、１フレーム目において反射部１５０１を検出した周方向の位置と、隣接する２フレーム目において反射部１５０１を検出した周方向の位置との間の角度差を示している。また、Δθ_ｏ２は、２フレーム目において反射部１５０１を検出した周方向の位置と、隣接する３フレーム目において反射部１５０１を検出した周方向の位置との間の角度差を示している。以下、同様に、Δθ_ｏ３、Δθ_ｏ４、Δθ_ｏ５は、それぞれ、３フレーム目と４フレーム目、４フレーム目と５フレーム目、５フレーム目と６フレーム目との間において、反射部１５０１を検出した周方向の位置の角度差を示している。

また、Ｌ_ｏ１は、超音波送受信部３１０が軸方向への移動を開始する前の位置を基準とした場合に、１フレーム目における、反射部１５０１を検出した軸方向の位置を示している（直線駆動装置４０７の移動量検出器より出力されたパルス信号５４１をカウントしたカウント値に対応する距離に、超音波送受信部３１０と光送受信部３２０との間の軸方向の距離Ｌｚ（本実施形態では未知）を加算したものに等しい）。上述したように、光送受信部３２０は、超音波送受信部３１０よりも基端側に距離Ｌｚ（未知）だけ離れた位置に配置されているため、超音波断層画像データの１フレーム目の位置と、光断層画像データの１フレーム目の位置とは、距離Ｌｚだけずれることとなる。また、Ｌ_ｕ２は、２フレーム目における、反射部１５０１を検出した軸方向の位置を、Ｌ_ｕ３、Ｌ_ｕ４、Ｌ_ｕ５は、それぞれ、３、４、５フレームにおける、反射部１５０１を検出した軸方向の位置を示している。

図１６の１６ａ、１６ｂに示すように、校正冶具１５００の場合、反射部１５０１が螺旋状に配され、かつ、当該螺旋のピッチが軸方向に徐々に広くなっているため、各フレーム間の反射部１５０１の角度差は、一定にはならず、フレームが進むにつれて徐々に小さくなっていく。

＜３．校正部における校正処理＞
次に、校正部５０６における校正処理について説明する。なお、校正部５０６における校正処理の流れは、図１０と同じである。ただし、ステップＳ１００５において生成されたグラフにおいて、ステップＳ１００３及びステップＳ１００４において算出された値をプロットした場合のプロット結果及び算出される近似式は異なってくる。同様に、ステップＳ１０１５において生成されるグラフにおいて、ステップＳ１０１３及びステップＳ１０１４において算出された値をプロットした場合のプロット結果及び近似式は異なってくる。

図１７は、校正冶具１５００を用いて校正処理を行うことで生成されたグラフ及び近似式を示した図である。

図１７において、１７０１は、校正冶具１５００に対して、ステップＳ１００３及びステップＳ１００４において算出された、（Ｌ_ｕ１、Δθ_ｕ１）、（Ｌ_ｕ２、Δθ_ｕ２）、（Ｌ_ｕ３、Δθ_ｕ３）、（Ｌ_ｕ４、θ_ｕ４）、（Ｌ_ｕ５、Δθ_ｕ５）をプロットすることで算出された近似式を示している。また、１７０２は、校正冶具１５００に対して、ステップＳ１０１３及びステップＳ１０１４において算出された、（Ｌ_ｏ１、Δθ_ｏ１）、（Ｌ_ｏ２、Δθ_ｏ２）、（Ｌ_ｏ３、Δθ_ｏ３）、（Ｌ_ｏ４、Δθ_ｏ４）、（Ｌ_ｏ５、Δθ_ｏ５）をプロットすることで算出された近似式を示している。

図１７に示すように、反射部１５０１が螺旋状に配され、かつ、螺旋のピッチが軸方向に沿って徐々に狭くなるように配された校正冶具１５００を用いて校正処理を行った場合、近似式１７０１、１７０２は、同じ形状となるが、横軸及び縦軸にずれることとなる。

換言すると、例えば、近似式１７０１は、横軸方向及び縦軸方向にずらずことで、近似式１７０２に重ね合わせることができる。このとき、横軸方向にずらした量が、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の軸方向の距離差に等しい。また、縦軸方向にずらした量が、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の周方向の角度差に等しい。

つまり、近似式１７０１と近似式１７０２とを重ね合わせるためのずれ量を算出することで、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の軸方向の距離差及び周方向の角度差を求めることができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態では、中空の円筒形状からなり、反射部が螺旋状に配され、かつ、螺旋のピッチが軸方向に沿って徐々に狭くなるように配された校正冶具を用いることで、超音波送受信部と光送受信部との間の軸方向の距離差及び周方向の角度差を算出する構成とした。

この結果、超音波送受信部と光送受信部との間の軸方向の距離差及び周方向の角度差が未知であった場合でも、校正冶具を用いた校正処理を行うことで、当該距離差及び角度差に応じた位置補正処理を行うことが可能となった。

［第４の実施形態］
上記第１の実施形態では、校正冶具の反射部が連続する直線により構成され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、校正冶具の反射部が不連続な直線（断続線）により構成されていてもよい。以下、本実施形態の詳細について説明する。

＜１．校正冶具の説明＞
図１８は、本実施形態に係る校正冶具１８００の一例を示す図である。図１８に示すように、校正冶具１８００は、中空の円筒形状を有しており、イメージングコア２２０が挿通される構成となっている。校正冶具１８００の内壁面または外壁面には、軸方向に略平行に配された直線形状の反射部１８０１が配されている。反射部１８０１は、軸方向において不連続であり、有線部分と断線部分とが交互に繰り返された断続線により構成されている。

ただし、反射部１８０１は、断線部分の長さがそれぞれ一定であるのに対して、有線部分の長さが、軸方向に進むにつれて徐々に長くなるように構成されているものとする。

＜２．超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータの具体例＞
次に、校正冶具１８００を用いて校正を行う際に取得される超音波断層画像用のデータ及び光断層画像用のデータの具体例について説明する。

図１９は、超音波断層画像用のデータの各フレームのうち、反射部１２０１を検出したフレーム、及び、光断層画像用のデータの各フレームのうち、反射部１８０１を検出したフレームをハッチングすることにより示した図である。

図１９の１９ａにおいて、Ｌ_ｕ１１は、超音波断層画像用のデータのうち、反射部１８０１の１本目の有線部分を最初に検出したフレームの軸方向の位置を示している。また、Ｌ_ｕ１２は、反射部１８０１の１本目の有線部分を最後に検出したフレームの軸方向の位置を示している。また、Ｌ_ｕ２１は、反射部１８０１の２本目の有線部分を最初に検出したフレームの軸方向の位置を示している。また、Ｌ_ｕ２２は、反射部１８０１の２本目の有線部分を最後に検出したフレームの軸方向の位置を示している。以下、同様に、Ｌ_ｕ３１、Ｌ_ｕ３２、Ｌ_ｕ４１、Ｌ_ｕ４２は、反射部１８０１の３本目及び４本目の有線部分を、最初に検出したフレームの軸方向の位置または最後に検出したフレームの軸方向の位置をそれぞれ示している。

同様に、図１９の１９ｂにおいて、Ｌ_ｏ１１は、光断層画像用のデータのうち、反射部１８０１の１本目の有線部分を最初に検出したフレームの軸方向の位置を示している。また、Ｌ_ｏ１２は、反射部１８０１の１本目の有線部分を最後に検出したフレームの軸方向の位置を示している。また、Ｌ_ｏ２１は、反射部１８０１の２本目の有線部分を最初に検出したフレームの軸方向の位置を示している。また、Ｌ_ｏ２２は、反射部１８０１の２本目の有線部分を最後に検出したフレームの軸方向の位置を示している。以下、同様に、Ｌ_ｏ３１、Ｌ_ｏ３２、Ｌ_ｏ４１、Ｌ_ｏ４２は、反射部１８０１の３本目及び４本目の有線部分を、最初に検出したフレームの軸方向の位置または最後に検出したフレームの軸方向の位置をそれぞれ示している。

図１９の１９ａ、１９ｂに示すように、校正冶具１８００の場合、反射部１８０１の有線部分の長さが徐々に長くなっている。このため、超音波断層画像用のデータまたは光断層画像用のデータを軸方向にずらすことで、超音波断層画像用のデータにおける有線部分の長さ（例えば、Ｌ_ｕ１２−Ｌ_ｕ１１）と、光断層画像用のデータにおける有線部分の長さ（例えば、Ｌ_ｏ１２−Ｌ_ｏ１１）とを互いに一致させることができる（一致させることができる位置が一意に定まる）。

このときのずれ量が、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の軸方向の距離差に等しい。換言すると、超音波断層画像用のデータにおける有線部分の長さと、光断層画像用のデータにおける有線部分の長さとが互いに一致するように、超音波断層画像用のデータまたは光断層画像用のデータを軸方向にずらした際のずれ量を求めることで、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の軸方向の距離差を算出することができる。

なお、超音波断層画像用のデータまたは光断層画像用のデータを軸方向にずらし、超音波断層画像用のデータにおける有線部分の長さと、光断層画像用のデータにおける有線部分の長さとを互いに一致させた状態で、対応するフレーム内の反射部１８０１の周方向の検出位置を比較することで、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の周方向の角度差を求めることができる。

図１９を参照しながら説明する。図１９において、１９０１は超音波断層画像用のデータのうち、１本目の有線部分を最初に検出したフレームであり、１９１１は光断層画像用のデータのうち、１本目の有線部分を最初に検出したフレームである。フレーム１９０１とフレーム１９１１とは、超音波断層画像用のデータまたは光断層画像用のデータを軸方向にずらし、超音波断層画像用のデータにおける有線部分の長さと、光断層画像用のデータにおける有線部分の長さとを一致させた状態における、対応するフレーム同士である。

ここで、フレーム１９０１において、反射部１８０１の有線部分が検出された周方向の位置と、フレーム１９１１において、反射部１８０１の有線部分が検出された周方向の位置との間の角度差θｚは、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の周方向の角度差に等しい。

つまり、超音波断層画像の各フレームにおいて、反射部１８０１の有線部分が検出された周方向の位置と、光断層画像の各フレームにおいて、反射部１８０１の有線部分が検出された周方向の位置との角度差θｚを求めることで、超音波送受信部３１０の送受信方向と光送受信部３２０の送受信方向との間の周方向の角度差を算出することができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態では、中空の円筒形状からなり、軸方向に略平行な不連続の直線形状の反射部を配した校正冶具を用いることで、超音波送受信部と光送受信部との間の軸方向の距離差及び周方向の角度差を算出する構成とした。

この結果、超音波送受信部と光送受信部との間の軸方向の距離差及び周方向の角度差が未知であった場合でも、校正冶具を用いた校正処理を行うことで、当該距離差及び角度差に応じた位置補正処理を行うことが可能となった。

「第５の実施形態］
上記第１乃至第４の実施形態では、イメージングコア２２０が校正冶具の中心位置で回転動作することを前提としていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図２０に示すように、イメージングコア２２０の断面積に対して、校正冶具の２０００内径が大きい場合にあっては、イメージングコア２２０が校正冶具２０００の中心位置からずれた位置で回転動作することも考えられる。

この場合、本来は、各フレームにおいて検出される反射部２００１のフレーム端からの角度は、θ_ｕ１と算出されるべきところ、実際は、θ’_ｕ１として算出されることとなる。このようなことから、校正処理を実行するにあたっては、イメージングコア２２０が校正冶具２０００の中心位置で回転動作した場合の角度θ_ｕ１に変換する処理を実行することが望ましい。

また、上記第１乃至第４の実施形態では、イメージングコア２２０に超音波送受信部と光送受信部とが配されていることを前提として説明したが、本発明はこれに限定されず、イメージングコア２２０に２つの超音波送受信部が配されている場合であっても、あるいは、２つの光送受信部が配されている場合であっても、同様の校正処理を適用することができる。また、イメージングコア２２０に配される送受信部の数は、２つに限られず、３つ以上であってもよい。この場合も、上記第１乃至第４の実施形態において説明した校正処理を適用することができる。

また、上記第１乃至第４の実施形態では、校正処理の結果算出された補正値に基づいて、超音波断層画像を位置補正する構成としたが、本発明はこれに限定されず、光断層画像を位置補正するように構成してもよい。あるいは、超音波断層画像及び光断層画像の両方を位置補正するように構成してもよい。

また、上記第４の実施形態では、反射部１８０１を構成するにあたり、断線部分の長さを一定とし、有線部分の長さを軸方向に沿って徐々に長くしていく構成としたが、本発明はこれに限定されず、有線部分の長さを固定し、断線部分の長さを軸方向に沿って徐々に長くしていく構成としてもよい。

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 (11)

1. 第１の信号の送受信を行う第１の送受信部と、第２の信号の送受信を行う第２の送受信部とが配置された送受信部が、被測定体の管腔内を回転しながら軸方向に移動した場合において、該第１の送受信部が送受信した第１の信号と該第２の送受信部が送受信した第２の信号とを用いて、該被測定体の管腔内の第１の断層画像及び第２の断層画像を生成する画像診断装置であって、
   前記第１の信号と前記第２の信号とを反射する反射部が配され、前記送受信部が挿通される管腔を有する校正冶具について、前記第１の送受信部が送受信した第１の信号に基づいて、該校正冶具の第１の断層画像を生成し、前記第２の送受信部が送受信した第２の信号に基づいて該校正冶具の第２の断層画像を生成する生成手段と、
   前記校正冶具の第１の断層画像において検出された前記反射部の位置情報と、前記校正冶具の第２の断層画像において検出された前記反射部の位置情報とに基づいて、前記第１の送受信部と前記第２の送受信部との間の、軸周りにおける周方向の角度差を算出する算出手段と、
   前記被測定体の管腔内の第１の断層画像及び第２の断層画像を表示する場合において、前記算出手段により算出された角度差に応じて、前記被測定体の管腔内の第１の断層画像または第２の断層画像の周方向の角度を補正する補正手段と
   を備えることを特徴とする画像診断装置。
2. 前記反射部は、前記校正冶具において、軸方向に一定のピッチで螺旋状に配されており、
   前記算出手段は、前記校正冶具の第１の断層画像において、各フレームごとに検出された前記反射部のフレーム端からの角度と、前記校正冶具の第２の断層画像において、各フレームごとに検出された前記反射部のフレーム端からの角度との差を算出することにより、前記周方向の角度差を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
3. 前記反射部は、前記校正冶具において螺旋状に配され、かつ、螺旋のピッチが、前記校正冶具の軸方向に向かって変化するように配されており、
   前記算出手段は、
   前記校正冶具の第１の断層画像において、各フレームごとに検出された前記反射部の隣接するフレーム間における周方向の角度差と、各フレームごとに検出された前記反射部の軸方向の位置と、に基づいて算出される第１の近似式と、
   前記校正冶具の第２の断層画像において、各フレームごとに検出された前記反射部の隣接するフレーム間における周方向の角度差と、各フレームごとに検出された前記反射部の軸方向の位置と、に基づいて算出される第２の近似式と、
   を用いて、前記第１の送受信部と前記第２の送受信部との間の、前記周方向の角度差と、軸方向の距離差と、を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
4. 前記算出手段は、前記第１の近似式と前記第２の近似式とが重なるように、該第１の近似式または該第２の近似式を移動させた場合の移動量に基づいて、前記第１の送受信部と前記第２の送受信部との間の、前記周方向の角度差と、前記軸方向の距離差と、を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像診断装置。
5. 前記反射部は、前記校正冶具の軸方向に略平行な直線により形成されており、
   前記算出手段は、前記校正冶具の第１の断層画像において、各フレームごとに検出された前記反射部のフレーム端からの角度と、前記校正冶具の第２の断層画像において、各フレームごとに検出された前記反射部のフレーム端からの角度との差を算出することにより、前記周方向の角度差を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
6. 前記反射部は、有線部分と断線部分とが交互に繰り返される断続線により形成されており、かつ、該断続線の有線部分の長さまたは断線部分の長さのいずれかが、前記校正冶具の軸方向に向かって変化しており、
   前記算出手段は、前記校正冶具の第１の断層画像において、前記反射部を検出したフレームの連続する長さと、前記校正冶具の第２の断層画像において、前記反射部を検出したフレームの連続する長さとが、互いに一致するように、前記校正冶具の第１の断層画像または前記校正冶具の第２の断層画像を軸方向に移動させた場合の移動量を算出することにより、前記第１の送受信部と前記第２の送受信部との間の軸方向の距離差を算出することを特徴とする請求項５に記載の画像診断装置。
7. 前記反射部の位置情報には、軸周りにおける周方向の角度が含まれ、
   前記軸周りにおける周方向の角度は、前記第１及び第２の送受信部が前記校正冶具の中心位置を軸方向に移動した場合の角度に変換された角度であることを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
8. 第１の信号の送受信を行う第１の送受信部と、第２の信号の送受信を行う第２の送受信部とが配置された送受信部が、被測定体の管腔内を回転しながら軸方向に移動した場合において、該第１の送受信部が送受信した第１の信号と該第２の送受信部が送受信した第２の信号とを用いて、該被測定体の管腔内の第１の断層画像及び第２の断層画像を生成する画像診断装置の校正方法であって、
   前記第１の信号と前記第２の信号とを反射する反射部が配され、前記送受信部が挿通される管腔を有する校正冶具について、前記第１の送受信部が送受信した第１の信号に基づいて、該校正冶具の第１の断層画像を生成し、前記第２の送受信部が送受信した第２の信号に基づいて該校正冶具の第２の断層画像を生成する生成工程と、
   前記校正冶具の第１の断層画像において検出された前記反射部の位置情報と、前記校正冶具の第２の断層画像において検出された前記反射部の位置情報とに基づいて、前記第１の送受信部と前記第２の送受信部との間の、軸周りにおける周方向の角度差を算出する算出工程と、
   前記被測定体の管腔内の第１の断層画像及び第２の断層画像を表示する場合において、前記算出工程において算出された角度差に応じて、前記被測定体の管腔内の第１の断層画像または第２の断層画像の周方向の角度を補正する補正工程と
   を備えることを特徴とする画像診断装置の校正方法。
9. 請求項８に記載の校正方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
10. 第１の信号の送受信を行う第１の送受信部と、第２の信号の送受信を行う第２の送受信部とが配置された送受信部が、被測定体の管腔内を回転しながら軸方向に移動した場合において、該第１の送受信部が送受信した第１の信号と該第２の送受信部が送受信した第２の信号とを用いて、該被測定体の管腔内の第１の断層画像及び第２の断層画像を生成する画像診断装置を校正するための校正冶具であって、
    前記第１の信号と前記第２の信号とを反射する反射部が配され、かつ前記送受信部が挿通される管腔を有しており、
    前記反射部は、軸方向に沿って螺旋状に配されていることを特徴とする校正冶具。
11. 第１の信号の送受信を行う第１の送受信部と、第２の信号の送受信を行う第２の送受信部とが配置された送受信部が、被測定体の管腔内を回転しながら軸方向に移動した場合において、該第１の送受信部が送受信した第１の信号と該第２の送受信部が送受信した第２の信号とを用いて、該被測定体の管腔内の第１の断層画像及び第２の断層画像を生成する画像診断装置を校正するための校正冶具であって、
    前記第１の信号と前記第２の信号とを反射する反射部が配され、かつ前記送受信部が挿通される管腔を有しており、
    前記反射部は、軸方向に略平行な直線により形成されていることを特徴とする校正冶具。

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