光構造観察装置、その構造情報処理方法及び光構造観察装置を備えた内視鏡装置
【課題】生体組織等の層構造を有する被計測物体の内部を３次元的に構造解析する。
【解決手段】処理部２２は、光構造情報検出部２２０、光立体構造像構築部２２１、中間層抽出手段としての中間層抽出部２２２、層平坦化手段としての平坦化処理部２２３、構造像変換手段としての光立体構造像変換部２２４、平行領域設定手段としての平行領域設定部２２５と、領域特徴情報算出手段としての領域特徴情報算出部２２６と、平行断面画像生成手段としての平行断面画像生成部２２７と、画像解析手段としての癌化レベル判定部２２８と、立体特徴像生成手段としての立体特徴像生成部２２９と、表示制御部２３０及びＩ／Ｆ部２３１と、を備えて構成される。
【解決手段】処理部２２は、光構造情報検出部２２０、光立体構造像構築部２２１、中間層抽出手段としての中間層抽出部２２２、層平坦化手段としての平坦化処理部２２３、構造像変換手段としての光立体構造像変換部２２４、平行領域設定手段としての平行領域設定部２２５と、領域特徴情報算出手段としての領域特徴情報算出部２２６と、平行断面画像生成手段としての平行断面画像生成部２２７と、画像解析手段としての癌化レベル判定部２２８と、立体特徴像生成手段としての立体特徴像生成部２２９と、表示制御部２３０及びＩ／Ｆ部２３１と、を備えて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光構造観察装置、その構造情報処理方法及び光構造観察装置を備えた内視鏡装置に係り、特に被計測物体の構造情報の情報処理に特徴のある光構造観察装置、その構造情報処理方法及び光構造観察装置を備えた内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば医療分野などで、非侵襲で生体内部の断層像を得る方法の一つとして、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）計測が利用されるようになってきた。このＯＣＴ計測は超音波計測に比べ、分解能が１０μｍ程度と一桁高く、生体内部の詳細な断層像が得られるという利点がある。
【０００３】
ＯＣＴ計測は上述したように特定の領域の光断層像を取得する方法であるが、内視鏡下では、例えば癌病変部を通常照明光内視鏡や特殊光内視鏡の観察により発見し、その領域をＯＣＴ測定することで、癌病変部がどこまで浸潤しているかを見わけることが可能となる。また、測定光の光軸を２次元的に走査することで、ＯＣＴ計測による深さ情報と合わせて３次元的な情報を取得することができる。
【０００４】
ＯＣＴ計測と３次元コンピュータグラフィック技術の融合により、マイクロメートルオーダの分解能を持つ３次元構造モデルを表示することが可能となることから、以下ではこのＯＣＴ計測による３次元構造モデルを光立体構造像（あるいは光立体構造情報）と呼ぶ。
【０００５】
一般に、大腸癌の内視鏡診断では、内視鏡下で腺管（ｃｒｙｐｔ）を観察し、ピットパターンと呼ばれる大腸の粘膜構造による分類が行われ、このような腺管構造を詳細に観察するために、色素などを使用して組織構造の特徴を明瞭にさせて拡大内視鏡で観察することが行なわれている。また、色素散布による検査時間やコスト増加の問題点を解決し、容易に観察を可能とするために、２次元の粘膜表面の凹凸を画像処理により色コントラストを再現する方法も提案されている（特許文献１）。
【０００６】
一方、前述したＯＣＴ計測で大腸粘膜を３次元的に測定すると、腺管構造の３次元構造が抽出でき、表面付近の情報はピットパターンと同様な構造が得られる。さらにＯＣＴ計測では３次元構造が得られるため、腺管構造の深度方向の変化が観測される。大腸が癌になると粘膜層の腺管構造が崩れることが知られており、その中から腺管を抽出して3次元的な形状を分析することで、正常と病変部の違いを数値的に分析できることが知られている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２５０２５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Journal of Biomedical Optics Vol. 13, p. 054055 (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ピットパターン診断は、あくまでも粘膜表面の画像を基づいてその進行度を判断する手法であり、深達度に関する情報は経験的なものでしかなく、表面の腺管構造は分かるが内部構造は分からない。また、ＯＣＴ計測による３次元的な測定での腺管の抽出では構造が視覚的にわかりにくく、また立体的な病変部の変化を画像化するのは困難である。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、生体組織等の層構造を有する被計測物体の内部を３次元的に構造解析することのできる光構造観察装置、その構造情報処理方法及び光構造観察装置を備えた内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の光構造観察装置は、低干渉光を用いて層構造を有する被計測物体の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記被計測物体の光構造情報を、前記スキャン面に直交する方向である第３の方向に沿って位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造像を構築する光構造観察装置において、前記光立体構造像に複数の演算領域を設定する演算領域設定手段と、前記演算領域毎に所定演算を実行して前記光構造情報の領域特徴情報を算出する領域特徴情報算出手段と、前記領域特徴情報に基づき、前記演算領域内の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、前記特徴量に基づく立体特徴像を生成する立体特徴像生成手段と、を備えて構成される。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の光構造観察装置では、前記演算領域設定手段が前記光立体構造像に複数の演算領域を設定し、前記領域特徴情報算出手段が前記演算領域毎に所定演算を実行して前記光構造情報の領域特徴情報を算出し、前記特徴量抽出手段が前記領域特徴情報に基づき、前記演算領域内の特徴量を抽出し、前記立体特徴像生成手段が前記特徴量に基づく立体特徴像を生成することで、生体組織等の層構造を有する被計測物体の内部を３次元的に構造解析することを可能とする。
【００１３】
請求項２に記載の光構造観察装置のように、請求項１に記載の光構造観察装置であって、前記演算領域設定手段は、前記光立体構造像を構成する前記光構造情報より前記被計測物体内の所望の中間層を抽出する中間層抽出手段と、前記中間層を平坦化する層平坦化手段と、平坦化された前記中間層を基準層として前記光立体構造像を再構築し３次元変換光構造像を生成する構造像変換手段と、前記３次元変換光構造像上において前記基準層に平行な平行面にて前記３次元変換光構造像を切断し前記基準層に直交する所定間隔の複数の平行領域を設定する平行領域設定手段と、を備えて構成され、前記平行領域を前記演算領域として設定することが好ましい。
【００１４】
請求項３に記載の光構造観察装置のように、請求項２に記載の光構造観察装置であって、前記特徴量抽出手段は、前記平行領域毎の前記領域特徴情報に基づく平行断面画像を生成する平行断面画像生成手段と、前記平行断面画像を空間周波数解析することにより前記特徴量を抽出する画像解析手段と、を備えて構成されることが好ましい。
【００１５】
請求項４に記載の光構造観察装置のように、請求項２または３に記載の光構造観察装置であって、前記領域特徴情報抽出手段は、前記平行領域内の前記光構造情報を前記基準層に直交する方向に沿って、積分処理、最大値投影処理及び最小値投影処理のいずれか１つを前記所定処理として実行し前記領域特徴情報を抽出することが好ましい。
【００１６】
請求項５に記載の光構造観察装置のように、請求項２ないし４のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記立体特徴像は、前記特徴量の分布像であることが好ましい。
【００１７】
請求項６に記載の光構造観察装置のように、請求項２ないし５のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記光立体構造像、前記３次元変換光構造像、前記立体特徴像の少なくとも１つを表示手段に表示させる表示制御手段をさらに備えることが好ましい。
【００１８】
請求項７に記載の光構造観察装置のように、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記被計測物体は、生体管腔臓器であることが好ましい。
【００１９】
請求項８に記載の光構造観察装置のように、請求項７に記載の光構造観察装置であって、前記基準層は、粘膜筋板であることが好ましい。
【００２０】
請求項９に記載の光構造観察装置のように、請求項７または８に記載の光構造観察装置であって、前記光構造情報は、前記生体管腔臓器における腺窩構造を含む構造情報であることが好ましい。
【００２１】
請求項１０に記載の光構造観察装置のように、請求項７ないし９のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記特徴量は、前記光構造情報に基づく前記生体管腔臓器の癌化の度合いを示すことが好ましい。
【００２２】
本発明の請求項１１に記載の光構造観察装置の構造情報処理方法は、低干渉光を用いて層構造を有する被計測物体の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記被計測物体の光構造情報を、前記スキャン面に直交する方向である第３の方向に位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造像を構築する光構造観察装置の構造情報処理方法において、前記光立体構造像に複数の演算領域を設定する演算領域設定ステップと、前記演算領域毎に所定演算を実行して前記光構造情報の領域特徴情報を算出する領域特徴情報算出ステップと、前記領域特徴情報に基づき、前記演算領域内の特徴量を抽出する特徴量抽出ステップと、前記特徴量に基づく立体特徴像を生成する立体特徴像生成ステップと、を備えて構成される。
【００２３】
本発明の請求項１２に記載の内視鏡装置は、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の光構造観察装置と、管腔内に挿入する挿入部を有し、前記低干渉光を送受光するプローブを前記挿入部に挿通可能な内視鏡と、を備えて構成される。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、生体組織等の層構造を有する被計測物体の内部を３次元的に構造解析することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る画像診断装置を示す外観図
【図２】図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図
【図３】図２のＯＣＴプローブの断面図
【図４】図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて光構造情報を得る様子を示す図
【図５】図２の処理部の構成を示すブロック図
【図６】図１の画像診断装置の作用を説明するフローチャート
【図７】図６の処理を説明するための第１の図
【図８】図５の光立体構造像構築部により生成された光立体構造像を示す図
【図９】図６の処理を説明するための第２の図
【図１０】図６の処理を説明するための第３の図
【図１１】図５の光立体構造像変換部により変換された光立体構造像を示す図
【図１２】図６の処理を説明するための第４の図
【図１３】図５の平行断面画像生成部が生成したピットパターンが現れた平行断面画像の一例を示す図
【図１４】図６の処理を説明するための第５の図
【図１５】図６の処理により生成された立体特徴像の表示の一例を示す図
【図１６】図１５の立体特徴像の深さ方向の任意の断面像を示す図
【図１７】任意の深さ位置の図１５の立体特徴像の平行断層像を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２７】
＜画像診断装置の外観＞
図１は本発明に係る画像診断装置を示す外観図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の光構造観察装置としての画像診断装置１０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、ＯＣＴプロセッサ４００、及び表示手段としてのモニタ装置５００とから構成されている。尚、内視鏡プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよい。
【００２９】
内視鏡１００は、手元操作部１１２と、この手元操作部１１２に連設される挿入部１１４とを備える。術者は手元操作部１１２を把持して操作し、挿入部１１４を被検者の体内に挿入することによって観察を行う。
【００３０】
手元操作部１１２には、鉗子挿入部１３８が設けられており、この鉗子挿入部１３８が先端部１４４の鉗子口１５６に連通されている。本発明に係る画像診断装置１０では、ＯＣＴプローブ６００を鉗子挿入部１３８から挿入することによって、ＯＣＴプローブ６００を鉗子口１５６から導出する。ＯＣＴプローブ６００は、鉗子挿入部１３８から挿入され、鉗子口１５６から導出される挿入部６０２と、術者がＯＣＴプローブ６００を操作するための操作部６０４、及びコネクタ４１０を介してＯＣＴプロセッサ４００と接続されるケーブル６０６から構成されている。
【００３１】
＜内視鏡、内視鏡プロセッサ、光源装置の構成＞
［内視鏡］
内視鏡１００の先端部１４４には、観察光学系１５０、照明光学系１５２、及びＣＣＤ（不図示）が配設されている。
【００３２】
観察光学系１５０は、被検体を図示しないＣＣＤの受光面に結像させ、ＣＣＤは受光面上に結像された被検体像を各受光素子によって電気信号に変換する。この実施の形態のＣＣＤは、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが所定の配列（ベイヤー配列、ハニカム配列）で画素毎に配設されたカラーＣＣＤである。
【００３３】
［光源装置］
光源装置３００は、可視光を図示しないライトガイドに入射させる。ライトガイドの一端はＬＧコネクタ１２０を介して光源装置３００に接続され、ライトガイドの他端は照明光学系１５２に対面している。光源装置３００から発せられた光は、ライトガイドを経由して照明光学系１５２から出射され、観察光学系１５０の視野範囲を照明する。
【００３４】
［内視鏡プロセッサ］
内視鏡プロセッサ２００には、ＣＣＤから出力される画像信号が電気コネクタ１１０を介して入力される。このアナログの画像信号は、内視鏡プロセッサ２００内においてデジタルの画像信号に変換され、モニタ装置５００の画面に表示するための必要な処理が施される。
【００３５】
このように、内視鏡１００で得られた観察画像のデータが内視鏡プロセッサ２００に出力され、内視鏡プロセッサ２００に接続されたモニタ装置５００に画像が表示される。
【００３６】
＜ＯＣＴプロセッサ、ＯＣＴプローブの内部構成＞
図２は図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図である。
【００３７】
［ＯＣＴプロセッサ］
図２に示すＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）計測法による測定対象の光断層画像を取得するためのもので、測定のための光Ｌａを射出する第１の光源（第１の光源ユニット）１２と、第１の光源１２から射出された光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２に分岐するとともに、被検体である測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３と参照光Ｌ２を合波して干渉光Ｌ４を生成する光ファイバカプラ（分岐合波部）１４と、光ファイバカプラ１４で分岐された測定光Ｌ１を測定対象まで導波するとともに測定対象からの戻り光Ｌ３を導波する回転側光ファイバＦＢ１を備えるＯＣＴプローブ６００と、測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１まで導波するとともに回転側光ファイバＦＢ１によって導波された戻り光Ｌ３を導波する固定側光ファイバＦＢ２と、回転側光ファイバＦＢ１を固定側光ファイバＦＢ２に対して回転可能に接続し、測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３を伝送する光コネクタ１８と、光ファイバカプラ１４で生成された干渉光Ｌ４を干渉信号として検出する干渉光検出部２０と、この干渉光検出部２０によって検出された干渉信号を処理して光構造情報を取得し、処理部２２を有する。また、処理部２２で取得された光構造情報に基づいて画像はモニタ装置５００に表示される。
【００３８】
また、ＯＣＴプロセッサ４００は、測定の目印を示すためのエイミング光（第２の光束）Ｌｅを射出する第２の光源（第２の光源ユニット）１３と、参照光Ｌ２の光路長を調整する光路長調整部２６と、第１の光源１２から射出された光Ｌａを分光する光ファイバカプラ２８と、光ファイバカプラ１４で合波された戻り光Ｌ４およびＬ５を検出する検出器３０ａおよび３０ｂと、処理部２２への各種条件の入力、設定の変更等を行う操作制御部３２とを有する。
【００３９】
なお、図２に示すＯＣＴプロセッサ４００においては、上述した射出光Ｌａ、エイミング光Ｌｅ、測定光Ｌ１、参照光Ｌ２および戻り光Ｌ３などを含む種々の光を各光デバイスなどの構成要素間で導波し、伝送するための光の経路として、回転側光ファイバＦＢ１および固定側光ファイバＦＢ２を含め種々の光ファイバＦＢ（ＦＢ３、ＦＢ４、ＦＢ５、ＦＢ６、ＦＢ７、ＦＢ８など）が用いられている。
【００４０】
第１の光源１２は、ＯＣＴの測定のための光（例えば、波長１．３μｍのレーザ光あるいは低コヒーレンス光）を射出するものであり、この第１の光源１２は周波数を一定の周期で掃引させながら赤外領域である、例えば波長１．３μｍを中心とするレーザ光Ｌａを射出する光源である。この第１の光源１２は、レーザ光あるいは低コヒーレンス光Ｌａを射出する光源１２ａと、光源１２ａから射出された光Ｌａを集光するレンズ１２ｂとを備えている。また、詳しくは後述するが、第１の光源１２から射出された光Ｌａは、光ファイバＦＢ４、ＦＢ３を介して光ファイバカプラ１４で測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割され、測定光Ｌ１は光コネクタ１８に入力される。
【００４１】
また、第２の光源１３は、エイミング光Ｌｅとして測定部位を確認しやすくするために可視光を射出するものである。例えば、波長０．６６μｍの赤半導体レーザ光、波長０．６３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光、波長０．４０５μｍの青半導体レーザ光などを用いることができる。そこで、第２の光源１３としては、例えば赤色あるいは青色あるいは緑色のレーザ光を射出する半導体レーザ１３ａと、半導体レーザ１３ａから射出されたエイミング光Ｌｅを集光するレンズ１３ｂを備えている。第２の光源１３から射出されたエイミング光Ｌｅは、光ファイバＦＢ８を介して光コネクタ１８に入力される。
【００４２】
光コネクタ１８では、測定光Ｌ１とエイミング光Ｌｅとが合波され、ＯＣＴプローブ６００内の回転側光ファイバＦＢ１に導波される。
【００４３】
光ファイバカプラ（分岐合波部）１４は、例えば２×２の光ファイバカプラで構成されており、固定側光ファイバＦＢ２、光ファイバＦＢ３、光ファイバＦＢ５、光ファイバＦＢ７とそれぞれ光学的に接続されている。
【００４４】
光ファイバカプラ１４は、第１の光源１２から光ファイバＦＢ４およびＦＢ３を介して入射した光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割し、測定光Ｌ１を固定側光ファイバＦＢ２に入射させ、参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５に入射させる。
【００４５】
さらに、光ファイバカプラ１４は、光ファイバＦＢ５に入射され後述する光路長調整部２６によって周波数シフトおよび光路長の変更が施されて光ファイバＦＢ５を戻った光Ｌ２と、後述するＯＣＴプローブ６００で取得され固定側光ファイバＦＢ２から導波された光Ｌ３とを合波し、光ファイバＦＢ３（ＦＢ６）および光ファイバＦＢ７に射出する。
【００４６】
ＯＣＴプローブ６００は、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２と接続されており、固定側光ファイバＦＢ２から、光コネクタ１８を介して、エイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１が回転側光ファイバＦＢ１に入射される。入射されたこのエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して測定対象Ｓに照射する。そして測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を取得し、取得した戻り光Ｌ３を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２に射出するようになっている。
【００４７】
光コネクタ１８は、測定光（第１の光束）Ｌ１とエイミング光（第２の光束）Ｌｅとを合波するものである。
【００４８】
干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ６および光ファイバＦＢ７と接続されており、光ファイバカプラ１４で参照光Ｌ２と戻り光Ｌ３とを合波して生成された干渉光Ｌ４およびＬ５を干渉信号として検出するものである。
【００４９】
ここで、ＯＣＴプロセッサ４００は、光ファイバカプラ２８から分岐させた光ファイバＦＢ６上に設けられ、干渉光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ａと、光ファイバＦＢ７の光路上に干渉光Ｌ５の光強度を検出する検出器３０ｂとを有している。
【００５０】
干渉光検出部２０は、検出器３０ａおよび検出器３０ｂの検出結果に基づいて、光ファイバＦＢ６から検出する干渉光Ｌ４と光ファイバＦＢ７から検出する干渉光Ｌ５をフーリエ変換することにより、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光（あるいは後方散乱光）の強度を検出する。
【００５１】
処理部２２は、干渉光検出部２０で抽出した干渉信号から、測定位置におけるＯＣＴプローブ６００と測定対象Ｓとの接触している領域、より正確にはＯＣＴプローブ６００のプローブ外筒（後述）の表面と測定対象Ｓの表面とが接触しているとみなせる領域を検出し、さらに、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から光構造情報を取得し、取得した光構造情報に基づいて光立体構造像を生成すると共に、この光立体構造像に対して各種処理を施した画像をモニタ装置５００へ出力する。処理部２２の詳細な構成は後述する。
【００５２】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５の参照光Ｌ２の射出側（すなわち、光ファイバＦＢ５の光ファイバカプラ１４とは反対側の端部）に配置されている。
【００５３】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５から射出された光を平行光にする第１光学レンズ８０と、第１光学レンズ８０で平行光にされた光を集光する第２光学レンズ８２と、第２光学レンズ８２で集光された光を反射する反射ミラー８４と、第２光学レンズ８２および反射ミラー８４を支持する基台８６と、基台８６を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構８８とを有し、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変化させることで参照光Ｌ２の光路長を調整する。
【００５４】
第１光学レンズ８０は、光ファイバＦＢ５のコアから射出された参照光Ｌ２を平行光にするとともに、反射ミラー８４で反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５のコアに集光する。
【００５５】
また、第２光学レンズ８２は、第１光学レンズ８０により平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー８４上に集光するとともに、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２を平行光にする。このように、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２とにより共焦点光学系が形成されている。
【００５６】
さらに、反射ミラー８４は、第２光学レンズ８２で集光される光の焦点に配置されており、第２光学レンズ８２で集光された参照光Ｌ２を反射する。
【００５７】
これにより、光ファイバＦＢ５から射出した参照光Ｌ２は、第１光学レンズ８０により平行光になり、第２光学レンズ８２により反射ミラー８４上に集光される。その後、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ８２により平行光になり、第１光学レンズ８０により光ファイバＦＢ５のコアに集光される。
【００５８】
また、基台８６は、第２光学レンズ８２と反射ミラー８４とを固定し、ミラー移動機構８８は、基台８６を第１光学レンズ８０の光軸方向（図２矢印Ａ方向）に移動させる。
【００５９】
ミラー移動機構８８で、基台８６を矢印Ａ方向に移動させることで、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変更することができ、参照光Ｌ２の光路長を調整することができる。
【００６０】
抽出領域設定手段としての操作制御部３２は、キーボード、マウス等の入力手段と、入力された情報に基づいて各種条件を管理する制御手段とを有し、処理部２２に接続されている。操作制御部３２は、入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、処理部２２における各種処理条件等の入力、設定、変更等を行う。
【００６１】
なお、操作制御部３２は、操作画面をモニタ装置５００に表示させてもよいし、別途表示部を設けて操作画面を表示させてもよい。また、操作制御部３２で、第１の光源１２、第２の光源１３、光コネクタ１８、干渉光検出部２０、光路長ならびに検出器３０ａおよび３０ｂの動作制御や各種条件の設定を行うようにしてもよい。
【００６２】
［ＯＣＴプローブ］
図３は図２のＯＣＴプローブの断面図である。
【００６３】
図３に示すように、挿入部６０２の先端部は、プローブ外筒６２０と、キャップ６２２と、回転側光ファイバＦＢ１と、バネ６２４と、固定部材６２６と、光学レンズ６２８とを有している。
【００６４】
プローブ外筒（シース）６２０は、可撓性を有する筒状の部材であり、光コネクタ１８においてエイミング光Ｌｅが合波された測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３が透過する材料からなっている。なお、プローブ外筒６２０は、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）および戻り光Ｌ３が通過する先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端、以下プローブ外筒６２０の先端と言う）側の一部が全周に渡って光を透過する材料（透明な材料）で形成されていればよく、先端以外の部分については光を透過しない材料で形成されていてもよい。
【００６５】
キャップ６２２は、プローブ外筒６２０の先端に設けられ、プローブ外筒６２０の先端を閉塞している。
【００６６】
回転側光ファイバＦＢ１は、線状部材であり、プローブ外筒６２０内にプローブ外筒６２０に沿って収容されており、固定側光ファイバＦＢ２から射出され、光コネクタ１８で光ファイバＦＢ８から射出されたエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を光学レンズ６２８まで導波するとともに、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに照射して光学レンズ６２８で取得した測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を光コネクタ１８まで導波し、固定側光ファイバＦＢ２に入射する。
【００６７】
ここで、回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２とは、光コネクタ１８によって接続されており、回転側光ファイバＦＢ１の回転が固定側光ファイバＦＢ２に伝達しない状態で、光学的に接続されている。また、回転側光ファイバＦＢ１は、プローブ外筒６２０に対して回転自在、及びプローブ外筒６２０の軸方向に移動自在な状態で配置されている。
【００６８】
バネ６２４は、回転側光ファイバＦＢ１の外周に固定されている。また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、光コネクタ１８に接続されている。
【００６９】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１の測定側先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端）に配置されており、先端部が、回転側光ファイバＦＢ１から射出された測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し集光するために略球状の形状で形成されている。
【００７０】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１から射出した測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し照射し、測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を集光し回転側光ファイバＦＢ１に入射する。
【００７１】
固定部材６２６は、回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８との接続部の外周に配置されており、光学レンズ６２８を回転側光ファイバＦＢ１の端部に固定する。ここで、固定部材６２６による回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８の固定方法は、特に限定されず、接着剤により、固定部材６２６と回転側光ファイバＦＢ１および光学レンズ６２８を接着させて固定されても、ボルト等を用い機械的構造で固定してもよい。なお、固定部材６２６は、ジルコニアフェルールやメタルフェルールなど光ファイバの固定や保持あるいは保護のために用いられるものであれば、如何なるものを用いても良い。
【００７２】
また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、後述する回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６によって回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４を回転させることで、光学レンズ６２８をプローブ外筒６２０に対し、矢印Ｒ２方向に回転させる。また、光コネクタ１８は、回転エンコーダを備え、回転エンコーダからの信号に基づいて光学レンズ６２８の位置情報（角度情報）から測定光Ｌ１の照射位置を検出する。つまり、回転している光学レンズ６２８の回転方向における基準位置に対する角度を検出して、測定位置を検出する。
【００７３】
さらに、回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８は、後述する駆動部により、プローブ外筒６２０内部を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブ外筒６２０の先端方向）に移動可能に構成されている。
【００７４】
また、図３左側は、ＯＣＴプローブ６００の操作部６０４における回転側光ファイバＦＢ１等の駆動部の概略を示す図である。
【００７５】
プローブ外筒６２０は、固定部材６７０に固定されている。これに対し、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６は、モータ６５２の回転に応じてギア６５４を介して回転するように構成されている。回転筒６５６は、光コネクタ１８に接続されており、測定光Ｌ１及び戻り光Ｌ３は、光コネクタ１８を介して回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２間を伝送される。
【００７６】
また、これらを内蔵するフレーム６５０は支持部材６６２を備えており、支持部材６６２は、図示しないネジ孔を有している。ネジ孔には進退移動用ボールネジ６６４が咬合しており、進退移動用ボールネジ６６４には、モータ６６０が接続されている。したがって、モータ６６０を回転駆動することによりフレーム６５０を進退移動させ、これにより回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８を図３のＳ１及びＳ２方向に移動させることが可能となっている。
【００７７】
ＯＣＴプローブ６００は、以上のような構成であり、光コネクタ１８により回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４が、図３中矢印Ｒ２方向に回転されることで、光学レンズ６２８から射出される測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し、矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に対し走査しながら照射し、戻り光Ｌ３を取得する。エイミング光Ｌｅは、測定対象Ｓに、例えば青色、赤色あるいは緑色のスポット光として照射され、このエイミング光Ｌｅの反射光は、モニタ装置５００に表示された観察画像に輝点としても表示される。
【００７８】
これにより、プローブ外筒６２０の円周方向の全周において、測定対象Ｓの所望の部位を正確にとらえることができ、測定対象Ｓを反射した戻り光Ｌ３を取得することができる。
【００７９】
さらに、光立体構造像を生成するための複数の光構造情報を取得する場合は、駆動部により光学レンズ６２８が矢印Ｓ１方向の移動可能範囲の終端まで移動され、断層像からなる光構造情報を取得しながら所定量ずつＳ２方向に移動し、又は光構造情報取得とＳ２方向への所定量移動を交互に繰り返しながら、移動可能範囲の終端まで移動する。
【００８０】
このように測定対象Ｓに対して所望の範囲の複数の光構造情報を得て、取得した複数の光構造情報に基づいて光立体構造像を得ることができる。
【００８１】
つまり、干渉信号により測定対象Ｓの深さ方向（第１の方向）の光構造情報を取得し、測定対象Ｓに対し図３矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に走査することで、第１の方向と、該第１の方向と直交する第２の方向とからなるスキャン面での光構造情報を取得することができ、さらには、このスキャン面に直交する第３の方向に沿ってスキャン面を移動させることで、光立体構造像を生成するための複数の光構造情報が取得できる。
【００８２】
図４は図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて光構造情報を得る様子を示す図である。図４に示すように、ＯＣＴプローブの挿入部６０２の先端部を、測定対象Ｓの所望の部位に近づけて、光構造情報を得る。所望の範囲の複数の光構造情報を取得する場合は、ＯＣＴプローブ６００本体を移動させる必要はなく、前述の駆動部によりプローブ外筒６２０内で光学レンズ６２８を移動させればよい。
【００８３】
［処理部］
図５は図２の処理部の構成を示すブロック図である。
【００８４】
図５に示すように、ＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２は、光構造情報検出部２２０、光立体構造像構築部２２１、中間層抽出手段としての中間層抽出部２２２、層平坦化手段としての平坦化処理部２２３、構造像変換手段としての光立体構造像変換部２２４、平行領域設定手段としての平行領域設定部２２５と、領域特徴情報算出手段としての領域特徴情報算出部２２６と、平行断面画像生成手段としての平行断面画像生成部２２７と、画像解析手段としての癌化レベル判定部（平行断面画像解析部）２２８と、立体特徴像生成手段としての立体特徴像生成部２２９と、表示制御部２３０及びＩ／Ｆ（インターフェイス）部２３１と、を備えて構成される。
【００８５】
なお、演算領域設定手段は、中間層抽出部２２２、平坦化処理部２２３、光立体構造像変換部２２４及び平行領域設定部２２５により構成される。
【００８６】
また、特徴量抽出手段は、平行断面画像生成部２２７及び癌化レベル判定部２２８により構成される。
【００８７】
光構造情報検出部２２０は、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から光構造情報を検出するものである。また、光立体構造像構築部２２１は光構造情報検出部２２０が検出した光構造情報に基づいて光立体構造像を生成するものである。
【００８８】
中間層抽出部２２２は、スキャン面での光構造情報において、例えば測定対象Ｓが大腸の粘膜の場合、中間層として例えば粘膜筋板を抽出するものである。なお、食道のような粘膜上皮が扁平上皮である場合は、中間層抽出部２２２は、中間層として例えば基底膜（基底層）を抽出する。
【００８９】
なお、中間層は、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により設定することができる。
【００９０】
平坦化処理部２２３は、中間層抽出部２２２が抽出した例えば粘膜筋板の層位置を平坦にするために、抽出された粘膜筋板をある基準の位置になるように深さ方向のデータをシフトさせるものである。なお、２次元の光構造情報または３次元の光構造情報から、例えば粘膜筋板の位置をある任意の関数にフィッティングさせる処理部により平坦化処理部２２３を構成してもよい。
【００９１】
光立体構造像変換部２２４は、例えば粘膜筋板が光立体構造像の基準面となるように、光立体構造像を変換するものである。
【００９２】
なお、基準面は、粘膜筋板に限らず粘膜表面、基底層（粘膜上皮が扁平上皮の場合）でも良いが、大腸の場合は、粘膜筋板を基準面とすることがより望ましい。
【００９３】
平行領域設定部２２５は、光立体構造像変換部２２４を基準層に直交する方向に沿った平行面にて異なる深さで切断し、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により設定される分割数の、複数の平行領域を設定するものである。
【００９４】
なお、分割数は任意に設定でき、例えば術者がモニタ装置５００上にて光立体構造像変換部２２４を確認することで、観察部位（例えば大腸）、疾患状態等を考慮してＩ／Ｆ部２３１を介して平行領域設定部２２５に対して分割数を設定することが可能となっている。
【００９５】
領域特徴情報算出部２２６は、平行領域毎の光構造情報を基準層に直交する方向に沿って積分し、該平行領域毎の領域特徴情報としてのピットパターンを算出するものである。
【００９６】
平行断面画像生成部２２７は、領域特徴情報算出部２２６が算出した領域特徴情報としてのピットパターンが現れた積分画像である平行断面画像を生成するものである。
【００９７】
なお、平行断面画像生成部２２７が生成する平行断面画像は、積分画像に限らず、MIP（Maximum intensity projection：最大値投影処理）画像，MINIP（Minimum intensity projection：最小値投影処理）画像のいずれかでも良い。例えば術者はＩ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により平行断面画像生成部２２７の処理方法を設定することができ、平行断面画像生成部２２７の処理は構造の特徴を強調して見ることができるように使い分けることが望ましい。また、大腸正常部の腺管構造のような規則正しい配列のような構造では、平行断面画像生成部２２７の処理により生成される画像は積分画像が好ましい。また、平行断面画像生成部２２７が生成する平行断面画像は、積分処理、最大値投影処理、最小値投影処理等の処理を行わず、抽出領域の断面画像としてもよい。
【００９８】
癌化レベル判定部２２８は、平行断面画像生成部２２７が生成した平行断面画像を空間周波数解析（フーリエ解析）し、前記の異なる高さ位置におけるそれぞれの平行断面画像において、正常部/異常部の判定をするための画像解析（癌化レベル判定）を行うものである。癌化レベル判定部２２８は、ある高さ位置の平行断面画像の解析（癌化レベル判定）が終わったら、次に異なる高さの平行断面画像で同様の解析（癌化レベル判定）を行なう。
【００９９】
なお、正常部/異常部の判定（癌化レベル判定）をするための平行断面画像の解析領域は、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により設定できる。
【０１００】
また、癌化レベル判定部２２８におけるパターン配列の異常を検出する処理（癌化レベル判定）は、フーリエ変換に限らず、その他のパターン認識手段を用いても良い。また、複数のピットのパターンからの判定に限らず、ひとつのピットの形状を抽出し、円形からの逸脱度で判定をしてもよい。隣接ピットとの距離で判定してもよい。これらを複合的に組み合わせて、判定パラメータを算出しても良い。
【０１０１】
立体特徴像生成部２２９は、癌化レベル判定部２２８における解析結果により得られた情報に基づいて、光立体構造像構築部２２１が構築した光立体構造像をさらに再構築した立体特徴像を生成するものである。
【０１０２】
表示制御部２３０は、操作制御部３２からの指定信号に基づき、光立体構造像、３次元変換光構造像、立体特徴像等の少なくとも１つの像をモニタ装置５００に表示させるものである。
【０１０３】
Ｉ／Ｆ部２３１は、操作制御部３２からの設定信号、指定信号を各部に送信する通信インターフェイス部である。
【０１０４】
例えば、立体特徴像生成部２２９が病変部の３次元的な領域を強調して表示するために、表示制御部２３０はモニタ装置５００に病変部の光立体構造像構築部２２１が構築した光立体構造像にある一定の信号を印加して立体特徴像を再構築することで、表示制御部２３０が正常部とは異なる濃度や色で強調した像を表示する。この再構築された立体特徴像により、立体的な病変部の変化、具体的には病変部の３次元的な立体分布像を観察することが可能になる。
【０１０５】
なお、表示制御部２３０は、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により、再構築された立体特徴像上の任意の断層像をモニタ装置５００に表示させることができ、この任意の断層像において２次元的に表示することで、任意の部位（深さ）での２次元的な病変部の分布像の詳細観察も可能となる。
【０１０６】
このように構成された本実施形態の光構造観察装置としての画像診断装置１０の作用について、図６のフローチャートを用い、図７ないし図１６を参照して説明する。
【０１０７】
図６は図１の画像診断装置の作用を説明するフローチャートであって、図７ないし図１７は図６の処理を説明するための図である。
【０１０８】
術者は、画像診断装置１０を構成する、内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、ＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置５００の各部に電源を投入し、内視鏡１００の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブ６００の挿入部６０２の先端部を、例えば大腸の粘膜（測定対象Ｓ）に近づけて、ＯＣＴプローブ６００により光走査を開始する。
【０１０９】
画像診断装置１０のＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２では、図６に示すように、光構造情報検出部２２０が干渉光検出部２０で検出した干渉信号から、図７に示すような断層像を構成するスキャン面９２０での光構造情報を検出し（ステップＳ１）、光立体構造像構築部２２１が光構造情報検出部２２０により検出した光構造情報に基づいて図８に示すような光立体構造像９３０を生成する（ステップＳ２）。
【０１１０】
この図８の光立体構造像９３０では、腺管（ｃｒｙｐｔ）が粘膜筋板９５０を基板として略垂直に粘膜層に形成されるため、腺管の向き（図８中の矢印９００）はランダムな向きとなっている。
【０１１１】
なお、このとき、表示制御部２３０は、光立体構造像構築部２２１からの光立体構造像９３０の画像をＩ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の指定信号によりモニタ装置５００に出力することができる。
【０１１２】
次に、処理部２２では、表示制御部２３０が光立体構造像構築部２２１により生成された光立体構造像９３０を構成するスキャン面９２０での光構造情報をモニタ装置５００に表示させ、中間層抽出部２２２がこのスキャン面９２０での光構造情報において、例えば測定対象Ｓが大腸の粘膜の場合、中間層として粘膜筋板９５０を抽出する（ステップＳ３）。
【０１１３】
具体的には、中間層抽出部２２２は、画像信号強度を解析することで粘膜筋板を抽出する。つまり、中間層抽出部２２２は、図９に示すように、光立体構造像９３０を構成する各スキャン面９２０において、最初の画像信号強度が強い部分９５１ａが粘膜表面９５１であり、次の画像信号強度が強い部分９５０ａが粘膜筋板９５０に相当すると判断して粘膜筋板９５０の層位置を抽出する。
【０１１４】
そして、処理部２２では、平坦化処理部２２３が中間層抽出部２２２により抽出された粘膜筋板９５０の層位置を平坦にするために、抽出された粘膜筋板９５０をある基準の位置になるように深さ方向の光構造情報をシフトさせ、図１０に示すように、粘膜筋板９５０を平坦化する（ステップＳ４）。 続いて、処理部２２では、光立体構造像変換部２２４が平坦化処理部２２３により平坦化された粘膜筋板９５０が光立体構造像の基準面となるように、光立体構造像９３０を図１１に示すような光立体構造像９３０ａに変換する（ステップＳ５）。
【０１１５】
なお、このとき、表示制御部２３０は、光立体構造像変換部２２４からの光立体構造像９３０ａの画像をＩ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の指定信号によりモニタ装置５００に出力することができ、図１１に示すように、光立体構造像９３０ａでは平坦化された粘膜筋板９５０を基板として略垂直に粘膜層に形成されるため、腺管（ｃｒｙｐｔ）が正常な場合には腺管（ｃｒｙｐｔ）の向き（図１１中の矢印９００）は規則的な配向となっている。このように光立体構造像９３０ａによって視覚的に容易に腺管（ｃｒｙｐｔ）の状態を判断することができる。
【０１１６】
次に、処理部２２では、図１２に示すように、平行領域設定部２２５が光立体構造像変換部２２４を基準層に直交する方向に沿った平行面にて異なる深さで切断し、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により設定される分割数の、複数の平行領域を設定する（ステップＳ６）。なお、図１２は図１１における立体特徴像の深さ方向の一断面９３０ｂを示している。
【０１１７】
このとき、平行領域設定部２２５での複数の平行領域の分割数は任意に設定でき、例えば術者がモニタ装置５００上にて光立体構造像変換部２２４を確認することで、観察部位（例えば大腸）、疾患状態等を考慮してＩ／Ｆ部２３１を介して平行領域設定部２２５に対して平行領域の分割数を設定することができる。
【０１１８】
図１２では８分割を一例として示しており、以下説明を簡略化するため、平行領域９６０（ｉ）、９６０（ｊ）、９６０（ｋ）の３つの異なる深さの平行領域を用いるものとする。
【０１１９】
そして、処理部２２では、領域特徴情報算出部２２６が平行領域毎の光構造情報を基準層に直交する方向に沿って積分し、該平行領域毎の領域特徴情報としてのピットパターンを算出する（ステップＳ７）。
【０１２０】
続いて、処理部２２では、図１３に示すように、平行断面画像生成部２２７が領域特徴情報算出部２２６にて算出した、平行領域毎、例えば平行領域９６０（ｉ）の領域特徴情報としてのピットパターンが現れた積分画像である平行断面画像９７０を生成する（ステップＳ８）。
【０１２１】
次に、処理部２２は、癌化レベル判定部２２８において、平行断面画像生成部２２７が生成した平行断面画像９７０を空間周波数解析（フーリエ解析）し、前記の異なる高さ位置における平行領域９６０（ｉ）、９６０（ｊ）、９６０（ｋ）のそれぞれの平行断面画像において、正常部/異常部の判定をするための画像解析（癌化レベル判定）を行う（ステップＳ９）。
【０１２２】
例えば、正常部大腸のピットパターンは、直径約１００μｍの円形のパターンが規則的に配列している。癌化レベル判定部２２８は、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号に基づいて平行断面画像において、ある点を中心として、例えば約５００μｍの解析領域を設定し、その解析領域をフーリエ変換する。フーリエ変換後の画像では、解析領域が正常なエリアの場合、１００μｍ周期の近傍に鋭いピークが検出される。一方、解析領域が病変部になると、この規則的な配列が消失していくため、フーリエ変換後の画像では、ピークが鈍くなり、最後に消失する。
【０１２３】
癌化レベル判定部２２８は、このフーリエ解析画像の変換値（ピーク出現量）を特徴量として抽出する。
【０１２４】
そして、癌化レベル判定部２２８は、解析領域を平行断面画像上で移動しながらフーリエ解析を繰り返しことで、特徴量（ピーク出現量）に基づく腺管構造の癌化情報を取得し、腺管構造の正常部と異常部（あるいは癌化の度合い）の判定を行なう。
【０１２５】
ステップＳ９においては、癌化レベル判定部２２８は、ある高さの平行断面画像の解析が終わったら、次に異なる高さの平行断面画像で同様の解析を行う。これにより、病変部の水平方向の情報だけでなく深さ方向の癌化情報も取得する。すなわち、図１４に示すように、癌化レベル判定部２２８により、異なる深さ毎（平行領域９６０（ｉ）、９６０（ｊ）、９６０（ｋ））の平行断面画像上で異常な形状をした腺管が占めるエリア、すなわち病変の占めるエリア９７１（ｉ）、９７１（ｊ）、９７１（ｋ）の３次元的な癌化情報の分布が得られることになる。
【０１２６】
次に、処理部２２は、立体特徴像生成部２２９にて癌化レベル判定部２２８における解析結果により得られた情報に基づいて、図１５に示すように、例えば光立体構造像構築部２２１が構築した光立体構造像９８０に癌化情報画像９８１を重畳し再構築した癌化情報の分布像としての立体特徴像９８１を生成する（ステップＳ１０）。
【０１２７】
そして、本実施形態では、処理部２２は、表示制御部２３０にて、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により、光立体構造像構築部２２１による光立体構造像９８０、光立体構造像変換部２２４による３次元変換光構造像９３０（図８参照）、立体特徴像生成部２２９による立体特徴像９８２の少なくとも１つをモニタ装置５００に表示させる。
【０１２８】
なお、表示制御部２３０は、図１６に示すように、立体特徴像９８２の深さ方向の任意の断面像９８５上に癌化情報画像９８５ａを２次元的な癌化情報の分布像として表示することもできるし、また図１７に示すように、任意の深さ位置の立体特徴像の平行領域９６０（ｉ）、９６０（ｊ）、９６０（ｋ）のそれぞれの癌化情報画像９９０（ｉ）、９９０（ｊ）、９９０（ｋ）を２次元的な癌化情報の分布像としてモニタ装置５００に表示させることもできる。 上記本実施形態の光構造観察装置としての画像診断装置１０は、腺管構造が粘膜表面に現れる臓器であれば適用可能であり、例えば、胃、十二指腸、空腸、回腸、結腸、直腸は、適用可能である。粘膜上皮が扁平上皮で、新生血管が現れることが特徴である食道、咽頭、喉頭、胆管、膵管、膀胱、膣、子宮などは、新生血管を認識することで適用が可能となる。新生血管特有の模様の有無を、パターン認識手法を用いて、正常部と異常部の領域を色分けすることで、深さ方向の異常部の抽出が可能となる。
【０１２９】
以上、本発明の光構造観察装置としての画像診断装置１０について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１３０】
１０…画像診断装置、２２…処理部、１００…内視鏡、２００…内視鏡プロセッサ、２２０…光構造情報検出部、２２１…光立体構造像構築部、２２２…中間層抽出部、２２３…平坦化処理部、２２４…光立体構造像変換部、２２５…平行領域設定部、２２６…領域特徴情報算出部、２２７…平行断面画像生成部、２２８…癌化レベル判定部、２２９…立体特徴像生成部、２３０…表示制御部、２３１…Ｉ／Ｆ部、３００…光源装置、４００…ＯＣＴプロセッサ、５００…モニタ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は光構造観察装置、その構造情報処理方法及び光構造観察装置を備えた内視鏡装置に係り、特に被計測物体の構造情報の情報処理に特徴のある光構造観察装置、その構造情報処理方法及び光構造観察装置を備えた内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば医療分野などで、非侵襲で生体内部の断層像を得る方法の一つとして、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）計測が利用されるようになってきた。このＯＣＴ計測は超音波計測に比べ、分解能が１０μｍ程度と一桁高く、生体内部の詳細な断層像が得られるという利点がある。
【０００３】
ＯＣＴ計測は上述したように特定の領域の光断層像を取得する方法であるが、内視鏡下では、例えば癌病変部を通常照明光内視鏡や特殊光内視鏡の観察により発見し、その領域をＯＣＴ測定することで、癌病変部がどこまで浸潤しているかを見わけることが可能となる。また、測定光の光軸を２次元的に走査することで、ＯＣＴ計測による深さ情報と合わせて３次元的な情報を取得することができる。
【０００４】
ＯＣＴ計測と３次元コンピュータグラフィック技術の融合により、マイクロメートルオーダの分解能を持つ３次元構造モデルを表示することが可能となることから、以下ではこのＯＣＴ計測による３次元構造モデルを光立体構造像（あるいは光立体構造情報）と呼ぶ。
【０００５】
一般に、大腸癌の内視鏡診断では、内視鏡下で腺管（ｃｒｙｐｔ）を観察し、ピットパターンと呼ばれる大腸の粘膜構造による分類が行われ、このような腺管構造を詳細に観察するために、色素などを使用して組織構造の特徴を明瞭にさせて拡大内視鏡で観察することが行なわれている。また、色素散布による検査時間やコスト増加の問題点を解決し、容易に観察を可能とするために、２次元の粘膜表面の凹凸を画像処理により色コントラストを再現する方法も提案されている（特許文献１）。
【０００６】
一方、前述したＯＣＴ計測で大腸粘膜を３次元的に測定すると、腺管構造の３次元構造が抽出でき、表面付近の情報はピットパターンと同様な構造が得られる。さらにＯＣＴ計測では３次元構造が得られるため、腺管構造の深度方向の変化が観測される。大腸が癌になると粘膜層の腺管構造が崩れることが知られており、その中から腺管を抽出して3次元的な形状を分析することで、正常と病変部の違いを数値的に分析できることが知られている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２５０２５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Journal of Biomedical Optics Vol. 13, p. 054055 (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ピットパターン診断は、あくまでも粘膜表面の画像を基づいてその進行度を判断する手法であり、深達度に関する情報は経験的なものでしかなく、表面の腺管構造は分かるが内部構造は分からない。また、ＯＣＴ計測による３次元的な測定での腺管の抽出では構造が視覚的にわかりにくく、また立体的な病変部の変化を画像化するのは困難である。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、生体組織等の層構造を有する被計測物体の内部を３次元的に構造解析することのできる光構造観察装置、その構造情報処理方法及び光構造観察装置を備えた内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の光構造観察装置は、低干渉光を用いて層構造を有する被計測物体の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記被計測物体の光構造情報を、前記スキャン面に直交する方向である第３の方向に沿って位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造像を構築する光構造観察装置において、前記光立体構造像に複数の演算領域を設定する演算領域設定手段と、前記演算領域毎に所定演算を実行して前記光構造情報の領域特徴情報を算出する領域特徴情報算出手段と、前記領域特徴情報に基づき、前記演算領域内の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、前記特徴量に基づく立体特徴像を生成する立体特徴像生成手段と、を備えて構成される。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の光構造観察装置では、前記演算領域設定手段が前記光立体構造像に複数の演算領域を設定し、前記領域特徴情報算出手段が前記演算領域毎に所定演算を実行して前記光構造情報の領域特徴情報を算出し、前記特徴量抽出手段が前記領域特徴情報に基づき、前記演算領域内の特徴量を抽出し、前記立体特徴像生成手段が前記特徴量に基づく立体特徴像を生成することで、生体組織等の層構造を有する被計測物体の内部を３次元的に構造解析することを可能とする。
【００１３】
請求項２に記載の光構造観察装置のように、請求項１に記載の光構造観察装置であって、前記演算領域設定手段は、前記光立体構造像を構成する前記光構造情報より前記被計測物体内の所望の中間層を抽出する中間層抽出手段と、前記中間層を平坦化する層平坦化手段と、平坦化された前記中間層を基準層として前記光立体構造像を再構築し３次元変換光構造像を生成する構造像変換手段と、前記３次元変換光構造像上において前記基準層に平行な平行面にて前記３次元変換光構造像を切断し前記基準層に直交する所定間隔の複数の平行領域を設定する平行領域設定手段と、を備えて構成され、前記平行領域を前記演算領域として設定することが好ましい。
【００１４】
請求項３に記載の光構造観察装置のように、請求項２に記載の光構造観察装置であって、前記特徴量抽出手段は、前記平行領域毎の前記領域特徴情報に基づく平行断面画像を生成する平行断面画像生成手段と、前記平行断面画像を空間周波数解析することにより前記特徴量を抽出する画像解析手段と、を備えて構成されることが好ましい。
【００１５】
請求項４に記載の光構造観察装置のように、請求項２または３に記載の光構造観察装置であって、前記領域特徴情報抽出手段は、前記平行領域内の前記光構造情報を前記基準層に直交する方向に沿って、積分処理、最大値投影処理及び最小値投影処理のいずれか１つを前記所定処理として実行し前記領域特徴情報を抽出することが好ましい。
【００１６】
請求項５に記載の光構造観察装置のように、請求項２ないし４のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記立体特徴像は、前記特徴量の分布像であることが好ましい。
【００１７】
請求項６に記載の光構造観察装置のように、請求項２ないし５のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記光立体構造像、前記３次元変換光構造像、前記立体特徴像の少なくとも１つを表示手段に表示させる表示制御手段をさらに備えることが好ましい。
【００１８】
請求項７に記載の光構造観察装置のように、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記被計測物体は、生体管腔臓器であることが好ましい。
【００１９】
請求項８に記載の光構造観察装置のように、請求項７に記載の光構造観察装置であって、前記基準層は、粘膜筋板であることが好ましい。
【００２０】
請求項９に記載の光構造観察装置のように、請求項７または８に記載の光構造観察装置であって、前記光構造情報は、前記生体管腔臓器における腺窩構造を含む構造情報であることが好ましい。
【００２１】
請求項１０に記載の光構造観察装置のように、請求項７ないし９のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記特徴量は、前記光構造情報に基づく前記生体管腔臓器の癌化の度合いを示すことが好ましい。
【００２２】
本発明の請求項１１に記載の光構造観察装置の構造情報処理方法は、低干渉光を用いて層構造を有する被計測物体の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記被計測物体の光構造情報を、前記スキャン面に直交する方向である第３の方向に位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造像を構築する光構造観察装置の構造情報処理方法において、前記光立体構造像に複数の演算領域を設定する演算領域設定ステップと、前記演算領域毎に所定演算を実行して前記光構造情報の領域特徴情報を算出する領域特徴情報算出ステップと、前記領域特徴情報に基づき、前記演算領域内の特徴量を抽出する特徴量抽出ステップと、前記特徴量に基づく立体特徴像を生成する立体特徴像生成ステップと、を備えて構成される。
【００２３】
本発明の請求項１２に記載の内視鏡装置は、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の光構造観察装置と、管腔内に挿入する挿入部を有し、前記低干渉光を送受光するプローブを前記挿入部に挿通可能な内視鏡と、を備えて構成される。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、生体組織等の層構造を有する被計測物体の内部を３次元的に構造解析することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る画像診断装置を示す外観図
【図２】図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図
【図３】図２のＯＣＴプローブの断面図
【図４】図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて光構造情報を得る様子を示す図
【図５】図２の処理部の構成を示すブロック図
【図６】図１の画像診断装置の作用を説明するフローチャート
【図７】図６の処理を説明するための第１の図
【図８】図５の光立体構造像構築部により生成された光立体構造像を示す図
【図９】図６の処理を説明するための第２の図
【図１０】図６の処理を説明するための第３の図
【図１１】図５の光立体構造像変換部により変換された光立体構造像を示す図
【図１２】図６の処理を説明するための第４の図
【図１３】図５の平行断面画像生成部が生成したピットパターンが現れた平行断面画像の一例を示す図
【図１４】図６の処理を説明するための第５の図
【図１５】図６の処理により生成された立体特徴像の表示の一例を示す図
【図１６】図１５の立体特徴像の深さ方向の任意の断面像を示す図
【図１７】任意の深さ位置の図１５の立体特徴像の平行断層像を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２７】
＜画像診断装置の外観＞
図１は本発明に係る画像診断装置を示す外観図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の光構造観察装置としての画像診断装置１０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、ＯＣＴプロセッサ４００、及び表示手段としてのモニタ装置５００とから構成されている。尚、内視鏡プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよい。
【００２９】
内視鏡１００は、手元操作部１１２と、この手元操作部１１２に連設される挿入部１１４とを備える。術者は手元操作部１１２を把持して操作し、挿入部１１４を被検者の体内に挿入することによって観察を行う。
【００３０】
手元操作部１１２には、鉗子挿入部１３８が設けられており、この鉗子挿入部１３８が先端部１４４の鉗子口１５６に連通されている。本発明に係る画像診断装置１０では、ＯＣＴプローブ６００を鉗子挿入部１３８から挿入することによって、ＯＣＴプローブ６００を鉗子口１５６から導出する。ＯＣＴプローブ６００は、鉗子挿入部１３８から挿入され、鉗子口１５６から導出される挿入部６０２と、術者がＯＣＴプローブ６００を操作するための操作部６０４、及びコネクタ４１０を介してＯＣＴプロセッサ４００と接続されるケーブル６０６から構成されている。
【００３１】
＜内視鏡、内視鏡プロセッサ、光源装置の構成＞
［内視鏡］
内視鏡１００の先端部１４４には、観察光学系１５０、照明光学系１５２、及びＣＣＤ（不図示）が配設されている。
【００３２】
観察光学系１５０は、被検体を図示しないＣＣＤの受光面に結像させ、ＣＣＤは受光面上に結像された被検体像を各受光素子によって電気信号に変換する。この実施の形態のＣＣＤは、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが所定の配列（ベイヤー配列、ハニカム配列）で画素毎に配設されたカラーＣＣＤである。
【００３３】
［光源装置］
光源装置３００は、可視光を図示しないライトガイドに入射させる。ライトガイドの一端はＬＧコネクタ１２０を介して光源装置３００に接続され、ライトガイドの他端は照明光学系１５２に対面している。光源装置３００から発せられた光は、ライトガイドを経由して照明光学系１５２から出射され、観察光学系１５０の視野範囲を照明する。
【００３４】
［内視鏡プロセッサ］
内視鏡プロセッサ２００には、ＣＣＤから出力される画像信号が電気コネクタ１１０を介して入力される。このアナログの画像信号は、内視鏡プロセッサ２００内においてデジタルの画像信号に変換され、モニタ装置５００の画面に表示するための必要な処理が施される。
【００３５】
このように、内視鏡１００で得られた観察画像のデータが内視鏡プロセッサ２００に出力され、内視鏡プロセッサ２００に接続されたモニタ装置５００に画像が表示される。
【００３６】
＜ＯＣＴプロセッサ、ＯＣＴプローブの内部構成＞
図２は図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図である。
【００３７】
［ＯＣＴプロセッサ］
図２に示すＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）計測法による測定対象の光断層画像を取得するためのもので、測定のための光Ｌａを射出する第１の光源（第１の光源ユニット）１２と、第１の光源１２から射出された光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２に分岐するとともに、被検体である測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３と参照光Ｌ２を合波して干渉光Ｌ４を生成する光ファイバカプラ（分岐合波部）１４と、光ファイバカプラ１４で分岐された測定光Ｌ１を測定対象まで導波するとともに測定対象からの戻り光Ｌ３を導波する回転側光ファイバＦＢ１を備えるＯＣＴプローブ６００と、測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１まで導波するとともに回転側光ファイバＦＢ１によって導波された戻り光Ｌ３を導波する固定側光ファイバＦＢ２と、回転側光ファイバＦＢ１を固定側光ファイバＦＢ２に対して回転可能に接続し、測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３を伝送する光コネクタ１８と、光ファイバカプラ１４で生成された干渉光Ｌ４を干渉信号として検出する干渉光検出部２０と、この干渉光検出部２０によって検出された干渉信号を処理して光構造情報を取得し、処理部２２を有する。また、処理部２２で取得された光構造情報に基づいて画像はモニタ装置５００に表示される。
【００３８】
また、ＯＣＴプロセッサ４００は、測定の目印を示すためのエイミング光（第２の光束）Ｌｅを射出する第２の光源（第２の光源ユニット）１３と、参照光Ｌ２の光路長を調整する光路長調整部２６と、第１の光源１２から射出された光Ｌａを分光する光ファイバカプラ２８と、光ファイバカプラ１４で合波された戻り光Ｌ４およびＬ５を検出する検出器３０ａおよび３０ｂと、処理部２２への各種条件の入力、設定の変更等を行う操作制御部３２とを有する。
【００３９】
なお、図２に示すＯＣＴプロセッサ４００においては、上述した射出光Ｌａ、エイミング光Ｌｅ、測定光Ｌ１、参照光Ｌ２および戻り光Ｌ３などを含む種々の光を各光デバイスなどの構成要素間で導波し、伝送するための光の経路として、回転側光ファイバＦＢ１および固定側光ファイバＦＢ２を含め種々の光ファイバＦＢ（ＦＢ３、ＦＢ４、ＦＢ５、ＦＢ６、ＦＢ７、ＦＢ８など）が用いられている。
【００４０】
第１の光源１２は、ＯＣＴの測定のための光（例えば、波長１．３μｍのレーザ光あるいは低コヒーレンス光）を射出するものであり、この第１の光源１２は周波数を一定の周期で掃引させながら赤外領域である、例えば波長１．３μｍを中心とするレーザ光Ｌａを射出する光源である。この第１の光源１２は、レーザ光あるいは低コヒーレンス光Ｌａを射出する光源１２ａと、光源１２ａから射出された光Ｌａを集光するレンズ１２ｂとを備えている。また、詳しくは後述するが、第１の光源１２から射出された光Ｌａは、光ファイバＦＢ４、ＦＢ３を介して光ファイバカプラ１４で測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割され、測定光Ｌ１は光コネクタ１８に入力される。
【００４１】
また、第２の光源１３は、エイミング光Ｌｅとして測定部位を確認しやすくするために可視光を射出するものである。例えば、波長０．６６μｍの赤半導体レーザ光、波長０．６３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光、波長０．４０５μｍの青半導体レーザ光などを用いることができる。そこで、第２の光源１３としては、例えば赤色あるいは青色あるいは緑色のレーザ光を射出する半導体レーザ１３ａと、半導体レーザ１３ａから射出されたエイミング光Ｌｅを集光するレンズ１３ｂを備えている。第２の光源１３から射出されたエイミング光Ｌｅは、光ファイバＦＢ８を介して光コネクタ１８に入力される。
【００４２】
光コネクタ１８では、測定光Ｌ１とエイミング光Ｌｅとが合波され、ＯＣＴプローブ６００内の回転側光ファイバＦＢ１に導波される。
【００４３】
光ファイバカプラ（分岐合波部）１４は、例えば２×２の光ファイバカプラで構成されており、固定側光ファイバＦＢ２、光ファイバＦＢ３、光ファイバＦＢ５、光ファイバＦＢ７とそれぞれ光学的に接続されている。
【００４４】
光ファイバカプラ１４は、第１の光源１２から光ファイバＦＢ４およびＦＢ３を介して入射した光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割し、測定光Ｌ１を固定側光ファイバＦＢ２に入射させ、参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５に入射させる。
【００４５】
さらに、光ファイバカプラ１４は、光ファイバＦＢ５に入射され後述する光路長調整部２６によって周波数シフトおよび光路長の変更が施されて光ファイバＦＢ５を戻った光Ｌ２と、後述するＯＣＴプローブ６００で取得され固定側光ファイバＦＢ２から導波された光Ｌ３とを合波し、光ファイバＦＢ３（ＦＢ６）および光ファイバＦＢ７に射出する。
【００４６】
ＯＣＴプローブ６００は、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２と接続されており、固定側光ファイバＦＢ２から、光コネクタ１８を介して、エイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１が回転側光ファイバＦＢ１に入射される。入射されたこのエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して測定対象Ｓに照射する。そして測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を取得し、取得した戻り光Ｌ３を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２に射出するようになっている。
【００４７】
光コネクタ１８は、測定光（第１の光束）Ｌ１とエイミング光（第２の光束）Ｌｅとを合波するものである。
【００４８】
干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ６および光ファイバＦＢ７と接続されており、光ファイバカプラ１４で参照光Ｌ２と戻り光Ｌ３とを合波して生成された干渉光Ｌ４およびＬ５を干渉信号として検出するものである。
【００４９】
ここで、ＯＣＴプロセッサ４００は、光ファイバカプラ２８から分岐させた光ファイバＦＢ６上に設けられ、干渉光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ａと、光ファイバＦＢ７の光路上に干渉光Ｌ５の光強度を検出する検出器３０ｂとを有している。
【００５０】
干渉光検出部２０は、検出器３０ａおよび検出器３０ｂの検出結果に基づいて、光ファイバＦＢ６から検出する干渉光Ｌ４と光ファイバＦＢ７から検出する干渉光Ｌ５をフーリエ変換することにより、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光（あるいは後方散乱光）の強度を検出する。
【００５１】
処理部２２は、干渉光検出部２０で抽出した干渉信号から、測定位置におけるＯＣＴプローブ６００と測定対象Ｓとの接触している領域、より正確にはＯＣＴプローブ６００のプローブ外筒（後述）の表面と測定対象Ｓの表面とが接触しているとみなせる領域を検出し、さらに、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から光構造情報を取得し、取得した光構造情報に基づいて光立体構造像を生成すると共に、この光立体構造像に対して各種処理を施した画像をモニタ装置５００へ出力する。処理部２２の詳細な構成は後述する。
【００５２】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５の参照光Ｌ２の射出側（すなわち、光ファイバＦＢ５の光ファイバカプラ１４とは反対側の端部）に配置されている。
【００５３】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５から射出された光を平行光にする第１光学レンズ８０と、第１光学レンズ８０で平行光にされた光を集光する第２光学レンズ８２と、第２光学レンズ８２で集光された光を反射する反射ミラー８４と、第２光学レンズ８２および反射ミラー８４を支持する基台８６と、基台８６を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構８８とを有し、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変化させることで参照光Ｌ２の光路長を調整する。
【００５４】
第１光学レンズ８０は、光ファイバＦＢ５のコアから射出された参照光Ｌ２を平行光にするとともに、反射ミラー８４で反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５のコアに集光する。
【００５５】
また、第２光学レンズ８２は、第１光学レンズ８０により平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー８４上に集光するとともに、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２を平行光にする。このように、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２とにより共焦点光学系が形成されている。
【００５６】
さらに、反射ミラー８４は、第２光学レンズ８２で集光される光の焦点に配置されており、第２光学レンズ８２で集光された参照光Ｌ２を反射する。
【００５７】
これにより、光ファイバＦＢ５から射出した参照光Ｌ２は、第１光学レンズ８０により平行光になり、第２光学レンズ８２により反射ミラー８４上に集光される。その後、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ８２により平行光になり、第１光学レンズ８０により光ファイバＦＢ５のコアに集光される。
【００５８】
また、基台８６は、第２光学レンズ８２と反射ミラー８４とを固定し、ミラー移動機構８８は、基台８６を第１光学レンズ８０の光軸方向（図２矢印Ａ方向）に移動させる。
【００５９】
ミラー移動機構８８で、基台８６を矢印Ａ方向に移動させることで、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変更することができ、参照光Ｌ２の光路長を調整することができる。
【００６０】
抽出領域設定手段としての操作制御部３２は、キーボード、マウス等の入力手段と、入力された情報に基づいて各種条件を管理する制御手段とを有し、処理部２２に接続されている。操作制御部３２は、入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、処理部２２における各種処理条件等の入力、設定、変更等を行う。
【００６１】
なお、操作制御部３２は、操作画面をモニタ装置５００に表示させてもよいし、別途表示部を設けて操作画面を表示させてもよい。また、操作制御部３２で、第１の光源１２、第２の光源１３、光コネクタ１８、干渉光検出部２０、光路長ならびに検出器３０ａおよび３０ｂの動作制御や各種条件の設定を行うようにしてもよい。
【００６２】
［ＯＣＴプローブ］
図３は図２のＯＣＴプローブの断面図である。
【００６３】
図３に示すように、挿入部６０２の先端部は、プローブ外筒６２０と、キャップ６２２と、回転側光ファイバＦＢ１と、バネ６２４と、固定部材６２６と、光学レンズ６２８とを有している。
【００６４】
プローブ外筒（シース）６２０は、可撓性を有する筒状の部材であり、光コネクタ１８においてエイミング光Ｌｅが合波された測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３が透過する材料からなっている。なお、プローブ外筒６２０は、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）および戻り光Ｌ３が通過する先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端、以下プローブ外筒６２０の先端と言う）側の一部が全周に渡って光を透過する材料（透明な材料）で形成されていればよく、先端以外の部分については光を透過しない材料で形成されていてもよい。
【００６５】
キャップ６２２は、プローブ外筒６２０の先端に設けられ、プローブ外筒６２０の先端を閉塞している。
【００６６】
回転側光ファイバＦＢ１は、線状部材であり、プローブ外筒６２０内にプローブ外筒６２０に沿って収容されており、固定側光ファイバＦＢ２から射出され、光コネクタ１８で光ファイバＦＢ８から射出されたエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を光学レンズ６２８まで導波するとともに、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに照射して光学レンズ６２８で取得した測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を光コネクタ１８まで導波し、固定側光ファイバＦＢ２に入射する。
【００６７】
ここで、回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２とは、光コネクタ１８によって接続されており、回転側光ファイバＦＢ１の回転が固定側光ファイバＦＢ２に伝達しない状態で、光学的に接続されている。また、回転側光ファイバＦＢ１は、プローブ外筒６２０に対して回転自在、及びプローブ外筒６２０の軸方向に移動自在な状態で配置されている。
【００６８】
バネ６２４は、回転側光ファイバＦＢ１の外周に固定されている。また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、光コネクタ１８に接続されている。
【００６９】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１の測定側先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端）に配置されており、先端部が、回転側光ファイバＦＢ１から射出された測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し集光するために略球状の形状で形成されている。
【００７０】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１から射出した測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し照射し、測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を集光し回転側光ファイバＦＢ１に入射する。
【００７１】
固定部材６２６は、回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８との接続部の外周に配置されており、光学レンズ６２８を回転側光ファイバＦＢ１の端部に固定する。ここで、固定部材６２６による回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８の固定方法は、特に限定されず、接着剤により、固定部材６２６と回転側光ファイバＦＢ１および光学レンズ６２８を接着させて固定されても、ボルト等を用い機械的構造で固定してもよい。なお、固定部材６２６は、ジルコニアフェルールやメタルフェルールなど光ファイバの固定や保持あるいは保護のために用いられるものであれば、如何なるものを用いても良い。
【００７２】
また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、後述する回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６によって回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４を回転させることで、光学レンズ６２８をプローブ外筒６２０に対し、矢印Ｒ２方向に回転させる。また、光コネクタ１８は、回転エンコーダを備え、回転エンコーダからの信号に基づいて光学レンズ６２８の位置情報（角度情報）から測定光Ｌ１の照射位置を検出する。つまり、回転している光学レンズ６２８の回転方向における基準位置に対する角度を検出して、測定位置を検出する。
【００７３】
さらに、回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８は、後述する駆動部により、プローブ外筒６２０内部を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブ外筒６２０の先端方向）に移動可能に構成されている。
【００７４】
また、図３左側は、ＯＣＴプローブ６００の操作部６０４における回転側光ファイバＦＢ１等の駆動部の概略を示す図である。
【００７５】
プローブ外筒６２０は、固定部材６７０に固定されている。これに対し、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６は、モータ６５２の回転に応じてギア６５４を介して回転するように構成されている。回転筒６５６は、光コネクタ１８に接続されており、測定光Ｌ１及び戻り光Ｌ３は、光コネクタ１８を介して回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２間を伝送される。
【００７６】
また、これらを内蔵するフレーム６５０は支持部材６６２を備えており、支持部材６６２は、図示しないネジ孔を有している。ネジ孔には進退移動用ボールネジ６６４が咬合しており、進退移動用ボールネジ６６４には、モータ６６０が接続されている。したがって、モータ６６０を回転駆動することによりフレーム６５０を進退移動させ、これにより回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８を図３のＳ１及びＳ２方向に移動させることが可能となっている。
【００７７】
ＯＣＴプローブ６００は、以上のような構成であり、光コネクタ１８により回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４が、図３中矢印Ｒ２方向に回転されることで、光学レンズ６２８から射出される測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し、矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に対し走査しながら照射し、戻り光Ｌ３を取得する。エイミング光Ｌｅは、測定対象Ｓに、例えば青色、赤色あるいは緑色のスポット光として照射され、このエイミング光Ｌｅの反射光は、モニタ装置５００に表示された観察画像に輝点としても表示される。
【００７８】
これにより、プローブ外筒６２０の円周方向の全周において、測定対象Ｓの所望の部位を正確にとらえることができ、測定対象Ｓを反射した戻り光Ｌ３を取得することができる。
【００７９】
さらに、光立体構造像を生成するための複数の光構造情報を取得する場合は、駆動部により光学レンズ６２８が矢印Ｓ１方向の移動可能範囲の終端まで移動され、断層像からなる光構造情報を取得しながら所定量ずつＳ２方向に移動し、又は光構造情報取得とＳ２方向への所定量移動を交互に繰り返しながら、移動可能範囲の終端まで移動する。
【００８０】
このように測定対象Ｓに対して所望の範囲の複数の光構造情報を得て、取得した複数の光構造情報に基づいて光立体構造像を得ることができる。
【００８１】
つまり、干渉信号により測定対象Ｓの深さ方向（第１の方向）の光構造情報を取得し、測定対象Ｓに対し図３矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に走査することで、第１の方向と、該第１の方向と直交する第２の方向とからなるスキャン面での光構造情報を取得することができ、さらには、このスキャン面に直交する第３の方向に沿ってスキャン面を移動させることで、光立体構造像を生成するための複数の光構造情報が取得できる。
【００８２】
図４は図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて光構造情報を得る様子を示す図である。図４に示すように、ＯＣＴプローブの挿入部６０２の先端部を、測定対象Ｓの所望の部位に近づけて、光構造情報を得る。所望の範囲の複数の光構造情報を取得する場合は、ＯＣＴプローブ６００本体を移動させる必要はなく、前述の駆動部によりプローブ外筒６２０内で光学レンズ６２８を移動させればよい。
【００８３】
［処理部］
図５は図２の処理部の構成を示すブロック図である。
【００８４】
図５に示すように、ＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２は、光構造情報検出部２２０、光立体構造像構築部２２１、中間層抽出手段としての中間層抽出部２２２、層平坦化手段としての平坦化処理部２２３、構造像変換手段としての光立体構造像変換部２２４、平行領域設定手段としての平行領域設定部２２５と、領域特徴情報算出手段としての領域特徴情報算出部２２６と、平行断面画像生成手段としての平行断面画像生成部２２７と、画像解析手段としての癌化レベル判定部（平行断面画像解析部）２２８と、立体特徴像生成手段としての立体特徴像生成部２２９と、表示制御部２３０及びＩ／Ｆ（インターフェイス）部２３１と、を備えて構成される。
【００８５】
なお、演算領域設定手段は、中間層抽出部２２２、平坦化処理部２２３、光立体構造像変換部２２４及び平行領域設定部２２５により構成される。
【００８６】
また、特徴量抽出手段は、平行断面画像生成部２２７及び癌化レベル判定部２２８により構成される。
【００８７】
光構造情報検出部２２０は、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から光構造情報を検出するものである。また、光立体構造像構築部２２１は光構造情報検出部２２０が検出した光構造情報に基づいて光立体構造像を生成するものである。
【００８８】
中間層抽出部２２２は、スキャン面での光構造情報において、例えば測定対象Ｓが大腸の粘膜の場合、中間層として例えば粘膜筋板を抽出するものである。なお、食道のような粘膜上皮が扁平上皮である場合は、中間層抽出部２２２は、中間層として例えば基底膜（基底層）を抽出する。
【００８９】
なお、中間層は、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により設定することができる。
【００９０】
平坦化処理部２２３は、中間層抽出部２２２が抽出した例えば粘膜筋板の層位置を平坦にするために、抽出された粘膜筋板をある基準の位置になるように深さ方向のデータをシフトさせるものである。なお、２次元の光構造情報または３次元の光構造情報から、例えば粘膜筋板の位置をある任意の関数にフィッティングさせる処理部により平坦化処理部２２３を構成してもよい。
【００９１】
光立体構造像変換部２２４は、例えば粘膜筋板が光立体構造像の基準面となるように、光立体構造像を変換するものである。
【００９２】
なお、基準面は、粘膜筋板に限らず粘膜表面、基底層（粘膜上皮が扁平上皮の場合）でも良いが、大腸の場合は、粘膜筋板を基準面とすることがより望ましい。
【００９３】
平行領域設定部２２５は、光立体構造像変換部２２４を基準層に直交する方向に沿った平行面にて異なる深さで切断し、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により設定される分割数の、複数の平行領域を設定するものである。
【００９４】
なお、分割数は任意に設定でき、例えば術者がモニタ装置５００上にて光立体構造像変換部２２４を確認することで、観察部位（例えば大腸）、疾患状態等を考慮してＩ／Ｆ部２３１を介して平行領域設定部２２５に対して分割数を設定することが可能となっている。
【００９５】
領域特徴情報算出部２２６は、平行領域毎の光構造情報を基準層に直交する方向に沿って積分し、該平行領域毎の領域特徴情報としてのピットパターンを算出するものである。
【００９６】
平行断面画像生成部２２７は、領域特徴情報算出部２２６が算出した領域特徴情報としてのピットパターンが現れた積分画像である平行断面画像を生成するものである。
【００９７】
なお、平行断面画像生成部２２７が生成する平行断面画像は、積分画像に限らず、MIP（Maximum intensity projection：最大値投影処理）画像，MINIP（Minimum intensity projection：最小値投影処理）画像のいずれかでも良い。例えば術者はＩ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により平行断面画像生成部２２７の処理方法を設定することができ、平行断面画像生成部２２７の処理は構造の特徴を強調して見ることができるように使い分けることが望ましい。また、大腸正常部の腺管構造のような規則正しい配列のような構造では、平行断面画像生成部２２７の処理により生成される画像は積分画像が好ましい。また、平行断面画像生成部２２７が生成する平行断面画像は、積分処理、最大値投影処理、最小値投影処理等の処理を行わず、抽出領域の断面画像としてもよい。
【００９８】
癌化レベル判定部２２８は、平行断面画像生成部２２７が生成した平行断面画像を空間周波数解析（フーリエ解析）し、前記の異なる高さ位置におけるそれぞれの平行断面画像において、正常部/異常部の判定をするための画像解析（癌化レベル判定）を行うものである。癌化レベル判定部２２８は、ある高さ位置の平行断面画像の解析（癌化レベル判定）が終わったら、次に異なる高さの平行断面画像で同様の解析（癌化レベル判定）を行なう。
【００９９】
なお、正常部/異常部の判定（癌化レベル判定）をするための平行断面画像の解析領域は、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により設定できる。
【０１００】
また、癌化レベル判定部２２８におけるパターン配列の異常を検出する処理（癌化レベル判定）は、フーリエ変換に限らず、その他のパターン認識手段を用いても良い。また、複数のピットのパターンからの判定に限らず、ひとつのピットの形状を抽出し、円形からの逸脱度で判定をしてもよい。隣接ピットとの距離で判定してもよい。これらを複合的に組み合わせて、判定パラメータを算出しても良い。
【０１０１】
立体特徴像生成部２２９は、癌化レベル判定部２２８における解析結果により得られた情報に基づいて、光立体構造像構築部２２１が構築した光立体構造像をさらに再構築した立体特徴像を生成するものである。
【０１０２】
表示制御部２３０は、操作制御部３２からの指定信号に基づき、光立体構造像、３次元変換光構造像、立体特徴像等の少なくとも１つの像をモニタ装置５００に表示させるものである。
【０１０３】
Ｉ／Ｆ部２３１は、操作制御部３２からの設定信号、指定信号を各部に送信する通信インターフェイス部である。
【０１０４】
例えば、立体特徴像生成部２２９が病変部の３次元的な領域を強調して表示するために、表示制御部２３０はモニタ装置５００に病変部の光立体構造像構築部２２１が構築した光立体構造像にある一定の信号を印加して立体特徴像を再構築することで、表示制御部２３０が正常部とは異なる濃度や色で強調した像を表示する。この再構築された立体特徴像により、立体的な病変部の変化、具体的には病変部の３次元的な立体分布像を観察することが可能になる。
【０１０５】
なお、表示制御部２３０は、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により、再構築された立体特徴像上の任意の断層像をモニタ装置５００に表示させることができ、この任意の断層像において２次元的に表示することで、任意の部位（深さ）での２次元的な病変部の分布像の詳細観察も可能となる。
【０１０６】
このように構成された本実施形態の光構造観察装置としての画像診断装置１０の作用について、図６のフローチャートを用い、図７ないし図１６を参照して説明する。
【０１０７】
図６は図１の画像診断装置の作用を説明するフローチャートであって、図７ないし図１７は図６の処理を説明するための図である。
【０１０８】
術者は、画像診断装置１０を構成する、内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、ＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置５００の各部に電源を投入し、内視鏡１００の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブ６００の挿入部６０２の先端部を、例えば大腸の粘膜（測定対象Ｓ）に近づけて、ＯＣＴプローブ６００により光走査を開始する。
【０１０９】
画像診断装置１０のＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２では、図６に示すように、光構造情報検出部２２０が干渉光検出部２０で検出した干渉信号から、図７に示すような断層像を構成するスキャン面９２０での光構造情報を検出し（ステップＳ１）、光立体構造像構築部２２１が光構造情報検出部２２０により検出した光構造情報に基づいて図８に示すような光立体構造像９３０を生成する（ステップＳ２）。
【０１１０】
この図８の光立体構造像９３０では、腺管（ｃｒｙｐｔ）が粘膜筋板９５０を基板として略垂直に粘膜層に形成されるため、腺管の向き（図８中の矢印９００）はランダムな向きとなっている。
【０１１１】
なお、このとき、表示制御部２３０は、光立体構造像構築部２２１からの光立体構造像９３０の画像をＩ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の指定信号によりモニタ装置５００に出力することができる。
【０１１２】
次に、処理部２２では、表示制御部２３０が光立体構造像構築部２２１により生成された光立体構造像９３０を構成するスキャン面９２０での光構造情報をモニタ装置５００に表示させ、中間層抽出部２２２がこのスキャン面９２０での光構造情報において、例えば測定対象Ｓが大腸の粘膜の場合、中間層として粘膜筋板９５０を抽出する（ステップＳ３）。
【０１１３】
具体的には、中間層抽出部２２２は、画像信号強度を解析することで粘膜筋板を抽出する。つまり、中間層抽出部２２２は、図９に示すように、光立体構造像９３０を構成する各スキャン面９２０において、最初の画像信号強度が強い部分９５１ａが粘膜表面９５１であり、次の画像信号強度が強い部分９５０ａが粘膜筋板９５０に相当すると判断して粘膜筋板９５０の層位置を抽出する。
【０１１４】
そして、処理部２２では、平坦化処理部２２３が中間層抽出部２２２により抽出された粘膜筋板９５０の層位置を平坦にするために、抽出された粘膜筋板９５０をある基準の位置になるように深さ方向の光構造情報をシフトさせ、図１０に示すように、粘膜筋板９５０を平坦化する（ステップＳ４）。 続いて、処理部２２では、光立体構造像変換部２２４が平坦化処理部２２３により平坦化された粘膜筋板９５０が光立体構造像の基準面となるように、光立体構造像９３０を図１１に示すような光立体構造像９３０ａに変換する（ステップＳ５）。
【０１１５】
なお、このとき、表示制御部２３０は、光立体構造像変換部２２４からの光立体構造像９３０ａの画像をＩ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の指定信号によりモニタ装置５００に出力することができ、図１１に示すように、光立体構造像９３０ａでは平坦化された粘膜筋板９５０を基板として略垂直に粘膜層に形成されるため、腺管（ｃｒｙｐｔ）が正常な場合には腺管（ｃｒｙｐｔ）の向き（図１１中の矢印９００）は規則的な配向となっている。このように光立体構造像９３０ａによって視覚的に容易に腺管（ｃｒｙｐｔ）の状態を判断することができる。
【０１１６】
次に、処理部２２では、図１２に示すように、平行領域設定部２２５が光立体構造像変換部２２４を基準層に直交する方向に沿った平行面にて異なる深さで切断し、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により設定される分割数の、複数の平行領域を設定する（ステップＳ６）。なお、図１２は図１１における立体特徴像の深さ方向の一断面９３０ｂを示している。
【０１１７】
このとき、平行領域設定部２２５での複数の平行領域の分割数は任意に設定でき、例えば術者がモニタ装置５００上にて光立体構造像変換部２２４を確認することで、観察部位（例えば大腸）、疾患状態等を考慮してＩ／Ｆ部２３１を介して平行領域設定部２２５に対して平行領域の分割数を設定することができる。
【０１１８】
図１２では８分割を一例として示しており、以下説明を簡略化するため、平行領域９６０（ｉ）、９６０（ｊ）、９６０（ｋ）の３つの異なる深さの平行領域を用いるものとする。
【０１１９】
そして、処理部２２では、領域特徴情報算出部２２６が平行領域毎の光構造情報を基準層に直交する方向に沿って積分し、該平行領域毎の領域特徴情報としてのピットパターンを算出する（ステップＳ７）。
【０１２０】
続いて、処理部２２では、図１３に示すように、平行断面画像生成部２２７が領域特徴情報算出部２２６にて算出した、平行領域毎、例えば平行領域９６０（ｉ）の領域特徴情報としてのピットパターンが現れた積分画像である平行断面画像９７０を生成する（ステップＳ８）。
【０１２１】
次に、処理部２２は、癌化レベル判定部２２８において、平行断面画像生成部２２７が生成した平行断面画像９７０を空間周波数解析（フーリエ解析）し、前記の異なる高さ位置における平行領域９６０（ｉ）、９６０（ｊ）、９６０（ｋ）のそれぞれの平行断面画像において、正常部/異常部の判定をするための画像解析（癌化レベル判定）を行う（ステップＳ９）。
【０１２２】
例えば、正常部大腸のピットパターンは、直径約１００μｍの円形のパターンが規則的に配列している。癌化レベル判定部２２８は、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号に基づいて平行断面画像において、ある点を中心として、例えば約５００μｍの解析領域を設定し、その解析領域をフーリエ変換する。フーリエ変換後の画像では、解析領域が正常なエリアの場合、１００μｍ周期の近傍に鋭いピークが検出される。一方、解析領域が病変部になると、この規則的な配列が消失していくため、フーリエ変換後の画像では、ピークが鈍くなり、最後に消失する。
【０１２３】
癌化レベル判定部２２８は、このフーリエ解析画像の変換値（ピーク出現量）を特徴量として抽出する。
【０１２４】
そして、癌化レベル判定部２２８は、解析領域を平行断面画像上で移動しながらフーリエ解析を繰り返しことで、特徴量（ピーク出現量）に基づく腺管構造の癌化情報を取得し、腺管構造の正常部と異常部（あるいは癌化の度合い）の判定を行なう。
【０１２５】
ステップＳ９においては、癌化レベル判定部２２８は、ある高さの平行断面画像の解析が終わったら、次に異なる高さの平行断面画像で同様の解析を行う。これにより、病変部の水平方向の情報だけでなく深さ方向の癌化情報も取得する。すなわち、図１４に示すように、癌化レベル判定部２２８により、異なる深さ毎（平行領域９６０（ｉ）、９６０（ｊ）、９６０（ｋ））の平行断面画像上で異常な形状をした腺管が占めるエリア、すなわち病変の占めるエリア９７１（ｉ）、９７１（ｊ）、９７１（ｋ）の３次元的な癌化情報の分布が得られることになる。
【０１２６】
次に、処理部２２は、立体特徴像生成部２２９にて癌化レベル判定部２２８における解析結果により得られた情報に基づいて、図１５に示すように、例えば光立体構造像構築部２２１が構築した光立体構造像９８０に癌化情報画像９８１を重畳し再構築した癌化情報の分布像としての立体特徴像９８１を生成する（ステップＳ１０）。
【０１２７】
そして、本実施形態では、処理部２２は、表示制御部２３０にて、Ｉ／Ｆ部２３１を介した操作制御部３２の設定信号により、光立体構造像構築部２２１による光立体構造像９８０、光立体構造像変換部２２４による３次元変換光構造像９３０（図８参照）、立体特徴像生成部２２９による立体特徴像９８２の少なくとも１つをモニタ装置５００に表示させる。
【０１２８】
なお、表示制御部２３０は、図１６に示すように、立体特徴像９８２の深さ方向の任意の断面像９８５上に癌化情報画像９８５ａを２次元的な癌化情報の分布像として表示することもできるし、また図１７に示すように、任意の深さ位置の立体特徴像の平行領域９６０（ｉ）、９６０（ｊ）、９６０（ｋ）のそれぞれの癌化情報画像９９０（ｉ）、９９０（ｊ）、９９０（ｋ）を２次元的な癌化情報の分布像としてモニタ装置５００に表示させることもできる。 上記本実施形態の光構造観察装置としての画像診断装置１０は、腺管構造が粘膜表面に現れる臓器であれば適用可能であり、例えば、胃、十二指腸、空腸、回腸、結腸、直腸は、適用可能である。粘膜上皮が扁平上皮で、新生血管が現れることが特徴である食道、咽頭、喉頭、胆管、膵管、膀胱、膣、子宮などは、新生血管を認識することで適用が可能となる。新生血管特有の模様の有無を、パターン認識手法を用いて、正常部と異常部の領域を色分けすることで、深さ方向の異常部の抽出が可能となる。
【０１２９】
以上、本発明の光構造観察装置としての画像診断装置１０について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１３０】
１０…画像診断装置、２２…処理部、１００…内視鏡、２００…内視鏡プロセッサ、２２０…光構造情報検出部、２２１…光立体構造像構築部、２２２…中間層抽出部、２２３…平坦化処理部、２２４…光立体構造像変換部、２２５…平行領域設定部、２２６…領域特徴情報算出部、２２７…平行断面画像生成部、２２８…癌化レベル判定部、２２９…立体特徴像生成部、２３０…表示制御部、２３１…Ｉ／Ｆ部、３００…光源装置、４００…ＯＣＴプロセッサ、５００…モニタ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低干渉光を用いて層構造を有する被計測物体の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記被計測物体の光構造情報を、前記スキャン面に直交する方向である第３の方向に沿って位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造像を構築する光構造観察装置において、
前記光立体構造像に複数の演算領域を設定する演算領域設定手段と、
前記演算領域毎に所定演算を実行して前記光構造情報の領域特徴情報を算出する領域特徴情報算出手段と、
前記領域特徴情報に基づき、前記演算領域内の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、
前記特徴量に基づく立体特徴像を生成する立体特徴像生成手段と、
を備えたことを特徴とする光構造観察装置。
【請求項２】
前記演算領域設定手段は、前記光立体構造像を構成する前記光構造情報より前記被計測物体内の所望の中間層を抽出する中間層抽出手段と、前記中間層を平坦化する層平坦化手段と、平坦化された前記中間層を基準層として前記光立体構造像を再構築し３次元変換光構造像を生成する構造像変換手段と、前記３次元変換光構造像上において前記基準層に平行な平行面にて前記３次元変換光構造像を切断し前記基準層に直交する所定間隔の複数の平行領域を設定する平行領域設定手段と、を備えて構成され、前記平行領域を前記演算領域として設定することを特徴とする請求項１に記載の光構造観察装置。
【請求項３】
前記特徴量抽出手段は、前記平行領域毎の前記領域特徴情報に基づく平行断面画像を生成する平行断面画像生成手段と、前記平行断面画像を空間周波数解析することにより前記特徴量を抽出する画像解析手段と、を備えて構成されることを特徴とする請求項２に記載の光構造観察装置。
【請求項４】
前記領域特徴情報抽出手段は、前記平行領域内の前記光構造情報を前記基準層に直交する方向に沿って、積分処理、最大値投影処理及び最小値投影処理のいずれか１つを前記所定処理として実行し前記領域特徴情報を抽出することを特徴とする請求項２または３に記載の光構造観察装置。
【請求項５】
前記立体特徴像は、前記特徴量の分布像であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
【請求項６】
前記光立体構造像、前記３次元変換光構造像、前記立体特徴像の少なくとも１つを表示手段に表示させる表示制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
【請求項７】
前記被計測物体は、生体管腔臓器であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
【請求項８】
前記基準層は、粘膜筋板であることを特徴とする請求項７に記載の光構造観察装置。
【請求項９】
前記光構造情報は、前記生体管腔臓器における腺窩構造を含む構造情報であることを特徴とする請求項７または８に記載の光構造観察装置。
【請求項１０】
前記特徴量は、前記光構造情報に基づく前記生体管腔臓器の癌化の度合いを示すことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
【請求項１１】
低干渉光を用いて層構造を有する被計測物体の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記被計測物体の光構造情報を、前記スキャン面に直交する方向である第３の方向に位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造像を構築する光構造観察装置の構造情報処理方法において、
前記光立体構造像に複数の演算領域を設定する演算領域設定ステップと、
前記演算領域毎に所定演算を実行して前記光構造情報の領域特徴情報を算出する領域特徴情報算出ステップと、
前記領域特徴情報に基づき、前記演算領域内の特徴量を抽出する特徴量抽出ステップと、
前記特徴量に基づく立体特徴像を生成する立体特徴像生成ステップと、
を備えたことを特徴とする光構造観察装置の構造情報処理方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の光構造観察装置と、
管腔内に挿入する挿入部を有し、前記低干渉光を送受光するプローブを前記挿入部に挿通可能な内視鏡と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項１】
低干渉光を用いて層構造を有する被計測物体の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記被計測物体の光構造情報を、前記スキャン面に直交する方向である第３の方向に沿って位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造像を構築する光構造観察装置において、
前記光立体構造像に複数の演算領域を設定する演算領域設定手段と、
前記演算領域毎に所定演算を実行して前記光構造情報の領域特徴情報を算出する領域特徴情報算出手段と、
前記領域特徴情報に基づき、前記演算領域内の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、
前記特徴量に基づく立体特徴像を生成する立体特徴像生成手段と、
を備えたことを特徴とする光構造観察装置。
【請求項２】
前記演算領域設定手段は、前記光立体構造像を構成する前記光構造情報より前記被計測物体内の所望の中間層を抽出する中間層抽出手段と、前記中間層を平坦化する層平坦化手段と、平坦化された前記中間層を基準層として前記光立体構造像を再構築し３次元変換光構造像を生成する構造像変換手段と、前記３次元変換光構造像上において前記基準層に平行な平行面にて前記３次元変換光構造像を切断し前記基準層に直交する所定間隔の複数の平行領域を設定する平行領域設定手段と、を備えて構成され、前記平行領域を前記演算領域として設定することを特徴とする請求項１に記載の光構造観察装置。
【請求項３】
前記特徴量抽出手段は、前記平行領域毎の前記領域特徴情報に基づく平行断面画像を生成する平行断面画像生成手段と、前記平行断面画像を空間周波数解析することにより前記特徴量を抽出する画像解析手段と、を備えて構成されることを特徴とする請求項２に記載の光構造観察装置。
【請求項４】
前記領域特徴情報抽出手段は、前記平行領域内の前記光構造情報を前記基準層に直交する方向に沿って、積分処理、最大値投影処理及び最小値投影処理のいずれか１つを前記所定処理として実行し前記領域特徴情報を抽出することを特徴とする請求項２または３に記載の光構造観察装置。
【請求項５】
前記立体特徴像は、前記特徴量の分布像であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
【請求項６】
前記光立体構造像、前記３次元変換光構造像、前記立体特徴像の少なくとも１つを表示手段に表示させる表示制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
【請求項７】
前記被計測物体は、生体管腔臓器であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
【請求項８】
前記基準層は、粘膜筋板であることを特徴とする請求項７に記載の光構造観察装置。
【請求項９】
前記光構造情報は、前記生体管腔臓器における腺窩構造を含む構造情報であることを特徴とする請求項７または８に記載の光構造観察装置。
【請求項１０】
前記特徴量は、前記光構造情報に基づく前記生体管腔臓器の癌化の度合いを示すことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
【請求項１１】
低干渉光を用いて層構造を有する被計測物体の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記被計測物体の光構造情報を、前記スキャン面に直交する方向である第３の方向に位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造像を構築する光構造観察装置の構造情報処理方法において、
前記光立体構造像に複数の演算領域を設定する演算領域設定ステップと、
前記演算領域毎に所定演算を実行して前記光構造情報の領域特徴情報を算出する領域特徴情報算出ステップと、
前記領域特徴情報に基づき、前記演算領域内の特徴量を抽出する特徴量抽出ステップと、
前記特徴量に基づく立体特徴像を生成する立体特徴像生成ステップと、
を備えたことを特徴とする光構造観察装置の構造情報処理方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の光構造観察装置と、
管腔内に挿入する挿入部を有し、前記低干渉光を送受光するプローブを前記挿入部に挿通可能な内視鏡と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−７８４４７（Ｐ２０１１−７８４４７Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３０７００（Ｐ２００９−２３０７００）
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【出願人】（５１００９７７４７）独立行政法人国立がん研究センター (35)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【出願人】（５１００９７７４７）独立行政法人国立がん研究センター (35)
【Ｆターム（参考）】
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