WO2020149415A1 - 駆動ユニット及び画像生成システム - Google Patents

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WO2020149415A1
WO2020149415A1 PCT/JP2020/001600 JP2020001600W WO2020149415A1 WO 2020149415 A1 WO2020149415 A1 WO 2020149415A1 JP 2020001600 W JP2020001600 W JP 2020001600W WO 2020149415 A1 WO2020149415 A1 WO 2020149415A1
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WO
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drive unit
imaging core
unit
catheter
mdu
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2020/001600
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English (en)
French (fr)
Inventor
陽 井口
雄紀 坂口
圭一郎 山本
矢上　弘之
泰徳 山下
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Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
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Publication date
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Publication of WO2020149415A1 publication Critical patent/WO2020149415A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/12—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters

Definitions

  • the present invention relates to a drive unit and an image generation system.
  • an intravascular ultrasound diagnostic device IVUS: IntraVascular UltraSound
  • an optical coherence tomography diagnostic OFDI: Optical Frequency Domain Imaging
  • IVUS can be used, for example, when performing percutaneous coronary intervention (PCI) for chronic total occlusion (CTO) lesion.
  • PCI percutaneous coronary intervention
  • CTO chronic total occlusion
  • the doctor performs a procedure using the image generated by IVUS in order to pass the wire through the occlusion site of the blood vessel.
  • the doctor identifies the position of the intimal blood vessel (intimal) and the orientation and position of the wire to be operated by observing the two-dimensional image generated by IVUS, and based on the identified positional relationship, Imagine a three-dimensional positional relationship in my head.
  • the doctor When actually performing the procedure, the doctor, while looking at the angiography (Angio) image, imagines a position where the three-dimensional positional relationship imaged based on the image generated by IVUS corresponds to the Angio image. , Operate the wire.
  • Angio angiography
  • the procedure is performed while imagining the three-dimensional positional relationship between the intima of the blood vessel and the wire, and therefore the degree of difficulty for the doctor is high and the procedure tends to take time.
  • the success or failure of the procedure is likely to increase depending on the skill of the doctor.
  • OFDI can be used, for example, when performing a procedure of placing a stent on a bifurcation lesion of a blood vessel. Specifically, for example, a doctor performs a procedure while checking a three-dimensional image generated by OFDI in order to pass a wire to a desired position at a branch point of a blood vessel of a patient.
  • OFDI uses optical properties to perform imaging, it is necessary to remove blood in blood vessels when performing imaging. Therefore, at the time of imaging, a contrast agent is flowed through the blood vessel to perform imaging, and then the doctor confirms the three-dimensional image generated based on the captured image and performs the wire operation.
  • the imaging by the OFDI and the wire operation by the doctor are sequentially repeated until the wire passes through the desired position.
  • the three-dimensional image confirmed by the doctor does not always match the current position of the wire. That is, the real-time property is likely to be impaired.
  • An object of the present invention is to provide a drive unit and an image generation system that can continuously update a captured image of a patient during a procedure by a doctor or the like.
  • the drive unit in a state in which the imaging core is connected to the connecting portion capable of connecting an imaging core that is housed in a catheter and has an ultrasonic wave transmitting/receiving portion at the tip, A reciprocating drive unit that reciprocates the imaging core continuously along the longitudinal direction of the catheter.
  • the reciprocating drive unit reciprocates the imaging core by a piston crank mechanism.
  • the reciprocating drive unit is connected to the crank arm that makes a rotary motion about a crankshaft, the crank arm at one end side, and the extension of the cylinder at the other end side.
  • a connecting rod connected to a piston that is displaceable along the direction, and the connecting rod is configured such that a connecting position to the crank arm on the one end side is variable.
  • the reciprocating drive unit reciprocates the imaging core at a speed of 15 feet per second or more.
  • a drive unit as one embodiment of the present invention in a state in which the imaging core is connected to the connection portion, a drive shaft included in the imaging core, a rotation drive unit that rotates about the longitudinal direction of the imaging core as an axis. Further prepare.
  • the driving unit as one embodiment of the present invention further includes an electric signal transmitting/receiving unit that transmits/receives an electric signal to/from the ultrasonic transmitting/receiving unit in a state where the driving unit is electrically connected to the ultrasonic transmitting/receiving unit. ..
  • the drive unit as one embodiment of the present invention is a linear drive unit that displaces the imaging core from the distal end side to the rear end side along the longitudinal direction of the catheter in a state where the imaging core is connected to the connection unit. Is further provided.
  • An image generation system as a second aspect of the present invention includes the drive unit described above and an information processing device that generates a captured image based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic transmission/reception unit.
  • the information processing device based on a new ultrasonic signal received by the ultrasonic transmission/reception unit according to the reciprocating motion of the imaging core, the generated imaging Update the image.
  • the information processing device generates a three-dimensional captured image.
  • a drive unit and an image generation system capable of continuously updating a captured image of a patient during a procedure by a doctor or the like.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an image generation system 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of a schematic configuration of the image generation system 1 of FIG.
  • the image generation system 1 includes a catheter 10, a motor drive unit (hereinafter, also simply referred to as “MDU”) 20, and an information processing device 30.
  • the MDU 20 in this embodiment functions as a drive unit in the present invention. That is, the MDU 20 shows an example in which the drive unit is embodied.
  • the image generation system 1 is used with the catheter 10 connected to the MDU 20. Further, the image generation system 1 is used in a state where the MDU 20 and the information processing device 30 are connected by wire or wirelessly so that they can communicate with each other. For example, as shown in FIG. 1, the MDU 20 and the information processing device 30 are connected by a cable 40 that accommodates signal lines and the like. The MDU 20 and the information processing device 30 may be wirelessly connected by a network such as a LAN (Local Area Network).
  • LAN Local Area Network
  • the image generation system 1 is used, for example, when a doctor performs a procedure to capture an image of a specific part inside the patient's body.
  • the specific location is, for example, a location to be diagnosed, and specifically, may be a location in a blood vessel, for example.
  • the catheter 10 is inserted into a specific location inside the patient's body, and the imaging core 11 housed in the catheter 10 collects information regarding the three-dimensional structure of the specific location. Then, the signal of the collected information is transmitted from the imaging core 11 to the MDU 20.
  • the MDU 20 transmits the signal received from the imaging core 11 to the information processing device 30.
  • the information processing device 30 generates a three-dimensional image of a specific location based on the received signal and displays it on the display unit 34 such as a display. The doctor can perform the procedure while looking at the three-dimensional image displayed on the display unit 34.
  • the catheter 10 is directly inserted into the patient's body.
  • the catheter 10 is movable in the longitudinal direction.
  • the catheter 10 houses the imaging core 11 inside.
  • the imaging core 11 is housed in the catheter 10 so as to be rotatable about the longitudinal direction.
  • An ultrasonic transmission/reception unit 12 is provided at the tip of the imaging core 11.
  • the imaging core 11 emits an ultrasonic wave toward the vascular tissue of the patient from the ultrasonic wave transmitting/receiving unit 12 and receives a reflected wave of the emitted ultrasonic wave to obtain a three-dimensional structure of a specific part in the patient's body.
  • the information about is collected as an ultrasonic signal.
  • the ultrasonic transmitter/receiver 12 is housed in a housing 13.
  • a drive shaft 14 is connected to the housing 13 for transmitting rotational movement about the longitudinal direction of the imaging core 11 from the MDU 20 and reciprocating movement to be described later when the catheter 10 is connected to the MDU 20.
  • the imaging core 11 is composed of the housing 13 in which the ultrasonic transmission/reception unit 12 is provided and the drive shaft 14.
  • the catheter 10 has a connecting portion 15 at the rear end for connecting the catheter 10 to the MDU 20.
  • the connecting portion 15 of the catheter 10 By connecting the connecting portion 15 of the catheter 10 to the connecting portion 25 of the MDU 20, the catheter 10 is connected to the MDU 20.
  • the MDU 20 controls the operation of the imaging core 11 of the catheter 10 and also functions as a relay device between the catheter 10 and the information processing device 30.
  • the MDU 20 includes a connecting portion 25 connected to the connecting portion 15 of the catheter 10.
  • the connecting portion 25 may be composed of, for example, a connecting connector.
  • the connection portion 25 may be configured by a connectable mechanism or component other than the connection connector.
  • the catheter 10 and the MDU 20 are mechanically and electrically connected to each other.
  • mechanically connecting the catheter 10 and the MDU 20 it becomes possible to drive the imaging core 11 under the control of the MDU 20, which will be described later.
  • electrically connecting the catheter 10 and the MDU 20 it becomes possible to transmit and receive signals between the catheter 10 and the MDU 20.
  • the MDU 20 functions as a drive unit that operates the imaging core 11 when connected to the catheter 10.
  • the MDU 20 includes a reciprocating drive unit 21.
  • the reciprocating drive unit 21 continuously reciprocates the imaging core 11 along the longitudinal direction of the catheter 10 when the MDU 20 is connected to the catheter 10.
  • the reciprocating drive unit 21 may include, for example, a piston crank mechanism.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a specific configuration of the reciprocating drive unit 21 of FIG. 2, and is a schematic diagram showing a specific example of the reciprocating drive unit 21 when it is configured by a piston crank mechanism.
  • the reciprocating drive unit 21 includes a cylinder 211, a piston 212, a connecting rod 213, and a crankshaft 214 when the reciprocating drive unit 21 is configured by a piston crank mechanism as shown in FIG. 3, for example.
  • the crankshaft 214 includes a crank arm 215.
  • the crank arm 215 has one end located on the crankshaft side and the other end located radially outside the crankshaft 214.
  • the crank arm 215 makes a rotational movement about the crank shaft.
  • One end of the connecting rod 213 is connected to the other end of the crank arm 215.
  • the other end of the connecting rod 213 is connected to the piston 212.
  • the piston 212 is arranged inside the cylinder 211 so that it can be displaced along the extending direction of the cylinder 211.
  • the crankshaft 214 rotates, the rotational movement of the crankshaft 214 is converted into a linear movement in the extending direction of the cylinder 211 via the crank arm 215 and the connecting rod 213. In this way, the rotation of the crankshaft 214 causes the piston 212 to reciprocate in the extending direction of the cylinder 211.
  • the piston 212 When the catheter 10 and the MDU 20 are connected, the piston 212 is mechanically connected to the drive shaft 14 of the imaging core 11, whereby the linear motion (that is, reciprocating motion) of the piston 212 is transmitted to the imaging core 11. .. This allows the imaging core 11 to reciprocate. With the reciprocating motion of the imaging core 11, the ultrasonic wave transmitting/receiving unit 12 in the housing 13 connected to the drive shaft 14 reciprocates along the longitudinal direction of the catheter 10.
  • the reciprocating drive unit 21 preferably reciprocates the imaging core 11 at a speed of 15 feet per second or more.
  • the ultrasonic transmission/reception unit 12 can scan a specific area over a predetermined range. Specifically, the ultrasonic transmission/reception unit 12 can perform scanning over the displacement length of the reciprocating motion.
  • the displacement length of the reciprocating motion is determined according to the length of the crank arm 215.
  • the one end side of the connecting rod 213 connected to the crank arm 215 may be configured so that the position connected to the crank arm 215 is variable. That is, the connecting rod 213 may be configured such that the connection position to the crank arm 215 on the one end side is variable.
  • the displacement length may be changeable within a range of 1 to 20 mm, for example. However, the changeable range of the displacement length is not limited to this, and may be appropriately set to a desired range in the image generation unit 1.
  • the reciprocating drive unit 21 does not necessarily have to include the piston crank mechanism.
  • the reciprocating drive unit 21 may be configured by any mechanism capable of reciprocating the imaging core 11.
  • the MDU 20 further includes a rotation driving unit 22, an electric signal transmitting/receiving unit 23, a communication unit 24, and a linear driving unit 26.
  • the rotation drive unit 22 rotates the imaging core 11 while the catheter 10 is connected to the MDU 20. Specifically, the rotation drive unit 22 causes the drive shaft of the imaging core 11 to rotate about the longitudinal direction of the imaging core 11 as an axis.
  • the rotation driving unit 22 can rotate the imaging core 11 by driving a built-in motor, for example.
  • the ultrasonic transmission/reception unit 12 performs rotational movement about the longitudinal direction.
  • the ultrasonic transmission/reception unit 12 can perform scanning along a circumferential direction of the imaging core 11 with respect to a specific portion inside the patient's body.
  • the electric signal transmission/reception unit 23 transmits/receives an electric signal to/from the ultrasonic transmission/reception unit 12 of the catheter 10 while the catheter 10 is connected to the MDU 20.
  • the electric signal transmitting/receiving unit 23 transmits, to the ultrasonic wave transmitting/receiving unit 12, an electric signal that starts and stops the collection of information regarding the three-dimensional structure.
  • the electrical signal transmission/reception unit 23 can transmit various electrical signals based on, for example, an input operation on various buttons or switches provided on the MDU 20 or based on a signal received from the information processing device 30.
  • the electric signal transmitting/receiving unit 23 receives an electric signal corresponding to the ultrasonic signal as the collection result of the information on the three-dimensional structure from the ultrasonic transmitting/receiving unit 12.
  • the electric signal transmission/reception unit 23 may not necessarily be included in the MDU 20 and may be included in the information processing device 30, for example. ..
  • the linear drive unit 26 executes the pullback operation of the imaging core 11.
  • the linear drive unit 26 includes, for example, a motor, and drives the motor to displace the imaging core 11 from the front end side to the rear end side along the longitudinal direction of the catheter 10.
  • the linear driving unit 26 can displace the imaging core 11 at a speed of 0.5 mm/s to 10 mm/s.
  • the linear driving unit 26 can displace the imaging core 11 by a distance longer than the displacement length of the reciprocating driving unit 21.
  • the linear drive unit 26 can displace the imaging core 11 by 150 mm, for example.
  • the distance for displacing the linear drive unit 26 is not limited to this, and may be appropriately set within a desired range in the image generation unit 1.
  • the imaging core 11 can execute the first operation and the second operation.
  • the imaging core 11 performs either the first operation or the second operation based on an input operation on various buttons or switches provided in the MDU 20, or based on a signal received from the information processing device 30, for example. Execute.
  • the first operation is an operation executed by the reciprocating drive unit 21 and the rotation drive unit 22.
  • the first operation is an operation in which the imaging core 11 makes a reciprocating motion by being driven by the reciprocating driving unit 21 and makes a rotational motion by being driven by the rotation driving unit 22.
  • the ultrasonic transmission/reception unit 12 emits ultrasonic waves and receives reflected waves of the ultrasonic waves to collect information regarding the three-dimensional structure.
  • the ultrasonic wave transmitting/receiving unit 12 continuously collects information on the three-dimensional structure in a predetermined range.
  • the ultrasonic transmission/reception unit 12 transmits a signal as a collection result of information regarding the three-dimensional structure to the MDU 20 each time.
  • the second operation is an operation executed by the linear drive unit 26 and the rotation drive unit 22.
  • the second operation is an operation in which the imaging core 11 is driven by the linear drive unit 26 to be displaced from the front end side to the rear end side, and is rotationally driven by the rotary drive unit 22. While the imaging core 11 is performing the second operation, the ultrasonic transmission/reception unit 12 collects information about the three-dimensional structure by emitting ultrasonic waves and receiving reflected waves of ultrasonic waves. In the second operation, since the imaging core 11 is displaced by the linear drive unit 26, it is possible to acquire an image in a wider range as compared with the first operation.
  • the MDU 20 includes the reciprocating drive unit 21, the rotary drive unit 22, and the linear drive unit 26, so that the first operation or the second operation can be selectively executed according to the image that the user wants to check. Note that the following description will focus on the process relating to the first operation.
  • the communication unit 24 transmits and receives various types of information by performing wired communication or wireless communication with the information processing device 30, or a combination of wired communication and wireless communication.
  • the communication unit 24 sends and receives information by wire communication using the cable 40.
  • the communication unit 24 transmits, for example, the collection result of information regarding the three-dimensional structure received from the ultrasonic transmission/reception unit 12 to the information processing device 30.
  • the communication unit 24 may transmit the collection result of the information regarding the three-dimensional structure continuously transmitted from the ultrasonic transmission/reception unit 12 to the information processing device 30 each time.
  • the communication unit 24 may transmit the collection result of the information regarding the three-dimensional structure continuously transmitted from the ultrasonic transmission/reception unit 12 to the information processing device 30 at regular time intervals.
  • the communication unit 24 transmits the collection result of the information regarding the three-dimensional structure continuously transmitted from the ultrasonic transmission/reception unit 12 to the information processing device 30 at a time interval at which one reciprocating motion is performed. Good. In this case, the communication unit 24 transmits the collected result for one round trip to the information processing device 30.
  • the MDU 20 is provided with various buttons and switches in addition to the various functional blocks described above.
  • a user such as a doctor can cause the MDU 20 to execute a specific operation by operating these buttons and switches.
  • the information processing device 30 is composed of, for example, a computer device or the like.
  • the information processing device 30 generates and displays a three-dimensional image (hereinafter, also referred to as a “captured image”) of a specific portion inside the patient's body scanned by the ultrasonic transmission/reception unit 12 based on the signal received via the MDU 20. To do.
  • the information processing device 30 includes, as functional blocks, a control unit 31, a storage unit 32, a communication unit 33, a display unit 34, and an input unit 35, for example, as illustrated in FIG.
  • the control unit 31 is a processor that controls and manages the entire information processing device 30 including each functional block included in the information processing device 30.
  • the control unit 31 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit) that executes a program that defines a control procedure.
  • the program executed by the processor is stored in, for example, the storage unit 32 or an external storage medium.
  • the control unit 31 generates a captured image based on the signal received via the MDU 20. Specifically, the information processing device 30 receives an electrical signal corresponding to the ultrasonic signal received by the ultrasonic transmission/reception unit 12 from the communication unit 33 via the MDU 20, and performs imaging based on the electrical signal. Generate an image.
  • the control unit 31 may generate a three-dimensional captured image. When the captured image is displayed on the display unit 34 by generating the three-dimensional captured image, the user can easily grasp the captured specific region in three dimensions.
  • the control unit 31 may continuously generate the captured image based on the signal continuously transmitted from the MDU 20.
  • the control unit 31 may update the past captured image with the generated latest captured image. Thereby, the control unit 31 can continue to generate the latest captured image.
  • the user can confirm the captured image in real time. Therefore, the user can perform the procedure while viewing the captured image in real time.
  • the storage unit 32 has various memory devices, and stores various kinds of information, for example, data necessary for the operation of the control unit 31, depending on the application.
  • the storage unit 32 can be configured with a semiconductor memory, a magnetic memory, or the like.
  • the storage unit 32 stores various types of information, programs for operating the information processing apparatus 30, and the like.
  • the storage unit 32 also has a device such as a RAM (Random Access Memory) that functions as a work memory.
  • the storage unit 32 may store data of signals received from the MDU 20, for example.
  • the storage unit 32 may store the data of the generated captured image, for example.
  • the storage unit 32 may store the generated captured image each time to store the time-series change of the captured image as a history.
  • the communication unit 33 transmits/receives various kinds of information by performing wired communication or wireless communication with the MDU 20, or a combination of wired communication and wireless communication.
  • the communication unit 33 transmits/receives information by wire communication using the cable 40.
  • the communication unit 33 receives, for example, a collection result of information regarding the three-dimensional structure from the MDU 20.
  • the display unit 34 is a display device including a well-known display such as an LED (Light Emitting Diode) display, a liquid crystal display (LCD: Liquid Crystal Display), or an organic EL display (OELD: Organic Electroluminescence Display).
  • a well-known display such as an LED (Light Emitting Diode) display, a liquid crystal display (LCD: Liquid Crystal Display), or an organic EL display (OELD: Organic Electroluminescence Display).
  • the display unit 34 displays the captured image generated by the control unit 31.
  • the display unit 34 displays the three-dimensional image generated by the control unit 31, as shown in FIG. 4 as an example.
  • the user can see the captured image displayed on the display unit 34 to understand the state of the captured location. It is preferable that the display unit 34 displays the updated latest captured image every time the captured image is updated by the control unit 31. This allows the user to check the latest captured image in real time.
  • the input unit 35 receives an operation input from a user, for example.
  • the input unit 35 includes, for example, operation buttons (operation keys).
  • the input unit 35 may be configured by a touch screen, and an input area for receiving an operation input from the user may be displayed on a part of the display device to receive a touch operation input by the user.
  • the ultrasonic wave transmission/reception unit 12 transmits the ultrasonic wave 512 times during one rotation, for example.
  • the ultrasonic transmission/reception unit 12 receives the reflected wave 512 times during one rotation.
  • the ultrasonic transmission/reception unit 12 transmits the received 512 signals to the information processing device 30 via the MDU 20.
  • the information processing device 30 receives this signal, and the control unit 31 performs predetermined arithmetic processing to obtain 512 line data extending in the radial direction from the rotation center of the ultrasonic transmission/reception unit 12.
  • This line data is dense at the center of rotation and becomes coarser as it moves away from the center of rotation.
  • the control unit 31 performs a process of generating pixels between lines by interpolating between the lines in the line data.
  • a blood vessel tomographic image (ultrasonic tomographic image) in a direction orthogonal to the axial direction of the blood vessel can be generated.
  • the control unit 31 generates such a blood vessel tomographic image for the displacement length of the reciprocating motion.
  • a three-dimensional image is generated by connecting the generated plurality of blood vessel tomographic images.
  • the MDU 20 that functions as a drive unit includes the reciprocating drive unit 21 that continuously reciprocates the imaging core 11 along the longitudinal direction of the catheter 10.
  • the collection of information on a three-dimensional structure in a predetermined range is continuously and continuously executed.
  • the information processing device 30 receives the signal as the collection result, the information processing device 30 generates a captured image. Since the information processing apparatus 30 can continue to generate the latest captured image using the information that is continuously collected, the captured image of the patient can be continuously updated during the procedure by the doctor or the like.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the image generation system 2 according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a functional block diagram showing an example of a schematic configuration of the image generation system 2 of FIG.
  • the MDU 20 functions as a drive unit
  • the drive unit is configured as a device independent of the MDU
  • the image generation system 2 according to the second embodiment will be described focusing on the differences from the image generation system 1 according to the first embodiment.
  • the same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
  • the image generation system 2 includes a catheter 10, a drive unit 50, an MDU 60, and an information processing device 30.
  • the functions and configurations of the catheter 10 and the information processing device 30 are the same as those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted here.
  • the image generation system 2 is used with the catheter 10 and the drive unit 50 connected, the drive unit 50 and the MDU 60 connected, and the MDU 60 and the information processing device 30 connected.
  • the catheter 10 and the drive unit 50, and the drive unit 50 and the MDU 60 are mechanically and electrically connected to each other.
  • the MDU 60 and the information processing device 30 are connected by wire or wirelessly so that they can communicate with each other.
  • the MDU 60 and the information processing device 30 are connected by the cable 40, for example, as in the first embodiment.
  • the drive unit 50 controls the reciprocating motion of the imaging core 11 in the state of being connected to the catheter 10.
  • the drive unit 50 includes a reciprocating drive unit 21 for reciprocating the imaging core 11.
  • the reciprocating drive unit 21 may include, for example, a piston crank mechanism.
  • the function and configuration of the reciprocating drive unit 21 may be the same as in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted here.
  • the drive unit 50 further includes a first connecting portion 27 connected to the connecting portion 15 of the catheter 10.
  • the 1st connection part 27 may be comprised by the connector, for example.
  • the drive unit 50 also includes a second connecting portion 28 for connecting to the MDU 60.
  • the drive unit 50 and the MDU 60 are connected by, for example, a cable.
  • the second connecting portion 28 may be configured by a connector that can connect a cable.
  • the cable used here can transmit the rotational movement of the MDU 60 and can also transmit and receive electric signals to and from the MDU 60.
  • the MDU 60 controls the operation of the rotational movement and the pullback operation of the imaging core 11 in a state of being connected to the drive unit 50 connected to the catheter 10 and also functions as a relay device between the catheter 10 and the information processing device 30.
  • the MDU 60 can be a known MDU.
  • the MDU 60 includes a rotation driving unit 22, an electric signal transmitting/receiving unit 23, a communication unit 24, a connecting unit 25, and a linear driving unit 26.
  • the functions and configurations of the rotation driving unit 22, the electric signal transmitting/receiving unit 23, the communication unit 24, the connecting unit 25, and the linear driving unit 26 may be the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted here.
  • the connecting portion 25 is connected to the drive unit 50 instead of the catheter 10, which differs from the first embodiment.
  • the drive unit 50 controls the reciprocating motion of the imaging core 11, and the MDU 60 controls the rotational motion of the imaging core 11. Further, in the image generation system 2 according to the present embodiment, a signal as a collection result of information regarding a three-dimensional structure is transmitted to the information processing device 30 via the drive unit 50 and the MDU 60. In the information processing device 30, the captured image is generated and updated by the same processing as that of the first embodiment. In this way, the image generation system 2 according to the present embodiment can also continuously update the imaged image of the patient during a procedure by a doctor or the like.

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Abstract

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。

Description

駆動ユニット及び画像生成システム
　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 (10)

  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、
    を備える、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. 　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、請求項１－４のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
  6. 　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１－５のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
  7. 　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１－６のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
  8. 　請求項１－７のいずれか一項に記載の駆動ユニットと、
    　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、画像生成システム。
  9. 　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、請求項８に記載の画像生成システム。
  10. 　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８又は９に記載の画像生成システム。
     
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63302836A (ja) * 1987-06-04 1988-12-09 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡用超音波診断装置
EP0363516A1 (en) * 1988-10-14 1990-04-18 Becton, Dickinson and Company Thermoelectric chiller and automatic syringue
JPH03258252A (ja) * 1990-03-06 1991-11-18 Olympus Optical Co Ltd 超音波観測装置
JP2002513607A (ja) * 1998-05-07 2002-05-14 シメッド ライフ システムズ インコーポレイテッド 超音波画像システムのための、組み合わされたモータドライブと長手方向位置自動並進器
JP2003144376A (ja) * 2001-11-19 2003-05-20 Pentax Corp 内視鏡の引張操作機構

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4119497B2 (ja) * 1997-03-24 2008-07-16 オリンパス株式会社 超音波画像診断装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63302836A (ja) * 1987-06-04 1988-12-09 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡用超音波診断装置
EP0363516A1 (en) * 1988-10-14 1990-04-18 Becton, Dickinson and Company Thermoelectric chiller and automatic syringue
JPH03258252A (ja) * 1990-03-06 1991-11-18 Olympus Optical Co Ltd 超音波観測装置
JP2002513607A (ja) * 1998-05-07 2002-05-14 シメッド ライフ システムズ インコーポレイテッド 超音波画像システムのための、組み合わされたモータドライブと長手方向位置自動並進器
JP2003144376A (ja) * 2001-11-19 2003-05-20 Pentax Corp 内視鏡の引張操作機構

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