JP2011056165A

JP2011056165A - Ｏｃｔシステム

Info

Publication number: JP2011056165A
Application number: JP2009211717A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Sato; 雅康佐藤; Masashi Kitatsuji; 真史北辻
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2011-03-24

Abstract

【課題】ＯＣＴプローブの先端の硬性部の長さを大きくすることなく、正確且つ深度幅の大きい断層像を得ることが可能なＯＣＴシステムを提供することである。
【解決手段】ＯＣＴシステムが、複数の光ファイバと、光ファイバ夫々の先端側に設けられたＧＲＩＮレンズと、ＧＲＩＮレンズの先端側に設けられたマイクロミラーとを有するＯＣＴプローブと、ＯＣＴシステムの低コヒーレンス光源からの光を複数の光ファイバに分配すると共に光ファイバからの戻り光を集光して該ＯＣＴシステムの干渉計に送る分配集光器とを有し、夫々のマイクロミラーは、ＯＣＴプローブの回転中心軸に垂直な一平面上に配置されて光ファイバから出射される光を該一平面上の該回転中心軸を中心とする円の半径方向外側に向かって屈曲させるものであり、複数の光ファイバから出射される光の集光点の回転中心に対する距離は夫々異なる構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、先端閉塞のシース内に挿置された光ファイバを回転させて光ファイバの軸周りの走査を行って光ファイバ先端部付近のＯＣＴ断層像を演算するＯＣＴシステムに関する。

近年、低コヒーレンス光を使用して断層像を測定する光コヒーレンストモグラフィ（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＯＣＴ）システムが実用化され、利用されつつある。ＯＣＴシステムにおいては低コヒーレンス光を生体組織に照射する。そして、この光が生体組織内のどの位置でどの程度反射若しくは散乱したのかをマイケルソン干渉計の原理に基づいて計測し、この計測結果に基づいて生体組織の断層像を演算によって作成するものである。

ＯＣＴシステムにより体腔内の断層像取得を行う際には、ＯＣＴプローブが体腔内に挿入される。一般的なＯＣＴプローブの一例を図６に示す。図６に示されるように、一般的なＯＣＴプローブ１１０は、先端に集光レンズ１１２及び偏向素子１１３が設けられた光ファイバ１１１を有する。光ファイバ１１１の基端側には低コヒーレンス光である入射光ＬＣＬ_ｉが入射しこの入射光ＬＣＬ_ｉは光ファイバ１１１を通ってその先端に達し、偏向素子１１３にて略９０°屈曲し、体腔壁面ＣＳに向かって照射される。

ＯＣＴシステムに使用される低コヒーレンス光は、近赤外線などの生体内を透過する特性を有するものである。偏向素子１１３から体腔壁面ＣＳに向かった入射光ＬＣＬ_ｉは体腔壁内の生体組織で反射もしくは散乱し、この一部は偏向素子１１３で再び反射して光ファイバ１１１に戻される戻り光ＬＣＬ_ｏとなる。ＯＣＴシステムは、低コヒーレンス光源とマイケルソン干渉計を用いることにより、戻り光ＬＣＬ_ｏの伝搬距離（光路長）に対する光量を干渉信号として計測し、この計測結果からどの位置でどの程度入射光ＬＣＬ_ｉが反射もしくは散乱したかを演算することができる。

集光レンズ１１２は、光ファイバ１１１と偏向素子１１３の間に配置され、入射光ＬＣＬ_ｉを所定の深度で集光させる。入射光ＬＣＬ_ｉは、集光レンズ１１２による集光点Ｐ近傍で強く反射若しくは散乱するようになっており、ＯＣＴシステムはこの集光点Ｐの近傍の所定深度幅（数１００マイクロメートル程度）内において強い干渉信号を得ることができる。

また、図６に示されるように、ＯＣＴプローブ１１０は、光ファイバ１１１の軸周りに回転駆動されており、ＯＣＴシステムは、偏向素子１１３がある位置における体腔の断面ＳＦの断層像を得ることができる。

このように、ＯＣＴシステムによって、消化器や循環器等の管状の生体の断層像を得ることが可能である。しかしながら、上記のように、鮮明な断層像が得られる深度の幅は数１００マイクロメートル程度と小さいものであった。

この問題を解消するため、特許文献１に記載されているような構成が提案されている。特許文献１の構成は、ＯＣＴプローブが、単一の偏向素子(ミラー)及び集光レンズを共有する複数の光ファイバを有している。光ファイバの先端と集光レンズの間隔は、光ファイバごとに異なっており、各光ファイバを通る入射光は、異なる深度で集光するよう構成されている。このため、ＯＣＴプローブ全体での、鮮明な断層像が得られる深度の幅を広くとることができる。

特表２００４−５０２９５７

このように、特許文献１に記載のＯＣＴシステムでは、深度幅の広い断層像を得ることが可能である。しかしながら、このような構成は、各光ファイバの先端と集光レンズの間隔が変動しないよう固定する必要がある。このため、ＯＣＴプローブの先端部には、比較的長い硬性部が形成されることになる。このようなＯＣＴプローブは、柔軟性に欠けるため、体腔内に差し込むことが容易ではない。

また、特許文献１に記載のＯＣＴシステムでは、各光ファイバの集光位置は、その深度のみならず、体腔壁面の面方向にもずれたものとなるため、必ずしも正確な断層像が得られるものではなかった。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、ＯＣＴプローブの先端の硬性部の長さを大きくすることなく、正確且つ深度幅の大きい断層像を得ることが可能なＯＣＴシステムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のＯＣＴシステムは、複数の光ファイバと、複数の光ファイバ夫々の基端側に設けられた集光用レンズと、複数の光ファイバ夫々の先端側に設けられた複数のＧＲＩＮレンズと、複数のＧＲＩＮレンズの先端側に設けられた複数のマイクロミラーとを有するＯＣＴプローブと、ＯＣＴシステムの低コヒーレンス光源からの光を複数の集光用レンズを介して複数の光ファイバに分配すると共に複数の光ファイバからの戻り光を集光して該ＯＣＴシステムの干渉計に送る分配集光器とを有し、夫々のマイクロミラーは、ＯＣＴプローブの回転中心軸に垂直な一平面上に配置されて複数の光ファイバから出射される光を該一平面上の該回転中心軸を中心とする円の半径方向外側に向かって屈曲させるものであり、複数の光ファイバから出射される光の集光点の回転中心に対する距離は夫々異なる。

上記の構成によれば、相対位置が移動しないように固定されるのは、光ファイバの先端部からマイクロミラー迄の比較的長さの小さい部分に限定される。このため、ＯＣＴプローブの先端部の硬性部の大きさは小さなものとなり、可撓性に優れたＯＣＴプローブとなる。また、上記の構成によれば、複数本の光ファイバから出射される光は、各マイクロミラーで屈曲されて回転中心軸に垂直な一平面上に進む。このため、各光ファイバに供給される光によって形成される断層像は同一平面上の断層像となる。

また、複数の光ファイバの長さは、複数の集光用レンズから、複数の光ファイバから出射される光の集光点の各々に至る光路長の差が、各光ファイバにおける観察深度よりも十分に大きくなるように設定されている構成とすることが好ましい。

このような構成とすると、複数の光ファイバを通る低コヒーレンス光から計測される干渉信号は、光路長が異なる範囲においては重複することが無くなり、各光ファイバから別個に断層像が得られる。

また、複数のＧＲＩＮレンズが同一の光学特性を有しており、複数のマイクロミラーが、夫々回転中心軸に対する半径の異なる複数の円上に配置されている構成としてもよい。

ここで、光ファイバに夫々異なる波長域の光のみを透過させるための光学フィルタをＯＣＴプローブが有する構成としてもよい。

このような構成とすると、複数の光ファイバの夫々が異なる波長域の干渉信号を別個に形成するため、この干渉信号から異なる波長域の断層像を別個に得ることが可能となる。

また、複数のマイクロミラーが夫々回転中心軸に対する半径の異なる複数の円上に配置されている構成とする代わりに、複数個のマイクロミラーと前記複数の先端側光ファイバとの間には、夫々焦点距離の異なる複数のＧＲＩＮレンズが配置されており、複数のマイクロミラーは、夫々ＯＣＴプローブの回転中心軸を中心とする同一の円上に配置されている構成としてもよい。

また、ＯＣＴシステムが、低コヒーレンス光源からの光が入射されて低コヒーレンス光源からの光を分配集光器に導くと共に複数の光ファイバからの戻り光が入射されて戻り光を干渉計に導くプローブ用光ファイバを有し、分配集光器が、プローブ用光ファイバと複数の集光用レンズとの間に設けられ、低コヒーレンス光源からの光を平行にして複数の集光用レンズに送ると共に、該複数の光ファイバからの戻り光を集光してプローブ用光ファイバに入射させる固定レンズを有し、複数の集光用レンズが、固定レンズの光軸を中心とする同一円周上に配置されている構成とすることが好ましい。

このような構成とすると、低コヒーレンス光源からの光を略均等に各光ファイバに分配させることができる。

以上のように、本発明によれば、ＯＣＴプローブの先端の硬性部の長さを大きくすることなく、正確且つ深度幅の大きい断層像を得ることが可能なＯＣＴシステムが実現される。

図１は、本発明の第１の実施の形態のＯＣＴシステムのブロック図である。図２は、本発明の第１の実施の形態のロータリージョイントの斜視図である。図３は、本発明の第１の実施の形態のＯＣＴプローブの先端部の斜視図である。図４は、本発明の第１の実施の形態のＯＣＴプローブを先端部側から見た図である。図５は、本発明の第２の実施の形態のＯＣＴプローブを先端部側から見た図である。図６は、一般的なＯＣＴプローブの構成を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の、ＯＣＴを利用した断層像取得装置であるＯＣＴシステムの全体的な構造を示すブロック図である。本実施形態のＯＣＴシステム１は、ＯＣＴプローブ１０と、光学駆動部２０と、プローブインターフェースユニット３０と、表示部４０と、を有する。なお、図１においては、電気信号の経路を二点鎖線、光ファイバによる光路を実線、空気中又は生体組織内を進む光の光路を破線にて記載している。また、以下の説明においては、ＯＣＴシステム１の光源に近づく光路の方向を基端側、遠ざかる方向を先端側と定義する。

図１に示されているように、プローブインターフェースユニット３０はＯＣＴプローブ１０の光ファイババンドル１１と光学駆動部２０のファイバ干渉計２１から光学駆動部２０の外部に伸びるプローブ用光ファイバ２２を接続するものである。

光ファイババンドル１１は、例えばポリテトラフルオロエチレン等の樹脂チューブに軸線方向に５本の穴を開けたものに、５本の先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅ（図中では１本のみ記載）を各穴に挿通したものであり、ロータリージョイント３１によってプローブ用光ファイバ２２に光学的に接続されている。なお、光ファイババンドル１１は、これ以外の構成であってもよい。

図２に示されているように、ロータリージョイント３１は、ＯＣＴプローブ１０の光ファイババンドル１１と光学駆動部２０側のプローブ用光ファイバ２２が光学的に接続された状態を維持しつつ、プローブ用光ファイバ２２に対して光ファイババンドル１１を回転可能に保持する。また、ロータリージョイント３１は、低コヒーレンス光源２３からプローブ用光ファイバ２２を経由してロータリージョイント３１に供給される低コヒーレンス光を分配して先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅに入射させると共に、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅからの戻り光を集光してプローブ用光ファイバ２２に戻す分配集光器としての機能を有する。

また、プローブインターフェースユニット３０には、モータ３２が内蔵されている。このモータ３２の図示しない回転軸はＯＣＴプローブ１０側の光ファイババンドル１１の基端部分と、ロータリージョイント３１の内部で係合可能に構成されている。従って、モータ３２の回転軸を光ファイババンドル１１に係合させ、次いでモータ３２を駆動することによって、光ファイババンドル１１の長軸周りに、光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅを含む光ファイババンドル１１を一体に回転させることができる。

ロータリージョイント３１の具体的な構成について以下に説明する。図２は、本実施形態のロータリージョイント３１の拡大図である。図２に示されるように、ロータリージョイント３１は、固定レンズ３１ａと、光ファイババンドル１１の基端部を回転可能に支持する軸受３１ｂを有する。固定レンズ３１ａ、プローブ用光ファイバ２２の先端部２２ａ及び軸受３１ｂはプローブインターフェースユニット３０の図示しないフレームに固定されている。

固定レンズ３１ａは、プローブ用光ファイバ２２の先端部２２ａから放射される光を平行光にするコリメートレンズとしての機能と、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの基端側から放射される平行光を集光してプローブ用光ファイバ２２に戻す集光レンズとしての機能を有する。なお、プローブ用光ファイバ２２の先端部２２ａの光軸は、固定レンズ３１ａの光軸と略一致する。

軸受３１ｂは、光ファイババンドル１１の基端部を、プローブ用光ファイバ２２の先端部２２ａ及び固定レンズ３１ａの光軸Ｘ周りに回転可能に支持する。先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの基端側には、夫々集光用ＧＲＩＮレンズ１４ａ〜１４ｅが設けられている。集光用ＧＲＩＮレンズ１４ａ〜１４ｅは、固定レンズ３１ａ側から入射する平行光を集光して先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅに入射させると共に、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅから出射する光を平行光に戻して固定レンズ３１ａに入射させるものである。なお、集光用ＧＲＩＮレンズ１４ａ〜１４ｅの光軸は、プローブ用光ファイバ２２の先端部２２ａ及び固定レンズ３１ａの光軸Ｘと略平行である。

また、図２に示されるように、集光用ＧＲＩＮレンズ１４ａ〜１４ｅは、プローブ用光ファイバ２２の先端部２２ａ及び固定レンズ３１ａの光軸Ｘを中心とする同一円周上に配置されている。そのため、プローブ用光ファイバ２２の先端部２２ａから集光用ＧＲＩＮレンズ１４ａ〜１４ｅに入射する光の光量は略等しくなる。

図１に示されるように、ＯＣＴプローブ１０の光ファイババンドル１１の光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの先端には、夫々複数のマイクロミラー１３ａ〜１３ｅ（図１中には１つのみ記載）が固定されている。マイクロミラー１３ａ〜１３ｅは、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅから出射する光線を約９０°屈曲させてＯＣＴプローブ１０の先端部付近の管腔の組織Ｔに照射すると共に、管腔の組織Ｔの内部で反射若しくは散乱した光を再度屈曲させて先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅ内に戻すものである。マイクロミラー１３ａ〜１３ｅは、対応する先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅと一体となっており、モータ３２によって光ファイババンドル１１を回転させると、マイクロミラー１３ａ〜１３ｅから出射する光の方向は、マイクロミラー１３ａ〜１３ｅと交差し且つ各先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの軸に垂直な面内で周期的に変動する。すなわちモータ３２を駆動することによって、円周方向の走査を行うことができる。

光学駆動部２０には、低コヒーレンス光源２３、ファイバ干渉計２１、信号処理回路２４、供給用光ファイバ２５、参照用光ファイバ２６、レンズ２７、ダハミラー２８が内蔵されている。ＯＣＴプローブ１０の光ファイババンドル１１に供給される低コヒーレンス光は、低コヒーレンス光源２３によって生成される。低コヒーレンス光源２３が生成する低コヒーレンス光は、供給用光ファイバ２５を介してファイバ干渉計２１にまず送られる。ファイバ干渉計２１は、光カップラー等を用いて供給された低コヒーレンス光を２つの光線に分け、その一方を物体光としてプローブ用光ファイバ２２に送り、他方を参照光として参照用光ファイバ２６に送る。

前述のように、プローブ用光ファイバ２２に送られた物体光はプローブインターフェースユニット３０のロータリージョイント３１を介してＯＣＴプローブ１０の光ファイババンドル１１に送られる。そして、管腔の生体組織Ｔの表面または内部で反射した物体光は光ファイババンドル１１、ロータリージョイント３１、プローブ用光ファイバ２２を介してファイバ干渉計２１に戻る。

また、参照用光ファイバ２６に送られる参照光は、参照用光ファイバ２６の先端から出射してレンズ２７に入射する。このレンズ２７によって参照光は平行光となる。すなわち、レンズ２７は往路においてはコリメートレンズとして機能する。レンズ２７から出射した参照光は、ダハミラー２８によって折り返され、再びレンズ２７に入射する。レンズ２７はダハミラー２８からの参照光を集光して参照用光ファイバ２６の先端に入射させる。すなわち、復路においては、レンズ２７は集光レンズとして機能する。そして、参照用光ファイバ２６に戻された参照光はファイバ干渉計２１に戻る。

ファイバ干渉計２１ではプローブ用光ファイバ２２から戻ってきた物体光と、参照用光ファイバ２６から戻ってきた参照光が合波される。低コヒーレンス光源によって供給される低コヒーレンス光は、様々な周波数の光が集まったものであり、干渉信号が発生するのは、物体光の光路長と、参照光の光路長が一致した時のみである。すなわち、ファイバ干渉計２１、低コヒーレンス光源２３、供給用光ファイバ２５、参照用光ファイバ２６、レンズ２７、ダハミラー２８、プローブ用光ファイバ２２、ＯＣＴプローブ１０の光ファイババンドル１１は、全体としてマイケルソン干渉計を構成していることになる。

ファイバ干渉計２１内で発生した干渉信号の強度は、ダハミラー２８の位置に対応する生体組織Ｔ内の特定の位置（この位置からファイバ干渉計２１までの光路長が、ダハミラー２８からファイバ干渉計２１までの光路長に一致する）で起こった物体光の反射や散乱の程度に対応したものである。また、ダハミラー２８はレンズ２７に離接する方向（図１中白抜き矢印部分）に移動可能に構成されている。ダハミラー２８を移動させることによって、参照光の光路長を変動させることができる。これによって、生体組織Ｔの深さ方向の走査を行うことができる。

このように、本実施形態のＯＣＴシステム１においては、周方向と深さ方向の走査が出来るようになっているので、走査を行って得られたファイバ干渉計２１の一連の計測結果を用いて数値演算を行うことによって、ＯＣＴプローブ１０の光ファイババンドル１１の各先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの先端を通り且つ光ファイバの軸に垂直な面における断層像を演算し、出力することができる。具体的には、ファイバ干渉計２１による計測結果は信号処理回路２４に送られ、信号処理回路２４が数値演算を行って断層像を作成する。生成された断層像のデータは表示部４０に送られる。本実施形態においては、表示部４０は光学駆動部２０の信号処理回路２４と接続されたＰＣ４１と、このＰＣ４１に接続されたモニタ４２とを有し、ＰＣ４１は断層像を画像としてモニタ４２に表示させる。

以上のように、本実施形態のＯＣＴシステム１を用いることによって、生体組織の断層像を観察することが出来るようになる。なお、低コヒーレンス光源２３の点灯／消灯、ダハミラー２８及びプローブインターフェースユニット３０のモータ３２の駆動や、信号処理回路２４の制御は、光学駆動部２０に内蔵されているコントローラ２９によって成される。

また、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅとマイクロミラー１３ａ〜１３ｅとの間には、ＧＲＩＮレンズ１２ａ〜１２ｅが配置されている。ＧＲＩＮレンズ１２ａ〜１２ｅは、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅから出射される低コヒーレンス光を、夫々所定の集光位置Ｐ１〜Ｐ５で集光させるものである。本実施形態においては、光ファイババンドル１１の回転中心に対する、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの夫々から出射された低コヒーレンス光の集光位置Ｐ１〜Ｐ５の相対位置（すなわち、各集光位置の深度）が、夫々異なるようになっている。このため、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅからの戻り光による断層像は、異なる深度のものとなり、信号処理回路２４がこれらの断層像を合成することによって、深度幅の大きい断層像を得ることができる。

本実施形態のＯＣＴプローブ１０において、各先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅからの低コヒーレンス光の集光位置をシフトさせるための構成について以下に説明する。図３は、本実施形態のＯＣＴプローブ１０の先端部の斜視図である。また、図４は、本実施形態のＯＣＴプローブ１０を先端側から見た正面図である。

図３及び図４に示されるように、本実施形態においては、先端側光ファイバ１１Ｔａ及びＧＲＩＮレンズ１２ａの先端部が、ＯＣＴプローブ１０の回転中心軸Ａに配置されている。すなわち、先端側光ファイバ１１Ｔａ及びＧＲＩＮレンズ１２ａの光軸Ｏａは、ＯＣＴプローブ１０の回転中心軸Ａと略一致する。また、先端側光ファイバ１１Ｔｂ〜ｅは夫々、回転中心軸Ａを軸とする同心円筒面α、β、γ、δ上に配置されている。同様に、及びＧＲＩＮレンズ１２ｂ〜ｅの先端部もまた、同心円筒面α、β、γ、δ上に配置されている。ここで、同心円筒面α、β、γ、δの半径は、夫々ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄとなっている。

また、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの先端部は共に、回転中心軸Ａに垂直な同一平面上に配置されている。及びＧＲＩＮレンズ１２ａ〜１２ｅの先端部もまた、回転中心軸Ａに垂直な同一平面上に配置されている。

マイクロミラー１３ａは、先端側光ファイバ１１Ｔａ及びＧＲＩＮレンズ１２ａの光軸Ｏａに沿って進む低コヒーレンス光を、光軸Ｏａに垂直な平面上の一方向に向かって（すなわち、ＯＣＴプローブ１０の半径方向外側に向かって）屈曲させるよう配置されている。

また、マイクロミラー１３ｂ〜１３ｅは、先端側光ファイバ１１Ｔｂ〜ｅ及びＧＲＩＮレンズ１２ｂ〜ｅの光軸Ｏｂ〜Ｏｅに沿って進む低コヒーレンス光を、夫々同心円筒面α、β、γ、δの半径方向外側に向かって屈曲させるよう配置されている。

先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅ、ＧＲＩＮレンズ１２ａ〜１２ｅ、及びマイクロミラー１３ａ〜１３ｅが上記のように配置されているため、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの光軸Ｏａ〜Ｏｅに沿って進む低コヒーレンス光は、マイクロミラー１３ａ〜１３ｅで屈曲して、回転中心軸Ａに垂直な平面上を進み、生体組織Ｔ（図４）に進入する。

ここで、ＧＲＩＮレンズ１２ａ〜１２ｅは同一の構造及び光学特性を持つため、先端側光ファイバ１１Ｔｂ、１１Ｔｃ、１１Ｔｄ及び１１Ｔｅに供給される低コヒーレンス光の集光点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及びＰ５の深度は、先端側光ファイバ１１Ｔａに供給される低コヒーレンス光の集光点Ｐ１の深度よりも、夫々ｄ、２ｄ、３ｄ及び４ｄだけ深くなる。

本実施形態のＯＣＴシステム１においては、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの各々に供給される低コヒーレンス光が、断層像を鮮明に取得可能な深度幅はおおよそｄとなっている。このため、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅに供給される低コヒーレンス光の夫々から形成される断層像を合成することによって、深度幅５ｄの断層像を形成することが可能となる。

本実施形態においては、上記のように、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの先端部、ＧＲＩＮレンズ１２ａ〜１２ｅ、及びマイクロミラー１３ａ〜１３ｅが、夫々同一平面上に配置されるため、相対位置が移動しないように固定されるのは、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの先端部からマイクロミラー１３ａ〜１３ｅ迄の比較的長さ方向寸法の小さい部分に限定される。このため、ＯＣＴプローブ１０の先端部の硬性部の大きさは小さなものとなり、可撓性に優れたＯＣＴプローブとなる。

また、上記のように、各マイクロミラー１３ａ〜１３ｅが回転中心軸Ａに垂直な同一平面上に配置されているので、各光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅに供給される低コヒーレンス光によって形成される断層像は同一平面上の断層像となる。

なお、ロータリージョイント３１では、各光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅからの戻り光が合成されることになるため、これらの戻り光を分離して計測するための機構が必要となる。例えば、先端側光ファイバ１１Ｔａよりも先端側光ファイバ１１ＴｂをＯＣＴの観察可能深度よりも十分に大きい長さｌだけ長くし、先端側光ファイバ１１Ｔｂよりも先端側光ファイバ１１Ｔｃを長さｌだけ長くし、先端側光ファイバ１１Ｔｃよりも先端側光ファイバ１１Ｔｄをｌ長くし、且つ先端側光ファイバ１１Ｔｄよりも先端側光ファイバ１１Ｔｅをｌ長くすれば、各先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅから戻ってきた物体光と参照用光ファイバ２６から戻ってきた参照光による干渉信号は、長さ４ｌに渡って分散して配置されることになり、干渉信号は互いに重ならず、夫々の干渉信号を分離して計測することができる。例えば消化器管粘膜のＯＣＴ観察における観察深度は２ｍｍ程度であり、このため画像表示範囲は４ｍｍ程度とされることが多い。このため、各先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅからの戻り光を分離して計測するには、ｌ≧４ｍｍとすれば良い。

なお、ＯＣＴシステム用の低コヒーレンス光として使用される近赤外線は、波長が短いほど深さ方向の分解能が良く、波長の長いものほど深く生体内に進入する傾向にあるため、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの基端側に透過特性の異なる光学フィルタを、例えば集光用ＧＲＩＮレンズ１４ａ〜１４ｅ（図２）の手前に配置することで、先端側光ファイバ１１Ｔａ、１１Ｔｂ等、小深度の走査を行うための先端側光ファイバに対しては、波長の短い（例えば８００〜１１００ナノメートル程度）低コヒーレンス光を供給し、一方、先端側光ファイバ１１Ｔｄ、１１Ｔｅ等、大深度の走査を行うための先端側光ファイバに対しては、波長の長い（例えば１２００〜１７００ナノメートル程度）低コヒーレンス光を供給することで、大深度まで観察可能としながら小深度では分解能の良い断層像を得ることができる。なお、このような場合には、参照用光ファイバ２６から戻ってきた参照光には波長域の異なる低コヒーレンス光がすべて含まれているが、波長域の異なる光は干渉信号を形成しないため、ファイバ干渉計２１（図１）と同様の構成で、各光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅからの戻り光を分離して計測することができ、信号処理回路２４は、この計測結果から、異なる深度の断層像を形成する。

以上説明した本発明の第１の実施形態においては、マイクロミラー１３ａ〜１３ｅが夫々異なる同心円筒面上に配置されているが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、各先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅを通る低コヒーレンス光が異なる深度で集光されるような他の構成も又、本発明の範囲内である。以下に説明する本発明の第２の実施形態は、マイクロミラー１３ａ〜１３ｅが同一円筒面上に配置されている構成である。

図５は、本発明の第２の実施形態のＯＣＴシステム１のＯＣＴプローブ１０をその先端から見たものである。図５に示されるように、本実施形態においては、マイクロミラー１３ａ〜１３ｅが、ＯＣＴプローブ１０の回転中心軸Ａに直交する平面上の、回転中心軸Ａを中心とする円ε上に配置されている。そして、マイクロミラー１３ａ〜１３ｅは、各先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの光軸Ｏａ〜Ｏｅを通る低コヒーレンス光を、夫々円εの半径方向外側に向かって屈曲させるよう配置されている。

また、本実施形態においては、先端側光ファイバ１１Ｔｂ〜１１Ｔｅの先端に配置されているＧＲＩＮレンズ１６ｂ〜１６ｅの焦点距離が、先端側光ファイバ１１Ｔａの先端に配置されているＧＲＩＮレンズ１６ａの焦点距離よりも、夫々ｄ、２ｄ、３ｄ及び４ｄ長くなっている。このため、各先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅに供給される低コヒーレンス光による集光点Ｐ１〜Ｐ５は、夫々異なる深度となる。ここで、本実施形態のＯＣＴシステム１においても、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの各々に供給される低コヒーレンス光が断層像を鮮明に取得可能な深度幅はおおよそｄとなっている。このため、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅに供給される低コヒーレンス光の夫々から形成される断層像を合成することによって、深度幅がおおよそ５ｄの断層像を形成することが可能となる。

このように、本実施形態においても、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの先端部、ＧＲＩＮレンズ１２ａ〜１２ｅ、及びマイクロミラー１３ａ〜１３ｅが、夫々おおよそ同一平面上に配置されるため、相対位置が移動しないように固定されるのは、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの先端部からマイクロミラー１３ａ〜１３ｅ迄の比較的長さの短い部分に限定される。このため、ＯＣＴプローブ１０の先端部の硬性部の大きさは小さなものとなり、可撓性に優れる為、挿通性に優れたＯＣＴプローブとなる。

また、本実施形態においても、各マイクロミラー１３ａ〜１３ｅが回転中心軸Ａに垂直な同一平面上に配置されているので、各先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅに供給される低コヒーレンス光によって形成される断層像は同一平面上の断層像となる。

本実施形態においては、先端側光ファイバ１１Ｔａ〜１１Ｔｅの先端部、ＧＲＩＮレンズ１２ａ〜１２ｅ、及びマイクロミラー１３ａ〜１３ｅが、回転中心軸Ａに沿って配置されたガイドワイヤ１５に固定されている。ガイドワイヤ１５にはトルク伝達率の高いワイヤを使用する事で、光ファイババンドル１１は回転中心軸Ａ周りにスムーズに回転可能となる。

なお、その他の構成については、本発明の第１の実施の形態のＯＣＴシステムと同様であるので、詳細な説明は省略する。

１ＯＣＴシステム
１０ＯＣＴプローブ
１１光ファイババンドル
１１Ｔａ〜１１Ｔｅ先端側光ファイバ
１２ａ〜１２ｅＧＲＩＮレンズ
１３ａ〜１３ｅマイクロミラー
１５ガイドワイヤ
３１ロータリージョイント

Claims

管状の生体組織の断層像を得るＯＣＴシステムであって、
複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバの基端側に設けられた複数の集光用レンズと、
前記複数の光ファイバの先端側に設けられた複数のＧＲＩＮレンズと、
前記複数のＧＲＩＮレンズの先端側に設けられた複数のマイクロミラーと、
を有するＯＣＴプローブと、
前記ＯＣＴシステムの低コヒーレンス光源からの光を前記複数の集光用レンズを介して前記光ファイバに分配すると共に該複数の光ファイバからの戻り光を集光して該ＯＣＴシステムの干渉計に送る分配集光器と、
を有し、
前記複数のマイクロミラーは、前記ＯＣＴプローブの回転中心軸に垂直な一平面上に配置されて、前記複数の光ファイバから出射される光を該一平面上の該回転中心軸を中心とする円の半径方向外側に向かって屈曲させるものであり、
前記複数の光ファイバから出射される光の集光点の、前記回転中心に対する距離は夫々異なることを特徴とするＯＣＴシステム。
前記複数の光ファイバの長さは、前記複数の集光用レンズから前記複数の光ファイバから出射される光の集光点の各々に至る光路長の差が、各光ファイバによる観察深度よりも十分に大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴシステム。
前記複数のＧＲＩＮレンズは同一の光学特性を有しており、
前記複数のマイクロミラーは、夫々前記回転中心軸に対する半径の異なる複数の円上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＯＣＴシステム。
前記光ファイバに夫々異なる波長域の光のみを透過させるためのフィルタを有することを特徴とする請求項３に記載のＯＣＴシステム。
前記複数のマイクロミラーと前記複数の光ファイバとの間には、夫々焦点距離の異なる複数のＧＲＩＮレンズが配置されており、
前記複数のマイクロミラーは、夫々前記回転中心軸を中心とする同一の円上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＯＣＴシステム。
前記ＯＣＴシステムは、前記低コヒーレンス光源からの光が入射されて該低コヒーレンス光源からの光を前記分配集光器に導くと共に前記複数の光ファイバからの戻り光が入射されて該戻り光を前記干渉計に導くプローブ用光ファイバを有し、
前記分配集光器は、前記プローブ用光ファイバと前記複数の集光用レンズとの間に設けられ、前記低コヒーレンス光源からの光を平行にして該複数の集光用レンズに送ると共に、該複数の光ファイバからの戻り光を集光して前記プローブ用光ファイバに入射させる固定レンズを有し、
前記複数の集光用レンズは、前記固定レンズの光軸を中心とする同一円周上に配置されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のＯＣＴシステム。