JP5663241B2 - 光断層画像化装置及びその作動方法 - Google Patents

Description

本発明は光断層画像化装置及びその作動方法に係り、特に、測定光の測定対象への測定光のラジアル走査に特徴のある光プローブ及びそれを用いた光断層画像化装置及びその作動方法に関する。

従来、生体組織の光断層画像を取得する際に、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測を利用した光断層画像取得装置が用いられることがある。この光断層画像取得装置は、光源から射出された低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、該測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光、もしくは後方散乱光と参照光とを合波し、該反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて断層画像（光断層画像）を取得するものである。

また、特許文献１、２のようにＯＣＴ計測に使用されるプローブ（ＯＣＴプローブ）として、従来、次のような構成のものが知られている。ＯＣＴプローブは、シース内に回転側光ファイバ及びトルク伝達コイルが挿入配置されると共に、回転側光ファイバの先端に偏向及び集光用の光学レンズが配置されている。装置本体（ＯＣＴプロセッサ）から回転側光ファイバに測定光が供給されると、その測定光が回転側光ファイバの先端から出射され、光学レンズによってＯＣＴプローブの長手軸方向に対して所定角度傾斜したラジアル方向（例えば略９０度）に偏向されてそのラジアル方向に位置する測定対象に照射され、その戻り光が光学レンズを介して回転側光ファイバに取り込まれるようになっている。そして、光ロータリジョイントにより回転側光ファイバおよびトルク伝達コイルが所定方向に回転されることで光学レンズが回転し、光学レンズからの測定光の出射方向がＯＣＴプローブの長手軸周りに回転してラジアル走査が行われるようになっている。

また、３次元ボリュームデータを生成する場合には、軸方向移動駆動部により光学レンズ（測定光の出射位置）が一方向の移動可能範囲の終端まで移動され、ラジアル走査によってラジアル方向の断層情報（断層画像）を取得しながら所定量ずつ他方向に移動し、又は、ラジアル方向の断層情報の取得と他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。

このように測定対象に対して所望の範囲の断層情報を取得することで、取得した断層情報に基づいて３次元ボリュームデータを生成することができる。

つまり、干渉信号により測定対象の深さ方向（第１の方向）の断層情報を取得し、測定対象に対し所定方向（シースの円周方向）に測定光の出射方向を回転させてラジアル走査することで、測定対象の深さ方向（第１の方向）と、該深さ方向と略直交する方向（第２の方向）とからなるスキャン面での断層情報を取得することができ、さらには、このスキャン面に略直交する方向（第３の方向）に沿ってスキャン面を移動させることで、測定対象の所定の３次元領域における３次元ボリュームデータを生成するための断層情報が取得できる。

特開２０１０−０４３９９４号公報 特開２００９−２３２９６０号公報

本件出願人は、上記のような従来のＯＣＴプローブの欠点を解消するために特願２００９−１１７６５５号において下記のようなＯＣＴプローブを提案している。これによれば、ＯＣＴプローブのシース内において、多角錐台の各角錐面（側面）を反射面として複数の反射面を有する反射面体が、その中心軸（対称軸）をシースの長手軸（ＯＣＴプローブの長手軸）方向に向けて配置される。そして、反射面体の各角錐面に対峙する位置を先端として測定光や戻り光を導波する複数本の光ファイバが反射面体の中心軸を中心にして環状に配置される。尚、光ファイバの先端には集光用のＧＲＩＮレンズが設けられている。これによって、各光ファイバの先端から測定光が出射されると、それらの測定光は、反射面体の各反射面で反射されて偏向され、ラジアル方向に出射されると共に、各測定光が、シースの長手軸周りの３６０度に渡って均等な角度間隔（３６０度を角錐面の数で割った角度間隔）となる角度方向に出射されるようになっている。また、各々の測定光に対する戻り光がそれぞれ測定光を出射したものと同じ光ファイバに反射面体を介して取り込まれるようになっている。

また、反射面体は中心軸を回転中心としてフレキシブルシャフトにより回転するようになっており、反射面体を回転させながら各光ファイバの先端から測定光を出射することで、各測定光の出射方向も回転するようになっている。そして、各測定光が反射面体の回転中に出射された出射方向の角度範囲を合わせると、各角錐面が隣接する角錐面に重なる位置まで回転したときに（３６０度を角錐面の数で割った角度範囲分回転したときに）、シースの長手軸周りの全角度範囲（全周）の方向に測定光が出射されるようになっている。

従って、このＯＣＴプローブによれば、従来のＯＣＴプローブと比較して反射面体の角錐面の数の分、ラジアル走査の際の全周にわたる断層情報の取得時間が早くなり、また、従来のように反射面体と共に光ファイバを回転させる必要がないため、ラジアル走査をより高速化することが可能となっている。更に、ＯＣＴプローブの光ファイバをＯＣＴプロセッサ側の光ファイバに回転可能に接続するための光ロータリジョイントが不要となるため、画像品質に影響を与える光ロータリジョイントにおける測定光や戻り光の光量の損失やＳ／Ｎ比の劣化等をなくすことができるようになる。

しかしながら、上述のように複数の光ファイバを介して複数の測定光を同時に出射するＯＣＴプローブでは、光源からの測定光を各光ファイバに分割する必要があり、その分、測定光の光量が低減し、取得した断層画像の画質低下を招く恐れがある。光源を光ファイバの数だけ増設することも可能であるが、その場合にはコストが高くなる。

一方、測定対象が大腸や胃などの管径の大きな管腔部位の生体組織のような場合、ＯＣＴプローブの周面の一部にしか測定対象が近接されず、ＯＣＴプローブの長手軸周りの一部の角度範囲の方向にしか有効に断層情報を取得できる測定対象が存在しないことも多い。

このような場合には、ＯＣＴプローブの複数の光ファイバから出射される複数の測定光のうち、有効に断層情報を取得できない角度範囲の方向に出射される測定光は無駄になることになり、そのような測定光を光ファイバに供給しないものとすれば、その分、他の光ファイバに供給される測定光の光量を増加させることができ断層画像の画質向上も図ることができる。

また、その際に、光ファイバとの測定対象との位置関係によって、有効な測定光の数も変わるため、できるだけ測定光の本数を減らすためにも光ファイバと測定対象との位置関係の考慮することが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複数の光偏向面を有する多面体ミラーに対して１本以上の光ファイバ（導光手段）を備えた光プローブに測定光を与えて断層画像を取得する光断層画像化装置において、有効に断層画像を取得できる測定光の光量の低減をできだけ抑止して断層画像の品質向上等を図る光断層画像化装置及びその作動方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に係る光断層画像化装置は、光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、細長な筒状のシースと、該シース内に配置された複数の導光手段と、該導光手段から出射された測定光を前記シースの側面に向けて偏向する複数の光偏向面を有する多面体ミラーとを備え、前記シース内において前記導光手段が前記シースの長手軸周りに回動可能に配置された光プローブと、前記複数の導光手段の全てに前記光源からの測定光を与えて前記シースの周方向に沿った領域の少なくとも干渉信号を取得するプレスキャン手段と、前記プレスキャン手段により取得した干渉信号又は断層画像に基づいて前記シースの周方向に沿った領域のうち、測定を行う領域を測定領域として決定する測定領域決定手段と、前記測定領域決定手段により決定された測定領域に応じて、前記シース内における前記導光手段の前記長手軸周りの位置を調整する導光手段位置調整手段と、前記測定領域決定手段により決定された測定領域の断層画像の取得に関係する導光手段のみに前記光源からの測定光を与えて前記測定領域のみの断層画像を取得する本スキャン手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項２に係る光断層画像化装置は、請求項１に記載の発明において、前記本スキャン手段は、前記光プローブの長手軸周りに前記多面体ミラーを回転させながら、前記導光手段及び多面体ミラーを前記光プローブの長手軸方向に移動させることで、複数の断層画像から構築される３次元ボリュームデータを生成することを特徴としている。

請求項３に係る光断層画像化装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記測定領域決定手段は、前記プレスキャン手段により取得した干渉信号の強度又は積分値に基づいて、前記測定領域を決定することを特徴としている。

請求項４に係る光断層画像化装置は、請求項１、２、又は、３に記載の発明において、前記多面体ミラーは、平面ｎ角形（ただし、ｎは３以上の自然数とする。）を底面とするｎ角錐体において頭頂点側を所定の高さで切断しｎ角錐面よりｎ個の光偏向面を形成した略ｎ角錐体形状であって、前記シースの長手軸を回転中心として前記ｎ個の光偏向面が回転可能に構成されることを特徴としている。

請求項５に係る光断層画像化装置の作動方法において、光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、細長な筒状のシースと、該シース内に配置された複数の導光手段と、該導光手段から出射された測定光を前記シースの側面に向けて偏向する複数の光偏向面を有する多面体ミラーとを備え、前記シース内において前記導光手段が前記シースの長手軸周りに回動可能に配置された光プローブを備え、さらに、プレスキャン手段と、測定領域決定手段と、導光手段位置調整手段と、本スキャン手段とを備えた光断層画像化装置の作動方法であって、前記プレスキャン手段が、前記複数の導光手段の全てに前記光源からの測定光を与えて前記シースの周方向に沿った領域の少なくとも干渉信号を取得するプレスキャン工程と、前記測定領域決定手段が、前記プレスキャン手段により取得した干渉信号又は断層画像に基づいて前記シースの周方向に沿った領域のうち、測定を行う領域を測定領域として決定する測定領域決定工程と、前記導光手段位置調整手段が、前記測定領域決定手段により決定された測定領域に応じて、前記シース内における前記導光手段の前記長手軸周りの位置を調整する導光手段位置調整工程と、前記本スキャン手段が、前記測定領域決定手段により決定された測定領域の断層画像の取得に関係する導光手段のみに前記光源からの測定光を与えて前記測定領域のみの断層画像を取得する本スキャン工程と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、有効に断層画像を取得できる測定光の光量の低減をできるだけ抑止して断層画像の品質向上等を図ることができる。

本発明の実施形態に係る光断層画像化装置を用いた画像診断装置を示す外観図 図１のＯＣＴプロセッサに接続されるＯＣＴプローブの構成を示す図 図２の多面体ミラーの詳細な構成を示す図 図３の多面体ミラーの第１の変形例の構成を示す図 図３の多面体ミラーの第２の変形例の構成を示す図 図３の多面体ミラーの第３の変形例の構成を示す図 図１のＯＣＴプロセッサの構成を示すブロック図 図７の干渉部における第ｋチャンネル干渉部の構成を示すブロック図 図８の光路長補正部の構成例を示す図 図２のＯＣＴプローブの全ての光ファイバに測定光を与えて取得した断層画像を例示した図 有効チャンネルに設定して本スキャンを開始するまでの手順を示したフローチャート 有効チェンネルの設定の説明に使用した説明図

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は本発明の実施形態に係る光断層画像化装置を用いた画像診断装置を示す外観図である。

図１に示すように、この画像診断装置１０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、光断層画像化装置としてのＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置である画像表示部５００とから構成されている。なお、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。

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。

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が挿入部１１４内に設けられている鉗子チャンネル（不図示）を介して先端部１５５の鉗子口１５６に連通されている。画像診断装置１０では、光プローブとしての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。

内視鏡１００の先端部１５５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。

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）で各画素ごとに配設されたカラーＣＣＤである。

光源装置３００は、可視光を図示しないライトガイド（内視鏡１００のケーブル１１６に内挿している）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。

内視鏡プロセッサ２００には、内視鏡１００のケーブル１１６を介して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、画像表示部５００の画面に表示するための必要な処理が施される。

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に接続された画像表示部５００に画像が表示される。

図２は図１のＯＣＴプロセッサ４００に接続されるＯＣＴプローブの構成を示す図であり、図３は図２の多面体ミラーの詳細な構成を示す図である。また、図４ないし図６は図３の多面体ミラーの変形例の構成を示す図である。なお、図３では、光ファイバと多面体ミラーとの位置関係を説明するため、フレキシブルシャフトなどの構成部材の図示は省略している。

図２に示すように、ＯＣＴプローブ６００は、先端が閉塞された可撓性を有する細長で透明な略円筒状のシース６２０によって全体が覆われており、シース６２０内において、フレキシブルシャフト６２２の先端に固定されたｎ個（ｎは３以上の整数）の反射面（以下、光偏向面ともいう。）を有する多面体ミラー６２１と、ｎ本の光ファイバ６２３（１）〜６２３（ｎ）等が挿入配置されている。以下、説明を簡略化するため、ｎ＝６として説明する。

多面体ミラー６２１は、図３に示すように、平面正６角形を底面６２１ａとする正６角錐体において頭頂点側を所定の高さで切断した６角錐台の形状を有し、６角錐面より６個の光偏向面６４０（１）〜６４０（６）を有している。各光偏向面６４０（１）〜６４０（６）は、底面６２１ａに対して例えば４５度の傾斜で形成されている。その多面体ミラー６２１の底面６２１ａ側には、図２に示すように円筒状に突出した軸部６２１ｂが一体形成されており、その軸部６２１ｂが保持枠６６０によって回動自在に軸支されている。保持枠６６０は、シース６２０の内面に当接してプローブ長手軸に対して直交方向への変位が規制された状態で配置されており、これによって、多面体ミラー６２１がその中心軸（対称軸）をプローブ長手軸に略一致させた状態でシース６２０内に配置されると共に、プローブ長手軸周りに安定した状態で回転するようになっている。即ち、多面体ミラー６２１はプローブ長手軸を回転中心として前記６個の光偏向面６４０（１）〜６４０（６）を回転可能に配置した構成となっている。そして、多面体ミラー６２１は、プローブ長手軸を中心とする回転対称形状をなしている。

一方、多面体ミラー６２１の頭頂点側には、回転トルクを伝達するフレキシブルシャフト６２２の先端がその長手軸を多面体ミラー６２１の中心軸に一致させた状態で連結されている。このフレキシブルシャフト６２２は基端側においてその長手軸を回転軸としたモータ６２５に一体的に連結されている。従って、モータ６２５を駆動することにより、その回転トルクがフレキシブルシャフト６２２を介して多面体ミラー６２１に伝達し、多面体ミラー６２１がプローブ長手軸周りに回転するようになっている。

６本の光ファイバ６２３（１）〜６２３（６）（以下、６チャンネルファイバともいう。）は、先端面に集光手段としてのＧＲＩＮレンズ６２４が設けられており、その先端部において回転体６６３に保持されると共に、フレキシブルシャフト６２２の長手軸、即ち、プローブ長手軸の周りに等角度間隔（６０度）で環状に配置されている。そして、各光ファイバ６２３（１）〜６２３（６）の先端面が、多面体ミラー６２１の各光偏向面６４０（１）〜６４０（６）と対峙して配置されている。

回転体６６３は、保持枠６６０に回動可能に支持されており、保持枠６６０は、上記のようにシース６２０の内面に当接して６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）の先端部分の位置を規制し、多面体ミラー６２１との６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）との位置を規定の位置関係で保持している。

また、６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）は、シース６２０と同様に可撓性を有する細長の略円筒状の内皮６６１により全体が覆われており、その内皮６６１の先端が回転体６６３に固着されている。従って、シース６２０内に内包される上記の多面体ミラー６２１、６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）、フレキシブルシャフト６２２、保持枠６６０、回転体６６３、及び、内皮６６１は、シース内包部材としてプローブ長手軸方向に一体で移動するようになっており、６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）、フレキシブルシャフト６２２、内皮６６１のうちの少なくとも1つが長手軸方向に進退駆動する進退移動手段としての進退駆動機構部６３１に接続されている。例えば、フレキシブルシャフト６２２がその基端に設置されたモータ６２５を介して進退駆動機構部６３１に接続されると共に内皮６６１の基端が進退駆動機構部６３１に接続されている。この進退駆動機構部６３１は、ボールネジ（不図示）等から構成され、モータ６２６の回転駆動力を進退駆動力に変換することで、シース内包部材をプローブ長手軸方向に進退駆動するように構成されている。また、回転体６６３と連結されている内皮６６１を回転させれば、回転体６６３が回転し、シース６２０内において６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）のプローブ長手軸周りの位置を回転させることができるようになっている。この６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）の回転は、進退駆動機構部６３１全体、または、内皮６６１をモータによって回転させるようにしてもよいし、一次的にフレキシブルシャフト６２２と連結させるクラッチ等の連結機構を設けて、その接続、切断を手動又は電動で切り替えられるようにして、多面体ミラー６２１と共に回転するようにしてもよい。単に手動で内皮６６１を回転させるようにしてもよい。

以上のごとく構成されたＯＣＴプローブ６００によれば、６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）の各々にＯＣＴプロセッサ４００から測定光が与えられると、６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）の先端部まで導波した測定光が、ＧＲＩＮレンズ６２４により集光作用を受けて出射され、６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）の各々に対峙している多面体ミラー６２１の各光偏向面６４０（１）〜６４０（６）で反射して偏向され、各光偏向面６４０（１）〜６４０（６）で偏向された測定光が、プローブ長手軸方向に対して所定角度（例えば９０度）傾斜したラジアル方向にシース６２０を透過して外部に出射されると共に、各々の測定光がプローブ長手軸周りの３６０度範囲にわたって等角度間隔（６０度間隔）となる角度方向に出射される。また、各々の測定光が照射された測定対象からの戻り光が、その元となった測定光と同じ６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）の各光ファイバに多面体ミラー６２１を介して取り込まれる。

また、６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）は、シース６２０内では回転することなく固定されているので、光ロータリジョイントを必要とせず、モータ６２５によりフレキシブルシャフト６２２を介して多面体ミラー６２１を回転させて、各光偏向面６４０（１）〜６４０（６）を回転させることで、６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）から出射された各々の測定光の出射方向が回転する。

このとき、多面体ミラー６２１を６０度（＝３６０度×１／６）回転させることで、６チャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（６）からの６本の測定光にて全周にわたるラジアル走査が可能となる。

つまり、３以上の整数ｎに対して、ｎ個の反射面（光偏光面）を有する多面体ミラー６２１を「３６０度×１／ｎ」回転させることで、ｎチャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（ｎ）からのｎ本の光にて３６０度の全周にわたるラジアル走査を高速に行うことが可能となる。

なお、上記ＯＣＴプローブ６００の説明では、ｎ＝６を例に説明したがこれに限らず、例えば、多面体ミラー６２１の底面は、図４に示すように平面正８角形としてもよいし、図５に示すように平面正４角形としてもよいし、図６に示すように平面正３角形としてもよく、多面体ミラー６２１のｎ個の光偏向面６４０（１）〜６４０（ｎ）に対応して、ｎチャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（ｎ）が配置されるように構成すればよい。

図７は図１のＯＣＴプロセッサの構成を示すブロック図である。図７に示すように、ＯＣＴプロセッサ４００は、光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）計測法による測定対象Ｓ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を射出する光源手段としてのＯＣＴ光源１２と、ＯＣＴ光源１２から射出された光Ｌａを最大ｎチャンネル分の光Ｌ１〜光Ｌｎに分岐すると共に、分岐する数と分岐した光の供給先となるチャンネルを切り替える（光Ｌａを分岐して供給する供給先となるチャンネルを切り替える）光スイッチ１３と、ｎチャンネルの光Ｌ１〜光Ｌｎを測定光と参照光に分波して干渉波を検波する第１ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）より構成される干渉部１４と、干渉部１４の第１ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）からの干渉波より干渉信号を生成する干渉信号生成部１５と、干渉信号生成部１５により生成された干渉信号に基づき測定対象Ｓの断層画像及び３次元ボリュームデータを生成し画像表示部５００にこれらの画像を表示させる画像処理部１７と、光スイッチ１３に対して光スイッチ切替え制御信号を与え、光ＯＣＴ光源１２からの光Ｌａを供給する供給先のチャンネルの切替えを指示する光スイッチ制御部１８と、を備えて構成される。

以下、説明を簡略化するため、１からｎをｋにより代表させて説明する。図８は図７の干渉部１４における第ｋチャンネル干渉部の構成を示すブロック図である。

図８に示すように、干渉部１４における第ｋチャンネル干渉部１４（ｋ）は、光スイッチ１３により分岐された光Ｌｋを測定光Ｌ１（ｋ）と参照光Ｌ２（ｋ）に分岐する分岐カプラ１４０と、測定光Ｌ１（ｋ）をＯＣＴプローブ６００のｋチャンネルファイバ６２３（ｋ）に導波するサーキュレータ１４１と、参照光Ｌ２（ｋ）を伝送させる光路長を補正する光路長補正部１４２と、ＯＣＴプローブ６００のｋチャンネルファイバ６２３（ｋ）からのサーキュレータ１４１を介した測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３（ｋ）と光路長補正部１４２を介した参照光Ｌ２（ｋ）とを干渉させる５０：５０カプラ１４３と、５０：５０カプラ１４３にて干渉した干渉光Ｌ４（ｋ）をバランス検波し干渉信号生成部１５に出力するバランス検波部１４４とを備えて構成される。

図９は図８の光路長補正部１４２の構成例を示す図である。参照光Ｌ２（ｋ）の光路長補正部１４２は、各ｎチャネルのゼロパス位置を調整するため、第１ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）のチャネル毎に設けられたｎ個の光路長（微調）調整手段であって、図９に示すように、２つのコリメートレンズ１４２ａ及び１４２ｂを用いて、コリメートレンズ１４２ａ及び１４２ｂ間のコリメート光Ｌｃに対して空間長を変えるように構成される。ここで、第１ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）のいずれか１つの光路長を基準とすることで、光路長補正部１４２をｎ−１個とすることが可能である。なお、複屈折性を利用して光路長を変えるものでも構わない。

続いてＯＣＴプロセッサ４００の基本的な動作についてラジアル走査時の動作を例に説明する。尚、光スイッチ１３及び光スイッチ制御部１８の作用については後述するものとし、光スイッチ１３は、光スイッチ１３の代わりに分岐カプラを設けた場合と同様に干渉部１４の第1ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）の全てにｎチャンネル分の光Ｌ１〜光Ｌｎを供給するものとして説明する。

内視鏡１００の鉗子チャンネルを挿通させて鉗子口１５６から導出させたＯＣＴプローブ６００をプローブ長手軸方向に沿って目的の測定部位の測定対象Ｓに密着又は近接させた状態に配置しているものとすると、測定時において、ＯＣＴ光源１２から射出された光Ｌａは、光スイッチ１３によりｎチャンネル分の光Ｌ１〜光Ｌｎに分岐され、各々、干渉部１４の第1ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）に供給される。そして、第1ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）の各々において、測定光Ｌ１（１）〜Ｌ１（ｎ）と参照光Ｌ２（１）〜Ｌ２（ｎ）が生成され、測定光Ｌ１（１）〜Ｌ１（ｎ）がＯＣＴプローブ６００のｎチャンネルファイバ６２３（１）〜（ｎ）に与えられる。これによって、測定光Ｌ１（１）〜Ｌ１（ｎ）がｎチャンネルファイバ６２３（１）〜（ｎ）でＯＣＴプローブ６００の先端部に導波され、多面体ミラー６２１により各測定光Ｌ１（１）〜Ｌ１（ｎ）がプローブ長手軸周りの所定角度間隔（３６０／ｎ度）の角度方向に位置する測定対象Ｓに照射される。そして、各測定光Ｌ１（１）〜Ｌ１（ｎ）に対する測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３（１）〜Ｌ３（ｎ）が、それらの元となった測定光Ｌ１（１）〜Ｌ１（ｎ）と同じ光ファイバ６２３（１）〜（ｎ）により取り込まれて導波され、干渉部１４の第1ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）に取り込まれる。

第1ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）に戻り光Ｌ３（１）〜Ｌ３（ｎ）が取り込まれと、戻り光Ｌ３（１）〜Ｌ３（ｎ）は、参照光Ｌ２（１）〜Ｌ２（ｎ）と干渉して干渉光Ｌ４（１）〜Ｌ４（ｎ）が生成され、各々、第１ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）のバランス検波部１４４により検波される。そして、検波された信号に基づいて干渉信号生成部１５により干渉信号が生成される。

干渉信号生成部１５は、ＯＣＴ光源１２からの波長掃引の周期に同期して出力される波長掃引同期信号をトリガとして、干渉信号をＡ／Ｄ変換する。この結果、各第１ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）からの１回の波長掃引に相当するデータが、ＯＣＴプローブ６００における各測定光Ｌ（１）〜Ｌ１（ｎ）の出射方向の角度（プローブ長手軸周りの角度）に対するデジタル化された干渉信号となる。

また、干渉信号生成部１５は、第１ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）からのデジタル化された干渉信号に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を実行して周波数分解し、測定対象Ｓの深度方向の反射強度データとし、対数変換を行うことによって断層画像を表示するためのデータを生成する。

以上の処理は、ラジアル走査時において、ＯＣＴプローブ６００の多面体ミラー６２１をモータ６２５により回転させながら連続的に行われ、多面体ミラー６２１の回転によって、ＯＣＴプローブ６００（多面体ミラー６２１）から出射される各測定光Ｌ１（１）〜Ｌ１（ｎ）の出射方向の角度を変化させ、各角度での干渉信号が順次に生成される。そして、多面体ミラー６２１が３６０／ｎ度分回転すると、プローブ長手軸周りの３６０度にわたる全角度範囲の干渉信号が生成され、１フレーム分の断層画像、ＯＣＴプローブ６００の全周にわたる断層画像を表示するための１ラジアル走査ラインデータ（反射強度データ）が生成される。

画像処理部１７は、干渉信号生成部１５からの１ラジアル走査ラインデータである反射強度データを読み込み、輝度調整、コントラスト調整、ガンマ補正、表示サイズにあわせたリサンプル、走査方法に合わせての座標変換等を行い、１フレームの断層画像を生成し、画像表示部５００に断層画像を表示させる。

次に、ＯＣＴプローブ６００への測定光の供給に関して説明する。

例えば、管径の大きな管腔部位を測定する場合、ＯＣＴプローブ６００に対して測定対象の表面が略平坦と見なせる状態となるため、測定対象がシース６２０の周面の一部の範囲のみに近接する。このとき、ＯＣＴプローブ６００のｎチャンネルファイバ６２３（１）〜（ｎ）の全て（全てのチャンネル）に対してＯＣＴプロセッサ４００から測定光Ｌ１（１）〜Ｌ１（ｎ）を与えて断層画像を生成したとすると、図１０（Ａ）のような断層画像が得られる。これによれば、シース６２０を示す断層画像がプローブ長手軸周りの３６０度の全角度範囲に表示されているが、シース６２０の断層画像は不要なものである。

一方、測定対象Ｓの断層画像は有益なものであるが、その測定対象Ｓの断層画像が得られる範囲は、例えば同図のように１８０度の角度範囲よりも小さくなり、同図の角度範囲θとなる。

そこで、以下のように、ＯＣＴプローブ６００のｎチャンネルファイバ６２３（１）〜（ｎ）のうち、角度範囲θの断層画像の取得に関係する光ファイバのみに測定光を与え、それ以外の光ファイバには測定光を与えないようにすることによってＯＣＴプローブ６００に与える測定光の本数を減らして光量の増加を図るようにしている。尚、ＯＣＴプローブ６００から測定光を与えるＯＣＴプローブ６００の光ファイバのチャンネル及びそれに対応したＯＣＴプローブ６００における干渉部１４等のチャンネルを有効チャンネルといい、同様に測定光を与えないチャンネルを無効チャンネルというものとする。

図７に示した光スイッチ１３は、有効チャンネルとするチャンネルのみにＯＣＴ光源１２からの光Ｌａを分岐して供給するものであり、光スイッチ制御部１８からの制御信号に従ってＯＣＴ光源１２からの光Ｌａを分岐して与えるチャンネルを切り替えるようになっている。これによって、ＯＣＴ光源１２からの光Ｌａを全てのチャンネルに分岐する場合に比べて、有効チャンネルの測定光の光量を増加させることができ、画質の良い断層画像を生成することができる。

これらの光スイッチ１３及び光スイッチ制御部１８の作用について有効チャンネルを設定して本スキャンを開始するまでの手順を示した図１１のフローチャートに従って説明する。

まず、本スキャンの前にプレスキャンを行う（ステップＳ１０）。プレスキャンは、ＯＣＴプローブ６００のｎチャンネルファイバ６２３（１）〜（ｎ）の全てを有効チャンネルとして測定光を与えると共に、多面体ミラー６２１を回転させて、プローブ長手軸周りの３６０度の全角度範囲の断層画像、即ち、ＯＣＴプローブ６００の全周にわたる断層画像を取得する処理である。このとき、光スイッチ制御部１８からの制御信号により、光スイッチ１３は、ＯＣＴ光源１２からの光Ｌａをｎ個の全てのチャンネルに分岐して光Ｌ１〜光Ｌｎを第１ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）に与える。

これによって、第１ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）からＯＣＴプローブ６００のｎチャンネルファイバ６２３（１）〜（ｎ）の全てに測定光Ｌ１（１）〜Ｌ（ｎ）が与えられて、それらの測定光Ｌ１（１）〜Ｌ（ｎ）がＯＣＴプローブ６００から出射される。そして、多面体ミラー６２１が３６０／ｎ度回転すると、プローブ長手軸周りの３６０度の全角度範囲の断層画像が生成され、画像表示部５００に表示される。

次に、測定範囲を決定する。即ち、測定光を出射する方向の角度範囲を決定する（ステップＳ１２）。この測定範囲の決定は、手動と自動のいずれでも行うことができる。

手動で行う場合には、画像表示部５００に表示されたプレスキャンの断層画像を術者が確認して所定の入力手段により測定範囲を指定して決定する。例えば、図１０（Ａ）の場合、角度範囲θを含むように指定して決定する。

自動で行う場合には、例えば、上記のプレスキャン時に干渉信号生成部１５において生成された干渉信号に基づいて測定対象Ｓが存在する範囲を検出して測定範囲を決定する。具体的には、測定光の出射方向の角度毎に、干渉信号の強度（絶対値）、又は、その積分値を求める。そして、その強度又は積分値が所定の閾値よりも大きくなる角度範囲を測定範囲として決定する。断層画像の画素値によって同様の決定を行うようにしてもよい。図１０（Ａ）の例では、角度範囲Ｐ１、Ｐ２、Ｐ６が測定範囲を含む範囲となる。

次に、ＯＣＴプローブ６００のｎチャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（ｎ）をシース６２０内で回転させる（ステップＳ１４）。これによって、測定範囲と、ｎチャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（ｎ）との位置関係の適正化を図る。例えば、測定範囲が狭い場合に１つのチャンネルのみを有効チャンネルとすれば、その測定範囲の測定が可能であるようなときでも、光ファイバと測定範囲の位置関係が悪いために２つのチャンネルを有効チャンネルにしなければならないという場合が生じる。そこで、モータを使用して自動で図２の回転体６６３（内皮６６１）を回転させ、又は、手動で回転させ、ｎチャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（ｎ）と測定範囲との位置関係が適正となるようにし、測定光の本数をできるだけ減らす。

ここで、ステップＳ１２において、角度毎に求めた干渉信号の強度又は積分値の中心値（重心）を求め、その位置を基準に最適となる（有効チャンネルを最も減らすことができる）角度位置にｎチャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（ｎ）を配置するようにしてもよい。

次に、有効チャンネルを決定する（ステップＳ１６）。この処理は、ステップＳ１２において決定した測定範囲（角度範囲）を測定光の出射方向の角度範囲として含むチャンネルを有効チャンネルとして決定する処理である。即ち、ＯＣＴプローブ６００のｎチャンネルファイバ６２３（１）〜（ｎ）のうち、ステップＳ１２において決定した測定範囲を測定するために必要な光ファイバを決定する。

そして、本スキャンを開始する（ステップＳ１６）。このとき、光スイッチ制御部１８は、光スイッチ１３を制御して有効チャンネルのみにＯＣＴ光源１２からの光Ｌａを分岐して供給させ、多面体ミラー６２１を回転させる。例えば、プレスキャン時においては、ＯＣＴプローブ６００のｎチャンネルファイバ６２３（１）〜（ｎ）の全てに測定光が与えられて、図１２（Ａ）（ｎ＝６の場合を示す）のように多面体ミラー６２１の全ての光偏向面６４０（１）〜６４０（６）に測定光が導波されている（黒丸Ｓが導波箇所を示す）。一方、本スキャンでは、ＯＣＴプローブ６００のｎチャンネルファイバ６２３（１）〜（ｎ）のうちの一部の光ファイバのみに測定光が与えられ、同図（Ｂ）のように多面体ミラー６２１の一部の光偏向面のみ測定光が導波されている（黒丸Ｓが導波箇所を示し、３箇所に減っている）。

このようにして、ＯＣＴプローブ６００からの有効チャンネルのみによる測定光の出射と戻り光の取込みが行われると共に、ラジアル走査が行われて断層画像が生成され、画像表示部５００に表示される。例えばプレスキャンにおいて図１０（Ａ）のような断層画像が得られた場合にステップＳ１２において角度範囲Ｐ１、Ｐ２、Ｐ６を測定範囲として決定した場合、図１０（Ｂ）のような断層画像が表示されることになる。

これにより、有効チャンネルのみに測定光が供給されるようになり、全てのチャンネルに測定光を供給する場合よりも測定光の光量が増加し、画質の良い断層画像が生成される。

また、本スキャンでは、ＯＣＴプローブ６００のシース６２０に対して内部の多面体ミラー６２１、ｎチャンネルファイバ６２３（１）〜６２３（ｎ）等の構成部材が進退駆動機構部６３１によりプローブ長手軸方向に移動し、多面体ミラー６２１の回転によるラジアル走査と同時又は交互にリニア走査が行われ、３次元ボリュームデータが取得されるようになっている。

以上の実施の形態では、ＯＣＴプローブ６００における多面体ミラーの光偏向面の数と、光ファイバの数とが一致している態様を示したが、本発明は、それらの数が一致していなくても適用でき、特にシース６２０内での光ファイバのプローブ長手周りの位置を調整して、光ファイバと測定範囲（測定対象）との位置関係を調整することができるため光ファイバが１本であっても有効である。

また、必ずしも測定対象Ｓが存在する範囲の全域を測定範囲とする必要はなく、例えば、予め決まった数（１つ又は所定数）のチャンネル（光ファイバ）を有効チャンネルとして、その有効チャンネルにより測定可能な範囲を測定範囲としてもよい。このとき、測定対象Ｓが存在する範囲の一部が測定範囲外となる場合があるが、できるだけ測定対象Ｓが存在する範囲の中央（例えば、各角度の干渉信号の積分値が所定の閾値を超える範囲の中央（重心））が、有効チャンネルの測定範囲での中央となるように、ＯＣＴプローブ６００内においてプローブ長手軸周りの光ファイバの回転位置を調整して本スキャンを行うようにすれば好適である。また、１つのチャンネルのみを有効チャンネルとする場合には、ＯＣＴプロセッサ４００の構成も簡素化できる。即ち、図７のＯＣＴプロセッサ４００の構成において、ｎチャンネル分の第１ないし第ｎチャンネル干渉部１４（１）〜１４（ｎ）は不要であり、図８に示した１チャネル分の干渉部１４を設け、ＯＣＴ光源１２からの光を光スイッチ１３を介すことなく、その干渉部１４に入射させるようにすればよい。そして、光スイッチ１３を、干渉部１４（図８のサーキュレータ１４１）とＯＣＴプローブ６００との間に配置し、その光スイッチ１３によって、ＯＣＴプローブ６００のいずれか１つのチャンネルの光ファイバと干渉部１４とを光学的に接続すると共に、接続するチャンネルを切り替えるようにすればよい。光スイッチ１３による接続先の切り替えは、上記実施の形態と同様に光スイッチ制御部１８によって行われるものとすればよい。

１０…画像診断装置、１２…ＯＣＴ光源、１３…光スイッチ、１４…干渉部、１５…干渉信号生成部、１７…画像処理部、１８…光スイッチ制御部、１００…内視鏡、１１４…装入部、１５６…鉗子口、２００…内視鏡プロセッサ、４００…ＯＣＴプロセッサ、５００…画像表示部、６００…ＯＣＴプローブ、６２０…シース、６２１…多面体ミラー、６２２…フレキシブルシャフト、６２３…光ファイバ、６２４…ＧＲＩＮレンズ、６２５，６２６…モータ、６４０…光偏向面、６６３…回転体

Claims (5)

1. 光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、
   細長な筒状のシースと、該シース内に配置された複数の導光手段と、該導光手段から出射された測定光を前記シースの側面に向けて偏向する複数の光偏向面を有する多面体ミラーとを備え、前記シース内において前記導光手段が前記シースの長手軸周りに回動可能に配置された光プローブと、
   前記複数の導光手段の全てに前記光源からの測定光を与えて前記シースの周方向に沿った領域の少なくとも干渉信号を取得するプレスキャン手段と、
   前記プレスキャン手段により取得した干渉信号又は断層画像に基づいて前記シースの周方向に沿った領域のうち、測定を行う領域を測定領域として決定する測定領域決定手段と、
   前記測定領域決定手段により決定された測定領域に応じて、前記シース内における前記導光手段の前記長手軸周りの位置を調整する導光手段位置調整手段と、
   前記測定領域決定手段により決定された測定領域の断層画像の取得に関係する導光手段のみに前記光源からの測定光を与えて前記測定領域のみの断層画像を取得する本スキャン手段と、
   を備えたことを特徴とする光断層画像化装置。
2. 前記本スキャン手段は、前記光プローブの長手軸周りに前記多面体ミラーを回転させながら、前記導光手段及び多面体ミラーを前記光プローブの長手軸方向に移動させることで、複数の断層画像から構築される３次元ボリュームデータを生成することを特徴とする請求項１の光断層画像化装置。
3. 前記測定領域決定手段は、前記プレスキャン手段により取得した干渉信号の強度又は積分値に基づいて、前記測定領域を決定することを特徴とする請求項１、又は、２の光断層画像化装置。
4. 前記多面体ミラーは、平面ｎ角形（ただし、ｎは３以上の自然数とする。）を底面とするｎ角錐体において頭頂点側を所定の高さで切断しｎ角錐面よりｎ個の光偏向面を形成した略ｎ角錐体形状であって、前記シースの長手軸を回転中心として前記ｎ個の光偏向面が回転可能に構成されることを特徴とする請求項１、２、又は、３の光断層画像化装置。
5. 光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、
   細長な筒状のシースと、該シース内に配置された複数の導光手段と、該導光手段から出射された測定光を前記シースの側面に向けて偏向する複数の光偏向面を有する多面体ミラーとを備え、前記シース内において前記導光手段が前記シースの長手軸周りに回動可能に配置された光プローブを備え、さらに、プレスキャン手段と、測定領域決定手段と、導光手段位置調整手段と、本スキャン手段とを備えた光断層画像化装置の作動方法であって、
   前記プレスキャン手段が、前記複数の導光手段の全てに前記光源からの測定光を与えて前記シースの周方向に沿った領域の少なくとも干渉信号を取得するプレスキャン工程と、
   前記測定領域決定手段が、前記プレスキャン手段により取得した干渉信号又は断層画像に基づいて前記シースの周方向に沿った領域のうち、測定を行う領域を測定領域として決定する測定領域決定工程と、
   前記導光手段位置調整手段が、前記測定領域決定手段により決定された測定領域に応じて、前記シース内における前記導光手段の前記長手軸周りの位置を調整する導光手段位置調整工程と、
   前記本スキャン手段が、前記測定領域決定手段により決定された測定領域の断層画像の取得に関係する導光手段のみに前記光源からの測定光を与えて前記測定領域のみの断層画像を取得する本スキャン工程と、
   を備えたことを特徴とする光断層画像化装置の作動方法。

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