画像診断装置およびその処理方法
【課題】 画像診断装置において、プローブのラジアル走査を高速化した場合でも、リアルタイムでの画像出力を行うことができるようにすることを目的とする。
【解決手段】 信号の送受信を繰り返すプローブを体腔内においてラジアル走査させ、該プローブより体腔内での反射信号を取得し、該体腔内の断面画像を形成・出力する画像診断装置であって、前記断面画像を連続して表示する際のフレームレートに基づいて、前記反射信号に基づいて生成したデータの一部を抽出する抽出手段と、前記抽出されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成し、前記ラジアル走査に対応してリアルタイムに出力するよう制御する第１の出力制御手段とを備える。
【解決手段】 信号の送受信を繰り返すプローブを体腔内においてラジアル走査させ、該プローブより体腔内での反射信号を取得し、該体腔内の断面画像を形成・出力する画像診断装置であって、前記断面画像を連続して表示する際のフレームレートに基づいて、前記反射信号に基づいて生成したデータの一部を抽出する抽出手段と、前記抽出されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成し、前記ラジアル走査に対応してリアルタイムに出力するよう制御する第１の出力制御手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、動脈硬化の診断やバルーンカテーテル、ステント等の高機能カテーテルによる血管内治療時の術前診断、あるいは術後の結果確認のために画像診断装置が広く使用されている。
【０００３】
画像診断装置の一例として、血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ：Ｉｎｔｒａ Ｖａｓｃｕｌａｒ Ｕｌｔｒａ Ｓｏｕｎｄ）が挙げられる。一般に血管内超音波診断装置は、血管内において超音波振動子をラジアル走査させ、体腔内の生体組織で反射された反射波（超音波エコー）を同じ超音波振動子で受信した後、増幅、検波等の処理を施し、生成された超音波エコーの強度に基づいて、血管の断面画像を描出するように構成されている。
【０００４】
また、血管内超音波診断装置の他、近年では、画像診断装置として光干渉断層診断装置（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）も利用されるようになってきている。光干渉断層診断装置は、先端に光学レンズ及び光学ミラーを取り付けた光ファイバーを内蔵したカテーテルを血管内に挿入し、光ファイバーの先端側に配置した光学ミラーをラジアル走査させながら、血管内に光を出射し、組織からの反射光をもとに血管の断面画像を描出するものである。
【０００５】
更に、最近では、光干渉断層診断装置の改良型として、波長掃引利用の光干渉断層診断装置も利用されるようになってきている。
【０００６】
このように、画像診断装置には検出原理の異なる複数種類の装置があり、いずれもプローブをラジアル走査させることで断面画像を抽出することを特徴としている。このため、いずれの装置においても、ラジアル走査を高速化し軸方向の走査速度を上げることにより、画像診断装置における診断時間を短くすることができるというメリットがある。
【０００７】
一例として、血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ）の場合について具体的に説明する。一般的に、血管内超音波診断装置では、超音波振動子を１８００ｒｐｍ程度で回転させながら超音波を送受信するラジアル走査を行い、断面画像を抽出している。
【０００８】
ここで、１８００ｒｐｍとしているのは、ＣＲＴやＬＣＤ等の表示装置に画像を連続的に出力するためのビデオ信号のフレームレートが、多くの場合、３０ｆｐｓ（３０ｆｒａｍｅ／ｓｅｃ＝１８００ｆｒａｍｅ／ｍｉｎ）であるためである。つまり、これ以上高速にラジアル走査を行っても表示装置側に表示させることができない。
【０００９】
しかし、超音波振動子の回転数が１８００ｒｐｍ程度の場合、１断面を走査するのに１／３０秒要することとなる。この場合、１断面を走査する間に心拍動による画像のブレが生じることが考えられる。このため、より高速なラジアル走査が望まれている。
【００１０】
しかしながら、上述したように、ラジアル走査を高速化させても、ビデオ信号のフレームレートが高速にならない限りは、取得した画像をリアルタイムで表示することはできない。そこで、例えば、リアルタイム時には断面画像を構築せず、すべての受信信号をＡ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換し、ハードディスクや半導体メモリなどの大容量記憶デバイスに記録しておき、データ取得完了後に、該記録されたデータから、全フレーム分の断面画像を描出し、表示を行うといった表示方法が考えられる。
【００１１】
例えば、下記特許文献１には、超音波の受信信号に基づいて生成されたすべてのデータをリアルタイムにハードディスク等の大容量記憶デバイスに記録する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２７９４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法を利用し、リアルタイム時に断面画像を描出せず、全データを記録しておき、データ取得完了後に全フレーム分の断面画像を描出することとすると、リアルタイム時に、正常にデータ取得できているか否かが確認できない。
【００１３】
このため、何らかの原因で、データ取得ができなかった場合には、再度、カテーテルを挿入し、データ取得しなおさなければならず、不都合である。また、プローブのラジアル走査を高速化した結果、リアルタイムの断面画像が確認できなくなるというのは、画像診断装置として適切でない。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像診断装置において、プローブのラジアル走査を高速化した場合でも、リアルタイムでの画像出力を行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために本発明に係る画像診断装置は以下のような構成を備える。即ち、
信号の送受信を繰り返すプローブを接続し、体腔内においてラジアル走査させることで、該プローブより体腔内での反射信号を取得し、該取得した反射信号に基づいて生成されたデータを用いて、該体腔内の断面画像を連続して形成・出力する画像診断装置であって、
前記断面画像を連続して表示する際のフレームレートに基づいて、前記生成したデータの一部を抽出する抽出手段と、
前記抽出されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成することで、前記ラジアル走査に対応してリアルタイムに出力するよう制御する第１の出力制御手段と、
前記生成されたデータを記憶する記憶手段と、
前記ラジアル走査後に、前記記憶手段に記憶されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成し、出力するよう制御する第２の出力制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、画像診断装置において、プローブのラジアル走査を高速化した場合でも、リアルタイムでの画像出力を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、必要に応じて添付図面を参照しながら本発明の各実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
１．血管内超音波診断装置の外観構成
図１は本発明の第１の実施形態にかかる血管内超音波診断装置（１００）の外観構成を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、血管内超音波診断装置（１００）は、カテーテル部１０１と、スキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備え、スキャナ／プルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、信号線１０４により接続されている。
【００２０】
カテーテル部１０１は、直接血管内に挿入され、超音波振動子（不図示）を用いて血管内部の状態を測定する。スキャナ／プルバック部１０２は、カテーテル部１０１内の超音波振動子の動作を規定する。
【００２１】
操作制御装置１０３は、血管内超音波診断を行うにあたり、各種設定値を入力するための機能や、測定により得られたデータを処理し、断面画像として表示するための機能を備える。
【００２２】
操作制御装置１０３において、１１１は本体制御部であり、測定により得られたデータを処理したり、処理結果を出力する。１１１−１はプリンタ／ＤＶＤレコーダであり、本体制御部１１１における処理結果を印刷したり、データとして記憶したりする。
【００２３】
１１２は操作パネルであり、ユーザは該操作パネル１１２を介して、各種設定値の入力を行う。１１３はＬＣＤモニタであり、本体制御部１１１における処理結果を表示する。
【００２４】
２．血管内超音波診断装置の機能構成
図２は、図１に示した血管内超音波診断装置１００の機能構成を示す図である。
【００２５】
同図に示すように、血管内超音波診断装置１００は、カテーテル部１０１と、スキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備える。
【００２６】
カテーテル部１０１は、先端内部に超音波振動子ユニット２０１を備えており、超音波振動子ユニット２０１は、カテーテル部１０１の先端が血管内に挿入された状態で、超音波信号送受信器２２１より送信されたパルス波に基づいて、超音波を血管の断面方向に送信するとともに、その反射信号（エコー）を受信し、コネクタ部２０２及びロータリジョイント２１１を介して超音波エコー信号として超音波信号送受信器２２１に送信する。
【００２７】
スキャナ／プルバック部１０２は、ロータリジョイント２１１、回転駆動装置２１２、直線駆動装置２１５を備える。カテーテル部１０１内の超音波振動子ユニット２０１は、非回転部と回転部との間を結合するロータリジョイント２１１により回動自在に取り付けられており、ラジアル走査モータ２１３により回転駆動される。超音波振動子ユニット２０１が血管内を円周方向に回動することで、血管内の所定の位置における断面画像の生成に必要な超音波エコー信号を検出することができる。
【００２８】
なお、ラジアル走査モータ２１３の動作は信号処理部２２５からモータ制御回路２２６を介して送信された制御信号に基づいて制御される。また、ラジアル走査モータの回転角度は、エンコーダ部２１４により検出される。エンコーダ部２１４において出力される出力パルスは、信号処理部２２５に入力され、超音波信号送受信器２２１における送受信のタイミングに利用される。また、後述する信号選別部における選別の際にも利用される。
【００２９】
スキャナ／プルバック部１０２は、更に、直線駆動装置２１５を備え、信号処理部２２５からの指示に基づいて、カテーテル部１０１の挿入方向の動作を規定している。
【００３０】
超音波信号送受信器２２１は、送信回路と受信回路とを備える（不図示）。送信回路は、信号処理部２２５から送信された制御信号に基づいて、カテーテル部１０１内の超音波振動子ユニット２０１に対してパルス波を送信する。
【００３１】
また、受信回路は、カテーテル部１０１内の超音波振動子ユニット２０１より超音波信号を受信する。受信された超音波信号はアンプ２２２により増幅される。
【００３２】
更に、Ａ／Ｄ変換器２２４では、アンプ２２２より出力された超音波信号をサンプリングして、１ラインのデジタルデータ（超音波エコーデータ）を生成する。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部２２４にて生成されたライン単位の超音波エコーデータは信号処理部２２５に入力される。信号処理部２２５では、超音波エコーデータを検波して、血管内の各位置での断面画像を形成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ２２７に出力する。
【００３４】
３．カテーテル部の構成
３．１ カテーテル部の全体構成
次にカテーテル部１０１の全体構成について図３を用いて説明する。
【００３５】
図３に示すように、カテーテル部１０１は、血管内に挿入される長尺のカテーテルシース３０１と、ユーザが操作するために血管内に挿入されずユーザの手元側に配置されるコネクタ３０２により構成される。シースの先端には、ガイドワイヤルーメン３０３が形成されており、カテーテルシース３０１は、ガイドワイヤルーメン３０３との接続部からコネクタ３０２との接続部にかけて連続する管腔として形成されている。
【００３６】
コネクタ３０２は、カテーテルシース３０１の基端に一体化して構成されたシースコネクタ３０２ａと駆動シャフトの基端に設けられ、駆動シャフト４２２を回転可能に保持するよう構成された駆動シャフトコネクタ３０２ｂとからなる。
【００３７】
シースコネクタ３０２ａとカテーテルシース３０１の境界部には、耐キンクプロテクタ３１１が設けられている、これにより所定の剛性が保たれ、急激な変化による折れ曲がり（キンク）を防止することができる。また、駆動シャフトコネクタ３０２ｂには、カテーテルシース３０１の管腔内全体を超音波伝達液で満たすため、シリンジ（不図示）等の取り付けが可能な注入ポート３１２が備えられている。駆動シャフトコネクタ３０２ｂの基端は、後述するスキャナ／プルバック部１０２と接続可能に構成されている。
【００３８】
３．２ カテーテル部の先端部の構成
次にカテーテル部１０１の先端部の構成について図４を用いて説明する。
【００３９】
図４において、カテーテルシース３０１の管腔内部には、超音波を送受信する超音波振動子ユニット４０１と、それを回転させるための駆動力を伝達する駆動シャフト４０２とを備えるイメージングコア４０３がカテーテルシース３０１のほぼ全長にわたって挿通されている。超音波振動子ユニット４０１は、超音波振動子４０１ｂとそれを保持するハウジング４０１ａからなり、当該超音波振動子４０１ｂより体腔内組織に向けて超音波が送信されるとともに、当該超音波振動子４０１ｂにて体腔内組織からの反射波が受信される。
【００４０】
駆動シャフト４０２はコイル状に形成され、その内部には信号線が配され、超音波振動子４０１ｂからコネクタ３０２まで伸びている。
【００４１】
超音波振動子４０１ｂは矩形状あるいは円形状をしており、ＰＺＴ等からなる圧電材の両面に、電極を蒸着することにより形成されている。超音波振動子４０１ｂは、駆動シャフト４０２が回転ムラを引き起こさないように、回転軸方向の中心付近に位置するよう設置されている。
【００４２】
ハウジング４０１ａは、短い円筒状のパイプの一部に切り欠き部を有した形状をしており、素材としては、金属または硬質の樹脂が好適に用いられる。成形方法としては、パイプ状のものに切削加工、レーザ加工、プレス加工などの加工を施し、切り欠き部を形成する方法や、射出成形やＭＩＭ（金属粉末射出成形）などにより直接所望の形状を得る方法がある。ハウジング４０１ａは、内部に超音波振動子４０１ｂを有し、基端側は駆動シャフト４０２と接続されている。また、先端側には短いコイル状の弾性部材４０４が設けられている。
【００４３】
弾性部材４０４はステンレス鋼線材をコイル状に形成したものであり、弾性部材４０４が先端側に配されることで、イメージングコア４０３の回転時の安定性が向上する。また、弾性部材４０４またはハウジング４０１ａの表面には金メッキが施されている。一般に、金は高いＸ線不透過性を有する金属であるため、当該金メッキにより、弾性部材４０４はカテーテルシース３０１が体腔内へ挿入された場合でも、Ｘ線撮像装置の映像下で造影される。これにより、ユーザは超音波振動子４０１ｂの位置を容易に知ることができる。
【００４４】
カテーテルシース３０１の先端部とガイドワイヤルーメン３０３との境界部には、プライミング作業で注入された超音波伝達液を外部に排出するための排出口４０５が設けられている。
【００４５】
４０６は補強コイルであり、カテーテルシース３０１の先端部分の急激な折れ曲がりを防止する目的で設けられている。
【００４６】
ガイドワイヤルーメン３０３は、ガイドワイヤが挿入可能な孔を有する。ガイドワイヤルーメン３０３は、予め体腔内に挿入され、カテーテルシース３０１を患部まで導くために使用される。
【００４７】
駆動シャフト４０２は、カテーテルシース３０１に対して回転及びスライド動作することが可能であり、柔軟で、かつ回転をよく伝達できる特性をもつ、例えば、ステンレス等の金属線からなる多重多層密着コイル等により構成されている。
【００４８】
駆動シャフト４０２の回転により管腔内は、３６０度観察可能となるが、更に広範囲を観察するには、駆動シャフト４０２を軸方向にスライドさせればよい。
【００４９】
図５は、駆動シャフト４０２をカテーテルシース３０１に対して相対的にスライドさせた様子を示す図である。同図に示すように、シースコネクタ３０２ａは固定した状態で、駆動シャフトコネクタ３０２ｂを基端側に（矢印５０１方向に）スライドさせれば、内部の駆動シャフト４０２やその先端に固定された超音波振動子ユニット４０１が軸方向にスライドすることとなる。この軸方向のスライドは、ユーザが手動で行ってもよいし、電動で行っても良い。
【００５０】
なお、駆動シャフトコネクタ３０２ｂの先端側には、高速回転する駆動シャフト４０２が露出しないように保護内管５０２が設けられている。
【００５１】
４．信号処理部の構成
次に信号処理部２２５の構成について説明する。図６は、血管内超音波診断装置１００の信号処理部２２５の機能構成を示す図である。
【００５２】
図６において、６０７は制御部であり、血管内超音波診断装置１００全体を統括的に制御する。６０６は送信部であり、超音波信号送受信器２２１に対して動作指示を送る。
【００５３】
６０１は大容量記憶部であり、ハードディスクや半導体メモリ等で構成される。大容量記憶部６０１では、超音波信号送受信器２２１よりアンプ２２２、Ａ／Ｄ変換器２２４を介して送信された全ての超音波エコーデータを送受信単位（ライン単位）で順次受信し、記憶する。
【００５４】
大容量記憶部６０１に記憶された超音波エコーデータは、必要に応じて（制御部６０７からの指示に基づいて）、ビデオ信号のフレームレートに合わせて読み出され、信号選択部６０３に送られる。
【００５５】
なお、大容量記憶部６０１の容量は、ラジアル走査により、何フレーム分のデータを取得するかにより決定される。例えば、０．５ｍｍピッチで１５０ｍｍの血管をラジアル走査する場合には、３００フレームのデータとなる。そして１フレームが１０２４ライン×１０２４サンプルの１６ビットデータの場合、６００Ｍバイトとなる。この場合、大容量記憶部６０１として、１Ｇバイト以上の半導体メモリ、もしくはハードディスクを選択することができる。
【００５６】
６０２は信号選別部であり、Ａ／Ｄ変換器２２４より送信された超音波エコーデータのうち、所定のデータを選択的に抽出する機能を備える。信号選別部６０２は、書き込み禁止機能付のＦＩＦＯメモリにより構成される。エンコーダ部２１４の出力パルスに同期させて、ＦＩＦＯメモリの書き込み可能／禁止を制御し、書き込み可能なときのみ、入力された超音波エコーデータをＦＩＦＯメモリに書き込む。
【００５７】
すなわち、ラジアル走査１フレーム分のデータが構成されるように送受信単位（ライン単位）で書き込み可能にし、不要な超音波エコーデータが入力される場合は、書き込み禁止にする。また、ＦＩＦＯからの読み出しは、後段の処理のタイミングにあわせて行われ、読み出された超音波エコーデータは信号選択部６０３に出力される。なお、超音波エコーデータの選別方法の詳細については後述する。
【００５８】
６０３は信号選択部であり、制御部６０７より、大容量記憶部６０１に記憶された超音波エコーデータを読み出す旨の指示を受け取った場合には、大容量記憶部６０１内の超音波エコーデータを読み出し、信号後処理部６０４に送る。一方、制御部６０７より、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合には、信号選別部６０２において選別された超音波エコーデータを読み出し、信号後処理部６０４に送る。
【００５９】
６０４は信号後処理部であり、信号選択部６０４より送信された超音波エコーデータに対して対数変換、フレーム相関、ガンマ補正、コントラスト調整、シャープネスフィルタ等の処理を行い、画像構築部６０５に出力する。
【００６０】
画像構築部６０５では、超音波の送受信単位（ライン単位）の超音波エコーデータ列をビデオ信号に変換する。これにより、ＬＣＤモニタ２２７に表示する断面画像を形成する。
【００６１】
この結果、信号選択部６０３が制御部６０７より、大容量記憶部６０１に記憶された超音波エコーデータを読み出す旨の指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ２２７には、大容量記憶部６０１内の超音波エコーデータに基づいて形成された断面画像が表示され、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ２２７には、信号選別部６０２において選別された超音波エコーデータに基づいて形成された断面画像が、超音波振動子４０１ｂのラジアル走査に対応して表示されることとなる。つまり、ＬＣＤモニタ２２７は、ラジアル走査時のリアルタイム表示とラジアル走査後の表示の２種類の断面画像表示を行うよう制御される。
【００６２】
５．血管内超音波診断時のカテーテル部１０１の動作
図７は血管内超音波診断時のカテーテル部１０１の動作を説明するための模式図である。図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれカテーテル部１０１が挿入された状態の血管の断面図および斜視図である。
図７（ａ）において、７０１はカテーテル部１０１が挿入された血管断面を示している。上述のように、カテーテル部１０１はその先端内部に超音波振動子４０１ｂが取り付けられており、ラジアル走査モータ２１３により矢印７０２方向に回転する。
【００６３】
超音波振動子４０１ｂからは、各回転角度にて超音波の送信／受信が行われる。ライン１、２、・・・１０２４は各回転角度における超音波の送信方向を示している。本実施形態では、超音波振動子４０１ｂが所定の血管断面（７０１）にて３６０度回動する間に、１０２４回の超音波の送信／受信が断続的に行われる。なお、３６０度回動する間における超音波の送信／受信回数は特にこれに限られず、任意に設定可能であるものとする。このように超音波振動子（信号の送受信部）を回転させながら信号の送信／受信を繰り返すスキャン（走査）を、一般に「ラジアルスキャン（ラジアル走査）」という。
【００６４】
このような超音波の送信／受信は、血管内を矢印７０３方向（図７（ｂ））に進みながら行われる。
【００６５】
６．血管内超音波診断時の信号処理
６．１ 信号処理の概要
本発明の第１の実施形態にかかる血管内超音波診断装置１００における血管内超音波診断時の信号処理の概要について説明する。
【００６６】
図８は、本実施形態にかかる血管内超音波診断装置における信号処理の概要を模式的に示したものである。
【００６７】
同図（ａ）に示すように、超音波振動子４０１ｂが１回転するごとに、血管の断面画像を１つ形成するための超音波エコーデータ（１０２４ライン）が取得される（図８（ａ）の例では、６回転することで、６枚の断面画像を形成するための超音波エコーデータ（８０１〜８０６）が取得される）。
【００６８】
各回転ごとに取得された超音波エコーデータは、後で再生できるように大容量記憶部６０１に記憶する。また、各回転ごとに取得された超音波エコーデータの一部を取り出し、１フレーム分の超音波エコーデータを生成し、リアルタイムで表示する。図８（ａ）の例では、１回転目に取得された超音波エコーデータ（８０１）からは、０度〜１２０度分の超音波エコーデータを取り出し、２回転目に取得された超音波エコーデータ（８０２）からは、１２０度〜２４０度分の超音波エコーデータを取り出し、３回転目に取得された超音波エコーデータ（８０３）からは、２４０度〜３６０度分の超音波エコーデータを取り出す。取り出された超音波エコーデータは結合され、１フレーム分の超音波エコーデータとして生成される（８１１）。
【００６９】
図８（ｂ）は、生成された１フレーム分の超音波エコーデータ（８１１）の内訳を示す図である。同図に示すように、１回転目の超音波エコーデータのライン１〜ライン３４０と、２回転目の超音波エコーデータのライン３４１〜６８２と、３回転目の超音波エコーデータのライン６８３〜１０２４により構成されている。生成された超音波エコーデータはリアルタイムに表示される。
【００７０】
同様に、４回転目から６回転目までに取得された超音波エコーデータに基づいて、１フレーム分の超音波エコーデータを生成し（８１２）、リアルタイムで表示する。
【００７１】
このように、超音波振動子４０１ｂのラジアル走査を高速化し、単位時間あたりに形成可能な断面画像の量が増加した場合でも、各回転で得られた超音波エコーデータの一部を取り出し、それらを結合して１フレームを形成するように構成することで、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。この結果、リアルタイムでの表示が可能となる。
【００７２】
なお、上述のように各回転ごとに取得された超音波エコーデータは、並行して大容量記憶部６０１に記憶される。このため、後で大容量記憶部６０１に記憶された全超音波エコーデータを読み出すことで、全ての超音波エコーデータを表示させることが可能となる。このように、血管内超音波診断装置１００によれば、超音波振動子４０１ｂのラジアル走査を高速化した場合でも、全データの表示とリアルタイムでの表示とを選択的に行うことができる。
【００７３】
６．２ 上記信号処理を実現するための各部の処理の流れ
次に上記信号処理を実現するための信号処理部２２５の各部における処理の流れについて説明する。なお、以下では、１回転あたりのライン数を１０２４として説明する。
【００７４】
６．２．１ 制御部６０７における処理の流れ
図９は、血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部６０７における処理の流れを示すフローチャートである。
【００７５】
ステップＳ９０１では、ラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとを読み出す。ステップＳ９０２では、読み出されたラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとの比（α）を算出する。
【００７６】
ステップＳ９０３では、ステップＳ９０２にて算出された比（α）を信号選別部６０２に送信する。
【００７７】
６．２．２ 信号選別部６０２における処理の流れ
図１０は、血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部６０２の処理の流れを示すフローチャートである。
【００７８】
ステップＳ１００１では、カウント値ｍ、ｎに初期値として１を設定する。カウント値ｍは超音波振動子ユニット４０１の回転数をカウントするためのパラメータである。また、カウント値ｎは、超音波エコーデータのライン番号を管理するためのパラメータである。
【００７９】
ステップＳ１００２では、Ａ／Ｄ変換器２２４より送信されたライン番号＝ｎの超音波エコーデータのライン番号が下式（式１、式２）の条件を満たすか否かを判断する。
（式１）１０２４×（ｍ−１）／α≦ｎ
（式２）１０２４×ｍ／α＞ｎ
ステップＳ１００２において、式１及び式２の条件を具備すると判定された場合には、ステップＳ１００３に進み、ＦＩＦＯメモリに当該超音波エコーデータ（ライン番号＝ｎ）を書き込み、次いでステップＳ１００４に進み、当該超音波エコーデータを取り出し、所定のタイミングで信号選択部６０３に出力した後、ステップＳ１００５に進む。この場合、当該超音波エコーデータはリアルタイム表示に利用されることとなる。
【００８０】
一方、ステップＳ１００３において、式１及び式２の条件を具備しないと判定された場合には、ＦＩＦＯメモリが書き込み禁止となって直接ステップＳ１００５に進む。この場合、当該超音波エコーデータはリアルタイム表示には利用されない。
【００８１】
ステップＳ１００５では、カウント値ｎが１０２４より小さいか否かを判定する。カウント値ｎが１０２４より小さいと判定された場合には、ステップＳ１００８に進み、カウント値ｎをインクリメントした後、ステップＳ１００２に戻る。一方、カウント値ｎが１０２４と等しいと判定された場合には、ステップＳ１００６に進む。
【００８２】
ステップＳ１００６では、カウント値ｍがαよりも小さいか否かを判定する。カウント値ｍがαより小さいと判定された場合には、ステップＳ１００９に進み、カウント値ｍをインクリメントするとともに、カウント値ｎに１を入力する。
【００８３】
一方、ステップＳ１００６において、カウント値ｍがαと等しいと判定された場合には、ステップＳ１００７に進む。ステップＳ１００７では、次の超音波エコーデータがあるか否かを判定し、あると判定された場合には、ステップＳ１００１に戻る。一方、ないと判定された場合には、処理を終了する。
【００８４】
６．２．３ 実施例
上記フローチャート（図９、図１０）の実施例について説明する。ここではビデオ信号のフレームレートが３０ｆｐｓで、ラジアル走査のフレームレートが９０ｆｐｓ（５４００ｒｐｍ）であるとする。この場合、ビデオ信号のフレームレートとラジアル走査のフレームレートの比は１：３となり、図９のフローチャートに基づいて制御部６０７ではα＝３が算出される。
【００８５】
したがって、信号選別部６０２では、３回転分の超音波エコーデータから、各回転ごとに１２０度ずつ超音波エコーデータを選別する。つまり、入力された超音波エコーデータのうち、１回転目の１〜３４０ライン、２回転目の３４１〜６８２ライン、３回転目の６８３〜１０２４ラインをそれぞれ選別する。
【００８６】
以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる血管内超音波診断装置によれば、ビデオ信号のフレームレートとラジアル走査のフレームレートとの比に基づいて、超音波エコーデータを選別することにより、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。
【００８７】
この結果、超音波振動子のラジアル走査を高速化した場合でも、ビデオ信号のフレームレートに関わらず、リアルタイム表示を行うことが可能となる。
【００８８】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、各回転ごとに超音波エコーデータの一部を選別し、それらを結合することで、断面画像を形成することとしたが、本発明は特にこれに限定されない。例えば、ビデオ信号のフレームレートと、ラジアル走査のフレームレートとの比に基づいて、所定回転目の超音波エコーデータを選別するようにしてもよい。以下、本実施形態における信号処理について説明する。
【００８９】
１．血管内超音波診断時の信号処理
１．１ 信号処理の概要
本発明の第２の実施形態にかかる血管内超音波診断装置１００における血管内超音波診断時の信号処理の概要について説明する。
【００９０】
図１１は、本実施形態にかかる血管内超音波診断装置における信号処理の概要を模式的に示したものである。
【００９１】
同図に示すように、超音波振動子４０１ｂが１回転するごとに血管の断面画像を１つ形成するための超音波エコーデータ（１０２４ライン）が取得される（図１１の例では、６回転することで、６枚の断面画像を形成するための超音波エコーデータ（１１０１〜１１０６）が取得される）。
【００９２】
各回転ごとに取得された超音波エコーデータは、測定後に再生できるように大容量記憶部６０１に記憶される。また、取得された超音波エコーデータのうち、所定回転目の超音波エコーデータを選別し、リアルタイムで表示する。図１１の例では、３回転目に取得された超音波エコーデータ（１１０３）が選別され、当該超音波エコーデータがリアルタイム表示に利用される。同様に、６回転目の超音波エコーデータ（１１０６）がリアルタイム表示に利用される。
【００９３】
このように、超音波振動子４０１ｂのラジアル走査を高速化し、単位時間あたりに形成可能な断面画像の量が増加した場合でも、超音波エコーデータを間引いてリアルタイム表示に利用することで、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。この結果、リアルタイムでの表示が可能となる。
【００９４】
１．２ 上記信号処理を実現するための各部の処理の流れ
上記信号処理を実現するための信号処理部２２５の各部における処理の流れについて説明する。なお、以下では、１回転あたりのライン数を１０２４として説明する。
【００９５】
１．２．１ 制御部６０７における処理の流れ
制御部６０７における処理の流れは、図９と同様であるためここでは説明を省略する。
【００９６】
１．２．２ 信号選別部６０２における処理の流れ
図１２は、血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部６０２の処理の流れを示すフローチャートである。
【００９７】
ステップＳ１２０１では、カウント値ｍ、ｎに初期値として１を設定する。カウント値ｍ、ｎは上記第１の実施形態と同様のパラメータである。
【００９８】
ステップＳ１２０２では、Ａ／Ｄ変換器２２４よりライン番号＝ｎの超音波エコーデータが、ｍ×α回転目の超音波エコーデータか否かを判定する。
【００９９】
ステップＳ１２０２において、ｍ×α回転目の超音波エコーデータであると判定された場合には、ステップＳ１２０３に進み、ＦＩＦＯメモリに当該超音波エコーデータ（ライン番号＝ｎ）を書き込み、次いでステップＳ１２０４に進み、当該超音波エコーデータを選別し、所定のタイミングで信号選択部６０３に出力した後、ステップＳ１２０５に進む。この場合、当該超音波エコーデータはリアルタイム表示に利用されることとなる。
【０１００】
一方、ステップＳ１２０３において、ｍ×α回転目の超音波エコーデータでないと判定された場合には、ＦＩＦＯメモリが書き込み禁止となって直接ステップＳ１２０５に進む。この場合、当該超音波エコーデータはリアルタイム表示には利用されない。
【０１０１】
ステップＳ１２０５では、カウント値ｎが１０２４より小さいか否かを判定する。カウント値ｎが１０２４より小さいと判定された場合には、ステップＳ１２０７に進み、カウント値ｎをインクリメントした後、ステップＳ１２０２に戻る。一方、カウント値ｎが１０２４と等しいと判定された場合には、ステップＳ１２０６に進む。
【０１０２】
ステップＳ１２０６では、次の超音波エコーデータがあるか否かを判定する。次の超音波エコーデータがあると判定された場合には、ステップＳ１２０８に進む。ステップＳ１２０８では、カウント値ｍをインクリメントするとともに、カウント値ｎに１を設定した後、ステップＳ１２０２に戻る。
【０１０３】
一方、ステップＳ１２０６において次の超音波エコーデータがないと判定された場合には、処理を終了する。
【０１０４】
１．２．３ 実施例
上記フローチャート（図１２）の実施例について説明する。ビデオ信号のフレームレートが３０ｆｐｓで、ラジアル走査のフレームレートが９０ｆｐｓ（５４００ｒｐｍ）であるとする。この場合、ビデオ信号のフレームレートラジアル走査のフレームレートの比は１：３となり、図９のフローチャートに基づいて制御部６０７では、α＝３が算出される。
【０１０５】
したがって、信号選別部６０２では、３、６、９・・・回転目の１回転分の超音波エコーデータを選別する。これにより、超音波エコーデータがフレーム単位で間引きされることとなる。
【０１０６】
以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる血管内超音波診断装置によれば、ビデオ信号のフレームレートとラジアル走査のフレームレートとの比に基づいて、フレーム単位で超音波エコーデータを間引くことにより、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。
【０１０７】
この結果、超音波振動子のラジアル走査を高速化した場合でも、ビデオ信号のフレームレートに関わらず、リアルタイム表示を行うことが可能となる。
【０１０８】
［第３の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、血管内超音波診断装置において、超音波振動子のラジアル走査を高速化した場合の、信号処理部の処理について説明した。しかしながら、本発明は特に血管内超音波診断装置に限定されるものではなく、他の画像診断装置においても適用可能である。そこで、本実施形態では、光干渉断層診断装置に適用した場合について説明する。
【０１０９】
１．光干渉断層診断装置の測定原理
はじめに光干渉断層診断装置の測定原理について簡単に説明する。一般に光は電磁波であるため、重畳させた場合に干渉するという性質を有する。干渉しやすいか干渉しにくいかの干渉性能はコヒーレンスとも呼ばれ、一般的な光干渉断層診断装置では、干渉性の低い低コヒーレンス光（低干渉性光）が利用される。
【０１１０】
低コヒーレンス光は、横軸に時間、縦軸に電場をとった場合、図１３（ａ）の１３０１、１３０２に示すように、ランダムな信号となる。同図における各々の山は波連と呼ばれ、波連は一つ一つが相互に独立な位相と振幅を持っている。このため、図１３（ａ）のように同じ波連同士が重なった場合は（１３０１と１３０２）干渉して強めあう一方（１３０３参照）、わずかな時間遅れがあった場合には（図１３（ｂ）の１３０４と１３０５）、打ち消しあって、干渉が観測されなくなる（図１３（ｂ）の１３０６参照）。
【０１１１】
光干渉断層診断装置は、かかる性質を利用したものであり、図１４に装置の基本原理を示す。同図に示すように、低干渉性光源１４０１から出た光をビームスプリッタ１４０４で分割し、それぞれを参照ミラー１４０２と測定対象１４０３に向かわせる。このとき、測定対象側から戻ってくる反射光には、物体表面で反射した光や、物体内部の浅い位置で反射した光、物体内部の深部で反射した光など様々な位置からの反射光が含まれる。
【０１１２】
しかし、入射光が低干渉性光であるため、干渉が観測される反射光は、ビームスプリッタ１４０４から参照ミラー１４０２までの距離をＬ、コヒーレンス長をΔＬとすると、ビームスプリッタ１４０４からの距離がＬ＋ΔＬ／２の位置に存在する反射面からの反射光のみとなる。
【０１１３】
したがって、ビームスプリッタ１４０４から参照ミラー１４０２までの距離を変えれば、検出器１４０５ではその距離に対応した物体内反射面からの反射光のみを選択的に検出することができる。そして、各距離に応じた反射光の強度に基づいて、物体内部の構造情報を可視化することで断面画像を形成することができる。
【０１１４】
２．光干渉断層診断装置の外観構成
光干渉断層診断装置の外観構成は、上記第１の実施形態において説明した血管内超音波診断装置（図１参照）と同様であるため、説明は省略する。
【０１１５】
３．光干渉断層診断装置の機能構成
本実施形態にかかる光干渉断層診断装置（１５００）の機能構成について図１５を用いて説明する。
【０１１６】
１５０９は超高輝度発光ダイオード等の低干渉性光源である。低干渉性光源１５０９は、その波長が１３１０ｎｍ程度で、その可干渉距離（コヒーレント長）が数μｍ〜１０数μｍ程度であるような短い距離範囲でのみ干渉性を示す低干渉性光を出力する。
【０１１７】
このため、この光を２つに分岐した後、再び混合した場合には分岐した点から混合した点までの２つの光路長の差が１７μｍ程度の短い距離範囲内の場合には干渉光として検出され、それよりも光路長の差が大きい場合には干渉光が検出されない。
【０１１８】
低干渉性光源１５０９の光は、第１のシングルモードファイバ１５２８の一端に入射され、先端面側に伝送される。第１のシングルモードファイバ１５２８は、途中の光カップラ部１５０８で第２のシングルモードファイバ１５２９と光学的に結合されている。従って、この光カップラ部１５０８で２つに分岐されて伝送される。
【０１１９】
第１のシングルモードファイバ１５２８の光カップラ部１５０８より先端側には、非回転部と回転部との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント１５０３が設けられている。
【０１２０】
更に、光ロータリジョイント１５０３内の第３のシングルモードファイバ１５３０の先端には、光プローブのコネクタ部１５０２が着脱自在に接続されている。これにより光プローブ１５０１内に挿通され回転駆動可能な第４のシングルモードファイバ１５３１に、低干渉性光源１５０９からの光が伝送される。
【０１２１】
伝送された光は、光プローブ１５０１の先端側から体腔内の生体組織側にラジアル走査しながら照射される。そして、生体組織側の表面あるいは内部で散乱した反射光の一部は光プローブ１５０１により取り込まれ、逆の光路を経て第１のシングルモードファイバ１５２８側に戻り、光カップラ部１５０８によりその一部が第２のシングルモードファイバ１５２９側に移り、第２のシングルモードファイバ１５２９の一端から光検出器（例えばフォトダイオード１５１０）に入射される。なお、光ロータリジョイント１５０３の回転部側は回転駆動装置１５０４のラジアル走査モータ１５０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ１５０５の回転角度は、エンコーダ部１５０６により検出される。更に、光ロータリジョイント１５０３は、直線駆動装置１５０７を備え、信号処理部１５１４からの指示に基づいて、カテーテル部１０１の挿入方向の動作を規定している。
【０１２２】
また、第２のシングルモードファイバ１５２９の光カップラ部１５０８より先端側には、基準光の光路長を変える光路長の可変機構１５１６が設けてある。
【０１２３】
この光路長の可変機構１５１６は生体組織の深さ方向の検査範囲に相当する光路長を高速に変化させる第１の光路長変化手段と、光プローブを交換して使用した場合の個々の光プローブの長さのばらつきを吸収できるように、その長さのバラツキに相当する光路長を変化させる第２の光路長変化手段とを備えている。
【０１２４】
第２のシングルモードファイバ１５２９の先端に対向して、この先端とともに１軸ステージ１５２０上に取り付けられ、矢印１５２３に示す方向に移動自在のコリメートレンズ１５２１を介して、グレーティング１５１９が配置されている。また、このグレーティング１５１９（回折格子）と対応するレンズ１５１８を介して微小角度回動可能なガルバノメータ１５１７が第１の光路長変化手段として取り付けられている。このガルバノメータミラー１５１７はガルバノメータコントローラ１５２４により、矢印１５２２方向に高速に回転される。
【０１２５】
ガルバノメータミラー１５１７はガルバノメータのミラーにより光を反射させるものであり、参照ミラーとして機能する。ガルバノメータに交流の駆動信号を印加することによりその可動部分に採りうけたミラーを高速に回転させるよう構成されている。
【０１２６】
つまり、ガルバノメータコントローラ１５２４より、ガルバノメータに対して駆動信号が印加され、該駆動信号により矢印１５２２方向に高速に回転することで、基準光の光路長が、生体組織の深さ方向の検査範囲に相当する光路長だけ高速に変化することとなる。この光路長の変化の一周期（一走査）が一ライン（ライン単位）分の干渉光データを生成する周期となる。
【０１２７】
一方、１軸ステージ１５２０は光プローブ１５０１を交換した場合に、光プローブの光路長のバラツキを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する第２の光路長変化手段を形成する。さらに、１軸ステージ１５２０はオフセットを調整する調整手段としての機能も備えている。例えば、光プローブ１５０１の先端が生体組織の表面に密着していない場合でも、１軸ステージ１５２０により光路長を微小変化させることにより、生体組織の表面位置から干渉する状態に設定することが可能となる。
【０１２８】
光路長の可変機構１５１６で光路長が変えられた光は第２のシングルモードファイバ１５２９の途中に設けた光カップラ部１５０８で第１のシングルモードファイバ１５３８側から漏れた光と混合されて、フォトダイオード１５１０にて受光される。
【０１２９】
フォトダイオード１５１０にて受光された光は光電変換され、アンプ１５１１により増幅された後、復調器１５１２に入力される。この復調器１５１２では干渉した光の信号部分のみを抽出する復調処理を行い、その出力はＡ／Ｄ変換器１５１３に入力される。
【０１３０】
Ａ／Ｄ変換器１５１３では、干渉光信号を２００ポイント分サンプリングして１ラインのデジタルデータ（干渉光データ）を生成する。サンプリング周波数は、光路長の１走査の時間を２００で除した値である。
【０１３１】
Ａ／Ｄ変換器１５１３で生成されたライン単位の干渉光データは、信号処理部１５１４に入力される。この信号処理部１５１４では深度方向の干渉光データをビデオ信号に変換することにより、血管内の各位置での断面画像を形成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１５２７に出力する。
【０１３２】
なお、信号処理部１５１４は位置制御装置１５２６と接続されている。信号処理部１５１４は位置制御装置１５２６を介して１軸ステージ１５２０の位置の制御を行う。また、信号処理部１５１４はモータ制御回路１５２５と接続され、ラジアル走査モータ１５０５の回転駆動を制御する。
【０１３３】
また、信号処理部１５１４は、参照ミラー（ガルバノメータミラー）の光路長の走査を制御するガルバノメータコントローラ１５２４と接続され、ガルバノメータコントローラ１５２４は信号処理部１５１４へ駆動信号を出力し、モータ制御装置１５２５はこの同期信号に基づいてガルバノメータコントローラ１５２４と同期をとる。
【０１３４】
４．カテーテル部の構成
カテーテル部１０１の全体構成は、上記第１の実施形態において説明した血管内超音波診断装置のカテーテル部の構成と同じであるため説明は省略し、カテーテル部１０１の先端部の構成の相違点について、図１６を用いて説明する。
【０１３５】
図１６は、本実施形態にかかる光干渉断層診断装置１５００のカテーテル部１０１の先端部の構成を示す図である。
【０１３６】
図１６において、カテーテルシース３０１の管腔内部には、光を照射／受光する光プローブ１６０１が設けられている。光プローブ１６０１は、側方照射のためのプリズムまたはミラー１６０１ｂが設けられている。光プローブ１６０１は、プリズムまたはミラー１６０１ｂとそれを保持するハウジング１６０１ａからなり、プリズムまたはミラー１６０１ｂより体腔内組織にむけて低干渉性光が照射されるとともに、当該プリズムまたはミラー１６０１ｂにて体腔内からの反射光を受ける。
【０１３７】
また、駆動シャフト４０２の内部には、光ファイバが配され、ハウジング１６０１ａからコネクタ部１５０２まで伸びている。なお、本実施形態における光干渉断層診断装置においては、事前の生理食塩水の注入（プライミング作業）は必ずしも必要ではないため、カテーテルシース３０１の先端部とガイドワイヤルーメン３０３との境界部に形成されるプライミング用排出口７０５はなくても良い。
【０１３８】
５．信号処理部の構成
次に信号処理部１５１４の構成について説明する。図１７は、光干渉断層診断装置１５００の信号処理部１５１４の機能構成を示す図である。
【０１３９】
図１７において、１７０６は制御部であり、光干渉断層診断装置１５００全体を統括的に制御する。
【０１４０】
１７０１は大容量記憶部であり、ハードディスクや半導体メモリ等で構成される。大容量記憶部１７０１では、フォトダイオード１５１０より復調器１５１２、Ａ／Ｄ変換器１５１３を介して送信された全ての干渉光データを光路長の変化の周期単位（ライン単位）で順次受信し、記憶する。
【０１４１】
大容量記憶部１７０１に記憶された干渉光データは、必要に応じて（制御部１７０６からの指示に基づいて）、ビデオ信号のフレームレートに合わせて読み出され、信号選択部１７０３に送られる。
【０１４２】
なお、大容量記憶部１７０１の容量は、ラジアル走査により、何フレーム分のデータを取得するかにより決定される。例えば、０．５ｍｍピッチで１５０ｍｍの血管をラジアル走査する場合には、３００フレームのデータとなる。そして１フレームが１０２４ライン×２００サンプルの１６ビットデータの場合、１１８Ｍバイトとなる。この場合、大容量記憶部１７０１として、１Ｇバイト以上の半導体メモリ、もしくはハードディスクを選択することができる。
【０１４３】
１７０２は信号選別部であり、Ａ／Ｄ変換器１５１３より送信された干渉光データのうち、所定の干渉光データを選択的に抽出する機能を備える。信号選別部１７０２は、書き込み禁止機能付のＦＩＦＯメモリにより構成される。エンコーダ部１５０６の出力パルスに同期させて、ＦＩＦＯメモリの書き込み可能／禁止を制御し、書き込み可能なときのみ、入力された干渉光データをＦＩＦＯメモリに書き込む。
【０１４４】
すなわち、ラジアル走査１フレーム分の干渉光データが構成されるように光路長の変化の周期単位（ライン単位）で書き込み可能にし、不要な干渉光データが入力される場合は、書き込み禁止にする。また、ＦＩＦＯからの読み出しは、後段の処理のタイミングにあわせて行われ、読み出された干渉光データは信号選択部１７０３に出力される。なお、干渉光データの選別方法の詳細については後述する。
【０１４５】
１７０３は信号選択部であり、制御部１７０６より、大容量記憶部１７０１に記憶された干渉光データを読み出す旨の指示を受け取った場合には、大容量記憶部１７０１内の干渉光データを読み出し、信号後処理部１７０４に送る。一方、制御部１７０６より、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合には、信号選別部１７０２において選別された干渉光データを読み出し、信号後処理部１７０４に送る。
【０１４６】
１７０４は信号後処理部であり、信号選択部１７０３より送信された干渉光データに対してフレーム相関、ガンマ補正、コントラスト調整、シャープネスフィルタ等の処理が行われ画像構築部１７０５に出力される。
【０１４７】
画像構築部１７０５では、低干渉性光の光路長走査単位（ライン単位）の干渉光データ列をビデオ信号に変換する。これにより、ＬＣＤモニタ１５２７に表示する断面画像を形成する。
【０１４８】
この結果、信号選択部１７０３が制御部１７０６より、大容量記憶部１７０１に記憶された干渉光データを読み出す旨の指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ１５２７には、大容量記憶部１７０１内の干渉光データに基づいて形成された断面画像が表示され、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ１５２７には、信号選別部１７０３において選別された干渉光データに基づいて形成された断面画像が、光プローブ１６０１のラジアル走査に対応して表示されることとなる。つまり、ＬＣＤモニタ１５２７は、ラジアル走査時のリアルタイム表示とラジアル走査後の表示の２種類の断面画像表示を行うよう制御される。
【０１４９】
６．光干渉断層診断時の信号処理
６．１ 信号処理の概要
本実施形態にかかる光干渉断層診断装置１５００における血管内光干渉断層診断時の信号処理の概要について説明する。
【０１５０】
図１８は、本実施形態にかかる光干渉断層診断装置における信号処理の概要を模式的に示したものである。
【０１５１】
同図（ａ）に示すように、光プローブ１５０１が１回転するごとに、血管の断面画像を１つ形成するための干渉光データ（１０２４ライン）が取得される（図１８（ａ）の例では、６回転することで、６枚の断面画像を生成するための干渉光データ（１８０１〜１８０６）が取得される）。
【０１５２】
各回転ごとに取得された干渉光データは、測定後に再生できるように大容量記憶部１７０１に記憶する。また、各回転ごとに取得された干渉光データの一部を取り出し、１フレーム分の干渉光データを生成し、リアルタイムで表示する。図１８（ａ）の例では、１回転目に取得された干渉光データ（１８０１）からは、０度〜１２０度分の干渉光データを取り出し、２回転目に取得された干渉光データ（１８０２）からは、１２０度〜２４０度分の干渉光データを取り出し、３回転目に取得された干渉光データ（１８０３）からは、２４０度〜３６０度分の干渉光データを取り出す。取り出された干渉光データは結合され、１フレーム分の干渉光データとして生成される（１８１１）。
【０１５３】
図１８（ｂ）は生成された１フレーム分の干渉光データ（１８１１）の内訳を示す図である。同図に示すように、１回転目の干渉光データのライン１〜ライン３４０と、２回転目の干渉光データのライン３４１〜６８２と、３回転目の干渉光データのライン６８３〜１０２４により構成されている。生成された干渉光データはリアルタイムに表示される。 同様に、４回転目から６回転目までに取得された干渉光データに基づいて、１フレーム分のデータを生成し（１８１２）、リアルタイムで表示する。
【０１５４】
このように、光プローブ１５０１のラジアル走査を高速化し、単位時間あたりに形成可能な断面画像の量が増加した場合でも、各回転で得られた干渉光データの一部を取り出し、それらを結合して１フレームを形成するように構成することで、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。この結果、リアルタイムでの表示が可能となる。
【０１５５】
なお、上述のように各回転ごとに取得された干渉光データは、並行して大容量記憶部１７０１に記憶される。このため、後で大容量記憶部１７０１に記憶された全干渉光データを読み出すことで、全ての干渉光データを表示させることが可能となる。このように光干渉断層診断装置１５００によれば、光プローブ１５０１のラジアル走査を高速化した場合でも、全データの表示とリアルタイムでの表示とを行うことができる。
【０１５６】
６．２ 上記信号処理を実現するための各部の処理の流れ
次に上記信号処理を実現するための信号処理部１５１４の各部における処理の流れについて説明する。なお、以下では、１回転あたりのライン数を１０２４として説明する。
【０１５７】
６．２．１ 制御部１７０６における処理の流れ
図１９は、血管内光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部１７０６における処理の流れを示すフローチャートである。
【０１５８】
ステップＳ１９０１では、ラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとを読み出す。ステップＳ１９０２では、読み出されたラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとの比（α）を算出する。
【０１５９】
ステップＳ１９０３では、ステップＳ１９０２にて算出された比（α）を信号選別部１７０２に送信する。
【０１６０】
６．２．２ 信号選別部１７０２における処理の流れ
図２０は、血管内光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部１７０２の処理の流れを示すフローチャートである。
【０１６１】
ステップＳ２００１では、カウント値ｍ、ｎに初期値として１を設定する。カウント値ｍは光プローブ１５０１の回転数をカウントするためのパラメータである。また、カウント値ｎは、干渉光データのライン番号を管理するためのパラメータである。
【０１６２】
ステップＳ２００２では、Ａ／Ｄ変換器１５１３より送信されたライン番号＝ｎの干渉光データのライン番号が下式（式１、式２）の条件を満たすか否かを判断する。
（式１）１０２４×（ｍ−１）／α≦ｎ
（式２）１０２４×ｍ／α＞ｎ
ステップＳ２００２において、式１及び式２の条件を具備すると判定された場合には、ステップＳ２００３に進み、ＦＩＦＯメモリに当該干渉光データ（ライン番号＝ｎ）を書き込み、次いでステップＳ２００４に進み、当該干渉光データを選別し、所定のタイミングで信号選択部１７０３に出力した後、ステップＳ２００５に進む。この場合、当該干渉光データはリアルタイム表示に利用されることとなる。
【０１６３】
一方、ステップＳ２００３において、式１及び式２の条件を具備しないと判定された場合には、ＦＩＦＯメモリが書き込み禁止となって直接ステップＳ２００５に進む。この場合、当該干渉光データはリアルタイム表示には利用されない。
【０１６４】
ステップＳ２００５では、カウント値ｎが１０２４より小さいか否かを判定する。カウント値ｎが１０２４より小さいと判定された場合には、ステップＳ２００８に進み、カウント値ｎをインクリメントした後、ステップＳ２００２に戻る。一方、カウント値ｎが１０２４と等しいと判定された場合には、ステップＳ２００６に進む。
【０１６５】
ステップＳ２００６では、カウント値ｍがαよりも小さいか否かを判定する。カウント値ｍがαより小さいと判定された場合には、ステップＳ２００９に進み、カウント値ｍをインクリメントするとともに、カウント値ｎに１を入力する。
【０１６６】
一方、ステップＳ２００６において、カウント値ｍがαと等しいと判定された場合には、ステップＳ２００７に進む。ステップＳ２００７では、次の干渉光データがあるか否かを判定し、あると判定された場合には、ステップＳ２００１に戻る。一方、ないと判定された場合には、処理を終了する。
【０１６７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる光干渉断層診断装置によれば、ビデオ信号のフレームレートとラジアル走査のフレームレートとの比に基づいて、干渉光データを選別することにより、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。
【０１６８】
この結果、光プローブのラジアル走査を高速化した場合でも、ビデオ信号のフレームレートに関わらず、リアルタイム表示を行うことが可能となる。
【０１６９】
なお、本実施形態では、上記第１の実施形態において説明した信号処理を光干渉断層診断装置に適用した場合について説明したが、上記第２の実施形態において説明した信号処理における「超音波エコーデータ」を「干渉光エコーデータ」に置き換えることで適用することができる。
【０１７０】
［第４の実施形態］
上記第３の実施形態では、光干渉断層診断装置に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限られず波長掃引利用の光干渉断層診断装置に適用しても良い。以下、波長掃引利用の光干渉断層診断装置に適用した場合について説明する。
【０１７１】
１．波長掃引利用の光干渉断層診断装置の測定原理
はじめに波長掃引利用の光干渉断層診断装置の測定原理について簡単に説明する。なお、波長掃引利用の光干渉断層診断装置は、上記第３の実施形態において説明した光干渉断層診断装置の測定原理（図１３、図１４）と光干渉を利用する点において基本的に同じである。そこで、ここでは光干渉断層診断装置との相違点を中心に説明する。
【０１７２】
光干渉断層診断装置との測定原理上の相違点は光源にあり、第１にコヒーレント長が異なる。つまり、光干渉断層診断装置の光源は、コヒーレント長が１０μｍ〜２０μｍ程度の低干渉性光を用いるのに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の光源には、コヒーレント長が４〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。
【０１７３】
これは、光干渉断層診断装置の場合、生体組織の深さ方向の検査範囲は、参照ミラーの可動範囲に依存するのに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、生体組織の深さ方向の検査範囲は、コヒーレント長に依存するからである。そして、血管等の生体組織の深さ方向の全範囲を網羅するために、波長掃引利用の光干渉断層診断装置では、コヒーレント長の比較的長い光源が用いられる。
【０１７４】
光源の第２の相違点は、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、異なる波長を持つ光が連続的に照射される点にある。
【０１７５】
上記第３の実施形態にかかる光干渉断層診断装置の場合、生体組織の深さ方向の各点からの反射光の抽出は、参照ミラーの移動により実現し、測定対象の深さ方向の分解能は、照射する光のコヒーレント長に依存していた。
【０１７６】
これに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、連続的に波長を変化させた光を照射し、生体組織の深さ方向の各点からの反射光の強度は、干渉光の周波数成分の違いに基づいて行うことを特徴としている。
【０１７７】
一般的に、掃引する光の周波数（波長の逆数）を、下式（式１）に示す時間関数として考えると、干渉光の強度は下式（式２）に示す時間関数として表現できる。このとき、Δｘは参照光と対象光の光路差を示し、Δｆは単位時間における周波数の変化率を示すものである。また、Ａ、Ｂ、Ｃは定数を示す。
（式１）ｆ（ｔ）＝ｆα＋Δｆｔ
（式２）Ｉ（ｔ）＝Ａ＋Ｂｃｏｓ（ＣΔｘ（ｆα＋Δｆｔ））
式２からわかるように、干渉光強度Ｉ（ｔ）の時間変化の周波数成分は光路差Δｘと波長掃引の周波数変化Δｆで表される。したがって、干渉光の周波数成分がわかれば、光路差ごとの干渉光強度がわかることになる。
【０１７８】
これにより、１ライン分の信号を取得するのに要する時間が短くなり、また、描出深度を深くすることができる。
【０１７９】
図２１は、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の基本原理を示す図である。同図において光源２１０１は、Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒである。
【０１８０】
光源２１０１より順次出力された異なる波長を有する光は、ビームスプリッタ２１０４で分割され、それぞれを参照ミラー２１０２と測定対象２１０３に向かう。このとき測定対象２１０３側から戻ってくる反射光には、物体表面での反射光や、物体内部の浅い位置で反射した光、物体内部の深部で反射した光など様々な位置からの反射光が含まれる。
【０１８１】
上述のように、検出器２１０５において、観測された干渉光を周波数分解することで、測定対象の深さ方向の特定の位置での構造情報を可視化することが可能となる。この結果、１周期の波長掃引で１ライン分のデータが得られることとなり、断面画像を形成することができる。
【０１８２】
なお、光源２１０１より出力される光は、コヒーレント長が４〜６ｍｍ程度あるため、測定対象の深さ方向の検査範囲が全て網羅できるため、参照ミラーを動作させる必要は無く、参照ミラー２１０２は一定の距離に固定して配されることとなる。
【０１８３】
このように参照ミラーを機械的に動かす必要がないので、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、光干渉断層診断装置と比べて１ライン分の信号を取得するのに要する時間が短くなり、フレームレートを上げることができる。光干渉断層診断装置における最大フレームレートが１５ｆｒ／ｓであるのに対し、波長掃引利用の光干渉断層診断装置のフレームレートは３０〜２００ｆｒ／ｓ程度である。
【０１８４】
もともと光干渉断層診断装置や波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、血球成分への光の吸収を避け、良好な画像を取得するために、診断時に血液を排除しなければならない。このため、フレームレートが低いと血液を排除しておく時間を長くしなければならず、臨床上問題がある。これに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、数秒間の血液排除で血管の軸方向に３０ｍｍ以上の画像を取得することができるため、臨床上の問題を低減させることができるというメリットがある。
【０１８５】
２．波長掃引利用の光干渉断層診断装置の機能構成
図２２は、波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００の機能構成を示す図である。以下、上記第３の実施形態において図１５を用いて説明した光干渉断層診断装置との相違点を中心に説明する。
【０１８６】
２２０８は光源であり、Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒが用いられる。Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒ２２０８は、ＳＯＡ２２１６（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とリング状に結合された光ファイバ２２１７とポリゴンスキャニングフィルタ（２２０８ｂ）よりなる、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ−ｃａｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒの一種である。
【０１８７】
ＳＯＡ２２１６から出力された光が、光ファイバ２２１７を進み、ポリゴンスキャニングフィルタ２２０８ｂに入り、ここで波長選択された光が、ＳＯＡ２２１６で増幅され、最終的にｃｏｕｐｌｅｒ２２１４から出力される。
【０１８８】
ポリゴンスキャニングフィルタ２２０８ｂは、光を分光する回折格子２２１２とポリゴンミラー２２０９との組み合わせで波長を選択する。回折格子２２１２により分光された光を２枚のレンズ（２２１０、２２１１）によりポリゴンミラー２２０９の表面に集光させる。これによりポリゴンミラー２２０９と直交する波長の光のみ同一の光路を戻り、ポリゴンスキャニングフィルタ２２０８ｂから出力されるため、ミラーを回転させることで、波長の時間掃引を行う。
【０１８９】
ポリゴンミラー２２０９は、例えば、３２面体のミラーが使用され、回転数が５００００ｒｐｍ程度である。ポリゴンミラー２２０９と回折格子２２１２とを組み合わせたユニークな波長掃引方式により、高速、高出力の波長掃引が可能である。
【０１９０】
Ｃｏｕｐｌｅｒ２２１４から出力されたＳｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒ２２０８の光は、第１のシングルモードファイバ２２３０の一端に入射され、先端面側に伝送される。第１のシングルモードファイバ２２３０は、途中の光カップラ部２２２６で第２のシングルモードファイバ２２３１と光学的に結合されている。従って、この光カップラ部２２２６で２つに分岐されて伝送される。
【０１９１】
第１のシングルモードファイバ２２３０の光カップラ部２２２６より先端側には、非回転部と回転部との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント２２０３が設けられている。
【０１９２】
更に、光ロータリジョイント２２０３内の第３のシングルモードファイバ２２３２の先端には、光プローブのコネクタ部２２０２が着脱自在に接続されている。これにより光プローブ２２０１内に挿通され回転駆動可能な第４のシングルモードファイバ２２３３に、光源２２０８からの光が伝送される。
【０１９３】
伝送された光は、光プローブ２２０１の先端側から体腔内の生体組織側にラジアル走査しながら照射される。そして、生体組織側の表面あるいは内部で散乱した反射光の一部は光プローブ２２０１により取り込まれ、逆の光路を経て第１のシングルモードファイバ２２３０側に戻る。さらに、光カップラ部２２２６によりその一部が第２のシングルモードファイバ２２３１側に移り、第２のシングルモードファイバ２２３１の一端から光検出器（例えばフォトダイオード２２１９）に入射される。なお、光ロータリジョイント２２０３の回転部側は回転駆動装置２２０４のラジアル走査モータ２２０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ２２０５の回転角度は、エンコーダ部２２０６により検出される。更に、光ロータリジョイント２２０３は、直線駆動装置２２０７を備え、信号処理部２２２３からの指示に基づいて、カテーテル部１０１の挿入方向の動作を規定している。
【０１９４】
また、第２のシングルモードファイバ２２３１の光カップラ部２２２６より先端側には、基準光の光路長を微調整する光路長の可変機構２２２５が設けてある。
【０１９５】
この光路長の可変機構２２２５は光プローブを交換して使用した場合の個々の光プローブの長さのばらつきを吸収できるように、その長さのバラツキに相当する光路長を変化させる光路長変化手段を備えている。
【０１９６】
第２のシングルモードファイバ２２３１およびコリメートレンズ２２２６は、その光軸方向に矢印２２３３で示すように移動自在な１軸ステージ２２３２上に設けられ、光路長変化手段を形成している。
【０１９７】
具体的には、１軸ステージ２２３２は光プローブ２２０１を交換した場合に、光プローブの光路長のバラツキを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する光路長変化手段を形成する。さらに、１軸ステージ２２３２はオフセットを調整する調整手段としての機能も備えている。例えば、光プローブ２２０１の先端が生体組織の表面に密着していない場合でも、１軸ステージにより光路長を微小変化させることにより、生体組織の表面位置から干渉する状態に設定することが可能となる。
【０１９８】
光路長の可変機構２２２５で光路長が微調整された光は第２のシングルモードファイバ２２３１の途中に設けた光カップラ部２２２６で第１のシングルモードファイバ２２２６側から漏れた光と混合されて、フォトダイオード２２１９にて受光される。
【０１９９】
フォトダイオード２２１９にて受光された光は光電変換され、アンプ２２２０により増幅された後、復調器２２２１に入力される。この復調器２２２１では干渉した光の信号部分のみを抽出する復調処理を行い、その出力はＡ／Ｄ変換器２２２２に入力される。
【０２００】
Ａ／Ｄ変換器２２２２では、干渉光信号を１８０ＭＨｚで２０４８ポイント分サンプリングして、１ラインのデジタルデータ（干渉光データ）を生成する。なお、サンプリング周波数を１８０ＭＨｚとしたのは、波長掃引の繰り返し周波数を４０ｋＨｚにした場合に波長掃引の周期（１２．５μｓｅｃ）の９０％程度を２０４８点のデジタルデータとして抽出することを前提としたものであり、特にこれに限定されるものではない。
【０２０１】
Ａ／Ｄ変換器２２２２にて生成されたライン単位の干渉光データは、信号処理部２２２３に入力される。この信号処理部２２２３では干渉光データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解して深さ方向のデータを生成し、これを座標変換することにより、血管内の各位置での断面画像を形成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ２２２７に出力する。
【０２０２】
なお、信号処理部２２２３は位置制御装置２２３４と接続されている。信号処理部２２２３は位置制御装置２２３４を介して１軸ステージ２２３２の位置の制御を行う。また、信号処理部２２２３はモータ制御回路２２２４と接続され、ラジアル走査モータ２２０５の回転駆動を制御する。
【０２０３】
３．カテーテル部の構成
カテーテル部１０１の全体構成ならびに先端部の構成は、上記第３の実施形態において図１６を用いて説明した光干渉断層診断装置のカテーテル部と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０２０４】
４．信号処理部の構成
次に信号処理部２２２３の構成について説明する。図２３は、波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００の信号処理部２２２３の機能構成を示す図である。
【０２０５】
図２３において、２３０６は制御部であり、波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００全体を統括的に制御する。
【０２０６】
２３０１は大容量記憶部であり、ハードディスクや半導体メモリ等で構成される。大容量記憶部２３０１では、フォトダイオード２２１０より復調器２２２１、Ａ／Ｄ変換器２２２２を介して送信された全ての干渉光データを波長掃引周期単位（ライン単位）で順次受信し、記憶する。
【０２０７】
大容量記憶部２３０１に記憶された干渉光データは、必要に応じて（制御部２３０６からの指示に基づいて）、ビデオ信号のフレームレートに合わせて読み出され、信号選択部２３０３に送られる。
【０２０８】
なお、大容量記憶部２３０１の容量は、ラジアル走査により、何フレーム分のデータを取得するかにより決定される。例えば、０．５ｍｍピッチで１５０ｍｍの血管をラジアル走査する場合には、３００フレームのデータとなる。そして１フレームが１０２４ライン×２０４８サンプルの１６ビットデータの場合、１２００Ｍバイトとなる。この場合、大容量記憶部２３０１として、２Ｇバイト以上の半導体メモリ、もしくはハードディスクを選択することができる。
【０２０９】
２３０２は信号選別部であり、Ａ／Ｄ変換器２２２２より送信された干渉光データのうち、所定の干渉光データを選択的に抽出する機能を備える。信号選別部２３０２は、書き込み禁止機能付のＦＩＦＯメモリにより構成される。エンコーダ部２２０６の出力パルスに同期させて、ＦＩＦＯメモリの書き込み可能／禁止を制御し、書き込み可能なときのみ、入力された干渉光データをＦＩＦＯメモリに書き込む。
【０２１０】
すなわち、ラジアル走査１フレーム分の干渉光データが構成されるように波長掃引周期単位（ライン単位）で書き込み可能にし、不要な干渉光データが入力される場合は、書き込み禁止にする。また、ＦＩＦＯからの読み出しは、後段の処理のタイミングにあわせて行われ、読み出された干渉光データは信号選択部２３０３に出力される。なお、干渉光データの選別方法の詳細については後述する。
【０２１１】
２３０３は信号選択部であり、制御部２３０６より、大容量記憶部２３０１に記憶された干渉光データを読み出す旨の指示を受け取った場合には、大容量記憶部２３０１内の干渉光データを読み出し、深さ方向ラインデータ生成部２３０４に送る。一方、制御部２３０６より、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合には、信号選別部２３０２において選別された干渉光データを読み出し、深さ方向ラインデータ生成部２３０４に送る。深さ方向ラインデータ生成部２３０４は、干渉光データをＦＦＴ（フーリエ変換）により周波数分解して深さ方向のデータを生成する。
【０２１２】
２３０５は信号後処理部であり、深さ方向ラインデータ生成部３０４より送信された干渉光データに対してフレーム相関、ガンマ補正、コントラスト調整、シャープネスフィルタ等の処理が行われ画像構築部２３０６に出力される。
【０２１３】
画像構築部２３０６では、干渉光の波長掃引単位（ライン単位）の干渉光データ列をビデオ信号に変換する。これにより、ＬＣＤモニタ２２２７に表示する断面画像を形成する。
【０２１４】
この結果、信号選択部２３０３が制御部２３０６より、大容量記憶部２３０１に記憶された干渉光データを読み出す旨の指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ２２２７には、大容量記憶部２３０１内の干渉光データに基づいて形成された断面画像が表示され、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ２２２７には、信号選別部２３０３において選別された干渉光データに基づいて形成された断面画像が、光プローブ２２０１のラジアル走査に対応して表示されることとなる。つまり、ＬＣＤモニタ２２２７は、ラジアル走査時のリアルタイム表示とラジアル走査後の表示の２種類の断面画像表示を行うよう制御される。
【０２１５】
５．波長掃引利用の光干渉断層診断時の信号処理
５．１ 信号処理の概要
本実施形態にかかる波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００における血管内光干渉断層診断時の信号処理の概要について説明する。
【０２１６】
図２４（ａ）は、本実施形態にかかる波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００における信号処理の概要を模式的に示したものである。
【０２１７】
同図（ａ）に示すように、光プローブ２２０１が１回転するごとに、血管の断面画像を１つ形成するための干渉光データ（１０２４ライン）が取得される（図２４（ａ）の例では、６回転することで、６枚の断面画像を形成するための干渉光データ（２４０１〜２４０６）が取得される）。
【０２１８】
各回転ごとに取得された干渉光データは、測定後に再生できるように大容量記憶部２３０１に記憶する。また、各回転ごとに取得された干渉光データの一部を取り出し、１フレーム分の干渉光データを生成し、リアルタイムで表示する。図２４（ａ）の例では、１回転目に取得された干渉光データ（２４０１）からは、０度〜１２０度分の干渉光データを取り出し、２回転目に取得された干渉光データ（２４０２）からは、１２０度〜２４０度分の干渉光データを取り出し、３回転目に取得された干渉光データ（２４０３）からは、２４０度〜３６０度分の干渉光データを取り出す。取り出された干渉光データは結合され、１フレーム分の干渉光データとして生成される（２４１１）。
【０２１９】
図２４（ｂ）は生成された１フレーム分の干渉光データ（２４１１）の内訳を示す図である。同図に示すように、１回転目の干渉光データのライン１〜ライン３４０と、２回転目の干渉光データのライン３４１〜６８２と、３回転目の干渉光データのライン６８３〜１０２４により構成されている。生成された干渉光データはリアルタイムに表示される。同様に、４回転目から６回転目までに取得された干渉光データに基づいて、１フレーム分の干渉光データを生成し（２４１２）、リアルタイムで表示する。
【０２２０】
このように、光プローブ２２０１のラジアル走査を高速化し、単位時間あたりに形成可能な断面画像の量が増加した場合でも、各回転で得られた干渉光データの一部を取り出し、それらを結合して１フレームを形成するように構成することで、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。この結果、リアルタイムでの表示が可能となる。
【０２２１】
なお、上述のように各回転ごとに取得された干渉光データは、並行して大容量記憶部２３０１に記憶される。このため、後で大容量記憶部２３０１に記憶された全干渉光データを読み出すことで、全ての干渉光データを表示させることが可能となる。このように波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００によれば、光プローブ２２０１のラジアル走査を高速化した場合でも、全データの表示とリアルタイムでの表示とを行うことが可能となる。
【０２２２】
５．２ 上記信号処理を実現するための各部の処理の流れ
次に上記信号処理を実現するための信号処理部２２２３の各部における処理の流れについて説明する。なお、以下では、１回転あたりのライン数を１０２４として説明する。
【０２２３】
５．２．１ 制御部２３０６における処理の流れ
図２５は、波長掃引利用の血管内光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部２３０６における処理の流れを示すフローチャートである。
【０２２４】
ステップＳ２５０１では、ラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとを読み出す。ステップＳ２５０２では、読み出されたラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとの比（α）を算出する。
【０２２５】
ステップＳ２５０３では、ステップＳ２５０２にて算出された比（α）を信号選別部２３０２に送信する。
【０２２６】
５．２．２ 信号選別部２３０２における処理の流れ
図２６は、血管内光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部２３０２の処理の流れを示すフローチャートである。
【０２２７】
ステップＳ２６０１では、カウント値ｍ、ｎに初期値として１を設定する。カウント値ｍは光プローブ２２０１の回転数をカウントするためのパラメータである。また、カウント値ｎは、干渉光データのライン番号を管理するためのパラメータである。
【０２２８】
ステップＳ２６０２では、Ａ／Ｄ変換器２２２２より送信されたライン番号＝ｎの干渉光データのライン番号が下式（式３、式４）の条件を満たすか否かを判断する。
（式３）１０２４×（ｍ−１）／α≦ｎ
（式４）１０２４×ｍ／α＞ｎ
ステップＳ２６０２において、式１及び式２の条件を具備すると判定された場合には、ステップＳ２６０３に進み、ＦＩＦＯメモリに当該干渉光データ（ライン番号＝ｎ）を書き込み、次いでステップＳ２６０４に進み、当該干渉光データを選別し、所定のタイミングで信号選択部２３０３に出力した後、ステップＳ２６０５に進む。この場合、当該干渉光データはリアルタイム表示に利用されることとなる。
【０２２９】
一方、ステップＳ２６０３において、式１及び式２の条件を具備しないと判定された場合には、直接ステップＳ２６０５に進む。この場合、当該干渉光データはリアルタイム表示には利用されない。
【０２３０】
ステップＳ２６０５では、カウント値ｎが１０２４より小さいか否かを判定する。カウント値ｎが１０２４より小さいと判定された場合には、ステップＳ２６０８に進み、カウント値ｎをインクリメントした後、ステップＳ２６０２に戻る。一方、カウント値ｎが１０２４と等しいと判定された場合には、ステップＳ２６０６に進む。
【０２３１】
ステップＳ２６０６では、カウント値ｍがαよりも小さいか否かを判定する。カウント値ｍがαより小さいと判定された場合には、ステップＳ２６０９に進み、カウント値ｍをインクリメントするとともに、カウント値ｎに１を入力する。
【０２３２】
一方、ステップＳ２６０６において、カウント値ｍがαと等しいと判定された場合には、ステップＳ２６０７に進む。ステップＳ２６０７では、次の干渉光データがあるか否かを判定し、あると判定された場合には、ステップＳ２６０１に戻る。一方、ないと判定された場合には、処理を終了する。
【０２３３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる波長掃引利用の光干渉断層診断装置によれば、ビデオ信号のフレームレートとラジアル走査のフレームレートとの比に基づいて、干渉光データを選別することにより、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。
【０２３４】
この結果、光プローブのラジアル走査を高速化した場合でも、ビデオ信号のフレームレートに関わらず、リアルタイム表示を行うことが可能となる。
【０２３５】
なお、本実施形態では、上記第１の実施形態において説明した信号処理を波長掃引利用の光干渉断層診断装置に適用した場合について説明したが、上記第２の実施形態において説明した信号処理における「超音波エコーデータ」を「干渉光データ」に置き換えることで適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】血管内超音波診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】血管内超音波診断装置の機能構成を示す図である。
【図３】血管内超音波診断装置のカテーテル部の全体構成を示す図である。
【図４】血管内超音波診断装置のカテーテル部の先端部の構成を示す図である。
【図５】カテーテル部において駆動シャフトをカテーテルシースに対して相対的にスライドさせた様子を示す図である。
【図６】血管内超音波診断装置の信号処理部の機能構成を示す図である。
【図７】血管内超音波診断時のカテーテル部の動作を説明するための模式図である。
【図８】血管内超音波診断装置の信号処理の概要を模式的に示した図である。
【図９】血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】血管内超音波診断装置の信号処理の概要を模式的に示した図である。
【図１２】血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】光干渉断層診断装置の測定原理を説明するための図である。
【図１４】光干渉断層診断装置の基本原理を説明するための図である。
【図１５】光干渉断層診断装置の機能構成を示す図である。
【図１６】光干渉断層診断装置のカテーテル部の先端部の構成を示す図である。
【図１７】光干渉断層診断装置の信号処理部の機能構成を示す図である。
【図１８】光干渉断層診断装置における信号処理の概要を模式的に示した図である。
【図１９】光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図２０】光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選択部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２１】波長掃引利用の光干渉断層診断装置の基本原理を示す図である。
【図２２】波長掃引利用の光干渉断層診断装置の機能構成を示す図である。
【図２３】波長掃引利用の光干渉断層診断装置の信号処理部の機能構成を示す図である。
【図２４】光干渉断層診断装置における信号処理の概要を模式的に示した図である。
【図２５】波長掃引利用の血管内光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図２６】波長掃引利用による光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部の処理の流れを示すフローチャートである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、動脈硬化の診断やバルーンカテーテル、ステント等の高機能カテーテルによる血管内治療時の術前診断、あるいは術後の結果確認のために画像診断装置が広く使用されている。
【０００３】
画像診断装置の一例として、血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ：Ｉｎｔｒａ Ｖａｓｃｕｌａｒ Ｕｌｔｒａ Ｓｏｕｎｄ）が挙げられる。一般に血管内超音波診断装置は、血管内において超音波振動子をラジアル走査させ、体腔内の生体組織で反射された反射波（超音波エコー）を同じ超音波振動子で受信した後、増幅、検波等の処理を施し、生成された超音波エコーの強度に基づいて、血管の断面画像を描出するように構成されている。
【０００４】
また、血管内超音波診断装置の他、近年では、画像診断装置として光干渉断層診断装置（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）も利用されるようになってきている。光干渉断層診断装置は、先端に光学レンズ及び光学ミラーを取り付けた光ファイバーを内蔵したカテーテルを血管内に挿入し、光ファイバーの先端側に配置した光学ミラーをラジアル走査させながら、血管内に光を出射し、組織からの反射光をもとに血管の断面画像を描出するものである。
【０００５】
更に、最近では、光干渉断層診断装置の改良型として、波長掃引利用の光干渉断層診断装置も利用されるようになってきている。
【０００６】
このように、画像診断装置には検出原理の異なる複数種類の装置があり、いずれもプローブをラジアル走査させることで断面画像を抽出することを特徴としている。このため、いずれの装置においても、ラジアル走査を高速化し軸方向の走査速度を上げることにより、画像診断装置における診断時間を短くすることができるというメリットがある。
【０００７】
一例として、血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ）の場合について具体的に説明する。一般的に、血管内超音波診断装置では、超音波振動子を１８００ｒｐｍ程度で回転させながら超音波を送受信するラジアル走査を行い、断面画像を抽出している。
【０００８】
ここで、１８００ｒｐｍとしているのは、ＣＲＴやＬＣＤ等の表示装置に画像を連続的に出力するためのビデオ信号のフレームレートが、多くの場合、３０ｆｐｓ（３０ｆｒａｍｅ／ｓｅｃ＝１８００ｆｒａｍｅ／ｍｉｎ）であるためである。つまり、これ以上高速にラジアル走査を行っても表示装置側に表示させることができない。
【０００９】
しかし、超音波振動子の回転数が１８００ｒｐｍ程度の場合、１断面を走査するのに１／３０秒要することとなる。この場合、１断面を走査する間に心拍動による画像のブレが生じることが考えられる。このため、より高速なラジアル走査が望まれている。
【００１０】
しかしながら、上述したように、ラジアル走査を高速化させても、ビデオ信号のフレームレートが高速にならない限りは、取得した画像をリアルタイムで表示することはできない。そこで、例えば、リアルタイム時には断面画像を構築せず、すべての受信信号をＡ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換し、ハードディスクや半導体メモリなどの大容量記憶デバイスに記録しておき、データ取得完了後に、該記録されたデータから、全フレーム分の断面画像を描出し、表示を行うといった表示方法が考えられる。
【００１１】
例えば、下記特許文献１には、超音波の受信信号に基づいて生成されたすべてのデータをリアルタイムにハードディスク等の大容量記憶デバイスに記録する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２７９４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法を利用し、リアルタイム時に断面画像を描出せず、全データを記録しておき、データ取得完了後に全フレーム分の断面画像を描出することとすると、リアルタイム時に、正常にデータ取得できているか否かが確認できない。
【００１３】
このため、何らかの原因で、データ取得ができなかった場合には、再度、カテーテルを挿入し、データ取得しなおさなければならず、不都合である。また、プローブのラジアル走査を高速化した結果、リアルタイムの断面画像が確認できなくなるというのは、画像診断装置として適切でない。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像診断装置において、プローブのラジアル走査を高速化した場合でも、リアルタイムでの画像出力を行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために本発明に係る画像診断装置は以下のような構成を備える。即ち、
信号の送受信を繰り返すプローブを接続し、体腔内においてラジアル走査させることで、該プローブより体腔内での反射信号を取得し、該取得した反射信号に基づいて生成されたデータを用いて、該体腔内の断面画像を連続して形成・出力する画像診断装置であって、
前記断面画像を連続して表示する際のフレームレートに基づいて、前記生成したデータの一部を抽出する抽出手段と、
前記抽出されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成することで、前記ラジアル走査に対応してリアルタイムに出力するよう制御する第１の出力制御手段と、
前記生成されたデータを記憶する記憶手段と、
前記ラジアル走査後に、前記記憶手段に記憶されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成し、出力するよう制御する第２の出力制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、画像診断装置において、プローブのラジアル走査を高速化した場合でも、リアルタイムでの画像出力を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、必要に応じて添付図面を参照しながら本発明の各実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
１．血管内超音波診断装置の外観構成
図１は本発明の第１の実施形態にかかる血管内超音波診断装置（１００）の外観構成を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、血管内超音波診断装置（１００）は、カテーテル部１０１と、スキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備え、スキャナ／プルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、信号線１０４により接続されている。
【００２０】
カテーテル部１０１は、直接血管内に挿入され、超音波振動子（不図示）を用いて血管内部の状態を測定する。スキャナ／プルバック部１０２は、カテーテル部１０１内の超音波振動子の動作を規定する。
【００２１】
操作制御装置１０３は、血管内超音波診断を行うにあたり、各種設定値を入力するための機能や、測定により得られたデータを処理し、断面画像として表示するための機能を備える。
【００２２】
操作制御装置１０３において、１１１は本体制御部であり、測定により得られたデータを処理したり、処理結果を出力する。１１１−１はプリンタ／ＤＶＤレコーダであり、本体制御部１１１における処理結果を印刷したり、データとして記憶したりする。
【００２３】
１１２は操作パネルであり、ユーザは該操作パネル１１２を介して、各種設定値の入力を行う。１１３はＬＣＤモニタであり、本体制御部１１１における処理結果を表示する。
【００２４】
２．血管内超音波診断装置の機能構成
図２は、図１に示した血管内超音波診断装置１００の機能構成を示す図である。
【００２５】
同図に示すように、血管内超音波診断装置１００は、カテーテル部１０１と、スキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備える。
【００２６】
カテーテル部１０１は、先端内部に超音波振動子ユニット２０１を備えており、超音波振動子ユニット２０１は、カテーテル部１０１の先端が血管内に挿入された状態で、超音波信号送受信器２２１より送信されたパルス波に基づいて、超音波を血管の断面方向に送信するとともに、その反射信号（エコー）を受信し、コネクタ部２０２及びロータリジョイント２１１を介して超音波エコー信号として超音波信号送受信器２２１に送信する。
【００２７】
スキャナ／プルバック部１０２は、ロータリジョイント２１１、回転駆動装置２１２、直線駆動装置２１５を備える。カテーテル部１０１内の超音波振動子ユニット２０１は、非回転部と回転部との間を結合するロータリジョイント２１１により回動自在に取り付けられており、ラジアル走査モータ２１３により回転駆動される。超音波振動子ユニット２０１が血管内を円周方向に回動することで、血管内の所定の位置における断面画像の生成に必要な超音波エコー信号を検出することができる。
【００２８】
なお、ラジアル走査モータ２１３の動作は信号処理部２２５からモータ制御回路２２６を介して送信された制御信号に基づいて制御される。また、ラジアル走査モータの回転角度は、エンコーダ部２１４により検出される。エンコーダ部２１４において出力される出力パルスは、信号処理部２２５に入力され、超音波信号送受信器２２１における送受信のタイミングに利用される。また、後述する信号選別部における選別の際にも利用される。
【００２９】
スキャナ／プルバック部１０２は、更に、直線駆動装置２１５を備え、信号処理部２２５からの指示に基づいて、カテーテル部１０１の挿入方向の動作を規定している。
【００３０】
超音波信号送受信器２２１は、送信回路と受信回路とを備える（不図示）。送信回路は、信号処理部２２５から送信された制御信号に基づいて、カテーテル部１０１内の超音波振動子ユニット２０１に対してパルス波を送信する。
【００３１】
また、受信回路は、カテーテル部１０１内の超音波振動子ユニット２０１より超音波信号を受信する。受信された超音波信号はアンプ２２２により増幅される。
【００３２】
更に、Ａ／Ｄ変換器２２４では、アンプ２２２より出力された超音波信号をサンプリングして、１ラインのデジタルデータ（超音波エコーデータ）を生成する。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部２２４にて生成されたライン単位の超音波エコーデータは信号処理部２２５に入力される。信号処理部２２５では、超音波エコーデータを検波して、血管内の各位置での断面画像を形成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ２２７に出力する。
【００３４】
３．カテーテル部の構成
３．１ カテーテル部の全体構成
次にカテーテル部１０１の全体構成について図３を用いて説明する。
【００３５】
図３に示すように、カテーテル部１０１は、血管内に挿入される長尺のカテーテルシース３０１と、ユーザが操作するために血管内に挿入されずユーザの手元側に配置されるコネクタ３０２により構成される。シースの先端には、ガイドワイヤルーメン３０３が形成されており、カテーテルシース３０１は、ガイドワイヤルーメン３０３との接続部からコネクタ３０２との接続部にかけて連続する管腔として形成されている。
【００３６】
コネクタ３０２は、カテーテルシース３０１の基端に一体化して構成されたシースコネクタ３０２ａと駆動シャフトの基端に設けられ、駆動シャフト４２２を回転可能に保持するよう構成された駆動シャフトコネクタ３０２ｂとからなる。
【００３７】
シースコネクタ３０２ａとカテーテルシース３０１の境界部には、耐キンクプロテクタ３１１が設けられている、これにより所定の剛性が保たれ、急激な変化による折れ曲がり（キンク）を防止することができる。また、駆動シャフトコネクタ３０２ｂには、カテーテルシース３０１の管腔内全体を超音波伝達液で満たすため、シリンジ（不図示）等の取り付けが可能な注入ポート３１２が備えられている。駆動シャフトコネクタ３０２ｂの基端は、後述するスキャナ／プルバック部１０２と接続可能に構成されている。
【００３８】
３．２ カテーテル部の先端部の構成
次にカテーテル部１０１の先端部の構成について図４を用いて説明する。
【００３９】
図４において、カテーテルシース３０１の管腔内部には、超音波を送受信する超音波振動子ユニット４０１と、それを回転させるための駆動力を伝達する駆動シャフト４０２とを備えるイメージングコア４０３がカテーテルシース３０１のほぼ全長にわたって挿通されている。超音波振動子ユニット４０１は、超音波振動子４０１ｂとそれを保持するハウジング４０１ａからなり、当該超音波振動子４０１ｂより体腔内組織に向けて超音波が送信されるとともに、当該超音波振動子４０１ｂにて体腔内組織からの反射波が受信される。
【００４０】
駆動シャフト４０２はコイル状に形成され、その内部には信号線が配され、超音波振動子４０１ｂからコネクタ３０２まで伸びている。
【００４１】
超音波振動子４０１ｂは矩形状あるいは円形状をしており、ＰＺＴ等からなる圧電材の両面に、電極を蒸着することにより形成されている。超音波振動子４０１ｂは、駆動シャフト４０２が回転ムラを引き起こさないように、回転軸方向の中心付近に位置するよう設置されている。
【００４２】
ハウジング４０１ａは、短い円筒状のパイプの一部に切り欠き部を有した形状をしており、素材としては、金属または硬質の樹脂が好適に用いられる。成形方法としては、パイプ状のものに切削加工、レーザ加工、プレス加工などの加工を施し、切り欠き部を形成する方法や、射出成形やＭＩＭ（金属粉末射出成形）などにより直接所望の形状を得る方法がある。ハウジング４０１ａは、内部に超音波振動子４０１ｂを有し、基端側は駆動シャフト４０２と接続されている。また、先端側には短いコイル状の弾性部材４０４が設けられている。
【００４３】
弾性部材４０４はステンレス鋼線材をコイル状に形成したものであり、弾性部材４０４が先端側に配されることで、イメージングコア４０３の回転時の安定性が向上する。また、弾性部材４０４またはハウジング４０１ａの表面には金メッキが施されている。一般に、金は高いＸ線不透過性を有する金属であるため、当該金メッキにより、弾性部材４０４はカテーテルシース３０１が体腔内へ挿入された場合でも、Ｘ線撮像装置の映像下で造影される。これにより、ユーザは超音波振動子４０１ｂの位置を容易に知ることができる。
【００４４】
カテーテルシース３０１の先端部とガイドワイヤルーメン３０３との境界部には、プライミング作業で注入された超音波伝達液を外部に排出するための排出口４０５が設けられている。
【００４５】
４０６は補強コイルであり、カテーテルシース３０１の先端部分の急激な折れ曲がりを防止する目的で設けられている。
【００４６】
ガイドワイヤルーメン３０３は、ガイドワイヤが挿入可能な孔を有する。ガイドワイヤルーメン３０３は、予め体腔内に挿入され、カテーテルシース３０１を患部まで導くために使用される。
【００４７】
駆動シャフト４０２は、カテーテルシース３０１に対して回転及びスライド動作することが可能であり、柔軟で、かつ回転をよく伝達できる特性をもつ、例えば、ステンレス等の金属線からなる多重多層密着コイル等により構成されている。
【００４８】
駆動シャフト４０２の回転により管腔内は、３６０度観察可能となるが、更に広範囲を観察するには、駆動シャフト４０２を軸方向にスライドさせればよい。
【００４９】
図５は、駆動シャフト４０２をカテーテルシース３０１に対して相対的にスライドさせた様子を示す図である。同図に示すように、シースコネクタ３０２ａは固定した状態で、駆動シャフトコネクタ３０２ｂを基端側に（矢印５０１方向に）スライドさせれば、内部の駆動シャフト４０２やその先端に固定された超音波振動子ユニット４０１が軸方向にスライドすることとなる。この軸方向のスライドは、ユーザが手動で行ってもよいし、電動で行っても良い。
【００５０】
なお、駆動シャフトコネクタ３０２ｂの先端側には、高速回転する駆動シャフト４０２が露出しないように保護内管５０２が設けられている。
【００５１】
４．信号処理部の構成
次に信号処理部２２５の構成について説明する。図６は、血管内超音波診断装置１００の信号処理部２２５の機能構成を示す図である。
【００５２】
図６において、６０７は制御部であり、血管内超音波診断装置１００全体を統括的に制御する。６０６は送信部であり、超音波信号送受信器２２１に対して動作指示を送る。
【００５３】
６０１は大容量記憶部であり、ハードディスクや半導体メモリ等で構成される。大容量記憶部６０１では、超音波信号送受信器２２１よりアンプ２２２、Ａ／Ｄ変換器２２４を介して送信された全ての超音波エコーデータを送受信単位（ライン単位）で順次受信し、記憶する。
【００５４】
大容量記憶部６０１に記憶された超音波エコーデータは、必要に応じて（制御部６０７からの指示に基づいて）、ビデオ信号のフレームレートに合わせて読み出され、信号選択部６０３に送られる。
【００５５】
なお、大容量記憶部６０１の容量は、ラジアル走査により、何フレーム分のデータを取得するかにより決定される。例えば、０．５ｍｍピッチで１５０ｍｍの血管をラジアル走査する場合には、３００フレームのデータとなる。そして１フレームが１０２４ライン×１０２４サンプルの１６ビットデータの場合、６００Ｍバイトとなる。この場合、大容量記憶部６０１として、１Ｇバイト以上の半導体メモリ、もしくはハードディスクを選択することができる。
【００５６】
６０２は信号選別部であり、Ａ／Ｄ変換器２２４より送信された超音波エコーデータのうち、所定のデータを選択的に抽出する機能を備える。信号選別部６０２は、書き込み禁止機能付のＦＩＦＯメモリにより構成される。エンコーダ部２１４の出力パルスに同期させて、ＦＩＦＯメモリの書き込み可能／禁止を制御し、書き込み可能なときのみ、入力された超音波エコーデータをＦＩＦＯメモリに書き込む。
【００５７】
すなわち、ラジアル走査１フレーム分のデータが構成されるように送受信単位（ライン単位）で書き込み可能にし、不要な超音波エコーデータが入力される場合は、書き込み禁止にする。また、ＦＩＦＯからの読み出しは、後段の処理のタイミングにあわせて行われ、読み出された超音波エコーデータは信号選択部６０３に出力される。なお、超音波エコーデータの選別方法の詳細については後述する。
【００５８】
６０３は信号選択部であり、制御部６０７より、大容量記憶部６０１に記憶された超音波エコーデータを読み出す旨の指示を受け取った場合には、大容量記憶部６０１内の超音波エコーデータを読み出し、信号後処理部６０４に送る。一方、制御部６０７より、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合には、信号選別部６０２において選別された超音波エコーデータを読み出し、信号後処理部６０４に送る。
【００５９】
６０４は信号後処理部であり、信号選択部６０４より送信された超音波エコーデータに対して対数変換、フレーム相関、ガンマ補正、コントラスト調整、シャープネスフィルタ等の処理を行い、画像構築部６０５に出力する。
【００６０】
画像構築部６０５では、超音波の送受信単位（ライン単位）の超音波エコーデータ列をビデオ信号に変換する。これにより、ＬＣＤモニタ２２７に表示する断面画像を形成する。
【００６１】
この結果、信号選択部６０３が制御部６０７より、大容量記憶部６０１に記憶された超音波エコーデータを読み出す旨の指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ２２７には、大容量記憶部６０１内の超音波エコーデータに基づいて形成された断面画像が表示され、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ２２７には、信号選別部６０２において選別された超音波エコーデータに基づいて形成された断面画像が、超音波振動子４０１ｂのラジアル走査に対応して表示されることとなる。つまり、ＬＣＤモニタ２２７は、ラジアル走査時のリアルタイム表示とラジアル走査後の表示の２種類の断面画像表示を行うよう制御される。
【００６２】
５．血管内超音波診断時のカテーテル部１０１の動作
図７は血管内超音波診断時のカテーテル部１０１の動作を説明するための模式図である。図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれカテーテル部１０１が挿入された状態の血管の断面図および斜視図である。
図７（ａ）において、７０１はカテーテル部１０１が挿入された血管断面を示している。上述のように、カテーテル部１０１はその先端内部に超音波振動子４０１ｂが取り付けられており、ラジアル走査モータ２１３により矢印７０２方向に回転する。
【００６３】
超音波振動子４０１ｂからは、各回転角度にて超音波の送信／受信が行われる。ライン１、２、・・・１０２４は各回転角度における超音波の送信方向を示している。本実施形態では、超音波振動子４０１ｂが所定の血管断面（７０１）にて３６０度回動する間に、１０２４回の超音波の送信／受信が断続的に行われる。なお、３６０度回動する間における超音波の送信／受信回数は特にこれに限られず、任意に設定可能であるものとする。このように超音波振動子（信号の送受信部）を回転させながら信号の送信／受信を繰り返すスキャン（走査）を、一般に「ラジアルスキャン（ラジアル走査）」という。
【００６４】
このような超音波の送信／受信は、血管内を矢印７０３方向（図７（ｂ））に進みながら行われる。
【００６５】
６．血管内超音波診断時の信号処理
６．１ 信号処理の概要
本発明の第１の実施形態にかかる血管内超音波診断装置１００における血管内超音波診断時の信号処理の概要について説明する。
【００６６】
図８は、本実施形態にかかる血管内超音波診断装置における信号処理の概要を模式的に示したものである。
【００６７】
同図（ａ）に示すように、超音波振動子４０１ｂが１回転するごとに、血管の断面画像を１つ形成するための超音波エコーデータ（１０２４ライン）が取得される（図８（ａ）の例では、６回転することで、６枚の断面画像を形成するための超音波エコーデータ（８０１〜８０６）が取得される）。
【００６８】
各回転ごとに取得された超音波エコーデータは、後で再生できるように大容量記憶部６０１に記憶する。また、各回転ごとに取得された超音波エコーデータの一部を取り出し、１フレーム分の超音波エコーデータを生成し、リアルタイムで表示する。図８（ａ）の例では、１回転目に取得された超音波エコーデータ（８０１）からは、０度〜１２０度分の超音波エコーデータを取り出し、２回転目に取得された超音波エコーデータ（８０２）からは、１２０度〜２４０度分の超音波エコーデータを取り出し、３回転目に取得された超音波エコーデータ（８０３）からは、２４０度〜３６０度分の超音波エコーデータを取り出す。取り出された超音波エコーデータは結合され、１フレーム分の超音波エコーデータとして生成される（８１１）。
【００６９】
図８（ｂ）は、生成された１フレーム分の超音波エコーデータ（８１１）の内訳を示す図である。同図に示すように、１回転目の超音波エコーデータのライン１〜ライン３４０と、２回転目の超音波エコーデータのライン３４１〜６８２と、３回転目の超音波エコーデータのライン６８３〜１０２４により構成されている。生成された超音波エコーデータはリアルタイムに表示される。
【００７０】
同様に、４回転目から６回転目までに取得された超音波エコーデータに基づいて、１フレーム分の超音波エコーデータを生成し（８１２）、リアルタイムで表示する。
【００７１】
このように、超音波振動子４０１ｂのラジアル走査を高速化し、単位時間あたりに形成可能な断面画像の量が増加した場合でも、各回転で得られた超音波エコーデータの一部を取り出し、それらを結合して１フレームを形成するように構成することで、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。この結果、リアルタイムでの表示が可能となる。
【００７２】
なお、上述のように各回転ごとに取得された超音波エコーデータは、並行して大容量記憶部６０１に記憶される。このため、後で大容量記憶部６０１に記憶された全超音波エコーデータを読み出すことで、全ての超音波エコーデータを表示させることが可能となる。このように、血管内超音波診断装置１００によれば、超音波振動子４０１ｂのラジアル走査を高速化した場合でも、全データの表示とリアルタイムでの表示とを選択的に行うことができる。
【００７３】
６．２ 上記信号処理を実現するための各部の処理の流れ
次に上記信号処理を実現するための信号処理部２２５の各部における処理の流れについて説明する。なお、以下では、１回転あたりのライン数を１０２４として説明する。
【００７４】
６．２．１ 制御部６０７における処理の流れ
図９は、血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部６０７における処理の流れを示すフローチャートである。
【００７５】
ステップＳ９０１では、ラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとを読み出す。ステップＳ９０２では、読み出されたラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとの比（α）を算出する。
【００７６】
ステップＳ９０３では、ステップＳ９０２にて算出された比（α）を信号選別部６０２に送信する。
【００７７】
６．２．２ 信号選別部６０２における処理の流れ
図１０は、血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部６０２の処理の流れを示すフローチャートである。
【００７８】
ステップＳ１００１では、カウント値ｍ、ｎに初期値として１を設定する。カウント値ｍは超音波振動子ユニット４０１の回転数をカウントするためのパラメータである。また、カウント値ｎは、超音波エコーデータのライン番号を管理するためのパラメータである。
【００７９】
ステップＳ１００２では、Ａ／Ｄ変換器２２４より送信されたライン番号＝ｎの超音波エコーデータのライン番号が下式（式１、式２）の条件を満たすか否かを判断する。
（式１）１０２４×（ｍ−１）／α≦ｎ
（式２）１０２４×ｍ／α＞ｎ
ステップＳ１００２において、式１及び式２の条件を具備すると判定された場合には、ステップＳ１００３に進み、ＦＩＦＯメモリに当該超音波エコーデータ（ライン番号＝ｎ）を書き込み、次いでステップＳ１００４に進み、当該超音波エコーデータを取り出し、所定のタイミングで信号選択部６０３に出力した後、ステップＳ１００５に進む。この場合、当該超音波エコーデータはリアルタイム表示に利用されることとなる。
【００８０】
一方、ステップＳ１００３において、式１及び式２の条件を具備しないと判定された場合には、ＦＩＦＯメモリが書き込み禁止となって直接ステップＳ１００５に進む。この場合、当該超音波エコーデータはリアルタイム表示には利用されない。
【００８１】
ステップＳ１００５では、カウント値ｎが１０２４より小さいか否かを判定する。カウント値ｎが１０２４より小さいと判定された場合には、ステップＳ１００８に進み、カウント値ｎをインクリメントした後、ステップＳ１００２に戻る。一方、カウント値ｎが１０２４と等しいと判定された場合には、ステップＳ１００６に進む。
【００８２】
ステップＳ１００６では、カウント値ｍがαよりも小さいか否かを判定する。カウント値ｍがαより小さいと判定された場合には、ステップＳ１００９に進み、カウント値ｍをインクリメントするとともに、カウント値ｎに１を入力する。
【００８３】
一方、ステップＳ１００６において、カウント値ｍがαと等しいと判定された場合には、ステップＳ１００７に進む。ステップＳ１００７では、次の超音波エコーデータがあるか否かを判定し、あると判定された場合には、ステップＳ１００１に戻る。一方、ないと判定された場合には、処理を終了する。
【００８４】
６．２．３ 実施例
上記フローチャート（図９、図１０）の実施例について説明する。ここではビデオ信号のフレームレートが３０ｆｐｓで、ラジアル走査のフレームレートが９０ｆｐｓ（５４００ｒｐｍ）であるとする。この場合、ビデオ信号のフレームレートとラジアル走査のフレームレートの比は１：３となり、図９のフローチャートに基づいて制御部６０７ではα＝３が算出される。
【００８５】
したがって、信号選別部６０２では、３回転分の超音波エコーデータから、各回転ごとに１２０度ずつ超音波エコーデータを選別する。つまり、入力された超音波エコーデータのうち、１回転目の１〜３４０ライン、２回転目の３４１〜６８２ライン、３回転目の６８３〜１０２４ラインをそれぞれ選別する。
【００８６】
以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる血管内超音波診断装置によれば、ビデオ信号のフレームレートとラジアル走査のフレームレートとの比に基づいて、超音波エコーデータを選別することにより、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。
【００８７】
この結果、超音波振動子のラジアル走査を高速化した場合でも、ビデオ信号のフレームレートに関わらず、リアルタイム表示を行うことが可能となる。
【００８８】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、各回転ごとに超音波エコーデータの一部を選別し、それらを結合することで、断面画像を形成することとしたが、本発明は特にこれに限定されない。例えば、ビデオ信号のフレームレートと、ラジアル走査のフレームレートとの比に基づいて、所定回転目の超音波エコーデータを選別するようにしてもよい。以下、本実施形態における信号処理について説明する。
【００８９】
１．血管内超音波診断時の信号処理
１．１ 信号処理の概要
本発明の第２の実施形態にかかる血管内超音波診断装置１００における血管内超音波診断時の信号処理の概要について説明する。
【００９０】
図１１は、本実施形態にかかる血管内超音波診断装置における信号処理の概要を模式的に示したものである。
【００９１】
同図に示すように、超音波振動子４０１ｂが１回転するごとに血管の断面画像を１つ形成するための超音波エコーデータ（１０２４ライン）が取得される（図１１の例では、６回転することで、６枚の断面画像を形成するための超音波エコーデータ（１１０１〜１１０６）が取得される）。
【００９２】
各回転ごとに取得された超音波エコーデータは、測定後に再生できるように大容量記憶部６０１に記憶される。また、取得された超音波エコーデータのうち、所定回転目の超音波エコーデータを選別し、リアルタイムで表示する。図１１の例では、３回転目に取得された超音波エコーデータ（１１０３）が選別され、当該超音波エコーデータがリアルタイム表示に利用される。同様に、６回転目の超音波エコーデータ（１１０６）がリアルタイム表示に利用される。
【００９３】
このように、超音波振動子４０１ｂのラジアル走査を高速化し、単位時間あたりに形成可能な断面画像の量が増加した場合でも、超音波エコーデータを間引いてリアルタイム表示に利用することで、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。この結果、リアルタイムでの表示が可能となる。
【００９４】
１．２ 上記信号処理を実現するための各部の処理の流れ
上記信号処理を実現するための信号処理部２２５の各部における処理の流れについて説明する。なお、以下では、１回転あたりのライン数を１０２４として説明する。
【００９５】
１．２．１ 制御部６０７における処理の流れ
制御部６０７における処理の流れは、図９と同様であるためここでは説明を省略する。
【００９６】
１．２．２ 信号選別部６０２における処理の流れ
図１２は、血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部６０２の処理の流れを示すフローチャートである。
【００９７】
ステップＳ１２０１では、カウント値ｍ、ｎに初期値として１を設定する。カウント値ｍ、ｎは上記第１の実施形態と同様のパラメータである。
【００９８】
ステップＳ１２０２では、Ａ／Ｄ変換器２２４よりライン番号＝ｎの超音波エコーデータが、ｍ×α回転目の超音波エコーデータか否かを判定する。
【００９９】
ステップＳ１２０２において、ｍ×α回転目の超音波エコーデータであると判定された場合には、ステップＳ１２０３に進み、ＦＩＦＯメモリに当該超音波エコーデータ（ライン番号＝ｎ）を書き込み、次いでステップＳ１２０４に進み、当該超音波エコーデータを選別し、所定のタイミングで信号選択部６０３に出力した後、ステップＳ１２０５に進む。この場合、当該超音波エコーデータはリアルタイム表示に利用されることとなる。
【０１００】
一方、ステップＳ１２０３において、ｍ×α回転目の超音波エコーデータでないと判定された場合には、ＦＩＦＯメモリが書き込み禁止となって直接ステップＳ１２０５に進む。この場合、当該超音波エコーデータはリアルタイム表示には利用されない。
【０１０１】
ステップＳ１２０５では、カウント値ｎが１０２４より小さいか否かを判定する。カウント値ｎが１０２４より小さいと判定された場合には、ステップＳ１２０７に進み、カウント値ｎをインクリメントした後、ステップＳ１２０２に戻る。一方、カウント値ｎが１０２４と等しいと判定された場合には、ステップＳ１２０６に進む。
【０１０２】
ステップＳ１２０６では、次の超音波エコーデータがあるか否かを判定する。次の超音波エコーデータがあると判定された場合には、ステップＳ１２０８に進む。ステップＳ１２０８では、カウント値ｍをインクリメントするとともに、カウント値ｎに１を設定した後、ステップＳ１２０２に戻る。
【０１０３】
一方、ステップＳ１２０６において次の超音波エコーデータがないと判定された場合には、処理を終了する。
【０１０４】
１．２．３ 実施例
上記フローチャート（図１２）の実施例について説明する。ビデオ信号のフレームレートが３０ｆｐｓで、ラジアル走査のフレームレートが９０ｆｐｓ（５４００ｒｐｍ）であるとする。この場合、ビデオ信号のフレームレートラジアル走査のフレームレートの比は１：３となり、図９のフローチャートに基づいて制御部６０７では、α＝３が算出される。
【０１０５】
したがって、信号選別部６０２では、３、６、９・・・回転目の１回転分の超音波エコーデータを選別する。これにより、超音波エコーデータがフレーム単位で間引きされることとなる。
【０１０６】
以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる血管内超音波診断装置によれば、ビデオ信号のフレームレートとラジアル走査のフレームレートとの比に基づいて、フレーム単位で超音波エコーデータを間引くことにより、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。
【０１０７】
この結果、超音波振動子のラジアル走査を高速化した場合でも、ビデオ信号のフレームレートに関わらず、リアルタイム表示を行うことが可能となる。
【０１０８】
［第３の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、血管内超音波診断装置において、超音波振動子のラジアル走査を高速化した場合の、信号処理部の処理について説明した。しかしながら、本発明は特に血管内超音波診断装置に限定されるものではなく、他の画像診断装置においても適用可能である。そこで、本実施形態では、光干渉断層診断装置に適用した場合について説明する。
【０１０９】
１．光干渉断層診断装置の測定原理
はじめに光干渉断層診断装置の測定原理について簡単に説明する。一般に光は電磁波であるため、重畳させた場合に干渉するという性質を有する。干渉しやすいか干渉しにくいかの干渉性能はコヒーレンスとも呼ばれ、一般的な光干渉断層診断装置では、干渉性の低い低コヒーレンス光（低干渉性光）が利用される。
【０１１０】
低コヒーレンス光は、横軸に時間、縦軸に電場をとった場合、図１３（ａ）の１３０１、１３０２に示すように、ランダムな信号となる。同図における各々の山は波連と呼ばれ、波連は一つ一つが相互に独立な位相と振幅を持っている。このため、図１３（ａ）のように同じ波連同士が重なった場合は（１３０１と１３０２）干渉して強めあう一方（１３０３参照）、わずかな時間遅れがあった場合には（図１３（ｂ）の１３０４と１３０５）、打ち消しあって、干渉が観測されなくなる（図１３（ｂ）の１３０６参照）。
【０１１１】
光干渉断層診断装置は、かかる性質を利用したものであり、図１４に装置の基本原理を示す。同図に示すように、低干渉性光源１４０１から出た光をビームスプリッタ１４０４で分割し、それぞれを参照ミラー１４０２と測定対象１４０３に向かわせる。このとき、測定対象側から戻ってくる反射光には、物体表面で反射した光や、物体内部の浅い位置で反射した光、物体内部の深部で反射した光など様々な位置からの反射光が含まれる。
【０１１２】
しかし、入射光が低干渉性光であるため、干渉が観測される反射光は、ビームスプリッタ１４０４から参照ミラー１４０２までの距離をＬ、コヒーレンス長をΔＬとすると、ビームスプリッタ１４０４からの距離がＬ＋ΔＬ／２の位置に存在する反射面からの反射光のみとなる。
【０１１３】
したがって、ビームスプリッタ１４０４から参照ミラー１４０２までの距離を変えれば、検出器１４０５ではその距離に対応した物体内反射面からの反射光のみを選択的に検出することができる。そして、各距離に応じた反射光の強度に基づいて、物体内部の構造情報を可視化することで断面画像を形成することができる。
【０１１４】
２．光干渉断層診断装置の外観構成
光干渉断層診断装置の外観構成は、上記第１の実施形態において説明した血管内超音波診断装置（図１参照）と同様であるため、説明は省略する。
【０１１５】
３．光干渉断層診断装置の機能構成
本実施形態にかかる光干渉断層診断装置（１５００）の機能構成について図１５を用いて説明する。
【０１１６】
１５０９は超高輝度発光ダイオード等の低干渉性光源である。低干渉性光源１５０９は、その波長が１３１０ｎｍ程度で、その可干渉距離（コヒーレント長）が数μｍ〜１０数μｍ程度であるような短い距離範囲でのみ干渉性を示す低干渉性光を出力する。
【０１１７】
このため、この光を２つに分岐した後、再び混合した場合には分岐した点から混合した点までの２つの光路長の差が１７μｍ程度の短い距離範囲内の場合には干渉光として検出され、それよりも光路長の差が大きい場合には干渉光が検出されない。
【０１１８】
低干渉性光源１５０９の光は、第１のシングルモードファイバ１５２８の一端に入射され、先端面側に伝送される。第１のシングルモードファイバ１５２８は、途中の光カップラ部１５０８で第２のシングルモードファイバ１５２９と光学的に結合されている。従って、この光カップラ部１５０８で２つに分岐されて伝送される。
【０１１９】
第１のシングルモードファイバ１５２８の光カップラ部１５０８より先端側には、非回転部と回転部との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント１５０３が設けられている。
【０１２０】
更に、光ロータリジョイント１５０３内の第３のシングルモードファイバ１５３０の先端には、光プローブのコネクタ部１５０２が着脱自在に接続されている。これにより光プローブ１５０１内に挿通され回転駆動可能な第４のシングルモードファイバ１５３１に、低干渉性光源１５０９からの光が伝送される。
【０１２１】
伝送された光は、光プローブ１５０１の先端側から体腔内の生体組織側にラジアル走査しながら照射される。そして、生体組織側の表面あるいは内部で散乱した反射光の一部は光プローブ１５０１により取り込まれ、逆の光路を経て第１のシングルモードファイバ１５２８側に戻り、光カップラ部１５０８によりその一部が第２のシングルモードファイバ１５２９側に移り、第２のシングルモードファイバ１５２９の一端から光検出器（例えばフォトダイオード１５１０）に入射される。なお、光ロータリジョイント１５０３の回転部側は回転駆動装置１５０４のラジアル走査モータ１５０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ１５０５の回転角度は、エンコーダ部１５０６により検出される。更に、光ロータリジョイント１５０３は、直線駆動装置１５０７を備え、信号処理部１５１４からの指示に基づいて、カテーテル部１０１の挿入方向の動作を規定している。
【０１２２】
また、第２のシングルモードファイバ１５２９の光カップラ部１５０８より先端側には、基準光の光路長を変える光路長の可変機構１５１６が設けてある。
【０１２３】
この光路長の可変機構１５１６は生体組織の深さ方向の検査範囲に相当する光路長を高速に変化させる第１の光路長変化手段と、光プローブを交換して使用した場合の個々の光プローブの長さのばらつきを吸収できるように、その長さのバラツキに相当する光路長を変化させる第２の光路長変化手段とを備えている。
【０１２４】
第２のシングルモードファイバ１５２９の先端に対向して、この先端とともに１軸ステージ１５２０上に取り付けられ、矢印１５２３に示す方向に移動自在のコリメートレンズ１５２１を介して、グレーティング１５１９が配置されている。また、このグレーティング１５１９（回折格子）と対応するレンズ１５１８を介して微小角度回動可能なガルバノメータ１５１７が第１の光路長変化手段として取り付けられている。このガルバノメータミラー１５１７はガルバノメータコントローラ１５２４により、矢印１５２２方向に高速に回転される。
【０１２５】
ガルバノメータミラー１５１７はガルバノメータのミラーにより光を反射させるものであり、参照ミラーとして機能する。ガルバノメータに交流の駆動信号を印加することによりその可動部分に採りうけたミラーを高速に回転させるよう構成されている。
【０１２６】
つまり、ガルバノメータコントローラ１５２４より、ガルバノメータに対して駆動信号が印加され、該駆動信号により矢印１５２２方向に高速に回転することで、基準光の光路長が、生体組織の深さ方向の検査範囲に相当する光路長だけ高速に変化することとなる。この光路長の変化の一周期（一走査）が一ライン（ライン単位）分の干渉光データを生成する周期となる。
【０１２７】
一方、１軸ステージ１５２０は光プローブ１５０１を交換した場合に、光プローブの光路長のバラツキを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する第２の光路長変化手段を形成する。さらに、１軸ステージ１５２０はオフセットを調整する調整手段としての機能も備えている。例えば、光プローブ１５０１の先端が生体組織の表面に密着していない場合でも、１軸ステージ１５２０により光路長を微小変化させることにより、生体組織の表面位置から干渉する状態に設定することが可能となる。
【０１２８】
光路長の可変機構１５１６で光路長が変えられた光は第２のシングルモードファイバ１５２９の途中に設けた光カップラ部１５０８で第１のシングルモードファイバ１５３８側から漏れた光と混合されて、フォトダイオード１５１０にて受光される。
【０１２９】
フォトダイオード１５１０にて受光された光は光電変換され、アンプ１５１１により増幅された後、復調器１５１２に入力される。この復調器１５１２では干渉した光の信号部分のみを抽出する復調処理を行い、その出力はＡ／Ｄ変換器１５１３に入力される。
【０１３０】
Ａ／Ｄ変換器１５１３では、干渉光信号を２００ポイント分サンプリングして１ラインのデジタルデータ（干渉光データ）を生成する。サンプリング周波数は、光路長の１走査の時間を２００で除した値である。
【０１３１】
Ａ／Ｄ変換器１５１３で生成されたライン単位の干渉光データは、信号処理部１５１４に入力される。この信号処理部１５１４では深度方向の干渉光データをビデオ信号に変換することにより、血管内の各位置での断面画像を形成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１５２７に出力する。
【０１３２】
なお、信号処理部１５１４は位置制御装置１５２６と接続されている。信号処理部１５１４は位置制御装置１５２６を介して１軸ステージ１５２０の位置の制御を行う。また、信号処理部１５１４はモータ制御回路１５２５と接続され、ラジアル走査モータ１５０５の回転駆動を制御する。
【０１３３】
また、信号処理部１５１４は、参照ミラー（ガルバノメータミラー）の光路長の走査を制御するガルバノメータコントローラ１５２４と接続され、ガルバノメータコントローラ１５２４は信号処理部１５１４へ駆動信号を出力し、モータ制御装置１５２５はこの同期信号に基づいてガルバノメータコントローラ１５２４と同期をとる。
【０１３４】
４．カテーテル部の構成
カテーテル部１０１の全体構成は、上記第１の実施形態において説明した血管内超音波診断装置のカテーテル部の構成と同じであるため説明は省略し、カテーテル部１０１の先端部の構成の相違点について、図１６を用いて説明する。
【０１３５】
図１６は、本実施形態にかかる光干渉断層診断装置１５００のカテーテル部１０１の先端部の構成を示す図である。
【０１３６】
図１６において、カテーテルシース３０１の管腔内部には、光を照射／受光する光プローブ１６０１が設けられている。光プローブ１６０１は、側方照射のためのプリズムまたはミラー１６０１ｂが設けられている。光プローブ１６０１は、プリズムまたはミラー１６０１ｂとそれを保持するハウジング１６０１ａからなり、プリズムまたはミラー１６０１ｂより体腔内組織にむけて低干渉性光が照射されるとともに、当該プリズムまたはミラー１６０１ｂにて体腔内からの反射光を受ける。
【０１３７】
また、駆動シャフト４０２の内部には、光ファイバが配され、ハウジング１６０１ａからコネクタ部１５０２まで伸びている。なお、本実施形態における光干渉断層診断装置においては、事前の生理食塩水の注入（プライミング作業）は必ずしも必要ではないため、カテーテルシース３０１の先端部とガイドワイヤルーメン３０３との境界部に形成されるプライミング用排出口７０５はなくても良い。
【０１３８】
５．信号処理部の構成
次に信号処理部１５１４の構成について説明する。図１７は、光干渉断層診断装置１５００の信号処理部１５１４の機能構成を示す図である。
【０１３９】
図１７において、１７０６は制御部であり、光干渉断層診断装置１５００全体を統括的に制御する。
【０１４０】
１７０１は大容量記憶部であり、ハードディスクや半導体メモリ等で構成される。大容量記憶部１７０１では、フォトダイオード１５１０より復調器１５１２、Ａ／Ｄ変換器１５１３を介して送信された全ての干渉光データを光路長の変化の周期単位（ライン単位）で順次受信し、記憶する。
【０１４１】
大容量記憶部１７０１に記憶された干渉光データは、必要に応じて（制御部１７０６からの指示に基づいて）、ビデオ信号のフレームレートに合わせて読み出され、信号選択部１７０３に送られる。
【０１４２】
なお、大容量記憶部１７０１の容量は、ラジアル走査により、何フレーム分のデータを取得するかにより決定される。例えば、０．５ｍｍピッチで１５０ｍｍの血管をラジアル走査する場合には、３００フレームのデータとなる。そして１フレームが１０２４ライン×２００サンプルの１６ビットデータの場合、１１８Ｍバイトとなる。この場合、大容量記憶部１７０１として、１Ｇバイト以上の半導体メモリ、もしくはハードディスクを選択することができる。
【０１４３】
１７０２は信号選別部であり、Ａ／Ｄ変換器１５１３より送信された干渉光データのうち、所定の干渉光データを選択的に抽出する機能を備える。信号選別部１７０２は、書き込み禁止機能付のＦＩＦＯメモリにより構成される。エンコーダ部１５０６の出力パルスに同期させて、ＦＩＦＯメモリの書き込み可能／禁止を制御し、書き込み可能なときのみ、入力された干渉光データをＦＩＦＯメモリに書き込む。
【０１４４】
すなわち、ラジアル走査１フレーム分の干渉光データが構成されるように光路長の変化の周期単位（ライン単位）で書き込み可能にし、不要な干渉光データが入力される場合は、書き込み禁止にする。また、ＦＩＦＯからの読み出しは、後段の処理のタイミングにあわせて行われ、読み出された干渉光データは信号選択部１７０３に出力される。なお、干渉光データの選別方法の詳細については後述する。
【０１４５】
１７０３は信号選択部であり、制御部１７０６より、大容量記憶部１７０１に記憶された干渉光データを読み出す旨の指示を受け取った場合には、大容量記憶部１７０１内の干渉光データを読み出し、信号後処理部１７０４に送る。一方、制御部１７０６より、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合には、信号選別部１７０２において選別された干渉光データを読み出し、信号後処理部１７０４に送る。
【０１４６】
１７０４は信号後処理部であり、信号選択部１７０３より送信された干渉光データに対してフレーム相関、ガンマ補正、コントラスト調整、シャープネスフィルタ等の処理が行われ画像構築部１７０５に出力される。
【０１４７】
画像構築部１７０５では、低干渉性光の光路長走査単位（ライン単位）の干渉光データ列をビデオ信号に変換する。これにより、ＬＣＤモニタ１５２７に表示する断面画像を形成する。
【０１４８】
この結果、信号選択部１７０３が制御部１７０６より、大容量記憶部１７０１に記憶された干渉光データを読み出す旨の指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ１５２７には、大容量記憶部１７０１内の干渉光データに基づいて形成された断面画像が表示され、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ１５２７には、信号選別部１７０３において選別された干渉光データに基づいて形成された断面画像が、光プローブ１６０１のラジアル走査に対応して表示されることとなる。つまり、ＬＣＤモニタ１５２７は、ラジアル走査時のリアルタイム表示とラジアル走査後の表示の２種類の断面画像表示を行うよう制御される。
【０１４９】
６．光干渉断層診断時の信号処理
６．１ 信号処理の概要
本実施形態にかかる光干渉断層診断装置１５００における血管内光干渉断層診断時の信号処理の概要について説明する。
【０１５０】
図１８は、本実施形態にかかる光干渉断層診断装置における信号処理の概要を模式的に示したものである。
【０１５１】
同図（ａ）に示すように、光プローブ１５０１が１回転するごとに、血管の断面画像を１つ形成するための干渉光データ（１０２４ライン）が取得される（図１８（ａ）の例では、６回転することで、６枚の断面画像を生成するための干渉光データ（１８０１〜１８０６）が取得される）。
【０１５２】
各回転ごとに取得された干渉光データは、測定後に再生できるように大容量記憶部１７０１に記憶する。また、各回転ごとに取得された干渉光データの一部を取り出し、１フレーム分の干渉光データを生成し、リアルタイムで表示する。図１８（ａ）の例では、１回転目に取得された干渉光データ（１８０１）からは、０度〜１２０度分の干渉光データを取り出し、２回転目に取得された干渉光データ（１８０２）からは、１２０度〜２４０度分の干渉光データを取り出し、３回転目に取得された干渉光データ（１８０３）からは、２４０度〜３６０度分の干渉光データを取り出す。取り出された干渉光データは結合され、１フレーム分の干渉光データとして生成される（１８１１）。
【０１５３】
図１８（ｂ）は生成された１フレーム分の干渉光データ（１８１１）の内訳を示す図である。同図に示すように、１回転目の干渉光データのライン１〜ライン３４０と、２回転目の干渉光データのライン３４１〜６８２と、３回転目の干渉光データのライン６８３〜１０２４により構成されている。生成された干渉光データはリアルタイムに表示される。 同様に、４回転目から６回転目までに取得された干渉光データに基づいて、１フレーム分のデータを生成し（１８１２）、リアルタイムで表示する。
【０１５４】
このように、光プローブ１５０１のラジアル走査を高速化し、単位時間あたりに形成可能な断面画像の量が増加した場合でも、各回転で得られた干渉光データの一部を取り出し、それらを結合して１フレームを形成するように構成することで、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。この結果、リアルタイムでの表示が可能となる。
【０１５５】
なお、上述のように各回転ごとに取得された干渉光データは、並行して大容量記憶部１７０１に記憶される。このため、後で大容量記憶部１７０１に記憶された全干渉光データを読み出すことで、全ての干渉光データを表示させることが可能となる。このように光干渉断層診断装置１５００によれば、光プローブ１５０１のラジアル走査を高速化した場合でも、全データの表示とリアルタイムでの表示とを行うことができる。
【０１５６】
６．２ 上記信号処理を実現するための各部の処理の流れ
次に上記信号処理を実現するための信号処理部１５１４の各部における処理の流れについて説明する。なお、以下では、１回転あたりのライン数を１０２４として説明する。
【０１５７】
６．２．１ 制御部１７０６における処理の流れ
図１９は、血管内光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部１７０６における処理の流れを示すフローチャートである。
【０１５８】
ステップＳ１９０１では、ラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとを読み出す。ステップＳ１９０２では、読み出されたラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとの比（α）を算出する。
【０１５９】
ステップＳ１９０３では、ステップＳ１９０２にて算出された比（α）を信号選別部１７０２に送信する。
【０１６０】
６．２．２ 信号選別部１７０２における処理の流れ
図２０は、血管内光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部１７０２の処理の流れを示すフローチャートである。
【０１６１】
ステップＳ２００１では、カウント値ｍ、ｎに初期値として１を設定する。カウント値ｍは光プローブ１５０１の回転数をカウントするためのパラメータである。また、カウント値ｎは、干渉光データのライン番号を管理するためのパラメータである。
【０１６２】
ステップＳ２００２では、Ａ／Ｄ変換器１５１３より送信されたライン番号＝ｎの干渉光データのライン番号が下式（式１、式２）の条件を満たすか否かを判断する。
（式１）１０２４×（ｍ−１）／α≦ｎ
（式２）１０２４×ｍ／α＞ｎ
ステップＳ２００２において、式１及び式２の条件を具備すると判定された場合には、ステップＳ２００３に進み、ＦＩＦＯメモリに当該干渉光データ（ライン番号＝ｎ）を書き込み、次いでステップＳ２００４に進み、当該干渉光データを選別し、所定のタイミングで信号選択部１７０３に出力した後、ステップＳ２００５に進む。この場合、当該干渉光データはリアルタイム表示に利用されることとなる。
【０１６３】
一方、ステップＳ２００３において、式１及び式２の条件を具備しないと判定された場合には、ＦＩＦＯメモリが書き込み禁止となって直接ステップＳ２００５に進む。この場合、当該干渉光データはリアルタイム表示には利用されない。
【０１６４】
ステップＳ２００５では、カウント値ｎが１０２４より小さいか否かを判定する。カウント値ｎが１０２４より小さいと判定された場合には、ステップＳ２００８に進み、カウント値ｎをインクリメントした後、ステップＳ２００２に戻る。一方、カウント値ｎが１０２４と等しいと判定された場合には、ステップＳ２００６に進む。
【０１６５】
ステップＳ２００６では、カウント値ｍがαよりも小さいか否かを判定する。カウント値ｍがαより小さいと判定された場合には、ステップＳ２００９に進み、カウント値ｍをインクリメントするとともに、カウント値ｎに１を入力する。
【０１６６】
一方、ステップＳ２００６において、カウント値ｍがαと等しいと判定された場合には、ステップＳ２００７に進む。ステップＳ２００７では、次の干渉光データがあるか否かを判定し、あると判定された場合には、ステップＳ２００１に戻る。一方、ないと判定された場合には、処理を終了する。
【０１６７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる光干渉断層診断装置によれば、ビデオ信号のフレームレートとラジアル走査のフレームレートとの比に基づいて、干渉光データを選別することにより、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。
【０１６８】
この結果、光プローブのラジアル走査を高速化した場合でも、ビデオ信号のフレームレートに関わらず、リアルタイム表示を行うことが可能となる。
【０１６９】
なお、本実施形態では、上記第１の実施形態において説明した信号処理を光干渉断層診断装置に適用した場合について説明したが、上記第２の実施形態において説明した信号処理における「超音波エコーデータ」を「干渉光エコーデータ」に置き換えることで適用することができる。
【０１７０】
［第４の実施形態］
上記第３の実施形態では、光干渉断層診断装置に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限られず波長掃引利用の光干渉断層診断装置に適用しても良い。以下、波長掃引利用の光干渉断層診断装置に適用した場合について説明する。
【０１７１】
１．波長掃引利用の光干渉断層診断装置の測定原理
はじめに波長掃引利用の光干渉断層診断装置の測定原理について簡単に説明する。なお、波長掃引利用の光干渉断層診断装置は、上記第３の実施形態において説明した光干渉断層診断装置の測定原理（図１３、図１４）と光干渉を利用する点において基本的に同じである。そこで、ここでは光干渉断層診断装置との相違点を中心に説明する。
【０１７２】
光干渉断層診断装置との測定原理上の相違点は光源にあり、第１にコヒーレント長が異なる。つまり、光干渉断層診断装置の光源は、コヒーレント長が１０μｍ〜２０μｍ程度の低干渉性光を用いるのに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の光源には、コヒーレント長が４〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。
【０１７３】
これは、光干渉断層診断装置の場合、生体組織の深さ方向の検査範囲は、参照ミラーの可動範囲に依存するのに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、生体組織の深さ方向の検査範囲は、コヒーレント長に依存するからである。そして、血管等の生体組織の深さ方向の全範囲を網羅するために、波長掃引利用の光干渉断層診断装置では、コヒーレント長の比較的長い光源が用いられる。
【０１７４】
光源の第２の相違点は、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、異なる波長を持つ光が連続的に照射される点にある。
【０１７５】
上記第３の実施形態にかかる光干渉断層診断装置の場合、生体組織の深さ方向の各点からの反射光の抽出は、参照ミラーの移動により実現し、測定対象の深さ方向の分解能は、照射する光のコヒーレント長に依存していた。
【０１７６】
これに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、連続的に波長を変化させた光を照射し、生体組織の深さ方向の各点からの反射光の強度は、干渉光の周波数成分の違いに基づいて行うことを特徴としている。
【０１７７】
一般的に、掃引する光の周波数（波長の逆数）を、下式（式１）に示す時間関数として考えると、干渉光の強度は下式（式２）に示す時間関数として表現できる。このとき、Δｘは参照光と対象光の光路差を示し、Δｆは単位時間における周波数の変化率を示すものである。また、Ａ、Ｂ、Ｃは定数を示す。
（式１）ｆ（ｔ）＝ｆα＋Δｆｔ
（式２）Ｉ（ｔ）＝Ａ＋Ｂｃｏｓ（ＣΔｘ（ｆα＋Δｆｔ））
式２からわかるように、干渉光強度Ｉ（ｔ）の時間変化の周波数成分は光路差Δｘと波長掃引の周波数変化Δｆで表される。したがって、干渉光の周波数成分がわかれば、光路差ごとの干渉光強度がわかることになる。
【０１７８】
これにより、１ライン分の信号を取得するのに要する時間が短くなり、また、描出深度を深くすることができる。
【０１７９】
図２１は、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の基本原理を示す図である。同図において光源２１０１は、Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒである。
【０１８０】
光源２１０１より順次出力された異なる波長を有する光は、ビームスプリッタ２１０４で分割され、それぞれを参照ミラー２１０２と測定対象２１０３に向かう。このとき測定対象２１０３側から戻ってくる反射光には、物体表面での反射光や、物体内部の浅い位置で反射した光、物体内部の深部で反射した光など様々な位置からの反射光が含まれる。
【０１８１】
上述のように、検出器２１０５において、観測された干渉光を周波数分解することで、測定対象の深さ方向の特定の位置での構造情報を可視化することが可能となる。この結果、１周期の波長掃引で１ライン分のデータが得られることとなり、断面画像を形成することができる。
【０１８２】
なお、光源２１０１より出力される光は、コヒーレント長が４〜６ｍｍ程度あるため、測定対象の深さ方向の検査範囲が全て網羅できるため、参照ミラーを動作させる必要は無く、参照ミラー２１０２は一定の距離に固定して配されることとなる。
【０１８３】
このように参照ミラーを機械的に動かす必要がないので、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、光干渉断層診断装置と比べて１ライン分の信号を取得するのに要する時間が短くなり、フレームレートを上げることができる。光干渉断層診断装置における最大フレームレートが１５ｆｒ／ｓであるのに対し、波長掃引利用の光干渉断層診断装置のフレームレートは３０〜２００ｆｒ／ｓ程度である。
【０１８４】
もともと光干渉断層診断装置や波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、血球成分への光の吸収を避け、良好な画像を取得するために、診断時に血液を排除しなければならない。このため、フレームレートが低いと血液を排除しておく時間を長くしなければならず、臨床上問題がある。これに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、数秒間の血液排除で血管の軸方向に３０ｍｍ以上の画像を取得することができるため、臨床上の問題を低減させることができるというメリットがある。
【０１８５】
２．波長掃引利用の光干渉断層診断装置の機能構成
図２２は、波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００の機能構成を示す図である。以下、上記第３の実施形態において図１５を用いて説明した光干渉断層診断装置との相違点を中心に説明する。
【０１８６】
２２０８は光源であり、Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒが用いられる。Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒ２２０８は、ＳＯＡ２２１６（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とリング状に結合された光ファイバ２２１７とポリゴンスキャニングフィルタ（２２０８ｂ）よりなる、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ−ｃａｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒの一種である。
【０１８７】
ＳＯＡ２２１６から出力された光が、光ファイバ２２１７を進み、ポリゴンスキャニングフィルタ２２０８ｂに入り、ここで波長選択された光が、ＳＯＡ２２１６で増幅され、最終的にｃｏｕｐｌｅｒ２２１４から出力される。
【０１８８】
ポリゴンスキャニングフィルタ２２０８ｂは、光を分光する回折格子２２１２とポリゴンミラー２２０９との組み合わせで波長を選択する。回折格子２２１２により分光された光を２枚のレンズ（２２１０、２２１１）によりポリゴンミラー２２０９の表面に集光させる。これによりポリゴンミラー２２０９と直交する波長の光のみ同一の光路を戻り、ポリゴンスキャニングフィルタ２２０８ｂから出力されるため、ミラーを回転させることで、波長の時間掃引を行う。
【０１８９】
ポリゴンミラー２２０９は、例えば、３２面体のミラーが使用され、回転数が５００００ｒｐｍ程度である。ポリゴンミラー２２０９と回折格子２２１２とを組み合わせたユニークな波長掃引方式により、高速、高出力の波長掃引が可能である。
【０１９０】
Ｃｏｕｐｌｅｒ２２１４から出力されたＳｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒ２２０８の光は、第１のシングルモードファイバ２２３０の一端に入射され、先端面側に伝送される。第１のシングルモードファイバ２２３０は、途中の光カップラ部２２２６で第２のシングルモードファイバ２２３１と光学的に結合されている。従って、この光カップラ部２２２６で２つに分岐されて伝送される。
【０１９１】
第１のシングルモードファイバ２２３０の光カップラ部２２２６より先端側には、非回転部と回転部との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント２２０３が設けられている。
【０１９２】
更に、光ロータリジョイント２２０３内の第３のシングルモードファイバ２２３２の先端には、光プローブのコネクタ部２２０２が着脱自在に接続されている。これにより光プローブ２２０１内に挿通され回転駆動可能な第４のシングルモードファイバ２２３３に、光源２２０８からの光が伝送される。
【０１９３】
伝送された光は、光プローブ２２０１の先端側から体腔内の生体組織側にラジアル走査しながら照射される。そして、生体組織側の表面あるいは内部で散乱した反射光の一部は光プローブ２２０１により取り込まれ、逆の光路を経て第１のシングルモードファイバ２２３０側に戻る。さらに、光カップラ部２２２６によりその一部が第２のシングルモードファイバ２２３１側に移り、第２のシングルモードファイバ２２３１の一端から光検出器（例えばフォトダイオード２２１９）に入射される。なお、光ロータリジョイント２２０３の回転部側は回転駆動装置２２０４のラジアル走査モータ２２０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ２２０５の回転角度は、エンコーダ部２２０６により検出される。更に、光ロータリジョイント２２０３は、直線駆動装置２２０７を備え、信号処理部２２２３からの指示に基づいて、カテーテル部１０１の挿入方向の動作を規定している。
【０１９４】
また、第２のシングルモードファイバ２２３１の光カップラ部２２２６より先端側には、基準光の光路長を微調整する光路長の可変機構２２２５が設けてある。
【０１９５】
この光路長の可変機構２２２５は光プローブを交換して使用した場合の個々の光プローブの長さのばらつきを吸収できるように、その長さのバラツキに相当する光路長を変化させる光路長変化手段を備えている。
【０１９６】
第２のシングルモードファイバ２２３１およびコリメートレンズ２２２６は、その光軸方向に矢印２２３３で示すように移動自在な１軸ステージ２２３２上に設けられ、光路長変化手段を形成している。
【０１９７】
具体的には、１軸ステージ２２３２は光プローブ２２０１を交換した場合に、光プローブの光路長のバラツキを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する光路長変化手段を形成する。さらに、１軸ステージ２２３２はオフセットを調整する調整手段としての機能も備えている。例えば、光プローブ２２０１の先端が生体組織の表面に密着していない場合でも、１軸ステージにより光路長を微小変化させることにより、生体組織の表面位置から干渉する状態に設定することが可能となる。
【０１９８】
光路長の可変機構２２２５で光路長が微調整された光は第２のシングルモードファイバ２２３１の途中に設けた光カップラ部２２２６で第１のシングルモードファイバ２２２６側から漏れた光と混合されて、フォトダイオード２２１９にて受光される。
【０１９９】
フォトダイオード２２１９にて受光された光は光電変換され、アンプ２２２０により増幅された後、復調器２２２１に入力される。この復調器２２２１では干渉した光の信号部分のみを抽出する復調処理を行い、その出力はＡ／Ｄ変換器２２２２に入力される。
【０２００】
Ａ／Ｄ変換器２２２２では、干渉光信号を１８０ＭＨｚで２０４８ポイント分サンプリングして、１ラインのデジタルデータ（干渉光データ）を生成する。なお、サンプリング周波数を１８０ＭＨｚとしたのは、波長掃引の繰り返し周波数を４０ｋＨｚにした場合に波長掃引の周期（１２．５μｓｅｃ）の９０％程度を２０４８点のデジタルデータとして抽出することを前提としたものであり、特にこれに限定されるものではない。
【０２０１】
Ａ／Ｄ変換器２２２２にて生成されたライン単位の干渉光データは、信号処理部２２２３に入力される。この信号処理部２２２３では干渉光データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解して深さ方向のデータを生成し、これを座標変換することにより、血管内の各位置での断面画像を形成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ２２２７に出力する。
【０２０２】
なお、信号処理部２２２３は位置制御装置２２３４と接続されている。信号処理部２２２３は位置制御装置２２３４を介して１軸ステージ２２３２の位置の制御を行う。また、信号処理部２２２３はモータ制御回路２２２４と接続され、ラジアル走査モータ２２０５の回転駆動を制御する。
【０２０３】
３．カテーテル部の構成
カテーテル部１０１の全体構成ならびに先端部の構成は、上記第３の実施形態において図１６を用いて説明した光干渉断層診断装置のカテーテル部と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０２０４】
４．信号処理部の構成
次に信号処理部２２２３の構成について説明する。図２３は、波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００の信号処理部２２２３の機能構成を示す図である。
【０２０５】
図２３において、２３０６は制御部であり、波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００全体を統括的に制御する。
【０２０６】
２３０１は大容量記憶部であり、ハードディスクや半導体メモリ等で構成される。大容量記憶部２３０１では、フォトダイオード２２１０より復調器２２２１、Ａ／Ｄ変換器２２２２を介して送信された全ての干渉光データを波長掃引周期単位（ライン単位）で順次受信し、記憶する。
【０２０７】
大容量記憶部２３０１に記憶された干渉光データは、必要に応じて（制御部２３０６からの指示に基づいて）、ビデオ信号のフレームレートに合わせて読み出され、信号選択部２３０３に送られる。
【０２０８】
なお、大容量記憶部２３０１の容量は、ラジアル走査により、何フレーム分のデータを取得するかにより決定される。例えば、０．５ｍｍピッチで１５０ｍｍの血管をラジアル走査する場合には、３００フレームのデータとなる。そして１フレームが１０２４ライン×２０４８サンプルの１６ビットデータの場合、１２００Ｍバイトとなる。この場合、大容量記憶部２３０１として、２Ｇバイト以上の半導体メモリ、もしくはハードディスクを選択することができる。
【０２０９】
２３０２は信号選別部であり、Ａ／Ｄ変換器２２２２より送信された干渉光データのうち、所定の干渉光データを選択的に抽出する機能を備える。信号選別部２３０２は、書き込み禁止機能付のＦＩＦＯメモリにより構成される。エンコーダ部２２０６の出力パルスに同期させて、ＦＩＦＯメモリの書き込み可能／禁止を制御し、書き込み可能なときのみ、入力された干渉光データをＦＩＦＯメモリに書き込む。
【０２１０】
すなわち、ラジアル走査１フレーム分の干渉光データが構成されるように波長掃引周期単位（ライン単位）で書き込み可能にし、不要な干渉光データが入力される場合は、書き込み禁止にする。また、ＦＩＦＯからの読み出しは、後段の処理のタイミングにあわせて行われ、読み出された干渉光データは信号選択部２３０３に出力される。なお、干渉光データの選別方法の詳細については後述する。
【０２１１】
２３０３は信号選択部であり、制御部２３０６より、大容量記憶部２３０１に記憶された干渉光データを読み出す旨の指示を受け取った場合には、大容量記憶部２３０１内の干渉光データを読み出し、深さ方向ラインデータ生成部２３０４に送る。一方、制御部２３０６より、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合には、信号選別部２３０２において選別された干渉光データを読み出し、深さ方向ラインデータ生成部２３０４に送る。深さ方向ラインデータ生成部２３０４は、干渉光データをＦＦＴ（フーリエ変換）により周波数分解して深さ方向のデータを生成する。
【０２１２】
２３０５は信号後処理部であり、深さ方向ラインデータ生成部３０４より送信された干渉光データに対してフレーム相関、ガンマ補正、コントラスト調整、シャープネスフィルタ等の処理が行われ画像構築部２３０６に出力される。
【０２１３】
画像構築部２３０６では、干渉光の波長掃引単位（ライン単位）の干渉光データ列をビデオ信号に変換する。これにより、ＬＣＤモニタ２２２７に表示する断面画像を形成する。
【０２１４】
この結果、信号選択部２３０３が制御部２３０６より、大容量記憶部２３０１に記憶された干渉光データを読み出す旨の指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ２２２７には、大容量記憶部２３０１内の干渉光データに基づいて形成された断面画像が表示され、リアルタイムでの画像表示指示を受け取った場合にあっては、ＬＣＤモニタ２２２７には、信号選別部２３０３において選別された干渉光データに基づいて形成された断面画像が、光プローブ２２０１のラジアル走査に対応して表示されることとなる。つまり、ＬＣＤモニタ２２２７は、ラジアル走査時のリアルタイム表示とラジアル走査後の表示の２種類の断面画像表示を行うよう制御される。
【０２１５】
５．波長掃引利用の光干渉断層診断時の信号処理
５．１ 信号処理の概要
本実施形態にかかる波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００における血管内光干渉断層診断時の信号処理の概要について説明する。
【０２１６】
図２４（ａ）は、本実施形態にかかる波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００における信号処理の概要を模式的に示したものである。
【０２１７】
同図（ａ）に示すように、光プローブ２２０１が１回転するごとに、血管の断面画像を１つ形成するための干渉光データ（１０２４ライン）が取得される（図２４（ａ）の例では、６回転することで、６枚の断面画像を形成するための干渉光データ（２４０１〜２４０６）が取得される）。
【０２１８】
各回転ごとに取得された干渉光データは、測定後に再生できるように大容量記憶部２３０１に記憶する。また、各回転ごとに取得された干渉光データの一部を取り出し、１フレーム分の干渉光データを生成し、リアルタイムで表示する。図２４（ａ）の例では、１回転目に取得された干渉光データ（２４０１）からは、０度〜１２０度分の干渉光データを取り出し、２回転目に取得された干渉光データ（２４０２）からは、１２０度〜２４０度分の干渉光データを取り出し、３回転目に取得された干渉光データ（２４０３）からは、２４０度〜３６０度分の干渉光データを取り出す。取り出された干渉光データは結合され、１フレーム分の干渉光データとして生成される（２４１１）。
【０２１９】
図２４（ｂ）は生成された１フレーム分の干渉光データ（２４１１）の内訳を示す図である。同図に示すように、１回転目の干渉光データのライン１〜ライン３４０と、２回転目の干渉光データのライン３４１〜６８２と、３回転目の干渉光データのライン６８３〜１０２４により構成されている。生成された干渉光データはリアルタイムに表示される。同様に、４回転目から６回転目までに取得された干渉光データに基づいて、１フレーム分の干渉光データを生成し（２４１２）、リアルタイムで表示する。
【０２２０】
このように、光プローブ２２０１のラジアル走査を高速化し、単位時間あたりに形成可能な断面画像の量が増加した場合でも、各回転で得られた干渉光データの一部を取り出し、それらを結合して１フレームを形成するように構成することで、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。この結果、リアルタイムでの表示が可能となる。
【０２２１】
なお、上述のように各回転ごとに取得された干渉光データは、並行して大容量記憶部２３０１に記憶される。このため、後で大容量記憶部２３０１に記憶された全干渉光データを読み出すことで、全ての干渉光データを表示させることが可能となる。このように波長掃引利用の光干渉断層診断装置２２００によれば、光プローブ２２０１のラジアル走査を高速化した場合でも、全データの表示とリアルタイムでの表示とを行うことが可能となる。
【０２２２】
５．２ 上記信号処理を実現するための各部の処理の流れ
次に上記信号処理を実現するための信号処理部２２２３の各部における処理の流れについて説明する。なお、以下では、１回転あたりのライン数を１０２４として説明する。
【０２２３】
５．２．１ 制御部２３０６における処理の流れ
図２５は、波長掃引利用の血管内光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部２３０６における処理の流れを示すフローチャートである。
【０２２４】
ステップＳ２５０１では、ラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとを読み出す。ステップＳ２５０２では、読み出されたラジアル走査のフレームレートとビデオ信号のフレームレートとの比（α）を算出する。
【０２２５】
ステップＳ２５０３では、ステップＳ２５０２にて算出された比（α）を信号選別部２３０２に送信する。
【０２２６】
５．２．２ 信号選別部２３０２における処理の流れ
図２６は、血管内光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部２３０２の処理の流れを示すフローチャートである。
【０２２７】
ステップＳ２６０１では、カウント値ｍ、ｎに初期値として１を設定する。カウント値ｍは光プローブ２２０１の回転数をカウントするためのパラメータである。また、カウント値ｎは、干渉光データのライン番号を管理するためのパラメータである。
【０２２８】
ステップＳ２６０２では、Ａ／Ｄ変換器２２２２より送信されたライン番号＝ｎの干渉光データのライン番号が下式（式３、式４）の条件を満たすか否かを判断する。
（式３）１０２４×（ｍ−１）／α≦ｎ
（式４）１０２４×ｍ／α＞ｎ
ステップＳ２６０２において、式１及び式２の条件を具備すると判定された場合には、ステップＳ２６０３に進み、ＦＩＦＯメモリに当該干渉光データ（ライン番号＝ｎ）を書き込み、次いでステップＳ２６０４に進み、当該干渉光データを選別し、所定のタイミングで信号選択部２３０３に出力した後、ステップＳ２６０５に進む。この場合、当該干渉光データはリアルタイム表示に利用されることとなる。
【０２２９】
一方、ステップＳ２６０３において、式１及び式２の条件を具備しないと判定された場合には、直接ステップＳ２６０５に進む。この場合、当該干渉光データはリアルタイム表示には利用されない。
【０２３０】
ステップＳ２６０５では、カウント値ｎが１０２４より小さいか否かを判定する。カウント値ｎが１０２４より小さいと判定された場合には、ステップＳ２６０８に進み、カウント値ｎをインクリメントした後、ステップＳ２６０２に戻る。一方、カウント値ｎが１０２４と等しいと判定された場合には、ステップＳ２６０６に進む。
【０２３１】
ステップＳ２６０６では、カウント値ｍがαよりも小さいか否かを判定する。カウント値ｍがαより小さいと判定された場合には、ステップＳ２６０９に進み、カウント値ｍをインクリメントするとともに、カウント値ｎに１を入力する。
【０２３２】
一方、ステップＳ２６０６において、カウント値ｍがαと等しいと判定された場合には、ステップＳ２６０７に進む。ステップＳ２６０７では、次の干渉光データがあるか否かを判定し、あると判定された場合には、ステップＳ２６０１に戻る。一方、ないと判定された場合には、処理を終了する。
【０２３３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる波長掃引利用の光干渉断層診断装置によれば、ビデオ信号のフレームレートとラジアル走査のフレームレートとの比に基づいて、干渉光データを選別することにより、ビデオ信号のフレームレートに適した間隔で、断面画像を形成することが可能となる。
【０２３４】
この結果、光プローブのラジアル走査を高速化した場合でも、ビデオ信号のフレームレートに関わらず、リアルタイム表示を行うことが可能となる。
【０２３５】
なお、本実施形態では、上記第１の実施形態において説明した信号処理を波長掃引利用の光干渉断層診断装置に適用した場合について説明したが、上記第２の実施形態において説明した信号処理における「超音波エコーデータ」を「干渉光データ」に置き換えることで適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】血管内超音波診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】血管内超音波診断装置の機能構成を示す図である。
【図３】血管内超音波診断装置のカテーテル部の全体構成を示す図である。
【図４】血管内超音波診断装置のカテーテル部の先端部の構成を示す図である。
【図５】カテーテル部において駆動シャフトをカテーテルシースに対して相対的にスライドさせた様子を示す図である。
【図６】血管内超音波診断装置の信号処理部の機能構成を示す図である。
【図７】血管内超音波診断時のカテーテル部の動作を説明するための模式図である。
【図８】血管内超音波診断装置の信号処理の概要を模式的に示した図である。
【図９】血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】血管内超音波診断装置の信号処理の概要を模式的に示した図である。
【図１２】血管内超音波診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】光干渉断層診断装置の測定原理を説明するための図である。
【図１４】光干渉断層診断装置の基本原理を説明するための図である。
【図１５】光干渉断層診断装置の機能構成を示す図である。
【図１６】光干渉断層診断装置のカテーテル部の先端部の構成を示す図である。
【図１７】光干渉断層診断装置の信号処理部の機能構成を示す図である。
【図１８】光干渉断層診断装置における信号処理の概要を模式的に示した図である。
【図１９】光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図２０】光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選択部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２１】波長掃引利用の光干渉断層診断装置の基本原理を示す図である。
【図２２】波長掃引利用の光干渉断層診断装置の機能構成を示す図である。
【図２３】波長掃引利用の光干渉断層診断装置の信号処理部の機能構成を示す図である。
【図２４】光干渉断層診断装置における信号処理の概要を模式的に示した図である。
【図２５】波長掃引利用の血管内光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の制御部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図２６】波長掃引利用による光干渉断層診断時にリアルタイム表示を行う際の信号選別部の処理の流れを示すフローチャートである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号の送受信を繰り返すプローブを接続し、体腔内においてラジアル走査させることで、該プローブより体腔内での反射信号を取得し、該取得した反射信号に基づいて生成されたデータを用いて、該体腔内の断面画像を連続して形成・出力する画像診断装置であって、
前記断面画像を連続して出力する際のフレームレートに基づいて、前記生成したデータの一部を抽出する抽出手段と、
前記抽出されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成することで、前記ラジアル走査に対応してリアルタイムに出力するよう制御する第１の出力制御手段と、
前記生成されたデータを記憶する記憶手段と、
前記ラジアル走査後に、前記記憶手段に記憶されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成し、出力するよう制御する第２の出力制御手段と
を備えることを特徴とする画像診断装置。
【請求項２】
前記抽出手段は、ラジアル走査される前記プローブの各回転角度において取得された前記データのうち、前記フレームレートに基づいて算出された所定の回転角度におけるデータを抽出することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
【請求項３】
前記抽出手段は、ラジアル走査される前記プローブの各回転において取得された前記データのうち、前記フレームレートに基づいて算出された所定の１回転を単位としてデータを抽出することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
【請求項４】
前記第１の出力制御手段は、前記抽出手段により抽出されたデータを組み合わせ、１回転分のデータを生成することで、前記断面画像を形成するよう制御することを特徴とする請求項２に記載の画像診断装置。
【請求項５】
前記プローブは超音波振動子を含み、超音波の送受信が可能であり、前記データは、該プローブより取得された体腔内での反射波に基づいて生成されることを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
【請求項６】
前記プローブは光を出力する光源に接続され、該光の送受信が可能であり、前記データは、該プローブより取得された体腔内での反射光と、該光源より出力され光学ミラーにおいて反射された反射光との干渉光に基づいて生成されることを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
【請求項７】
信号の送受信を繰り返すプローブを接続し、体腔内においてラジアル走査させることで、該プローブより体腔内での反射信号を取得し、該取得した反射信号に基づいて生成されたデータを用いて、該体腔内の断面画像を連続して形成・出力する画像診断装置における情報処理方法であって、
前記断面画像を連続して出力する際のフレームレートに基づいて、前記生成したデータの一部を抽出する抽出工程と、
前記抽出されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成することで、前記ラジアル走査に対応してリアルタイムに出力するよう制御する第１の出力制御工程と、
前記生成されたデータを記憶手段に記憶する記憶工程と、
前記ラジアル走査後に、前記記憶手段に記憶されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成し、出力するよう制御する第２の出力制御工程と
を備えることを特徴とする情報処理方法。
【請求項８】
前記抽出工程は、ラジアル走査される前記プローブの各回転角度において取得された前記データのうち、前記フレームレートに基づいて算出された所定の回転角度におけるデータを抽出することを特徴とする請求項７に記載の情報処理方法。
【請求項９】
前記抽出工程は、ラジアル走査される前記プローブの各回転において取得された前記データのうち、前記フレームレートに基づいて算出された所定の１回転を単位としてデータを抽出することを特徴とする請求項７に記載の情報処理方法。
【請求項１０】
前記第１の出力制御工程は、前記抽出工程により抽出されたデータを組み合わせ、１回転分のデータを生成することで、前記断面画像を形成するよう制御することを特徴とする請求項８に記載の情報処理方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれかに記載の情報処理方法をコンピュータによって実現させるための制御プログラムを格納した記憶媒体。
【請求項１２】
請求項７乃至１０のいずれかに記載の情報処理方法をコンピュータによって実現させるための制御プログラム。
【請求項１】
信号の送受信を繰り返すプローブを接続し、体腔内においてラジアル走査させることで、該プローブより体腔内での反射信号を取得し、該取得した反射信号に基づいて生成されたデータを用いて、該体腔内の断面画像を連続して形成・出力する画像診断装置であって、
前記断面画像を連続して出力する際のフレームレートに基づいて、前記生成したデータの一部を抽出する抽出手段と、
前記抽出されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成することで、前記ラジアル走査に対応してリアルタイムに出力するよう制御する第１の出力制御手段と、
前記生成されたデータを記憶する記憶手段と、
前記ラジアル走査後に、前記記憶手段に記憶されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成し、出力するよう制御する第２の出力制御手段と
を備えることを特徴とする画像診断装置。
【請求項２】
前記抽出手段は、ラジアル走査される前記プローブの各回転角度において取得された前記データのうち、前記フレームレートに基づいて算出された所定の回転角度におけるデータを抽出することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
【請求項３】
前記抽出手段は、ラジアル走査される前記プローブの各回転において取得された前記データのうち、前記フレームレートに基づいて算出された所定の１回転を単位としてデータを抽出することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
【請求項４】
前記第１の出力制御手段は、前記抽出手段により抽出されたデータを組み合わせ、１回転分のデータを生成することで、前記断面画像を形成するよう制御することを特徴とする請求項２に記載の画像診断装置。
【請求項５】
前記プローブは超音波振動子を含み、超音波の送受信が可能であり、前記データは、該プローブより取得された体腔内での反射波に基づいて生成されることを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
【請求項６】
前記プローブは光を出力する光源に接続され、該光の送受信が可能であり、前記データは、該プローブより取得された体腔内での反射光と、該光源より出力され光学ミラーにおいて反射された反射光との干渉光に基づいて生成されることを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
【請求項７】
信号の送受信を繰り返すプローブを接続し、体腔内においてラジアル走査させることで、該プローブより体腔内での反射信号を取得し、該取得した反射信号に基づいて生成されたデータを用いて、該体腔内の断面画像を連続して形成・出力する画像診断装置における情報処理方法であって、
前記断面画像を連続して出力する際のフレームレートに基づいて、前記生成したデータの一部を抽出する抽出工程と、
前記抽出されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成することで、前記ラジアル走査に対応してリアルタイムに出力するよう制御する第１の出力制御工程と、
前記生成されたデータを記憶手段に記憶する記憶工程と、
前記ラジアル走査後に、前記記憶手段に記憶されたデータを用いて、前記体腔内の断面画像を連続して形成し、出力するよう制御する第２の出力制御工程と
を備えることを特徴とする情報処理方法。
【請求項８】
前記抽出工程は、ラジアル走査される前記プローブの各回転角度において取得された前記データのうち、前記フレームレートに基づいて算出された所定の回転角度におけるデータを抽出することを特徴とする請求項７に記載の情報処理方法。
【請求項９】
前記抽出工程は、ラジアル走査される前記プローブの各回転において取得された前記データのうち、前記フレームレートに基づいて算出された所定の１回転を単位としてデータを抽出することを特徴とする請求項７に記載の情報処理方法。
【請求項１０】
前記第１の出力制御工程は、前記抽出工程により抽出されたデータを組み合わせ、１回転分のデータを生成することで、前記断面画像を形成するよう制御することを特徴とする請求項８に記載の情報処理方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれかに記載の情報処理方法をコンピュータによって実現させるための制御プログラムを格納した記憶媒体。
【請求項１２】
請求項７乃至１０のいずれかに記載の情報処理方法をコンピュータによって実現させるための制御プログラム。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００７−２６７８６６（Ｐ２００７−２６７８６６Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９６０３７（Ｐ２００６−９６０３７）
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
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