(57)【要約】      （修正有）【課題】波長掃引光源からプローブ先端までの光路上に異常が発生したとき、その位置を特定することができる波長掃引を利用した光干渉断層診断装置の提供。【解決手段】波長掃引光源１０３からプローブ１０１の先端のイメージングコア２５０に至る光路上に、複数のＦＢＧ素子２８１〜２８５を設ける。個々のＦＢＧ素子は、波長掃引光源が出力する全波長範囲における画像診断に用いる波長範囲から外れ、かつ互いに異なる波長の光を反射させる特性を持たせ、反射した光が有無を解析し、ＦＢＧ素子に測定光が到達しいるか否か、否の場合にはどのＦＢＧ素子まで到達しているか否かを判定する。【選択図】図２
2015066056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管の内腔面に向けて光を出射し、その反射光を検出するイメージングコアを収容するプローブを用い、前記イメージングコアを回転させると共に光信号の送受信を実行することで、血管内の情報を取得し、血管画像を再構成する光干渉を利用した画像診断装置であって、
波長掃引光源と、
当該波長掃引光源から前記イメージングコアに至る光路の間の予め設定された位置に設けられ、前記波長掃引光源が出力する全波長範囲のうち前記血管画像の再構成に用いる有効波長範囲を除く非有効範囲内の波長の光を反射する特性を有する少なくとも１つのＦＢＧ（ファイバー・ブラッグ・グレーティング）素子と
を有することを画像診断装置。
【請求項２】
前記ＦＢＧ素子が反射する波長の光の有無を判定する判定手段と、
該判定手段の判定結果を報知する報知手段と
を更に有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３】
前記判定手段は、
前記イメージングコアからの測定光と、前記波長掃引光源からの光を分波して得られた参照光との合波である干渉光データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された干渉光データ中の、前記ＦＢＧ素子が反射する波長の光を前記波長掃引光源が出射したタイミングに対応するアドレス位置のデータを解析して判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像診断装置。
【請求項４】
前記判定手段は、
前記波長掃引光源からの光を分波する光カップラと、
該光カップラで分波した光を受信し、前記ＦＢＧ素子と同数であって、それぞれと同じ波長の光を反射する参照用ＦＢＧ素子と、
該複数の参照用ＦＢＧ素子それぞれが反射した光を電気信号に変換することで、前記ＦＢＧ素子からの反射光の検出タイミング信号を生成する信号生成手段と、
該信号生成手段で生成した信号をトリガに、該当するＦＧＢ素子からの反射光があったか否かを示す情報を保持する保持手段と
を有することを特徴とする請求項２に記載の画像診断装置。
【請求項５】
前記波長掃引光源から前記イメージングコアまでに介在する、物理的に独立した光ファイバのそれぞれに少なくとも１つのＦＢＧ素子を設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像診断装置。
【請求項６】
被検者の血管の内腔面に向けて光を出射し、その反射光を検出するイメージングコアを収容するプローブを接続し、前記イメージングコアを回転させると共に所定速度で前記プローブに沿って移動させるプルバック部と、
波長掃引光源と、
当該波長掃引光源から出力された光を、前記プローブに向けて供給するための測定光、及び、干渉させるための参照光とに分波するとともに、前記プローブからの前記反射光と前記参照光とを合波するための光カップラと、
該光カップラから前記イメージングコアまでに介在する光ファイバ上の異なる位置に設けられ、それぞれが互いに異なる波長の光を反射する特性を有し、かつ、前記波長掃引光源が出力する全波長範囲のうち、前記血管画像の再構成に用いる有効波長範囲を除く非有効範囲内の波長の光を反射する特性を有する複数のＦＢＧ素子と
を有する画像診断装置における制御方法であって、
前記光カップラを介して受信した前記反射光と前記参照光との合波を解析し、前記光カップラに対する末端のＦＢＧ素子まで前記測定光が到達しているか否か、及び、到達していない場合には前記光カップラからどのＦＢＧ素子まで前記測定光が到達しているのかを判定する判定工程と、
該判定工程による判定結果を報知する報知工程と
を有することを特徴とする画像診断装置の制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のプログラムを格納したコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項９】
被検者の血管の内腔面に向けて光を送信するため、及びその反射光を受信するためイメージングコアを端部に設けた光ファイバを回転自在並びに軸方向に移動自在に収容し、波長掃引光源を用いた画像診断装置と接続するためのアダプタとを有する、光干渉用プローブであって、
前記光ファイバは、前記波長掃引光源が発生する光の全波長域中、画像診断のために利用する有効波長範囲を除いた非有効範囲内の波長の光を反射する特性を有するＦＢＧ（ファイバー・ブラッグ・グレーティング）素子を少なくとも１つ有することを特徴とする光干渉用プローブ。
【請求項１０】
前記ＦＢＧ素子は、前記アダプタが存在する側の前記光ファイバの端部に設けられることを特徴とする請求項９に記載の光干渉用プローブ。
【請求項１１】
前記ＦＢＧ素子は、前記イメージングコアが位置する前記光ファイバの端部に設けられることを特徴とする請求項８に記載の光干渉用プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光干渉を用いた画像診断装置及びその制御方法、並びに画像診断装置に用いられるプローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バルーンカテーテル、ステント等の高機能カテーテルによる血管内治療が行われている。この手術前の診断、或いは、手術後の経過確認のため、光干渉断層診断装置（ＯＣＴ:Optical Coherence Tomography）等の画像診断装置が用いられるのが一般的になってきた。
【０００３】
光干渉断層診断装置は、光学レンズと光学ミラーを有するイメージングコアを先端に取り付けた光ファイバを内蔵し、少なくとも先端部が透明なシースを有するプローブを用いる。そして、そのプローブを患者の血管内に導き、イメージングコアを回転させながら、光学ミラーを介して血管壁に光を照射し、血管からの反射光を再度、その光学ミラーを介して受光することでラジアル走査を行い、得られた反射光を元に血管の断面画像を構成するものである。そして、この光ファイバを回転させながら、所定速度で引っ張る操作（一般にプルバックと呼ばれる）を行うことで、血管の長手方向の内壁の３次元画像を形成する（特許文献１）。また、ＯＣＴの改良型として、波長掃引を利用した光干渉断層診断装置（ＳＳ−ＯＣＴ:Swept-source Optical coherence Tomography）も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６７８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光干渉断層診断装置では、装置内の光源から、上記のイメージングコアまでの間に、いくつかの独立した光ファイバが介在し、それらの間を光学的に接続している。特に、診断装置内、診断装置とプルバックを行うプルバック部間、プルバック部とイメージングコア間それぞれで独立した光ファイバを有する。プルバック部とイメージングコア間で光ファイバを独立するのは、装置の特性上、イメージングコア部は使い捨て、プルバック部は何度も使用するためである。
【０００６】
また、診断装置とプルバックを行うプルバック部間を、装置内の光ファイバと独立するのは、装置の特性上、イメージングコア部は使い捨て、プルバック部は何度も使用するためである。
装置外にプルバック部を設ける関係で、プルバック部の配置位置の自由度を維持するためである。
【０００７】
さて、診断装置内には、光源からの光を装置外に光を出射するためや、参照光を得るためなど、光ファイバカップラなどを介在させて光ファイバを収納することになるが、装置内の光ファイバは装置の筐体に保護されており、よほどのことがない限り、光ファイバが折れるなどの問題は発生しない。
【０００８】
しかし、診断装置とプルバック部との間の光ファイバはユーザーによる引っかけや踏みつけなどのストレスを受ける。また、プルバック部とイメージングコア間の光ファイバは、回転による捩れや、測定対象位置まで導くために曲げなどのストレスを受ける。このようなストレスや経年によるストレスの蓄積により、光ファイバ内に光学的な切断が発生する。一旦、この光学的切断が発生すると、診断が行えないので、プローブの交換や、プルバック部と装置間のケーブル（扱いを容易にするため電気信号線と光ファイバを束ねている場合が多い）の交換を行うことになる。
【０００９】
しかしながら、光ファイバの光学的切断が発生した場合、診断画像の生成に失敗するのでユーザーは何らかの異常が発生したことは把握できるものの、その原因がどこになるのかまでは把握することは難しい。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。そして、本願発明は、特に波長掃引を利用した光干渉断層診断装置にて、波長掃引光源からプローブ先端までの光路上に異常が発生したとき、その位置を特定する技術を提供しようとするものである。また、その際に、ユーザーに対して、どのように対処すべきなのかを示す情報を提供可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の一態様では、以下に示す画像診断装置が提供する。すなわち、
血管の内腔面に向けて光を出射し、その反射光を検出するイメージングコアを収容するプローブを用い、前記イメージングコアを回転させると共に光信号の送受信を実行することで、血管内の情報を取得し、血管画像を再構成する光干渉を利用した画像診断装置であって、
波長掃引光源と、
当該波長掃引光源から前記イメージングコアに至る光ファイバの予め設定された位置に設けられ、前記波長掃引光源が出力する全波長範囲のうち前記血管画像の再構成に用いる有効波長範囲を除く非有効範囲内の波長の光を反射する特性を有する少なくとも１つのＦＢＧ素子とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、波長掃引を利用した光干渉断層診断装置にて、波長掃引光源からプローブ先端までの光路上に異常が発生したとき、その位置を特定することができる。従って、ユーザーに対して、どのように対処すべきなのかを示す情報を提供することも可能になる。
【００１３】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像診断装置１００の全体構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態における画像診断装置１００のブロック構成図である。
【図３】血管内のラジアルスキャンを説明するための図である。
【図４】波長掃引光源が出射する光の時間軸に対する波長の変化を表す図である。
【図５】スキャンして得られたデータの格納状態を示す図である。
【図６】診断処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】診断処理のエラー処理手順を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態における画像診断装置１００のブロック構成図である。
【図９】第２の実施形態における診断部のブロック構成図である。
【図１０】第３の実施形態における診断部のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の一実施の形態に係わる波長掃引を利用した画像診断装置１００の全体構成の一例を示す図である。
【００１７】
画像診断装置１００は、プローブ１０１と、プルバック部１０２と、操作制御装置１０３で構成され、プルバック部１０２と操作制御装置１０３は、コネクタ１０５を介してケーブル１０４で接続されている。このケーブル１０４には、光ファイバ、並びに各種信号線が収容されている。
【００１８】
プローブ１０１は、光ファイバを回転自在に収容する。この光ファイバの先端には、操作制御装置１００からプルバック部１０２を介在して伝送された光（測定光）を、光ファイバの中心軸に対してほぼ直行する方向に送信するとともに、送信した光の外部からの反射光を受信するための光送受信部を有するイメージングコアが設けられている。
【００１９】
プルバック部１０２は、プローブ１０１に設けられたアダプタを介して、プローブ１０１内の光ファイバを保持する。そして、プルバック部１０２に内蔵されたモーターを駆動させることでプローブ１０１内の光ファイバを回転させることで、その先端に設けられたイメージングコアを回転させることが可能になっている。また、プルバック部１０２は、内蔵の直線駆動部に設けられたモーターを駆動して、プローブ１０１内の光ファイバを所定速度で引っ張る（プルバック部と呼ばれる所以である）処理も行う。
【００２０】
上記構成により、プローブを患者の血管内に案内し、プルバック部１０２に内蔵したラジアル走査モーター（図２の符号２４１）を駆動して、プローブ内の光ファイバを回転させることで、血管内の内腔面を３６０度に渡ってスキャンすることが可能になる。さらに、プルバック部１０２がプローブ１０１内の光ファイバを所定速度で引っ張ることで、血管軸に沿ったスキャンが行われることになり、結果的に血管の内側から見た断層像を構築することが可能となる。
【００２１】
操作制御装置１０３は、画像診断装置１００の動作を統括制御する機能を有する。操作制御装置１０３は、例えば、ユーザー指示に基づく各種設定値を装置内に入力する機能や、測定により得られたデータを処理し、体腔内の断層画像として表示する機能を備える。
【００２２】
操作制御装置１０３には、本体制御部１１１、プリンタ／ＤＶＤレコーダ１１１−１、操作パネル１１２及びＬＣＤモニタ１１３、等が設けられている。本体制御部１１１は、光断層画像を生成する。光断層画像は、測定により得られた反射光と光源からの光を分離することで得られた参照光とを干渉させることで干渉光データを生成するとともに、当該干渉光データに基づいて生成されたラインデータを処理することにより生成される。
【００２３】
プリンタ／ＤＶＤレコーダ１１１−１は、本体制御部１１１における処理結果を印刷したり、データとして記憶したりする。操作パネル１１２は、ユーザーが各種設定値及び指示の入力を行うユーザーインターフェースである。ＬＣＤモニタ１１３は、表示装置として機能し、例えば、本体制御部１１１において生成された断層画像を表示する。１１４は、ポインティングデバイス（座標入力装置）としてのマウスである。
【００２４】
次に、画像診断装置１００の機能構成について説明する。図２は、画像診断装置１００のブロック構成図である。以下、同図を用いて波長掃引型ＯＣＴの機能構成について説明する。
【００２５】
図中、２０１は画像診断装置の全体の制御を司る信号処理部であり、マイクロプロセッサをはじめ、いくつかの回路で構成される。２０２は信号処理部２０１内に設けられたメモリ（ＲＡＭ）である。２０３は波長掃引光源であり、異なる波長の光を時間掃引する。なお、波長掃引光源２０３から発する光の波長と時間との関係は後述する。
【００２６】
波長掃引光源２０３から出力された光は、第１のシングルモードファイバ２７１の一端に入射され、先端側に向けて伝送される。第１のシングルモードファイバ２７１は、途中の光ファイバカップラ２７２において第４のシングルモードファイバ２７５と光学的に結合されている。
【００２７】
第１のシングルモードファイバ２７１における光ファイバカップラ２７２より先端側に発した光は、コネクタ１０５を介して、第２のシングルモードファイバ２７３に導かれる。この第２のシングルモードファイバ２７３の他端はプルバック部１０２内の光ロータリージョイント２３０に接続されている。
【００２８】
一方、プローブ１０１はプルバック部１０２と接続するためのアダプタ１０１ａを有する。そして、このアダプタ１０１ａによりプローブ１０１をプルバック部１０２に接続することで、プローブ１０１が安定してプルバック部１０２に保持される。さらに、プローブ１０１内に回転自在に収容された第３のシングルモードファイバ２７４の端部が、光ロータリージョイント２３０に接続される。この結果、第２のシングルモードファイバ２７３と第３のシングルモードファイバが光学的に結合される。第３のシングルモードファイバ２７４の他方端（プローブ１０１の先頭部分側）には、光を回転軸に対してほぼ直行する方向に出射するミラーとレンズを搭載したイメージングコア２５０が設けられている。
【００２９】
上記の結果、波長掃引光源２０３が発した光は、第１のシングルモードファイバ２７１、第２のシングルモードファイバ２７３、第３のシングルモードファイバ２７４を介して、第３のシングルモードファイバ２７４の端部に設けられたイメージングコア２５０に導かれる。イメージコア２５０は、この光を、ファイバの軸に直行する方向に出射するとともに、その反射光を受信し、その受信した反射光が今度は逆に導かれ、操作制御装置１０３に返される。
【００３０】
一方、光ファイバカップラ２７２に結合された第４のシングルモードファイバ２７５の反対の端部には、参照光の光路長を微調整する光路長調整機構２２０が設けられている。この光路長可変機構２２０は、プローブ１０１を交換して使用した場合の個々のプローブ１０１の長さのばらつきを吸収できるよう、その長さのばらつきに相当する光路長を変化させる光路長変更手段として機能する。そのため、第４のシングルモードファイバ２７５に端部に位置するコリメートレンズ２２５が、その光軸方向である矢印２２６にで示すように移動自在な１軸ステージ２２４上に設けられている。
【００３１】
具体的には、１軸ステージ２２４はプローブ１０１を交換した場合に、プローブ部１０１の光路長のばらつきを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する光路長変更手段として機能する。さらに、１軸ステージ２２４はオフセットを調整する調整手段としての機能も備えている。例えば、プローブ１０１の先端が生体組織の表面に密着していない場合でも、１軸ステージにより光路長を微小変化させることにより、生体組織の表面位置からの反射光と干渉させる状態に設定することが可能である。
【００３２】
１軸ステージ２２４で光路長が微調整され、グレーティング２２１、レンズ２２２を介してミラー２２３にて反射された光は再び第４のシングルモードファイバ２７５に導かれ、光ファイバカップラ２７２にて、第１のシングルモードファイバ２７１側から得られた光と混合されて、干渉光としてフォトダイオード２０４にて受光される。
【００３３】
このようにしてフォトダイオード２０４にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ２０５により増幅された後、復調器２０６に入力される。この復調器２０６では干渉した光の信号部分のみを抽出する復調処理を行い、その出力は干渉光信号としてＡ／Ｄ変換器２０７に入力される。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換器２０７では、干渉光信号を例えば９０ＭＨｚで２０４８ポイント分サンプリングして、１ラインのデジタルデータ（干渉光データ）を生成する。なお、サンプリング周波数を９０ＭＨｚとしたのは、波長掃引の繰り返し周波数を４０ｋＨｚにした場合に、波長掃引の周期（２５μｓｅｃ）の９０％程度を２０４８点のデジタルデータとして抽出することを前提としたものであり、特にこれに限定されるものではない。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換器２０７にて生成されたライン単位の干渉光データは、信号処理部２０１に入力され、一旦、メモリ２０２に格納される。そして、信号処理部２０１では干渉光データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解して深さ方向のデータ（ラインデータ）を生成し、これを座標変換することにより、血管内の各位置での光断面画像を構築し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１１３に出力する。
【００３６】
信号処理部２０１は、更に光路長調整用駆動部２０９、通信部２０８と接続されている。信号処理部２０１は光路長調整用駆動部２０９を介して１軸ステージ２２４の位置の制御（光路長制御）を行う。
【００３７】
通信部２０８は、いくつかの駆動回路を内蔵するとともに、信号処理部２０１の制御下にてプルバック部１０２と通信する。具体的には、プルバック部１０２内の光ロータリージョイント２３０による第３のシングルモードファイバの回転を行うためのラジアル走査モータ−２４１への駆動信号の供給、ラジアルモーターの回転位置を検出するためのエンコーダ部２４２からの信号受信、並びに、第３のシングルモードファイバ２８４の所定速度で引っ張るための直線駆動部２４３への駆動信号の供給である。
【００３８】
なお、信号処理部２０１における上記処理も、所定のプログラムがコンピュータによって実行されることで実現されるものとする。
【００３９】
上記構成において、プローブ１０１を患者の診断対象の血管位置（冠状動脈など）に位置させた後、ユーザーがスキャン開始の指示入力を行うと、信号処理部２０１は、波長掃引光源２０３を駆動し、ラジアル走査モーター２４１並びに直線駆動部２４３を駆動させる（以降、ラジアル走査モーター２４１と直線駆動部２４３の駆動による光の照射と受光処理をスキャニングと呼ぶ）。この結果、波長掃引光源２０３から波長掃引光が、上記のような経路でイメージングコア２５０に供給される。このとき、プローブ１０１の先端位置にあるイメージングコア２５０は回転しながら、回転軸に沿って移動することになるので、イメージングコア２５０は血管内腔面への光の出射を行うとともに、その反射光の受信も行うことになる。
【００４０】
ここで、１枚の光断面画像の生成にかかる処理を図３を用いて説明する。同図はイメージングコア２５０が位置する血管３０１の断面画像の再構成処理を説明するための図である。イメージングコア２５０の１回転（３６０度）する間に、複数回の測定光の送信と受信を行う。１回の光の送受信により、その光を照射した方向の１ラインのデータを得ることができる。従って、１回転の間に、例えば５１２回の光の送受信を行うことで、回転中心３０２から放射線状に延びる５１２個のラインデータを得ることができる。この５１２個のラインデータは、回転中心位置の近傍では密で、回転中心位置から離れるにつれて互いに疎になっていく。そこで、この各ラインの空いた空間における画素については、周知の補間処理を行なって生成していき、人間が視覚できる２次元の断面画像を生成することになる。そして、生成された２次元断面画像を互いに接続することで、３次元血管画像をえることができる。
【００４１】
光の送受信の際には、プローブ１０１のカテーテルシース自身からの反射もあるので、図示の如く、断面画像にはカテーテルシースの影３０３が形成される。また、図示の符号３０４は、プローブ３０４を患部まで案内するガイドワイヤの影である。実際には、ガイドワイヤは金属製であり、光を透過しないので、回転中心位置から見てガイドワイヤの裏側部分の画像を得ることができない。図示はあくまで概念図であると認識されたい。
【００４２】
波長掃引を利用した画像診断装置では、図３の或る１ライン分の光の出力と受信を行う期間、波長掃引光源２０３は時間軸に対して出力する光の波長を徐々に変えて出射する。波長掃引光源２０３は、公知の構成であるので特に説明はしないが、その出力する光の波長と時間との関係は図４に示す通りである。図示のごとく、波長送信光源２０３は、時間軸に対して波長λmaxからλminの光を出力する。このλmax：λminの期間が、図３の１ライン分のデータを得るための期間（実施の形態では２５μｓｅｃ）となる。ただし、先に説明したように、全波長域を利用するのではなく、再構成する画像の高い品位を維持するため、全波長域の９０％の範囲のデータを血管断面構成のための有効範囲とする。そして、波長域の両端それぞれの５％に相当する部分は非使用範囲（非有効範囲）としている。なお、ここで述べた有効範囲と非有効範囲の割合は、画像診断装置の仕様に従って決めれば良く、上記数値で本発明が限定されるものではない。
【００４３】
さて、上記構成において、操作制御装置１０３内の光ファイバは、操作制御装置１０３の筐体で保護されており、外部からのストレスを受けることは少なく、特に光学的に切断される可能性は低いと考えて良い。しかし、コネクタ１０５から先の、光ファイバ（実施の形態での第２のシングルモードファイバ２７３、第３のシングルモードファイバ２７４）はストレスを受けやすい環境下にあるので、そのどこかの箇所にて光学的な切断状態になる可能性がある。
【００４４】
本実施形態では、かかる波長掃引光源２０３からイメージングコア２５０に至るいくつかの光ファイバや、光ファイバの接続部分のいずれの箇所で光学的な切断が発生した場合、その位置を高い精度での検出と報知を行う。また、ユーザーに対して対処方法をも示すようにした。以下にその具体例を説明する。
【００４５】
ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating：「ファイバー・ブラッグ・グレーティング」)と呼ばれる光ファイバの素子（以下、ＦＢＧ素子）が知られている。ＦＢＧ素子は、光ファイバ内に周期的に屈折率変化をもたらしたファイバである。このＦＢＧは、特定の波長の光を反射させ、その波長以外の光は通過させる特性を有するものである。本実施の形態では、このＦＢＧ素子を用いて上記の課題を達成するものである。
【００４６】
本実施形態では、図２の測定光の経路上に複数のＦＢＧを設ける。図２における符号２８１、２８２、２８３、２８４、２８５がＦＢＧ素子である。実際、ＦＢＧ素子は、光ファイバの一部を成すので、測定光を導くファイバより太くなっているわけではない。図２では、その箇所（位置）の存在を示すために強調したに過ぎない。ＦＢＧ素子２８１は第１のシングルモードファイバ２７１におけるコネクタ１０５に近い位置に設ける。ＦＢＧ素子２８２は、第２のシングルモードファイバ２７３のうち、コネクタ１０５に近い位置に設ける。ＦＢＧ素子２８３は、第２のシングルモードファイバ２７３のうち、光ロータリージョイント２３０に近い位置に設ける。ＦＢＧ素子２８４は、プローブ１０１内の第３のシングルモードファイバ２７４のうち、ロータリージョイント２３０に近い端部に設ける。そして、ＦＢＧ素子２８５は、同第３のシングルモードファイバ２７４のうち、イメージングコア２５０に近い位置に設ける。
【００４７】
ここで、ＦＢＧ素子２８１、２８２、２８３、２８４、２８５が反射する波長は互いに異なり、図４に示す血管断層像に利用する有効範囲から外れた範囲の中から選ぶ。実施形態では、波長λmax-λminの９０％を有効領域としているので、波長掃引される波長範囲の両端の５％の計１０％の非有効範囲の中から５つの波長λ１乃至λ５を決めればよい。
【００４８】
ただし、ＦＢＧ素子と言えどもファイバで構成されるので、温度で少なくとも軸方法に膨張／収縮する。ＦＢＧ素子はこの膨張／収縮で反射する波長が変わり、その特性を生かして温度センサとして利用されることが知られている。本実施の形態では、λ１乃至λ５は互いに区別がつけばよい。そのためには、λ１乃至λ５の各々は、測定する環境内で変化し得る波長変化の範囲が互いに重ならないという条件のもとで選択すれば良いであろう。幸い、ＦＢＧ素子は、高い精度で反射する波長を設定できることが知られているので、利用する波長の帯域が不足することはない。
【００４９】
ここで、本実施形態では、ＦＢＧ素子２８１、２８２、２８３、２８４、２８５が反射する波長を、波長掃引光源２０３からの距離の順番にλ１、λ２、λ３、λ４、λ５であるものとして説明する。これらの波長λ１乃至λ５は、図４に示す２つの非有効範囲の中であればよく、それらの波長の大小関係は問わない。
【００５０】
イメージングコア２５０が受光する生体組織からの反射光の強度は、ＦＢＧ素子で反射する光の強度よりはるかに微弱であり、アンプ２０５はこの微弱な信号に対処する増幅率が設定されている。逆に言えば、ＦＢＧ素子で反射する光の強度は、イメージングコア２５０が受光する生体からの反射光よりはるかに強い。よってＦＢＧ素子で反射した光を受光したフォトダイオード２０４の信号をアンプ２０５で増幅した場合、その増幅後の信号はＡ／Ｄ変換器２０７では飽和してしまい最大値として出力される。
【００５１】
したがって、図４に示す１ラインの掃引期間でメモリ２０２に格納されるラインデータを調べ、非有効領域内のλ１乃至λ５に対応するアドレス位置のデータを調べ、その値がＡ／Ｄ変換器２０７での最大値を示しているか否かを判定すれば、該当するＦＢＧ素子による反射光があったか否かを判断できる。つまり、該当するＦＢＧ素子までは波長掃引光源２０３からの光が到達しているか否かを判断できる。
【００５２】
図５は、スキャニング中に、メモリ２０２に格納される干渉光データの格納状態を示している。１ライン分のデータを得る際、図４に示すごとく波長λmaxからλminまで光を利用するので、１ライン分のデータは、図５に示すごとく、波長が長い方の非有効範囲のデータ、有効範囲のデータ、波長が短い方の非有効範囲のデータとなってメモリ２０２に格納される。このうち、有効範囲のデータが断層像に利用されるのは既に説明した。本実施の形態では、非有効範囲のデータの中で、λ１、λ２、λ３、λ４、λ５に対応するアドレスを調べ、その値がＡ／Ｄ変換器２０７が出力する最大値（飽和状態値）であるか否かを調べ、最大値であるとき、該当するＦＢＧ素子までは光が到達していたと判断し、最大値以外の場合には該当するＦＢＧ素子までは光が到達していないと判断する。なお、先に説明したように、ＦＢＧ素子は温度により反射する波長が変化するので、例えば波長λ１の反射光があったか否かは、その波長λ１に対応するアドレスを中心とする±Ｃの範囲に最大値のデータがあるか否かを判断するものとする（ここで「Ｃ」は、許容誤差を示す）。
【００５３】
なお、ここでは最大値であるか否かで判断するものとしたが、例えばアンプ２０５、Ａ／Ｄ変換器４２７の精度を考慮し、Ａ／Ｄ変換器２０７が最大値の９５％以下の値が予め設定したライン数以上連続している場合、波長掃引光源２０３から該当するＦＢＧ素子まで光は到達していないと判断しても良い。
【００５４】
以上、ＦＢＧ素子２８１乃至２８４によるλ１乃至λ５の検出原理を説明した。次に、波長λ１乃至λ５の光の検出／非検出に従った信号処理部２０１のエラー処理を説明する。ただし、λ１乃至λ５のすべてが検出された場合には、正常であるものとみなす。
【００５５】
＜波長λ１の光の検出が失敗した場合＞
状態：操作制御装置（もしくは波長掃引光源２０３）の故障とみなす。
処理内容：「サービスマンもしくは専門の業者に連絡してください」という旨のメッセージをモニタ１１３に表示する。
【００５６】
＜波長λ１の光は検出され、波長λ２の光が検出されない場合＞
状態：ケーブル１０４（第２のシングルモードファイバ２７３）が操作制御装置１０３に正しく接続されていない、もしくは第２のシングルモードファイバ２７３におけるコネクタ１０５の近傍の位置に光学的切断がある。
処理内容：「コネクタ１０５の接続を確認し、それでも同じメッセージが表示されたらケーブル１０４内に断線があるのでケーブル１０４を交換してください」という旨のメッセージをモニタ１１３に表示する。
【００５７】
＜波長λ２の光は検出され、λ３の光が検出されない場合＞
状態：ケーブル１０４内の第２のシングルモードファイバ２７３に光学的切断がある。
処理内容：「ケーブル１０４内に断線があるのでケーブル１０４を交換してください」という旨のメッセージをモニタ１１３に表示する。
【００５８】
＜波長λ３の光は検出され、λ４の光が検出されない場合＞
状態：光ロータリージョイントにおける第２のシングルモードファイバ２７３と第３のシングルモードファイバ２７４が光学的に接続されていないか、第３シングルモード内の光ロータリージョイント近傍の位置に光学的切断がある。
処理内容：「プローブ１０１とプルバック部１０２との確認し、それでも同じメッセージが表示されたらプローブ１０１内に異常があるので交換してください」という旨のメッセージをモニタ１１３に表示する。
【００５９】
＜波長λ４の光は検出され、λ５の光が検出されない場合＞
状態：第３のシングルモードファイバ２７４内に光学的切断がある。
処理内容：「プローブ１０１が異常なので交換してください」という旨のメッセージをモニタ１１３に表示する。
【００６０】
上記のように対処することで、どの部位に異常があり、ユーザーにはどのように対処すべきなのかを示す情報を提供できることになる。
【００６１】
実際の信号処理部２０１における光伝達経路の診断処理の例を図６に示すフローチャートに従って説明する。なお、スキャニング処理における血管断層像を得る処理は、本願の主旨には直接には関係がないので、その説明については省略する。なお、既にプローブ１０１の先頭を被験者の血管の該当位置まで移動しているものとして説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ１にて、ユーザーによる操作パネル１１２からのスキャン開始の指示があったか否かを判断し、その指示を待つ。スキャン開始の指示があると、ステップＳ２に処理を進める。
【００６３】
先に説明したように、スキャニング処理が行われると、メモリ２０２には図５に示すラインデータが順次格納されていく。そこで、ステップＳ２では、格納されている各ラインデータにおける非有効範囲のデータ中の、λ１乃至λ５に相当するアドレス位置のデータを調べ、λ１乃至λ５の全てが正常に検出されているか否かを判断する。
【００６４】
一方、λ１乃至λ５のいずれか１つでも未検出であった場合、処理はステップＳ３に進み、エラー処理を行う。このエラー処理の一例を図７のフローチャートに示し、以下に説明する。
【００６５】
まず、ステップＳ１１では、メモリ２０２内の干渉光データを解析し、ＦＢＧ素子２８１からの波長λ１の反射光を示すデータが存在するか否かを判定する。そのデータが存在しない場合、ステップＳ１２に進み、操作制御装置（もしくは波長掃引光源２０３）の故障とみなし、対応するエラー報知の処理、すなわち、「サービスマンもしくは専門の業者に連絡してください」という旨のメッセージをモニタ１１３に表示する。
【００６６】
一方、ステップＳ１１にてＦＢＧ素子２８１からの波長λ１の反射光を示すデータが存在すると判断された場合には、ステップＳ１３に進み、ＦＢＧ素子２８２からの波長λ２の反射光を示すデータが存在するか否かを判定する。そのデータが存在しない場合、ステップＳ１４に進み、操作制御装置にケーブル１０４が正しく接続していない、もしくはケーブル内のコネクタ１０５の近傍位置に光学的切断があるものとみなし、対応するエラー報知処理を行う。実施形態では、先に説明したように、「コネクタ１０５の接続を確認し、それでも同じメッセージが表示されたらケーブル１０４内に断線があるのでケーブル１０４を交換してください」という旨のメッセージをモニタ１１３に表示する。
【００６７】
また、ステップＳ１３にてＦＢＧ素子２８２からの波長λ２の反射光を示すデータが存在すると判断された場合には、ステップＳ１５に進み、ＦＢＧ素子２８３からの波長λ３の反射光を示すデータが存在するか否かを判定する。そのデータが存在しない場合、ステップＳ１６に進み、ケーブル１０４内の第２のシングルモードファイバ２７３に光学的切断があるものとみなし、対応するエラー報知処理を行う。実施形態では、先に説明したように、「ケーブル１０４内に断線があるのでケーブル１０４を交換してください」という旨のメッセージをモニタ１１３に表示する。
【００６８】
また、ステップＳ１５にてＦＢＧ素子２８３からの波長λ３の反射光を示すデータが存在すると判断された場合には、ステップＳ１７に進み、ＦＢＧ素子２８４からの波長λ４の反射光を示すデータが存在するか否かを判定する。そのデータが存在しない場合、ステップＳ１８に進む。ここでは、光ロータリージョイントにおける第２のシングルモードファイバ２７３と第３のシングルモードファイバ２７４が光学的に接続されていないか、第３シングルモード内の光ロータリージョイント近傍の位置に光学的切断があると見なし、該当するエラー報知処理を行う。実施形態では、「プローブ１０１とプルバック部１０２との確認し、それでも同じメッセージが表示されたらプローブ１０１内に異常があるので交換してください」という旨のメッセージをモニタ１１３に表示する。
【００６９】
また、ステップＳ１７にてＦＢＧ素子２８４からの波長λ４の反射光を示すデータが存在すると判断された場合には、残りのＦＢＧ２８５からの波長λ５の反射光を示すデータが存在しない場合となる。そのため、ステップＳ１９にて、第３のシングルモードファイバ２７４内に光学的切断があるものとみなし、対応するエラー報知処理を行う。実施形態では、「プローブ１０１が異常なので交換してください」という旨のメッセージをモニタ１１３に表示する。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、波長掃引光源２０３からプローブ１０１におけるイメージングコア２５０に至る光路（各光ファイバもしくはその接続部分）に光学的切断があった場合、その位置を高い精度で検出できる。その結果、ユーザーに対しても、適切な対処法を示すメッセージを提供することも可能になる。
【００７１】
なお、上記実施の形態では、波長掃引光源２０３からイメージングコア２５０に至る光路上にＦＢＧ素子を５つ配置する例を説明したが、この数によって本願発明が限定されるものではない。
【００７２】
また、光学的な切断が最も起こりやすいのは、回転という捩れのストレスを受けるプローブ１０１内のファイバ（明細書では第３のシングルモードファイバ２７４）の、光ロータリージョイント２３０との接続する部分である。従って、この位置にＦＢＧ素子を設けることが望ましい。また、イメージングコア２５０は、被験者の測定部位まで挿入するため、いくつもの湾曲した血管内を通過するものであるので、曲げのストレスを受けやすい。そのため、イメージングコア２５０の近傍にもＦＢＧ素子を設けることが望まれる。
【００７３】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態における光路診断処理は、実際にスキャニングを行い、メモリ２０２にラインデータが格納されることを条件に実行されるものである。換言すれば、実際にスキャニングを開始しないと、光路上に光学的な切断があるか否かを判定できない。そこで、本第２の実施形態では、波長掃引光源２０３が光を出力していることを条件に、実質的にリアルタイムに光ファイバの光路上の光学的切断の有無と位置を判定する例を説明する。
【００７４】
図８は第２の実施形態における画像診断装置１００のブロック構成図である。図２と異なる点は、光路の診断を行う診断部２１０を設けた点、そのために第５のシングルモードファイバ２７７、第１のシングルモードファイバ２７１と第５のシングルモードファイバ２７７とを結合する光ファイバカップラ２７７を設けた点である。他の構成要素は、図２と同じであるので、その説明は省略する。
【００７５】
波長掃引光源２０３からイメージングコア２５０に至るファイバの長さに起因する光の伝搬時間は、ＰＤ２０４やＡ／Ｄ変換器２０８のサンプリングの周期より十分に短く、無視できる。つまり、ファイバ上であればどの位置でも、同じ時刻では同じ波長の光が流れているものと見なせる点に注意されたい。
【００７６】
かかる点を踏まえ、今、光ファイバの全域が正常であるとする。このとき、『波長掃引光源２０３がλ１の光を出射したタイミング」は、「ＦＢＧ２８１が反射したλ１の光がＰＤ２０４で受光されるタイミング」でもあると言える。よって、『波長掃引光源２０３がλ１の光を出射したタイミング』における、ＰＤ２０４からの出力信号の大きさを調べ、その大きさが閾値以上であったら、ＦＢＧ２８１までは光が到達していると考えて良い。そして、その出力信号が閾値未満であったらＦＢＧ２８１まで光が到達してない（ファイバがどこかで光学的に切断されている）と見なして良いことになる。
【００７７】
同様に、『波長掃引光源２０３がλ２の光を出射したタイミング』における、ＰＤ２０４からの出力信号の大きさを調べ、その大きさが閾値以上であったら、ＦＢＧ２８２までは光が到達しており、逆に閾値未満の場合にはＦＢＧ２８２まで光が到達していない、と判断できる。他のλ３、λ４、λ５についても同様である。
【００７８】
図８における診断部２１０は、波長掃引光源２０３が１ライン分の波長掃引期間中のλ１、λ２、…、λ５の光の出射したタイミングで、ＰＤ２０４からの出力信号を取得する。これらＰＤ２０４からの出力信号を取得するための５つのタイミング信号を得るため、診断部２１０内には、ＦＢＧ２８１乃至２８５それぞれと全く同じ反射波長の特性を持つ５つのＦＢＧ素子を内蔵する。
【００７９】
図９は診断部２１０の回路構成を示す図である。診断部２１０は、第５のシングルモードファイバ２７７上に設けられた光ファイバカップラ９００、その第５のシングルモードファイバ２７７の延長上に設けられた５つのＦＢＧ素子９０１乃至９０５、ＰＤ９１０、アンプ９１１、コンパレータ９１２．シフトレジスタ９１３、出力部９１４で構成される。
【００８０】
ここでＦＢＧ素子９０１乃至９０５は、第１の実施形態で説明したＦＢＧ素子２８１乃至２８５それぞれの反射波長と同じ波長の光を反射する。また、アンプ９１１は、ＰＤ２０４（図８参照）からの信号を増幅するものである。このアンプ９１１は、ＦＢＧ２８１乃至２８５による反射光を検出するための精度でよく、干渉光は無視しても良いので、その増幅率がアンプ２０５より小さくて良い。また、シフトレジスタ９１３は５ビット分の容量を有し、ＰＤ９１０からの信号を入力するたびに、コンパレータ９１２からの出力信号をラッチすると共に、１ビットずつシフトするものである。
【００８１】
上記構成において、波長掃引光源２０３から出射した光は、光ファイバカップラ２７６（図８）にて分波され、第５のシングルモードファイバ２７７に導かれ、診断部２１０に供給される。診断部２１０内に供給された光は、第５のシングルモードファイバ２７７に設けられた光ファイアカップラ９００を介して、ＦＢＧ素子９０１乃至９０５それぞれに供給される。
【００８２】
ＦＢＧ素子９０１は波長λ１の光を反射する特性を持つ。また、ＦＢＧ素子９０２は波長λ２の光、ＦＢＧ素子９０３は波長λ３の光、ＦＢＧ素子９０４は波長λ４の光、ＦＢＧ素子９０５は波長λ５の光をそれぞれ反射する特性を持つ。従って、ＰＤ９１０は、１ライン分の波長掃引期間における波長掃引光源２０３が波長λ１、λ２、…、λ５の光を出射したとき、それぞれのタイミングで強い光（ＦＢＧ素子９０１乃至９０５からの反射光）を光ファイバカップラ９００から受光することになる。ＰＤ９１０は、この強い光を検出したとき、シフトレジスタ９１３に対してラッチとシフトを行うタイミング信号を出力する。
【００８３】
一方、図８のＰＤ２０４から出力された干渉光を示すアナログ信号は診断部２１０のアンプ９１１にて適当に増幅された後、コンパレータ９１２の一方の入力端子に供給される。このコンパレータの他方の入力端子には予め閾値の信号が供給されている。コンパレータ９１２は、アンプ９１１からの信号の電圧が閾値の電圧より大きい場合に論理レベル“１”を出力し、それ以外では“０”を出力する。
【００８４】
上記の結果、シフトレジスタ９１３には、上記の通り、波長掃引恋原２０３が波長λ１、λ２、…、λ５を出射したタイミング信号が供給されるわけであるから、シフトレジスタは、各タイミング信号でのコンパレータ９１２の出力信号（１ビット）をシフトしながら、記憶保持することになる。
【００８５】
シフトレジスタ９１３の或るビットが“１”であるというのは、該当するＦＢＧ素子からの反射光が存在したこと、換言すれば、該当するＦＢＧ素子までは波長掃引光源２０３からの光が供給されていることを示していると判定してよい。故にシフトレジスタ９１３が記憶する５ビットの各ビットは、ＦＢＧ２８１乃至２８５それぞれに対応することになる。
【００８６】
出力部９１４は、１ライン分の波長掃引期間を終えるごとに、シフトレジスタ９１３が記憶保持する５ビットを信号処理部２０１に供給する。信号処理部２０１は、この供給された信号に基づき図７の処理を行えば良い。
【００８７】
なお、出力部９１４は、異常状態を検出した場合のみ、信号処理部２０１に異常を通知してもよい。この場合、１ライン分の波長掃引期間を終えるごとに、シフトレジスタ９１３が記憶保持する５ビットの論理積（アンド）を求め、論理積が“０”であったときに異常状態であるものとして、信号処理部２０１に対して割り込み信号を供給する。信号処理部２０１は、この割り込み信号を受信した際、その割り込み処理にて出力部９１４に保持された５ビットのデータを取得し、そのうえで図７の処理を行えばよい。
【００８８】
以上、第２の実施形態を説明した。本第２の実施形態によれば、スキャニングを開始する条件を不要とすることできる。それ故、患者の体内にプローブを挿入する以前に、光ファイバの光路上の異常があるか否かを判断することもできる。
【００８９】
［第３の実施形態］
上記第１、第２の実施形態では、光ファイバの光学的切断の有無を判定するものであったが、完全な光学的切断ではないものの、光ファイバの劣化（捩れや白濁）の度合いを判定する例を第３の実施形態として説明する。光ファイバの劣化があると、その部分での光の伝達効率が下がる。かかる伝搬効率の低下を把握するためには、ＦＢＧ素子による反射光強度のレベルを調べればよい。
【００９０】
本第３の実施形態における装置の基本構成は図８と同じである。異なるのは、診断部２１０の回路構成である。図１０が本第３の実施形態における診断部２１０の構造を示している。図９と同じ要素については同じ参照符号を付し、以下、異なる点について説明する。
【００９１】
図１０と図９の違いは、図９におけるコンパレータ９１２、シフトレジスタ９１３、出力部９１４それぞれが、Ａ／Ｄ変換器１００１、シフトレジスタ１００２、出力部１００３で置き換わった点である。シフトレジスタ９１３はビット単位にシフトするのに対し、シフトレジスタ１００２はバイト単位にシフトする。また、出力部９１４は５ビットのデータを信号処理部２０１に通知したのに対し、出力部１００３はシフトレジスタ１００２が保持する５バイトのデータに基づき信号処理部２０１に通知する。図１０の動作は次の通りである。
【００９２】
Ａ／Ｄ変換器１００１は、アンプ９１１で増幅された干渉光のアナログ信号を例えば１バイト（８ビット）のデジタルデータに変換する。８ビットであるから、デジタルデータの表現できる範囲は０乃至２５５の値となる。光ファイバが正常な場合には高い反射率となるので、Ａ／Ｄ変換結果の値が２５５かそれに近い値となる。また、劣化が進めば進むほど、その値は小さくなる。シフトレジスタ１００２は５バイトの容量を有し、各ＦＢＧ素子２８１乃至２８５での反射光の強度を表す値をバイト単位に記憶保持するようにする。そして、出力部１００３は、例えば、シフトレジスタが記憶保持している５バイトのデータを信号処理部２０１に通知する。
【００９３】
信号処理部２０１は、例えば、２つの閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２（ただし、Ｔｈ１＜Ｔｈ２の関係）を有し、反射強度がＴｈ２以上でれば正常と判定する。また、Ｔｈ１以上Ｔｈ２以下でれば劣化が進んでいると判断する。さらに、Ｔｈ２以下であれば、光学的切断と判断する。なお、ここでの閾値の個数は２つとしてが、更に多段階に評価するようにしても良い。
【００９４】
上記の結果、例えば、ＦＧＢ素子２８２から反射強度がＴｈ１以上と十分であり、ＦＢＧ素子２８３からの反射強度がＴｈ１未満Ｔｈ２以上と小さくなった場合、ケーブル１０４内の第２のシングルモードファイバ２７３が劣化してきているので、交換を促すメッセージとして表示することもできる。
【００９５】
以上の結果、本第３の実施形態によれば、第２の実施形態の作用効果に加えて光ファイバの劣化の度合いをも判定でるようになる。
【００９６】
以上本発明に係る実施形態を説明したが、上記の説明からもわかるように、光路上の診断処理の一部は、マイクロプロセッサで構成される信号処理部２０１によるものである。マイクロプロセッサはプログラムを実行することで、その機能を実現するわけであるから、当然、そのプログラムも本願発明の範疇になる。また、通常、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ可読記憶媒体に格納されており、それのコンピュータが有する読み取り装置（ＣＤ−ＲＯＭドライブ等）にセットし、システムにコピーもしくはインストールすることで実行可能になるわけであるから、係るコンピュータ可読記憶媒体も本願発明の範疇に入ることも明らかである。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の要旨及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
【図１】
2015066056.tif 000003
【図２】
2015066056.tif 000004
【図３】
2015066056.tif 000005
【図４】
2015066056.tif 000006
【図５】
2015066056.tif 000007
【図６】
2015066056.tif 000008
【図７】
2015066056.tif 000009
【図８】
2015066056.tif 000010
【図９】
2015066056.tif 000011
【図１０】
2015066056.tif 000012