JPWO2015044984A1

JPWO2015044984A1 - 画像診断装置及びその制御方法

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Publication number: JPWO2015044984A1
Application number: JP2015538640A
Authority: JP
Inventors: 祐治鬼村
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2033-09-27
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Abstract

本発明の画像診断装置は、複数種類のステントそれぞれの特徴情報と前記複数種類のステントそれぞれの仕様情報とが関連付けられたデータベースを有する。そして、血管画像内のステント画像から、当該ステントを特定するための特徴情報を抽出し、データベースを検索し、抽出した特徴情報に最も一致度の高い特徴情報を持つステントの仕様情報を検索する。そして検索して得た仕様情報に基づき、血管画像に対する補助情報を付加した画像を表示装置に表示する。

Description

本発明は光干渉を用いた画像診断装置及びその制御方法に関するものである。

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。この手術前の診断、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）等の画像診断装置が用いられるのが一般的になってきた。

光干渉断層診断装置は、光学レンズと光学ミラーを有するイメージングコアを先端に取り付けた光ファイバを内蔵し、少なくとも先端部が透明なシースを有するプローブを用いる。そして、そのプローブを患者の血管内に導き、イメージングコアを回転させながら、光学ミラーを介して血管壁に光を照射し、血管壁からの反射光を再度、その光学ミラーを介して受光することでラジアル走査を行い、得られた反射光を元に血管の断面画像を構成するものである。そして、この光ファイバを回転させながら、所定速度で引っ張る操作（一般にプルバックと呼ばれる）を行うことで、血管の長手方向の内腔面の３次元画像を形成する（特許文献１）。また、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。

特開２００７−２６７８６７号公報

ところでステントの配置手術を行った患者の術後の経過を診察する場合、利用したステントの名称（もしくはモデル名や型番）がわかると、ステントの材質やサイズなどの仕様が判明するので、患部の状態をより正確に診断することができる。従って、手術する際のカルテにステント名を特定する情報が記入することが望まれるが、記入忘れが起こることは否定できない。特に、術後の診断を行う医療機関が、以前のステント配置のための手術を行った医療機関と異なることも珍しくなく、この場合にはスキャンして得られた画像からステントの種類を類推した上で診断せざるを得ない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。そして、本明細書では、血管内に配置したステントを特定するだけでなく、その特定されたステントに基づく現在の状況の診断のための補助情報を医師などの診断する者に提供する技術を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため、本発明の一態様では、以下に示す画像診断装置が提供する。すなわち、
血管の内腔面に向けて光を出射し、その反射光を検出するイメージングコアを収容するプローブを用い、前記イメージングコアを回転させると共に所定速度で前記プローブに沿って移動させることで、ステントを配置した血管内の情報を取得し、血管画像を再構成する画像診断装置であって、
複数種類のステントそれぞれの特徴情報と前記複数種類のステントそれぞれの仕様情報とが関連付けられたデータベースを格納する記憶手段と、
前記血管画像内のステント画像から、当該ステントを特定するための特徴情報を抽出する抽出手段と、
前記データベースを検索し、抽出した特徴情報に最も一致度の高い特徴情報を持つステントの仕様情報を検索する検索手段と、
該検索手段で検索して得た仕様情報に基づき、前記血管画像に対する補助情報を付加した画像を表示装置に表示する表示制御手段とを有する。

本発明によれば、スキャンして得られた画像からステントを特定し、その特性されたステントの仕様とスキャンして得られた画像から、ステントを配置した患部の現在の状態に対する補助情報を提供できる。

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。
本発明の一実施の形態に係わる画像診断装置１００の全体構成の一例を示す図である。第１の実施形態における画像診断装置１００のブロック構成図である。血管内のラジアルスキャンを説明するための図である。マルアポジションを説明するための図である。２次元血管断面画像と３次元血管内腔面画像との関係を示す図である。ステントの２次元展開した例を示す図である。ステントの２次元展開した例を示す図である。ステントデータベースの構造を示す図である。実施形態における画像診断装置のＧＵＩの例を示す図である。実施形態における画像診断装置のＧＵＩの例を示す図である。第１の実施形態における画像診断装置の処理手順を示すフローチャートである。第１の実施形態における画像診断装置の処理手順を示すフローチャートである。第２の実施形態における画像診断装置１００のブロック構成図である。第２の実施形態における画像診断装置の処理手順を示すフローチャートである。実施形態における画像診断装置のＧＵＩの例を示す図である。

以下、本発明に係わる実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の一実施の形態に係わる波長掃引を利用した画像診断装置１００の全体構成の一例を示す図である。

画像診断装置１００は、プローブ１０１と、プルバック部１０２と、操作制御装置１０３で構成され、プルバック部１０２と操作制御装置１０３は、コネクタ１０５を介してケーブル１０４で接続されている。このケーブル１０４には、光ファイバ、並びに各種信号線が収容されている。

プローブ１０１は、光ファイバを回転自在に収容する。この光ファイバの先端には、操作制御装置１００からプルバック部１０２を介在して伝送された光（測定光）を、光ファイバの中心軸に対してほぼ直行する方向に送信するとともに、送信した光の外部からの反射光を受信するための光送受信部を有するイメージングコア２５０が設けられている。

プルバック部１０２は、プローブ１０１に設けられたアダプタを介して、プローブ１０１内の光ファイバと保持する。そして、プルバック部１０２に内蔵されたモータを駆動させることでプローブ１０１内の光ファイバを回転させることで、その先端に設けられたイメージングコアを回転させることが可能になっている。また、プルバック部１０２は、内蔵の直線駆動部に設けられたモーターを駆動して、プローブ１０１内の光ファイバを所定速度で引っ張る（プルバック部と呼ばれる所以である）処理も行う。

上記構成により、プローブを患者の血管内に案内し、プルバック部１０２に内蔵したラジアル走査モータ（図２の符号２４１）を駆動して、プローブ内の光ファイバを回転させることで、血管内を３６０度に渡ってスキャンすることが可能になる。さらに、プルバック部１０２が直線駆動部（図２の符号２４３）によってプローブ１０１内の光ファイバを所定速度で引っ張ることで、血管軸に沿ったスキャンが行われることになり、結果的に血管の内側から見た断層像を構築することが可能となる。

操作制御装置１０３は、画像診断装置１００の動作を統括制御する機能を有する。操作制御装置１０３は、例えば、ユーザ指示に基づく各種設定値を装置内に入力する機能や、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機能を備える。

操作制御装置１０３には、本体制御部１１１、プリンタ／ＤＶＤレコーダ１１１−１、操作パネル１１２及びＬＣＤモニタ１１３、等が設けられている。本体制御部１１１は、光断層画像を生成する。光断層画像は、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、当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により生成される。

プリンタ／ＤＶＤレコーダ１１１−１は、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。操作パネル１１２は、ユーザが各種設定値及び指示の入力を行なうユーザインターフェースである。ＬＣＤモニタ１１３は、表示装置として機能し、例えば、本体制御部１１１において生成された断層画像を表示する。１１４は、ポインティングデバイス（座標入力装置）としてのマウスである。

次に、画像診断装置１００の機能構成について説明する。図２は、画像診断装置１００のブロック構成図である。以下、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。

図中、２０１は画像診断装置の全体の制御を司る信号処理部であり、マイクロプロセッサをはじめ、いくつかの回路で構成される。２１０はハードディスクに代表される不揮発性の記憶装置であり、信号処理部２０１が実行する各種プログラムやデータファイル、更には、詳細については後述するステントデータベースを格納している。２０２は信号処理部２０１内に設けられたメモリ（ＲＡＭ）である。２０３は波長掃引光源であり、時間軸に沿って、予め設定された範囲内で変化する波長の光を繰り返し発生する光源である。

波長掃引光源２０３から出力された光は、第１のシングルモードファイバ２７１の一端に入射され、先端側に向けて伝送される。第１のシングルモードファイバ２７１は、途中の光ファイバカップラ２７２において第４のシングルモードファイバ２７５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２７１における光ファイバカップラ２７２より先端側にから発した光は、コネクタ１０５を介して、第２のシングルモードファイバ２７３に導かれる。この第２のシングルモードファイバ２７３の他端はプルバック部１０２内の光ロータリージョイント２３０に接続されている。

一方、プローブ１０１はプルバック部１０２と接続するためのアダプタ１０１ａを有する。そして、このアダプタ１０１ａによりプローブ１０１をプルバック部１０２に接続することで、プローブ１０１が安定してプルバック部１０２に保持される。さらに、プローブ１０１内に回転自在に収容された第３のシングルモードファイバ２７４の端部が、光ロータリージョイト２３０に接続される。この結果、第２シングルモードファイバ２７３と第３シングルモードファイバ２７４が光学的に結合される。第３のシングルモードファイバ２７４の他方端（プローブ１０１の先頭部分側）には、光を回転軸に対してほぼ直行する方向に出射するミラーとレンズがを搭載したイメージングコア２５０が設けられている。

上記の結果、波長掃引光源２０３が発した光は、第１シングルモードファイバ２７１、第２シングルモードファイバ２７３、第３のシングルモードファイバ２７４を介して、第３のシングルモードファイバ２７４の端部に設けられたイメージングコア２５０に導かれる。イメージコア２５０は、この光を、ファイバの軸に直行する方向に出射するとともに、その反射光を受信し、その受信した反射光が今度は逆に導かれ、操作制御装置１０３に返される。

一方、光ファイバカップラ２７２に結合された第４のシングルモードファイバ２７５の反対の端部には、参照光の光路長を微調整する光路長調整機構２２０が設けられている。この光路長可変機構２２０は、プローブ部１０１を交換した場合など、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更手段として機能する。そのため、第４のシングルモードファイバ２７５に端部に位置するコリメートレンズ２２５が、その光軸方向である矢印２２６にで示すように移動自在な１軸ステージ２２４上に設けられている。

具体的には、１軸ステージ２２４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更手段として機能する。さらに、１軸ステージ２２４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２２４で光路長が微調整され、グレーティング２２１、レンズ２２２を介してミラー２２３にて反射された光は再び第４のシングルモードファイバ２７５に導かれ、光ファイバカップラ２７２にて、第１のシングルモードファイバ２７１側から得られた光と混合されて、干渉光としてフォトダイオード２０４にて受光される。

このようにしてフォトダイオード２０４にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ２０５により増幅された後、復調器２０６に入力される。この復調器２０６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２０７に入力される。

Ａ／Ｄ変換器２０７では、干渉光信号を例えば９０ＭＨｚ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９０ＭＨｚ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（２５μｓｅｃ）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２０７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２０１に入力され、一旦、メモリ２０２に格納される。そして、信号処理部２０１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２０１は、更に光路長調整用駆動部２０９、通信部２０８と接続されている。信号処理部２０１は光路長調整用駆動部２０９を介して１軸ステージ２２４の位置の制御（光路長制御）を行う。

通信部２０８は、いくつかの駆動回路を内蔵するとともに、信号処理部２０１の制御下にてプルバック部１０２と通信する。具体的には、プルバック部１０２内の光ロータリージョイントによる第３のシングルモードファイバの回転を行うためのラジアル走査モータへの駆動信号の供給、ラジアルモータの回転位置を検出するためのエンコーダ部２４２からの信号受信、並びに、第３のシングルモードファイバ２７４の所定速度で引っ張るための直線駆動部２４３への駆動信号の供給である。

なお、信号処理部２０１における上記処理も、所定のプログラムがコンピュータによって実行されることで実現されるものとする。

上記構成において、プローブ１０１を患者の診断対象の血管位置（冠状動脈など）に位置させると、ユーザの操作によるプローブ先端から透明なフラッシュ液（通常は生理食塩水や造影剤）を血管内に放出させる。血液の影響を除外するためである。そして、ユーザがスキャン開始の指示入力を行うと、信号処理部２０１は、波長掃引光源２０３を駆動し、ラジアル走査モータ２４１並びに直線駆動部２４３を駆動させる（以降、ラジアル走査モータ２４１と直線駆動部２４３の駆動による光の照射と受光処理をスキャニングと呼ぶ）。この結果、波長掃引光源２０３から波長掃引光が、上記のような経路でイメージングコア２５０に供給される。このとき、プローブ１０１の先端位置にあるイメージングコア２５０は回転しながら、回転軸に沿って移動することになるので、イメージングコア２５０は、回転しながら、なおかつ、血管軸に沿って移動しながら、血管内腔面への光の出射とその反射光の受信を行うことになる。

ここで、１枚の光断面画像の生成にかかる処理を図３Ａを用いて簡単に説明する。同図はイメージングコア２５０が位置する血管の内腔面３０１の断面画像の再構成処理を説明するための図である。イメージングコア２５０の１回転（３６０度）する間に、複数回の測定光の送信と受信を行う。１回の光の送受信により、その光を照射した方向の１ラインのデータを得ることができる。従って、１回転の間に、例えば５１２回の光の送受信を行うことで、回転中心３０２から放射線状に延びる５１２個のラインデータを得ることができる。この５１２個のラインデータは、回転中心位置の近傍では密で、回転中心位置から離れるにつれて互いに疎になっていく。そこで、この各ラインの空いた空間における画素については、周知の補間処理を行なって生成していき、人間が視覚できる２次元の断面画像を生成することになる。そして、図４に示すごとく、生成された２次元断面画像４０１を血管軸に沿って互いに接続することで、３次元血管画像４０２を得ることができる。なお、２次元の断面画像の中心位置は、イメージングコア２５０の回転中心位置と一致するが、血管断面の中心位置ではない点に注意されたい。

波長掃引を利用した画像診断装置では、図３Ａの或る１ライン分の光の出力と受信を行う期間、波長掃引光源２０３は時間軸に対して出力する光の波長を徐々に変えて出射する。波長掃引光源２０３は、公知の構成であるので特に説明はしないが、１ライン分の光の出力と受信する期間で波長λmaxからλminの光を出力する。換言すれば、このλmax：λminの期間が、図３Ａの１ライン分のデータを得るための期間（実施の形態では２５μｓｅｃ）となる。

なお、光の送受信の際には、プローブ１０１のカテーテルシース自身からの反射もあるので、図示の如く、断面画像にはカテーテルシースの影３０３が形成される。また、図示の符号３０４は、プローブ３０４を患部まで案内するガイドワイヤの影である。そして、符号３０５はステントの影である。ガイドワイヤやステントは金属製であり、光を透過しない。よって、回転中心３０２から見てガイドワイヤやステントの裏側部分の画像を得ることはできない。図示はあくまで概念図であると認識されたい。

さて、ステントを血管内に配置している状態を診断する際の、診断対象の項目の１つにマルアポジション（mal apposition）がある。マルアポジションとは、ステントと血管内腔面との隙間、又はその隙間の度合い（距離）をいう。図３Ｂで示せば、符号「ＭＡ」がこのマルアポジションになる。

ステントのエッジに近接し、そのエッジ外の、回転中心３０２から血管内腔面３０１までの距離をＬ１，並びに、回転中心３０２からステントの内側のエッジまでの距離をＬ２、ステントの厚みＤとすると、図３Ｂから、
Ｌ１≒ＭＡ＋Ｄ＋Ｌ２
の関係が成り立つのは容易に理解できる。つまりマルアポジションＭＡは、
ＭＡ≒Ｌ１−Ｄ−Ｌ２
として算出できる。しかし、このうち、スキャンによって直接得ることができるのはＬ１，Ｌ２であり、ステントの厚みＤを直接得ることはできない。ステントを配置する手術を行った直後のユーザ（医師）の記憶が浅いうちや、カルテにステント名の記載等があれば、ステントの厚みＤは既知として考えてよいので、マルアポジションＭＰは算出できる。しかし、そうでない場合にはステントの厚みＤを知ることは困難である。

本実施形態では、プルバックスキャンして得た情報から、ステントの特徴情報を抽出し、その特徴情報からステントを特定する。そして、特定したステントから、その仕様情報を得て、ステントの厚みＤを求める。そして、それに応じてマルアポジションの度合いを視覚的に把握可能に表示する。

かかるためには、プルバックスキャンした情報から、ステントを特定するための情報を抽出することが必要になる。その例を以下に説明する。

まず、画像からのステントの区別法であるが、ステント部分は金属であるので、血管組織と比較して、極端に輝度が高い。従って、それを区別できる閾値を設定し、閾値以上の画素がステントを構成している画素とみなせばよい。ただし、ガイドワイヤ（図３Ａの符号３０４）も金属製であり、やはりその輝度は非常に高く、輝度のみでは区別できない。しかし、図３Ａからもわかるように、輝度の高い部分を結んで行ったとき、その形状はなだらかな円又は楕円形を成す。すなわち、なだらかな円や楕円形状から、所定閾値以上なずれた高輝度の画素をガイドワイヤとみなし、その画素を除外すれば、ステントのみを特定きる。

次に、ステントの特徴情報の抽出処理を説明する。プルバックスキャンして得た情報に基づき、図４のＡ−Ａ断面で切り開いて得た２次元平面を算出する。ただし、図３Ａに示すように、イメージングコア２５０の回転中心位置３０２が、ステントの中央に位置しているとは限らない。すなわち、ステントの部位には、回転中心位置３０２との距離が長い部位と短い部位があることになる。周知のごとく、視点位置からの距離が近いほど物体は大きく見え、距離が長いほど小さく見える。従って、単純に図４のＡ−Ａ断面で切り開いた場合、回転中心位置３０２に近いステントの部位は拡大して現れ、遠いステントの部位は縮小して現れることになる。幸い、回転中心位置３０２からステントの部位までの距離は、スキャンデータから算出できる。実施形態では、この距離に応じた拡縮の補正処理を行い、全周にステントの部位が回転中心位置３０２から等距離にあると見なせる、図４のＡ−Ａ断面での切り開いた２次元の平面画像を生成する。以降、この２次元平面画像を２次元血管内腔画像という。

上記の２次元血管内腔画像が生成されると、その中のステントの像はその位置に依存しないで一様な分布となった整列した像となるので、ステントの特徴情報を高い精度で抽出できる。

周知の通り、ステントは細い金属線を円筒状に編み込んだような構造を有し、血管内に配置するまでの状態では径は細く、位置決めした際にはバルーンなどの作用で径が膨張する構造となっている。図５Ａ及び５Ｂは、長手方向に切り開いた例が２種類のステントの２次元展開した構造を示している。垂直軸は切り開いた際の角度方向、水平方向がステントの長さ方向（載置した際の血管軸の方向でもある）を示している。ステントは、空洞部分を表すセル５００を多数含んだ構造を成し、セルどうしがリンク５０１、５０２、５０３で接続された構造を成すのが一般的である。図示の場合はいずれも、１つのセルの形状は菱形（四角形）の例を示している。

通常、画像中の物品の特徴を得るためには、その画像のエッジを検出して、エッジ間で囲まれる部分を細線化することでベクトル化し、そのベクトルのデータを基にして特徴情報を得るのが一般的である。実施形態においても、２次元血管内腔画像におけるステント画像は、そのステントの部位は或る程度の太さがあるものとして検出されるので、上記と同様の処理を行いベクトルデータを生成する。そして、そのベクトルデータから、セルの形状、ステントの外周に沿って並ぶセルの個数、セルどうしを接続するリンクの形状、リンク数、リンクの角度を、ステントを特定するための情報として抽出する。このうち、リンク形状は、図５Ａ、５Ｂの場合には、リンク５０１の点、リンク５０２のＶ字形、リンク５０３のＳ字形がそれに対応する。リンク数は、一周（３６０度）する間に該当する形状のリンクはいくつ存在するかを示している。リンクの角度とは、セルの１辺とステントの長手方向のなす角度θである。ステントが血管内に固定するためには径を膨張させることになり、この角度θもそれに応じて変動するが、最大膨張時の角度もそれぞれの種類に応じたものとなるので、ステントを特定するためのパラメータとした。すなわち、２次元血管内腔画像のステントのリンク角度θを検出したとき、ステントデータベースに登録されたθ（最大角度）以下である場合に候補となり得るものとする。長さは、ステントの長さであり、膨張の度合いで変動するので最短長さを最大長の長さを格納し、その範囲内であれば該当する候補となり得るものとする。以上、ステントの特徴情報の抽出処理を説明した。

次に、実施形態におけるステントデータベースを、図６を参照して説明する。

実施の形態におけるステントデータベース６００は、ハードディスク２１０に格納されている。書き換え可能なハードディスク２１０に格納される理由は、新たなステントを登録するのを容易にするためである。

ステントデータベース６００は、検索の際に参照するインデックステーブル部６０１と、各ステントごとの仕様の詳細を格納する仕様情報部６０２で構成される。

インデックステーブル部６０１の１レコードは、セル数（ステントの外周の一周に沿って存在するセルの個数）、セルの形状をはじめ、リンクの形状、リンクの数、リンクの数、長さ、ステントＩＤ、ステント名で構成される。リンク１，２が図示では示されているが、既に説明した図５Ａ，５Ｂのように、１つのステントには２種類のリンクが存在するからである。リンク１、２の順番は予め規定されており、形状として、点、Ｖ字形、Ｓ字形、…の優先順位になっているものとする。従って、図５Ａのステントの場合、リンク１の形状は点、リンク２の形状はＶ字となり、図５Ｂの場合にはリンク１の形状は点、リンク２の形状はＳ字形となる。リンクの個数は、セルの個数と同じ、ステントの周方向に１周する間に存在ずる個数を表す。また、ステントＩＤは、本装置がステントの仕様情報と関連付けるための情報であり、１つのステントにつきユニークなものである。ステント名はメーカのモデル名、型番などである。

実施形態では、プルバックスキャンすることで、先に説明した２次元血管内腔画像を得た後、その２次元血管内腔画像のステント部分の特徴情報を得る。実施形態では、特徴情報として｛セル数、セルの形状、リンク１の数、リンク１の角度、リンク１の形状、リンク２の数、リンク２の角度、リンク３の形状、長さ｝の計９個の特徴項目情報を得る。

ステントデータベース６００のインデックステーブル部６０１にも同様の項目があるので、２次元血管内腔画像から得られた特徴項目情報に一番近いものを、インデックステーブル部６０１の中から探せばよい。簡単には、２次元血管内腔画像から得られたステント部分の９個の特徴項目情報｛Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3,…,Ｐ9｝をベクトルＰの９要素と考える。そして、インデックステーブル部６０１の各レコードも９次元の空間のベクトルを格納していると考え、第ｊ番目のレコードのベクトルＱの要素を｛Ｑj1,Ｑj2,Ｑj3,…Ｑj9}と考える。

そして、ベクトルＰとベクトルＱの距離Ｌを、
Ｌ＝｛α1×(Ｐ1−Ｑj1)²+α2×(Ｐ2−Ｑj2)²＋…＋α9×(Ｐ9−Ｑj9)²｝^1/2
（ここで、α1,α2…は、項目毎の重み係数であり、予め設定された値である）
として算出する。そして、一番小さいＬを算出したときのｊが、求めるステントＩＤを格納しているレコード番号となる。なお、ここでは、特徴項目の個数が９個である例を説明したが、この数によって本発明が限定されるものではなく、あくまで例であると認識されたい。

上記のようにして、ステントデータベース６００のインデックステーブル６０１の中の、２次元血管内腔画像のステント像に最も一致するステントのレコードが決定し、ステントＩＤも決定する。それ故、そのステントＩＤを参照し、そのステントの仕様情報を仕様情報部６０２から取得でき、２次元血管内腔画像のステントの厚みＤを得ることもできる。以上がステントデータベースを用いたステントの特定処理である。

なお、上記の説明では、データベースの中の最小のＬとなったステントＩＤを自動的に決めたが、最小となったＬの確からしさを評価した上で、ステントＩＤを決定しても良い。すなわち、最小のＬと予め設定された信頼度閾値Ｔｈとの関係が『条件：Ｌ≦Ｔｈ』を満たすとき、つまり、最小の距離Ｌの確からしさが確保されたとき、その際のステントＩＤが有効であるものとする。そして、その条件を満たさない場合、Ｌの確からしさは低いと評価し、ステントを特定できなかった旨のメッセージを表示しても良い。

次に、実施形態における画像診断装置のＧＵＩを含めた適用例を説明する。なお、プルバックスキャン処理そのものは公知であるので、以下では、プルバックスキャン後の処理を説明する。

図７Ａはプルバックスキャンを行った場合のモニタ１１３に表示されるＧＵＩ画面７００を示している。このＧＵＩ画面７００は、２次元血管内腔画像を、血管軸方向にスクロール自在に表示する画像表示領域７０１を有する。また、ＧＵＩ画面７００には、ステント名を入力する領域７０２、マルアポジション検出を指示するボタン７０３、ステントの推定を指示するボタン７０５、画像表示領域７０２内の画像を図示の水平方向（血管軸方向）にスクロールするスクロールバー７０６、更には、ステント推定の際に参照する領域を設定する範囲を指示するレンジバー７０４を有する。レンジバー７０４は、２つのツマミ７０４ａ、７０４ｂを有し、これら２つのツマミで挟まれる範囲を、ステント特徴情報を抽出する範囲とする。これら領域や各種ボタンは、操作パネル１１２やマウス１１４で操作することになる。

領域７０２へのステント名の入力方法は２種類ある。１つは、操作パネル１１２を操作して、ステント名の文字列を入力する方法である。もう１つは、ステント推定のボタン７０５がクリックされた場合の処理で、詳細は後述する。

マルアポジション検出を指示するためのボタン７０３は、領域７０２にステント名が入力されているときに有効である。領域７０２が空白のまま、あるいは、ステントデータベース６００に登録されたステント名以外の文字列を入力して、このボタン７０３がクリックされた場合には、信号処理部２０１は、ステント名が正しく入力されていない旨の警告メッセージを表示する。一方、少なくとも、ステントデータベース６００に登録されたステント名が領域７０２に入力された状態で、このボタン７０３がクリックされた場合、信号処理部２０１は画像表示領域７０１に表示されたステントの厚みは、領域７０２に入力されたステント名で特定されたステントの仕様情報に記述されている厚みＤであるものとみなし、マルアポジション強調表示処理を行う。マルアポジション強調表示処理とは、ステントのエッジに隣接する、血管内腔面（血管組織や脂質など）部分を、そのマルアポジションの度合いに応じて太線で表示するものである。なお、実施形態では、マルアポジションの度合いを、線分の太さで表す例を示したが、マルアポジションの度合いを示すマークであればよく、太さに限らない。たとえば、マルアポジションの度合いを色や輝度で表してもよい。

ステントの推定を指示するボタン７０５がクリックされると、信号処理部２０１は、表示された２次元血管内腔画像における、レンジバー７０４のツマミ７０４ａ、７０４ｂで挟まれた範囲からステントの特徴情報の抽出処理を行う。この後、先に説明した手順に従ってステントデータベース６００を検索し、最も一致するステントの仕様情報を得る。このとき、そのステント名も判明するので、信号処理部２０１はそのステント名を領域７０２に自動で入力し、表示する。

ここで、レンジバー７０４を設けた理由について説明する。プルバック処理において、プルバック部１０２は、先に説明したように第３のシングルモードファイバ２７４を回転させながら引っ張る処理を行い、イメージングコア２５０の回転と移動を行わせる。プルバック期間は、状況に応じて多少の変動はあるものの、一般的に２乃至３秒である。当然、その間に心臓は２、３回程度拍動する。診断対象は冠状動脈であるので、当然この拍動により血管が大きく動き、その影響を受けて画像は乱れる。ステントを特定するには、ステントの特徴情報を高い精度で得ることが重要であるから、２次元血管内腔画像における拍動期間は、ステントの特徴情報を抽出する対象から除外することが望まれる。換言すれば、拍動期間を除外するため、ステントの特徴情報を抽出する血管軸方向の範囲をユーザが設定できることが望ましい。上記の理由から、ステントの特徴情報を抽出する際の参照範囲をレンジバー７０４で設定できるようにした。

ここで、図５Ａで表示した際のステント名“ＴＲＭ０００５”が誤り、もしくは、不確かな場合、ユーザは、レンジバー７０４のツマミ７０４ａ，７０４ｂを操作し、表示された２次元血管内腔画像における鮮明な範囲を設定の上、ボタン７０５をクリックすることになる。信号処理部２０１はボタン７０５のクリックを検出すると、２次元血管内腔画像において、画像表示領域７０１のツマミ７０４ａ，７０４ｂで規定される範囲から、ステントの特徴情報の抽出処理を行い、ステントデータベース６００を検索し、マッチング度合いの最も高いステント名の文字列をその仕様情報から抽出し、入力領域７０２に入力する。たとえば、推定したステント名「ＴＲＭ００１０」を入力領域７０２に表示する。そして、「マルアポジション検出ボタンのクリックしてください」というメッセージを表示する。

ボタン７０３のクリックを検出すると、信号処理部２０１は２次元血管内腔画像内の、ステントと判定されたエッジについて、先に説明したマルアポジションＭＡを算出する処理を実行し、その大きさに応じた太さの線を重畳表示する。図７Ｂはその際の表示例を示している。図７Ｂは、図７Ａよりもステントの厚みが小さく、マルアポジションがより多く存在することが一目瞭然とすることができる。

以上であるが、次に実施形態における信号処理部２０１の処理手順を図８Ａ，８Ｂのフローチャートに従って説明する。

ステップＳ８０１において、プルバックスキャン処理を実行する。プルバックスキャン処理そのものは公知であるので、ここでの詳細は省略する。次に、ステップＳ８０２にて、信号処理部２０１は、２次元血管内腔画像を生成する。このとき、ステントと、ステント以外（血管組織、脂質、ガイドワイヤー）との区別処理も行う。ついで、ステップＳ８０３に処理を進め、図７ＡのＧＵＩを表示する。ただし、このとき、ステント名を入力する領域７０２は空欄状態であり、画像表示領域７０１にはマルアポジション強調処理を行う以前の画像が表示される。そして、ステップＳ８０４におおて、ユーザからの入力待ち状態に推移する。

ユーザから何らかの入力があると、信号処理部２０１は、その入力についての判定処理をステップＳ８０５、Ｓ８０６にて行う。たとえば、ボタン７０３、７０５以外の操作の場合、例えば、レンジバー７０４の操作やステント名の入力の場合にはステップＳ８０７にて該当する処理を行う。

ボタン７０３がクリックされたと判定した場合、信号処理部２０１は、ステップＳ８０５からステップＳ８０８に処理を進め、領域７０２に入力されたステント名と一致するステント名がステントデータベース６００のインデックステーブル６０１にあるか否かを判定する。否の場合には、ステップＳ８０９に進み、正しいステント名の入力を促すメッセージの表示処理などのエラー処理を行う。

一方、領域７０２に表示されたステント名と一致するステント名がステントデータベース６００のインデックステーブル６０１に存在する場合、ステップＳ８１０に処理を進め、そのレコードのステントＩＤから該当するステントの仕様情報を読出し、ステップＳ８１１にて、その読出した仕様情報のステントの厚みＤに基づくマルアポジション強調画像を生成し、表示する。

また、ボタン７０５がクリックされたと判定した場合、信号処理部２０１は、ステント推定処理が指示されたものと判定し、ステップＳ８１２に進み、クリックされた際の画像表示領域７０１における２次元血管内腔画像のスクロール表示された部分を示す位置情報と、そのレンジバー７０４のツマミ７０４ａ、７０４ｂで示される範囲から、２次元血管内腔画像中のステントの特徴情報を求める参照範囲を決定する。そして、信号処理部２０１は、その参照範囲外のステント画像を除外し、参照範囲内のステント画像のみから特徴情報の算出（抽出）を行う。そして、信号処理部２０１は、ステップＳ８１３にて、抽出した特徴情報に最も一致するステントのステントＩＤを、ステントデータベース６００のインデックステーブル６０１から特定する。そして、特定したステントＩＤで特定されるステント仕様情報から、ステント名の文字列を抽出し、入力領域７０２に表示する。従って、この状態で、ユーザがマルアポジション検出を指示するボタン７０３をクリックすると、表示された２次元血管内腔画像から推定されたステントの仕様情報に基づくマルアポジションの検出・強調表示が行われることになる。

以上説明したように本実施形態によれば、プルバックスキャンで得られた血管内腔面画像から、そこに映っているステントを特定し、その特定したステントから導きだせる仕様情報に従い、診断のための補助となるマルアポジションの分布や度合いを表す画像を表示することができる。従って、ユーザ（医師）は、血管内に配置されたステントに関する知識がなくとも、正確な診断を行うことが可能になる。

なお、実施形態ではボタン７０３をクリックした際に、マルアポジションの分布と度合いを強調表示するものとして説明したが、ステントを特定し、その仕様情報が得られるので、そのプルバックスキャンして得た情報と仕様情報とを比較結果を表示しても構わない。たとえば、仕様情報中のステントの許容長さ範囲［Ｌ０〜Ｌ１」であったとする。そして、信号処理部２０１は、２次元血管内腔画像における血管軸に沿った長さＬが、Ｌ０≦Ｌ≦Ｌ１の範囲内にあるか否かを示すメッセージを表示してもよい。この場合、特に、Ｌ＜Ｌminである場合、血管内に配置されたステントは異常に短く、折れている可能性が高い。そこで、図１１に示すようなメッセージ１１０１を表示するようにしてもよい。図１１では、画像の診断に妨げにならないように、メッセージ１１０１はドラッグ操作でその位置が自由に変更可能な別ウインドウで表示される例を示している。

また、上記実施の形態では、ステントの推定を指示するボタン７０５をクリックしたとき、特定できたステント名を入力領域７０２に表示するものとしたが、ボタン７０５がクリックされた場合には、ステントの特定と、マルアポジションの検出処理や仕様情報との比較結果の表示処理も合わせて実行しても構わない。

上記実施形態では、ステントデータベース６００の更新処理については特に説明しなかったが、最新のステントデータを格納しているＣＤＲＯＭやＤＶＤなどの記憶媒体を本体制御部１１１にセットし、不図示のユーザインターフェースからデータベースの更新を支持するボタンがクリックされたとき、ハードディスク２１０内のステントデータベース６００を更新するようにしても構わない。場合によっては、本体制御部１１１にネットワークインターフェースを設け、ユーザによる指示があったときや、定期的に、インターフェースネットなどの特定のサイトをアクセスし、最新のステンドデータがあるか否かを判定し、最新のデータが存在する場合にはそれをダウンロードし、ステントデータベース６００を更新しても良い。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、ステントの特徴情報を抽出（算出）する際の参照範囲をユーザが、画像を見てレンジバー７０４を操作するものとして説明した。かかる操作を自動化する例を第２の実施形態として説明する。

図９は第２の実施形態における画像診断装置のブロック構成図である。第１の実施形態における図２と異なるのは、インターフェース２７０が追加され、そのインターフェース２７０に心電図装置９００が接続された点と、信号処理部２０１の処理内容が変更になった点である。これ以外は第１の実施形態と同じであるため、その説明は省略する。

本第２の実施形態においては、心電図装置９００は、画像診断装置１００が診断する患者の心電図を測定し、その信号をリアルタイムにインターフェース２７０を介して本装置にデジタルデータとして送信してくる。信号処理部２０１は、プルバックスキャン中、Ａ／Ｄ変換器２０７から得られた光干渉データをメモリ２０２に蓄積していくとき、同じタイミングで入力した心電図波形を示すデジタルデータを対応付けてメモリ２０２に格納させることで、これら２つの信号の同期をとる。プルバックスキャンを終えたとき、信号処理部２０１は、メモリ２０２に格納された心電図データを解析し、拍動期間がいくつ存在し、かつ、その期間がイメージンコア２５０の移動しているときのどのタイミングからどのタイミングまであるかを求める。そして、信号処理部２０１は、２次元血管内腔画像を生成する処理を行ったとき、その２次元血管内腔画像内の拍動期間に相当する部分を除外して、ステントの特徴情報の抽出処理を行い、ステントの推定処理と、マルアポジション検出処理まで実行し、マルアポジション強調画像を最初から表示する。

図１０は、プルバック処理に始まる信号処理部２０１の処理手順を示している。

ステップＳ１００１において、信号処理部２０１は、プルバック処理を行っている間、心電図装置９００からの心電図データを入力し、その心電図データと光干渉データとを同期してメモリ２０２に格納処理を行う。そして、各位置の血管断面画像の生成処理を行う。

次にステップＳ１００２にて、２次元血管内腔画像を生成する。そして、ステップＳ１００３にて、メモリ２０２に格納された心電図データを解析し、拍動期間がいくつ存在し、その期間がイメージンコア２５０の移動しているときのどのタイミングからどのタイミングまであるかの判定処理を行う。次のステップＳ１００４にて、非参照領域を除く領域を参照し、ステントの特徴情報を抽出（算出）する。このあと、ステップＳ１００５にて、ステントデータベース６００を検索し、ステントＩＤを特定する。そして、ステップＳ１００６にて、該当するステントの仕様情報を取得し、ステップＳ１００７にてマルアポジションの強調画像を生成し、ステップＳ１００８にて初期のＧＵＩ画面として表示する。このとき、入力領域７０２には、特定できたステント名を表示する。さらに、ステントの長さが許容範囲内にあるか否かの判定結果も合わせて表示しても良い。この後、図８ＡのステップＳ８０４に処理を進める。

従って、ユーザは、表示されたステント名を変更することも可能である。ほとんどの場合には、正しいステント名が領域７０２に表示されると期待できるが、新しいステントの登録を行うため、データベースの更新をプルバック後に行う場合や、患者がプルバック中に痙攣もしくはクシャミなどで体を動かし、心電図では拾いきれない血管の動きがあったままステントの特徴情報の抽出を行い、意図しないステント名が表示された場合に対処するためである。

以上説明したように、本第２の実施形態によれば、第１の実施形態に加えて、心電図装置からの心電図データをも利用することで、拍動期間を自動検出できることになり、ステントの特徴情報を高い精度で自動的に抽出することができるという作用効果を奏することが可能になる。

上記第１、第２の記実施形態からもわかるように、実施形態における特徴部分の一部は、少なくともマイクロプロセッサで構成される信号処理部２０１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。

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。

Claims

血管の内腔面に向けて光を出射し、その反射光を検出するイメージングコアを収容するプローブを用い、前記イメージングコアを回転させると共に所定速度で前記プローブに沿って移動させることで、ステントを配置した血管内の情報を取得し、血管画像を再構成する画像診断装置であって、
複数種類のステントそれぞれの特徴情報と前記複数種類のステントそれぞれの仕様情報とが関連付けられたデータベースを格納する記憶手段と、
前記血管画像内のステント画像から、当該ステントを特定するための特徴情報を抽出する抽出手段と、
前記データベースを検索し、抽出した特徴情報に最も一致度の高い特徴情報を持つステントの仕様情報を検索する検索手段と、
を有することを特徴とする画像診断装置。
前記検索手段で検索して得た仕様情報に基づき、前記血管画像に対する補助情報を付加した画像を表示装置に表示する表示制御手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
前記表示制御手段は、
前記血管画像内のステント画像が示すステントの厚みＤを、前記検索手段で取得した仕様情報の中から取得し、
前記イメージングコアと血管組織までの距離と、前記イメージングコアと前記ステントの部分間の距離と、前記厚みＤに基づき、マルアポジションを演算し、
当該マルアポジションの大きさを示すマーク画像を、前記血管画像に重畳して表示する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像診断装置。
前記表示制御手段は、
前記血管画像内のステント画像が示すステントの許容長さを、前記検索手段で取得した仕様情報の中から取得し、
前記血管画像内のステント画像の長さが前記許容長さの範囲内にあるか否かを示すメッセージを表示する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像診断装置。
前記抽出手段は、
前記血管内画像中の、前記ステント画像の特徴情報を抽出する際に参照する領域を指定する領域指定手段とを有し、
前記血管画像の参照領域外のステント画像を除外し、前記参照領域内の画像からステントの特徴情報を抽出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像診断装置。
前記抽出手段は、
心電図を計測する装置と通信する通信手段と、
該通信手段を介して得られた心電図データから、前記血管内画像における診断対象者の心臓の拍動期間を判定する判定手段と、
前記血管画像における、前記判定手段で判定した拍動期間に対応する領域を、前記ステント画像の特徴情報を抽出する際の非参照領域として決定する決定手段とを有し、
決定した非参照領域外のステント画像を除外し、前記非参照領域外のステント画像から当該ステントの特徴情報を抽出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像診断装置。
前記検索手段で検索した一致度と予め設定された閾値とを比較することで、前記一致度の確からしさを評価する評価手段を更に有し、
該評価手段で一致度の確からしさが確保された場合のみ、前記検索手段は、仕様情報を検索結果として出力することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像診断装置。
前記検索手段は、前記評価手段で一致度の確からしさが確保されないと評価された場合、ステントを特定できないことを示すメッセージを出力することを特徴とする請求項７に記載の画像診断装置。
血管の内腔面に向けて光を出射し、その反射光を検出するためのイメージングコアを収容するプローブを有し、前記イメージングコアを回転させると共に所定速度で前記プローブに沿って移動させることで、ステントを配置した血管内の情報を取得し、血管画像を再構成する画像診断装置の制御方法であって、
血管画像内のステント画像から、当該ステントを特定するための特徴情報を抽出する抽出工程と、
所定の記憶手段に格納された、複数種類のステントそれぞれの特徴情報と前記複数種類のステントそれぞれの仕様情報とが関連付けられたデータベースを検索して、抽出した特徴情報に最も一致度の高い特徴情報を持つステントの仕様情報を検索する検索工程と
を有することを特徴とする画像診断装置の制御方法。
請求項９に記載の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。
請求項１０に記載のプログラムを格納したコンピュータ可読記憶媒体。
ステントを配置した血管内の情報を取得し、血管画像を構築した画像診断装置から得た血管画像データの処理をコンピュータに機能させるためのプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータを、
血管画像内のステント画像から、当該ステントを特定するための特徴情報を抽出する抽出手段と、
複数種類のステントそれぞれの特徴情報と前記複数種類のステントそれぞれの仕様情報とが関連付けられたデータベースを検索し、抽出した特徴情報に最も一致度の高い特徴情報を持つステントの仕様情報を検索する検索手段と、
前記検索手段で検索して得た仕様情報に基づき、前記血管画像に対する補助情報を付加した画像を表示装置に表示する表示制御手段
として機能させることを特徴とする記憶媒体。