(57)【要約】【課題】安価なタイムドメイン式ＯＣＴを用いて、カテーテルを交換することなく、側方と、前方との観察の切り替えを可能とすることを課題とする。【解決手段】光源と、光源で発光された光を導く光ファイバ１１と、光源からの光を参照光路への参照光と、観察対象部への信号光とに分岐する光ファイバカプラと、参照光の光路長を変化させ、参照光を反射する参照ミラーと、参照ミラーで反射された参照光と、観察対象部で反射された信号光との合波光を検出する検出器と、信号光が伝搬している光ファイバ１１を回転駆動させる駆動装置１３と、光ファイバ１１の光射出端近傍に設けられ、中心部が光を透過可能であるとともに、光ファイバ１１の光射出端から射出された光を側方へ反射させる反射部Ｒｆを周囲に有する反射ミラー１２と、を有することを特徴とする【選択図】図１
2018079225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発光する光源部と、
前記光源部で発光された前記光を導く光ファイバ部と、
前記光源部からの光を参照光路への第１の光と、観察対象部への第２の光とに分岐する分岐部と、
前記第１の光の光路長を変化させ、前記第１の光を反射する参照ミラー部と、
前記参照ミラー部で反射された第１の光と、前記観察対象部で反射された第２の光との合波光を検出する検出部と、
前記第２の光が伝搬している前記光ファイバ部の光射出端を回転駆動させる駆動部と、
前記光ファイバ部の前記光射出端の近傍に設けられ、中心部が光を透過可能であるとともに、前記光ファイバ部の光射出端から射出された光を側方へ反射させる反射部を周囲に有するミラー部と、
前記参照ミラー部と、前記駆動部とを同期して制御する同期制御部と
を有することを特徴とするタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム。
【請求項２】
前記ミラー部は略円錐台の形状を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム。
【請求項３】
前記ミラー部の中心部は、空洞となっている
ことを特徴とする請求項１に記載のタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム。
【請求項４】
前記ミラー部の中心部は、透明部材で構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム。
【請求項５】
前記ミラー部の周囲は、透明部材で構成された透明カバーで覆われており、
前記ミラー部は、前記透明カバーと一体に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム。
【請求項６】
前記光源部は、それぞれが異なる波長を発光する複数の光源部からなる
ことを特徴とする請求項１に記載のタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム。
【請求項７】
前記光源部は、複数の波長を有する前記光を発光し、
前記検出部で検出した合波から所定の波長の測定結果を抽出するフィルタ部
を有することを特徴とする請求項１に記載のタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム。
【請求項８】
前記光ファイバ部の前記光射出端と、前記ミラー部との間に、前記光ファイバ部における前記光射出端から射出された光が前記ミラー部の方向に進むと同時に、前記ミラー部で反射された光が観察対象部の近傍に集光するような屈折率及び曲率半径を有する凸レンズが設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム。
【請求項９】
前記ミラー部に対し、前記光ファイバ部の前記光射出端とは逆方向に凸レンズが設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム。
【請求項１０】
光を発光する光源部と、
前記光源部で発光された前記光を導く光ファイバ部と、
前記光源部からの光を参照光路への第１の光と、観察対象部への第２の光とに分岐する分岐部と、
前記第１の光の光路長を変化させ、前記第１の光を反射する参照ミラー部と、
前記参照ミラー部で反射された第１の光と、前記観察対象部で反射された第２の光との合波光を検出する検出部と、
前記第２の光が伝搬している前記光ファイバ部の光射出端を回転駆動させる駆動部と、
前記光ファイバ部の前記光射出端の近傍に設けられ、中心部が光を透過可能であるとともに、前記光ファイバ部の光射出端から射出された光を側方へ反射させる反射部を周囲に有するミラー部と、
前記参照ミラー部と、前記駆動部とを同期して制御する同期制御部と
を有するタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステムの前記駆動部は、
前記光ファイバ部における前記光射出端から射出された光が前記ミラー部の中心部を通るよう前記光ファイバ部を回転駆動させ、
その後、前記光ファイバ部における前記光射出端からから射出された光が前記ミラー部における前記反射部に照射されるよう前記光ファイバ部を回転駆動させる
ことを特徴とするタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステムの制御方法。
【請求項１１】
前記参照ミラー部は、前記第１の光の光路長を変化させ、
前記駆動部は、前記ミラー部における前記反射部に前記光ファイバ部の前記光射出端から射出された光があたるよう前記光ファイバ部の前記光射出端を回転半径が一定となるよう回転駆動させる
ことを特徴とする請求項１０に記載のタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステムの制御方法。
【請求項１２】
前記参照ミラー部は、前記第１の光の光路長を変化させず、
前記駆動部は、前記ミラー部における中心部を光が透過できる回転半径で、該回転半径を変化させつつ、前記光ファイバ部を回転駆動させる
ことを特徴とする請求項１０に記載のタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステムの制御方法。
【請求項１３】
前記駆動部は、前記ミラー部における中心部を光が透過できる回転半径で、該回転半径を変化させつつ、前記光ファイバ部を回転駆動させる
前記参照ミラー部は、前記回転半径の周期よりも大きい周期で前記第１の光の光路長を変化させる
ことを特徴とする請求項１０に記載のタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ走査技術を利用したタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム及びタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステムの制御方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
動脈硬化等による血管の閉塞に対する治療法の一つにカテーテルを用いて血流再建を行う手法がある。ここで、カテーテルとは医療用に用いられる、直径２ｍｍ程度の管である。この手法では、手首や足の付け根から挿入したカテーテルを患部まで導くことで閉塞した部位の検査や治療が行われる。このようなカテーテルを用いた検査や、治療において、血管の断層像撮影による病状の診断、治療後の検査が行われている。血管の断層像の撮影には超音波イメージングカテーテルを使用するのが一般的だが、一方で超音波と比較してより高い分解能が得られる光干渉断層撮影（Optical Coherence Tomography；ＯＣＴ）カテーテルも近年普及してきている。
【０００３】
ＯＣＴは光の干渉を利用して断層像を撮影する手法である。ここで、図２１を参照して、ＯＣＴの原理を説明する。
【０００４】
図２１は、ＯＣＴの原理を示す図である。
光源５から射出された光は、図示しないスプリッタ等によって２つに分割される。そして、分割された光のうち、一方（符号Ｌ２ａ）は観察対象に照射され、他方（符号Ｌ１ａ）は参照ミラー２３に導かれる。以下、観察対象に照射される側の光を信号光、参照ミラー２３で反射される光を参照光と称する。観察対象に反射して戻ってきた信号光（符号Ｌ２ｂ）と、参照ミラー２３で反射して戻ってきた参照光（符号Ｌ１ｂ）は合波される。そして合波された光（合波光Ｌ３）が検出器７により検出される。
【０００５】
このとき信号光と参照光とは干渉するため、それぞれの光路長の差に応じて検出器７で検出される信号（合波光）に干渉パターンが現れる。この干渉パターンから参照ミラー２３の位置と信号光の反射深さとが対応づけられる。従って、参照ミラー２３をリファレンスとすることにより光軸方向の空間分解能を得ることができ、観察対象の断層像の撮影が可能となる。
【０００６】
ＯＣＴはサンプルに照射する光ビームの光軸方向に対する走査方法によって大きく２つの手法に分けられる。１つはタイムドメイン式ＯＣＴであり、もう１つはフーリエドメイン式ＯＣＴである。
【０００７】
タイムドメイン式ＯＣＴでは光源として低コヒーレンス光源が使用される。これにより信号光と参照光との光路長差がゼロのときのみ干渉信号が発現する。そこで、参照ミラーの位置を走査（移動）し、参照ミラーの位置に応じた干渉信号を取得することで断層撮像が行われる。一方、フーリエドメイン式ＯＣＴは参照ミラーの走査が行われず、光の波長を変化させることで波長と光路長の比を変化させるものである。フーリエドメイン式ＯＣＴのうち、波長掃引光源を利用し、実際に光の波長を高速で変化させて断層像を取得する方法は波長掃引型ＯＣＴと呼ばれる。また、フーリエドメイン式ＯＣＴのうち、広帯域光源を利用し、検出器７として分光器を使用することで一度に干渉スペクトルを取得する方式はスペクトルドメインＯＣＴと呼ばれる。フーリエドメイン式ＯＣＴは参照ミラーの機械的駆動を行わないため、タイムドメイン式ＯＣＴより一般的に高速である。しかしながら、フーリエドメイン式ＯＣＴは波長掃引光源や分光器が必要となるため、一般的にタイムドメイン式ＯＣＴより高価である。
【０００８】
図２２は、従来用いられているＯＣＴカテーテルの概要構成を示す図である。
図２２に示されるように、ＯＣＴカテーテル（カテーテル１ｚ）は、カバー内に、光ファイバ１１、レンズ３１、ミラー３２が備えられている。光ファイバ１１の先端からは、光ファイバ１１内を通ってきた光（信号光）が射出される。射出された信号光は、レンズ３１によって拡散を抑制されつつ、ミラー３２によって、９０°方向を転換される。このようして、信号光は、カテーテル１ｚの側方へ射出される（符号Ｐｈ３）。そして、図示しない回転装置によって、カテーテル１ｚはカテーテル１ｚの軸周りに回転されることで、信号光は周囲の観察対象に対して３６０°照射される。
【０００９】
また、特許文献１には「プローブの先端側と後方側との間で光を伝達する光ファイバーは先端側に集光レンズを備え、前記集光レンズの近傍の前記光ファイバーに軸線に対して角度を与える圧電素子または電歪素子を有し、前記集光レンズの先端には光路変換手段を同一線上に配置し、集光レンズから放射される光線が前記光路変換手段により放射角度を変化させて放射させることで、光線を立体的に放射でき、三次元走査を可能にした」光イメージング用プローブが開示されている。
【００１０】
特許文献２には、円錐上のミラーを用いて周囲の撮像を行う放射状走査撮像システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０６３４０６号
【特許文献２】米国特許出案公開２０１０／００１６６６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図２２に示すカテーテル１ｚでは、カテーテル１ｚの側方に光を照射しつつカテーテル１ｚ全体をカテーテル１ｚの軸周りに回転させながら、根元側に引きもどすことにより３次元血管断層像が取得される。しかしながら、特許文献１にも示されているように、複雑に屈曲した血管を通過する場合、回転が不均一となってしまうことがある。回転の不均一は像の乱れの原因となる。さらに、図２２に示すカテーテル１ｚでは、カテーテル側方の像しか得ることができない。
【００１３】
また、図２２に示すようにカテーテル１ｚ全体を回転させる場合、血管内において適切に回転させるための特殊な構造が必要となる。
【００１４】
ところで、血栓や、脂肪沈着等により血管が閉塞していたり、血管が狭くなっていたりするところに、カテーテルを無理に通すことは好ましくない。そこで、カテーテルの挿入時に、カテーテルの前方を確認できる手法が望まれている。しかしながら、前記したように、図２２に示す従来のカテーテル１ｚでは、カテーテル１ｚの側方像しか得ることができない。
【００１５】
さらに、図２２に示すようにカテーテル１ｚの全体を機械的に回転させるため回転周波数は最大でも数十Ｈｚ程度となる。図２２に示すカテーテル１ｚでは回転周波数に、このような上限があるため、施術中に許容される程度の時間で病変部のイメージングを実施するためには１回転で１断層像を取得しきることが望ましい。つまり、１回転中に血管壁内部の断層像を取得しきるようにすることが望ましい。しかしながら、このような断層像取得方法は、時間がかかるため、タイムドメイン式ＯＣＴよりも高速な画像取得が可能となるフーリエドメイン式ＯＣＴを採用せざるを得ない。しかしながら、前記したようにフーリエドメイン式ＯＣＴシステムはタイムドメイン式ＯＣＴシステムと比較して高価である。また、タイムドメイン式では光の波長に対応する情報を光軸方向の空間分解能に割り当ててしまうため、光の波長に対する応答の違いから、その他の情報（組織性状等）を抽出することができない。
【００１６】
そこでカテーテルを回転させない画像化方法として、特許文献１のような光ファイバの走査を利用した方法が提案されている。この方法はカテーテル本体を回転しないためトルク伝達の問題がない。しかしながら、特許文献１の方法では側方しか観察することができず、カテーテルを交換することなく前方と側方とを切り替えて使用することができないので手間がかかる。また、特許文献１にはタイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステムと組み合わせた場合の具体的構成については言及がない。
【００１７】
前方と側方の同時観察については特許文献２に中空の円錐状ミラーを利用する方法が記述されている。この方法であれば、デバイスを変更することなく前方と側方を同時に観察できる。しかしながら特許文献２はＣＣＤ（Charge-Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）等の平面型イメージングデバイスを先端に配置することが前提となっており、タイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステムへの適用は想定されていない。
【００１８】
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、安価なタイムドメイン式ＯＣＴを用いて、側方と、前方との観察の切り替えを可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記した課題を解決するため、本発明は、光を発光する光源部と、前記光源部で発光された前記光を導く光ファイバ部と、前記光源部からの光を参照光路への第１の光と、観察対象部への第２の光とに分岐する分岐部と、前記第１の光の光路長を変化させ、前記第１の光を反射する参照ミラー部と、前記参照ミラー部で反射された第１の光と、前記観察対象部で反射された第２の光との合波光を検出する検出部と、前記第２の光が伝搬している前記光ファイバ部の光射出端を回転駆動させる駆動部と、前記光ファイバ部の前記光射出端の近傍に設けられ、中心部が光を透過可能であるとともに、前記光ファイバ部の光射出端から射出された光を側方へ反射させる反射部を周囲に有するミラー部と、前記参照ミラー部と、前記駆動部とを同期して制御する同期制御部とを有することを特徴とする。
その他の解決手段については、実施形態中に適宜記載する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、安価なタイムドメイン式ＯＣＴを用いて、側方と、前方との観察の切り替えを可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態で用いられるカテーテル先端部の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態で用いられるカテーテル先端部の動作概要を示す図である。
【図３】第１実施形態で用いられるタイムドメイン式のＯＣＴカテーテルシステムの概略構成を示す図である。
【図４】第１実施形態で用いられるコントローラの構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】第１実施形態で用いられる画像処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】画像処理におけるマッピングで用いられる座標系を示す図である。
【図７】側方観察時における光ファイバの動作を説明するための図である。
【図８】側方観察時における断層像再構成の手法を示す図である。
【図９】前方２次元観察時における光ファイバの動作を説明するための図である。
【図１０】前方３次元観察時における光ファイバ１１の動作を説明するための図である。
【図１１】第１実施形態で用いられるにＯＣＴカテーテルシステム全体の動作を記載する。
【図１２】第１実施形態で用いられる前方２次元観察処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】第１実施形態で用いられる前方３次元観察処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】第１実施形態で用いられる側方観察処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】第２実施形態で用いられるカテーテル先端部の構成例を示す図である。
【図１６】第３実施形態で用いられるＯＣＴカテーテルシステムの構成を示す図である。
【図１７】第３実施形態で用いられるＯＣＴカテーテルシステムにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】第３実施形態に係る画像処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１９】第３実施形態に係る側方観察処理の手順を示すフローチャートである。
【図２０】第５実施形態で用いられる反射ミラーの断面図である。
【図２１】ＯＣＴの原理を示す図である。
【図２２】従来用いられているＯＣＴカテーテルの概要構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、カテーテルは、タイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステムが用いられるものとする。
【００２３】
（カテーテル先端部）
図１は、第１実施形態で用いられるカテーテル先端部の構成を示す図である。
まず、カテーテル１において、信号光（第２の光）は光ファイバ（光ファイバ部）１１によって、光源６から光ファイバカプラ６を介して伝達される（図３参照）。なお、ＯＣＴは信号光と参照光（第１の光）との干渉信号を検出するものであることから、基本的に光ファイバ１１は変波保持のシングルモードファイバが好ましい。駆動装置（駆動部）１３は、図１に示すように、例えば円筒状の４極ピエゾ素子（以下、単にピエゾ素子と称する）が用いられる。ピエゾ素子において対向する電極間に、導線Ｄを介して電位差を与えることで、その方向にピエゾ素子が屈曲される。対向する２対の電極に与える電圧を正弦波とし、その位相をπ／２だけずらすことによって、４極ピエゾ素子中に通した光ファイバ１１の先端を図２の符号ｒで示すように回転させることができる。なお、光ファイバ１１の回転半径（図２の符号ｒで示される回転の半径）はピエゾ素子に与えられる正弦波電圧の振幅によって制御される。
【００２４】
また、カテーテル１は、駆動装置１３に対してカテーテル１の先端側に反射ミラー（ミラー部）１２を備えている。反射ミラー１２は、光ファイバ１１の光射出端（以降、先端と称する）の近傍に備えられている。そして、反射ミラー１２は、中空の（中空部Ｈｏを有する）円錐台形状を有している。反射ミラー１２の周囲は金属等がコーティングされることで反射部Ｒｆが形成されている。
なお、図１では、反射ミラー１２の側面の全面に反射部Ｒｆが形成されているが、これに限らない。光ファイバ１１から射出された光が照射される部分のみに反射部Ｒｆが形成されていたり、反射ミラー１２の側面の一部に反射部Ｒｆが形成されない構成としたりしてもよい。反射ミラー１２の形状を円錐台形状とすることで、光ファイバ１１の先端から射出された光を側方へ光を反射することができる反射ミラー１２を容易に作成することができる。また、反射ミラー１２が中空部Ｈｏを有することで、ファイバ１１の先端から射出された光が中心部を透過することができる反射ミラー１２を容易に作成することができる。
【００２５】
光ファイバ１１の先端から射出される光は、その光ファイバ１１に固有の角度で発散する。そのため、観察対象への集光と、観察対象からの反射光を光ファイバ１１へ再導入する凸レンズである第１レンズ１４が設けられている。すなわち、第１レンズ１４は、光が反射ミラー１２の方向に進むよう光を屈曲させ、さらに、反射ミラー１２で反射された光が観察対象にほぼ集光するような、屈折率及び曲率半径を有する凸レンズである。このような第１レンズ１４が設けられることによって、光が反射ミラー１２の方向に進むよう光を屈曲させ、さらに、観察対象にほぼ集光するよう（少なくとも観察対象近傍に集光するよう）、光を屈折させることができる。そして、第１レンズ１４に対してカテーテル１の先端側に、前方と側方との観察を切り替えるための反射ミラー１２が設けられている。
【００２６】
そして、反射ミラー１２に対してカテーテル１の先端側には、前方での観察領域を広げるため、必要に応じてスポット走査領域を拡大する凸レンズである第２レンズ１５が備えられている。すなわち、第２レンズ１５によって像を拡大することが可能となる。
これらの素子類はカテーテル１の機械的特性を担うカバー１６で覆われているが、光を透過させる部分のカバーは透明な樹脂（透明カバー１７）等で形成される。
【００２７】
（動作概要）
図２は、第１実施形態で用いられるカテーテル先端部の動作概要を示す図である。
図２において、図１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。なお、図２では、カテーテル先端部の構成のうち、動作を説明するのに必要な最小限の構成のみを示し、駆動装置１３は簡略化した図形としている。
カテーテル１の側方を観察する場合、駆動装置１３は太い破線で示すように光ファイバ１１を大きく屈曲させる。ここで、「大きく屈曲させる」とは、光ファイバ１１の先端から射出された光が、第１レンズ１４を介して、反射ミラー１２の側面に照射されるような角度に屈曲されるという意味である。この状態の光ファイバ１１から射出された光は、細い破線Ｐｈ２に示されるように、第１レンズ１４で平行光になった後、反射ミラー１２の側面に設けられた反射部Ｒｆで反射され、カテーテル１の側方へ照射される。
なお、図２において太い破線は、前記のように駆動装置１３によって屈曲された光ファイバ１１を示している。
【００２８】
一方、カテーテル１の前方を観察する場合、駆動装置１３は光ファイバ１１を小さく屈曲、又は、まったく屈曲させない。ここで、「小さく屈曲させる（屈曲させない）」とは、光ファイバ１１の先端から射出された光が、第１レンズ１４を介して、反射ミラー１２の中空部Ｈｏの内側を通る程度に屈曲されるという意味である。この状態の光ファイバ１１から射出された光は、符号Ｐｈ１に示されるように、第１レンズ１４で集光された後、反射ミラー１２の中空部Ｈｏを抜け、カテーテル１の前方へ照射される。
【００２９】
すなわち、光ファイバ１１の先端が符号ｒで示されるように回転する場合、その回転半径（曲率）が一定以上の場合、光ファイバ１１の先端から射出された光は反射ミラー１２の反射部Ｒｆで反射される（符号Ｐｈ２)。そして、光ファイバ１１の先端の回転半径（曲率）が一定未満の場合、光ファイバ１１の先端から射出された光は反射ミラー１２の中空部Ｈｏを抜けて、前方へ照射される（符号Ｐｈ１）。
このようにすることで、光ファイバ１１の先端から射出された光が反射ミラー１２の反射部Ｒｆで反射されない場合、カテーテル１の前方が観察される。また、光ファイバ１１の先端から射出された光が反射ミラー１２の反射部Ｒｆで反射される場合、カテーテル１の側方が観察される。このように、カテーテル１を交換することなく前方、側方の観察を切り替えることが可能となる。
【００３０】
（システム）
図３は、第１実施形態で用いられるタイムドメイン式のＯＣＴカテーテルシステムの概略構成を示す図である。適宜、図１を参照する。図３において、破線矢印は情報の流れを示している。
ＯＣＴカテーテルシステム（タイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム）Ｚにおいて、光源（光源部）５から光ファイバ１１中に射出された光は、光ファイバカプラ（分岐部）６によってカテーテル先端部へ導かれる信号光と、参照光路２へ導かれる参照光に分岐される。カテーテル先端部へ導かれた光は観察対象に照射され、観察対象で反射された信号光が光ファイバ１１により光ファイバカプラ６へ戻される。カテーテル１の先端の構成は、図１に示す通りである。
【００３１】
参照光路２は光ファイバ１１から射出された光をコリメートするレンズ２１、偏光を調整する偏光板２２、参照ミラー（参照ミラー部）２３で構成される。参照光は参照ミラー２３で反射される。参照ミラー２３で反射された光は参照光路２を通って光ファイバカプラ６へ戻る。なお、ここでは参照光路長は参照ミラー２３が、図中の矢印方向に移動されることで変化するものとしたが、参照光路長を変化させることが可能な構成であれば参照光路２の構成は図３のものに限定されない。
【００３２】
戻ってきた信号光と参照光とは光ファイバカプラ６で合波され合波光となる。合波光の干渉信号が検出器（検出部）７によって検出される。検出された信号は画像処理装置４へ送られる。駆動装置１３による光ファイバ１１の回転運動、参照光路長の変化、カテーテル１の移動のパターンは画像処理装置４からの指示によってコントローラ３が制御する。そして、コントローラ３は、カテーテル１の先端部中の駆動装置１３、参照ミラー２３、カテーテル移動装置８へ駆動信号を送る。
カテーテル移動装置８は、カテーテル１の血管内への挿入、引き戻し等をコントローラ３からの指示に従って行う。
【００３３】
（コントローラ）
図４は、第１実施形態で用いられるコントローラの構成例を示す機能ブロック図である。適宜、図１及び図３を参照する。
コントローラ３は、メモリ３０１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０２、ボタン等の入力装置３０３、通信装置３０４を有する。
通信装置３０４は、画像処理装置４や、カテーテル１、参照ミラー２３との通信を行う。
メモリ３０１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）等である。メモリ３０１に格納されているプログラムがＣＰＵ３０２によって実行されることにより、参照ミラー制御部３１１、駆動装置制御部３１２、光源制御部３１３、同期制御部３１４、判定部３１５が具現化している。
参照ミラー制御部３１１は、参照ミラー２３の移動を制御する。
駆動装置制御部３１２は、カテーテル１のピエゾ素子の各極に正弦波を送ることで、駆動装置１３の動作を制御する。
光源制御部３１３は、光源５による光の照射を制御する。
同期制御部３１４は、参照ミラー２３の位置と、駆動装置１３の動作とを同期して管理することにより、現在の観察点がどの位置に相当するかを管理する。すなわち、同期制御部３１４は、画像処理装置４へ参照ミラー２３及び駆動装置１３それぞれの運動の同期信号を返す。このように光ファイバ１１の回転位置と、参照ミラー２３の位置とを同期させることで、今、血管内のどこをみているのかがわかるようになる。画像処理装置４はこの同期信号を元に干渉信号をマッピングすることで断層像を構成する。
判定部３１５は、様々な判定を行う。
各部の動作については後記する。
【００３４】
（画像処理装置）
図５は、第１実施形態で用いられる画像処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。適宜、図１及び図３を参照する。
画像処理装置４は、メモリ４０１、ＣＰＵ４０２、ＨＤ（Hard Disk）等の記憶装置４０３、キーボードや、マウス等の入力装置４０４、ディスプレイ等の表示装置４０５、通信装置４０６を有する。
通信装置４０６は、検出器７、コントローラ３等との通信を行う。
【００３５】
メモリ４０１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等である。記憶装置４０３に格納されているプログラムが、メモリ４０１にロードされ、ロードされたプログラムがＣＰＵ４０２によって実行されることにより、マッピング処理部４１１、画像補正部４１２、表示処理部４１３、保存処理部４１４が具現化する。
マッピング処理部４１１は、コントローラ３の参照ミラー制御部３１１、駆動装置制御部３１２、同期制御部３１４から得られる情報等を基に、検出器７から得られる情報のマッピングを行う。
画像補正部４１２は、マッピング処理部４１１が行ったマッピング結果に対して画像補正処理を必要に応じて行う。マッピング処理部４１１及び画像補正部４１２によって再構成画像が生成される。
表示処理部４１３は表示装置４０５へ生成された再構成画像を表示させる。
保存処理部４１４は、再構成画像を記憶装置４０３に保存する
各部の動作については後記する。
【００３６】
（マッピング手法）
図６は、画像処理におけるマッピングで用いられる座標系を示す図である。図６において、図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
まず、前方３次元観察時では円筒座標を用いる。前方３次元観察とは、カテーテル１の前方に位置する観察対象について、深さ方向（直交座標Ｃ１のＺ軸方向）もみる観察である。
前方３次元観察時にはカテーテル１の軸方向をＺ軸とし、Ｚ軸と直交する方向のＸ軸、Ｙ軸が設定される（直交座標Ｃ１）。なお、光ファイバ１１から射出された光の光路Ｐｈ１は、光軸を観察対象に向けるため、図２に示す光路Ｐｈ１よりも、やや傾いた状態となっている。前記したように、前方を観察する場合において、光ファイバ１１は、そこから射出された光の光路が反射ミラー１２の中空部Ｈｏを通過できる程度に屈曲させられる。直交座標Ｃ１の原点は屈曲していない状態における光ファイバ１１の軸延長上となる。このとき、観察対象を示す点Ｐ１の座標を（ｘ１，ｙ１，ｚ１）とする。そして、観察対象を示す点Ｐ１を直交座標Ｃ１におけるＸＹ面内へ投射した場合における投射点Ｐ１１の原点からの距離をｒ１とする。そして、点Ｐ１１と直交座標Ｃ１の原点とを結ぶ線がＸ軸となす角度をθ１とする。すると、円筒座標を用いた観察対象を示す点Ｐ１は（ｒ１，θ１，ｚ１）で示される。
【００３７】
また、側方観察時では２次元極座標が用いられる。側方観察は、カテーテル１の周囲に存在する血管の内部構造や、ステントの設置状態等を観察するものである。側方観察では、直交座標Ｃ２のＸＹ平面上の観察が行われる。
まず、カテーテル１における任意の点にカテーテル１の軸方向に対して直交するＸ軸、Ｙ軸を設定する（直交座標Ｃ２）。直交座標Ｃ２の原点はカテーテル１の中心となる。すなわち、光ファイバ１１を屈曲させない場合の光ファイバ１１上に原点が位置する。そして、観察対象を示す点Ｐ２を直交座標Ｃ２に投射した点Ｐ２１の座標を（ｘ２，ｙ２）とする。点Ｐ２１の直交座標Ｃ２の原点からの距離をｒ２、点Ｐ２１と直交座標Ｃ２の原点とを結ぶ線が直交座標Ｃ２のＸ軸となす角度をθ２とする。このとき、観察対象を示す点Ｐ２（Ｐ２１）は、２次元極座標を用いると（ｒ２，θ２）と表わされる。
なお、前方２次元観察時でも、このような極座標が用いられる。前方２次元観察とは、カテーテル１の前方について、直交座標Ｃ１のＸＹ平面上の観察対象を観察するものである。
【００３８】
（側方観察時）
図７は、側方観察時における光ファイバの動作を説明するための図である。図７〜図１０の説明において、図１〜図３を適宜参照する。
図７において、上段は参照光路長の時間変化を示すグラフ（グラフＧ１１）である。また、中段は光ファイバ１１の回転半径の時間変化を示すグラフ（グラフＧ１２）である。そして、下段は光ファイバ１１の回転角度の時間変化を示すグラフである（グラフＧ１３）。
そして、グラフＧ１１〜Ｇ１３において、ドットで示す部分は側方の断層像を１回取得するサイクルを示している。つまり、参照光路長が下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまで移動するサイクル（Ｔｉｍｇ）が、断層像を１回取得するサイクルとなる。なお、グラフＧ１１に示すように、一度、参照光路長が下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまで移動した後、参照光路長は上限値Ｌｍａｘから下降しているが、これについては後記する。
【００３９】
また、グラフＧ１２に示すように、光ファイバ１１の回転半径はＲ１を境に、Ｒ１より回転半径が大きいと側方観察が行われる。すなわち、光ファイバ１１の回転半径がＲ１より大きいと、光ファイバ１１から射出された光が反射ミラー１２の側面にあたり、光がカテーテル１の側方へ射出される（図２の符号Ｐｈ２）。
【００４０】
そして、グラフＧ１２に示すように、光ファイバ１１の回転半径がＲ１未満となると前方観察が行われる。すなわち、光ファイバ１１の回転半径がＲ１未満となると、光ファイバ１１から射出された光は反射ミラー１２の中空部Ｈｏを通ることになるため、光はカテーテル１の前方に射出される（図２の符号Ｐｈ１）。
【００４１】
ここで、側方観察が行われる場合、光ファイバ１１はＲ１より大きい同一回転半径で回転させ続けられる（グラブＧ１２）。また、グラフＧ１３に示されるように、光ファイバ１１は断層像を一回取得する間に６回転する。なお、光ファイバ１１が断層像を一回取得する間に６回転することは一例であり、６回転に限らない（実際には１秒間に数十ｋＨｚ程度）。光ファイバ１１が１回転するのにかかる時間をＴｃｙｃとする。
【００４２】
そして、前記したように、側方観察が行われる場合、グラフＧ１２に示されるように、光ファイバ１１の回転半径は、Ｒ１より大きく、また、その半径は一定となっている。ちなみに、光ファイバ１１の回転半径Ｒ１は反射ミラー１２の中空部Ｈｏのエッジに相当する。そのため、光ファイバ１１の回転半径Ｒ１周辺は、反射ミラー１２の中空部Ｈｏのエッジに光が照射される条件となっている。すると、光のけられ等が懸念される。このため、光ファイバ１１の半径Ｒ１から一定の範囲の使用は避けることが望ましい。
【００４３】
グラフＧ１１に示されるように、参照光路２は、一断層像の取得中、時間に対して線形に変化する。側方観察の場合、参照光路長によって、図６の２次元極座標におけるｒ方向のどの位置の信号が取得されるかが決定される。参照光路長は、ドットで示す範囲において増加するが、１断層像が取り終わり（時刻ｔ１以降）、次の断層像撮影を行う際には線形に減少する。このとき、カテーテル１が少し引き戻されることにより、次の位置の断層像が取得される。このようなことが繰り返されることにより、３次元断層像が取得される。
なお、ＯＣＴで使用される低コヒーレントな光源５は連続波光源であり、観察期間中、光が観察対象に照射され続ける。
【００４４】
検出器７は光ファイバ１１の回転周波数より３桁程度以上応答速度が速い検出器７が用いられることが望ましい。そして、検出器７は一定間隔で観察データを取得し続ける。取得した観察データは以下に述べる方法で再構成し、断層像とする。
【００４５】
図８は、側方観察時における断層像再構成の手法を示す図である。
図８は撮影したデータを画面上に再構成する順を模式的に示したものである。
ここで、図８は、図６で説明した２次元極座標を示している。すなわち、図８のｒ２は図６のｒ２と同じであり、図８のθ２は図６のθ２と同じである。また、図８の極座標の原点はカテーテル１の中心を示している。
【００４６】
観察点の深さ方向（図５の直交座標Ｃ２のＸ軸及びＹ軸方向）は、参照光路の長さによって決定される。側方観察では、図７のグラフＧ１１に示されるように参照光路が変化する。ここで、図７のグラフＧ１１の縦軸が大きいほど、より深い（より原点から遠い）点が観察される。従って、グラフＧ１１に示すように参照光路を変化させつつ、グラフＧ１３に示すように光ファイバ１１の先端を回転させることで、観察データは図８に示すように渦巻状に取得される。なお、観察点の深さ方向は、参照光路長により決定され、光ファイバ１１先端の回転半径に依存しない。従って、図７のグラフＧ１２に示すように、光ファイバ１１先端の回転半径が一定でも、グラフＧ１１に示すように参照光路が変化することで、図８に示すような渦巻状に観察データが取得される。この渦巻きは、断層観察領域の最小半径Ｒｍｉｎから最大半径Ｒｍａｘまでとなる。なお、Ｒｍａｘは図７のＬｍａｘに、Ｒｍｉｎは図７のＬｍｉｎにそれぞれ対応する。つまり、取得された観察データを基に、断層像は渦巻状に再構成される。
【００４７】
符号Ｐ２で示される点を断層像取得開始から所定時間ｔ後に取得した観察対象を示すとする。なお、図８の渦巻矢印のうち、実線部分は観察済みの箇所を示し、破線部分は、これから観察する部分を示す。図７のグラフＧ１３に示されるように一回の断層像取得で光ファイバ１１は６回転するものとする。
ここで、符号Ｐ２で示される観察点（断層像のマッピング位置）は以下の式（１）及び式（２）で示される。
【００４８】
ｒ２＝（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）×ｔ/Ｔｉｍｇ  ・・・（１）
θ２＝２π×ｔ/Ｔｃｙｃ  ・・・（２）
【００４９】
ここで、前記したように、Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎは断層像観察領域の最大、最小半径である。また、Ｔｉｍｇは１回の断層像撮影に要する時間である（図７のグラフＧ１１参照）。そして、Ｔｃｙｃは光ファイバ１１が１回転するのに要する時間である（図７のグラフＧ１３参照）。
【００５０】
なお、このような手法で再構成された断層像はピクセルにおける正方格子状と一致するわけではない。従って、画像補正部４１２（図５参照）等が断層像を画面上に表示もしくはファイルに保存する際に正方格子状（ピクセル）の画像データへ変換してもよい。変換は、例えば、１つのピクセルに、複数の観察点が相当する場合、各観察点の値の平均を当該ピクセルの画素値とする。
【００５１】
参照光路長及び光ファイバ１１の回転を図８のように制御することで、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、カテーテル１の側方の断層像（図６の直交座標Ｃ２におけるＸＹ平面の画像）を得ることができる。
【００５２】
（前方２次元観察時）
図９は、前方２次元観察時における光ファイバの動作を説明するための図である。図９において、Ｌｍａｘ、Ｌｍｉｎ、Ｒ１、Ｔｃｙｃ、Ｔｉｍｇは図７と同様であるので、ここでの説明を省略する。なお、前方２次元観察とは、図６で説明したように、カテーテル１の前方について、直交座標Ｃ１（図６参照）のＸＹ平面の観察を行うものである。
図９において、上段は参照光路長の時間変化を示すグラフ（グラフＧ２１）である。また、中段は光ファイバ１１の回転半径の時間変化を示すグラフ（グラフＧ２２）である。そして、下段は光ファイバ１１の回転角度の時間変化を示すグラフである（グラフＧ２３）。
前方観察時において、グラフＧ２１に示されるように、２次元観察であることから、参照光路長は一定（Ｌｍａｘ）に保たれる。また、グラフＧ２２に示されるように、前方観察であることから、光ファイバ１１の回転半径はＲ１より小さい領域にあり、１断層像の撮影（時刻０〜ｔ１）で０から線形に増加する。そして、次の断層像撮影時（時刻ｔ１以降）には線形に減少する。また、グラフＧ２３に示されるように、光ファイバ１１の回転周期は、一定とする（図９に示す例では１断層像取得にあたり６回転）。グラフＧ２２及びグラフＧ２３に示すように、光ファイバ１１は、反射ミラー１２の中空部Ｈｏの範囲内で渦巻状に光を照射する。
【００５３】
光ファイバ１１が図９のグラフＧ２１〜Ｇ２３に示されるような動作をするとき、観察点（断層像のマッピング位置）は以下の式（３）及び式（４）で示される。
【００５４】
ｒ３＝Ｒｍａｘ×ｔ/Ｔｉｍｇ  ・・・（３）
θ３＝２π×ｔ/Ｔｃｙｃ  ・・・（４）
【００５５】
なお、ここでは、前方の２次元断層像を取得することを前提としているため、ｒ３及びθ３は、図６の２次元極座標と同様の極座標となっている。
【００５６】
参照光路長及び光ファイバ１１の回転を図９のように制御することで、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、カテーテル１の前方について、図６の直交座標Ｃ１のＸＹ平面における２次元画像を得ることができる。
【００５７】
（前方３次元観察）
図１０は、前方３次元観察時における光ファイバ１１の動作を説明するための図である。なお、前方３次元観察とは、図６で説明したように、カテーテル１の前方について、直交座標Ｃ１（図６参照）のＸＹ平面上の観察に加えて、Ｚ軸方向の観察も加わるものである。
図１０において、上段は参照光路長の時間変化を示すグラフ（グラフＧ３１）である。また、中段は光ファイバ１１の回転半径の時間変化を示すグラフ（グラフＧ３２）である。そして、下段は光ファイバ１１の回転角度の時間変化を示すグラフである（グラフＧ３３）。
グラフＧ３１〜Ｇ３３において、Ｌｍａｘは図７と同様、参照光路長の上限値である。また、Ｔｔｏｔは３次元断層像を１回取得するのに要する時間である。Ｔｌａｙは１断層像撮影に要する時間、Ｔｃｙｃは光ファイバ１１が１回転するのに要する時間である。
参照光路長が増加し、Ｌｍａxとなった後（時刻ｔ３）、カテーテル移動装置８はカテーテル１を挿入方向に移動させた後、停止させ、参照光路長を減少させつつ、光ファイバ１１を回転させる。これを繰り返すことで、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、前方の３次元断層像を取得する。
しかし、参照光路長をステップ関数的に変化させることは時間的なロスや不要な振動を生むため、図１０に示すように、参照光路長を時間に対して線形に変化させることが望ましい。また、グラフＧ３１及びグラフＧ３２に示すように、参照光路長の変化周期は、光ファイバ１１の回転半径の変化周期よりも大きい。
【００５８】
すなわち、図１０のＴｌａｙに示す範囲が、図９のグラフＧ２２及びグラフＧ２３の時刻０〜ｔ２に対応する。
つまり、光ファイバ１１から照射された光の照射点は３次元的な螺旋状を描くことになる。観察開始から時間ｔ後の観察点（断層像のマッピング位置）は、図６の円筒座標を用いると、以下の式（５）〜（７）で表わされる。以下のｚ１、ｒ１、θ１は、図６の円筒座標における観察点の座標ｚ１、ｒ１、θ１と同じである。
【００５９】
ｚ１＝Ｌ×ｔ/Ｔｔｏｔ  ・・・（５）
ｒ１＝Ｒｍａｘ×（ｔ−ｎ×Ｔｌａｙ）/Ｔｌａｙ  （ｎ：奇数）
ｒ１＝Ｒｍａｘ−Ｒｍａｘ×（ｔ−ｎ×Ｔｌａｙ）/Ｔｌａｙ  （ｎ：偶数）
・・・（６）
θ２＝２π×ｔ/Ｔｃｙｃ  ・・・（７）
【００６０】
ここで、Ｌは観察領域のＺ方向（図６の円筒座標のｚ軸方向）の長さである。また、Ｒｍａｘ、Ｔｔｏｔ、Ｔｌａｙ、Ｔｃｙｃは、グラフＧ３１〜Ｇ３３で説明したものと同じである。ｎは、断層像撮影の回数である。
【００６１】
ちなみに、参照光路長を図１０のグラフＧ３１のように線形に変化させられない場合、その駆動波形に応じてプロットを行えばよい。例えば、前方３次元断層像を取得する場合において、光路長が時間ｔに対して関数ｆ（ｔ）で変化する場合、Ｚ方向（図６の円筒座標のＺ軸方向）のプロット位置を以下の式（８）で表わすことが可能である。すなわち、式（５）の代わりに以下の式（８）を用いることが可能である。
【００６２】
ｚ１＝Ｌ×ｆ（ｔ）/Ｔｔｏｔ  ・・・（８）
【００６３】
しかし、断層像の一部が疎もしくは密になりすぎる場合、動作全体のうち線形駆動に近い部分のみで観察が行われるようにしてもよい。
【００６４】
参照光路長及び光ファイバ１１の回転を図１０のように制御することで、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、カテーテル１の前方について、図６の直交座標Ｃ１におけるＸＹ平面画像に加えて、カテーテル１の軸方向（Ｚ軸方向）の画像を得ることができる。
【００６５】
（フローチャート）
図１１は、第１実施形態で用いられるにＯＣＴカテーテルシステム全体の動作を記載する。図１１〜図１４の説明において、適宜図１〜図５を参照する。
まず、ユーザは観察モードを決定する（Ｓ１０１）。観察モードは、「側方観察モード」と、「前方２次元観察モード」、「前方３次元観察モード」の３つである。決定された観察モードは、入力装置４０４を介して画像処理装置４に入力された後、コントローラ３へ送られる。
そして、コントローラ３の判定部３１５は、決定された観察モードが「側方観察モード」であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。通常、施術者は、カテーテル１を挿入し、奥までカテーテル１が到達すると、カテーテル１を引き戻しつつ、観察を行う。従って、「前方観察モード」が行われた後、「側方観察モード」が行われる。
ステップＳ１０２の結果、「側方観察モード」ではない場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、コントローラ３の判定部３１５は、「前方２次元観察モード」であるか否かを判定する（Ｓ１１１）。
【００６６】
ステップＳ１１１の結果、「前方２次元観察モード」である場合（Ｓ１１１→Ｙｅｓ）、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、「前方２次元観察モード」でカテーテル１の先端制御・画像処理を行うことで前方２次元観察処理を行う（Ｓ１１２）。なお、ステップＳ１１２の処理は後記する。その後、コントローラ３の判定部３１５は別モードで観察が行われるか否かを判定する（Ｓ１３１）。別モードで観察が行われるか否かは、画像処理装置４の入力装置４０４を介して画像処理装置４に入力された後、コントローラ３へ送られる情報に従って判定される。
ステップＳ１３１の結果、別モードで観察が行われる場合（Ｓ１３１→Ｙｅｓ）、ＯＣＴカテーテルシステムＺはステップＳ１０１へ処理を戻す。
ステップＳ１３１の結果、別モードで観察が行われない場合（Ｓ１３１→Ｎｏ）、ＯＣＴカテーテルシステムＺは処理を終了する。
【００６７】
ステップＳ１１１の結果、「前方２次元観察モード」ではない場合（Ｓ１１１→Ｎｏ）、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、「前方３次元観察モード」でカテーテル１の先端制御・画像処理を行うことで前方３次元観察処理を行う（Ｓ１１３）。なお、ステップＳ１１３の処理は後記する。その後、コントローラ３の駆動装置制御部３１２はステップＳ１３１の処理を行う。
【００６８】
また、ステップＳ１０２の結果、「側方観察モード」である場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、「側方観察モード」でカテーテル１の先端制御・画像処理を行うことで側方観察処理を行う（Ｓ１２１）。なお、ステップＳ１２１の処理は後記する。その後、コントローラ３の駆動装置制御部３１２はステップＳ１３１の処理を行う。
【００６９】
（前方２次元観察モード）
ここで、図１１のステップＳ１１２における前方２次元観察処理を説明する。
図１２は、第１実施形態で用いられる前方２次元観察処理の処理手順を示すフローチャートである。
前方２次元観察モードは、主に血管の完全閉塞部の通過支援等に使用される。そのため、前方２次元観察モードは、カテーテル１の挿入時に使用される。さらに、前方２次元観察モードは、リアルタイムに断層像が更新され続ける。
【００７０】
画像処理装置４の入力装置４０４を介して、動作パターンが画像処理装置４に入力される（Ｓ２０１）。動作パターンは、参照ミラー２３の移動パターン、光ファイバ１１の走査パターン、カテーテル１の挿入パターン等である。そして、光ファイバ１１の走査パターンとは、光ファイバ１１の回転半径の変化パターン、回転速度のパターン等である。画像処理装置４に入力された動作パターンはコントローラ３へ送られる。
ユーザが、画像処理装置４の入力装置４０４を、観察開始を指示すると、ＯＣＴカテーテルシステムＺは観察を開始する（Ｓ２０２）。
【００７１】
観察が開始されると、トリガ信号が画像処理装置４へ送られ、コントローラ３の参照ミラー制御部３１１、駆動装置制御部３１２、光源制御部３１３がそれぞれの制御対象を制御することで参照ミラー２３、駆動装置１３、光源５が制御される（Ｓ２１１）。このとき、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、規定の動作パターンでの光ファイバ走査、参照光路長変化（参照ミラー２３の移動）、カテーテル１の挿入、又は、ステップＳ２０１で入力された動作パターンに従ってデータの取得を開始する。参照光路２の変化、光ファイバ１１の回転半径変化、光ファイバ１１の回転角度変化は、図９に示す動作パターンが用いられる。
【００７２】
そして、検出器７が検出した情報を画像処理装置４が観察データとして取得する（Ｓ２１２）。
画像処理装置４のマッピング処理部４１１は、図６で説明した極座標、式（３）及び式（４）を用いたマッピング手法によってマッピング処理を行う（Ｓ２２１）。これにより、再構成画像が生成される。
【００７３】
その後、画像処理装置４の画像補正部４１２が、必要に応じて再構成画像の正方格子（ピクセル）へのリマッピングや画像のゆがみ補正等の画像補正処理を行う（Ｓ２２２）。
そして、画像処理装置４の表示処理部４１３が、生成した再構成画像を表示装置４０５に表示する（Ｓ２２３）とともに、保存処理部４１４が生成した再構成画像を記憶装置４０３に保存する（Ｓ２２４）。
【００７４】
そして、コントローラ３の判定部３１５は、カテーテル１の挿入が終了したか否かを判定する（Ｓ２３１）。
ステップＳ２３１の結果、カテーテル１の挿入が終了していない場合（Ｓ２３１→Ｎｏ）、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、ステップＳ２０２へ処理を戻す。
ステップＳ２３１の結果、カテーテル１の挿入が終了している場合（Ｓ２３１→Ｙｅｓ）、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、図１１のステップＳ１３１へ処理をリターンする。
なお、「前方２次元観察モード」の場合、カテーテル移動装置８は、ステップＳ２０２〜Ｓ２３１の間、カテーテル１を移動（挿入）させ続ける。
【００７５】
（前方３次元観察モード）
次に、図１１のステップＳ１１３における前方３次元観察処理について説明する。
図１３は、第１実施形態で用いられる前方３次元観察処理の処理手順を示すフローチャートである。
画像処理装置４の入力装置４０４を介して、動作パターンが画像処理装置４に入力される（Ｓ３０１）。動作パターンは、参照ミラー２３の移動パターン、光ファイバ１１の走査パターン、カテーテル１の挿入のパターン等である。そして、光ファイバ１１の走査パターンとは、光ファイバ１１の回転半径の変化パターン、回転速度のパターン等である。画像処理装置４に入力された動作パターンはコントローラ３へ送られる。
ユーザが、画像処理装置４の入力装置４０４を、観察開始を指示すると、ＯＣＴカテーテルシステムＺは観察を開始する（Ｓ３０２）。
【００７６】
観察が開始されると、トリガ信号が画像処理装置４へ送られ、コントローラ３の参照ミラー制御部３１１、駆動装置制御部３１２、光源制御部３１３がそれぞれの制御対象を制御することで参照ミラー２３、駆動装置１３、光源５が制御される（Ｓ３１１）。このとき、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、規定の動作パターンでの光ファイバ走査、参照光路長変化（参照ミラー２３の移動）、カテーテル１の挿入、又は、ステップＳ３０１で入力された動作パターンに従ってデータの取得を開始する。参照光路２の変化、光ファイバ１１の回転半径変化、光ファイバ１１の回転角度変化は、図１０に示す動作パターンが用いられる。
そして、検出器７が検出した情報を画像処理装置４が観察データとして取得する（Ｓ３１２）。
【００７７】
次に、コントローラ３の判定部３１５は、画像処理装置４が１つの断層像分の観察データを取得したか否かを判定する（Ｓ３２１）。１つの断層像分の観察データを取得したか否かは、光ファイバ１１の回転半径等を基に判定される。
ステップＳ３２１の結果、１つの断層像分の観察データを取得していない場合（Ｓ３２１→Ｎｏ）、ＯＣＴカテーテルシステムＺはステップＳ３１１へ処理を戻す。
ステップＳ３２１の結果、１つの断層像分の観察データを取得している場合（Ｓ３２１→Ｙｅｓ）、画像処理装置４のマッピング処理部４１１は、図６で説明した円筒座標、式（５）〜（８）を用いたマッピング手法によってマッピングを行う（Ｓ３３１）。これにより、再構成画像が生成される。
【００７８】
その後、画像処理装置４の画像補正部４１２が、必要に応じて再構成画像の正方格子（ピクセル）へのリマッピングや画像のゆがみ補正等の画像補正処理を行う（Ｓ３３２）。
そして、画像処理装置４の表示処理部４１３が、生成した再構成画像を表示装置４０５に表示する（Ｓ３３３）とともに、保存処理部４１４が生成した再構成画像を記憶装置４０３に保存する（Ｓ３３４）。
【００７９】
その後、コントローラ３の判定部３１５は、カテーテル１の挿入が終了したか否かを判定する（Ｓ３４１）。
ステップＳ３４１の結果、カテーテル１の挿入が終了していない場合（Ｓ３４１→Ｎｏ）、カテーテル移動装置８はカテーテル１を移動（挿入）させ（Ｓ３４２）、ＯＣＴカテーテルシステムＺはステップＳ３１１へ処理を戻す。
【００８０】
ステップＳ３４１の結果、カテーテル１の挿入が終了している場合（Ｓ３４１→Ｙｅｓ）、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、図１１のステップＳ１３１へ処理をリターンする。
【００８１】
（側方観察モード）
次に、図１１のステップＳ１２１における側方観察処理を説明する。
図１４は、第１実施形態で用いられる側方観察処理の処理手順を示すフローチャートである。
画像処理装置４の入力装置４０４を介して、動作パターンが画像処理装置４に入力される（Ｓ４０１）。動作パターンは、参照ミラー２３の移動パターン、光ファイバ１１の走査パターン、カテーテル１の引き戻しのパターン等である。そして、光ファイバ１１の走査パターンとは、光ファイバ１１の回転半径の変化パターン、光ファイバ１１の回転速度のパターン等である。
ユーザが、画像処理装置４の入力装置４０４を、観察開始を指示すると、ＯＣＴカテーテルシステムＺは観察を開始する（Ｓ４０２）。
【００８２】
観察が開始されると、トリガ信号が画像処理装置４へ送られ、コントローラ３の参照ミラー制御部３１１、駆動装置制御部３１２、光源制御部３１３がそれぞれの制御対象を制御することで参照ミラー２３、駆動装置１３、光源５が制御される（Ｓ４１１）。このとき、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、規定の動作パターンでの光ファイバ走査、参照光路長変化（参照ミラー２３の移動）、カテーテル１の挿入、又は、ステップＳ４０１で入力された動作パターンに従ってデータの取得を開始する。参照光路２の変化、光ファイバ１１の回転半径変化、光ファイバ１１の回転角度変化は、図７に示す動作パターンが用いられる。
そして、検出器７が検出した情報を画像処理装置４が観察データとして取得する（Ｓ４１２）。
【００８３】
次に、コントローラ３の判定部３１５は、画像処理装置４が１つの断層像分の観察データを取得したか否かを判定する（Ｓ４２１）。１つの断層像分の観察データを取得したか否かは、参照ミラー２３の位置等を基に判定される。
ステップＳ４２１の結果、１つの断層像分の観察データを取得していない場合（Ｓ４２１→Ｎｏ）、ＯＣＴカテーテルシステムＺはステップＳ４１１へ処理を戻す。
ステップＳ４２１の結果、１つの断層像分の観察データを取得している場合（Ｓ４２１→Ｙｅｓ）、コントローラ３の判定部３１５は、カテーテル１の引き戻しが終了したか否かを判定する（Ｓ４２２）。
ステップＳ４２２の結果、カテーテル１の引き戻しが終了していない場合（Ｓ４２２→Ｎｏ）、カテーテル移動装置８はカテーテル１を移動させ（引き戻させ）（Ｓ４２３）、ＯＣＴカテーテルシステムＺはステップＳ４１１へ処理を戻す。
【００８４】
ステップＳ４２２の結果、カテーテル１の引き戻しが終了している場合（Ｓ４２２→Ｙｅｓ）、画像処理装置４のマッピング処理部４１１は、図６で説明した極座標、式（１）及び式（２）を用いたマッピング手法によってマッピングを行う（Ｓ４３１）。これにより、再構成画像が生成される。
【００８５】
その後、画像処理装置４の画像補正部４１２が、必要に応じて再構成画像の正方格子（ピクセル）へのリマッピングや画像のゆがみ補正等の画像補正処理を行う（Ｓ４３２）。
そして、画像処理装置４の表示処理部４１３が、生成した再構成画像を表示装置４０５に表示する（Ｓ４３３）とともに、保存処理部４１４が生成した再構成画像を記憶装置４０３に保存し（Ｓ４３４）、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、図１１のステップＳ１３１へ処理をリターンする。
【００８６】
なお、図１４では、ステップＳ４１１〜Ｓ４２３の処理が終了後に、ステップＳ４３１〜Ｓ４３４の処理が行われている。すなわち、すべての観察データが揃った後に、画像処理装置４が画像の再構成・表示を行っている。しかし、これに限らず、ステップＳ４１１〜Ｓ４２３の処理と、ステップＳ４３１〜Ｓ４３４の処理とが並行して行われてもよい。すなわち、リアルタイムで画像処理装置４が画像の再構成・表示を行われるようにしてもよい。
【００８７】
第１実施形態で用いられるＯＣＴカテーテルシステムＺによれば、反射ミラー１２及び駆動装置１３を設けたことで、安価なタイムドメイン式のＯＣＴカテーテルシステムＺでもカテーテル１を交換することなく、側方観察と前方観察とを切り替えることが可能となる。このようにすることで、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、前方観察で血管内が閉塞等をしていないかを確認しながら血管内にカテーテル１を挿入し、カテーテル１の挿入が完了すると、そのまま、側方観察しながらカテーテル１を引き抜いていくことが可能となる。なお、側方観察しながらカテーテル１を挿入していくことも可能である。
【００８８】
また、反射ミラー１２及び駆動装置１３を設けたことで、光ファイバ１１をカテーテル１の内部で高速に回転させて観察データを取得することができる。これにより、安価なタイムドメイン式のＯＣＴカテーテルシステムＺでも、高速に観察データを取得することができる。
さらに、カテーテル１全体を回転させる必要がないので、適切に血管内へ挿入するための機構が不要となる。
【００８９】
特に、反射ミラー１２を、円錐台の形状を有するとともに、中空部Ｈｏを有し、円錐台の周囲を反射部Ｒｆとすることで、安価かつ容易に反射ミラー１２を作成することができる。
【００９０】
そして、同期制御部３１４が参照ミラー２３の位置と、駆動装置１３の動作とを同期して管理することにより、現在の観察点がどの位置に相当するかを管理する。これにより、観察点の位置を精度よく管理することができるため、ゆがみのない断層像を得ることができる。
【００９１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
（カテーテル先端部構成）
図１５は、第２実施形態で用いられるカテーテル先端部の構成例を示す図である。なお、図１５において、図１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略し、図１と異なる構成について説明する。
図１５は、カテーテル１ａのカバー１６及び透明カバー１７ａについて、カテーテル１１ａの中心軸に対して並行な面における断面図を示している。図１に示すカテーテル１の構成との差異は、図１に示される反射ミラー１２の代わりに、透明カバー１７ａと一体に形成されている反射ミラー１２ａを有している点である。
【００９２】
ここで、反射ミラー１２ａは、図１５に示すように、断面が直角三角形の形状を有している。そして、この直角三角形は、その斜辺がカテーテル１ａの先端側を向くように構成されている。反射ミラー１２ａは、この直角三角形がカテーテル１ａの中心軸に対して回転した回転体の形状を有している。
【００９３】
また、反射ミラー１２ａは、透明カバー１７ａと同じ透明な部材で構成されている。そして、太線で示す面（つまり、直角三角形の断面の斜辺）には金属がコーティングされ、破線で示すように光を反射可能となっている（反射部Ｒｆ）。図１５において反射部Ｒｆは太線で示している。なお、材料の屈折率が十分大きく、金属のコーティングを施さなくても全反射が見込める場合にはその限りではない。破線Ｐｈ３に示すように、光ファイバ１１の傾き角度が閾値よりも大きい場合、光は、この反射ミラー１２ａの奥側の面から入射し、反射部Ｒｆで反射され、透明カバー１７ａを通過して、カテーテル１ａの側方に照射される。
なお、反射ミラー１２ａの中央部（反射部Ｒｆ以外の部分）を通った光については前方の第２レンズ１５を通過してカテーテル１の前方に照射される。
その他のＯＣＴカテーテルシステムＺの動作は第１実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００９４】
なお、第２実施形態において、反射ミラー１２ａは、その断面が直角三角形の形状を有しているものとしたが、光ファイバ１１の先端から射出された光が側方に照射される構成であれば、これに限らない。例えば、反射ミラー１２ａの断面が直角三角形ではない三角形の形状を有していてもよい。あるいは、反射ミラー１２ａの断面が扇形の形状を有していてもよい。この場合、扇形の孤の部分がカテーテル１ａの先端側を向くように構成される。
【００９５】
第２実施形態によれば、透明カバー１７ａと、反射ミラー１２ａとを一体で形成することで、部品点数を少なくすることができ、製造工程を少なくすることができる。
【００９６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
（システム）
図１６は、第３実施形態で用いられるＯＣＴカテーテルシステムの構成を示す図である。
第３実施形態では、タイムドメイン式ＯＣＴの特性を利用し、病変部の組織性状推定を可能とする実施形態について説明する。なお、図１６において、図３と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図１６に示すＯＣＴカテーテルシステムＺａの構成において、図３に示すＯＣＴカテーテルシステムＺとの差異は、図３の光源５に対応する部分が中心波長の異なる複数の光源５（第１光源（光源部）５ａ、第２光源（光源部）５ｂ及び第３光源（光源部）５ｃ）で構成されている点である。図１６中では一例として３つの波長の光を発光する光源５（第１光源５ａ、第２光源５ｂ及び第３光源５ｃ）が使用されているが、３つに限らない。第１光源５ａ、第２光源５ｂ及び第３光源５ｃそれぞれから出力された光は光ファイバカプラ６ａによって１本の光ファイバ１１へまとめられる。なお、第３実施形態におけるカテーテル先端部の構造、計測時の光ファイバ１１の動作、画像再構成方法は、第１実施形態又は第２実施形態と同様である。
【００９７】
次に第３実施形態で用いられるＯＣＴカテーテルシステムＺａを用いた組織性状の評価方法について説明する。血管壁へ照射され、戻ってくる信号光の強度は血管壁表面からの距離に応じて減衰する。減衰量は組織の光吸収係数と光散乱係数によって決定される。これらは光の波長に応じて値が決まる。ある波長λに対する吸収係数をμａ（λ）とし、散乱係数をμｓ（λ）とすると血管壁表面からの距離の変化量Δｚに対する強度変化量（減衰量）ΔＩは、以下の式（９）で示される。
【００９８】
ΔＩ＝２［μａ（λ）＋μｓ（λ）］Δｚ  ・・・（９）
【００９９】
式（９）における係数「２」は光が往復することによる係数である。第１光源５ａ、第２光源５ｂ及び第３光源５ｃそれぞれの波長に対して血管壁表面からの距離に対する信号の減衰量を求めることにより、強度変化量（減衰量）ΔＩの波長に対する依存性を得ることができる。強度変化量（減衰量）ΔＩの波長に対する依存性は組織の性状に対して決まっており、強度変化量（減衰量）ΔＩの相対的な変化から組織の性状を推定することができる。
【０１００】
（フローチャート）
図１７は、第３実施形態で用いられるＯＣＴカテーテルシステムにおける処理手順を示すフローチャートである。
図１７に示す処理は側方観察処理のみで用いられるものである。
図１７は、図１４のステップＳ４１１，Ｓ４１２に相当する処理である。
まず、第１光源５ａによって波長１の光が発光される（Ｓ５０１）。そして、検出器７で検出された波長１の干渉信号を観察データとして画像処理装置４が取得する（Ｓ５０２）。次に、第２光源５ｂによって波長２の光が発光される（Ｓ５０３）。そして、検出器７で検出された波長２の干渉信号を観察データとして画像処理装置４が取得する（Ｓ５０４）。続いて、第３光源５ｃによって波長３の光が発光される（Ｓ５０５）。そして、検出器７で検出された波長３の干渉信号を観察データとして画像処理装置４が取得する（Ｓ５０６）。
【０１０１】
ステップＳ５０１，Ｓ５０３，Ｓ５０５が図１４のステップＳ４１１に相当し、ステップＳ５０２，Ｓ５０４，Ｓ５０６が図１７のステップＳ４１２に相当する。
【０１０２】
なお、ここでは、同一観察部分について波長１の断層像が取得された後、波長２の断層像を取得し、波長３の断層像を取得している。すなわち、図７のＴｉｍｇの間、波長１を照射し続け、カテーテル１を移動させずに、次のＴｉｍｇの間、波長２を照射し続ける。そして、波長２の照射終了後、次のＴｉｍｇの間、波長３を照射し続けた後、カテーテル移動装置８がカテーテル１を移動する。
しかしながら、これに限らず、例えば、図９のＴｃｙｃ毎に、照射する波長が波長１→波長２→波長３→波長１→・・・と切り替えられてもよいし、所定時間毎に、照射する波長が波長１→波長２→波長３→波長１→・・・と切り替えられてもよい。
その後、式（９）を用いて算出される強度変化量ΔＩを基に、取得した信号の波長に対する依存性から推定した組織性状の分布をマッピングする（図１４のＳ４３１）。その他の動作については図１４の処理と同様である。
【０１０３】
第３実施形態によれば、ＯＣＴカテーテルシステムＺａは光の波長に対する応答の違いから組織性状の推定を行うことができる。具体的には、ＯＣＴカテーテルシステムＺａは複数個の波長に対して干渉信号の計測を行い、波長に対する信号量の変化から組織性状を推定する。このようにすることで、推定した組織性状を診断や治療に活用することができる。
【０１０４】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
光源５（図３参照）は中心波長が異なる複数の低コヒーレンス光が出力できるものであればよい。そこで、第４実施形態では、図３に示す光源５を広帯域低コヒーレンス光源とし、干渉信号から必要な部分のスペクトルを抽出して利用するような構成とする。なお、ＯＣＴカテーテルシステムＺは、光源５が広帯域低コヒーレンス光源となること、画像処理装置４が図１８に示す画像処理装置４ａとなること以外は第１実施形態と同様の構成を有する。
なお、第４実施形態に記載の手法も、第３実施形態に記載の手法と同様、側方観察処理のみで用いられる手法である。
【０１０５】
（画像処理装置）
図１８は、第３実施形態に係る画像処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。
図１８において、図５と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図１８に示す画像処理装置４ａは、フィルタ部４１５を有している点が図５に示す画像処理装置４と異なっている。
フィルタ部４１５は、広帯域波長の低コヒーレンス光を発する光源５（広帯域低コヒーレンス光源）から射出された光による参照光、信号光の合波から、所定の波長の結果を抽出する。
【０１０６】
（フローチャート）
図１９は、第３実施形態に係る側方観察処理の手順を示すフローチャートである。図１９において、図１４と同様の処理については、図１４と同一のステップ番号を付して説明を省略する。
図１９に示す処理では、ステップＳ４２２で「Ｙｅｓ」が選択された後、画像処理装置４のフィルタ部４１５が、取得した観察データから、所定の波長の結果を抽出するフィルタ処理を行う（Ｓ４４１）。
その後、マッピング処理部４１１は、抽出された各波長の結果（観察データ）を用いてマッピング処理を行う（Ｓ４３１ａ）。ステップＳ４３１ａでは、図１４のステップＳ４３１の処理が、ステップＳ４４１で抽出された各波長の結果（観察データ）に対して行われる。
【０１０７】
第３実施形態では、第１光源５ａ、第２光源５ｂ、第３光源５ｂ等、複数の光源５を設置しなければならないので、コストがかかる上、光源５を設置するためのスペースを確保する必要がある。第４実施形態によれば、１つの光源５で済むのでコストが第３実施形態ほどかからず、光源５を設置するためのスペースを小さくすることができる。
【０１０８】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明する。
（反射ミラー）
図２０は、第５実施形態で用いられる反射ミラーの断面図である。
図２０に示す反射ミラー１２ｂは、ガラス等の透明な部材を円錐台形状に成形した後、外側周囲を金属でコーティングしたことで反射部Ｒｆとしたものである。図２０では、反射部Ｒｆを太線で示している。従って、反射ミラー１２ｂは、内部が透明な物質（屈折率の低い物質）で満たされている。
【０１０９】
図４に示す反射ミラー１２は、中空部Ｈｏの周囲にバリ等が生じるおそれがあるが、図２０に示す反射ミラー１２によれば、バリ等が生じることを抑制することができる。
図２０に示す反射ミラー１２ｂの材質としては、屈折率０．９以下の物質等が好ましい。
【０１１０】
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１１１】
例えば、反射ミラー１２，１２ａの側面形状を調整することにより、光ファイバ１１の回転半径によって反射ミラー１２，１２ａにおける反射角度が変わるようにしてもよい。このようにすることで、光ファイバ１１の回転半径を変えるだけで、複数の観察点の計測ができるようなる。
【０１１２】
また、前記した各構成、機能、各部３１１〜３１５、記憶装置４０３等は、それらの一部又はすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、図４及び図５に示すように、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ３０２，４０２等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤ（Hard Disk）に格納すること以外に、メモリ３０１，４０１や、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１，１ａ  カテーテル
２      参照光路
３      コントローラ
４，４ａ  画像処理装置
５      光源（光源部）
５ａ    第１光源（光源部）
５ｂ    第２光源（光源部）
５ｃ    第３光源（光源部）
６，６ａ  光ファイバカプラ（分岐部）
７      検出器（検出部）
８      カテーテル移動装置
１１    光ファイバ（光ファイバ部）
１２，１２ａ，１２ｂ  反射ミラー（ミラー部）
１３    駆動装置（駆動部）
１４    第１レンズ
１５    第２レンズ
１６    カバー
１７，１７ａ  透明カバー
２１    レンズ
２２    偏光板
２３    参照ミラー（参照ミラー部）
３１１  参照ミラー制御部
３１２  駆動装置制御部
３１３  光源制御部
３１４  同期制御部
３１５  判定部
４１１  マッピング制御部
４１２  画像補正部
４１３  表示処理部
４１４  保存処理部
４１５  フィルタ部
Ｈｏ    中空部
Ｒｆ    反射部
Ｚ，Ｚａ  ＯＣＴカテーテルシステム（タイムドメイン式ＯＣＴカテーテルシステム）
【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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【図１８】
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【図１９】
2018079225.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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