(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準部と、
該基準部の長手方向において前記基準部に沿って移動可能な移動部と、を備え、
該移動部は、１種以上の波の送受波を行う送受波ユニット、を有し、
該送受波ユニットは、対象物内の空間で、前記１種以上の波のうちの第１種の波を送るとともに前記対象物で反射した前記第１種の波を受け、
前記基準部は、前記１種以上の波に含まれる第２種の波の反射の状態が前記長手方向において変動するように、１種以上の要素が前記長手方向に所定のルールで位置している基準領域、を有する、カテーテルシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のカテーテルシステムであって、
前記送受波ユニットが前記対象物で反射された前記第１種の波をそれぞれ受けた第１タイミングと第２タイミングとの間の期間について、前記基準領域で反射されて前記送受波ユニットが受けた前記第２種の波の状態の時間的な変動と、前記所定のルールと、に基づき、前記長手方向における前記基準部に対する前記送受波ユニットの移動量を算出する演算部、をさらに備えている、カテーテルシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のカテーテルシステムであって、
前記演算部は、前記第１タイミングおよび前記第２タイミングのそれぞれにおいて前記送受波ユニットが受けた前記対象物で反射された前記第１種の波の状態に係る信号と、前記移動量と、に基づいて、前記対象物の３次元構造に係る３次元データを生成する、カテーテルシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のカテーテルシステムであって、
ユーザの第１動作に応じて第１信号を入力し、ユーザの第２動作に応じて第２信号を入力する入力部、をさらに備え、
前記演算部は、前記入力部による前記第１信号の入力に応答して、前記送受波ユニットによる前記１種以上の波の送受波を開始させ、前記入力部による前記第２信号の入力に応答して前記送受波ユニットによる前記１種以上の波の送受波を終了させるとともに、前記３次元データを生成する、カテーテルシステム。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載のカテーテルシステムであって、
前記第１種の波は、超音波を含む、カテーテルシステム。
【請求項６】
請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載のカテーテルシステムであって、
前記第１種の波は、近赤外線を含む、カテーテルシステム。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載のカテーテルシステムであって、
前記送受波ユニットは、前記第１種の波を前記対象物に向けて送るとともに前記対象物で反射した前記第１種の波を受ける第１送受波部と、前記第２種の波を前記基準領域に向けて送るとともに前記基準領域で反射された前記第２種の波を受ける第２送受波部と、を有する、カテーテルシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のカテーテルシステムであって、
前記基準部は、前記基準領域を有する線状案内部を含み、
前記移動部は、前記送受波ユニットを有し且つ前記線状案内部の周囲に位置している管状移動部を含む、カテーテルシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のカテーテルシステムであって、
前記第１送受波部は、前記線状案内部の周りの周方向に沿って環状に並んでいる複数の送受波部分、を有し、
前記複数の送受波部分のそれぞれは、前記第１種の波を送るとともに前記対象物で反射された前記第１種の波を受け、
前記複数の送受波部分は、時間順次に前記第１種の波の送受波を行う、カテーテルシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のカテーテルシステムであって、
前記基準領域は、外周部における形状および光反射率のうちの少なくとも一方が前記長手方向において前記所定のルールで変化するように設定されている状態にある、カテーテルシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のカテーテルシステムであって、
前記基準領域は、前記長手方向に沿った仮想軸を中心として線材が螺旋状に巻かれて円筒状の形状を有するコイル状部を含み、
前記外周部は、前記コイル状部において、前記長手方向において前記所定のルールで並んでいる複数の湾曲部を有する、カテーテルシステム。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載のカテーテルシステムであって、
前記外周部は、前記長手方向において前記所定のルールで位置している複数の薄膜部を有する、カテーテルシステム。
【請求項１３】
請求項７に記載のカテーテルシステムであって、
前記基準部は、前記基準領域を有し且つ前記移動部の周囲に位置している管状基準部を含む、カテーテルシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のカテーテルシステムであって、
前記基準領域は、内周部および外周部のうちの少なくとも一方における形状および光反射率のうちの少なくとも一方が前記長手方向において前記所定のルールで変化するように設定されている状態にある、カテーテルシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のカテーテルシステムであって、
前記内周部および外周部のうちの少なくとも一方は、前記長手方向において前記所定のルールで並んでいる複数の湾曲部を有する、カテーテルシステム。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５に記載のカテーテルシステムであって、
前記内周部および外周部のうちの少なくとも一方は、前記長手方向において前記所定のルールで位置している複数の薄膜部を有する、カテーテルシステム。
【請求項１７】
請求項７から請求項１６の何れか１つの請求項に記載のカテーテルシステムであって、
前記第２送受波部は、前記基準領域に向けて光を発する発光部と、前記基準領域で反射した光を受光する受光部と、を有する、カテーテルシステム。
【請求項１８】
請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載のカテーテルシステムであって、
前記送受波ユニットは、前記第１種の波および前記第２種の波を物体に向けて送るとともに該物体で反射した前記第１種の波および前記第２種の波を受ける第１送受波部、を有する、カテーテルシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のカテーテルシステムであって、
前記基準部は、前記移動部の周囲に位置している管状基準部を含み、
前記管状基準部は、前記基準領域を含み、
前記基準領域は、前記管状基準部の内周部上、内部および外周部上のうちの１つ以上の部分において、前記長手方向において前記所定のルールで位置している、前記管状基準部のうちの周囲の部分とは異なる素材の複数の異質部、を有する、カテーテルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、カテーテルを用いたシステム（カテーテルシステムともいう）に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、カテーテルを用いて冠動脈の狭窄している病変部をステントなどで拡張する冠動脈インターベンション（ＰＣＩ：Percutaneous Coronary Intervention）が知られている。
【発明の概要】
【０００３】
カテーテルシステムの一態様は、基準部と、移動部と、を備えている。該移動部は、前記基準部の長手方向において前記基準部に沿って移動可能である。前記移動部は、１種以上の波の送受波を行う送受波ユニット、を有する。該送受波ユニットは、対象物内の空間で、前記１種以上の波のうちの第１種の波を送るとともに前記対象物で反射した前記第１種の波を受ける。前記基準部は、基準領域を有する。該基準領域では、前記１種以上の波に含まれる第２種の波の反射の状態が前記長手方向において変動するように、１種以上の要素が前記長手方向に所定のルールで位置している。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１は、第１実施形態に係るカテーテルシステムの概略構成の一例を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、ガイドワイヤの外観の一例を示す側面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿ったガイドワイヤの仮想的な切断面の一例を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１の領域ＩＩＩａにおけるカテーテル部の外観の一例を示す側面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿ったカテーテル部の仮想的な切断面の一例を示す図である。
【図４】図４は、図３（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿ったカテーテル部の仮想的な切断面の一例を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、血管内に挿入されたカテーテル部の一部を例示する図である。図５（ｂ）は、血管内に挿入されたカテーテル部が引っ張られた際におけるカテーテル部の動きの一例を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、第１実施形態に係るカテーテル部のうちの第２送受波部および該第２送受波部の近傍の部分における図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面の一例を示す図である。図６（ｂ）は、受光部で受光された光の強度の時間的な変化の一例を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、カテーテルシステムの機能的な構成の一例を示すブロック図である。図７（ｂ）は、演算部で実現される機能的な構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、複数の断層画像を用いた３次元再構成の処理の概念を示す図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係るカテーテルシステムの動きの一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０（ａ）は、第２実施形態に係るカテーテル部のうちの第２送受波部および該第２送受波部の近傍の部分における、図６（ａ）の仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面の一例を示す図である。図１０（ｂ）は、第２実施形態に係るカテーテル部のうちの第２送受波部および該第２送受波部の近傍の部分における、図６（ａ）の仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面の他の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係るカテーテルシステムの概略構成の一例を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は、図１１の領域ＸＩＩａにおけるカテーテル部の外観の一例を示す側面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿ったカテーテル部の仮想的な切断面の一例を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は、第３実施形態に係るカテーテル部のうちの第２送受波部および該第２送受波部の近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面の一例を示す図である。図１３（ｂ）は、第３実施形態に係るカテーテル部のうちの第２送受波部および該第２送受波部の近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面の他の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態に係るカテーテル部のうちの第２送受波部および該第２送受波部の近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面のその他の一例を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は、第４実施形態に係るカテーテル部のうちの第１送受波部および該第１送受波部の近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面の一例を示す図である。図１５（ｂ）は、第４実施形態に係るカテーテル部のうちの第１送受波部および該第１送受波部の近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面の他の一例を示す図である。
【図１６】図１６（ａ）は、第４実施形態に係るカテーテル部のうちの第１送受波部および該第１送受波部の近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面のその他の一例を示す図である。図１６（ｂ）は、第４実施形態に係るカテーテル部のうちの第１送受波部および該第１送受波部の近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面のその他の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、第４実施形態に係る演算部で実現される機能的な構成を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、第４実施形態に係るカテーテルシステムの動きの一例を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、第５実施形態に係る光干渉断層撮影法を実現するための光干渉ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
カテーテルを用いた冠動脈インターベンション（ＰＣＩ）の操作では、例えば、血管に造影剤を注入し、Ｘ線を用いて血液の流れを撮影しながらステントの位置合わせなどが行われるものの、プラークも含めた血管の詳細な構造を確認することができない。
【０００６】
これに対して、例えば、血管内のプラークも含めた血管の断層画像を取得可能な、カテーテルを用いた血管内超音波検査法（ＩＶＵＳ：Intravascular Ultrasound）を行うことができるカテーテルシステム（ＩＶＵＳシステムともいう）がある。このＩＶＵＳシステムについては、例えば、血管内で超音波の送受信を行う送受波ユニットを一定の速度で移動させつつ時間順次に取得される複数の２次元の断層画像を再構成すれば、血管の３次元構造に係るデータが得られる。これにより、ユーザは、例えば、ＰＣＩの実施前後で、プラークの構造も含めた病変部の詳細な構造を把握することが可能である。病変部の詳細な構造は、例えば、プラークの厚さ、内径、外径およびプラークが存在している区間の長さなどを含む。
【０００７】
ＩＶＵＳシステムと同様に、例えば、近赤外線を用いた光干渉断層撮影法（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）を行うカテーテルシステム（ＯＣＴシステムともいう）でも、血管内のプラークも含めた血管の断層画像を得ることができる。そして、ＯＣＴシステムについても、近赤外線の発光と受光とを行う送受波ユニットを一定の速度で移動させつつ時間順次に取得される複数の断層画像を再構成すれば、血管の３次元構造に係るデータが取得され得る。
【０００８】
ここで、血管内において送受波ユニットが設けられたカテーテルを一定の速度で移動させるためには、例えば、血管の外部において、カテーテルを一定の速度で引っ張ることが可能な駆動機構に、カテーテルを接続することが考えられる。
【０００９】
しかし、この場合、カテーテルシステムの操作を開始する前に煩雑な準備作業が必要となり得る。具体的には、例えば、駆動機構を滅菌包装から取り出す作業、駆動機構にガイドワイヤを取り付ける作業、駆動機構へのカテーテルの接続作業および駆動機構の初期設定の作業などが必要となり得る。その結果、例えば、手術に要する時間の短縮が難しくなり得る。また、例えば、１回の手術の間に、血管の３次元構造のデータを複数回取得したい場合には、上記操作を実行するたびに駆動機構の初期設定の作業などが必要となり得る。その結果、例えば、手術に要する時間の短縮がさらに難しくなる。
【００１０】
このような問題は、例えば、冠動脈以外の血管を含む生体の管状体を対象として３次元構造のデータを取得可能なカテーテルシステム一般に共通する。
【００１１】
そこで、本願発明者らは、カテーテルシステムについて、操作性を向上させることができる技術を創出した。
【００１２】
これについて、以下、第１実施形態から第５実施形態を図面に基づいて説明する。図面においては同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。図面は模式的に示されたものである。図２（ａ）から図４、図６（ａ）、図６（ｂ）、図１０（ａ）、図１０（ｂ）および図１２（ａ）から図１６（ｂ）には、右手系のＸＹＺ座標系が付されている。このＸＹＺ座標系では、カテーテル部２における先端２ｔｐに向けた長手方向が第１方向としての＋Ｘ方向とされ、カテーテル部２の径方向に沿った第２方向が＋Ｙ方向とされ、＋Ｘ方向と＋Ｙ方向との両方に直交する第３方向が＋Ｚ方向とされている。
【００１３】
＜１．第１実施形態＞
第１実施形態に係るカテーテルシステム１００は、人体を含む生体用のカテーテルを用いたシステムである。第１実施形態に係るカテーテルシステム１００について、図１から図９を参照しつつ説明する。
【００１４】
＜１−１．カテーテルシステムの概略的な構成＞
図１は、第１実施形態に係るカテーテルシステム１００の概略構成の一例を示す図である。
【００１５】
第１実施形態に係るカテーテルシステム１００は、ガイドワイヤ１およびカテーテル部２を備えている。ガイドワイヤ１は、生体のうちの処理の対象物としての管状体の蛇行および湾曲している管腔における所望の場所にカテーテル部２を導くための部材である。ここで、管状体は、例えば、蛇行および湾曲している血管７００（図４参照）などを含む。このような血管７００は、例えば、心臓冠動脈、脳の血管または足の血管などを含み得る。管状体が血管７００である場合には、管腔は、血管７００の内腔である。ガイドワイヤ１は、例えば、ステンレス鋼、ニッケルチタン合金、プラチナ合金、モリブデンなどによって構成されればよい。カテーテル部２は、対象物としての管状体に対して各種の処理を行うことが可能な細い管状の医療器具である。カテーテル部２は、基板上にポリマーが形成された構成であればよい。具体的には、カテーテル部２は、例えば、ガラス基板上に、シリコン、ポリウレタン、またはポリエチレンなどが形成された構成であればよい。
【００１６】
また、カテーテルシステム１００は、例えば、ケーブル部３および情報処理ユニット４を備えている。情報処理ユニット４は、例えば、カテーテルシステム１００における各種の情報処理を行うことができる。ケーブル部３は、例えば、長手方向の第１の端部でカテーテル部２に接続している。また、ケーブル部３は、例えば、長手方向の第２の端部において情報処理ユニット４に着脱可能に接続しているコネクタ３ｃを有する。このため、例えば、情報処理ユニット４は、ケーブル部３を介して、カテーテル部２との間で信号の送受信を行うことができる。また、例えば、情報処理ユニット４は、ケーブル部３を介して、カテーテル部２に電力を供給することができる。
【００１７】
＜１−２．ガイドワイヤ＞
ガイドワイヤ１は、例えば、カテーテル部２の移動に対して基準となる部分（基準部ともいう）である。ガイドワイヤ１は、細長い形状を有する。
【００１８】
図２（ａ）は、ガイドワイヤ１の外観の一例を示す側面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿ったガイドワイヤ１の仮想的な切断面の一例を示す断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）の例では、ガイドワイヤ１の長手方向がＸ軸に沿った方向とされている。
【００１９】
第１実施形態に係るカテーテルシステム１００は、ガイドワイヤ１として、例えば、基準領域１ｓｔを有する線状の部分（線状案内部ともいう）を採用している。ガイドワイヤ１は、例えば、該ガイドワイヤ１の長手方向におけるカテーテル部２の移動を案内することができる。ここで、ガイドワイヤ１は、第１ワイヤ部分Ｗ１と基準領域１ｓｔとしての第２ワイヤ部分Ｗ２とを含む。第１ワイヤ部分Ｗ１と第２ワイヤ部分Ｗ２とは、長手方向において線状に連結しているような構成を有する。ここで、第１ワイヤ部分Ｗ１は、例えば、生体の管腔外から管腔内に位置している状態で使用される。第２ワイヤ部分Ｗ２は、ガイドワイヤ１のうちの先端１ｔｐ側に位置している。また、第２ワイヤ部分Ｗ２（基準領域１ｓｔ）は、カテーテル部２のガイドワイヤ１に対する相対的な位置の変化の基準となる領域である。すなわち、カテーテルシステム１００は、基準領域１ｓｔのうち、ある部分を基準として、カテーテル部２の位置がガイドワイヤ１に対してどれだけ変化したかを判定することができる。
【００２０】
また、第２ワイヤ部分Ｗ２として、例えば、長手方向に沿った仮想軸Ａｘ１を中心として線材Ｗ２１が螺旋状に巻かれて形成された円筒状の形状を有するコイル状の部分（コイル状部ともいう）を採用している。このコイル状部は、例えば、ロープコイルとも称される。このような第２ワイヤ部分Ｗ２の存在によって、例えば、ガイドワイヤ１の先端１ｔｐ側の部分における強度と柔軟性とがバランス良く実現され得る。例えば、生体の血管７００内にガイドワイヤ１を挿入し、管腔の長手方向に沿ってガイドワイヤ１の先端１ｔｐを、病変部を超える位置まで移動させる際に、血管７００内のプラークを貫通する強度と、血管７００の内壁を傷付けない柔軟性と、が実現され得る。
【００２１】
ガイドワイヤ１の長手方向における第２ワイヤ部分Ｗ２の長さＬ０は、任意の長さで設定されればよい。本実施形態において、長さＬ０は、例えば、３０センチメートル（ｃｍ）程度に設定される。また、第２ワイヤ部分Ｗ２の外径は、血管７００にカテーテル部２を挿入可能な径であれば、任意の大きさに設定されればよい。本実施形態において、第２ワイヤ部分Ｗ２の外径は、例えば、３６０マイクロメートル（μｍ）程度に設定される。また、第２ワイヤ部分Ｗ２の線材Ｗ２１は、血管７００にカテーテル部２を挿入可能な第２ワイヤ部Ｗ２を形成するものであれば、任意の形状および直径であってもよい。本実施形態において、線材Ｗ２１は、例えば、直径が４０μｍ程度の円形状の断面を有する丸線が採用される。また、第２ワイヤ部分Ｗ２は、例えば、仮想軸Ａｘ１に沿って位置している芯線Ｗ２２を有していてもよい。この芯線Ｗ２２によっても、例えば、ガイドワイヤ１の先端１ｔｐ側の部分における強度と柔軟性とのバランスが実現され得る。
【００２２】
＜１−３．カテーテル部＞
カテーテル部２は、ガイドワイヤ１の長手方向においてこのガイドワイヤ１に沿って移動可能な部分（移動部ともいう）である。例えば、生体の管腔にガイドワイヤを挿入させておき、このガイドワイヤに沿わせて病変部までカテーテル部２を到達させることができる。第１実施形態では、カテーテル部２は、例えば、ガイドワイヤ１の長手方向に沿った長細い形状を有する。
【００２３】
図３（ａ）は、図１の領域ＩＩＩａにおけるカテーテル部２の外観の一例を示す側面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿ったカテーテル部２の仮想的な切断面の一例を示す図である。
【００２４】
カテーテル部２は、例えば、本体部２０と、送受波ユニット２１と、を有する。第１実施形態では、例えば、カテーテル部２として、ガイドワイヤ１の周囲に位置している管状の部分（管状移動部ともいう）が採用されている。換言すれば、この管状移動部が、例えば、本体部２０および送受波ユニット２１を有する。管状の本体部２０は、先端２ｔｐにおいて、孔部２ｔｈを有する。この孔部２ｔｈには、本体部２０の管腔２ｉｓの内部から外部にかけてガイドワイヤ１が挿通している状態で位置している。また、カテーテル部２は、信号処理回路２２および配線部２３を有する。
【００２５】
＜１−３−１．送受波ユニット＞
送受波ユニット２１は、例えば、１種以上の波の送受波を行うことができる。この送受波ユニット２１は、対象物としての血管７００の内側の空間内で、基準部としてのガイドワイヤ１の長手方向に交差する方向において、１種以上の波のうちの第１の種類（第１種ともいう）の波を送るとともに、血管７００で反射した第１種の波を受けることができる。第１実施形態では、図３（ａ）および図３（ｂ）で示されるように、送受波ユニット２１は、例えば、第１送受波部２１１と、第２送受波部２１２と、を有する。
【００２６】
＜１−３−１−１．第１送受波部＞
第１送受波部２１１は、例えば、第１種の波を血管７００に向けて送るとともに、血管７００で反射した第１種の波を受けることができる。この第１送受波部２１１は、例えば、受けた第１種の波を電気信号に変換する変換器としての機能を有する。このため、例えば、第１送受波部２１１では、血管７００の構造に係る信号を得ることができる。第１実施形態において第１送受波部２１１は、第１種の波として、弾性波の一種である超音波を送受波することができる。具体的には、第１送受波部２１１は、例えば、周波数帯域３０ＭＨｚから５０ＭＨｚの超音波を送受波することができる。このため、例えば、対象物としての血管７００の詳細な構造に係る断層画像が容易に取得され得る。なお、第１送受波部は、従来周知の方法で製造されればよい。
【００２７】
図４は、図３（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿ったカテーテル部２の仮想的な切断面の一例を示す図である。
【００２８】
第１送受波部２１１は、複数の送受波部分２１１ａを有する。複数の送受波部分２１１ａは、ガイドワイヤ１の周りの周方向Ｄ１に沿って環状に並んでいる。複数の送受波部分２１１ａのそれぞれは、例えば、ガイドワイヤ１から離れる方向（離間方向ともいう）Ｄ２に第１種の波としての超音波を送るとともに、対象物としての血管７００で反射された第１種の波を受けることができる。複数の送受波部分２１１ａは、周方向Ｄ１に沿った順に、第１種の波としての超音波の送受波を行うことができる。ここで、環状に並んだ複数の送受波部分２１１ａによって、周方向Ｄ１に沿って１周分、第１種の波としての超音波を送受波することで、対象物としての血管７００の１断面における断層構造についてのデータが得られる。すなわち、１枚の断層画像に係るデータが得られる。このようにして、機械的な回転を伴うことなく、電気的に擬似的に送受波部分２１１ａを回転させている状態が実現される。なお、このような方式を、電子式とも称する。また、例えば、周方向Ｄ１に沿って位置している１周分の複数の送受波部分２１１ａは、第１種の波としての超音波を、周方向Ｄ１に沿った順に送受波することなく、任意の順番で時間順次に送受波してもよい。
【００２９】
電子式の構成を採用する場合、カテーテルシステム１００には、カテーテル部２を機械的に回転させるための駆動機構が不要である。したがって、カテーテルシステム１００は、構成を簡略化することができる。また、ユーザは、機器の準備作業の軽減を図ることができる。その結果、カテーテルシステム１００の操作性が向上し得る。
【００３０】
カテーテルシステム１００では、周方向Ｄ１として、ガイドワイヤ１の長手方向としてのＸ軸方向に沿った仮想軸Ａｘ１を中心とした周方向が採用され、離間方向Ｄ２として、仮想軸Ａｘ１に垂直な方向が採用されている。そして、複数の送受波部分２１１ａが、仮想軸Ａｘ１を中心とした仮想的な円に沿って円環状に並んでいる。本実施形態では、例えば、６４個の送受波部分２１１aが、約１．２ミリメートル（ｍｍ）の外径を有する円に沿って円環状に並んでいる。複数の送受波部分２１１ａのそれぞれは、例えば、超音波を送受波することが可能な振動子と、この振動子を収容しているハウジングと、を有する。ここで、複数の振動子のそれぞれは、例えば、情報処理ユニット４からケーブル部３および配線部２３を介して入力された信号に応答して、超音波を送り出すことができる。
【００３１】
また、ここでは、複数の振動子それぞれは、例えば、対象物としての血管７００で反射してきた超音波を受け、受けた超音波に応じた信号を出力することができる。複数の波振動子のそれぞれから出力される信号は、信号処理回路２２において信号処理が施された後に、配線部２３およびケーブル部３を介して情報処理ユニット４に入力され得る。例えば、情報処理ユニット４では、複数の振動子のそれぞれから得られる信号に基づき、振動子において超音波を送り出してから超音波を受けるまでの時間に応じた、振動子から対象物としての血管７００の各部までの距離が認識され得る。各部は、例えば、血管７００の内壁および外壁ならびにプラークの内壁を含み得る。そして、例えば、円環状に並んでいる複数の送受波部分２１１ａによって超音波の送受波が行われることで、情報処理ユニット４では、対象物としての血管７００の断層画像に係るデータが取得され得る。
【００３２】
＜１−３−１−２．第２送受波部＞
第２送受波部２１２は、例えば、送受波ユニット２１が送受波可能な１種以上の波に含まれる第２の種類（第２種ともいう）の波をガイドワイヤ１の基準領域１ｓｔに向けて送るとともに、基準領域１ｓｔで反射した第２種の波を受けることができる。第１実施形態において、第２送受波部２１２は、第２種の波として、電磁波の一種である光を送受波することができる。第２送受波部２１２が送受波することができる光の波長は、カテーテルシステム１００が、ガイドワイヤ１に対するカテーテル部２の相対的な移動を検出することができるものであれば、特に限定されない。なお、第２送受波部２１２は、従来周知の方法で製造されればよい。
【００３３】
基準領域１ｓｔは、例えば、第２種の波の反射の状態が長手方向で変動するように構成される。具体的には、基準領域１ｓｔは、ガイドワイヤ１の形状、素材または色彩などの１種以上の要素が長手方向において所定のルールに従って位置するように構成される。所定のルールは、例えば、１種以上の要素間のピッチ、および複数個の１種以上の要素をグルーピングしたときのグループ間のピッチなどであればよい。本実施形態において、所定のルールは、１種以上の要素が、長手方向において、一定のピッチで位置していることを言う。この場合、第２送受波部２１２から送信した光の反射の仕方が周期的に変化するため、第２送受波部２１２で受信する光の強度が周期的に変化する。つまり、この構成によれば、例えば、ガイドワイヤ１に対してカテーテル部２を移動させると、第２種の波の反射の状態が周期的に変化する。したがって、この周期的な変化に基づいて、ガイドワイヤ１の１種以上の要素の変化が、送受波ユニット２１による第２種の波の送受波によって検出され得る。そして、この検出結果に応じて、例えば、対象物としての血管７００の複数の断層画像を得るために送受波ユニット２１が血管７００から超音波をそれぞれ受けた複数のタイミングの間における、ガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量が直接認識され得る。このため、例えば、送受波ユニット２１での超音波の送受波によって得られた複数の断層画像でそれぞれ捉えられた血管７００に係る複数の部位について、相互に離間している距離が認識され得る。別の観点から言えば、例えば、複数箇所の断層構造に係るデータが血管７００の何れの部分に関するものであるのかがより精度良く認識され得る。
【００３４】
これにより、例えば、移動部としてのカテーテル部２を一定の速度で移動させなくても、対象物としての血管７００の３次元構造に係るデータを得ることができる。換言すれば、例えば、移動部としてのカテーテル部２を一定の速度で移動させるための駆動機構が不要である。このため、例えば、移動部としてのカテーテル部２を一定の速度で移動させるための駆動機構の準備作業などが軽減され得る。その結果、例えば、対象物としての血管７００の３次元構造に係るデータを得る際に、カテーテルシステム１００の操作性が向上し得る。
【００３５】
図５（ａ）は、血管内に挿入されたカテーテル部２の一部を例示する図である。図５（ｂ）は、血管内に挿入されたカテーテル部２が引っ張られた際におけるカテーテル部の動きの一例を示す図である。
【００３６】
仮に、例えば、血管７００の外部においてカテーテル部２を一定の速度で移動させるための駆動機構にカテーテル部２が接続されている場合を想定する。この場合には、例えば、まず、図５（ａ）で示されるように、血管７００内にカテーテル部２が位置しているものとする。ここでは、血管７００は蛇行および湾曲しており、カテーテル部２の外径よりも血管７００の内径の方が大きい。このため、例えば、カテーテル部２が駆動機構で引っ張られると、例えば、図５（ｂ）で示されるように、血管７００内で、カテーテル部２の位置が変化し得る。ここで、血管７００内において病変部の近傍に至るまでカテーテル部２が挿入されている距離が長ければ、血管７００内でのカテーテル部２の位置の変化が多数の箇所で生じ得る。例えば、病変部が、心臓冠動脈に存在している場合には、カテーテル部２が体内に入って病変部に至るまでの長さが１．５メートル（ｍ）程度と非常に長い。そして、心臓冠動脈に至るまでの血管７００の構造は非常に複雑である。このため、例えば、駆動機構で認識されるカテーテル部２の移動距離と、血管７００の病変部の近くにおいてカテーテル部２の先端２ｔｐの近くに位置している送受波ユニット２１の移動距離と、の間に誤差が生じ得る。例えば、病変部が心臓冠動脈に存在している場合に、ガイドワイヤ１に対してカテーテル部２を４ｃｍから５ｃｍ程度移動させれば、誤差が数ｍｍ以上となり得る。
【００３７】
これに対して、第１実施形態に係るカテーテルシステム１００では、例えば、上述したように、反射光の強度が周期的に変化するため、この周期的な変化に基づいて、ガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量が直接的に認識され得る。具体的には、この周期的な変化は、１種以上の要素間のピッチに起因するため、１種以上の要素間のピッチが既知であれば、変化の周期に基づいて、ガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量を算出することができる。その結果、カテーテルシステム１００は、カテーテル部２の移動距離と、送受波ユニット２１の移動距離と、の間の誤差の影響を低下させることができる。したがって、カテーテルシステム１００によれば、例えば、対象物としての血管７００の高精度の３次元構造に係るデータが取得され得る。
【００３８】
図６（ａ）は、第１実施形態に係るカテーテル部２のうちの第２送受波部２１２および該第２送受波部２１２の近傍の部分における図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面の一例を示す図である。図６（ｂ）は、受光部Ｒ２１で受光された光の強度の時間的な変化の一例を示す図である。
【００３９】
第１実施形態では、第２送受波部２１２は、例えば、発光部Ｌ２１と、受光部Ｒ２１と、を有する。発光部Ｌ２１は、例えば、ガイドワイヤ１の基準領域１ｓｔに向けて光を発することができる。受光部Ｒ２１は、例えば、基準領域１ｓｔで反射した光を受光することができる。ここでは、発光部Ｌ２１および受光部Ｒ２１のそれぞれは、例えば、カテーテル部２のうちの管状の本体部２０の内周部側に位置している態様が考えられる。図６（ａ）の例では、発光部Ｌ２１と受光部Ｒ２１とが、管状の本体部２０の内周部２ｆｉ側に存在しており、ガイドワイヤ１の長手方向において、隣接あるいは近接するように並んでいる。発光部Ｌ２１には、例えば、小型の発光ダイオード（ＬＥＤ）およびこのＬＥＤから発せられる光を集光させる小型の光学系を有する構成が適用され得る。受光部Ｒ２１には、例えば、フォトダイオードなどの光電変換素子が適用され得る。例えば、小型の発光ダイオードの構成によっては、光学系を有していない発光部Ｌ２１の構成が採用されてもよい。
【００４０】
ここで、例えば、基準領域１ｓｔとして、ガイドワイヤ１の長手方向において外周部１ｆｏが所定のルールの形状を有する構成が採用される。この構成が採用されれば、例えば、ガイドワイヤ１に対してカテーテル部２を相対的に移動させる際に、基準領域１ｓｔにおける光の反射の状態の変動に応じてガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量が認識され得る。これにより、例えば、比較的簡単な構成で、血管７００の複数の断層画像を得るために送受波ユニット２１が血管７００から超音波をそれぞれ受けた複数のタイミングの間における、ガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量が定量的に認識され得る。
【００４１】
第１実施形態では、例えば、基準領域１ｓｔの外周部１ｆｏは、複数の湾曲部１ｃｖを有する。この複数の湾曲部１ｃｖは、コイル状部としての第２ワイヤ部分Ｗ２において、ガイドワイヤ１の長手方向において所定のルールで並んでいる。図６（ａ）の例では、ガイドワイヤ１の長手方向における複数の湾曲部１ｃｖの形状として、半円状の部分が線材Ｗ２１の径に対応する距離Ｌ１のピッチで隣接している状態で並んでいる形状が採用されている。
【００４２】
このような構成によれば、例えば、ガイドワイヤ１の長手方向に沿ってカテーテル部２を移動させると、基準領域１ｓｔの外周部１ｆｏの凹凸に応じて、発光部Ｌ２１から発せられた光がガイドワイヤ１の外周部１ｆｏで反射する角度が変化する。このとき、例えば、基準領域１ｓｔで反射して受光部Ｒ２１で受光される光の強度が時間の経過とともに変化する。ここで、例えば、発光部Ｌ２１から発せられて基準領域１ｓｔに照射される光のスポットの径は、複数の湾曲部１ｃｖのピッチである距離Ｌ１よりも短ければよい。そして、図６（ｂ）で示されるように、例えば、受光部Ｒ２１で受光される光の強度は、時間の経過に応じて、周波数（ｆ）の正弦波のような変化を示す。ここで、光の強度の変化の周期（λ）は、基準領域１ｓｔの外周部１ｆｏにおける複数の湾曲部１ｃｖのピッチの距離Ｌ１に対応するものとなる。このため、ここで、ガイドワイヤ１の長手方向に沿ってカテーテル部２を移動させた速度（ｖ）は、例えば、次の式（１）によって算出され得る。
【００４３】
ｖ＝ｆ・λ  ・・・（１）。
【００４４】
このようにして、例えば、カテーテル部２の移動を案内するガイドワイヤ１が含む基準領域１ｓｔの外周部１ｆｏの凹凸における光の反射の状態の変動を利用すれば、ガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量が容易に認識され得る。例えば、第２ワイヤ部分Ｗ２の湾曲部１ｃｖの直径が４０ｕｍ、図６（ｂ）に示した波形の数がｎの場合、移動距離ｄは次の式（２）によって算出され得る。
【００４５】
ｄ＝４０・ｎ  ・・・（２）。
【００４６】
＜１−４．ケーブル部＞
ケーブル部３は、例えば、カテーテル部２と情報処理ユニット４との間における電気信号の送受信を可能とするように、カテーテル部２と情報処理ユニット４との間を接続している状態にある。ケーブル部３は、例えば、金属線などの複数本の線材の周囲が絶縁性を有する樹脂などによって被覆されたものであればよい。ケーブル部３には、例えば、ガイドワイヤ１に対するカテーテル部２の移動に対して抵抗を生じないように適度な柔軟性を有するものが採用される。
【００４７】
＜１−５．情報処理ユニット＞
情報処理ユニット４は、図７（ａ）で示されるように、例えば、入力部４１、出力部４２、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部４３、記憶部４４、制御部４５およびドライブ４６を備えている。これらの各部は、例えば、バスライン４Ｂｕで相互に接続されている状態にある。
【００４８】
入力部４１は、例えば、情報処理ユニット４を使用するユーザの動作などに応じた信号を入力することができる。入力部４１は、例えば、操作部、マイクおよび各種センサなどを含み得る。操作部は、ユーザの操作に応じた信号を入力することができるマウスおよびキーボードなどを含み得る。マイクは、ユーザの音声に応じた信号を入力することができる。各種センサは、ユーザの動きに応じた信号を入力することができる。ここで、例えば、入力部４１は、ユーザの第１動作に応じて、カテーテルシステム１００において血管７００の３次元構造に係るデータを取得する動作（３Ｄデータ取得動作ともいう）を開始するための第１信号を入力することができる。また、例えば、入力部４１は、ユーザの第２動作に応じて、カテーテルシステム１００における３Ｄデータ取得動作を終了するための第２信号を入力することができる。
【００４９】
出力部４２は、例えば、各種情報を出力することができる。出力部４２は、例えば、表示部およびスピーカなどを含み得る。表示部は、例えば、各種情報をユーザが認識可能な態様で可視的に出力することができる。ここで、この表示部は、入力部４１と一体化されたタッチパネルの形態を有していてもよい。スピーカは、例えば、各種情報をユーザが認識可能な態様で可聴的に出力することができる。
【００５０】
Ｉ／Ｆ部４３は、ケーブル部３を介した信号の送受信が可能な態様でカテーテル部２に接続することができる。
【００５１】
記憶部４４は、例えば、各種情報を記憶することができる。この記憶部４４は、例えば、ハードディスクおよびフラッシュメモリなどの記憶媒体で構成され得る。記憶部４４では、例えば、１つの記憶媒体を有する構成、２つ以上の記憶媒体を一体的に有する構成、および２つ以上の記憶媒体を２つ以上の部分に分けて有する構成の何れが採用されてもよい。記憶部４４には、例えば、プログラムＰｇ１および各種データＤｔ１などが記憶され得る。記憶部４４は、後述するメモリ４５ｂを含んでいてもよい。
【００５２】
制御部４５は、カテーテルシステム１００の他の構成要素を制御することによって、カテーテルシステム１００の動作を統括的に管理することができる。制御部４５は制御装置または制御回路とも言える。制御部４５は、以下にさらに詳細に述べられるように、種々の機能を実行するための制御および処理能力を提供するために、少なくとも１つのプロセッサを含む。
【００５３】
種々の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ）として、または複数の通信可能に接続された集積回路ＩＣおよび／またはディスクリート回路として実行されてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、種々の既知の技術に従って実行され得る。
【００５４】
１つの実施形態において、プロセッサは、例えば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって１以上のデータ計算手続または処理を実行するように構成された１以上の回路またはユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサは、１以上のデータ計算手続きまたは処理を実行するように構成されたファームウェア（例えば、ディスクリートロジックコンポーネント）であってもよい。
【００５５】
種々の実施形態によれば、プロセッサは、１以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはこれらのデバイスもしくは構成の任意の組合せ、または他の既知のデバイスおよび構成の組合せを含み、以下に説明される機能を実行してもよい。
【００５６】
図７（ａ）は、カテーテルシステム１００の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【００５７】
制御部４５は、演算部４５ａおよびメモリ４５ｂを有する。演算部４５ａには、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が適用される。メモリ４５ｂには、例えば、演算部４５ａが読み取り可能な、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの一時的な記録媒体またはＲＯＭ（Read Only Memory）などの非一時的な記録媒体が適用される。制御部４５の各種機能は、演算部４５ａが記憶部４４内のプログラムＰｇ１を実行することで実現される。ここで、演算部４５ａは、複数のＣＰＵを有していてもよい。演算部４５ａの全ての機能あるいは演算部４５ａの一部の機能は、その機能の実現にソフトウェアが不要なハードウェア回路によって実現されてもよい。
【００５８】
ドライブ４６は、例えば、可搬性の記憶媒体Ｓｇ１の脱着が可能な部分である。ドライブ４６では、例えば、記憶媒体Ｓｇ１が装着されている状態で、この記憶媒体Ｓｇ１と制御部４５との間におけるデータの授受が行われ得る。ここで、例えば、プログラムＰｇ１が記憶された記憶媒体Ｓｇ１がドライブ４６に装着されることで、記憶媒体Ｓｇ１から記憶部４４内にプログラムＰｇ１が読み込まれて記憶されてもよい。
【００５９】
図７（ｂ）は、少なくとも１つのプロセッサを有する演算部４５ａで実現される機能的な構成の一例を示すブロック図である。図７（ｂ）には、演算部４５ａにおけるプログラムＰｇ１の実行によって実現されるデータ処理に係る各種機能が例示されている。
【００６０】
演算部４５ａは、実現される機能的な構成として、例えば、第１送受波制御部４５１、第２送受波制御部４５２、断層画像生成部４５３、移動量算出部４５４および３次元（３Ｄ）データ生成部４５５を有する。
【００６１】
第１送受波制御部４５１は、例えば、第１送受波部２１１の動作を制御することができる。例えば、第１送受波制御部４５１は、入力部４１で入力される第１信号に応答して、第１送受波部２１１による超音波の送受波を開始させ、入力部４１で入力される第２信号に応答して、第１送受波部２１１による超音波の送受波を終了させることができる。
【００６２】
第２送受波制御部４５２は、例えば、第２送受波部２１２の動作を制御することができる。例えば、第２送受波制御部４５２は、入力部４１で入力される第１信号に応答して、第２送受波部２１２による光の送受波を開始させ、入力部４１で入力される第２信号に応答して、第２送受波部２１２による光の送受波を終了させることができる。
【００６３】
断層画像生成部４５３は、例えば、第１送受波部２１１で受けた超音波に応じた信号を信号処理回路２２およびケーブル部３などを介して取得して、対象物としての血管７００の断層画像を生成することができる。この断層画像生成部４５３は、例えば、環状に並んだ複数の送受波部分２１１ａによって、周方向Ｄ１に沿った１周分、超音波が送受波されるたびに、血管７００についての１枚の断層画像を取得することができる。
【００６４】
移動量算出部４５４は、例えば、第１送受波部２１１が血管７００で反射された超音波をそれぞれ受けた第１タイミングと第２タイミングとの間の期間について、ガイドワイヤ１の長手方向におけるガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の移動量を算出することできる。この移動量は、例えば、基準領域１ｓｔで反射されて第２送受波部２１２が受けた光の状態の時間的な変動と、所定のルールと、に基づいて算出され得る。第１実施形態では、第１送受波部２１１が超音波を受けた、第１タイミングおよび第２タイミングを含む複数のタイミングのそれぞれとして、例えば、第１送受波部２１１のうちの周方向Ｄ１に沿った１周分の複数の送受波部分２１１ａで超音波を受けたタイミングが採用される。この場合、第１送受波部２１１が超音波をそれぞれ受けた複数のタイミングの間のそれぞれの期間の長さは、第１送受波部２１１において１周分の複数の送受波部分２１１ａが超音波を受けたタイミングの周期である。ここでは、上述したように、例えば、上式（１）によって、ガイドワイヤ１に対してカテーテル部２を移動させた速度（ｖ）が算出され得る。そして、第１送受波部２１１が超音波を受けた複数のタイミングの間の各期間について、期間の長さ（時間）および速度（ｖ）に基づいてガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の移動量が算出され得る。この移動量は、カテーテルシステム１００において生成された複数の断層画像でそれぞれ捉えられた血管７００の部分どうしの間の距離に相当する。この距離が利用されれば、対象物としての血管７００の３次元構造に係るデータが生成され得る。
【００６５】
図８は、複数の断層画像を用いた３次元再構成の処理の概念を示す図である。
【００６６】
３Ｄデータ生成部４５５は、例えば、血管７００の３次元構造に係る３次元データを生成することができる。３次元データは、例えば、第１送受波部２１１が血管７００で反射された超音波を受けた第１タイミングおよび第２タイミングを含む複数のタイミングのそれぞれにおいて第１送受波部２１１が受けた血管７００で反射された超音波の状態に係る信号と、移動量算出部４５４で算出された移動量と、に基づき生成され得る。超音波の状態に係る信号は、複数の送受波部分２１１ａにおいて複数の振動子のそれぞれが超音波の受波に応答して出力する信号であればよい。ここでは、例えば、複数の断層画像Ｉｍ１・・・ＩｍＮ（Ｎは２以上の自然数）が、上記複数のタイミングの間における移動量に応じて並べられることで、３次元データが生成され得る。このような構成によれば、例えば、血管７００の３次元構造に係るデータが容易に生成され得る。
【００６７】
＜１−６．カテーテルシステムの動作＞
次に、カテーテルシステム１００の動作について、一例を挙げて説明する。図９は、カテーテルシステム１００の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、演算部４５ａにおいてプログラムＰｇ１が実行されることで実現され得る。この動作が開始される前に、例えば、情報処理ユニット４へのケーブル部３の接続、ガイドワイヤ１の血管７００内への挿入、およびガイドワイヤ１に沿ったカテーテル部２の血管７００内への挿入、が行われる。このとき、例えば、血管７００の病変部よりも少し奥までカテーテル部２の送受波ユニット２１が挿入される。
【００６８】
図９は、第１実施形態に係るカテーテルシステム１００の動きの一例を示すフローチャートである。
【００６９】
ステップＳＴ１では、演算部４５ａによって、入力部４１から第１信号が入力されたか否かが判定される。ここでは、第１信号が入力されるまでステップＳＴ１の判定が繰り返され、第１信号が入力されれば、ステップＳＴ２に進む。
【００７０】
ステップＳＴ２では、第２送受波制御部４５２によって、第２送受波部２１２による光の送受波が開始され、ステップＳＴ３に進む。
【００７１】
ステップＳＴ３では、移動量算出部４５４によって、ガイドワイヤ１の長手方向におけるガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の移動量の算出が開始され、ステップＳＴ４に進む。ここでは、第２送受波部２１２において光の受光に応答して取得される信号に応じてガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の移動量が算出される。
【００７２】
ステップＳＴ４では、第１送受波制御部４５１によって、第１送受波部２１１による超音波の送受波が開始され、ステップＳＴ５に進む。これにより、第１送受波部２１１において超音波を受けることで血管７００に係る断層構造に係る信号が順次に取得され得る。ここでは、別の観点から言えば、入力部４１による第１信号の入力に応答して、送受波ユニット２１による１種以上の波としての光および超音波の送受波が開始される。
【００７３】
ステップＳＴ５では、演算部４５ａによって、入力部４１から第２信号が入力されたか否かが判定される。ここでは、第２信号が入力されるまでステップＳＴ５の判定が繰り返され、第２信号が入力されれば、ステップＳＴ６に進む。
【００７４】
ステップＳＴ６では、第１送受波制御部４５１および第２送受波制御部４５２によって、第１送受波部２１１による超音波の送受波、第２送受波部２１２による光の送受波、および移動量算出部４５４による移動量の算出が終了され、ステップＳＴ７に進む。ここでは、別の観点から言えば、入力部４１による第２信号の入力に応答して、送受波ユニット２１による１種以上の波としての光および超音波の送受波が終了される。
【００７５】
ステップＳＴ７では、３Ｄデータ生成部４５５によって、血管７００の３次元構造に係る３次元データが生成される再構成（３次元再構成ともいう）の処理が実行され、ステップＳＴ８に進む。ここでは、第１送受波部２１１で受けた超音波の状態に係る信号と、移動量算出部４５４で算出された移動量と、に基づいて、３次元データが生成され得る。例えば、図８で示されたように、複数の断層画像Ｉｍ１・・・ＩｍＮ（Ｎは２以上の自然数）が、移動量に応じて並べられることで、３次元データが生成され得る。
【００７６】
ステップＳＴ８では、演算部４５ａによって、出力部４２が含む表示部にステップＳＴ７で生成された３次元データが可視的に出力される。
【００７７】
このようにして、例えば、ユーザは、入力部４１で第１信号を入力した後に、ガイドワイヤ１に対してカテーテル部２をガイドワイヤ１の長手方向に移動させ、入力部４１で第２信号を入力すれば、血管７００の３次元データを容易に得ることができる。また、例えば、この３次元データが出力部４２に可視的に出力される際に、血管７００の長手方向に沿った任意の断面などが表示部に表示されれば、ユーザは、血管７００の構造だけでなく、プラークの厚さ、内径、外径およびプラークが存在している区間の長さなどの詳細な情報を得ることができる。また、例えば、上述したような簡単な操作で血管７００に係る３次元データが得られるため、３次元データを得る動作を手術中に何度も行うことが容易に可能となる。
【００７８】
＜１−７．第１実施形態のまとめ＞
以上のように、第１実施形態に係るカテーテルシステム１００では、例えば、ガイドワイヤ１の長手方向においてガイドワイヤ１に沿ってカテーテル部２を移動させると、ガイドワイヤ１の長手方向におけるガイドワイヤ１の形状の所定のルールでの変動が、第２送受波部２１２による発光および受光で検出され得る。このため、例えば、血管７００の断層画像を得るために送受波ユニット２１が血管７００からの超音波を受けた複数のタイミングの間における、ガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量が算出され得る。これにより、例えば、カテーテル部２を一定の速度で移動させるための駆動機構が不要となり、この駆動機構の準備作業などが軽減され得る。その結果、例えば、血管７００の３次元構造に係るデータを得る際に、カテーテルシステム１００の操作性が向上し得る。
【００７９】
また、例えば、ガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量が直接的に認識され得る。このため、例えば、複数箇所の断層構造に係るデータが血管７００の何れの部分に関するものであるのかがより精度良く認識され得る。
【００８０】
＜２．他の実施形態＞
本開示は上述の第１実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。
【００８１】
＜２−１．第２実施形態＞
上記第１実施形態において、例えば、基準領域１ｓｔとしての第２ワイヤ部分Ｗ２が、構成の異なる第２ワイヤ部分Ｗ２Ａとされてもよい。
【００８２】
図１０（ａ）は、第２実施形態に係るカテーテル部２のうちの第２送受波部２１２および該第２送受波部２１２の近傍の部分における、図６（ａ）の仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面の一例を示す図である。図１０（ｂ）は、第２実施形態に係るカテーテル部２のうちの第２送受波部２１２および該第２送受波部２１２の近傍の部分における、図６（ａ）の仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面の他の一例を示す図である。
【００８３】
第２ワイヤ部分Ｗ２Ａの外周部１ｆｏは、ガイドワイヤ１の長手方向において所定のルールで位置している複数の薄膜部ＦＬ１、を有する。図１０（ａ）の例では、基準領域１ｓｔにおいて、ガイドワイヤ１の外周部１ｆｏに、複数の薄膜部ＦＬ１が縞状に位置している。ここで、ガイドワイヤ１の本体部の素材と複数の薄膜部ＦＬ１の素材とを異ならせることで、ガイドワイヤ１の本体部の外周部と、複数の薄膜部ＦＬ１の表面と、の間で光の反射率を異ならせることができる。この場合には、第２ワイヤ部分Ｗ２Ａの外周部１ｆｏにおいて、複数の薄膜部ＦＬ１と、この複数の薄膜部ＦＬ１のそれぞれの間に位置している部分（空白部ともいう）ＢＫ１と、の間で、第２種の波としての光の反射の状態が異なる。換言すれば、基準領域１ｓｔでは、例えば、ガイドワイヤ１の長手方向において所定のルールで光の反射率（光反射率ともいう）が変化するように設定されている状態にある。このような構成が採用されれば、例えば、比較的簡単な構成で、ガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量が容易に認識され得る。ここで、光反射率は、例えば、ガイドワイヤ１の外周部１ｆｏの表面粗さなどのその他の要素によって異ならせてもよい。
【００８４】
また、ここで、例えば、基準領域１ｓｔでは、外周部１ｆｏにおける形状および光反射率のうちの少なくとも一方がガイドワイヤ１の長手方向において所定のルールで変化するように設定されていてもよい。このような構成が採用されても、例えば、ガイドワイヤ１に対してカテーテル部２を相対的に移動させる際に、基準領域１ｓｔにおける光の反射の状態の変動に応じてガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量が認識され得る。これにより、例えば、比較的簡単な構成で、血管７００の複数の断層画像を得るために第１送受波部２１１が血管７００からの超音波をそれぞれ受けた複数のタイミングの間における、ガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量が認識され得る。
【００８５】
ここでは、例えば、先端１ｔｐ側から順に、上記第１実施形態に係る第２ワイヤ部分Ｗ２と、第２実施形態に係る第２ワイヤ部分Ｗ２Ａと、が連結されている状態にある、基準領域１ｓｔが採用されてもよい。このような構成が採用されれば、例えば、基準領域１ｓｔに沿って第２ワイヤ部分Ｗ２が存在していない位置まで第２送受波部２１２を移動させても、第２ワイヤ部分Ｗ２Ａの存在により、ガイドワイヤ１の長手方向におけるガイドワイヤ１に対する送受波ユニット２１の相対的な移動量が認識され得る。
【００８６】
＜２−２．第３実施形態＞
例えば、上記第１実施形態および上記第２実施形態のそれぞれに係るカテーテルシステム１００が、駆動機構８Ｂが追加されて、カテーテル部２が、駆動機構８Ｂによって機械的に回転されるカテーテル部２Ｂに変更された、カテーテルシステム１００Ｂとされてもよい。
【００８７】
図１１は、第３実施形態に係るカテーテルシステム１００Ｂの概略構成の一例を示す図である。図１２（ａ）は、図１１の領域ＸＩＩａにおけるカテーテル部２Ｂの外観の一例を示す側面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿ったカテーテル部２Ｂの仮想的な切断面の一例を示す図である。
【００８８】
第３実施形態では、例えば、ガイドワイヤ１が基準部ではなく、カテーテル部２Ｂが、例えば、細長い管状の基準部（管状基準部ともいう）２０Ｂと、移動部としてのセンサ部２５Ｂと、を有する。センサ部２５Ｂは、例えば、管状基準部２０Ｂの長手方向において管状基準部２０Ｂに沿って移動可能である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）の例では、センサ部２５Ｂは、管状基準部２０Ｂの長手方向に沿った細長い形状を有する。管状基準部２０Ｂは、例えば、センサ部２５Ｂの周囲に位置している。管状基準部２０Ｂは、センサ部２５Ｂの移動に対して基準となる部分である。管状基準部２０Ｂは、長手方向における先端２ｔｐ側に位置している部分を含む基準領域１ｓｔＢを有する。図１２（ａ）および図１２（ｂ）の例では、管状基準部２０Ｂの長手方向がＸ軸に沿った方向とされている。また、管状基準部２０Ｂは、先端２ｔｐにおいて、孔部２ｔｈを有する。この孔部２ｔｈには、ガイドワイヤ１が管状基準部２０Ｂの管腔２ｉｓの外部から内部に向けて挿通している状態にある。また、管状基準部２０Ｂは、孔部２ｏｐＢを有する。この孔部２ｏｐＢには、ガイドワイヤ１が管腔２ｉｓの内部から外部に引き出されるように挿通している状態にある。このような構成により、ガイドワイヤ１に沿って管状基準部２０Ｂを摺り動かすことができる。このため、例えば、血管にガイドワイヤ１を挿入し、このガイドワイヤ１に沿って血管に管状基準部２０Ｂを挿入することができる。そして、例えば、この管状基準部２０Ｂに沿わせて病変部までセンサ部２５Ｂを到達させることができる。
【００８９】
図１３（ａ）は、第３実施形態に係るカテーテル部２Ｂのうちの第２送受波部２１２および該第２送受波部２１２の近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面の一例を示す図である。図１３（ｂ）は、第３実施形態に係るカテーテル部２Ｂのうちの第２送受波部２１２および該第２送受波部２１２の近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面の他の一例を示す図である。
【００９０】
基準領域１ｓｔＢでは、例えば、上記第１実施形態および上記第２実施形態のそれぞれに係る基準領域１ｓｔと同様に、１種以上の要素が、管状基準部２０Ｂの長手方向において所定のルールで位置している。例えば、管状基準部２０Ｂが透明な樹脂などで構成されていれば、管状基準部２０Ｂの外周部２０Ｂｏが、管状基準部２０Ｂの長手方向において所定のルールで位置している複数の薄膜部ＦＬ１Ｂを有する構成が採用され得る。図１３（ａ）の例では、管状基準部２０Ｂの外周部２０Ｂｏに、複数の薄膜部ＦＬ１Ｂが縞状に位置している構成が採用されている。ここで、管状基準部２０Ｂの本体の素材と複数の薄膜部ＦＬ１Ｂの素材とを異ならせることで、外周部２０Ｂｏにおいて、管状基準部２０Ｂの本体の外周部と、複数の薄膜部ＦＬ１Ｂの表面と、の間で第２種の波としての光の反射率を異ならせることができる。
【００９１】
センサ部２５Ｂは、例えば、送受波ユニット２１Ｂを有する。図１２（ｂ）の例では、センサ部２５Ｂの先端側に送受波ユニット２１Ｂが位置している。送受波ユニット２１Ｂは、第１送受波部２１１Ｂと、第２送受波部２１２と、を有する。また、センサ部２５Ｂは、例えば、信号処理回路２２Ｂおよび配線部２３Ｂを有する。
【００９２】
第１送受波部２１１Ｂは、上記第１実施形態および上記第２実施形態のそれぞれに係る第１送受波部２１１と同様に、例えば、第１種の波としての超音波を血管７００に向けて送るとともに、血管７００で反射した第１種の波としての超音波を受けることができる。この第１送受波部２１１Ｂは、例えば、受けた第１種の波としての超音波を電気信号に変換する変換器としての機能を有する。この第１送受波部２１１Ｂは、例えば、超音波を送受波することが可能な振動子と、この振動子を収容しているハウジングと、を有する。
【００９３】
センサ部２５Ｂは、駆動機構８Ｂによってセンサ部２５Ｂの長手方向に沿った仮想的な回転軸（仮想回転軸ともいう）Ａｘ２Ｂを中心として回転され得る。ここで、例えば、第１送受波部２１１Ｂの振動子は、情報処理ユニット４からケーブル部３および配線部２３Ｂを介して入力された信号に応答して、仮想回転軸Ａｘ２Ｂに交差する方向に向けて超音波を送り出すことができる。そして、例えば、第１送受波部２１１Ｂは、仮想回転軸Ａｘ２Ｂを中心として１回転することで、対象物としての血管７００の１箇所の断層構造に係る信号を得ることができる。このようにして、機械的な回転によって第１送受波部２１１Ｂが回転する方式は、機械式と称される。このような機械式の構成が採用されたカテーテルシステム１００Ｂでは、例えば、第１送受波部２１１Ｂの構成の簡略化が図られる。これにより、例えば、センサ部２５Ｂの構成の簡略化が図られ得る。
【００９４】
例えば、第２送受波部２１２は、センサ部２５Ｂの外周部２５Ｂｏ側に位置している。
【００９５】
ここで、基準領域１ｓｔＢでは、第２送受波部２１２から送られる第２種の波としての光の反射の状態が管状基準部２０Ｂの長手方向で変化するように、１種以上の要素が、管状基準部２０Ｂの長手方向において所定のルールで位置している。このため、例えば、管状基準部２０Ｂに対してセンサ部２５Ｂを移動させると、管状基準部２０Ｂに所定のルールで位置している１種以上の要素が、第２送受波部２１２による第２種の波としての光の送受波によって検出され得る。そして、この検出結果に応じて、例えば、対象物としての血管７００の複数の断層画像を得るために送受波ユニット２１Ｂが血管７００から超音波をそれぞれ受けた複数のタイミングの間における、管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｂの相対的な移動量が定量的に認識され得る。第３実施形態では、第１送受波部２１１Ｂによって超音波を受けた各タイミングは、例えば、第１送受波部２１１Ｂが仮想回転軸Ａｘ２Ｂを中心として１回転するごとのタイミングである。このため、例えば、送受波ユニット２１Ｂによる超音波の送受波によって得られた複数の断層画像でそれぞれ捉えられた血管７００に係る複数の部位について、互いに離間している距離が認識され得る。
【００９６】
これにより、例えば、対象物としての血管７００に対する第１送受波部２１１Ｂを含む送受波ユニット２１Ｂの移動量を高精度で測定することができる。ところで、既存の機械式のカテーテルシステムでは、例えば、図１１の駆動機構８Ｂが存在する体外の位置に、センサ部２５Ｂの長手方向における移動用のモーターおよびセンサ部２５Ｂの回転用のモーターのそれぞれが位置している。このため、体外で制御および測定される第１送受波部２１１Ｂの移動量と実際の第１送受波部２１１Ｂの移動量との間で誤差が生じやすい。これに対して、第３実施形態では、対象物としての血管７００に対する第１送受波部２１１Ｂの移動量の測定精度が画期的に高まり得る。例えば、既存の機械式のカテーテルシステムでは、対象物としての血管７００の３次元構造に係るデータを得る際に、第１送受波部２１１Ｂの移動量をｍｍオーダーの精度（単位）で測定するような場面であっても、第３実施形態のカテーテルシステム１００Ｂでは、第１送受波部２１１Ｂの移動量を４０μｍ以下の精度（単位）で測定することが可能となる。また、第３実施形態のカテーテルシステム１００Ｂでは、例えば、移動部としてのセンサ部２５Ｂを一定の速度で移動させなくても、対象物としての血管７００の３次元構造に係るデータを得ることができる。換言すれば、例えば、移動部としてのセンサ部２５Ｂを一定の速度で移動させるための駆動機構が不要である。このため、例えば、移動部としてのセンサ部２５Ｂを一定の速度で移動させるための駆動機構の準備作業などが軽減され得る。その結果、例えば、対象物としての血管７００の３次元構造に係るデータを得る際に、カテーテルシステム１００Ｂの操作性が向上し得る。
【００９７】
ここで、例えば、管状基準部２０Ｂの内周部２０Ｂｉが、管状基準部２０Ｂの長手方向において所定のルールで位置している複数の薄膜部ＦＬ１Ｂを有する構成が採用されてもよい。換言すれば、管状基準部２０Ｂの外周部２０Ｂｏおよび内周部２０Ｂｉうちの少なくとも一方が、管状基準部２０Ｂの長手方向において所定のルールで位置している複数の薄膜部ＦＬ１Ｂを有していてもよい。このような構成によっても、例えば、比較的簡単な構成で、管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｂの相対的な移動量が容易に認識され得る。図１３（ｂ）の例では、管状基準部２０Ｂの内周部２０Ｂｉに、複数の薄膜部ＦＬ１Ｂが縞状に位置している構成が採用されている。ここでは、例えば、管状基準部２０Ｂの本体の素材と複数の薄膜部ＦＬ１Ｂの素材とが適宜異なり、内周部２０Ｂｉにおいて、管状基準部２０Ｂの本体の内周部と、複数の薄膜部ＦＬ１Ｂの表面と、の間で第２種の波としての光の反射率が異なっている。
【００９８】
図１４は、第３実施形態に係るカテーテル部２Ｂのうちの第２送受波部２１２および該第２送受波部２１２の近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面のその他の一例を示す図である。
【００９９】
基準領域１ｓｔＢでは、内周部２０Ｂｉおよび外周部２０Ｂｏのうちの少なくとも一方における形状および光反射率のうちの少なくとも一方が、管状基準部２０Ｂの長手方向において所定のルールで変化するように設定されていてもよい。このような構成が採用されれば、例えば、管状基準部２０Ｂに対してセンサ部２５Ｂを相対的に移動させる際に、基準領域１ｓｔＢにおける光の反射の状態の変動に応じて管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｂの相対的な移動量が認識され得る。これにより、例えば、比較的簡単な構成で、血管７００の複数の断層画像を得るために第１送受波部２１１Ｂが血管７００からの超音波をそれぞれ受けた複数のタイミングの間における、管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｂの相対的な移動量が認識され得る。
【０１００】
ここで、例えば、管状基準部２０Ｂの基準領域１ｓｔＢにおける内周部２０Ｂｉおよび外周部２０Ｂｏのうちの少なくとも一方が、管状基準部２０Ｂの長手方向で所定のルールで並んでいる複数の湾曲部２ｃｖＢを有していてもよい。この場合には、例えば、管状基準部２０Ｂの凹凸における光の反射の状態の変動を利用することで、管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｂの相対的な移動量が容易に認識され得る。図１４の例では、基準領域１ｓｔＢとして、仮想回転軸Ａｘ２Ｂを中心として線材が螺旋状に巻かれて形成された円筒状の形状を有するコイル状の部分（コイル状部）が採用されている。ここでは、例えば、管状基準部２０Ｂが透明な樹脂などで構成されている場合には、管状基準部２０Ｂの外周部２０Ｂｏが複数の湾曲部２ｃｖＢを有していれば、管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｂの相対的な移動量が容易に認識され得る。
【０１０１】
上記構成が採用されれば、移動量算出部４５４は、例えば、送受波ユニット２１Ｂの第１送受波部２１１Ｂによって血管７００で反射された超音波を受けた第１タイミングおよび第２タイミングを含む複数のタイミングの間の期間における、管状基準部２０Ｂの長手方向における管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｂの移動量を算出することできる。この移動量は、例えば、基準領域１ｓｔＢで反射されて送受波ユニット２１の第２送受波部２１２で受けた光の状態の時間的な変動と、所定のルールと、に基づいて算出され得る。第３実施形態では、第１送受波部２１１Ｂによって超音波を受けた第１タイミングおよび第２タイミングを含む複数のタイミングとして、例えば、第１送受波部２１１が超音波を送受波しながら仮想回転軸Ａｘ２Ｂを中心として１回転するごとのタイミングが採用される。この場合、第１送受波部２１１Ｂによって超音波をそれぞれ受けた複数のタイミングの間のそれぞれの期間の長さは、第１送受波部２１１が仮想回転軸Ａｘ２Ｂを中心として回転する周期となる。
【０１０２】
＜２−３．第４実施形態＞
上記第３実施形態において、例えば、送受波ユニット２１Ｂが、この送受波ユニット２１Ｂから第２送受波部２１２が省略された送受波ユニット２１Ｃとされてもよい。
【０１０３】
図１５（ａ）は、第４実施形態に係るカテーテル部２Ｂのうちの第１送受波部２１１Ｂおよび該第１送受波部２１１Ｂの近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面の一例を示す図である。図１５（ｂ）は、第４実施形態に係るカテーテル部２Ｂのうちの第１送受波部２１１Ｂおよび該第１送受波部２１１Ｂの近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面の他の一例を示す図である。
【０１０４】
図１６（ａ）は、第４実施形態に係るカテーテル部２Ｂのうちの第１送受波部２１１Ｂおよび該第１送受波部２１１Ｂの近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面のその他の一例を示す図である。図１６（ｂ）は、第４実施形態に係るカテーテル部２Ｂのうちの第１送受波部２１１Ｂおよび該第１送受波部２１１Ｂの近傍の部分における、図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿った仮想的な切断面に対応する仮想的な切断面のその他の一例を示す図である。
【０１０５】
この場合には、例えば、第１送受波部２１１Ｂが、第１種の波および第２種の波の双方を物体に向けて送るとともに、この物体で反射した第１種の波および第２種の波の双方を受けることが可能である構成が採用され得る。換言すれば、例えば、第１送受波部２１１Ｂが、第１種の波および第２種の波の双方を送受波することが可能な構成が採用され得る。具体的には、例えば、同一の振動子で送受波が可能な超音波が第１種の波および第２種の波を含む構成が考えられる。ここでは、例えば、第１種の波の波長帯が第２種の波の波長帯を包含する構成が採用され得る。このような構成が採用される場合には、例えば、第１送受波部２１１Ｂが、第１種の波を物体に向けて送波し、この物体で反射した第１種の波を受けることで、管状基準部２０Ｂの長手方向におけるこの管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｃの移動量の測定および血管７００の断層構造の映像化などが同時に実現され得る。
【０１０６】
このとき、例えば、第１送受波部２１１Ｂから、管状基準部２０Ｂに対して位置している後述する異質部ＦＬ１Ｃまでの距離が、予め設定されていれば、第１送受波部２１１Ｂから第１種の波が送られた後に、異質部ＦＬ１Ｃで反射された第１種の波を第１送受波部２１１Ｂが受けるタイミングが所定の誤差範囲内となる。このため、例えば、第１送受波部２１１Ｂによる第１種の波の送受波によって得られる、血管７００の断層構造の映像化のための信号と、異質部ＦＬ１Ｃの存在状態の変動を認識するための信号と、が区別可能となる。
【０１０７】
このようにして、例えば、第１送受波部２１１Ｂの同一素子における第１種の波のみの送受波を利用して、管状基準部２０Ｂの長手方向におけるこの管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｃの移動量の測定および血管７００の断層構造の映像化の双方が実現され得る。
【０１０８】
この場合、例えば、第１種の波としての超音波の送受波によって、管状基準部２０Ｂの長手方向における管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｃの相対的な移動量の認識と、対象物としての血管７００の断層構造に係る信号の取得と、が実現される構成が考えられる。このとき、基準領域１ｓｔＢは、例えば、第１送受波部２１１Ｂから送られる超音波の反射の状態が長手方向で変化するように、１種以上の要素が長手方向で所定のルールで位置している構成を有していればよい。ここでは、１種以上の要素には、例えば、形状および素材が適用され得る。このような構成が採用されれば、例えば、管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｃの相対的な移動量を認識するための特別な構成が不要となり得る。これにより、例えば、移動部としてのセンサ部２５Ｂの構成の簡略化が図られ得る。
【０１０９】
ここでは、例えば、基準領域１ｓｔＢが、管状基準部２０Ｂの内周部２０Ｂｉ上、内部２０Ｂｂおよび外周部２０Ｂｏのうちの１つ以上の部分において、複数の異質部ＦＬ１Ｃを有する構成が考えられる。異質部ＦＬ１Ｃの素材には、例えば、第１種の波としての超音波を反射し得る素材が適用され得る。また、複数の異質部ＦＬ１Ｃは、例えば、管状基準部２０Ｂの長手方向において所定のルールで位置しており、管状基準部２０Ｂのうちの複数の異質部ＦＬ１Ｃの周囲の部分とは異なる素材で構成されている。これにより、例えば、第１送受波部２１１Ｂの構成および送受波ユニット２１Ｃの簡略化が図られる。その結果、移動部としてのセンサ部２５Ｂの構成の簡略化が図られ得る。
【０１１０】
図１５（ａ）の例では、管状基準部２０Ｂの外周部２０Ｂｏ上に複数の異質部ＦＬ１Ｃが位置している。図１５（ｂ）の例では、管状基準部２０Ｂの内周部２０Ｂｉ上に複数の異質部ＦＬ１Ｃが位置している。図１６（ａ）および図１６（ｂ）の例では、管状基準部２０Ｂの内部Ｂｂに複数の異質部ＦＬ１Ｃが位置している。このとき、管状基準部２０Ｂの内部Ｂｂの素材は、例えば、透明のものであってもよいし、不透明のものであってもよい。
【０１１１】
図１７は、第４実施形態に係る演算部４５ａで実現される機能的な構成を示すブロック図である。
【０１１２】
第４実施形態では、演算部４５ａは、実現される機能的な構成として、例えば、第１送受波制御部４５１、断層画像生成部４５３、移動量算出部４５４Ｃおよび３Ｄデータ生成部４５５を有する。ここでは、移動量算出部４５４Ｃは、例えば、上記第３実施形態の移動量算出部４５４と同様に、例えば、第１送受波部２１１Ｂによって血管７００で反射された超音波をそれぞれ受けた第１タイミングと第２タイミングとの間の期間における、管状基準部２０Ｂの長手方向における管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｂの移動量を算出することできる。この移動量は、例えば、基準領域１ｓｔＢで反射されて第１送受波部２１１Ｂで受けた超音波の状態の時間的な変動と、所定のルールと、に基づいて算出され得る。ここでは、第１送受波部２１１Ｂによって超音波をそれぞれ受けた第１タイミングおよび第２タイミングを含む複数のタイミングは、例えば、上記第３実施形態と同様に、第１送受波部２１１Ｂが仮想回転軸Ａｘ２Ｂを中心として１回転するごとのタイミングである。この場合、第１送受波部２１１Ｂが超音波を受けた複数のタイミングの間のそれぞれ期間の長さは、第１送受波部２１１Ｂが仮想回転軸Ａｘ２Ｂを中心として回転する周期となる。
【０１１３】
図１８は、第４実施形態に係るカテーテルシステム１００Ｂの動作の一例を示すフローチャートである。
【０１１４】
この動作は、例えば、演算部４５ａにおいてプログラムＰｇ１が実行されることで実現され得る。この動作が開始される前に、例えば、情報処理ユニット４へのケーブル部３の接続、カテーテル部２Ｂの駆動機構８Ｂへの取り付け、ガイドワイヤ１の血管７００内への挿入、およびガイドワイヤ１に沿ったカテーテル部２Ｂの血管７００内への挿入、が行われる。このとき、例えば、血管７００の病変部よりも少し奥までカテーテル部２Ｂの送受波ユニット２１Ｃが挿入される。
【０１１５】
ステップＳｐ１では、演算部４５ａによって、入力部４１から第１信号が入力されたか否かが判定される。ここでは、第１信号が入力されるまでステップＳｐ１の判定が繰り返され、第１信号が入力されれば、ステップＳｐ２に進む。
【０１１６】
ステップＳｐ２では、第１送受波制御部４５１によって、第１送受波部２１１Ｂによる超音波の送受波が開始され、ステップＳｐ３に進む。ここでは、入力部４１による第１信号の入力に応答して、送受波ユニット２１Ｃによる１種以上の波としての超音波の送受波が開始される。
【０１１７】
ステップＳｐ３では、移動量算出部４５４Ｃによって、管状基準部２０Ｂの長手方向における管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｂの移動量の算出が開始され、ステップＳｐ４に進む。ここでは、第１送受波部２１１Ｂにおいて受けた基準領域１ｓｔＢで反射された超音波の状態に応答して取得される信号に応じて管状基準部２０Ｂに対する送受波ユニット２１Ｂの移動量が算出される。
【０１１８】
ステップＳｐ４では、演算部４５ａによって、入力部４１から第２信号が入力されたか否かが判定される。ここでは、第２信号が入力されるまでステップＳｐ４の判定が繰り返され、第２信号が入力されれば、ステップＳｐ５に進む。
【０１１９】
ステップＳｐ５では、第１送受波制御部４５１によって、第１送受波部２１１Ｂによる超音波の送受波および移動量算出部４５４Ｃによる移動量の算出が終了され、ステップＳｐ６に進む。ここでは、入力部４１による第２信号の入力に応答して送受波ユニット２１Ｃによる１種以上の波としての超音波の送受波が終了される。
【０１２０】
ステップＳｐ６では、３Ｄデータ生成部４５５によって、血管７００の３次元構造に係る３次元データが生成される３次元再構成の処理が実行され、ステップＳｐ７に進む。ここでは、第１送受波部２１１Ｂで受けた超音波の状態に係る信号と、移動量算出部４５４Ｃで算出された移動量と、に基づいて、３次元データが生成され得る。
【０１２１】
ステップＳｐ７では、演算部４５ａによって、出力部４２が含む表示部にステップＳｐ６で生成された３次元データが可視的に出力される。
【０１２２】
このような構成であっても、例えば、ユーザは、入力部４１で第１信号を入力した後に、管状基準部２０Ｂに対してセンサ部２５Ｂを管状基準部２０Ｂの長手方向に移動させ、入力部４１で第２信号を入力すれば、血管７００の３次元データを容易に得ることができる。また、例えば、この３次元データが出力部４２に可視的に出力される際に、血管７００の長手方向に沿った任意の断面などが表示部に表示され得る。また、例えば、上記の簡単な操作で血管７００に係る３次元データが得られるため、３次元データを得る動作を１回の手術中に何度も行うことが容易に可能となる。
【０１２３】
ところで、上記第１実施形態から上記第３実施形態では、例えば、第１送受波部２１１，２１１Ｂによって血管７００の断層構造に係る信号が得られ、第２送受波部２１２によって送受波ユニット２１，２１Ｂの移動量に係る信号が取得され得る。換言すれば、送受波ユニット２１，２１Ｂにおいて、血管７００の断層構造に係る信号と、送受波ユニット２１，２１Ｂの移動量に係る信号と、が別々に取得され得る。このような構成が採用されれば、例えば、送受波ユニット２１，２１Ｂの移動量の認識精度および血管７００の断層構造に係る情報の精度が向上し得る。
【０１２４】
＜２−４．第５実施形態＞
上記第１実施形態から上記第４実施形態のそれぞれにおいて、例えば、第１送受波部２１１，２１１Ｂが送受波する第１種の波として、超音波の代わりに、近赤外線を含む光が採用されてもよい。換言すれば、例えば、上記第１実施形態から上記第４実施形態のそれぞれに係るカテーテルシステム１００，１００Ｂにおいて、血管内超音波検査法（ＩＶＵＳ）が実行される代わりに、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）が実行されてもよい。別の観点から言えば、移動部としてのカテーテル部２およびセンサ部２５Ｂでは、超音波などの弾性波、および可視光線もしくは近赤外線などの電磁波のうちの１種以上の波の送受波が行われてもよい。このような構成が採用されても、例えば、対象物としての血管７００の詳細な構造に係る断層画像が容易に取得され得る。
【０１２５】
図１９は、第５実施形態に係る光干渉断層撮影法を実現するための光干渉ユニット２９Ｄの構成の一例を示すブロック図である。
【０１２６】
ＯＣＴによる計測方式は、時間領域（Time domain：ＴＤ）方式および周波数領域（Frequency domain：ＦＤ）方式を含む。まず、ＴＤ方式のＯＣＴが実行される一例について説明する。この場合には、カテーテルシステム１００，１００Ｂに、例えば、光干渉ユニット２９Ｄが適用されれば、カテーテルシステム１００，１００ＢでＴＤ方式のＯＣＴが実行され得る。光干渉ユニット２９Ｄは、干渉計と同様な構成を有しており、対象物としての血管７００の詳細な断層構造に係る信号を得ることができる。
【０１２７】
光干渉ユニット２９Ｄは、例えば、光源２９１、検出部２９２、光分割部２９３および参照光生成部２９４を備えている。光源２９１は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などによって近赤外線などの光を発することができる。光源２９１から発せされた光は、例えば、光ファイバなどの第１光路Ｆｂ１を介して光分割部２９３に入力される。光分割部２９３は、例えば、ハーフミラーなどの素子によって光源２９１からの光を分割することができる。例えば、光分割部２９３で分割された光のうちの第１の光は、光ファイバなどの第２光路Ｆｂ２を介して第１送受波部２１１Ｂまたは送受波部分２１１ａに送られる。また、例えば、光分割部２９３で分割された光のうちの第２の光は、光ファイバなどの第３光路Ｆｂ３を介して参照光生成部２９４に送られる。第１送受波部２１１Ｂまたは送受波部分２１１ａは、例えば、対象物としての血管７００に向けて第１の光を出射し、この第１の光の血管７００での反射で得られた光（第３の光ともいう）を受光することができる。ここで、第１送受波部２１１Ｂまたは送受波部分２１１ａで受光された第３の光は、例えば、第２光路Ｆｂ２を介して光分割部２９３に送られる。参照光生成部２９４は、例えば、第２の光に係る光路長を調整した後に、光路長が調整された第２の光（第４の光ともいう）を第３光路Ｆｂ３に戻すことができる。参照光生成部２９４には、例えば、第３光路Ｆｂ３と反射部との距離を適宜変更しつつ反射部で第２の光を反射することによって第２の光に係る光路長を調整する構成が適用される。ここで、参照光生成部２９４から第３光路Ｆｂ３に戻ってきた第４の光は、例えば、第３光路Ｆｂ３を介して光分割部２９３に送られる。光分割部２９３は、第３の光と第４の光とを重ね合わせることで第５の光を生成することができる。この第５の光は、光ファイバなどの第４光路Ｆｂ４を介して検出部２９２に送られる。検出部２９２では、第５の光の強度を検出することができる。ここで、例えば、光の干渉の原理を利用すれば、第３の光と第４の光とが強め合う反射部の位置が観測され得る。その結果、例えば、第１送受波部２１１Ｂまたは送受波部分２１１ａから対象物としての血管７００で第１の光が反射された部位までの距離が検出され得る。参照光生成部２９４では、例えば、第２の光の位相などが変更されることで、第４の光が生成されてもよい。
【０１２８】
次に、ＦＤ方式のＯＣＴが実行される一例について説明する。この場合にも、カテーテルシステム１００，１００Ｂに、例えば、光干渉ユニット２９Ｄが適用されれば、カテーテルシステム１００，１００ＢでＦＤ方式のＯＣＴが実行され得る。ただし、光源２９１には、例えば、出射する光の波長を高速で変化させることができる波長可変レーザーなどを有する構成が適用される。参照光生成部２９４には、例えば、固定された反射部で第２の光を単に反射して、第２の光に係る光路長を調整することなく第３光路Ｆｂ３に戻すことができる構成が適用される。ここでは、例えば、光源２９１によって、発せられるレーザー光の波長を、可変域の一端から他端に向けて高速で繰り返して変化させながら、検出部２９２で第５の光の強度を検出する。このとき、第１送受波部２１１Ｂまたは送受波部分２１１ａから対象物としての血管７００のうちの各部の表面および界面ならびにプラークの表面までの距離に応じて、振幅と周波数とが相互に異なる複数の正弦波が重なり合った干渉信号が得られる。この干渉信号に対して、演算部４５ａなどでフーリエ変換が施されれば、干渉信号における周波数に応じた距離と振幅に応じた反射率との関係が得られる。その結果、例えば、第１送受波部２１１Ｂまたは送受波部分２１１ａから対象物としての血管７００で第１の光が反射された部位までの距離が検出され得る。このようなＦＤ方式のＯＣＴでは、例えば、第１送受波部２１１Ｂまたは送受波部分２１１ａから各部位までの距離の検出に要する時間が、ＴＤ方式のＯＣＴよりも大幅に短くなり得る。ＦＤ方式のＯＣＴでは、例えば、同一の部位について干渉信号を複数回取得して平均化処理が施されれば、ノイズの影響が低減され得る。これにより、得られる断層画像の画質が向上し得る。また、例えば、第１送受波部２１１Ｂまたは送受波部分２１１ａから各部位までの距離の検出に要する時間が短いＦＤ方式のＯＣＴが採用されれば、第１送受波部２１１，２１１Ｂをより速く移動させることも可能となる。
【０１２９】
光干渉ユニット２９Ｄにおける干渉計に係る構成は、上記のものに限られず、その他の干渉計に係る構成が採用されてもよい。
【０１３０】
＜３．その他＞
上記第３実施形態から上記第５実施形態のそれぞれにおいて、例えば、管状基準部２０Ｂ内に位置しているセンサ部２５Ｂが、機械式の第１送受波部２１１Ｂの代わりに、電子式の第１送受波部２１１を有していてもよい。
【０１３１】
上記第３実施形態から上記第５実施形態のそれぞれにおいて、例えば、駆動機構８Ｂによってセンサ部２５Ｂを回転させる代わりに、センサ部２５Ｂを手動で回転させてもよい。この場合には、例えば、センサ部２５Ｂの回転角を検出する回転センサが存在してれば、送受波ユニット２１Ｂ，２１Ｃの回転角および向きが検出され得る。これにより、例えば、断層面画像の取得が可能となる。回転センサは、例えば、磁気または光などを利用した非接触タイプのセンサであってもよいし、歯車などを利用した接触タイプのセンサであってもよい。
【０１３２】
上記第１実施形態から上記第５実施形態のそれぞれにおいて、例えば、基準領域１ｓｔ，１ｓｔＢにおける１種以上の要素が、長手方向において、所定のルールで、縞状ではなく、その他の形態で位置していてもよい。その他の形態は、例えば、ドット状あるいは螺旋状など種々の模様の形態を含み得る。
【０１３３】
上記第１実施形態から上記第５実施形態のそれぞれにおいて、例えば、３Ｄデータ生成部４５５における３次元再構成の処理において、複数の断層画像の間の各部分について、補間処理などによって画素値が算出されてもよい。
【０１３４】
上記第１実施形態から上記第５実施形態および上記の複数の変形例のそれぞれを構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【０１３５】
１  ガイドワイヤ
１ｃｖ  湾曲部
１ｆｏ  外周部
１ｓｔ，１ｓｔＢ  基準領域
２，２Ｂ  カテーテル部
２ｃｖＢ  湾曲部
４  情報処理ユニット
８Ｂ  駆動機構
２０  本体部
２０Ｂ  管状基準部
２０Ｂｂ  内部
２０Ｂｉ  内周部
２０Ｂｏ，２５Ｂｏ  外周部
２１，２１Ｂ，２１Ｃ  送受波ユニット
２５Ｂ  センサ部
２９Ｄ  光干渉ユニット
４１  入力部
４２  出力部
４５  制御部
４５ａ  演算部
１００，１００Ｂ  カテーテルシステム
２１１，２１１Ｂ  第１送受波部
２１１ａ  送受波部分
２１２  第２送受波部
４５４，４５４Ｃ  移動量算出部
４５５  ３次元（３Ｄ）データ生成部
７００  血管
Ａｘ１  仮想軸
Ａｘ２Ｂ  仮想回転軸
Ｄ１  周方向
Ｄ２  離間方向
ＦＬ１，ＦＬ１Ｂ  薄膜部
ＦＬ１Ｃ  異質部
Ｌ２１  発光部
Ｐｇ１  プログラム
Ｒ２１  受光部
Ｗ１  第１ワイヤ部分
Ｗ２，Ｗ２Ａ  第２ワイヤ部分
【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】
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