(57)【要約】  光干渉断層法を用いて標的を撮像するイメージングデバイスが提供される。前記イメージングデバイスは、赤外光及び可視光を含む光を前記標的に向けて照射する光源と、前記標的で反射した前記光を受光する受光系と、前記受光系で受光された前記光を信号解析する信号処理部とを備える。前記信号処理部は、前記赤外光の信号に基づいて、前記標的の断層像を生成し、前記可視光の信号に基づいて、前記標的の奥行方向の位置に関連付けられた前記標的の色情報を特定し、前記断層像と前記色情報とを結合した結合情報を生成する。
2019031537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉断層法を用いて標的を撮像するイメージングデバイスであって、
赤外光及び可視光を含む光を前記標的に向けて照射する光源と、
前記標的で反射した前記光を受光する受光系と、
前記受光系で受光された前記光を信号解析する信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記赤外光の信号に基づいて、前記標的の断層像を生成し、
前記可視光の信号に基づいて、前記標的の奥行方向の位置に関連付けられた前記標的の色情報を特定し、
前記断層像と前記色情報とを結合した結合情報を生成する、
イメージングデバイス。
【請求項２】
前記色情報は、黄色の情報を含む、
請求項１に記載のイメージングデバイス。
【請求項３】
前記結合情報は、前記断層像上に前記色情報に対応する色が付与された画像を含む、
請求項１又は２に記載のイメージングデバイス。
【請求項４】
前記受光系は、前記赤外光を受光するための第１イメージセンサと、前記可視光を受光するための第２イメージセンサとを含む、
請求項１から３のいずれかに記載のイメージングデバイス。
【請求項５】
前記光源から照射された前記光を前記標的に向けて伝送し、前記標的で反射した前記光を前記受光系に向けて伝送する伝送路と、
前記伝送路の先端に配置され、前記標的の管腔内に挿入されるプローブと
をさらに備える、
請求項１から４のいずれかに記載のイメージングデバイス。
【請求項６】
光干渉断層法を用いて標的を撮像する撮像方法であって、
光源から赤外光及び可視光を含む光を前記標的に向けて照射するステップと、
コンピュータを用いて、前記標的で反射した光を信号解析するステップと、
を含み、
前記信号解析するステップは、
前記コンピュータを用いて、前記赤外光の信号に基づいて、前記標的の断層像を生成するステップと、
前記コンピュータを用いて、前記可視光の信号に基づいて、前記標的の奥行方向の位置に関連付けられた前記標的の色情報を特定するステップと、
前記コンピュータを用いて、前記断層像と前記色情報とを結合した結合情報を生成するステップと
を含む、
撮像方法。
【請求項７】
前記標的は、動物の管腔構造の部位である、
請求項６に記載の撮像方法。
【請求項８】
前記標的は、血管である、
請求項７に記載の撮像方法。
【請求項９】
前記色情報は、黄色の情報を含む、
請求項７又は８に記載の撮像方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれかに記載の撮像方法を用いて、前記結合情報を取得するステップと、
前記結合情報に基づいて、前記標的における動脈硬化病変又は腫瘍の少なくとも一方の有無を判断するステップと
を含む、診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉断層法（ＯＣＴ）を用いたイメージングデバイス及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
動脈硬化病変であるプラークの不安定化により突然発症する急性冠症候群の死亡率は高く、その予防は健康福祉を考える上で重要な課題の１つである。予防のためには、前駆病変である不安定プラークを正確に診断する必要がある。この点、不安定プラーク内には黄色を呈するβカロチン及び脂質成分（コレステロール結晶等）が多量に存在する。従って、動脈硬化病変の色情報を取得することができれば、質的診断が可能になる。【０００３】
ところで、近年、医療の現場では、光干渉断層法を用いたイメージングデバイス（以下、ＯＣＴイメージングデバイスということがある）が普及しており、血管の断層像を取得することができる。しかしながら、特許文献１，２等に示されるように、ＯＣＴイメージングデバイスは、赤外線撮影により断層像を形成するため、この断層像は色情報を持たない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１８２３０４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２９７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＯＣＴイメージングデバイスによる断層像は、モノトーン画像であってカラー画像ではないため、この断層像から不安定プラークを発見することは難しい。この点、血管内視鏡を用いれば、血管表面のカラー画像を取得することができる。しかしながら、血管内視鏡は、血管表面の情報しか取得できず、血管壁内部の情報を取得することができない。つまり、ＯＣＴイメージングデバイスや血管内視鏡のような既存のデバイスでは、動脈硬化病変の正確な診断には至らず、断層の色情報の取得が望まれる。なお、断層の色情報を取得することができれば、動脈硬化病変の診断に限らず、様々な病気の診断に役立てることができる。また、病気の診断に限らず、断層の色情報は様々な用途で使用することができる。【０００６】
本発明は、断層の色情報を取得することができる光干渉断層法を用いたイメージングデバイス及び撮像方法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】
【０００７】
本発明の第１観点に係るイメージングデバイスは、光干渉断層法を用いて標的を撮像するイメージングデバイスであって、赤外光及び可視光を含む光を前記標的に向けて照射する光源と、前記標的で反射した前記光を受光する受光系と、前記受光系で受光された前記光を信号解析する信号処理部とを備える。前記信号処理部は、前記赤外光の信号に基づいて、前記標的の断層像を生成し、前記可視光の信号に基づいて、前記標的の奥行方向の位置に関連付けられた前記標的の色情報を特定し、前記断層像と前記色情報とを結合した結合情報を生成する。【０００８】
本発明の第２観点に係るイメージングデバイスは、第１観点に係るイメージングデバイスであって、前記色情報は、黄色の情報を含む。【０００９】
本発明の第３観点に係るイメージングデバイスは、第１観点又は第２観点に係るイメージングデバイスであって、前記結合情報は、前記断層像上に前記色情報に対応する色が付与された画像を含む。【００１０】
本発明の第４観点に係るイメージングデバイスは、第１観点から第３観点のいずれかに係るイメージングデバイスであって、前記受光系は、前記赤外光を受光するための第１イメージセンサと、前記可視光を受光するための第２イメージセンサとを含む。【００１１】
本発明の第５観点に係るイメージングデバイスは、第１観点から第４観点のいずれかに係るイメージングデバイスであって、前記光源から照射された前記光を前記標的に向けて伝送し、前記標的で反射した前記光を前記受光系に向けて伝送する伝送路と、前記伝送路の先端に配置され、前記標的の管腔内に挿入されるプローブとをさらに備える。【００１２】
本発明の第６観点に係る撮像方法は、光干渉断層法を用いて標的を撮像する撮像方法であって、以下のステップ（１）及び（２）を含む。
（１）光源から赤外光及び可視光を含む光を前記標的に向けて照射するステップ
（２）コンピュータを用いて、前記標的で反射した光を信号解析するステップ【００１３】
また、（２）のステップは、以下の（２−１）〜（２−３）のステップを含む。
（２−１）前記コンピュータを用いて、前記赤外光の信号に基づいて、前記標的の断層像を生成するステップ
（２−２）前記コンピュータを用いて、前記可視光の信号に基づいて、前記標的の奥行方向の位置に関連付けられた前記標的の色情報を特定するステップ
（２−３）前記コンピュータを用いて、前記断層像と前記色情報とを結合した結合情報を生成するステップ【００１４】
本発明の第７観点に係る撮像方法は、第６観点に係る撮像方法であって、前記標的は、動物の管腔構造の部位である。【００１５】
本発明の第８観点に係る撮像方法は、第７観点に係る撮像方法であって、前記標的は、血管である。【００１６】
本発明の第９観点に係る撮像方法は、第７観点又は第８観点に係る撮像方法であって、前記色情報は、黄色の情報を含む。【００１７】
本発明の第１０観点に係る診断方法は、以下のステップ（１）及び（２）を含む。
（１）第７観点から第９観点のいずれかに係る撮像方法を用いて、前記結合情報を取得するステップ
（２）前記結合情報に基づいて、前記標的における動脈硬化病変又は腫瘍の少なくとも一方の有無を判断するステップ
【発明の効果】
【００１８】
本発明の以上の観点によれば、赤外光に加え、可視光に基づいて標的が測定されるため、断層の色情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る光干渉断層法（ＯＣＴ）を用いたイメージングデバイスの全体構成図。
【図２】血管内でプローブから測定光が照射される様子を示す図。
【図３】図１のＯＣＴイメージングデバイス（ディスプレイを除く）の電気的及び光学的構成を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係るカラー断層像生成処理の流れを示すフローチャート。
【図５】（ａ）は、スペクトル信号を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）のスペクトル信号の逆高速フーリエ変換の結果を示すグラフであり、（ｃ）は、（ａ）のスペクトル信号の時間−周波数解析の結果を示すグラフである。
【図６】プラークに含まれるβカロチンの光の吸収スペクトルを示すグラフ。
【図７】変形例に係るＯＣＴイメージングデバイス（ディスプレイを除く）の電気的及び光学的構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る光干渉断層法（ＯＣＴ）を用いたイメージングデバイス及び撮像方法について説明する。
【００２１】
＜１．ＯＣＴイメージングデバイスの構成＞
図１に、本発明の一実施形態に係る光干渉断層法（ＯＣＴ）を用いたイメージングデバイス１００の全体構成図を示す。ＯＣＴイメージングデバイス１００は、従来型のＯＣＴイメージングデバイスが赤外光のみを用いて断層像を形成するのに対し、赤外光に加えて可視光を用いることにより、色情報を有する断層像（以下、カラー断層像ということがある）を形成する。また、ＯＣＴイメージングデバイス１００は、特に動脈硬化病変である不安定プラークを検出するのに適するように構成されている。より具体的には、ＯＣＴイメージングデバイス１００は、赤外光の信号に基づく血管壁内部のモノトーンの断層像と、可視光の信号に基づく黄色の情報とを結合した結合情報を生成する。本実施形態では、このような結合情報として、モノトーンの断層像上において少なくとも断層中の黄色の部位にマーカーが付与された画像、より具体的には、少なくとも断層中の黄色の部位が特定の色に色付けられた画像が生成される。なお、ここでいう特定の色は、黄色であることが好ましいが、これに限定されない。このようなカラー断層像を見れば、血管壁内部における黄色のβカロチン及びコレステロール結晶の存在を確認することができ、ひいてはこれらを多量に含む不安定プラークの存在を確認することができる。
【００２２】
なお、図６は、βカロチンの光の吸収スペクトルを示す。同図からは、βカロチンは、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を多く吸収するため、黄色っぽい色を有することが確認される。
【００２３】
ＯＣＴイメージングデバイス１００は、図１に示されるとおり、デバイス本体１、ディスプレイ２及びカテーテル３を備えている。カテーテル３は、内部に光ファイバー３０が通されており、デバイス本体１と光学的に接続される。カテーテル３は、先端にプローブ３２を有し、プローブ３２は、標的７となる血管内に挿入される。プローブ３２は、光ファイバー３０を介してデバイス本体１から伝送される赤外光及び可視光を含む測定光を標的７に向けて照射するとともに、標的７で反射した反射光を受光する。この反射光は、光ファイバー３０を介してデバイス本体１に伝送され、デバイス本体１内で信号解析される。この信号解析により、上述したカラー断層像が生成される。カラー断層像は、デバイス本体１から出力され、ディスプレイ２上に表示される。ディスプレイ２とデバイス本体１とは、電気的に接続される。
【００２４】
カテーテル３は、上述の光ファイバー３０に加え、光ファイバー３０の側面を覆うシース３１を有する。光ファイバー３０及びシース３１は、血管内に容易に挿入できるよう、ともに細径で可撓性を有している。カテーテル３は、これに限定されないが、典型的には円形断面を有しており、その直径（すなわち、シース３１の直径）は１ｍｍ程度である。光ファイバー３０の材質も特に限定されず、赤外光及び可視光の伝送を可能とする限り、任意のものを選択することができる。
【００２５】
プローブ３２には、光ファイバー３０の先端に位置し、光ファイバー３０とともにシース３１内に収容されるハウジング３３が含まれる。このハウジング３３内には、ミラー及びレンズ等の光学素子がさらに収容されている。プローブ３２は、これらの光学素子により、プローブ３２の中心軸方向に対して径方向に光を照射する。また、図１に示すとおり、ＯＣＴイメージングデバイス１００は、デバイス本体１とカテーテル３との間に駆動装置４を備えている。駆動装置４は、デバイス本体１及びカテーテル３と光学的及び電気的に接続される。駆動装置４は、ロータリージョイントを有しており、ハウジング３３は、このロータリージョイントにより、プローブ３２の中心軸周りの回転動作を与えられる。その結果、プローブ３２からの測定光は、プローブ３２の中心軸周りを回転しながら照射され（図２参照）、血管の周方向に沿った血管壁の断層像を形成することができる。また、駆動装置４は、ハウジング３３にプローブ３２の中心軸方向の直線的な移動動作を与えることもできる。従って、プローブ３２からの測定光は、実際には螺旋状に進むことになる。
【００２６】
次に、図３を参照しつつ、デバイス本体１の電気的及び光学的構成について詳細に説明する。図３は、デバイス本体１及びカテーテル３の電気的及び光学的構成を示す図である。デバイス本体１の筐体内には、光源１０、各種光学素子Ｌ１〜Ｌ１４，Ｍ１〜Ｍ４，ＢＳ１〜ＢＳ５，Ｗ１〜Ｗ２，ＴＧ１〜ＴＧ２，１２、及びイメージセンサ（ＣＣＤ）４２，４３が収容されている。本実施形態では、光源１０は、スーパーコンティニウム光源であり、測定光として低コヒーレントな光を照射する。この測定光は、可視光帯域及び近赤外光帯域の波長に相当する４００ｎｍ〜２４００ｎｍの波長の光を含む。
【００２７】
光源１０から照射された測定光は、コリメータレンズＬ１を介して、ダイクロイックフィルターであるビームスプリッタＢＳ１に入る。ビームスプリッタＢＳ１では、１０００ｎｍを超える波長の光がビームブロック１２に送られる。一方、ビームスプリッタＢＳ１を通過した測定光は、ダイクロイックフィルターであるビームスプリッタＢＳ２に入る。ビームスプリッタＢＳ２のカットオフ波長は、約７５０ｎｍである。従って、測定光は、ビームスプリッタＢＳ２により、可視光領域の光（以下、ＶＩＳ光ということがある）と近赤外光領域の光（以下、ＮＩＲ光ということがある）とに分離される。
【００２８】
ビームスプリッタＢＳ２を通過したＶＩＳ光は、レンズＬ２を経てファイバーカプラであるビームスプリッタＢＳ３に入り、２つの光に分岐される。このうち一方のＶＩＳ光は、参照アーム４５に送られる。他方のＶＩＳ光は、レンズＬ４を経てミラーＭ１で進路を変え、ダイクロイックフィルターであるビームスプリッタＢＳ５で反射される。
【００２９】
一方、ビームスプリッタＢＳ２で反射されたＮＩＲ光は、ミラーＭ２で進路を変え、レンズＬ３を経てファイバーカプラであるビームスプリッタＢＳ４に入り、２つの光に分岐される。このうち一方のＮＩＲ光は、参照アーム４６に送られる。他方のＮＩＲ光は、レンズＬ５を経てダイクロイックフィルターであるビームスプリッタＢＳ５に入り、これを通過する。
【００３０】
以上の結果、ビームスプリッタＢＳ２で分離されたＶＩＳ光及びＮＩＲ光は、ビームスプリッタＢＳ２と逆の透過・反射特性を有するビームスプリッタＢＳ５において再び結合される。結合後の測定光は、レンズＬ６を経て駆動装置４内の伝送路を通り、カテーテル３に送られる。
【００３１】
測定光は、カテーテル３の光ファイバー３０内をさらに進み、標的７である血管内に挿入されているプローブ３２に達する。そして、測定光は、プローブ３２の側面から径方向に、すなわち血管壁に対して概ね直交する方向に照射される。その後、測定光は、血管壁の表面及び血管壁内部において散乱する。つまり、測定光は、血管壁の表面及び血管壁内部において一部が吸収され、一部が反射される。反射された測定光は、プローブ３２により受光され、往路と同じく光ファイバー３０内を通ってデバイス本体１に送られる。
【００３２】
デバイス本体１に戻った測定光は、レンズＬ６を経てビームスプリッタＢＭ５に達し、ここで再度ＶＩＳ光とＮＩＲ光とに分離される。ビームスプリッタＢＭ５で反射されたＶＩＳ光は、ミラーＭ１で進路を変え、レンズＬ４を経てビームスプリッタＢＳ３に入る。一方、ビームスプリッタＢＭ５を通過したＮＩＲ光は、レンズＬ５を経てビームスプリッタＢＳ４に入る。
【００３３】
以上のとおり、往路においてビームスプリッタＢＳ３で分岐され、プローブ３２に送られたＶＩＳ光は、標的７で反射して再びビームスプリッタＢＳ３に戻る。この間、同様に、ビームスプリッタＢＳ３で分岐され、参照アーム４５に送られたＶＩＳ光も、ビームスプリッタＢＳ３に戻ってくる。より具体的には、参照アーム４５に送られたＶＩＳ光は、参照アーム４５に含まれるレンズＬ７、ウィンドウＷ１及びレンズＬ８を通過し、ミラーＭ３で反射された後、同じ経路を辿ってビームスプリッタＢＳ３に戻る。
【００３４】
異なる経路を辿ってビームスプリッタＢＳ３に戻った２系統のＶＩＳ光は、ビームスプリッタＢＳ３で再度結合され、干渉する。すなわち、参照アーム４５で反射した参照光と、標的７で反射した物体光とが干渉する。このとき、両ＶＩＳ光が分離されてから再度結合されるまでに通過した距離が等しければ、干渉光は強め合い、当該距離に差があれば弱め合う。この距離の差は、両ＶＩＳ光の位相差に表れる。従って、結合されたＶＩＳ光の強度は、参照光と物体光との位相差を表し、ひいては標的７の奥行方向のどの深さに反射面（屈折率に差がある界面）があるのかを表す指標となる。
【００３５】
その後、結合されたＶＩＳ光は、レンズＬ１１を経て、スペクトロメータ（受光系）４０に入る。スペクトロメータ４０には、回折格子ＴＧ１、レンズＬ１２及びイメージセンサ４２が含まれている。ＶＩＳ光は、回折格子ＴＧ１で可視光帯域内の様々な周波数の光に分光され、レンズＬ１２を経てイメージセンサ４２の表面で受光される。イメージセンサ４２の表面に配列された多数の撮像素子には、それぞれ可視光帯域内の異なる周波数の光が割り当てられる。各撮像素子は、自身に割り当てられた周波数の光を受光し、当該周波数の光の強度に応じた電荷を貯め、電荷の情報を検出信号として出力する。この検出信号は、可視光帯域に含まれる周波数毎の光の強度を表す信号であり、言い換えると、可視光スペクトルを表している。
【００３６】
一方、往路においてビームスプリッタＢＳ４で分岐され、プローブ３２に送られたＮＩＲ光も、標的７で反射して再びビームスプリッタＢＳ４に戻る。この間、同様に、ビームスプリッタＢＳ４で分岐され、参照アーム４６に送られたＮＩＲ光も、ビームスプリッタＢＳ４に戻ってくる。より具体的には、参照アーム４６に送られたＮＩＲ光は、参照アーム４６に含まれるレンズＬ９、ウィンドウＷ２及びレンズＬ１０を通過し、ミラーＭ４で反射された後、同じ経路を辿ってビームスプリッタＢＳ４に戻る。
【００３７】
異なる経路を辿ってビームスプリッタＢＳ４に戻った２系統のＮＩＲ光は、ビームスプリッタＢＳ４で再度結合され、干渉する。すなわち、参照アーム４６で反射した参照光と、標的７で反射した物体光とが干渉する。このとき、両ＮＩＲ光が分離されてから再度結合されるまでに通過した距離が等しければ、干渉光は強め合い、当該距離に差があれば弱め合う。この距離の差は、両ＮＩＲ光の位相差に表れる。従って、結合されたＮＩＲ光の強度は、参照光と物体光との位相差を表し、ひいては標的７の奥行方向のどの深さに反射面（屈折率に差がある界面）があるのかを表す指標となる。
【００３８】
その後、結合されたＮＩＲ光は、レンズＬ１３を経て、スペクトロメータ４１（受光系）に入る。スペクトロメータ４１には、回折格子ＴＧ２、レンズＬ１４及びイメージセンサ４３が含まれている。ＮＩＲ光は、回折格子ＴＧ２で赤外光帯域内の様々な周波数の光に分光され、レンズＬ１４を経てイメージセンサ４３の表面で受光される。イメージセンサ４３の表面に配列された多数の撮像素子には、それぞれ赤外光帯域内の異なる周波数の光が割り当てられる。各撮像素子は、自身に割り当てられた周波数の光を受光し、当該周波数の光の強度に応じた電荷を貯め、電荷の情報を検出信号として出力する。この検出信号は、赤外光帯域に含まれる周波数毎の光の強度を表す信号であり、言い換えると、赤外光スペクトルを表している。
【００３９】
デバイス本体１の筐体内には、以上の光学素子の他、信号処理部２０及びＡ／Ｄ変換器２１，２２が収容されている。イメージセンサ４２から出力された可視光の検出信号（本実施形態では、可視光スペクトルを表すため、以下、可視光スペクトル信号ということがある）は、Ａ／Ｄ変換器２１でデジタル信号に変換されて、信号処理部２０に入力される。同様に、イメージセンサ４３から出力された赤外光の検出信号（本実施形態では、赤外光スペクトルを表すため、以下、赤外光スペクトル信号ということがある）は、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタル信号に変換されて、信号処理部２０に入力される。
【００４０】
信号処理部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び不揮発性で書き換え可能な記憶装置等から構成されるコントロールユニットである。信号処理部２０は、ＣＰＵがＲＯＭ又は記憶装置に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、各種動作を実行する。具体的には、信号処理部２０は、上述した光源１０、イメージセンサ４２，４３、及び駆動装置４を含む、ＯＣＴイメージングデバイス１００の各部の動作を制御する。また、信号処理部２０は、可視光スペクトル信号及び赤外光スペクトル信号を信号解析することにより、上述したカラー断層像を生成する画像処理（以下、カラー断層像生成処理という）を実行する。この画像処理の詳細については、後述する。
【００４１】
＜２．カラー断層像生成処理＞
以下、図４を参照しつつ、信号処理部２０により実行されるカラー断層像生成処理について説明する。まず、ステップＳ１，Ｓ２では、赤外光スペクトル信号に基づいて、標的７のモノトーンの断層像が生成される。続くステップＳ３，Ｓ４では、可視光スペクトル信号に基づいて、標的７の奥行方向の位置に関連付けられた標的７の色情報が特定される。さらに、ステップＳ５では、モノトーンの断層像と標的７の色情報とが結合され、カラー断層像が生成される。なお、ステップＳ１，Ｓ２とステップＳ３，Ｓ４の実行の順番は適宜変更することができ、図４とは異なる順番で実行することもできるし、並列に実行することもできる。
【００４２】
ところで、上述したとおり、本実施形態では、血管内に挿入されたプローブ３２からの測定光により、血管壁の断層構造が螺旋状に測定される。そのため、血管の長手方向に直交する血管の断面の二次元画像が、血管の長手方向に沿って連続的に取得される。従って、最終的に生成されるカラー断層像は、三次元的な画像となる。ただし、簡単のため、以下のステップＳ１〜Ｓ５の説明では、主として血管の径方向に沿った一次元的な断層像を生成するための処理について説明する。すなわち、実際には、以下に説明する各ステップＳ１〜Ｓ５を繰り返すことにより、二次元的又は三次元的な断層像が取得される。
【００４３】
以下に、ステップＳ１〜Ｓ６を詳細に説明する。まず、ステップＳ１では、信号処理部２０は、赤外線スペクトル信号のキャリブレーションを行う。具体的には、波長のリマッピングや、バラつき補正等が行われる。
【００４４】
続くステップＳ２では、信号処理部２０は、キャリブレーション後の赤外線スペクトル信号を逆高速フーリエ変換し、周波数ドメインからタイムドメインの信号に変換する。これにより、ビームスプリッタＢＳ４で分岐した後、再びビームスプリッタＢＳ４に戻ってくるまでの参照光と物体光との時間差が特定される。つまり、参照光と物体光が辿った距離の差、すなわち、標的７内の界面の位置が特定され、標的７の断層像が生成される。なお、この断層像は、標的７の奥行方向に沿った各深さ位置での輝度の情報であり、モノトーン画像である。
【００４５】
続くステップＳ３では、信号処理部２０は、可視光スペクトル信号のキャリブレーションを行う。具体的には、波長のリマッピングや、バラつき補正等が行われる。
【００４６】
続くステップＳ４では、信号処理部２０は、キャリブレーション後の可視光スペクトル信号を時間−周波数解析する。時間−周波数解析とは、ステップＳ２で用いられる単なる逆高速フーリエ変換と異なり、振幅、周波数及び位相（時間）の関係を表すことができる。図５（ａ）は、スペクトル信号（Ａライン信号）を表しており、図５（ｂ）は、図５（ａ）のスペクトル信号の逆高速フーリエ変換の結果を表しており、図５（ｃ）は、図５（ａ）のスペクトル信号の時間−周波数解析（短時間フーリエ変換；ＳＴＦＴ）の結果を表している。つまり、単なる逆高速フーリエ変換では、１つの深さ特性しか特定することができないが、時間−周波数解析では、周波数方向に沿った多数の深さ特性が特定される。これにより、周波数毎の、すなわち、色特性毎の深さ特性が特定されるため、標的７の断層構造内の色情報を奥行方向の位置に関連付けて特定することができる。なお、本実施形態では、時間−周波数解析の方法として、窓関数を利用する短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ）が用いられる。
【００４７】
ステップＳ４をより具体的に説明すると、本実施形態ではまず、キャリブレーション後の可視光スペクトル信号から、図５（ｃ）に示すようなＳＴＦＴの２次元マップが導出される。続いて、２次元マップ上の各深さ位置における周波数軸に沿った重心を算出する。また、本実施形態では、各深さ位置にどの色を割り当てるかを決定するために、ＨＳＶ（色相、彩度、明度）カラーモデルが用いられる。各深さ位置での色彩は、当該深さ位置での正規化された重心の値に応じて算出される。これにより、標的７の奥行方向に沿った各深さ位置での色彩（色情報）が決定される。さらに、ステップＳ２の結果に基づいて、標的７の奥行方向に沿った各深さ位置での明度が決定される。各深さ位置での明度は、モノトーンの断層像を構成する当該深さ位置での輝度の情報に応じて決定される。また、ここでは、標的７の奥行方向に沿った各深さ位置での彩度も決定される。各深さ位置での彩度は、全ての画素に対して同様に設定される固定値である。以上により、標的７の断層像の各深さ位置での色相、彩度及び明度の値が決定される。その後、信号処理部２０は、ＨＳＶカラーモデルの値である色相、彩度及び明度の値をＲＧＢカラーモデルの値に変換する。これにより、カラー画像が生成される。
【００４８】
続くステップＳ５では、信号処理部２０は、ステップＳ２の結果とステップＳ４の結果とを結合する。本実施形態では、ステップＳ２で取得されたモノトーンの断層像上に、ステップＳ４で決定されたカラー画像を構成する色情報（ＲＧＢカラーモデルの値）が重畳される。本実施形態では、モノトーンの断層像を背景画像として、これに半透明のカラー画像が重畳される。勿論、モノトーンの断層像を半透明にして、カラー画像に重ねることもできる。つまり、モノトーンの断層像及びカラー画像を重ねるに当たり、少なくとも一方を半透明とすることができる。これにより、カラー断層像が生成される。
【００４９】
なお、ステップＳ１〜Ｓ５のアルゴリズムでは、カラー断層像に付与される色は、標的７の実際の色と一致するとは限らない。例えば、黄色の部位に緑色が付されることもある。色彩が、ＳＴＦＴの２次元マップ上における周波数軸に沿った重心の値によって決定されるからである。しかしながら、カラー断層像に付与される色が実際の色と一致しないとしても、色のコントラストは表現されるため、注目色の部位を見つけるためのマーカーとなり得る。また、注目色の部位が実際の色で表現されるように、カラー断層像に付与される色を補正することもできる。なお、カラー断層像は、フルカラー画像とすることもできるし、注目色の部位に周りの部位とは異なる色のマーカーを付与した非フルカラー画像とすることもできる。
【００５０】
続くステップＳ６では、信号処理部２０は、ＲＧＢ値への変換後のカラー断層像を、ディスプレイ２に表示させる。以上により、カラー断層像生成処理は終了する。
【００５１】
＜３．用途＞
上記実施形態に係るＯＣＴイメージングデバイス１００は、様々な用途で使用することができ、上述したように、動脈硬化の診断に使用することができる。この場合、まず、動脈硬化を罹患しているか否かの診断が求められる患者の血管内へプローブ３２を挿入する。これにより、デバイス本体１により血管壁内部のカラー断層像が生成され、これがディスプレイ２上に表示される。そして、このカラー断層像を見て、血管壁内部の黄色の部位の存在を確認する。すなわち、黄色のβカロチン及びコレステロール結晶を含むプラークが存在しているか否か、及びどの程度存在しているかを判断し、それにより、患者が動脈硬化を罹患しているか否かを診断することができる。
【００５２】
また、上記実施形態に係るＯＣＴイメージングデバイス１００は、血管に限らず、動物の身体の様々な管腔構造の部位のカラー断層像を生成することができる。勿論、動物の身体の管腔構造の部位以外の部位のカラー断層像を生成することもできる。また、このようなカラー断層像は、例えば、腫瘍の有無を診断するのにも有益である。さらに、病変の診断に限らず、任意の目的で任意の標的の断層像の色情報を取得することができる。
【００５３】
＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。
【００５４】
＜４−１＞
上記実施形態では、概ね可視光全域の光が測定光として使用されたが、勿論、可視光全域のうち一部の帯域の光のみを測定光としてもよい。例えば、断層像上において検出したい注目色が存在する場合には、その注目色を検出するのに適した帯域の光のみを使用すればよい。
【００５５】
＜４−２＞
上記実施形態では、赤外光の光源と可視光の光源が同じであったが、これらを別としてもよい。また、カテーテル、又はカテーテル内の光ファイバーも、赤外光用のものと可視光用のものとで別にしてもよい。また、上記実施形態では、スペクトロメータは赤外光用のものと可視光用のものとが別であったが、これらを１つにまとめてもよい。
【００５６】
＜４−３＞
デバイス本体１に接続されるサンプルアームは、カテーテル３に限られず、例えば、図７に示すような光プローブ８とすることもできる。この光プローブ８は、例えば、同図に示されるように、ｘ−ｙ走査ミラーであるガルボミラーＭ５及び対物レンズＬ１５から構成することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００  ＯＣＴイメージングデバイス
１０  光源
３０  光ファイバー（伝送路）
３２  プローブ
２０  信号処理部（コンピュータ）
４１，４１  スペクトロメータ（受光系）
４２  イメージセンサ（第２イメージセンサ）
４３  イメージセンサ（第１イメージセンサ）
７  標的
【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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【国際調査報告】
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