JP6437920B2 - 画像診断装置 - Google Patents

Description

本発明は画像診断装置に関するものである。

画像診断装置、とりわけ、血管内腔の画像を取得する装置には、血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ：ＩｎｔｒａＶａｓｃｕｌａｒ Ｕｌｔｒａ Ｓｏｕｎｄ）や光干渉断層診断装置（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等がある。

上記の画像診断装置は、超音波または光を出射する構成と、その血管組織から反射波又は光を受信する構成とを含むイメージングコアが、カテーテルシース内に収容されている。

ＯＣＴは血管の内腔面に対して高い解像度の画像が得られるが、その血管内腔面から比較的浅い組織までの像しか得られない。一方、ＩＶＵＳの場合は、得られる画像の解像度という点ではＯＣＴよりは低いものの、逆に、ＯＣＴより深い血管組織の像を得ることができる。そこで、最近では、ＩＶＵＳの機能と、ＯＣＴの機能とを組み合わせた画像診断装置（超音波を送受信可能な超音波送受信部と、光を送受信可能な光送受信部とを備える画像診断装置）も提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

イメージングコアとカテーテルシースの間には、イメージングコアの送受信する信号の伝達媒体として液体を収容することがある。例えば光干渉を利用した診断装置の場合、イメージングコアとカテーテルシースの間に液体を収容することで、一般的にイメージングコアの先端に位置する光学部材の設計を容易にすることができる。これは空気の屈折率に比べてより光学部材の屈折率やカテーテルシースの屈折率に近い液体を収容することで、光学部材の界面とカテーテルシースの界面での光の屈折を低減することが可能であるためである。

また、超音波は空気中で著しく減衰することに加え、超音波振動子と被検体間に空気が存在するとその界面で超音波はほぼ全反射し被検体まで伝送されない。そこで、ＩＶＵＳの場合、空気による超音波の減衰や全反射を可能な限り少なくするため、イメージングコアとカテーテルシースの間に液体を満し、被検体への超音波伝播効率の低下を抑えているのが一般的である。

イメージングコアとカテーテルシース間へ液体を容易に満たすようにするには、その間の空気（気泡）を外部に排出し易くする、すなわち、容易にプライミングできることである。それ故、一般に、カテーテルシースの先端（イメージングコアの存在する側）には空気を抜く孔を設けている。反対端から液体（一般に生理食塩水）を注入したとき、カテーテルシース内の空気が外部に排出できるからである。

更に、カテーテルシースの先端に空気を抜く孔を設けたことが、逆に不都合を招くこともある。それは、カテーテルシースの先端を、診断対象の血管内に位置させた後に行われ得るプルバック処理でのカテーテルシース内への血液の流入の問題である。この問題は、プルバック処理では、イメージングコアを回転させながらその回転軸に沿って引っ張るので、カテーテルシース内はカテーテルシース外に対して相対的に負圧になりやすく、その結果、カテーテルシースの先端の孔からカテーテルシース内に血液が流入する、というものである。血液は不透明で光の透過を妨げる液体である。従って、カテーテルシース内への血液の流入は、特にＯＣＴ診断装置での鮮明な画像を得るための妨げになる。

本出願人は、カテーテルシース内への血液の流入を防ぐため、スキャン時に、カテーテルシース内にプライミング液を注入する構成も既に提案した（特許文献３）。

特開平１１−５６７５２号公報 特開２００６−２０４４３０号公報 特開２０１１−１５２２７４号公報

上記特許文献３は、プライミング液を注入するためのポンプとそれを制御するポンプ制御装置を有する。そして、プルバック時に、ポンプ制御装置を駆動し、プライミング液をカテーテル内に注入するものである。

たしかに、かかる構成によると、プルバック時に、カテーテルシース内が負圧となりにくくなり、カテーテルシース内への血液の流入を防ぐ効果が期待できるものの、装置全体の規模も大がかりになり、コストアップにつながるという問題がある。

本発明者は、より単純な構成で、スキャン時におけるカテーテルシース内への血液の流入量を減少させる、もしくは防止し、安定した画像の再構成を可能にする技術を提供する。

上記の目的を達成するために、本発明に係る画像診断装置は以下のような構成を備える。すなわち、
血管組織に向けて信号を送信するため及び血管組織から返される信号を受信するための送受信部を有するイメージングコアを回転自在、且つ回転軸に沿って移動自在に収容し、所定の液体を収容可能な、先端に開孔があるカテーテルを用い、前記イメージングコアの回転と移動で得た信号に基づき血管画像を再構成する画像診断装置であって、
前記カテーテルの後端部を保持するプルバック部を有し、
当該プルバック部は、
前記イメージングコアの前記回転軸方向の移動を行うための駆動部と、
前記所定の液体を収容可能で、内部が前記カテーテルの内部と連通可能なシリンダを有し、
前記シリンダは、前記イメージングコアと一体的に移動可能な、前記イメージングコアを移動させる前記駆動部の力によって移動することで前記シリンダ内における前記液体の少なくとも一部を加圧するプランジャを有することを特徴とする。

本願の明細書によれば、より単純な構成で、スキャン時におけるカテーテルシース内への血液の流入量を減少させる、もしくは防止し、安定した画像の再構成が可能になる。

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。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本実施形態に係る画像診断装置の外観構成を示す図である。 画像診断装置の構成を示す図である。 断面画像の再構成処理を説明するための図である。 再構成された血管の３次元モデルデータの例を示す図である。 実施形態におけるカテーテルの構造を示す断面図である。 実施形態におけるプルバック部の構造の一部を示す図である。 第２の実施形態におけるプルバック部の構造の一部を示す図である。

以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

［第１の実施形態］
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。なお、本明細書での画像診断装置は、ＩＶＵＳ機能とＯＣＴ機能を有するものとして説明する。これら２つの機能のいずれか一方の機能を有する装置にも適用可能であるので、係る点で本発明が限定されるものでない。

図１は本発明の一実施形態に係る画像診断装置１００の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、プローブ１０１と、プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備え、プルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、コネクタ１０５を介して、信号線や光ファイバを収容したケーブル１０４により接続されている。

プローブ１０１は、直接血管内に挿入されるものであり、パルス信号に基づく超音波を送信すると共に血管内からの反射波を受信する超音波送受信部と、伝送されてきた光を（測定光）を連続的に血管内に送信するとともに、血管内からの反射光を連続的に受信する光送受信部と、を備えるイメージングコアを収容するカテーテルが内挿されている。画像診断装置１００では、該イメージングコアを用いることで血管内部の状態を測定する。

スキャナ及びプルバック部１０２は、プローブ１０１が着脱可能に取り付けられ、内蔵されたモータを駆動させることでプローブ１０１に内挿されたカテーテル内のイメージングコアの血管内の軸方向の動作及び回転方向の動作を規定している。また、スキャナ及びプルバック部１０２は、イメージングコア内の超音波送受信部において受信された反射波の信号及び光送受信部において受信された反射光を取得し、操作制御装置１０３に対して送信する。

操作制御装置１０３は、測定を行うにあたり、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超音波データや光干渉データを処理し、各種血管像を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は本体制御部である。この本体制御部１１１は、測定により得られた超音波の反射波の信号から、ラインデータを生成し、補間処理を経て超音波断面像を生成する。さらに、この本体制御部１１１は、イメージングコアからの反射光と、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、該干渉光データに基づいてラインデータを生成し、補間処理を経て光干渉に基づく血管断面画像を生成する。

１１１−１はプリンタ及び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において生成された各種断面画像を表示する。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。

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。

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。２１０はハードディスクに代表される不揮発性の記憶装置であり、信号処理部２０１が実行する各種プログラムやデータファイルを格納している。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、時間軸に沿って、予め設定された範囲内で変化する波長の光を繰り返し発生する光源である。

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。

第１のシングルモードファイバ２７１に入射され、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の他端はスキャナ及びプルバック部１０２内の光ロータリージョイント２３０に接続されている。

一方、プローブ１０１はスキャナ及びプルバック部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をスキャナ及びプルバック部１０２に接続することで、プローブ１０１が安定してスキャナ及びプルバック部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ト２３０に接続される。この結果、第２シングルモードファイバ２７３と第３シングルモードファイバ２７４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で構成される光送受信部（詳細は図５を用いて説明する）を搭載したイメージングコア２５０が設けられている。

上記の結果、波長掃引光源２０３が発した光は、第１シングルモードファイバ２７１、第２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の光送受信部は、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。

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を交換した場合など、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。

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。

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２のシングルモードファイバ２７３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。

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。

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。

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。

信号処理部２０１は、更に光路長調用駆動部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。

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の制御下にてスキャナ及びプルバック部１０２と通信する。具体的には、スキャナ及びプルバック部１０２内の光ロータリージョイントによる第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への駆動信号の供給、ラジアルモータ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２７４を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。

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。

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）に位置させると、ユーザの操作によりプローブ１０１の先端に向けてガイディングカテーテルなどを通じて透明なフラッシュ液を血管内に放出させる。血液の影響を除外するためである。そして、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、回転しながら、なおかつ、血管軸に沿って移動しながら、血管内腔面への光の出射とその反射光の受信を行うことになる。

ここで、１枚の光断面画像の生成にかかる処理を図３を用いて簡単に説明する。同図はイメージングコア２５０が位置する血管の内腔面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、図４に示すごとく、生成された２次元断面画像４０１を血管軸に沿って互いに接続することで、３次元血管画像４０２を得ることができる。なお、２次元の断面画像の中心位置は、イメージングコア２５０の回転中心位置と一致するが、血管断面の中心位置ではない点に注意されたい。また、微弱ではあるが、イメージングコア２５０のレンズ表面、カテーテルの表面などで光は反射するので、図示の符号３０３に示すように、回転中心軸に対して同心円がいくつか発生する。

次に、超音波を用いた画像形成にかかる構成とその処理内容を説明する。

超音波を用いたスキャニングは、上記の光干渉のスキャニングと同時に行われる。すなわち、スキャニングを行い、イメージングコア２５０を回転させながら、プローブ１０１のカテーテルシース内を移動している間、そのイメージンコア２５０に収容された超音波送受信部から超音波の出射とその反射波の検出を行う。このため、イメージンコア２５０に収容された超音波送受信部への駆動するための駆動電気信号の生成、並びに、超音波送受信部が出力した超音波の検出信号を受信する必要がある。この駆動信号の送信と、検出した信号の受信を行うのが、超音波送受信制御部２３２である。この超音波送受信制御部２３２と、イメージングコア２５０とは、信号線ケーブル２８１、２８２、２８３を介して接続される。イメージングコア２５０は回転するので、スキャナ及びプルバック部１０２内に設けられたスリップリング２３１を介して、信号線ケーブル２８２と２８３とが電気的に接続されることになる。なお、図示では信号線ケーブル２８１乃至２８３は一本の線で結ばれているように示しているが、実際には、複数の信号線で収容している。

超音波送受信制御部２３２は、信号処理部２０１の制御下で動作し、イメージングコア２５０に収容された超音波送受信部を駆動し、超音波のパルス波を発生させる。超音波送受信部２３２は、血管組織からの反射波を電気信号に変換し、超音波送受信制御部２３２に供給する。超音波送受信制御部２３２は、受信した超音波信号をアンプ２３３に出力し、増幅させる。このあと、この増幅された超音波信号は、検波器２３４、Ａ／Ｄ変換器２３５を経て、超音波データとして信号処理部２０１に供給され、メモリ２０２に一旦格納される。なお、Ａ／Ｄ変換器２３５では、検波器４５４より出力された超音波信号を３０．６ＭＨｚで２００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（超音波データ）を生成する。なお、ここでは、３０．６ＭＨｚとしているが、これは音速を１５３０ｍ／ｓｅｃとしたときに、深度５ｍｍに対して２００ポイントサンプリングすることを前提として算出されたものである。したがって、サンプリング周波数は特にこれに限定されるものではない。

信号処理部２０１は、メモリ２０２に格納された超音波データから、グレースケールに変換することにより、血管内の各位置での超音波断面画像を生成することになる。

次に、プローブ１０１における、イメージングコア２５０を収容するカテーテルの構造について図５に従い説明する。

図５の符号５００が、実施形態におけるカテーテルである。このカテーテル５００における後端（スキャナ及びプルバック部１０２との接続する端部）の近傍には、カテーテルシース内に透明な液体５５０（生理食塩水など）を注入するための注入口５０１、５０２が設けられている。注入口５０１は、術前にカテーテル５００内にプライミング時に液体５５０を注入するために用いられ、カテーテル５００を患者の血管内に挿入する際には、その注入口が栓がされており、液密状態を保持する。また、注入口５０２については後述する。

また、カテーテル５００には、既に説明した第３のシングルモードファイバ２７４や、信号線ケーブル２８３を収容されるが、カテーテル５００の後端は液体５５０が漏れないようにシールド構造（図示の符号５０３）を有している。

カテーテル５００の先端部には、カテーテルシース内を液体５５０で満たす際の気泡を排出するためのプライミング孔５２０が設けられている。また、カテーテル５００のカテーテルシース５１０は透明な材質で構成され、内部には、回転自在で、かつ、カテーテル５００に沿って移動可能なイメージングコア２５０を収容している。このイメージングコア２５０は、超音波送受信部５１１、光送受信部５１２と、それを収容するハウジング５１３で構成される。また、このハウジング５１３は駆動シャフト５１４に支持される。駆動シャフト５１４は柔軟で、かつ回転をよく伝送できる特性を素材であり、例えば、ステンレス等の金属線からなる多重多層密着コイル等により構成されている。そして、駆動シャフト５１４の内部には信号線ケーブル２８３及び第３のシングルモードファイバ２７４が収容されている。

また、ハウジング５１３は円筒状の金属パイプの一部に切り欠き部を有する。超音波送受信部５１１や光送受信部５１２は、その切欠き部を介して超音波、並びに、光の送信と受信を行うことになる。

超音波送受信部５１１は、信号線ケーブル２８３から印加されるパルス信号に従って図示の矢印５７１ａに向けて超音波を出射し、矢印５７１ｂで示される血管組織からの反射波を検出して、それを電気信号として信号線ケーブル２８３上に出力する。

光送受信部５１２は、第３のシングルモードファイバ２７４の端部に設けられ、同図の垂直面に対し球体を略４５度の角度で切った半球体形状を成し、その傾斜面にはミラー部が形成されている。また、この光送受信部５１２は半球体形状を有することで、レンズの機能を兼ね備えている。第３のシングルモードファイバ２７４を介して供給された光は、このミラー部で反射され、図示の矢印５７２ａに沿って血管組織に向けて出射される。そして、図示の矢印５７２ｂで示される血管組織からの反射光を受信し、ミラー部で反射して、第３のシングルモードファイバ２７４にその反射光を返すことになる。

先に説明したように、スキャン時、スキャナ及びプルバック部１０２はそのラジアル走査モータ２４１、直線駆動部２４３を駆動することになるので、駆動シャフト５１４は矢印５７３にそって回転すると共に、矢印５７４に沿って移動する。この結果、イメージングコア２５０は、回転とその軸方向への移動を行いながら、超音波の出射と反射波の検出、並びに、光の出射とその反射光の検出を行うことになる。

カテーテルシース５１０は、術前にプライミング操作、すなわち、液体注入口５０１から液体５５０を注入し、内部の空気をプライミング孔５２０から排出することで、カテーテルシース５１０内を液体５５０で満たす操作が行われる。

さて、プローブ１０１の先端を、患者の診断対象の患部（冠動脈）に位置させるまで挿入すると、ユーザは操作パネル１１２を走査して、スキャン開始を指示入力することになる。この指示入力を検出すると、信号処理部２０１は、波長掃引光源２３２を駆動して光を発生させ、測定光をイメージングコア２５０内の光送受信部５１２に供給し、かつ、超音波送受信制御部２３２に対しても駆動命令信号を発生し、超音波送受信部５１１に超音波の発振と受信を行わせる。さらに、信号処理部２０１は、スキャナ及びプルバック部１０２内のラジアルモータ２４１、直線駆動部２４３を駆動してスキャン処理（イメージングコア２５０を回転させると共に、所定速度で引っ張る処理）を行う。この結果、メモリ２０２には、光干渉データ、並びに、超音波データが格納されていき、先に説明した血管断層像の差較正処理が行われることになるが、その点は本願発明の主眼とする点ではないので、ここでの詳述は省略する。

スキャン処理が開始されると、スキャナ及びプルバック部１０２が駆動することで、イメージングコア２５０は、カテーテルシース５１０内を、図５の矢印５７３に沿って回転しつつ、かつ、矢印５７４に沿って移動する。すると、イメージングコア２５０や駆動シャフト５１４は、ちょうどピストンとして機能し、カテーテル５００内は負圧になる。この結果、プライミング孔５２０からカテーテル５００内に血液が流入しやすい状況が生まれる。

光干渉を用いたスキャン処理では、一般に、血液の影響を少なくするため、スキャン時にはプローブ１０１の先端から、ガイディングカテーテルなどを通じて透明なフラッシュ液を血管内に放出する。しかし、それでも血液を除外できるとは限らず、多少の血液がカテーテル５００内に流入することが往々にしてある。特に、患部を何回に分けてスキャンする場合には、その可能性が高い。血液は不透明な液体であるから、カテーテル５００内へ血液が流入すると、光干渉を利用して再構成される画像は不鮮明になる。それ故、カテーテル５００内への血液の流入は少なければ少ないほど良いと言える。

本実施形態では、血液のカテーテル５００内への流入を防止、もしくは流入量を少なくするだけでなく、そのための構成をより簡単な構造で実現するものである。

図６は、スキャナ及びプルバック部１０２における直線駆動部２４３、光ロータリージョイント２３０の周囲の構造を示している。なお、図示は簡単にするため、ラジアル走査モータ２４１、エンコーダ部２４２、スリップリングについての構造は省いている。カテーテル５００は、係止部材６１０で挟み込まれることで、スキャナ及びプルバック部１０２に固定維持される。また、液体注入口５０１は栓６１２で密封されている。

直線駆動部２４３は、例えば内部に不図示のモーターを収容し、その回転駆動軸に何枚かのギアを介して、硬質のロッド６０２に噛合している。スキャン時には、そのモーターが、通信部２０８からの駆動信号に従い駆動し、直線駆動部２４３はロッド６０２を図示矢印６２１に向けて所定の速度で押し出すことになる。

光ロータリージョイント２３０は、図示の矢印６２２に沿ってスライド自在なマウンタ２３０ａに搭載されている。そして、光ロータリージョイント２３０は、その回転軸に駆動シャフト５１４を固定すると共に、駆動シャフト５１４内の第３のシングルモードファイバ２７４と第２のシングルモードファイバ２７３を光学的に接続する。そして、光ロータリージョイント２３０は、ラジアル走査モータ２４１の駆動シャフト５１４を回転させ、その結果、第３のシングルモードファイバ２７４が図５の矢印５７３に沿って回転することになる。さらに、マウンタ２３０ａはロッド６０２に固定されている。よって、直線駆動部２４３によりロッド６０２が押し出されることで、そのロッド６０２に固定されたマウンタ２３０ａも図示の矢印６２２に移動する。従って、マウンタ２３０ａに設けられた光ロータリージョイント２３０は回転しながら、やはり図示の矢印６２２に沿って移動することになる。この結果、駆動シャフト５１４を図５の矢印５７４方向に移動させることになる。

さて、実施形態におけるカテーテル５００の後端部近傍（スキャナ及びプルバック部１０２に接続する側）に設けられたもう１つの液体注入口５０２には、液体５５０を満たしたシリンダ６００が接続される。このシリンダ６００はスキャナ及びプルバック部１０２に固定され、移動はしない。ただし、シリンダ６００の一方端にはそのシリンダ５００を液密状態に保ちつつ、シリンダ５００の内面を移動可能なプランジャ６０１が配置されている。このプランジャ６０１はＵ字形状の硬質のアーム６０２ａが接続され、そのアーム６０２ａの他方端がロッド６０２に固定されている。

上記の結果、スキャン時には、直線駆動部２４３がロッド６０２を矢印６２１に向けて所定速度で押し出すことで、マウンタ２３０ａに搭載された光ロータリージョイント２３０も矢印６２２に沿って移動して、駆動シャフト５１４が図５の矢印５７４に沿って引っ張られていく。このとき、アーム６０２ａも、ロッド６０２と一体になって矢印６２１に沿って移動するので、プランジャ６０１が矢印６２３に沿って移動することになる。この結果、シリンダ６００内に収容した液体５５０が加圧される。シリンダ６００は、カテーテル５００の液体注入口５０２に接続されているので、シリンダ６００内の加圧された液体５５０はカテーテル５００の液体注入口５０２を介して、カテーテル５００と駆動シャフト５１４間に流出する。換言すれば、プローブ５００と駆動シャフト５１４間の液体５５０が加圧されることになる。駆動シャフト５１４は、プローブ５００のほぼ全長に渡って収容されている。結果、スキャナ及びプルバック部１０２により、イメージングコア２５０や駆動シャフト５１４が矢印５７４に沿って移動したとしても、カテーテル５００とイメージングコア２５０間の液体５５０が負圧に成りにくくでき、プライミング口５２０からカテーテル５００への血液の流入を防止、もしくはその流入量を抑制できることになる。

なお、光ロータリージョイント２３０の移動させる力を利用して、シリンダ６００におけるプランジャ６０１が移動し、シリンダ６００内の液体の圧力を増すように作用すればよいので、上記の構造に限定されるものではない。直線駆動部２４３がロッド６０２を引っ張る構造の場合には、その引っ張る力を利用してシリンダ６００内の圧力を増すような構造にすればよい。

以上の説明からもわかるように、実施形態によれば、スキャナ及びプルバック部１０２における光ロータリージョイント２３０の直線運動を行わせるスキャン時の駆動力を利用し、スキャナ及びプルバック部１０２におけるカテーテル５００と駆動シャフト５１４間に満たされている液体を加圧する構造を有する。スキャン時における、カテーテル５００の先頭部分の内圧が負圧になることを抑制し、結果的に、血液のカテーテル５００内への流入を防止、もしくはその流入量を少なくすることができる。しかも、実施形態によれば、信号処理部２０１は、これまでと同じようにスキャナ及びプルバック部１０２を制御するだけで良く、格別な駆動回路を設ける必要もない。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態は、直線駆動部２４３のロッドの押し出す力を、シリンダ６００内のプランジャ６０１を押す力に利用し、シリンダ６００内の圧力を高くする例を示した。図６の構造に代えて、図７に示す構造を有しても構わない。同図では、直線駆動部２４３はロッドを引っ張る構成にし、かつ、ロッドをシリンダ６００の右側端から、液体シールド部６０３を介してプランジャ６０１を引っ張る構造とした。図示の構造によっても、スキャン時には、シリンダ６００内の液体５５０を加圧することになり、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができるようになる。なお、上記第１の実施形態は、プライミング時に注入する液体５５０を生理食塩水などとし、シリンダ６００内の液体５５０も生理食塩水などとし説明したが、液体はこれに限定されず、プライミング時に注入する液体とシリンダ６００内に収容した液体とは、異なる液体でも構わない。例えば、造影剤を用いても構わない。さらには、プライミング時に注入する液体を生理食塩水とし、シリンダ６００内に収容した液体は造影剤であっても良い。こうすることで、スキャン時に自動的に造影剤が注入されるので、より確実な画像診断が行える。

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。

本願は、２０１３年９月２７日提出の日本国特許出願特願２０１３−２０１４０７を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (4)

1. 血管組織に向けて信号を送信するため及び血管組織から返される信号を受信するための送受信部を有するイメージングコアを回転自在、且つ回転軸に沿って移動自在に収容し、所定の液体を収容可能な、先端に開孔があるカテーテルを用い、前記イメージングコアの回転と移動で得た信号に基づき血管画像を再構成する画像診断装置であって、
   前記カテーテルの後端部を保持するプルバック部を有し、
   当該プルバック部は、
   前記イメージングコアの前記回転軸方向の移動を行うための駆動部と、
   前記所定の液体を収容可能で、内部が前記カテーテルの内部と連通可能なシリンダを有し、
   前記シリンダは、前記イメージングコアと一体的に移動可能な、前記イメージングコアを移動させる前記駆動部の力によって移動することで前記シリンダ内における前記液体の少なくとも一部を加圧するプランジャを有することを特徴とする画像診断装置。
2. 前記プランジャは、前記駆動部による前記イメージングコアの回転軸に沿った移動を行うためのロッドと一体になったアームに接続されたことを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
3. 前記イメージングコアには、光を送信及び受信する光送受信部が設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像診断装置。
4. 前記イメージングコアには、超音波を送信及び受信する超音波送受信部が設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像診断装置。

Images