(57)【要約】【課題】  被検部の表面から数ｃｍ程度までの深さ領域の断層画像を取得でき、これらの断層画像を合成して表示した場合に、見易い断層画像を表示可能とする。【解決手段】光断層画像、超音波変調光断層画像および超音波断層画像を取得し、不図示の記憶部へ記憶する。制御部５２は、光断層画像から、低深度断層画像（表面から深さ２ｍｍ程度まで、解像度数μｍ）を選択し、超音波変調光断層画像か中深度断層画像（深さ２ｍｍ程度から深さ５ｍｍ〜１０ｍｍ程度まで、解像度数十μｍ）を選択し、超音波断層画像から高深度断層画像（深さ５ｍｍ〜１０ｍｍ程度から３０ｍｍまで、解像度数百μｍ）を選択し、低深度断層画像と中深度断層画像と高深度断層画像とを合成し、合成断層画像を生成して、モニタ７０へ出力して表示する。この合成断層画像では、解像度が段階的に変化する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検部へ第１の光を照射し、前記被検部で反射した前記第１の光の反射光に基づいて前記被検部の光断層画像を取得する光断層画像取得手段と、前記被検部へ第１の超音波を照射し、前記被検部で反射した前記超音波の反射波に基づいて前記被検部の超音波断層画像を取得する超音波断層画像取得手段とを有する断層画像取得装置において、
前記被検部へ第２の光と第２の超音波とを同時に照射し、前記第２の超音波の作用を受けた前記被検部で反射した前記第２の光の超音波変調反射光に基づいて、前記被検部の超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得手段を備えたことを特徴とする断層画像取得装置。
【請求項２】
前記被検部へ前記第１の光を射出する第１の光射出端と、前記被検部へ前記第１の超音波を射出する第１の超音波射出端と、前記被検部へ前記第２の光を射出する第２の光射出端と、前記被検部へ前記第２の超音波を射出する第２の超音波射出端との中の少なくともひとつの射出端が内視鏡内に組み込まれているものであることを特徴とする請求項１記載の断層画像取得装置。
【請求項３】
前記被検部へ前記第１の光を射出する第１の光射出端と、前記被検部へ前記第１の超音波を射出する第１の超音波射出端と、前記被検部へ前記第２の光を射出する第２の光射出端と、前記被検部へ前記第２の超音波を射出する第２の超音波射出端とが、一体的に固定され、プローブ内に収容されていることを特徴とする請求項１記載の断層画像取得装置。
【請求項４】
前記プローブが、内視鏡の鉗子口に挿通されるものであることを特徴とする請求項３記載の断層画像取得装置。
【請求項５】
前記第１の光射出端が前記第２の光射出端を兼ねるものであることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載の断層画像取得装置。
【請求項６】
前記第１の光の光源が前記第２の光の光源を兼ねるものであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の断層画像取得装置。
【請求項７】
前記第１の超音波射出端が前記第２の超音波射出端を兼ねるものであることを特徴とする請求項２から６いずれか１項記載の断層画像取得装置。
【請求項８】
前記第１の超音波の発振器が前記第２の超音波の発振器を兼ねるものであることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の断層画像取得装置。
【請求項９】
前記光断層画像から、前記被検部の低深度領域の断層画像である低深度断層画像を選択し、前記超音波変調光断層画像から前記被検部の中深度領域の断層画像である中深度断層画像を選択し、前記超音波断層画像から前記被検部の高深度領域の断層画像である高深度断層画像を選択し、前記低深度断層画像と前記中深度断層画像と前記高深度断層画像とを合成し、前記被検部の合成断層画像を生成する合成断層画像生成部を備えたことを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の断層画像取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断層画像取得装置に関し、特に光断層画像および超音波断層画像の両者を取得する断層画像取得装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、断層画像を取得する装置として、超音波断層画像取得装置が知られている。特に医療分野においては、患者に対する負担が少なく、設備が安価であるなど数々の利点があるため、広く普及している。この超音波断層画像取得装置は、患者の被検部へ超音波を照射し、被検部から反射してきた反射波に基づいて体内の情報を得るものである。これらの超音波断層画像取得装置の多くは、セクタスキャンまたはリニアスキャンを行い、Ｂモード像、すなわち２次元断層画像を得るものである。また、内視鏡の分野においても、内視鏡の鉗子口に挿通する超音波探触子が、広く用いられており、体腔内の内壁の２次元断層画象の観察などに用いられている。
【０００３】
さらに、近年、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）装置等の光を用いて断層画像を取得する光断層画像装置が医療診断の分野に使用されている。ＯＣＴ装置は、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）などから成る光源から出射された低コヒーレンス光を測定光と参照光に分割し、ピエゾ素子等により参照光または測定光の周波数を僅かにシフトさせ、測定光を被検部に入射させて被検部の所定の深度で反射した反射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り、参照光の光路上に配置した可動ミラーなどを微少移動させ、参照光の光路長を僅かに変化させることにより、参照光の光路長と測定光の光路長が一致した被検部の深度での情報を得ることができる。
【０００４】
このようなＯＣＴ装置を使用すれば、数μｍ程度の高解像度で被検部の光断層画像を取得することができる。そのため、早期癌の診断なども可能となるため、内視鏡装置の鉗子口に挿入可能なプローブにより測定光および測定光の反射光を導光して、体腔内の光断層画像を取得する方法の開発が進められている。しかしながら、ＯＣＴ装置では、数μｍ程度の高解像度で断層画像を取得可能ではあるが、被検部が生体組織等である場合には、被検部の壁表面から１〜２ｍｍ程度の深さまでしか画像化することができない。
【０００５】
また、超音波断層画像取得装置の場合は、被検部表面から数１０ｍｍの深さまで画像化することができるが、診断で実用的に用いる超音波の周波数は数ＭＨｚから数１０ＭＨｚ程度であるため、解像度を数１００μｍ程度までしか上げることができない。
【０００６】
このため、本出願人は、ＯＣＴ装置と超音波断層画像取得装置の両者の機能を兼ね備え、１台の装置で、光断層画像と超音波断層画像との両方の画像を取得し、被検部表面から高深度までの断層画像情報を取得しつつ、低深度においては高解像度の断層画像情報を取得することが可能な断層画像取得装置を提案した（特許文献１参照）。
【０００７】
一方、超音波と光を同時に被検部へ照射し、超音波の作用を受けた被検部で反射した超音波変調反射光に基づいて、被検部の超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得装置の開発が近年進められている（非特許文献１参照）。この超音波変調光断層画像取得装置は、被検部の表面から、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の深さまでの断層画像が取得可能であり、解像度の上限は数十μｍ程度である。
【特許文献１】特開２００２−１５３４７２号公報
【非特許文献１】“Ultrasound-modulated optical computed tomography of biological tissues” by Lihong V. Wang, APPLIED PHYSICS LETTERS, Volume 84, Number 9, page 1597-1599.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のＯＣＴ装置と超音波断層画像取得装置の両者の機能を兼ね備えた断層画像取得装置では、被検部から光断層画像と超音波断層画像の両方を取得して、この画像を合成して表示した場合、光断層画像の解像度と、超音波断層画像の解像度の差が大きく、非常に見難い画像となってしまう。また、病変組織を観察する際などには、被検部の表面から、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の深さまでの断層画像について、なるべく高い解像度の診断画像を取得することが望まれるが、ＯＣＴ装置では、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の深さの断層画像を取得できず、超音波断層画像取得装置では、十分な解像度が得られないという問題もある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑み、表面から数ｃｍ程度までの深さの領域の断層画像を取得でき、かつこれらの断層画像を合成して表示した場合に、見易い断層画像が表示可能である断層画像取得装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の断層画像取得装置は、被検部へ第１の光を照射し、前記被検部で反射した前記第１の光の反射光に基づいて前記被検部の光断層画像を取得する光断層画像取得手段と、前記被検部へ第１の超音波を照射し、前記被検部で反射した前記超音波の反射波に基づいて前記被検部の超音波断層画像を取得する超音波断層画像取得手段とを有する断層画像取得装置において、
前記被検部へ第２の光と第２の超音波とを同時に照射し、前記第２の超音波の作用を受けた前記被検部で反射した前記第２の光の超音波変調反射光に基づいて、前記被検部の超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
なお、ここで「前記被検部で反射した前記第１の光の反射光」とは、前記被検部で正反射あるいは乱反射（拡散反射）した前記第１の光の反射光に加え、前記被検部で散乱した前記第１の光の散乱光をも含むものである。
【００１２】
光断層画像取得手段とは、反射光に基づいて高解像度な断層画像を取得する手段を意味し、具体的にはＯＣＴ装置や共焦点顕微鏡等を挙げることができる。
【００１３】
また前記被検部へ前記第１の光を射出する第１の光射出端と、前記被検部へ前記第１の超音波を射出する第１の超音波射出端と、前記被検部へ前記第２の光を射出する第２の光射出端と、前記被検部へ前記第２の超音波を射出する第２の超音波射出端との中の少なくともひとつの射出端が内視鏡内に組み込まれているものであってもよい。
【００１４】
また、前記被検部へ前記第１の光を射出する第１の光射出端と、前記被検部へ前記第１の超音波を射出する第１の超音波射出端と、前記被検部へ前記第２の光を射出する第２の光射出端と、前記被検部へ前記第２の超音波を射出する第２の超音波射出端とが、一体的に固定され、プローブ内に収容されているものであってもよい。このプローブは、内視鏡の鉗子口に挿通されるものであってもよい。
【００１５】
なお、ここで「光射出端」とは、光がファイバ等の導光手段により、被検部近傍まで導光され、被検部へ照射される場合であれば導光手段の射出端を意味し、導光手段が用いられない場合には、光の光源そのものを意味する。また、超音波射出端とは、超音波が超音波用ファイバ等の導波手段により、被検部近傍まで導波され、被検部へ照射される場合であれば導波手段の射出端を意味し、導波手段が用いられない場合には、超音波の発振器そのものを意味する。
【００１６】
前記第１の光射出端は、前記第２の光射出端を兼ねるものであってもよい。また、前記第１の光の光源は、前記第２の光の光源を兼ねるものであってもよい。
【００１７】
前記第１の超音波射出端は、前記第２の超音波射出端を兼ねるものであってもよい。前記第１の超音波の発振器は、前記第２の超音波の発振器を兼ねるものであってもよい。
【００１８】
本断層画像取得装置は、前記光断層画像から、前記被検部の低深度領域の断層画像である低深度断層画像を選択し、前記超音波変調光断層画像から前記被検部の中深度領域の断層画像である中深度断層画像を選択し、前記超音波断層画像から前記被検部の高深度領域の断層画像である高深度断層画像を選択し、前記低深度断層画像と前記中深度断層画像と前記高深度断層画像とを合成し、前記被検部の合成断層画像を生成する合成断層画像生成部を備えたものであってもよい。
【００１９】
なお、ここで「低深度領域」とは、被検部の表面から、光断層画像取得手段で、所望の分解能で断層画像を取得可能な深さまでの領域を意味している。また、「中深度領域」とは、低深度領域の底から、超音波変調光断層画像取得手段で、所望の分解能で断層画像を取得可能な深さまでの領域を意味し、「高深度領域」とは、中深度領域の底から、超音波断層画像取得手段で、所望の分解能で断層画像を取得可能な深さまでの領域を意味している。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による断層画像取得装置では、光断層画像取得手段と超音波断層画像取得手段に加え、前記被検部へ第２の光と第２の超音波とを同時に照射し、前記第２の超音波の作用を受けた前記被検部で反射した前記第２の光の超音波変調反射光に基づいて、前記被検部の超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得手段を備えたことにより、被検部の表面近傍の領域（以下低深度領域と記載）の断層画像を光断層画像取得手段により高解像度で取得でき、被検部の深い領域（以下高深度領域と記載）の断層画像を超音波断層画像取得手段により低解像度ではあるが取得でき、光断層画像取得手段で断層画像が取得可能な深さよりやや深い領域（以下中深度領域と記載）の断層画像を超音波変調光断層画像取得手段により超音波断層画像よりは高い解像度で取得できるので、これらの断層画像を合成して表示する場合には、深度が深くなるに従って、解像度が段階的に小さくなるため、従来に比べ、見易い断層画像を表示することができる。
【００２１】
また、従来の超音波変調光断層画像取得手段は、解像度数十μｍのオーダーで被検部の表面から数ｍｍ程度の深さまでの断層画像が取得可能であるが、画像の解像度の上限が数十μｍ程度であり、細胞等を観察するには解像度が不足し、また生体内部を観察するには画像化可能な深さが不足するという問題があり、医療分野での普及が遅れている。光断層画像取得手段と超音波断層画像取得手段とを組合わせることにより、超音波変調光断層画像手段の特性を有効に生かすことが可能になる。
【００２２】
さらに、超音波変調光断層画像取得手段は、光照射部と超音波照射部の両者が必要であり、構成が複雑であること、また画像の解析手段も必要であることから製造コストの低減が困難であることも、普及を妨げる要因のひとつであった。しかし、本発明による断層画像取得装置では、光断層画像取得手段および超音波断層画像取得手段に使用されている光照射部、超音波照射部および解析手段を流用することにより、製造コストをさほど増加させることなく、超音波変調光断層画像取得手段を備えた断層画像取得装置を実現できる。
【００２３】
前記被検部へ前記第１の光を射出する第１の光射出端と、前記被検部へ前記第１の超音波を射出する第１の超音波射出端と、前記被検部へ前記第２の光を射出する第２の光射出端と、前記被検部へ前記第２の超音波を射出する第２の超音波射出端の中の少なくともひとつの射出端が内視鏡内に組み込まれているものであれば、装置の小型化が可能である。また、既存の超音波内視鏡に搭載されている超音波発振器を、第１の超音波射出端および第２の超音波射出端として使用することもでき、この場合には、装置の低価格化が可能である。
【００２４】
前記被検部へ前記第１の光を射出する第１の光射出端と、前記被検部へ前記第１の超音波を射出する第１の超音波射出端と、前記被検部へ前記第２の光を射出する第２の光射出端と、前記被検部へ前記第２の超音波を射出する第２の超音波射出端とが、一体的に固定され、プローブ内に収容されているものであれば、このプローブを内視鏡の鉗子口などへ挿通することができ、本断層画像取得装置に機能を従来の内視鏡へ付与することができる。
【００２５】
前記第１の光射出端が前記第２の光射出端を兼ねるものであれば、装置が小型化し、かつ光断層画像の取得位置と超音波変調光断層画像の取得位置が一致するため、光断層画像と超音波変調光断層画像を合成する際の位置合わせが容易となる。
【００２６】
前記第１の光の光源が前記第２の光の光源を兼ねるものであれば、装置の構成が簡易化され、小型化かつ低価格化が可能となる。
【００２７】
前記第１の超音波射出端が前記第２の超音波射出端を兼ねるものであれば、装置が小型化する。また、前記第１の超音波の発振器が前記第２の超音波の発振器を兼ねるものであれば、装置の構成が簡易化され、小型化かつ低価格化が可能となる。
【００２８】
本発明のように、前記光断層画像から、前記被検部の低深度領域の断層画像である低深度断層画像を選択し、前記超音波変調光断層画像から前記被検部の中深度領域の断層画像である中深度断層画像を選択し、前記超音波断層画像から前記被検部の高深度領域の断層画像である高深度断層画像を選択し、前記低深度断層画像と前記中深度断層画像と前記高深度断層画像とを合成し、前記被検部の合成断層画像を生成する合成断層画像生成部を備えれば、例えば、被検部の表面化から２ｍｍ程度までの低深度領域は、光断層画像取得手段により取得した解像度数μｍの高解像度断層画像で表示し、２ｍｍ程度から５ｍｍ〜１０ｍｍ程度までの中深度領域は、超音波変調光断層画像手段により取得した解像度数十μｍの断層画像で表示し、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度から３０ｍｍまでの高深度領域は、超音波変調断層画像手段により取得した解像度数百μｍの断層画像からなる合成断層画像を表示することができ、この合成断層画像の観察者は、病変組織の深達度などを容易に視認することができる。なお、ここで「解像度」とは、奥行き方向の解像度または該奥行き方向へ対して垂直な方向である横方向の解像度である。各断層画像においては、奥行き方向の解像度と横方向の解像度は、ほぼ一致することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明による断層画像取得装置の実施の形態の概略構成を示す図である。
【００３０】
本実施の形態による断層画像取得装置は、図１に示すように内視鏡の鉗子口へ挿通可能なプローブ１０と、該プローブと接続された光学ユニット３０と、プローブ１０および光学ユニット３０と接続された信号処理ユニット５０と、該信号処理ユニット５０と接続されたモニタ７０とを備えている。また、本断層画像取得装置は、光断層画像を取得する光断層画像取得機能と、超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得機能と、超音波断層画像を取得する超音波断層画像取得機能とを有し、各断層画像および各断層画像から合成された合成断層画像をモニタへ表示するものである。
【００３１】
まず、超音波画像取得機能に関わる構成について説明する。プローブ１０は、可撓性を有するシース１１およびシース１１に対して回転可能な回転シース１２により覆われている。回転シース１２には、不図示の被検部へ対して超音波を照射し、該被検部で反射された反射波（エコー）を受ける超音波トランスデューサ１３が設けられている。また、信号処理ユニット５０には、該超音波トランスデューサ１３へ電気信号である超音波信号を送信し、また該超音波トランスデューサ１３から送信される電気信号である反射波信号を受信して、超音波断層情報を生成する超音波信号処理部５１と、該超音波信号処理部５１と接続されている制御部５２が設けられている。超音波トランスデューサ１３と超音波信号処理部５１との間は、ケーブル１４、端子２７およびケーブル５３により接続されている。端子２７は、プローブ１０内の後述する光ファイバ１５の外筒１６の先端部へ周設されたものである。
【００３２】
ケーブル１４は端子２７に接触し、また、ケーブル５３は端子２７に接続されている。これにより、回転シース１２が回転運動を行った場合でも、ケーブル１４、端子２７およびケーブル５３が常に接続した状態となるため、超音波信号および反射波信号が間断なく伝導するようになっている。
【００３３】
超音波信号処理部５１は、受信した反射波信号の波形を基に超音波断層情報を生成し、制御部５２へ出力する。制御部５２は、送信された超音波断層情報に基づいて超音波断層画像を生成する。なお、制御部５２は、各部位と接続され、各部位の動作タイミングを制御し、また送信される各断層情報に基づいて、各断層画像を生成するものである。制御部５２の動作の詳細は後述する。
【００３４】
次に、各光断層画像取得機能に関わる構成について説明する。まずプローブ１０の構成について説明する。プローブ１０の中心には、ファイバ１５が配設されており、ファイバ１５の周囲には、可撓性の外筒１６が設けられている。外筒１６は、可撓性のシース１１に覆われている。また外筒１６の先端部分は、回転シース１２に覆われ、複数のベアリング２１により軸支される。回転シース１２の基端部はセンタレスモータ２２に接続される。センタレスモータ２２は、ロータリエンコーダの機能を有しており、センタレスモータ２２の回転角度検出部により検出された回転角度を示す信号が、信号線２３により制御部５２に送られる。
【００３５】
ファイバ１５の先端には、ファイバ１５により導光された光を被検部へ集光し、被検部により反射された反射光あるいは後述する超音波変調光をファイバ１５のコア部へ集光するロッドレンズ１７と、各光を直角方向に反射するミラー１８が設けられている。なお、ミラー１８は、回転シース１２に固着され、回転シース１２の回転により回転する。また、回転シース１２の先端には、ミラー１８により反射された光が、射出する光学窓２６が設けられている。さらに、ファイバ１５の基端側には、集光レンズ１９が設けられている。
【００３６】
またシース１１の基端部には、リニア駆動装置２４が設けられている。このリニア駆動装置２４は、不図示の内視鏡の鉗子口に対して、プローブ１０をプローブ１０の長手方向に平行に移動するものである。リニア駆動装置２４は、リニアエンコーダの機能を有しており、リニアエンコーダの移動距離検出部により検出された移動距離を示す信号が、信号線２５により制御部５２に送られる。
【００３７】
また、回転シース１２の先端部の光学窓２６の近傍には、ミラー１８で反射した光の射出方向と同方向に超音波が照射されるように、前述の超音波トランスデューサ１３が取り付けられている。なお、超音波トランスデューサ１３を配置する位置は、上記の位置に限ったものでなく、光の照射領域と、超音波の照射領域がほぼ重なる位置であり、かつ光の照射を妨げない位置であれば、どのような位置に配置してもよい。
【００３８】
光学ユニット３０は、波長１３００nmの低コヒーレンス光Ｌを出射する光源部３１と、光源部３１より射出された低コヒーレンス光の参照光Ｌｒおよび測定光Ｌｓへ分割および合成を行うファイバ結合光学系３２と、参照光Ｌｒの光路上に配され、参照光Ｌｒの光路長を変化させる光路遅延部３３と、被検部の所定の深度で反射された測定光Ｌｓ’と参照光Ｌｒとの干渉光Ｌｃの光強度を検出する光検出部３４とを備えている。また、光検出部３４は、後述する超音波変調光の光強度も検出するものである。
【００３９】
光源部３１は、ＳＬＤなどからなり波長１３００nmの低コヒーレンス光を出射する光源３６と、光源３６から出射された低コヒーレンス光を集光する集光レンズ３７とを備えている。
【００４０】
ファイバ結合光学系３２は、光源３６から出射された低コヒーレンス光を測定光Ｌｓと参照光Ｌｒとに分割し、また、測定光Ｌｓの被検部の所定の深部からの反射光である測定光Ｌｓ’と参照光Ｌｒを合波し、干渉光Ｌｃを得るファイバカプラ３９と、参照光Ｌｒに僅かな周波数シフトを生じさせるピエゾ素子４０と、ファイバカプラ３９を介して光源部３１と光路遅延部３３を繋ぐファイバ４１と、ファイバカプラ３９を介して光検出部３４とシース１２の間を導光するファイバ４２とを備えている。
【００４１】
光路遅延部３３は、ファイバ４１から射出された参照光Ｌｒを平行光に変換し、また反射された参照光Ｌｒをファイバ４１へ入射させる集光レンズ４４と、図１における水平方向への移動により参照光Ｌrの光路長を変化させる参照光ミラー４５と、参照光ミラー４５を水平方向への移動させる駆動部４６とを備えている。
【００４２】
光検出部３４は、干渉光Ｌｃおよび超音波変調光の光強度を検出する光検出器４７と、該光検出器４７の前に配置される集光レンズ４９とを備えている。
【００４３】
光検出器４７は、光断層情報生成部５４、超音波変調光断層情報生成部５５および制御部５２と接続され、制御部５２の制御により、検出結果を光断層情報生成部５４または超音波変調光断層情報生成部５５へ出力する。
【００４４】
信号処理ユニット５０の光断層情報生成部５４では、光検出器４７で検出された干渉光Ｌｃの光強度に基づいて、光断層情報を生成し、制御部５２へ出力する。超音波変調光断層情報生成部５５では、光検出器４７で検出された超音波変調光の光強度に基づいて超音波変調光断層情報を生成し制御部５２へ出力する。
【００４５】
次に、以上のように構成された本実施の形態による断層画像取得装置における各断層画像の取得と、各断層画像および合成断層画像の生成および表示動作について説明する。
【００４６】
患者の体腔内を観察する際には、内視鏡の鉗子口にプローブ１０を挿通し、内視鏡を患者の体腔内に挿入し、内視鏡のモニタに表示される画像を基に、目視により内視鏡の挿入部先端を所望の部位まで誘導する。
【００４７】
まず、超音波断層画像を取得して表示する際の動作について説明する。制御部５２の制御により、超音波信号処理部５１により超音波信号が発振される。この超音波信号は、ケーブル５３、端子２７およびケーブル1４を介して、超音波トランスデューサ1３に伝導される。
【００４８】
超音波信号が超音波トランスデューサ1３により超音波に変換され、被検部に超音波が照射される。被検部で反射された反射波は、超音波トランスデューサ１３により電気信号に変換されて、反射波信号として超音波信号処理部５１に送信される。超音波信号処理部５１は受信した反射波信号の波形を元に超音波断層情報を生成し、制御部５２に送信する。
【００４９】
さらにセンタレスモータ２２により回転シース１２を回転させることにより超音波の照射方向を移動させ、ファイバ１５の長手方向を軸としたラジアル走査を行う。なお、センタレスモータ２２の回転角度検出部により検出された回転角度を示す信号が、信号線２３により制御部５２に送られている。
【００５０】
制御部５２では、センタレスモータ２２の回転角度と、超音波信号処理部５１から送信される超音波断層情報に基づいて、ラジアル超音波断層画像を生成し、モニタ７０へ出力する。モニタ７０には、図２の（Ａ）に示すような超音波断層画像が表示される。
【００５１】
また、リニア駆動装置２４により、プローブ１０のリニア走査を行うことにより、リニア超音波断層画像を取得して表示することもできる。
【００５２】
次に、光断層画像を取得して表示する際の動作について説明する。本実施の形態では、光断層画像取得手段としてＯＣＴ装置が搭載されている。制御部５２の制御により、光断層画像取得用の低コヒーレンス光が光源部３１から射出される。光源３６から出射された低コヒーレンス光は、集光レンズ３７により集光され、ファイバ４１に導入される。
【００５３】
ファイバ４１を透過した低コヒーレンス光は、ファイバカプラ３９で、ファイバ４１内を光路遅延部３３の方向へ進行する参照光Ｌｒと、ファイバ４２内をシース１２の方向へ進行する測定光Ｌｓとに分割される。参照光Ｌｒは光路上に設けられたピエゾ素子４０により変調され、参照光Ｌｒと測定光Ｌｓには、僅かな周波数差△ｆが生じる。
【００５４】
ファイバ４２に導光された測定光Ｌｓは、レンズ１９を介してファイバ１５に入射され、ファイバ１５内を伝播し、ファイバ１５先端から射出され、ロッドレンズ１７およびミラー１８を介して被検部へ入射される。被検部に入射された測定光Ｌｓのうち被検部の所定の深度で反射された測定光Ｌｓ’は、ミラー１８、ロッドレンズ１７、ファイバ１５、レンズ１９を介してファイバ４２に帰還せしめられる。ファイバ４２に帰還せしめられた測定光Ｌｓ’は、ファイバカプラ３９において、後述するファイバ４１に帰還せしめられた参照光Ｌｒと合波される。
【００５５】
一方、ピエゾ素子４０で変調された後の参照光Ｌｒは、ファイバ４１を通過し光路遅延部３３の集光レンズ４４を介して、参照光ミラー４５に入射し、この参照光ミラー４５で反射され再度集光レンズ４４を透過して、ファイバ４１に帰還せしめられる。ファイバ４１に帰還せしめられた参照光Ｌｒはファイバカプラ３９で、上述した測定光Ｌｓ’と合波される。
【００５６】
ファイバカプラ３９で合波された測定光Ｌｓ’および参照光Ｌｒは、再び同軸上に重なり、測定光Ｌｓ’と参照光Ｌｒが干渉して干渉光Ｌｃとなり、ファイバ４１から射出され、レンズ４９を介して、光検出器４７へ入射する。
【００５７】
参照光Ｌｒおよび測定光Ｌｓ’は、可干渉距離の短い低コヒーレンス光であるため、低コヒーレンス光が測定光Ｌｓと参照光Ｌｒに分割されたのち、測定光Ｌs（Ｌｓ’） がファイバカプラ３９に到達するまでの光路長が、参照光Ｌｒがファイバカプラ３９に到達するまでの光路長に等しい場合に両光が干渉し、この干渉する両光の周波数差（△ｆ）で強弱を繰り返すビート信号が発生する。
【００５８】
光検出器４７では、干渉光Ｌｃから上記ビート信号の光強度を検出し、ヘテロダイン検出を行い、被検部の所定深度より反射された測定光Ｌｓ’の強度を検出し、光断層情報生成部５４へ出力する。
【００５９】
光断層情報生成部５４では、測定光Ｌｓ’の強度に基づいて、光断層情報を生成し、制御部５２へ出力する。その後、参照光ミラー４５は、駆動部４６により、その光軸方向（図中水平方向）に移動され、参照光Ｌｒがファイバカプラ３９に到達するまでの光路長が変化する。このため参照光Ｌｒと干渉する測定光Ｌｓ（Ｌｓ’）の光路長も変化するので、被検部の断層情報を取得する深度も変化する。このように深度を僅かずつ変化させながら、光断層情報を繰り返し取得する。各照射点において、被検部の表面から深さ２ｍｍ程度まで光断層情報を取得する。なお、光路遅延部３３の駆動部４６は、制御部５２へ接続され、光路長の情報は逐次制御部へ出力されている。
【００６０】
１点における光断層情報の取得が終了すると、センタレスモータ２４により回転シース１２を僅かに回転させることにより測定光Ｌｓの照射方向を移動させ、再度その照射点における光断層情報を取得する。このようにして、ファイバ１５の長手方向を軸としたラジアル走査を行い、被検部を輪切りにした状態の光断層画像を取得する。
【００６１】
制御部５２では、光路長と、センタレスモータ２２の回転角度と、光断層情報生成部５４から出力される光断層情報に基づいて、ラジアル光断層画像を生成し、モニタ７０へ出力する。モニタ７０には、図２の（Ｂ）に示すような被検部の表面から深さ２ｍｍ程度までの光断層画像が表示される。横方向解像度は、光源３６から射出される低コヒーレンス光の波長およびコヒーレンス長により変化するが、必要であれば数μｍまで上げることができる。また、奥行き方向解像度は、光路遅延部３３のミラー４５の移動速度や、光検出器４７の応答速度などにより変化するが、必要であれば数μｍまで上げることができる。
【００６２】
さらに、超音波変調光断層画像を取得して表示する際の動作について説明する。制御部５２の制御により、超音波信号処理部５１から超音波信号が発振され、超音波トランスデューサ１３より、被検部に超音波が照射される。
【００６３】
同時に、低コヒーレンス光が光源部３１から射出される。光源３６から出射された光は、ファイバ４１を伝播し、ファイバカプラ３９を介して、ファイバ４２を、プローブ１０の方向へ伝播する。ファイバ４２を伝播した光は、レンズ１９を介してファイバ１５に入射され、ファイバ１５内を伝播し、ファイバ１５先端から射出され、ロッドレンズ１７およびミラー１８を介して被検部へ照射される。
【００６４】
この際、被検部には超音波が照射されている。このため、被検部においては弾性波が光に対して屈折率分布を形成する。すなわち、被検部において組織の粗密状態が形成される。このような場合には、光が被検部を進行すると、組織の粗密状態が光に対して作用し、光が変調される。この変調された光（反射光）を解析処理することにより、光が照射された被検部の断層情報を取得することができる。超音波の作用を受けた被検部で反射された超音波変調光は、ミラー１８、ロッドレンズ１７、ファイバ１５、レンズ１９を介してファイバ４２に帰還せしめられ、ファイバ４２の他端から射出され、レンズ４９で集光され、光検出器４７に入射する。光検出器４７は、超音波変調光の強度を検出する。
【００６５】
制御部５２の制御により、光検出器４７の出力は、超音波変調光断層情報生成部５５へ出力される。なお、超音波変調光断層情報生成部５５へは、超音波信号処理部５１から超音波信号が出力されている。超音波変調光断層情報生成部５５では、超音波信号および光検出器４７で検出された反射光の強度に基づいて、超音波変調光断層情報を生成する。なお、超音波信号の発振タイミングが既知であるため、反射光を１回検出するのみで、被検部の表面から、深さ５ｍｍ〜１０ｍｍ程度までの超音波変調断層情報を取得することができる。また、奥行き方向および横方向の解像度は、超音波の発振周波数や、光の集光度等により変化するが、必要であれば数十μｍまで上げることができる。
【００６６】
１点における超音波変調光断層情報の取得が終了すると、センタレスモータ２４により回転シース１２を僅かに回転させることにより光の照射方向を移動させ、再度その照射点における超音波変調光断層情報を取得する。このようにして、ファイバ１５の長手方向を軸としたラジアル走査を行い、被検部を輪切りにした状態の超音波変調光断層情報を取得する。
【００６７】
制御部５２では、センタレスモータ２２の回転角度と、超音波変調光断層情報生成部５５から出力される超音波変調光断層情報に基づいて、ラジアル光断層画像を生成し、モニタ７０へ出力する。モニタ７０には、図２の（Ｃ）に示すような超音波変調光断層画像が表示される。
【００６８】
さらに、光断層画像と、超音波変調光断層画像と、超音波断層画像とを組合わせた合成断層画像（ラジアル）を取得して表示する際の動作について説明する。
【００６９】
まず、被検部の光断層画像と、超音波変調光断層画像と、超音波断層画像とを取得する。上述のように個々にラジアル断層画像を取得してもよいが、まず被検部の所定の点に関し、光断層画像情報と、超音波変調光断層画像情報と、超音波断層画像情報とを取得し、その後シース１２を僅かに回転させて次の点で各断層画像情報とを取得することを繰り返し、シース１２の一回転で、３種類の断層画像を取得してもよい。なお、超音波断層画像情報と超音波変調光断層画像情報とは、同時に取得してもよい。
【００７０】
各断層画像を一旦不図示の記憶部へ記憶した後、合成断層画像生成部としての制御部５２は、光断層画像から、被検部の低深度領域（表面から深さ２ｍｍ程度まで）の断層画像である低深度断層画像を選択し、超音波変調光断層画像から被検部の中深度領域（深さ２ｍｍ程度から、深さ５ｍｍ〜１０ｍｍ程度まで）の断層画像である中深度断層画像を選択し、超音波断層画像から被検部の高深度領域（深さ５ｍｍ〜１０ｍｍ程度から３０ｍｍまで）の断層画像である高深度断層画像を選択し、低深度断層画像と中深度断層画像と高深度断層画像とを合成し、合成断層画像を生成して、モニタ７０へ出力する。モニタ７０には、図３に示すような合成断層画像が表示される。
【００７１】
この合成断層画像では、被検部の表面化から２ｍｍ程度までの低深度領域は、光断層画像取得手段により取得した、奥行き方向および横方向の解像度が数μｍの高解像度断層画像で表示し、２ｍｍ程度から５ｍｍ〜１０ｍｍ程度までの中深度領域は、超音波変調光断層画像手段により取得した奥行き方向および横方向の解像度数十μｍの断層画像で表示し、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度から３０ｍｍまでの高深度領域は、超音波変調断層画像手段により取得した奥行き方向および横方向の解像度数百μｍの断層画像からなる合成断層画像を表示することができ、この合成断層画像の観察者は、病変組織の深達度などを容易に視認することができる。
【００７２】
以上の説明で明らかなように、本発明による断層画像取得装置では、光断層画像取得手段と超音波断層画像取得手段に加え、超音波変調光断層画像取得手段を備えたことにより、被検部の低深度領域の断層画像を光断層画像取得手段により高解像度で取得でき、被検部の高深度領域の断層画像を超音波断層画像取得手段により低解像度ではあるが取得でき、被検部の中深度領域の断層画像を超音波変調光断層画像取得手段により超音波断層画像よりは高い解像度で取得できるので、これらの断層画像を合成した合成断層画像を表示する場合には、深度が深くなるに従って、解像度が段階的に小さくなるため、従来に比べ、見易い合成断層画像を表示することができる。
【００７３】
また、従来の超音波変調光断層画像取得手段は、解像度数十μｍのオーダーで被検部の表面から数ｍｍ程度の深さまでの断層画像が取得可能であるが、画像の解像度の上限が数十μｍ程度であり、細胞等を観察するには解像度が不足し、また生体内部を観察するには画像化可能な深さが不足するという問題があり、医療分野での普及が遅れている。光断層画像取得手段と超音波断層画像取得手段とを組合わせることにより、超音波変調光断層画像手段の特性を有効に生かすことが可能になる。
【００７４】
さらに、超音波変調光断層画像取得手段は、光照射部と超音波照射部の両者が必要であり、構成が複雑であること、また画像の解析手段も必要であることから製造コストの低減が困難であることも、普及を妨げる要因のひとつであった。しかし、本実施の形態における断層画像取得装置では、光断層画像取得手段および超音波断層画像取得手段に使用されている光源３６、超音波トランスデューサ１３および制御部５２を流用したため、製造コストをさほど増加させることなく、超音波変調光断層画像取得手段を備えた断層画像取得装置を実現できる。
【００７５】
また、ファイバ１５および超音波トランスデューサ１３が、一体的に固定され、プローブ１０内に収容されているので、このプローブ１０を内視鏡の鉗子口へ挿入通でき、本断層画像取得装置の機能を従来の内視鏡へ付与することができる。
【００７６】
また、光断層画像を取得する光学系が、超音波変調光断層画像を取得する光学系を兼ねているため、装置が小型化し、かつ光断層画像の取得位置と超音波変調光断層画像の取得位置が一致し、光断層画像と超音波変調光断層画像を合成する際の位置合わせが容易となる。
【００７７】
また超音波断層画像を取得するため超音波を発生する超音波トランスデューサ１３が、超音波変調光断層画像を取得するため超音波を発生する超音波トランスデューサを兼ねているため、装置の構成が簡易化され、小型化かつ低価格化が可能となる。
【００７８】
なお、上記実施の形態においては、ラジアル合成断層画像を生成したが、リニア走査により各断層画像を取得して、リニア合成断層画像を取得して表示してもよい。また、ラジアル走査とリニア走査を組み合わせることにより３次元断層画像を取得して、３次元合成断層画像を生成してもよい。
【００７９】
さらに、本実施の形態においてはプローブへ各断層画像を取得するための照射部および受光（受信）部を組み込んだが、本実施の形態の変形例として、内視鏡挿入部本体に、各断層画像を取得するための照射部および受光（受信）部の一部あるいは全部を組み込んだものも考えられる。内視鏡挿入部本体に少なくとも断層画像取得装置の一部を組み込むことにより、装置の小型化が可能である。また、既存の超音波内視鏡に搭載されている超音波発振器を、超音波変調光断層画像を取得するための超音波発振器として使用することもでき、この場合には、装置の低価格化が可能である。
【００８０】
また、本実施の形態の他の変形例として、光断層画像を取得する光断層画像取得機能と、超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得機能と有し、光断層画像と超音波変調光断層画像と合成した合成断層画像をモニタへ表示する装置も挙げられる。さらに、他の変形例として、超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得機能と超音波断層画像を取得する超音波断層画像取得機能とを有し、超音波変調光断層画像と超音波断層画像とから合成された合成断層画像をモニタへ表示する装置も挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明による断層画像取得装置の実施形態の概略構成図
【図２】光断層画像、超音波変調光断層画像、超音波断層画像の説明図
【図３】合成断層画像の説明図
【符号の説明】
【００８２】
１０    プローブ
１２    回転シース
１３    超音波トランスデューサ
１５    ファイバ
１６    外筒
１７    ロッドレンズ
１８    ミラー
２１    ベアリング
２２    センタレスモータ
２４    リニア駆動装置
３０    光学ユニット
３１    光源部
３２    ファイバ結合光学系
３３    光路遅延部
３４    光検出部
５０    信号処理ユニット
５１    超音波信号処理部
５２    制御部
５４    光断層情報生成部
５５    超音波変調光断層情報生成部
７０    モニタ
【図１】
2006204430.tif 000003
【図２】
2006204430.tif 000004
【図３】
2006204430.tif 000005