光干渉断層像形成装置
【課題】 ヘテロダイン検出にかかる構成を有効利用し、少ない部品点数の追加で、光干渉断層診断装置としての機能を実現しつつ、メンテナンスの際の光源からの純粋な光を検出することをも可能にする技術を提供する。
【解決手段】 光干渉断層像形成装置における干渉光を案内する光ファイバ２３７に２分岐させる光カップラを設け、その２つの光（一方が他方より１８０度位相差を持つ）を、直列接続した２つのフォトダイオードに照射する。断層像形成のための光プローブを血管内に挿入し、スキャンする際には、信号選択用ＩＣ６１０は２つのフォトダイオードを連結するラインに流れる電流を光電変換結果の信号として選択し、出力する。一方、光源のメンテナンスを行う場合、信号選択用ＩＣ６１０は、直列接続の端位置である、一方のフォトダイオードの端部に流れる電気信号を選択し、出力する。
【解決手段】 光干渉断層像形成装置における干渉光を案内する光ファイバ２３７に２分岐させる光カップラを設け、その２つの光（一方が他方より１８０度位相差を持つ）を、直列接続した２つのフォトダイオードに照射する。断層像形成のための光プローブを血管内に挿入し、スキャンする際には、信号選択用ＩＣ６１０は２つのフォトダイオードを連結するラインに流れる電流を光電変換結果の信号として選択し、出力する。一方、光源のメンテナンスを行う場合、信号選択用ＩＣ６１０は、直列接続の端位置である、一方のフォトダイオードの端部に流れる電気信号を選択し、出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光干渉断層像形成装置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診療がある。この診療術前の診断、或いは、術後の経過確認のため、光干渉断層画像診断装置（ＯＣＴ:Optical Coherent 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】
この画像診断装置は、先端に光学レンズを有し、光学ミラーを取り付けた光ファイバを内蔵したカテーテルを有する。そして、そのカテーテルを患者の血管内に挿入し、光学ミラーを回転させながら、光学ミラーを介して血管壁に光を照射し、生体組織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再構成するものである。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（ＯＦＤＩ:Optical Frequency Domain Imaging）も開発されている。
【０００４】
光干渉断層診断装置の基本原理は、装置内部の光源からの出力される光を測定光と参照光に分割し、測定光を上記のカテーテルの内部の光ファイバの光学ミラーに向けて出射する。そして、生体組織によって反射された散乱光を同じ光ファイバを介して受光し、所定の距離を経て反射した参照光との干渉光を得、その強度からカテーテル近傍の生体組織（血管）の断層像を得るものである（例えば、特許文献１）。
【０００５】
特に、波長掃引を利用した光干渉断層診断装置の場合は、出射する光の波長を予め定めた範囲内で繰り返し掃引することで、参照光の光路長は操作することなく、得られた干渉光の周波数分布から、測定光路長と参照光路長が同じ点を基準とした深度方向の反射強度分布を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
前述したように、光干渉断層診断装置は、生体組織からの後方散乱光を受光することで得られた血管の断面画像を再構成するものである。このとき、生体組織からの散乱光は、出射光に対して−８０ｄＢと非常に微弱な光である。このため、光干渉技術を使用して感度が９０ｄＢ乃至１１０ｄＢに達する敏感な検出回路を構成し、画像再構成を行っている。
【０００８】
上記の感度を得るため、光電変換を行うフォトディテクタ回路でヘテロダイン検出を行っているので、非干渉成分は打ち消し合い、変換された電気信号には含まれない。画像を描画する上では上記構成は問題にはならないが、その一方で、製造やメンテナンス用の際には、光源の情報は打ち消し合って消されてしまい、光源の状態を把握することが難しい。
【０００９】
かかる点の単純な解決策は、光源メンテナンス用の為の光源からの出力を、診断のための出力と光学的、電気的に独立させることであるが、この場合、フォトサンプリングに係る回路が別途必要になり、部品点数の増大、すなわち、コストアップを招くし、煩雑になることは避けられない。
【００１０】
そこで、本発明は、ヘテロダイン検出にかかる構成を有効利用し、少ない部品点数の追加で、光干渉断層診断装置としての機能を実現しつつ、メンテナンスの際の光源からの純粋な光を検出することをも可能にする技術を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、例えば、本発明の光干渉断層像形成装置は以下の構成を備える。すなわち、
光源から出力された光を測定光と参照光に分割し、生体管腔内に挿入されたプローブを介して照射方向を回転させながら生体組織に前記測定光を出射し、得られた反射光と、前記参照光とから得られる干渉光の光強度に基づいて該生体組織の断面画像を生成する光干渉断層像形成装置であって、
前記干渉光の光強度を電気信号に変換する光電変換手段と、
操作部から前記光源のメンテナンスの要求指示があったか否かを判断し、当該判断結果に応じて、前記光電変換手段の光電変換処理に係る処理の切り替えるための制御信号を出力する制御手段とを有し、
前記光電変換手段は、
直列に接続した２つのフォトダイオードと、
前記直列に接続した２つのフォトダイオードの接続位置に流れる第１の電気信号と、前記直列接続の端位置である、一方のフォトダイオードの端部に流れる第２の電気信号のいずれか一方を、前記制御手段からの制御信号に応じて選択し、選択した電気信号を光電変換手段による光電変換結果の信号として出力する選択部とを有し、
前記制御手段は、
少なくとも生体組織の断面画像を生成するため、該生体組織に測定光を出射する場合には、前記選択部が前記第１の電気信号を選択させる制御信号を出力し、
前記光源のメンテナンス要求指示があったと判定した場合には、前記第２の電気信号を選択させる制御信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、少ない部品点数の追加で、操作者からメンテナンスの要求指示があった場合、２つのフォトダイオードによるバランス検出に係る構成から、光源からの光のダイレクトな検出に係る構成に切り換わることとなり、光源のメンテナンス処理に係るコストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態にかかる画像診断装置の外観構成を示す図。
【図２】画像診断装置１００の機能構成を示すブロック図。
【図３】信号処理部の機能構成を示すブロック図。
【図４】血管内における光プローブによる回転走査、軸方向移動、測定光の照射と反射光の取り込みを説明する図。
【図５】血管内における光プローブの動作を説明するための模式図。
【図６】実施形態による光検出部の回路構成を示す図。
【図７】実施形態における信号処理部の処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に従って本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明を具備する波長掃引型光干渉断層像形成装置（ＯＣＴ装置）（以下、画像診断装置という）のシステム構成及び外観構成を示す図である。図１に示すように、画像診断装置１００は、光プローブ部１０１と、スキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備える。スキャナ／プルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、信号線／光ファイバ１０４により接続されている。光プローブ部１０１は、直接血管等の生体管腔内に挿入され、イメージングコアを用いて生体組織の状態を測定する。スキャナ／プルバック部１０２は、光プローブ部１０１と着脱可能に構成されており、内蔵されたモータが駆動することで光プローブ部１０１内のイメージングコアのラジアル動作を規定する。
【００１６】
操作制御装置１０３は、生体組織の光干渉断層像形成を行うにあたり、各種設定値を入力するための機能や、測定により得られたデータを処理し、断層画像として表示するための機能を備える。操作制御装置１０３において、１１１は本体制御部であり、測定により得られたデータを処理したり、処理結果を出力したりする。１１１−１はプリンタ／ＤＶＤレコーダであり、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。１１２は操作パネルであり、ユーザは該操作パネル１１２を介して、各種設定値及び指示の入力を行う。１１３は表示装置としてのＬＣＤモニタであり、本体制御部１１１における処理結果を表示する。
【００１７】
図２は、図１に示す画像診断装置１００の機能構成図である。図示において、２０８は光源であり、Swept Laserが用いられる。光源２０８としてのSwept Laserは、ＳＯＡ２１６（semiconductor optical amplifier）とリング状に結合された光ファイバ２１７を有する光源部２０８ａとポリゴンスキャニングフィルタ２０８ｂよりなる、Extended-cavity Laserの一種である。ＳＯＡ２１６から出力された光が、光ファイバ２１７を進み、ポリゴンスキャニングフィルタ２０８ｂに入り、ここで波長選択された光が、ＳＯＡ２１６で増幅され、最終的にカップラ２１４から出力される。ポリゴンスキャニングフィルタ２０８ｂは、光を分光する回折格子２１２とポリゴンミラー２０９との組み合わせで波長を選択する。回折格子２１２により分光された光を２枚のレンズ２１０、２１１によりポリゴンミラー２０９の表面に集光させる。これによりポリゴンミラー２０９と直交する波長の光のみ同一の光路を戻り、ポリゴンスキャニングフィルタ２０８ｂから出力されるため、ミラーを回転させることで、波長の時間掃引を行う。ポリゴンミラー２０９は、例えば、３２面体のミラーが使用され、回転数が５００００ｒｐｍ程度である。ポリゴンミラー２０９と回折格子２１２とを組み合わせたユニークな波長掃引方式により、高速、高出力の波長掃引が可能である。
【００１８】
カップラ２１４から出力された光源２０８の光は、第１のシングルモードファイバ２３０の一端に入射され、先端面側に伝送される。第１のシングルモードファイバ２３０は、途中の光カップラ部２２６で第２のシングルモードファイバ２３１と光学的に結合されている。従って、この光カップラ部２２６で２つに分岐されて伝送される。
【００１９】
第１のシングルモードファイバ２３０の光カップラ部２２６より先端側には、光サーキュレータ２２８が設けられている。この光サーキュレータは、図示の如く、少なくとも３つのポートＰ０、Ｐ１、Ｐ２を有する。そして、この光サーキュレータ２２８は、ポートＰ０に入力した光をポートＰ１に出力し、ポートＰ１に入力した光をポートＰ２に出力する構造を成している。第１のシングルモードファイバ２３０はポートＰ０に接続されているので、結局のところ、光カップラ部２２６で分岐された光は、ポートＰ１に接続された第３のシングルモードファイバ２３２に伝送されることになる。この光サーキュレータ２２８のポートＰ１の第３のシングルモードファイバ２３２の先端側には、スキャナ／プルバック部１０２が設けられている。スキャナ／プルバック部１０２の回転駆動装置２０４内には、非回転部（固定部）と回転部（回転駆動部）との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント（光カップリング部）２０３が設けられている。更に、光ロータリジョイント２０３内の第４のシングルモードファイバ２３５の先端側は、光プローブ部１０１の第５のシングルモードファイバ２３６と、アダプタ２０２を介して着脱自在に接続されている。これにより光の送受信を繰り返すイメージングコア２０１内に挿通され回転駆動可能な第５のシングルモードファイバ２３６に光源２０８からの光が伝送される。
【００２０】
第５のシングルモードファイバ２３６に伝送された光は、イメージングコア２０１の先端側から血管内の生体組織に対してラジアル動作しながら照射される。そして、生体組織の表面あるいは内部で散乱した反射光の一部はイメージングコア２０１により取り込まれ、逆の光路を経て第３のシングルモードファイバ２３２を介して光サーキュレータ２２８のポートＰ１に導かれる。そして、この光は、光サーキュレータ２２８のポートＰ２を介して第６のシングルモードファイバ２３３を介して光カップラ部２２７に導かれ、その一部が第７、第８のシングルモードファイバ２３７、２３８側に移る。この第７、８のシングルモードファイバ２３７、２３８に導かれた反射光は後述の参照光と混合され、干渉光として、光検出部２１９（例えばフォトダイオード）にて受光される。
【００２１】
なお、光ロータリジョイント２０３の回転部側は回転駆動装置２０４のラジアル走査モータ２０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ２０５の回転角度は、エンコーダ部２０６により検出される。更に、光ロータリジョイント２０３は、直線駆動装置２０７を備え、信号処理部２２３からの指示に基づいて、光プローブ部１０１の挿入方向（軸方向）の動作を規定している。軸方向移動は、信号処理部２２３からの制御信号に基づいて、直線駆動装置２０７内の直線駆動モータが動作することにより実現される。
【００２２】
また、第２のシングルモードファイバ２３１の光カップラ部２２６より先端側には、参照光の光路長を微調整する光路長の可変機構２２５が設けてある。この光路長の可変機構２２５は光プローブを交換して使用した場合の個々の光プローブの長さのばらつきを吸収できるように、その長さのバラツキに相当する光路長を変化させる光路長変化手段を備えている。第２のシングルモードファイバ２３１およびコリメートレンズ２５１は、その光軸方向に矢印２５３で示すように移動自在な１軸ステージ２５４上に設けられている。この結果、コリメートレンズ２５１と、その位置が固定されている、もう一方のコリメートレンズ２５２との距離が調整でき、光路長調整手段を形成している。コリメートレンズ２５２で集光した光は、第９のシングルモードファイバ２３４を介して、先に説明した光カップラ部２２７に導かれることになる。
【００２３】
具体的には、１軸ステージ２５４は光プローブ２０１を交換した場合に、光プローブの光路長のバラツキ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化手段を形成する。さらに、１軸ステージ２５４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、光プローブ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干渉する状態に設定することが可能となる。
【００２４】
光路長の可変機構２２５で光路長が微調整された光（参照光）は、先に説明したように、第９のシングルモードファイバ２３４の途中に設けた光カップラ部２２７で第６のシングルモードファイバ２３３側からの光（反射光）と混合されて、干渉光となり、第７、第８のシングルモードファイバ２３７、２３８を介して光検出部２１９にて受光される。光検出部２１９（詳細後述）にて受光された光は光電変換、並びに、増幅され、対数増幅器２２０に入力される。対数増幅器２２０では、干渉光を光電変換して得られた信号であって、光検出部２１９内で増幅された電気信号を対数的に増幅する。対数増幅器２２０の出力は復調器２２１に供給される。復調器２２１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Ａ／Ｄ変換器２２２に入力される。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器２２２では、干渉光信号を１８０ＭＨｚ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１８０ＭＨｚとしたのは、波長掃引の繰り返し周波数を８０ｋＨｚにした場合に、波長掃引の周期（１２．５μｓｅｃ）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。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器２２２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２２３に入力される。この信号処理部２２３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断面画像を形成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１１３に出力する。
【００２７】
なお、信号処理部２２３は光路長調整手段制御部２１８と接続されている。信号処理部２２３は光路長調整手段制御部２１８を介して１軸ステージ２５４を制御してコリメートレンズ２５１、２５２間の距離の調整を行う。また、信号処理部２２３はモータ制御回路２２４と接続され、断面画像を形成する際のビデオ同期信号に同期して内部のメモリに該断面画像を格納する。また、このモータ制御回路２２４のビデオ同期信号は、回転駆動装置２０４にも送られ、回転駆動装置２０４はビデオ同期信号に同期した駆動信号を出力する。
【００２８】
図４（ａ）は光プローブ部１０１のイメージングコア２０１が生体管腔内（血管内）に挿入され、ラジアル走査が行われる様子を説明する図である。光学ミラー４０１、光学レンズ４０２を先端に有する光ファイバ２３６により構成されるイメージングコア２０１を内蔵したカテーテルシース４０３は、例えば血管内腔に挿入される。回転駆動装置２０４は、カテーテルシース４０３内でイメージングコア２０１を矢印４０５方向に回転させ、直線駆動装置２０７は矢印４０６方向に移動させる。このとき、図４（ｂ）に示すように、光源２０８からの測定光が光ファイバ２３６を経て、光学ミラー４０１により生体管腔へ照射される。照射された光の反射光は、光学ミラー４０１により光ファイバ２３６を経て装置へ戻される。
【００２９】
図５は血管内断層撮影時の光プローブ部１０１の動作を説明するための模式図である。図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ光プローブ部１０１が挿入された状態の血管の斜視図及び断面図である。図５（ａ）において、５０１は光プローブ部１０１が挿入された血管断面を示している。上述のように、光プローブ部１０１のイメージングコア２０１はその先端に光学レンズ４０２、光学ミラー４０１が取り付けられており、ラジアル走査モータ２０５により図５（ｂ）の参照符号４０５で示される方向に回転する。
【００３０】
光学レンズ４０２からは、各回転角度にて測定光の送信／受信が行われる。ライン１、２、…、５１２は各回転角度における測定光の照射方向を示している。本実施形態では、光学ミラー４０１及び光学レンズ４０２を含むイメージングコア２０１が所定の血管断面５０１の位置で３６０度回動する間に、５１２回の測定光の送信／反射光の受信が断続的に行われる。なお、３６０度回動する間における測定光の送信／受信回数は特にこれに限られず、任意に設定可能であるものとする。このように、イメージングコア２０１を回転させながら信号の送信／受信を繰り返すスキャン（走査）を、一般に「ラジアルスキャン（ラジアル走査、回転走査）」という。また、このようなイメージングコア２０１による測定光の送信／反射光の受信は、イメージングコア２０１が血管内を矢印４０６（図４（ａ）参照）の方向に進みながら行われる。
【００３１】
次に、信号処理部２２３について説明する。図３は信号処理部２２３の構成例を示すブロック図である。
【００３２】
上述したように、光ファイバ２３３を通して入力された反射光は、光カップラ部２２７で参照光と合わせられて、第７、第８のシングルモードファイバ２３７、２３８上に干渉光を生成する。光検出部２１９は、この干渉光の強度（干渉強度）を電気信号に変換、増幅した結果を対数増幅器２２０に出力する。対数増幅器２２０は、光電変換部２１９からの電気信号を対数的に増幅し、得られた信号を復調器２２１へ出力する。復調器２２１の出力は、Ａ／Ｄ変換部２２２に入力される。Ａ／Ｄ変換部２２２では、入力された信号を２０４８ポイント分サンプリングして、デジタルデータとして後段のラインメモリ部３０１に出力する。
【００３３】
波長掃引を利用した光干渉断層像形成装置では、ここで得られたデータをフーリエ変換することで、深度方向の反射強度分布を得ることができる。すなわち、光路長の走査をすることなく、深度方向のデータを取得することができるため、高速のデータ取得が可能になる。図３のラインメモリ部３０１は、モータ制御回路２２４から出力されるモータのエンコーダ信号をもとに、モータ１回転あたりのライン数が５１２本となるように信号を選択し、グルーピングする。すなわち、１ラインごとの干渉光データが、モータ１回転あたり５１２個ずつラインデータ生成部３０２に出力される。
【００３４】
ラインデータ生成部３０２は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換処理）を行うことで、ラインデータを生成するととともに、ライン加算平均処理、フィルター処理、対数変換等を行い、得られたラインデータを後段の後処理部３０３に出力する。
【００３５】
後処理部３０３では、ラインデータ生成部３０２より受け取ったラインデータに対してコントラスト調整、輝度調整、ガンマ補正、フレーム相関、シャープネス処理等を施し、処理結果を画像構築部３０４に出力する。画像構築部３０４は、極座標のラインデータ列をビデオ信号に変換し、ＬＣＤモニタ１１３に血管断面画像として表示する。なお、ここでは一例として、５１２ラインから画像を構築する例を示しているが、このライン数に限定されるものではない。制御部３０５は上述した各部の一連の動作を制御することになる血管断層像を得るまでの演算内容、並びに、その表示処理に関する部分は、本願発明には直接には関係しないので、ここでのこれ以上の説明は省略する。
【００３６】
以下では、光源２０８のメンテナンスを行うモードと、上記血管断層像に係る診断モードとの切り替えについて説明する。
【００３７】
光検出部２１９は、主として上記の通り、干渉光（測定光の反射光と参照光が干渉した光）を電気信号に変換する点にある。実施形態における光検出部２１９はヘテロダイン検出を行うものであり、光プローブ部１０１が血管内に挿入される診断時にはその機能が有効に働くことは理解できよう。しかし、逆に、光プローブ部１０１を血管内に挿入せず、光源２０８のメンテナンスを行うため、光源２０８→光カップラ部２２６→可変機構２２５→光カップラ部２２７→光検出部２１９とたどる参照光（非干渉光）を検出する場合、ヘテロダイン検出を行う光検出部２１９では互いに非干渉成分は打ち消し合ってしまい、光源２０８のメンテナンスに利用するには不向きであると言える。
【００３８】
そこで、本実施形態では、信号処理部２２３による制御信号に応じて、光検出部２１９は、干渉光のバランス検出と、光源２０８からの純粋な信号のみを検出するダイレクト検出を切り換わるようにした。
【００３９】
図６は実施形態における光検出部２１９の構成を示している。図示の通り、２つの光検出のためのフォトダイオード６０１、６０２が直列に接続されている。フォトダイオード６０１は第７のシングルモードファイバ２３７から導かれるを光を検出し、その受光強度を示す電気信号を出力する。もう一方のフォトダイオード６０２は第８のシングルモードファイバ２３８から導かれる光りを検出し、受光強度を示す電気信号を出力する。ここで、光カップラ部２２７からの第７、第８のシングルモードファイバ２３７、２３８に導かれる光は互いに１８０度の位相差を持つ光となっている。従って、この分岐した光を、フォトダイオード６０１、６０２がそれぞれ検出した際に、フォトダイオード６０１、６０２の間の中央のライン６００に流れる電流は、結局のところ、位相差１８０度の光信号を差分に相当するバランスさせた電流と言える。これをアンプ６０４、６０５で増幅し、適当なバンドパスフィルタ６０８を介して信号選択用ＩＣ６１０に供給する。血管断層像の再構成するための干渉光検出時にあっては、信号処理部２２３が信号選択用ＩＣ６１０に対して、バンドパスフィルタ６０８からの信号を選択し、出力するように制御する。この結果、上記の通り、干渉光のバランス検出が行えることとなる。
【００４０】
一方、光源２０８のメンテナンスモードの場合、信号処理部２２３は信号選択用ＩＣ６１０に対して、バンドパスフィルタ６０７（または６０９）からの信号を選択し、出力するように制御する。この結果、一方のフォトダイオード６０１（或いは６０２）からの光電変換結果の電流がアンプ６０３（或は６０６）によってダイレクトに増幅され、バンドパスフィルタ６０７（或は６０９）による信号が選択されることとなる。光源２０８のメンテナンスのモードの場合、光プローブ部１０１が血管内に挿入されていないので、バンドパスフィルタ６０７（或は６０９）からの信号は、非干渉光である。また、信号選択用ＩＣ６１０が選択するのは、差分電流ではないので、信号選択用ＩＣ６１０からの信号は光源２０８からの光にダイレクトに依存した電流となり、光源２０８のメンテナンスに都合の良い信号を得ることができる。
【００４１】
なお、図示の増幅器６０３、６０６、バンドパスフィルタ６０７、６０９は、血管断層像は無関係となるので、光源２０８のメンテナンスに特化した増幅率、濾波周波数を指定して構わない。また、図６に示す例では、信号選択用ＩＣ６１０が選択する対象は３つであるが、バンドパスフィルタ６０７、６０９のいずれか一方は選択候補から除外しても構わない。当然、選択候補から除外した場合、該当するアンプ、バンドパスフィルタも不要である。
【００４２】
信号処理部２２３は、例えば図７のフローチャートに従って処理すればよい。以下、同図に従って説明する。
【００４３】
先ず、ステップＳ７０１では、操作パネル１１２からの入力を待つ。入力があると、ステップＳ７０２にて、操作者の入力はメンテナンスモードへの移行指示であるか否かを判定する。否の場合には、該当する指示に応じた処理を行うため、ステップＳ７０３に処理を進める。なお、このステップＳ７０３の処理には、血管断層像を得るための処理や描画処理が含まれる。
【００４４】
一方、ステップＳ７０２にて、操作者の指示入力が、メンテナンスモードであると判定した場合、処理はステップＳ７０４に進み、光検出部２１９内の信号選択用ＩＣ６１０に対してバンドパスフィルタ６０７（或いは６０９）を選択する制御信号を出力する。次いで、ステップＳ７０５で光源２０８を駆動し、光電変換結果をラインメモリ部３０１に格納し、光源２０８の正常か否かの診断に移行する。すなわち、メンテナンスモードであるので、ラインデータ生成等の断層像構築は行なわない。このステップＳ７０５におけるメンテナンス処理としては、例えば、横軸に掃引周波数、縦軸に光強度とする実測値の曲グラフを表示し、更には、予めメモリに保持しておいた理想的な（正常時の）曲線を重畳表示する等で良い。或いは、理想的な曲線と実測した曲線との差分を算出し、その差分値から光源の良否（もしくは交換時期）を指標値として表示するようにしても良い。こうして、メンテナンス処理を終えると、ステップＳ７０６に進み、光検出部２１９内の信号選択用ＩＣ６１０に対してバンドパスフィルタ６０８、すなわち、バランス検出信号を選択する制御信号を出力し、ステップＳ７０１に戻る。
【００４５】
以上説明したように本実施形態によれば、干渉光を電気信号に変換する光検出部を図６に示すような構造にすることで、部品点数を少なくしながらも、ヘテロダイン検出にかかる構成と光源のメンテナンスに係る構成を両立させることが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１００：画像診断装置、１０１：光プローブ部、１０２：スキャナ／プルバック部、１０３：操作制御装置、２０１：イメージングコア、２０８：光源、２１９：光検出器、２２０：対数増幅器、２２３：信号処理部、２２５：光路長の可変機構、２２６、２２７：光カップラ部、２２８：光サーキュレータ、３０５：制御部、６０１、６０２：フォトダイオード、６０３、６０４、６０５、６０６：アンプ、６０７、６０８、６０９：バンドパスフィルタ、６１０：信号選択用ＩＣ
【技術分野】
【０００１】
本発明は光干渉断層像形成装置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診療がある。この診療術前の診断、或いは、術後の経過確認のため、光干渉断層画像診断装置（ＯＣＴ:Optical Coherent 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】
この画像診断装置は、先端に光学レンズを有し、光学ミラーを取り付けた光ファイバを内蔵したカテーテルを有する。そして、そのカテーテルを患者の血管内に挿入し、光学ミラーを回転させながら、光学ミラーを介して血管壁に光を照射し、生体組織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再構成するものである。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（ＯＦＤＩ:Optical Frequency Domain Imaging）も開発されている。
【０００４】
光干渉断層診断装置の基本原理は、装置内部の光源からの出力される光を測定光と参照光に分割し、測定光を上記のカテーテルの内部の光ファイバの光学ミラーに向けて出射する。そして、生体組織によって反射された散乱光を同じ光ファイバを介して受光し、所定の距離を経て反射した参照光との干渉光を得、その強度からカテーテル近傍の生体組織（血管）の断層像を得るものである（例えば、特許文献１）。
【０００５】
特に、波長掃引を利用した光干渉断層診断装置の場合は、出射する光の波長を予め定めた範囲内で繰り返し掃引することで、参照光の光路長は操作することなく、得られた干渉光の周波数分布から、測定光路長と参照光路長が同じ点を基準とした深度方向の反射強度分布を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
前述したように、光干渉断層診断装置は、生体組織からの後方散乱光を受光することで得られた血管の断面画像を再構成するものである。このとき、生体組織からの散乱光は、出射光に対して−８０ｄＢと非常に微弱な光である。このため、光干渉技術を使用して感度が９０ｄＢ乃至１１０ｄＢに達する敏感な検出回路を構成し、画像再構成を行っている。
【０００８】
上記の感度を得るため、光電変換を行うフォトディテクタ回路でヘテロダイン検出を行っているので、非干渉成分は打ち消し合い、変換された電気信号には含まれない。画像を描画する上では上記構成は問題にはならないが、その一方で、製造やメンテナンス用の際には、光源の情報は打ち消し合って消されてしまい、光源の状態を把握することが難しい。
【０００９】
かかる点の単純な解決策は、光源メンテナンス用の為の光源からの出力を、診断のための出力と光学的、電気的に独立させることであるが、この場合、フォトサンプリングに係る回路が別途必要になり、部品点数の増大、すなわち、コストアップを招くし、煩雑になることは避けられない。
【００１０】
そこで、本発明は、ヘテロダイン検出にかかる構成を有効利用し、少ない部品点数の追加で、光干渉断層診断装置としての機能を実現しつつ、メンテナンスの際の光源からの純粋な光を検出することをも可能にする技術を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、例えば、本発明の光干渉断層像形成装置は以下の構成を備える。すなわち、
光源から出力された光を測定光と参照光に分割し、生体管腔内に挿入されたプローブを介して照射方向を回転させながら生体組織に前記測定光を出射し、得られた反射光と、前記参照光とから得られる干渉光の光強度に基づいて該生体組織の断面画像を生成する光干渉断層像形成装置であって、
前記干渉光の光強度を電気信号に変換する光電変換手段と、
操作部から前記光源のメンテナンスの要求指示があったか否かを判断し、当該判断結果に応じて、前記光電変換手段の光電変換処理に係る処理の切り替えるための制御信号を出力する制御手段とを有し、
前記光電変換手段は、
直列に接続した２つのフォトダイオードと、
前記直列に接続した２つのフォトダイオードの接続位置に流れる第１の電気信号と、前記直列接続の端位置である、一方のフォトダイオードの端部に流れる第２の電気信号のいずれか一方を、前記制御手段からの制御信号に応じて選択し、選択した電気信号を光電変換手段による光電変換結果の信号として出力する選択部とを有し、
前記制御手段は、
少なくとも生体組織の断面画像を生成するため、該生体組織に測定光を出射する場合には、前記選択部が前記第１の電気信号を選択させる制御信号を出力し、
前記光源のメンテナンス要求指示があったと判定した場合には、前記第２の電気信号を選択させる制御信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、少ない部品点数の追加で、操作者からメンテナンスの要求指示があった場合、２つのフォトダイオードによるバランス検出に係る構成から、光源からの光のダイレクトな検出に係る構成に切り換わることとなり、光源のメンテナンス処理に係るコストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態にかかる画像診断装置の外観構成を示す図。
【図２】画像診断装置１００の機能構成を示すブロック図。
【図３】信号処理部の機能構成を示すブロック図。
【図４】血管内における光プローブによる回転走査、軸方向移動、測定光の照射と反射光の取り込みを説明する図。
【図５】血管内における光プローブの動作を説明するための模式図。
【図６】実施形態による光検出部の回路構成を示す図。
【図７】実施形態における信号処理部の処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に従って本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明を具備する波長掃引型光干渉断層像形成装置（ＯＣＴ装置）（以下、画像診断装置という）のシステム構成及び外観構成を示す図である。図１に示すように、画像診断装置１００は、光プローブ部１０１と、スキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備える。スキャナ／プルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、信号線／光ファイバ１０４により接続されている。光プローブ部１０１は、直接血管等の生体管腔内に挿入され、イメージングコアを用いて生体組織の状態を測定する。スキャナ／プルバック部１０２は、光プローブ部１０１と着脱可能に構成されており、内蔵されたモータが駆動することで光プローブ部１０１内のイメージングコアのラジアル動作を規定する。
【００１６】
操作制御装置１０３は、生体組織の光干渉断層像形成を行うにあたり、各種設定値を入力するための機能や、測定により得られたデータを処理し、断層画像として表示するための機能を備える。操作制御装置１０３において、１１１は本体制御部であり、測定により得られたデータを処理したり、処理結果を出力したりする。１１１−１はプリンタ／ＤＶＤレコーダであり、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。１１２は操作パネルであり、ユーザは該操作パネル１１２を介して、各種設定値及び指示の入力を行う。１１３は表示装置としてのＬＣＤモニタであり、本体制御部１１１における処理結果を表示する。
【００１７】
図２は、図１に示す画像診断装置１００の機能構成図である。図示において、２０８は光源であり、Swept Laserが用いられる。光源２０８としてのSwept Laserは、ＳＯＡ２１６（semiconductor optical amplifier）とリング状に結合された光ファイバ２１７を有する光源部２０８ａとポリゴンスキャニングフィルタ２０８ｂよりなる、Extended-cavity Laserの一種である。ＳＯＡ２１６から出力された光が、光ファイバ２１７を進み、ポリゴンスキャニングフィルタ２０８ｂに入り、ここで波長選択された光が、ＳＯＡ２１６で増幅され、最終的にカップラ２１４から出力される。ポリゴンスキャニングフィルタ２０８ｂは、光を分光する回折格子２１２とポリゴンミラー２０９との組み合わせで波長を選択する。回折格子２１２により分光された光を２枚のレンズ２１０、２１１によりポリゴンミラー２０９の表面に集光させる。これによりポリゴンミラー２０９と直交する波長の光のみ同一の光路を戻り、ポリゴンスキャニングフィルタ２０８ｂから出力されるため、ミラーを回転させることで、波長の時間掃引を行う。ポリゴンミラー２０９は、例えば、３２面体のミラーが使用され、回転数が５００００ｒｐｍ程度である。ポリゴンミラー２０９と回折格子２１２とを組み合わせたユニークな波長掃引方式により、高速、高出力の波長掃引が可能である。
【００１８】
カップラ２１４から出力された光源２０８の光は、第１のシングルモードファイバ２３０の一端に入射され、先端面側に伝送される。第１のシングルモードファイバ２３０は、途中の光カップラ部２２６で第２のシングルモードファイバ２３１と光学的に結合されている。従って、この光カップラ部２２６で２つに分岐されて伝送される。
【００１９】
第１のシングルモードファイバ２３０の光カップラ部２２６より先端側には、光サーキュレータ２２８が設けられている。この光サーキュレータは、図示の如く、少なくとも３つのポートＰ０、Ｐ１、Ｐ２を有する。そして、この光サーキュレータ２２８は、ポートＰ０に入力した光をポートＰ１に出力し、ポートＰ１に入力した光をポートＰ２に出力する構造を成している。第１のシングルモードファイバ２３０はポートＰ０に接続されているので、結局のところ、光カップラ部２２６で分岐された光は、ポートＰ１に接続された第３のシングルモードファイバ２３２に伝送されることになる。この光サーキュレータ２２８のポートＰ１の第３のシングルモードファイバ２３２の先端側には、スキャナ／プルバック部１０２が設けられている。スキャナ／プルバック部１０２の回転駆動装置２０４内には、非回転部（固定部）と回転部（回転駆動部）との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント（光カップリング部）２０３が設けられている。更に、光ロータリジョイント２０３内の第４のシングルモードファイバ２３５の先端側は、光プローブ部１０１の第５のシングルモードファイバ２３６と、アダプタ２０２を介して着脱自在に接続されている。これにより光の送受信を繰り返すイメージングコア２０１内に挿通され回転駆動可能な第５のシングルモードファイバ２３６に光源２０８からの光が伝送される。
【００２０】
第５のシングルモードファイバ２３６に伝送された光は、イメージングコア２０１の先端側から血管内の生体組織に対してラジアル動作しながら照射される。そして、生体組織の表面あるいは内部で散乱した反射光の一部はイメージングコア２０１により取り込まれ、逆の光路を経て第３のシングルモードファイバ２３２を介して光サーキュレータ２２８のポートＰ１に導かれる。そして、この光は、光サーキュレータ２２８のポートＰ２を介して第６のシングルモードファイバ２３３を介して光カップラ部２２７に導かれ、その一部が第７、第８のシングルモードファイバ２３７、２３８側に移る。この第７、８のシングルモードファイバ２３７、２３８に導かれた反射光は後述の参照光と混合され、干渉光として、光検出部２１９（例えばフォトダイオード）にて受光される。
【００２１】
なお、光ロータリジョイント２０３の回転部側は回転駆動装置２０４のラジアル走査モータ２０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ２０５の回転角度は、エンコーダ部２０６により検出される。更に、光ロータリジョイント２０３は、直線駆動装置２０７を備え、信号処理部２２３からの指示に基づいて、光プローブ部１０１の挿入方向（軸方向）の動作を規定している。軸方向移動は、信号処理部２２３からの制御信号に基づいて、直線駆動装置２０７内の直線駆動モータが動作することにより実現される。
【００２２】
また、第２のシングルモードファイバ２３１の光カップラ部２２６より先端側には、参照光の光路長を微調整する光路長の可変機構２２５が設けてある。この光路長の可変機構２２５は光プローブを交換して使用した場合の個々の光プローブの長さのばらつきを吸収できるように、その長さのバラツキに相当する光路長を変化させる光路長変化手段を備えている。第２のシングルモードファイバ２３１およびコリメートレンズ２５１は、その光軸方向に矢印２５３で示すように移動自在な１軸ステージ２５４上に設けられている。この結果、コリメートレンズ２５１と、その位置が固定されている、もう一方のコリメートレンズ２５２との距離が調整でき、光路長調整手段を形成している。コリメートレンズ２５２で集光した光は、第９のシングルモードファイバ２３４を介して、先に説明した光カップラ部２２７に導かれることになる。
【００２３】
具体的には、１軸ステージ２５４は光プローブ２０１を交換した場合に、光プローブの光路長のバラツキ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化手段を形成する。さらに、１軸ステージ２５４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、光プローブ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干渉する状態に設定することが可能となる。
【００２４】
光路長の可変機構２２５で光路長が微調整された光（参照光）は、先に説明したように、第９のシングルモードファイバ２３４の途中に設けた光カップラ部２２７で第６のシングルモードファイバ２３３側からの光（反射光）と混合されて、干渉光となり、第７、第８のシングルモードファイバ２３７、２３８を介して光検出部２１９にて受光される。光検出部２１９（詳細後述）にて受光された光は光電変換、並びに、増幅され、対数増幅器２２０に入力される。対数増幅器２２０では、干渉光を光電変換して得られた信号であって、光検出部２１９内で増幅された電気信号を対数的に増幅する。対数増幅器２２０の出力は復調器２２１に供給される。復調器２２１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Ａ／Ｄ変換器２２２に入力される。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器２２２では、干渉光信号を１８０ＭＨｚ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１８０ＭＨｚとしたのは、波長掃引の繰り返し周波数を８０ｋＨｚにした場合に、波長掃引の周期（１２．５μｓｅｃ）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。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器２２２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２２３に入力される。この信号処理部２２３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断面画像を形成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１１３に出力する。
【００２７】
なお、信号処理部２２３は光路長調整手段制御部２１８と接続されている。信号処理部２２３は光路長調整手段制御部２１８を介して１軸ステージ２５４を制御してコリメートレンズ２５１、２５２間の距離の調整を行う。また、信号処理部２２３はモータ制御回路２２４と接続され、断面画像を形成する際のビデオ同期信号に同期して内部のメモリに該断面画像を格納する。また、このモータ制御回路２２４のビデオ同期信号は、回転駆動装置２０４にも送られ、回転駆動装置２０４はビデオ同期信号に同期した駆動信号を出力する。
【００２８】
図４（ａ）は光プローブ部１０１のイメージングコア２０１が生体管腔内（血管内）に挿入され、ラジアル走査が行われる様子を説明する図である。光学ミラー４０１、光学レンズ４０２を先端に有する光ファイバ２３６により構成されるイメージングコア２０１を内蔵したカテーテルシース４０３は、例えば血管内腔に挿入される。回転駆動装置２０４は、カテーテルシース４０３内でイメージングコア２０１を矢印４０５方向に回転させ、直線駆動装置２０７は矢印４０６方向に移動させる。このとき、図４（ｂ）に示すように、光源２０８からの測定光が光ファイバ２３６を経て、光学ミラー４０１により生体管腔へ照射される。照射された光の反射光は、光学ミラー４０１により光ファイバ２３６を経て装置へ戻される。
【００２９】
図５は血管内断層撮影時の光プローブ部１０１の動作を説明するための模式図である。図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ光プローブ部１０１が挿入された状態の血管の斜視図及び断面図である。図５（ａ）において、５０１は光プローブ部１０１が挿入された血管断面を示している。上述のように、光プローブ部１０１のイメージングコア２０１はその先端に光学レンズ４０２、光学ミラー４０１が取り付けられており、ラジアル走査モータ２０５により図５（ｂ）の参照符号４０５で示される方向に回転する。
【００３０】
光学レンズ４０２からは、各回転角度にて測定光の送信／受信が行われる。ライン１、２、…、５１２は各回転角度における測定光の照射方向を示している。本実施形態では、光学ミラー４０１及び光学レンズ４０２を含むイメージングコア２０１が所定の血管断面５０１の位置で３６０度回動する間に、５１２回の測定光の送信／反射光の受信が断続的に行われる。なお、３６０度回動する間における測定光の送信／受信回数は特にこれに限られず、任意に設定可能であるものとする。このように、イメージングコア２０１を回転させながら信号の送信／受信を繰り返すスキャン（走査）を、一般に「ラジアルスキャン（ラジアル走査、回転走査）」という。また、このようなイメージングコア２０１による測定光の送信／反射光の受信は、イメージングコア２０１が血管内を矢印４０６（図４（ａ）参照）の方向に進みながら行われる。
【００３１】
次に、信号処理部２２３について説明する。図３は信号処理部２２３の構成例を示すブロック図である。
【００３２】
上述したように、光ファイバ２３３を通して入力された反射光は、光カップラ部２２７で参照光と合わせられて、第７、第８のシングルモードファイバ２３７、２３８上に干渉光を生成する。光検出部２１９は、この干渉光の強度（干渉強度）を電気信号に変換、増幅した結果を対数増幅器２２０に出力する。対数増幅器２２０は、光電変換部２１９からの電気信号を対数的に増幅し、得られた信号を復調器２２１へ出力する。復調器２２１の出力は、Ａ／Ｄ変換部２２２に入力される。Ａ／Ｄ変換部２２２では、入力された信号を２０４８ポイント分サンプリングして、デジタルデータとして後段のラインメモリ部３０１に出力する。
【００３３】
波長掃引を利用した光干渉断層像形成装置では、ここで得られたデータをフーリエ変換することで、深度方向の反射強度分布を得ることができる。すなわち、光路長の走査をすることなく、深度方向のデータを取得することができるため、高速のデータ取得が可能になる。図３のラインメモリ部３０１は、モータ制御回路２２４から出力されるモータのエンコーダ信号をもとに、モータ１回転あたりのライン数が５１２本となるように信号を選択し、グルーピングする。すなわち、１ラインごとの干渉光データが、モータ１回転あたり５１２個ずつラインデータ生成部３０２に出力される。
【００３４】
ラインデータ生成部３０２は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換処理）を行うことで、ラインデータを生成するととともに、ライン加算平均処理、フィルター処理、対数変換等を行い、得られたラインデータを後段の後処理部３０３に出力する。
【００３５】
後処理部３０３では、ラインデータ生成部３０２より受け取ったラインデータに対してコントラスト調整、輝度調整、ガンマ補正、フレーム相関、シャープネス処理等を施し、処理結果を画像構築部３０４に出力する。画像構築部３０４は、極座標のラインデータ列をビデオ信号に変換し、ＬＣＤモニタ１１３に血管断面画像として表示する。なお、ここでは一例として、５１２ラインから画像を構築する例を示しているが、このライン数に限定されるものではない。制御部３０５は上述した各部の一連の動作を制御することになる血管断層像を得るまでの演算内容、並びに、その表示処理に関する部分は、本願発明には直接には関係しないので、ここでのこれ以上の説明は省略する。
【００３６】
以下では、光源２０８のメンテナンスを行うモードと、上記血管断層像に係る診断モードとの切り替えについて説明する。
【００３７】
光検出部２１９は、主として上記の通り、干渉光（測定光の反射光と参照光が干渉した光）を電気信号に変換する点にある。実施形態における光検出部２１９はヘテロダイン検出を行うものであり、光プローブ部１０１が血管内に挿入される診断時にはその機能が有効に働くことは理解できよう。しかし、逆に、光プローブ部１０１を血管内に挿入せず、光源２０８のメンテナンスを行うため、光源２０８→光カップラ部２２６→可変機構２２５→光カップラ部２２７→光検出部２１９とたどる参照光（非干渉光）を検出する場合、ヘテロダイン検出を行う光検出部２１９では互いに非干渉成分は打ち消し合ってしまい、光源２０８のメンテナンスに利用するには不向きであると言える。
【００３８】
そこで、本実施形態では、信号処理部２２３による制御信号に応じて、光検出部２１９は、干渉光のバランス検出と、光源２０８からの純粋な信号のみを検出するダイレクト検出を切り換わるようにした。
【００３９】
図６は実施形態における光検出部２１９の構成を示している。図示の通り、２つの光検出のためのフォトダイオード６０１、６０２が直列に接続されている。フォトダイオード６０１は第７のシングルモードファイバ２３７から導かれるを光を検出し、その受光強度を示す電気信号を出力する。もう一方のフォトダイオード６０２は第８のシングルモードファイバ２３８から導かれる光りを検出し、受光強度を示す電気信号を出力する。ここで、光カップラ部２２７からの第７、第８のシングルモードファイバ２３７、２３８に導かれる光は互いに１８０度の位相差を持つ光となっている。従って、この分岐した光を、フォトダイオード６０１、６０２がそれぞれ検出した際に、フォトダイオード６０１、６０２の間の中央のライン６００に流れる電流は、結局のところ、位相差１８０度の光信号を差分に相当するバランスさせた電流と言える。これをアンプ６０４、６０５で増幅し、適当なバンドパスフィルタ６０８を介して信号選択用ＩＣ６１０に供給する。血管断層像の再構成するための干渉光検出時にあっては、信号処理部２２３が信号選択用ＩＣ６１０に対して、バンドパスフィルタ６０８からの信号を選択し、出力するように制御する。この結果、上記の通り、干渉光のバランス検出が行えることとなる。
【００４０】
一方、光源２０８のメンテナンスモードの場合、信号処理部２２３は信号選択用ＩＣ６１０に対して、バンドパスフィルタ６０７（または６０９）からの信号を選択し、出力するように制御する。この結果、一方のフォトダイオード６０１（或いは６０２）からの光電変換結果の電流がアンプ６０３（或は６０６）によってダイレクトに増幅され、バンドパスフィルタ６０７（或は６０９）による信号が選択されることとなる。光源２０８のメンテナンスのモードの場合、光プローブ部１０１が血管内に挿入されていないので、バンドパスフィルタ６０７（或は６０９）からの信号は、非干渉光である。また、信号選択用ＩＣ６１０が選択するのは、差分電流ではないので、信号選択用ＩＣ６１０からの信号は光源２０８からの光にダイレクトに依存した電流となり、光源２０８のメンテナンスに都合の良い信号を得ることができる。
【００４１】
なお、図示の増幅器６０３、６０６、バンドパスフィルタ６０７、６０９は、血管断層像は無関係となるので、光源２０８のメンテナンスに特化した増幅率、濾波周波数を指定して構わない。また、図６に示す例では、信号選択用ＩＣ６１０が選択する対象は３つであるが、バンドパスフィルタ６０７、６０９のいずれか一方は選択候補から除外しても構わない。当然、選択候補から除外した場合、該当するアンプ、バンドパスフィルタも不要である。
【００４２】
信号処理部２２３は、例えば図７のフローチャートに従って処理すればよい。以下、同図に従って説明する。
【００４３】
先ず、ステップＳ７０１では、操作パネル１１２からの入力を待つ。入力があると、ステップＳ７０２にて、操作者の入力はメンテナンスモードへの移行指示であるか否かを判定する。否の場合には、該当する指示に応じた処理を行うため、ステップＳ７０３に処理を進める。なお、このステップＳ７０３の処理には、血管断層像を得るための処理や描画処理が含まれる。
【００４４】
一方、ステップＳ７０２にて、操作者の指示入力が、メンテナンスモードであると判定した場合、処理はステップＳ７０４に進み、光検出部２１９内の信号選択用ＩＣ６１０に対してバンドパスフィルタ６０７（或いは６０９）を選択する制御信号を出力する。次いで、ステップＳ７０５で光源２０８を駆動し、光電変換結果をラインメモリ部３０１に格納し、光源２０８の正常か否かの診断に移行する。すなわち、メンテナンスモードであるので、ラインデータ生成等の断層像構築は行なわない。このステップＳ７０５におけるメンテナンス処理としては、例えば、横軸に掃引周波数、縦軸に光強度とする実測値の曲グラフを表示し、更には、予めメモリに保持しておいた理想的な（正常時の）曲線を重畳表示する等で良い。或いは、理想的な曲線と実測した曲線との差分を算出し、その差分値から光源の良否（もしくは交換時期）を指標値として表示するようにしても良い。こうして、メンテナンス処理を終えると、ステップＳ７０６に進み、光検出部２１９内の信号選択用ＩＣ６１０に対してバンドパスフィルタ６０８、すなわち、バランス検出信号を選択する制御信号を出力し、ステップＳ７０１に戻る。
【００４５】
以上説明したように本実施形態によれば、干渉光を電気信号に変換する光検出部を図６に示すような構造にすることで、部品点数を少なくしながらも、ヘテロダイン検出にかかる構成と光源のメンテナンスに係る構成を両立させることが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１００：画像診断装置、１０１：光プローブ部、１０２：スキャナ／プルバック部、１０３：操作制御装置、２０１：イメージングコア、２０８：光源、２１９：光検出器、２２０：対数増幅器、２２３：信号処理部、２２５：光路長の可変機構、２２６、２２７：光カップラ部、２２８：光サーキュレータ、３０５：制御部、６０１、６０２：フォトダイオード、６０３、６０４、６０５、６０６：アンプ、６０７、６０８、６０９：バンドパスフィルタ、６１０：信号選択用ＩＣ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出力された光を測定光と参照光に分割し、生体管腔内に挿入されたプローブを介して照射方向を回転させながら生体組織に前記測定光を出射し、得られた反射光と、前記参照光とから得られる干渉光の光強度に基づいて該生体組織の断面画像を生成する光干渉断層像形成装置であって、
前記干渉光の光強度を電気信号に変換する光電変換手段と、
操作部から前記光源のメンテナンスの要求指示があったか否かを判断し、当該判断結果に応じて、前記光電変換手段の光電変換処理に係る処理の切り替えるための制御信号を出力する制御手段とを有し、
前記光電変換手段は、
直列に接続した２つのフォトダイオードと、
前記直列に接続した２つのフォトダイオードの接続位置に流れる第１の電気信号と、前記直列接続の端位置である、一方のフォトダイオードの端部に流れる第２の電気信号のいずれか一方を、前記制御手段からの制御信号に応じて選択し、選択した電気信号を光電変換手段による光電変換結果の信号として出力する選択部とを有し、
前記制御手段は、
少なくとも生体組織の断面画像を生成するため、前記生体組織に測定光を出射する場合には、前記選択部が前記第１の電気信号を選択させる制御信号を出力し、
前記光源のメンテナンス要求指示があったと判定した場合には、前記第２の電気信号を選択させる制御信号を出力する
ことを特徴とする光干渉断層像形成装置。
【請求項２】
前記光電変換手段は、前記第１の電気信号、前記第２の電気信号それぞれに応じたゲインを得るための個別のアンプを有することを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層像形成装置。
【請求項３】
前記光電変換手段は、前記第１の電気信号、前記第２の電気信号それぞれに応じた周波数を濾波するためのバンドパスフィルタを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光干渉断層像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記光電変換手段が前記第２の電気信号を出力させるようにしたとき、前記第２の電気信号で得られる前記光源に係る現在の特性グラフと、予め所定の記憶手段に記憶した前記光源が正常なときの理想とする電気信号で得られる特性グラフとを、所定の表示装置に重畳表示させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光干渉断層像形成装置。
【請求項１】
光源から出力された光を測定光と参照光に分割し、生体管腔内に挿入されたプローブを介して照射方向を回転させながら生体組織に前記測定光を出射し、得られた反射光と、前記参照光とから得られる干渉光の光強度に基づいて該生体組織の断面画像を生成する光干渉断層像形成装置であって、
前記干渉光の光強度を電気信号に変換する光電変換手段と、
操作部から前記光源のメンテナンスの要求指示があったか否かを判断し、当該判断結果に応じて、前記光電変換手段の光電変換処理に係る処理の切り替えるための制御信号を出力する制御手段とを有し、
前記光電変換手段は、
直列に接続した２つのフォトダイオードと、
前記直列に接続した２つのフォトダイオードの接続位置に流れる第１の電気信号と、前記直列接続の端位置である、一方のフォトダイオードの端部に流れる第２の電気信号のいずれか一方を、前記制御手段からの制御信号に応じて選択し、選択した電気信号を光電変換手段による光電変換結果の信号として出力する選択部とを有し、
前記制御手段は、
少なくとも生体組織の断面画像を生成するため、前記生体組織に測定光を出射する場合には、前記選択部が前記第１の電気信号を選択させる制御信号を出力し、
前記光源のメンテナンス要求指示があったと判定した場合には、前記第２の電気信号を選択させる制御信号を出力する
ことを特徴とする光干渉断層像形成装置。
【請求項２】
前記光電変換手段は、前記第１の電気信号、前記第２の電気信号それぞれに応じたゲインを得るための個別のアンプを有することを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層像形成装置。
【請求項３】
前記光電変換手段は、前記第１の電気信号、前記第２の電気信号それぞれに応じた周波数を濾波するためのバンドパスフィルタを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光干渉断層像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記光電変換手段が前記第２の電気信号を出力させるようにしたとき、前記第２の電気信号で得られる前記光源に係る現在の特性グラフと、予め所定の記憶手段に記憶した前記光源が正常なときの理想とする電気信号で得られる特性グラフとを、所定の表示装置に重畳表示させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光干渉断層像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１０３５８（Ｐ２０１２−２１０３５８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８０１５（Ｐ２０１１−７８０１５）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
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