(57)【要約】【課題】大腸の病変部を、ピットを検出することにより高精度で診断できる診断装置を提供する。【解決手段】内視鏡および光プローブを用いた装置構成により３次元光断層画像を取得し、３次元断層画像データを基に、生体組織の深さ方向に垂直な平面のＸＹ面画像を複数の深さ位置について切出し、その平均画像からピットパターン形の強調表示画像を生成することで診断支援を行う。【選択図】図１３
2010068865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡の鉗子口から測定対象である体内に挿入される光プローブにより得られる生体からの戻り光に基づいて３次元光断層像を生成し、
前記３次元光断層像データに基づいて、生体組織の深さ方向に略垂直な深さ方向軸  としてＺ軸を設定し、前記Ｚ軸に垂直な平面にＸ軸およびＹ軸を設定し、
ＸＹ面上の画像を複数レベルの深さについて切出した切出し画像を生成し、
前記複数の切出し画像を用いて診断支援を行うことを特徴とする画像診断装置。
【請求項２】
複数の深さについて切出した前記複数の切出し画像を用いて、前記ＸＹ面上ので同一座標の画素同士の平均計算により平均画像を作成し、
前記平均画像において大腸ピットに相当するピットパターンを観察できるように表示を行う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】
前記平均画像に対し、所定の条件を持たす画素を強調表示することを特徴とする請求項１および請求項２に記載の画像診断装置。
【請求項４】
複数の深さについて切出した前記切出し画像を、同一画面上で比較観察できるように配置し、大腸ピットに相当するピットパターンを観察できるように表示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５】
前記切出し画像に対し、所定の条件を持たす画素を強調表示することを特徴とする請求項１および請求項４に記載の画像診断装置。
【請求項６】
正常な大腸ピットパターンを基準パターンとして設定し、
前記切出し画像または前記平均画像からピットパターンを抽出し、
抽出したピットパターンと前記基準パターンとの類似度を導出し
観察視野内を複数エリアに分割するブロック毎に、前記類似度の集計により自動診断ポイントを導出し、
前記観察視野内における前記自動診断ポイントの分布を表示することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子内視鏡装置及びＯＣＴ装置に係り、３次元ボリュームデータを得て、大腸における病変部の診断を行う画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体の体腔内を観察する内視鏡装置として、生体の体腔内で照明光を照射し、反射された反射光による像を撮像し、モニタ等に表示する電子内視鏡装置が広く普及され、様々な分野で利用されている。
【０００３】
また、特許文献１のように、多くの内視鏡装置は、鉗子口を備え、この鉗子口を介して体腔内に導入されたプローブにより、体腔内の組織の生検や治療を行うことが可能となっている。
【０００４】
近年、生体組織等の測定対象を切断せずに生体などの断層画像を取得する断層画像取得装置の開発が進められており、例えば低コヒーレンス光による干渉を用いた光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）計測法を利用した光断層画像化装置が知られている。
【０００５】
このＯＣＴ計測法を利用した光断層画像化装置は、ＳＬＤ(Super Luminescent Diode）等から成る光源から出射された低コヒーレンス光を信号光と参照光に分割し、ピエゾ素子等により参照光または信号光の周波数を僅かにシフトさせ、信号光を測定部に入射させて該測定部の所定の深度で反射した戻り光と参照光とを干渉させ、その干渉光の光強度をヘテロダイン検波により測定し、断層情報を取得するものである。
【０００６】
この光断層画像化装置によれば、参照光の光路上に配置した可動ミラー等を微少移動させ、参照光の光路長を僅かに変化させることにより、参照光の光路長と信号光の光路長が一致した、測定部の深度での情報を得ることができる。また信号光の入射点を僅かにずらしながら、測定を繰り返すことにより、所定の走査領域の光断層画像を取得することができる。さらに、断層面に対して垂直方向に信号光の入射点をずらして複数の光断層画像を取得することにより、３次元画像のボリュームデータを得ることもできる。
【０００７】
このようなＯＣＴ装置（光断層画像化装置）は、測定部位を精細（約１０μｍの分解能）に観察することが可能であり、内視鏡装置の鉗子口にＯＣＴプローブ（光プローブ）を挿入して信号光および信号光の生体からの戻り光を導光し、体腔内の光断層画像を取得することにより、例えば初期癌の深達度診断なども可能となる。
【０００８】
また、近年、大腸癌が増加傾向にあり、大腸の病変部診断の精度向上が求められているが、大腸病変部の診断に、大腸ピットの形状を観察することが有効であることが明らかになっている（非特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１４８１８５号公報
【非特許文献１】「大腸pit pattern 診断」、工藤進英  編著
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、通常光による内視鏡の観察画像は、主に生体組織表面を観察することはできるが、組織内部までは観察することができず、組織内部、特に深部における大腸ピットの病変部検出は困難である。
【００１０】
また、生体検査において、粘膜組織を採取し、顕微鏡で断面を撮影することで検査する手法もあるが、組織の切断処理は5mmレベルの間隔までしか細かく行うことはできず、μmレベルでの精密な診断はできない。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、大腸の粘膜層（大腸表面から少なくとも粘膜筋板の深部まで）における大腸ピットの異常を、観察画像により診断できる診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の画像診断装置は、内視鏡の鉗子口から測定対象である体内に挿入される光プローブにより得られる生体からの戻り光に基づいて３次元光断層像を生成し、その３次元光断層像データに基づいて生体組織の深さ方向に略垂直な深さ方向軸としてＺ軸を設定し、前記Ｚ軸に垂直な平面にＸ軸およびＹ軸を設定し、ＸＹ面上の画像を複数レベルの深さについて切出した切出し画像を生成し、複数の切出し画像を用いて診断支援を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に示すように、複数の深さについて切出した複数の切出し画像を用いて、ＸＹ面上で同一座標の画素同士の平均計算により平均画像を作成し、平均画像において大腸ピットに相当するピットパターンを観察できるように表示を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に示すように、所定の条件を持たす画素を強調表示することを特徴とする。これにより効果を増加させることもできる。
【００１５】
また、請求項４に示すように、複数の深さについて切出した前記切出し画像を、同一画面上で比較観察できるように配置し、大腸ピットに相当するピットパターンを観察できるように表示することを特徴とする。
【００１６】
ここでも、請求項５に示すように、所定の条件を持たす画素を強調表示することで効果を増加させることもできる。画像間の相違を強調することが望ましい。
【００１７】
さらに次のように、断層画像のＸＹ面画像および平均画像を強調表示するだけでなく、自動診断機能を設けることもできる。
【００１８】
すなわち、請求項６に示すように、正常な大腸ピットパターンを基準パターンとして設定し、前記切出し画像または前記平均画像からピットパターンを抽出し、抽出したピットパターンと前記基準パターンとの類似度を導出し、観察視野内を複数エリアに分割するブロック毎に、前記類似度の集計により自動診断ポイントを導出し、前記観察視野内における前記自動診断ポイントの分布を表示することを特徴とする。
【００１９】
これにより、大腸病変部の疑わしさを視覚的に判断しやすい様、診断支援を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、大腸粘膜層全体にわたる組織深部まで大腸ピットの形状を観察することができる。特に、大腸ピット構造に対応して、組織の深さ方向に複数画像を切り出し、その変化具合や平均画像により、ノイズや他の組織構造に比べ大腸ピット構造を強調表示することが可能となり、大腸病変部の診断を高精度で行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２２】
＜画像診断装置の外観＞
図１は本発明に係る画像診断装置１０を示す外観図である。
【００２３】
同図に示すように、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、ＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置５００とから構成されている。尚、内視鏡プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよい。
【００２４】
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。
【００２５】
手元操作部１１２には、鉗子挿入部１３８が設けられており、この鉗子挿入部１３８が先端部１４４の鉗子口１５６に連通されている。本発明に係る画像診断装置１０では、ＯＣＴプローブ６００を鉗子挿入部１３８から挿入することによって、ＯＣＴプローブ６００を鉗子口１５６から導出する。ＯＣＴプローブ６００は、鉗子挿入部１３８から挿入され、鉗子口１５６から導出される挿入部６０２と、術者がＯＣＴプローブ６００を操作するための操作部６０４、及びコネクタ４１０を介してＯＣＴプロセッサ４００と接続されるケーブル６０６から構成されている。
【００２６】
＜内視鏡、内視鏡プロセッサ、光源装置の構成＞
［内視鏡］
内視鏡１００の先端部１４４には、観察光学系１５０、照明光学系１５２、及びＣＣＤ１８０が配設されている。
【００２７】
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。
【００２８】
［光源装置］
光源装置３００は、可視光を図示しないライトガイドに入射させる。ライトガイドの一端はＬＧコネクタ１２０を介して光源装置３００に接続され、ライトガイドの他端は照明光学系１５２に対面している。光源装置３００から発せられた光は、ライトガイドを経由して照明光学系１５２から出射され、観察光学系１５０の視野範囲を照明する。
【００２９】
［内視鏡プロセッサ］
内視鏡プロセッサ２００には、ＣＣＤから出力される画像信号が電気コネクタ１１０を介して入力される。このアナログの画像信号は、内視鏡プロセッサ２００内においてデジタルの画像信号に変換され、モニタ装置５００の画面に表示するための必要な処理が施される。
【００３０】
また、内視鏡プロセッサ２００には、ＯＣＴプロセッサ４００から出力された断層画像の画像信号が入力される。内視鏡プロセッサ２００は、複数の断層画像の画像信号に基づいて３次元ボリュームデータを生成する。生成された３次元画像についても必要な処理が施され、モニタ装置５００に出力される。
【００３１】
このように、内視鏡１００で得られた観察画像のデータが内視鏡プロセッサ２００に出力され、内視鏡プロセッサ２００に接続されたモニタ装置５００に画像が表示される。
【００３２】
＜ＯＣＴプロセッサ、ＯＣＴプローブの内部構成＞
図２はＯＣＴプロセッサ４００、ＯＣＴプローブ６００の内部構成を示すブロック図である。
【００３３】
［ＯＣＴプロセッサ］
図２に示すＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）計測法による測定対象の光断層画像を取得するためのもので、測定のための光Ｌａを射出する第１の光源（第１の光源ユニット）１２と、第１の光源１２から射出された光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２に分岐するとともに、被検体である測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３と参照光Ｌ２を合波して干渉光Ｌ４を生成する光ファイバカプラ（分岐合波部）１４と、光ファイバカプラ１４で分岐された測定光Ｌ１を測定対象まで導波するとともに測定対象からの戻り光Ｌ３を導波する回転側光ファイバＦＢ１を備える光プローブ１６と、測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１まで導波するとともに回転側光ファイバＦＢ１によって導波された戻り光Ｌ３を導波する固定側光ファイバＦＢ２と、回転側光ファイバＦＢ１を固定側光ファイバＦＢ２に対して回転可能に接続し、測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３を伝送する光コネクタ１８と、光ファイバカプラ１４で生成された干渉光Ｌ４を干渉信号として検出する干渉光検出部２０と、この干渉光検出部２０によって検出された干渉信号を処理して光断層画像（以下、単に「断層画像」とも言う）を取得する処理部２２を有する。また、処理部２２で取得された光断層画像はモニタ装置５００に表示される。
【００３４】
また、ＯＣＴプロセッサ４００は、測定の目印を示すためのエイミング光（第２の光束）Ｌｅを射出する第２の光源（第２の光源ユニット）１３と、参照光Ｌ２の光路長を調整する光路長調整部２６と、第１の光源１２から射出された光Ｌａを分光する光ファイバカプラ２８と、光ファイバカプラ１４で合波された戻り光Ｌ４およびＬ５を検出する検出部３０ａおよび３０ｂと、処理部２２への各種条件の入力、設定の変更等を行う操作制御部３２とを有する。
【００３５】
なお、図２に示すＯＣＴプロセッサ４００においては、上述した射出光Ｌａ、エイミング光Ｌｅ、測定光Ｌ１、参照光Ｌ２および戻り光Ｌ３などを含む種々の光を各光デバイスなどの構成要素間で導波し、伝送するための光の経路として、回転側光ファイバＦＢ１および固定側光ファイバＦＢ２を含め種々の光ファイバＦＢ（ＦＢ３、ＦＢ４、ＦＢ５、ＦＢ６、ＦＢ７、ＦＢ８など）が用いられている。
【００３６】
第１の光源１２は、ＯＣＴの測定のための光（例えば、波長１．３μｍのレーザ光あるいは低コヒーレンス光）を射出するものであり、レーザ光あるいは低コヒーレンス光Ｌａを射出する光源１２ａと、光源１２ａから射出された光Ｌａを集光するレンズ１２ｂとを備えている。詳しくは後述するが、第１の光源１２から射出された光Ｌａは、光ファイバＦＢ４、ＦＢ３を介して光ファイバカプラ１４で測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割され、測定光Ｌ１は光コネクタ１８に入力される。
【００３７】
また、第２の光源１３は、エイミング光Ｌｅとして測定部位を確認しやすくするために可視光を射出するものである。例えば、波長０．６６μｍの赤半導体レーザ光、波長０．６３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光、波長０．４０５μｍの青半導体レーザ光などを用いることができる。そこで、第２の光源１３としては、例えば赤色あるいは青色あるいは緑色のレーザ光を射出する半導体レーザ１３ａと、半導体レーザ１３ａから射出されたエイミング光Ｌｅを集光するレンズ１３ｂを備えている。第２の光源１３から射出されたエイミング光Ｌｅは、光ファイバＦＢ８を介して光コネクタ１８に入力される。
【００３８】
光コネクタ１８では、測定光Ｌ１とエイミング光Ｌｅとが合波され、光プローブ１６内の回転側光ファイバＦＢ１に導波される。
【００３９】
光ファイバカプラ（分岐合波部）１４は、例えば２×２の光ファイバカプラで構成されており、固定側光ファイバＦＢ２、光ファイバＦＢ３、光ファイバＦＢ５、光ファイバＦＢ７とそれぞれ光学的に接続されている。
【００４０】
光ファイバカプラ１４は、第１の光源１２から光ファイバＦＢ４およびＦＢ３を介して入射した光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割し、測定光Ｌ１を固定側光ファイバＦＢ２に入射させ、参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５に入射させる。
【００４１】
さらに、光ファイバカプラ１４は、光ファイバＦＢ５に入射され後述する光路長調整部２６によって周波数シフトおよび光路長の変更が施されて光ファイバＦＢ５を戻った光Ｌ２と、後述する光プローブ１６で取得され固定側光ファイバＦＢ２から導波された光Ｌ３とを合波し、光ファイバＦＢ３（ＦＢ６）および光ファイバＦＢ７に射出する。
【００４２】
光プローブ１６は、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２と接続されており、固定側光ファイバＦＢ２から、光コネクタ１８を介して、エイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１が回転側光ファイバＦＢ１に入射される。入射されたこのエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して測定対象Ｓに照射する。そして測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を取得し、取得した戻り光Ｌ３を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２に射出するようになっている。
【００４３】
光コネクタ１８は、測定光（第１の光束）Ｌ１とエイミング光（第２の光束）Ｌｅとを合波するものである。
【００４４】
干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ６および光ファイバＦＢ７と接続されており、光ファイバカプラ１４で参照光Ｌ２と戻り光Ｌ３とを合波して生成された干渉光Ｌ４およびＬ５を干渉信号として検出するものである。
【００４５】
ここで、ＯＣＴプロセッサ４００は、光ファイバカプラ２８から分岐させた光ファイバＦＢ６上に設けられ、レーザ光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ａと、光ファイバＦＢ７の光路上に干渉光Ｌ５の光強度を検出する検出器３０ｂとを有している。
【００４６】
干渉光検出部２０は、検出器３０ａおよび検出器３０ｂの検出結果に基づいて、光ファイバＦＢ６から検出する干渉光Ｌ４と光ファイバＦＢ７から検出する干渉光Ｌ５から干渉振幅成分のみを抽出する。
【００４７】
処理部２２は、干渉光検出部２０で抽出した干渉信号から、測定位置における光プローブ１６と測定対象Ｓとの接触している領域、より正確には光プローブ１６のプローブ外筒（後述）の表面と測定対象Ｓの表面とが接触しているとみなせる領域を検出し、さらに、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から断層画像を取得し、取得した断層画像を内視鏡プロセッサ２００へ出力する。
【００４８】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５の参照光Ｌ２の射出側（すなわち、光ファイバＦＢ５の光ファイバカプラ１４とは反対側の端部）に配置されている。
【００４９】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５から射出された光を平行光にする第１光学レンズ８０と、第１光学レンズ８０で平行光にされた光を集光する第２光学レンズ８２と、第２光学レンズ８２で集光された光を反射する反射ミラー８４と、第２光学レンズ８２および反射ミラー８４を支持する基台８６と、基台８６を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構８８とを有し、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変化させることで参照光Ｌ２の光路長を調整する。
【００５０】
第１光学レンズ８０は、光ファイバＦＢ５のコアから射出された参照光Ｌ２を平行光にするとともに、反射ミラー８４で反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５のコアに集光する。
【００５１】
また、第２光学レンズ８２は、第１光学レンズ８０により平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー８４上に集光するとともに、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２を平行光にする。このように、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２とにより共焦点光学系が形成されている。
【００５２】
さらに、反射ミラー８４は、第２光学レンズ８２で集光される光の焦点に配置されており、第２光学レンズ８２で集光された参照光Ｌ２を反射する。
【００５３】
これにより、光ファイバＦＢ５から射出した参照光Ｌ２は、第１光学レンズ８０により平行光になり、第２光学レンズ８２により反射ミラー８４上に集光される。その後、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ８２により平行光になり、第１光学レンズ８０により光ファイバＦＢ５のコアに集光される。
【００５４】
また、基台８６は、第２光学レンズ８２と反射ミラー８４とを固定し、ミラー移動機構８８は、基台８６を第１光学レンズ８０の光軸方向（図２矢印Ａ方向）に移動させる。
【００５５】
ミラー移動機構８８で、基台８６を矢印Ａ方向に移動させることで、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変更することができ、参照光Ｌ２の光路長を調整することができる。
【００５６】
操作制御部３２は、キーボード、マウス等の入力手段と、入力された情報に基づいて各種条件を管理する制御手段とを有し、処理部２２に接続されている。操作制御部３２は、入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、処理部２２における各種処理条件等の入力、設定、変更等を行う。
【００５７】
なお、操作制御部３２は、操作画面をモニタ装置５００に表示させてもよいし、別途表示部を設けて操作画面を表示させてもよい。また、操作制御部３２で、第１の光源１２、第２の光源１３、光コネクタ１８、干渉光検出部２０、光路長ならびに検出部３０ａおよび３０ｂの動作制御や各種条件の設定を行うようにしてもよい。
【００５８】
［ＯＣＴプローブ］
図３は、ＯＣＴプローブ６００の断面図である。
【００５９】
図３に示すように、挿入部６０２の先端部は、プローブ外筒６２０と、キャップ６２２と、回転側光ファイバＦＢ１と、バネ６２４と、固定部材６２６と、光学レンズ６２８とを有している。
【００６０】
プローブ外筒（シース）６２０は、可撓性を有する筒状の部材であり、光コネクタ１８においてエイミング光Ｌｅが合波された測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３が透過する材料からなっている。なお、プローブ外筒６２０は、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）および戻り光Ｌ３が通過する先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端、以下プローブ外筒６２０の先端と言う）側の一部が全周に渡って光を透過する材料（透明な材料）で形成されていればよく、先端以外の部分については光を透過しない材料で形成されていてもよい。
【００６１】
キャップ６２２は、プローブ外筒６２０の先端に設けられ、プローブ外筒６２０の先端を閉塞している。
【００６２】
回転側光ファイバＦＢ１は、線状部材であり、プローブ外筒６２０内にプローブ外筒６２０に沿って収容されており、固定側光ファイバＦＢ２から射出され、光コネクタ１８で光ファイバＦＢ８から射出されたエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を光学レンズ６２８まで導波するとともに、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに照射して光学レンズ６２８で取得した測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を光コネクタ１８まで導波し、固定側光ファイバＦＢ２に入射する。
【００６３】
ここで、回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２とは、光コネクタ１８によって接続されており、回転側光ファイバＦＢ１の回転が固定側光ファイバＦＢ２に伝達しない状態で、光学的に接続されている。また、回転側光ファイバＦＢ１は、プローブ外筒６２０に対して回転自在、及びプローブ外筒６２０の軸方向に移動自在な状態で配置されている。
【００６４】
バネ６２４は、回転側光ファイバＦＢ１の外周に固定されている。また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、光コネクタ１８に接続されている。
【００６５】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１の測定側先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端）に配置されており、先端部が、回転側光ファイバＦＢ１から射出された測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し集光するために略球状の形状で形成されている。
【００６６】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１から射出した測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し照射し、測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を集光し回転側光ファイバＦＢ１に入射する。
【００６７】
固定部材６２６は、回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８との接続部の外周に配置されており、光学レンズ６２８を回転側光ファイバＦＢ１の端部に固定する。ここで、固定部材６２６による回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８の固定方法は、特に限定されず、接着剤により、固定部材６２６と回転側光ファイバＦＢ１および光学レンズ６２８を接着させて固定されても、ボルト等を用い機械的構造で固定してもよい。なお、固定部材６２６は、ジルコニアフェルールやメタルフェルールなど光ファイバの固定や保持あるいは保護のために用いられるものであれば、如何なるものを用いても良い。
【００６８】
また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、後述する回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６によって回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４を回転させることで、光学レンズ６２８をプローブ外筒６２０に対し、矢印Ｒ２方向に回転させる。また、光コネクタ１８は、回転エンコーダを備え、回転エンコーダからの信号に基づいて光学レンズ６２８の位置情報（角度情報）から測定光Ｌ１の照射位置を検出する。つまり、回転している光学レンズ６２８の回転方向における基準位置に対する角度を検出して、測定位置を検出する。
【００６９】
さらに、回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８は、後述する駆動部により、プローブ外筒６２０内部を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブ外筒６２０の先端方向）に移動可能に構成されている。
【００７０】
また、図３左側は、ＯＣＴプローブ６００の操作部６０４における回転側光ファイバＦＢ１等の駆動部の概略を示す図である。
【００７１】
プローブ外筒６２０は、固定部材６７０に固定されている。これに対し、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６は、モータ６５２の回転に応じてギア６５４を介して回転するように構成されている。回転筒６５６は、光コネクタ１８に接続されており、測定光Ｌ１及び戻り光Ｌ３は、光コネクタ１８を介して回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２間を伝送される。
【００７２】
また、これらを内蔵するフレーム６５０は支持部材６６２を備えており、支持部材６６２は、図示しないネジ孔を有している。ネジ孔には進退移動用ボールネジ６６４が咬合しており、進退移動用ボールネジ６６４には、モータ６６０が接続されている。したがって、モータ６６０を回転駆動することによりフレーム６５０を進退移動させ、これにより回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８を図３のＳ１及びＳ２方向に移動させることが可能となっている。
【００７３】
ＯＣＴプローブ６００は、以上のような構成であり、光コネクタ１８により回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４が、図３中矢印Ｒ２方向に回転されることで、光学レンズ６２８から射出される測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し、矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に対し走査しながら照射し、戻り光Ｌ３を取得する。エイミング光Ｌｅは、測定対象Ｓに、例えば青色、赤色あるいは緑色のスポット光として照射され、このエイミング光Ｌｅの反射光は、モニタ装置５００に表示された観察画像に輝点としても表示される。
【００７４】
これにより、プローブ外筒６２０の円周方向の全周において、測定対象Ｓの所望の部位を正確にとらえることができ、測定対象Ｓを反射した戻り光Ｌ３を取得することができる。
【００７５】
さらに、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像を取得する場合は、駆動部により光学レンズ６２８が矢印Ｓ１方向の移動可能範囲の終端まで移動され、断層画像を取得しながら所定量ずつＳ２方向に移動し、又は断層画像取得とＳ２方向への所定量移動を交互に繰り返しながら、移動可能範囲の終端まで移動する。
【００７６】
このように測定対象Ｓに対して所望の範囲の複数の断層画像を得て、取得した複数の断層画像に基づいて３次元ボリュームデータを得ることができる。
【００７７】
図４は、内視鏡１００の鉗子口１５６から導出されたＯＣＴプローブ６００を用いて断層画像を得る様子を示す図である。同図に示すように、ＯＣＴプローブの挿入部６０２の先端部を、測定対象Ｓの所望の部位に近づけて、断層画像を得る。所望の範囲の複数の断層画像を取得する場合は、ＯＣＴプローブ６００本体を移動させる必要はなく、前述の駆動部によりプローブ外筒６２０内で光学レンズ６２８を移動させればよい。
【００７８】
図５（ａ）は、ＯＣＴプローブ６００の光学レンズ６２８の所定量の移動と光断層画像の取得を交互に行なうことによって取得した複数の断層画像を並べた、３次元ボリュームデータを示している。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す３次元ボリュームデータに基づいて生成した３次元画像を示している。このように、光学レンズ６２８を移動させて複数の断層画像を取得し、画像処理を行うことにより、３次元ボリュームデータを生成することが可能となる。
【００７９】
ここで、３次元ボリュームデータから３次元画像を生成する際には、ボリュームデータの隣接する各断層画像が均一の間隔で取得されていることを前提としている。しかしながら、図４に示すような、モータ６６０を回転駆動することによりフレーム６５０を進退移動させる機構においては、モータ６６０の回転ムラ、機械精度等の原因による移動ムラや、温度による各部の熱膨張による移動ムラ等の動作ムラが発生し、断層画像の取得間隔が均一にならない場合がある。
【００８０】
＜画像診断装置の動作＞
本発明に係る画像診断装置１０は、マーカが設けられたプローブ外筒６２０を用いて光断層画像を取得し、光断層画像中に現れたマーカを用いて画像処理を行うことにより、駆動部の動作ムラの影響のない３次元ボリュームデータを生成する。
【００８１】
図６は、本実施の形態におけるプローブ外筒６２０の外観図である。同図に示すように、プローブ外筒６２０には、プローブ外筒６２０の長軸方向に平行に１本線に引かれた回転ムラ補正用マーカ６３２と、回転ムラ補正用マーカ６３２と直交するプローブ外筒６２０の円周方向の一部であって、プローブ外筒６２０の長軸方向に等間隔に引かれた移動ムラ補正用マーカ６３０が設けられている。なお、移動ムラ補正用マーカ６３０及び回転ムラ補正用マーカ６３２は、プローブ外筒６２０の内壁面に施されている。
【００８２】
図７を用いて、図６に示すマーカ付きのプローブ外筒６２０を用いた３次元ボリュームデータの取得処理について説明する。
【００８３】
まず、３次元ボリュームデータの生成に用いる複数の光断層画像を取得する（ステップＳ１）。術者は、回転ムラ補正用マーカ６３２と、断層画像を取得したい被検体の患部とが、プローブ外筒６２０の円周の１８０度反対側になるようにプローブ外筒６２０をセットする。複数の光断層画像を取得するには、前述のように、駆動部により光学レンズ６２８が図３の矢印Ｓ１方向の移動可能範囲の終端まで移動され、光断層画像取得とＳ２方向への所定量移動を交互に繰り返しながら、移動可能範囲の終端まで移動する。
【００８４】
したがって、複数の光断層画像には、移動ムラ補正用マーカ６３０の存在する位置で取得した光断層画像と、移動ムラ補正用マーカ６３０の存在しない位置（回転ムラ補正用マーカ６３２だけが存在する位置）で取得した光断層画像の２種類が存在する。
【００８５】
図８は、図６に示すマーカ付きのプローブ外筒６２０を用いて取得した光断層画像を示す図である。図８（ａ）は、移動ムラ補正用マーカ６３０の位置で取得した光断層画像６４０を示す図である。光断層画像６４０には、被検体６４４の断層の他、プローブ外筒６２０の断層６４６が写っている。また、プローブ外筒６２０の断層６４６は、移動ムラ補正用マーカ６３０により信号光が寸断され、画像が抽出されない部分、即ち移動ムラ補正用マーカ６３０の現れた部分６４８が存在する。
【００８６】
また、図８（ｂ）は、移動ムラ補正用マーカ６３０の存在しない位置で取得した光断層画像６４２を示す図である。光断層画像６４２にも、被検体６４４の断層の他、プローブ外筒６２０の断層６４６が写っている。また、プローブ外筒６２０の断層６４６は、回転ムラ補正用マーカ６３２により信号光が寸断され、画像が抽出されない部分、即ち回転ムラ補正用マーカ６３２の現れた部分６４９が存在する。このマーカ部分６４９は、移動ムラ補正用マーカ６３０によるマーカ部分６４８とは長さが異なっている。
【００８７】
このように取得された複数の光断層画像は、前述のように、モータ６５２の回転ムラ等により、各光断層画像の回転方向の位相が一致していない可能性がある。ＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２は、各光断層画像のマーカ部分６４８、６４９の中心が同じ位相になるように、それぞれの画像を回転させる（ステップＳ２）。
【００８８】
図９は、各光断層画像を回転させてマーカ部分６４８の位相を合わせたことを示す図であり、横軸にプローブ外筒６２０の長軸スキャン方向、縦軸に各マーカ部分６４８、６４９の位相を示している。同図に示すように、各画像の回転方向の位相が一定でない場合であっても、各画像を回転させ、各マーカ部分６４８、６４９の中心部を揃えることにより、位相を一致させることができる。
【００８９】
このように位相が統一された複数の光断層画像は、モータ６６０の回転ムラ等により、各光断層画像間の間隔が一致していない可能性がある。これを補正するために、複数の光断層画像から、移動ムラ補正用マーカ６３０によるマーカ部分６４８の存在する画像６４０を抽出する（ステップＳ３）。図１０は、画像６４０を抽出した様子を示す図である。さらに、抽出した画像６４０の間の、移動ムラ補正用マーカ６３０の存在しない位置で取得した光断層画像６４２の枚数が一定になるように増減させる（ステップＳ４）。例えば、画像６４０の間に画像６４２が４枚の箇所と５枚の箇所がある場合、５枚中の１枚を間引いたり、２枚を１枚に平均化したりするなどして、光断層画像の枚数を一定にする。
【００９０】
以上の処理を行った複数の光断層画像をボリュームデータとして、３次元画像を生成する（ステップＳ５）。これにより、ボリュームデータの位相精度及び位置精度を高めることが可能となる。
【００９１】
プローブ外筒６２０には、回転ムラ補正用マーカ６３２が無くてもよい。この場合は、マーカ部分６４８の中心部が同じ位相になるように各画像６４０を回転し、その間の画像６４２については、それぞれの画像６４０の回転量から予測した回転量を用いて位相を合せればよい。
【００９２】
＜移動ムラ補正用マーカの太さ＞
図１１は、移動ムラ補正用マーカ６３０と、画像６４０及び画像６４２の取得位置の一例について示した図である。６４０´は画像６４０の取得位置を、６４２´は画像６４２の取得位置を示している。図１１（ａ）に示すように、移動ムラ補正用マーカ６３０の太さａは、駆動部の動作ムラを考慮した各光断層画像の取得位置間の距離の最大値ｂｍａｘよりも太いことが望ましい。このような太さにすることで、移動ムラ補正用マーカ６３０をまたいで光断層画像が取得されることを防止できる。即ち、全ての移動ムラ補正用マーカ６３０について、画像６４０を取得することが可能になる。
【００９３】
また、移動ムラ補正用マーカ６３０の太さａをｂｍａｘよりも太くすると、図１１（ｂ）に示すように、２枚連続で移動ムラ補正用マーカ６３０の位置で光断層画像が取得されることがある。このように２枚連続で画像６４０が取得された場合は、これらが同じマーカ６３０であり、その間に画像６４２が存在しないことを認識してボリュームデータを生成すればよい。
【００９４】
次に、診断処理の流れについて説明する。
【００９５】
以上の観測および画像処理により作成した３次元画像データを基に、大腸ピットの画像診断処理を行う。
【００９６】
図１２は、ＯＣＴによる大腸粘膜の３次元断層画像の一例を示すもので、各画素値を透過させて鳥瞰図的に表示した場合を示したものである。図では戻り光の強さに応じて濃度を高く表示したものである。
【００９７】
図１２(a)において、大腸粘膜の深さ方向をＺ軸とし、そのＺ軸と垂直な面においてＸ軸とＹ軸を設定する。
【００９８】
ここで、図１２(b)に、正常な大腸ピット１個についての断面を模式的に示す。
【００９９】
正常な大腸ピットは、生体組織の深さ方向（Ｚ軸）に、円筒状に伸びている。
【０１００】
ＯＣＴの性質上、粘膜と空間の境界面で戻り光が強くなるので、３次元断層画像データでは、図１２(a)の大腸ピット部分のように、大腸ピットと空間の境界部分が戻り光の強い部分として、Ｚ軸方向に円筒状に伸びている状況が取得される。
【０１０１】
なお、ＯＣＴの能力として、例えば深さ約2mmレベルまで観察可能であり、粘膜筋板より深い位置まで観察できるため、大腸ピット構造の全体を把握することが可能である。
【０１０２】
大腸ピットの診断処理の流れを図１３を用いて説明する。
【０１０３】
ここで、図１３は、正常な大腸における事例であり、説明を簡略化するため、ピット１個およびその周辺領域に限定して示している（非特許文献１のP．6 の図II-1 正常粘膜の構造より）。
【０１０４】
第１ステップとして、３次元断層画像データに対し、図１３(a)の様に、深さ方向であるＺ軸方向の所定位置（ｚ(１)〜ｚ(k) ）において、Ｚ軸に垂直なＸＹ平面の画像を切り出す。ここで、ｚ(１)からｚ(k)の順に生体組織における深さが大となるものとする。
【０１０５】
第２ステップとして、切り出した各ＸＹ面画像の各画像の平均画像を作成する。
【０１０６】
図１３(b)において、ピットパターンと空間の境界部分の戻り光信号値が大であり、図の例では、ドーナツ状に表示されている。
【０１０７】
各ｚ値におけるＸＹ面画像上では、正常なピット形状が円筒状であることから、ほぼ同一の位置、および、ほぼ同一の形状のドーナツ状の円形を示している。
【０１０８】
なお、ここで、閾値処理を行うことが望ましい。所定の閾値以下なる画素については０（図における白部分）とすることで、ノイズを消去または低減することができる。
【０１０９】
例えば、図１３(b)における各画像では、ピット部分の円形部分以外にドット状のノイズが存在しているが、本来の生体組織に該当しない観測上のノイズであるため、発生位置がランダムである。したがって、ステップ１およびステップ２のように、複数枚の画像を平均化することで、ノイズを除去する効果が出てくる。
【０１１０】
また、ピット以外の生体組織構造に依存する信号値の場合、特定の位置において深さ方向にピット構造のように長い距離にわたり存在することはないため、平均化した場合には、ピット構造による信号値よりは低い値となる。
【０１１１】
一方、各切出しｚ位置におけるピットパターンは、その深さでの組織と空間との境界面に相当する位置で高い値を示す。正常なピット形状はＺ軸方向に延びる略円筒状であることから、各ＸＹ面画像上でも、ほぼ同一の位置で、および、ほぼ同一のサイズのドーナツ状の円形をとなる。その結果、平均画像上ではピットパターンに相当する画素が高い値を示すことになる。
【０１１２】
次に、図１４を用いて、病変部のケースについて説明する。
【０１１３】
図１４(a)に示す様に、病変部ではピット形状が本来の円筒状からくずれている。
【０１１４】
この場合、図１４(b)に示す様に、ステップ１での各ｚ値でのＸＹ面画像では、正常部ではドーナツ状となるはずのピット形状が円形ではなく、いびつにくずれた形状となる。
したがって、図１４(c)に示す様に、ステップ２での平均画像は、ピット部の画素値が同一画素上での累積されずに値が分散するので、明確な円形を示さなくなり、また平均値も正常部より低めとなる。
【０１１５】
診断時には、モニタ上で平均画像を表示することで診断を行う。
【０１１６】
図１５に、診断用画面の表示例を示す。
【０１１７】
断層画像については、平均画像の表示の他、深さ方向のｚ値毎の変化を観察できるように連続的に並べて表示することもできる。
【０１１８】
なお、図１３および図１４ではピット１個分のみ例示したが、診断時にはＸＹ面上の表示エリア（位置およびサイズ）を任意に設定できることはいうまでもない。
【０１１９】
ここで、平均画像作成時のパラメータを任意に設定することができる。
【０１２０】
例えば、深さ方向の距離ｚ値の範囲（図１３、および図１４におけるz(1)からz(k)の範囲 ）は、任意に設定できる。また、ｚ値は連続画素としてもよいし、所定間隔おきの画素としてもよい。
【０１２１】
また、第１の閾値Th1以下を０とすることでノイズ除去を行う場合、この閾値Th1を任意に設定することでノイズ除去の強度を設定できるようにしてもよい。
【０１２２】
また、第２の閾値Th2以上を所定の値以上の輝度または色味に表示するようにし、この閾値Th2を任意に設定できるようにしてもよい。
【０１２３】
その他、平均画像の信号値の分布を視認すやすい様に、等高線図を合成表示すること、あるいは、色別表示することも可能である。
【０１２４】
次に、第２の実施形態を説明する。
【０１２５】
第２の実施形態は、３次元断層画像のＸＹ面切出し画像、またはその平均ＸＹ面画像に対し、自動で病変部としての疑わしさを示す自動診断ポイントを導出し、観察画像に合成表示することで、診断支援を行うものである。
【０１２６】
ここで、観察画像として、断層画像（切出し画像ＸＹ面画像または平均ＸＹ面画像）でも内視鏡画像でもよい。
【０１２７】
観察視野内における平均ＸＹ面画像の作成手順は、第１の実施形態の同様である（図１７のｓ１０１からｓ１０４）。
【０１２８】
まず、正常な個々のピットパターンは円環状の信号値を示すので、正常なピットのモデルパターンを設定する。
【０１２９】
次に、観察視野内を所定サイズのブロックに分割し、各ブロック毎に、公知のパターンマッチング手法により、モデルパターンと所定以上の類似度を示す正常ピットパターンを検出する（ｓ１０５）。
そして、各ブロック毎に類似度の積算値を自動診断ポイントとして導出し、観察視野内の分布を導出する（ｓ１０６）。
【０１３０】
最後に、各ブロック毎の積算値を基に等高線図を平均ＸＹ面画像に合成表示することで、病変部エリアの診断を支援することができる（ｓ１０７）。
【０１３１】
図１６は、モデルパターンとの類似度合いが高い程、類似度値が高くなるとした場合、自動診断ポイントは上エリアおよび右エリアが高く、左下エリアに移行するにつれて自動診断ポイントが低下する事例を示している。
【０１３２】
なお、上記例ではターンマッチング手法の例であるが、その他にも、２値化処理またはエッジ検出によりピットパターンの境界線を求め、その境界線の円形度により類似度を導出してもよい。
【０１３３】
円形度の例としては、境界線内部の面積と境界線の長さの比、またｘ方向幅とｙ方向幅の比等、公知手法を用いればよい。
【０１３４】
または、別の診断支援として、深さ別ＸＹ面画像間の相違度を点数化し表示することでもよい。この手法では場合、平均画像では発見しにくいピット内の局所的な形状歪みでも検知できる可能性が高くなる。
【０１３５】
さらに、相違度の高い箇所をＸＹ面画像上で強調表示するようにしてもよい。
【０１３６】
なお、深さ別ＸＹ面画像として、特定のｚ値の画素を切り出していたが、特定のｚ値から所定の幅Δｚの範囲まで、即ちｚから（z(i) + 幅Δｚ）の深さの平均画像としてもよい(ここで、iは任意の位置を示す。)。
【０１３７】
その他、上記実施例では、ＯＣＴ装置の構成として、光プローブが回転式のケースを説明したが、ガルバノミラー方式でも同様に３次元断層画像データを得ることができるので、本発明の処理を行うことが可能である。
【０１３８】
また、一般に、ＯＣＴ装置の構成によって取得される信号に独自の幾何学的な歪みが存在する場合があったとしても、公知の幾何学歪み補正手法を適用することにより、正確な３次元断層画像を得ることができる。
【０１３９】
また、上記実施例では、観察視野内においては、共通の３次元座標を適用したが、観察視野内を小ブロックに分割し、各ブロックにおける３次元断層画像における粘膜表面の傾きに応じて、表面に垂直に近づく様にＺ軸の方向を微調整しながら、ＸＹ面画像を切り出すことでもよい。
【０１４０】
以上、本発明の内視鏡装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】図１は本発明に係る画像診断装置１０を示す外観図である。
【図２】図２はＯＣＴプロセッサ４００、ＯＣＴプローブ６００の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、ＯＣＴプローブ６００の断面図である。
【図４】図４は、内視鏡１００の鉗子口１５６から導出されたＯＣＴプローブ６００を用いて断層画像を得る様子を示す図である。
【図５】図５は、ボリュームデータと、ボリュームデータに基づいて生成した３次元画像を示す図である。
【図６】図６は、本実施の形態におけるプローブ外筒６２０の外観図である。
【図７】図７は、マーカ付きのプローブ外筒６２０を用いた３次元ボリュームデータの生成について示したフローチャートである。
【図８】図８は、マーカ付きのプローブ外筒６２０を用いて取得した光断層画像を示す図である。
【図９】図９は、各光断層画像を回転させてマーカ部分６４８の位相を合わせたことを示す図である。
【図１０】図１０は、画像６４０を抽出した様子を示す図である。
【図１１】図１１は、移動ムラ補正用マーカ６３０と、画像６４０及び画像６４２の取得位置の一例について示した図である。
【図１２】図１２は、大腸粘膜の３次元断層画像の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、正常部のピットにおける３次元断層画像からＸＹ面画像を切り出し、平均ＸＹ面画像を作成する一例を示す図である。
【図１４】図１４は、病変部のピットにおける３次元断層画像からＸＹ面画像を切り出し、平均ＸＹ面画像を作成する一例を示す図である。
【図１５】図１５は、３次元断層画像から平均ＸＹ面画像を表示する診断時の表示画像例を示す図である。
【図１６】図１６は、平均ＸＹ面画像における病変部の自動診断ポイントの分布を示す図である。
【図１７】図１７は、第２の実施形態の処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１０…画像診断装置、１８…光コネクタ、６２０…プローブ外筒、６２２…キャップ、６２４…バネ、６２６…固定部材、６２８…光学レンズ、６３０…移動ムラ補正用マーカ、６３２…回転ムラ補正用マーカ、６４０…移動ムラ補正用マーカ６３０の位置で取得した光断層画像、６４２…移動ムラ補正用マーカ６３０の存在しない位置で取得した光断層画像、６４８…移動ムラ補正用マーカ６３０の現れた部分、６４９…回転ムラ補正用マーカ６３２の現れた部分、６５２…モータ、６５４…ギア、６５６…回転筒、６６０…モータ、６６２…支持部材、６６４…進退移動用ボールネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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