(57)【要約】      （修正有）【課題】内腔内に挿入可能なプローブを含むプローブユニットを備え、体内に形成されている内腔の周辺の横断面画像を撮影するために、プローブユニットの後に、プローブユニットから供給された測定情報から横断面画像のシリーズを作成する処理ユニットが接続されている横断面画像の撮影装置を提供する。【解決手段】内腔１２内に挿入可能なプローブを含むプローブユニットを備え、体内に形成されている内腔の周辺１３，１４の横断面画像１０を撮影するために、プローブユニットの後に、プローブユニットから供給された測定情報から横断面画像のシリーズ９を作成する処理ユニットが接続されている横断面画像の撮影装置において、処理ユニットが、内腔の長手軸線１５に沿って相次いで撮影された横断面画像を加算して合成横断面画像を作成する。【選択図】図２
2006314781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内腔（１２）内に挿入可能なプローブ（５）を含むプローブユニット（２）を備え、体内に形成されている内腔（１２）の周辺（１３，１４）の横断面画像（１０，２２）を撮影するために、プローブユニット（２）の後に、プローブユニット（２）から供給された測定情報から横断面画像（１０，２２）のシリーズ（９）を作成する処理ユニット（３）が接続されている横断面画像の撮影装置において、
処理ユニット（３）が、内腔（１２）の長手軸線（１５）に沿って相次いで撮影された横断面画像（１０，２２）を加算して合成横断面画像（２０）を作成することを特徴とする横断面画像の撮影装置。
【請求項２】
処理ユニット（３）は個別横断面画像（１０）の加算前に重み付け（１６〜１９）を行なうことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
重み付け（１７〜１９）は中心の横断面画像（２２）に近い横断面画像（１０）ほど強く重み付けされることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
重み付けは中心の横断面画像（２２）から遠ざかる横断面画像（１０）ほど強く重み付けされることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項５】
重み付け（１６〜１９）のパラメータは使用者によって設定可能であることを特徴とする請求項２乃至４の１つに記載の装置。
【請求項６】
処理ユニット（３）は中心の横断面画像（２２）と合成横断面画像（２０）との間の差画像（２３）を表示することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の装置。
【請求項７】
装置は光断層撮影装置（１）であることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の装置。
【請求項８】
装置は血管内超音波装置であることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内腔内に挿入可能なプローブを含むプローブユニットを備え、体内に形成されている内腔の周辺の横断面画像を撮影するために、プローブユニットの後に、プローブユニットから供給された測定情報から横断面画像のシリーズを作成する処理ユニットが接続されている横断面画像の撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。この公知の装置は、血管の横断面画像を作成するために光コヒーレンス断層撮影を用いている。装置のプローブユニットは最も簡単な場合には干渉計の測定アームであるプローブを含む。更に、プローブユニットは可変の光通過長さを有する基準アームを含む。短いコヒーレンス長を有する光が基準アーム内にも測定アーム内にも供給される。測定アーム内に供給された光はプローブを通り抜け、検査すべき血管内にあるプローブ先端の範囲において血管壁へ向けられる。そこで光は種々の組織深さにおいてプローブ先端へ向けて反射され、そこで検出されて、そこからプローブを通して戻される。基準アーム内および測定アーム内を通って戻る光は重ねられて検出器に導かれる。基準アーム内または測定アーム内に変調手段が設けられ、変調手段によって光を変調することができる。基準アームおよび測定アームから戻ってくる光が干渉し合うと、この変調によって、検出器により検出される強さが変調される。しかし、干渉は、基準アーム内および測定アーム内を通る光の光通過長さがほぼ等しいときしか発生しない。多数のコヒーレンス長にわたる基準アームにおける光通過長さの変化によって、その都度、特定の組織深さで反射した光子が干渉させられる。プローブは血管内の１つの位置でその都度横断面輪郭を撮影することができる。最も簡単な場合、これはプローブの回転によって実行され、どの角度状態においてもそれぞれ深さ輪郭が作成される。
【０００３】
プローブユニットの後に接続されている処理ユニットは、プローブユニットから供給された測定信号から横断面輪郭を作成する。プローブは血管を通って徐々に移動されるので、処理ユニットは相次いで一連の横断面画像を供給する。
【０００４】
公知の装置は生きている患者の血管検査を実施するために使用されるので、測定アーム内に供給される光の強さが制限されている。更に、血管壁に当てられた光の一部分しかプローブに向けて反射されない。これにより、公知の装置から供給された横断面画像は一般に強いノイズを含んでいる。これに加えて更に、横断面画像の品質は、血液の残りが検査すべき血管内になおも存在するかどうかに依存し、あるいは存在する血液が検査のために完全に洗い流され得たかどうかに依存する。従って、横断面画像は、ノイズのほかに、しばしば更に強いアーチファクトを含んでいる。
【０００５】
かかるノイズおよびアーチファクトによって、横断面画像中の病理学的構造を探す医師はこの構造を認識できないかまたは不十分にしか認識できなくなる。コンピュータ支援による自動評価方法が使用される場合、病理学的構造の認識の際に更に大きな困難がともなう。なぜならば、この種の方法はある程度障害のない画像を前提とするからである。
【０００６】
更に、超音波により撮影された横断面画像をノイズ低減のために加算して１つの合成横断面画像を作成することは知られている（例えば、非特許文献１参照）。このために、１つの標的領域から種々の方向から横断面画像が撮影され、撮影された横断面画像が平均化されて１つの合成横断面画像を作成する。
【特許文献１】国際公開第９７／３２１８２号パンフレット
【非特許文献１】ＳＨＡＮＫＡＲ，Ｐ．Ｍ．“Ｓｐｅｃｋｌｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｂ−Ｓｃａｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  Ａｖｅｒａｇｉｎｇ  ｉｎ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，ａｎｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ，１９８６，Ｖｏｌ．ＵＦＦＣ−３３，Ｎｏ．６，ｐｐ．７５４−７５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、この従来技術を出発点として、改善された画質を有する横断面画像を供給する横断面画像の撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明によれば、内腔内に挿入可能なプローブを含むプローブユニットを備え、体内に形成されている内腔の周辺の横断面画像を撮影するために、プローブユニットの後に、プローブユニットから供給された測定情報から横断面画像のシリーズを作成する処理ユニットが接続されている横断面画像の撮影装置において、処理ユニットが、内腔の長手軸線に沿って相次いで撮影された横断面画像を加算して合成横断面画像を作成することによって解決される。
本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明による横断面画像の撮影装置は、処理ユニットが、異なる位置で内腔の長手軸線に沿ってプローブによって撮影された横断面画像を加算して合成横断面画像を作成することを特徴とする。血液の残りによって生じさせられた画像アーチファクトは、見つけ出すべき病理学的構造よりも著しく小さい広がりを有するので、プローブの軌道に沿って内腔内で撮影された横断面画像の加算によって、画像アーチファクトが弱められ、病理学的構造が強調される。更に、画像ノイズが低減される。これらの２つによって、治療医にとって診断は著しく容易化され、自動評価方法の使用が可能になる。
【００１０】
有利な実施態様において、処理ユニットは、認識すべき病理学的構造の大きさに相当する長さを有する区間に沿って撮影された横断面画像を加算する。このようにして極めて効果的にアーチファクトが抑制され、探し出すべき病理学的構造が極めて効果的に強調される。
【００１１】
他の有利な実施態様において、処理ユニットは、個別横断面画像の重み付け加算を実行する。これによって、アーチファクトを特に有効に抑制させ、病理学的構造を特に明白に強調させることが可能になる。
【００１２】
例えば、中心の画像が加算時に最も強く重み付けされる。それによって、画像構造が急変し位置検出が困難になることが防止される。
【００１３】
そのほかに、処理ユニットは、中央の画像を、加算すべき横断面画像シリーズの縁部にある画像よりも小さく重み付けすることができる。それによって、中心の横断面画像内に存在するアーチファクトを的確に抑制することができる。
【００１４】
有利な実施態様において、加算すべき画像の個数および重み付けの種類（例えば、均等重み付け、相反重み付け、線形重み付け、ガウス重み付け）は使用者によって設定可能である。これは、加算すべき画像の個数および重み付けの種類が、認識すべき病理学的構造の大きさおよび形状に適合化可能であるという利点を提供する。
【００１５】
更に、処理ユニットが、合成横断面画像と１つ又は複数の横断面画像との間の差画像を観察することができるようにすると有利である。差画像に基づいて使用者は、処理ユニットが適合した重み付けを用いているかどうか、そして処理ユニットが適合した個数の個別横断面画像を加算しているかどうかを認識することができる。
【００１６】
本発明による横断面画像の撮影装置は特に光コヒーレンス断層撮影により血管を検査する装置である。そのほかに、本発明による横断面画像の撮影装置は血管内超音波診断と関連しても使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の更なる詳細および利点を、添付図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する以下の記載から明らかにする。
図１は血管の横断面画像の撮影装置を示し、
図２は血管検査時に撮影された横断面画像シリーズを示し、
図３乃至図６は個々の横断面画像の重み付けの種々の可能性が示されているダイアグラムを示し、
図７は横断面画像の処理ユニットの画面図を示す。
【００１８】
図１は、プローブユニット２と処理ユニット３とを備えた光断層撮影装置１を示す。処理ユニット３は、例えば、適切なプラグインカードに基づいて、プローブユニット２の検出器から供給されたアナログ信号をディジタル変換して継続処理することができるコンピュータであってよい。
【００１９】
プローブユニット２のうち図１には引張装置４だけが示され、この引張装置４によりカテーテル５を血管６から引張方向７に向かって引き出すことができる。このためにカテーテル５は予め血管６に挿入されている。血管６は例えば心臓の血管系８の一部である。
【００２０】
カテーテル５が血管６から引き戻される最中に、光断層撮影装置１が、図２に示されている横断面画像１０のシリーズ９を作成する。横断面画像１０は、それぞれカテーテル横断面１１と、血管壁１３によって包囲されている血管内腔１２とを示す。血管壁１３を包囲する組織１４の一部も示されている。
【００２１】
横断面画像１０の作成は、プローブユニット２および処理ユニット３により公知の方法で行われる。このために必要な手段は当業者に知られており、これらは本発明の対象ではない。
【００２２】
光断層撮影装置１においては、血管の長手軸線１５に沿った種々の位置で撮影された横断面画像１０が加算される。図３〜図６には種々の重み付け関数が示されている。横軸に沿って横断面画像１０の通し番号が取られている。縦軸に沿って、それぞれの横断面画像１０に割り当てられた重み係数が取られている。図３による均等重み付け（ｅｑｕａｌ  ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ）１６の場合には画像が等しく重み付けされる。図４に示された相反重み付け（ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ  ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ）１７、図５による線形重み付け（ｌｉｎｅａｒ  ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ）１８、あるいは図６によるガウス重み付け１９は異なった振る舞いをする。相反重み付け１７、線形重み付け１８およびガウス重み付１９の場合、中心横断面画像１０が過大に重み付けされる。図３〜図６に示された重み付けのほかに、中心横断面画像１０を過小に重み付けする重み付けも適用可能である。
【００２３】
横断面画像１０の重み付けされた加算によって現在の合成横断面画像２０が生じ、これは、図７に示されているように、処理ユニット３の画面２１に表示可能である。多数の個別横断面画像１０の加算から生じる合成横断面画像２０のほかに、現在の中心の横断面画像２２、差画像２３ならびに現在の重み付け関数２４が、画面２１に表示されている。
【００２４】
合成横断面画像２０は、処理ユニット３によって、現在の横断面画像２２の前におけるＲ個の横断面画像１０と現在の横断面画像２２の後におけるＲ個の横断面画像１０との加算により、
【数１】
2006314781.tif 000003
なる式に従って作成される。この式において、Ａ（ｉ）はｉ番目の合成横断面画像２０、ｗ（ｋ，Ｒ）は幅２Ｒの重み付けのｋ番目の重み付け係数、そしてＦ（ｋ）はｋ番目の横断面画像１０である。
【００２５】
とりわけ個々の重み付け関数が正規化されている場合、
【数２】
2006314781.tif 000004
が当てはまる。
【００２６】
更に、重み付け関数は、中心の横断面画像２２に関して対象であり、そこで最大の重み付け係数を有すると好ましい。
【００２７】
加算されるべき横断面画像１０の個数または現在の重み付け関数２４の幅は、横断面画像１０の加算されたスタックが、血管６に沿った次の区間、すなわち認識すべき病理学的構造の大きさにほぼ相当する長さを有する区間にわたって広がっているように選択されるべきである。加算によって横断面画像１０内のアーチファクトが弱められ、病理学的構造が強められるので、合成横断面画像２０における病理学的構造が個別横断面画像１０におけるよりも著しく明瞭に際立って見える。
【００２８】
現在の横断面画像２２に中心を置きそこから下降し続ける重み付け１７〜１９は、突然の画像変化が生じないという利点をもたらす。従って、横断面画像１０内に含まれているアーチファクトは、合成横断面画像２０の突然変化をもたらし得ない。逆に、現在の横断面画像２２内に含まれているアーチファクトは、均等重み付け１６の場合と同程度にも平均化除去が得られない。
【００２９】
現在の中心の横断面画像２２を過小に重み付けする重み付けは、アーチファクトの空間的位置が既知であるか、または合成横断面画像２０に使用された横断面画像１０のシリーズから取り除かれるべき隙間が生じる場合に特に考えられ得る。
【００３０】
横断面画像１０の平均化によって情報が失われるのをできるだけ防止するために、現在の合成横断面画像２０と現在の横断面画像２２との間の差値を含んだ差画像２３が画面２１に表示される。差画像２３において規則的な構造が認識される場合、これは幅の広すぎる重み付け関数または中心の重みが少なすぎる重み付けを示唆する。
【００３１】
従って、処理ユニット３は、使用者に、使用された重み付け関数を適合化する機会を提供する。この場合に使用者は、特に、重み付け関数の種類と同様にそのパラメータを設定する機会を有する。更に、使用者は、シリーズ９の中の横断面画像１０のうちの１つを現在の中心の横断面画像として選択し、それにより、加算または平均化されて現在の合成横断面画像２０を形成する横断面画像１０のスタック位置を決定することができる。
【００３２】
光断層撮影装置１は、一般に、従来の光断層撮影装置よりも著しく明瞭な、検査すべき血管６の画像を提供する。横断面画像１０においても一般に明白に認識できるカテーテル横断面１１のほかに、血管内腔１２および血管壁１３が明白に区画されて認識することができる。
【００３３】
指摘しておくに、個別横断面画像１０におけるカテーテル横断面１１は、一般に、加算用の個別横断面画像１０を一致させるために利用される。
【００３４】
光断層撮影装置１により医療診断が著しく容易化される。更に、自動的なコンピュータ支援診断法を使用することが考えられ得る。
【００３５】
最後に指摘しておくに、ここに記載した横断面画像１０の処理構想は、血管内超音波装置により撮影される血管内超音波画像にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】血管の横断面画像の撮影装置を示す概略図
【図２】血管検査時に撮影された横断面画像シリーズを示す概略図
【図３】個別横断面画像の重み付けの第１の例を示すダイアグラム
【図４】個別横断面画像の重み付けの第２の例を示すダイアグラム
【図５】個別横断面画像の重み付けの第３の例を示すダイアグラム
【図６】個別横断面画像の重み付けの第４の例を示すダイアグラム
【図７】横断面画像の処理ユニットの画面の例を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１        光断層撮影装置
２        プローブユニット
３        処理ユニット
４        引張装置
５        カテーテル
６        血管
７        引張方向
８        心臓血管系
９        横断面画像シリーズ
１０        横断面画像
１１        カテーテル横断面
１２        血管内腔
１３        血管壁
１４        組織
１５        長手軸線
１６        均等重み付け
１７        相反重み付け
１８        線形重み付け
１９        ガウス重み付け
２０        合成横断面画像
２１        画面
２２        現在の横断面画像
２３        差画像
２４        重み付け関数
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006314781.tif 000007
【図４】
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【図５】
2006314781.tif 000009
【図６】
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【図７】
2006314781.tif 000011