JP7601578B2

JP7601578B2 - Information processing device, information processing system, information processing method, and computer program

Info

Publication number: JP7601578B2
Application number: JP2020136838A
Authority: JP
Inventors: 敬悟筒井; 泰輝林
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 2020-08-13
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2024-12-17
Anticipated expiration: 2040-08-13
Also published as: JP2022032730A

Description

本開示は、情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法、及びコンピュータプログラムに関する。 The present disclosure relates to an information processing device, an information processing system, an information processing method, and a computer program.

特許文献１には、ＩＶＵＳ（血管内超音波）画像の処理に関する技術が記載されている。「ＩＶＵＳ」は、Intravascular Ultrasoundの略称である。 Patent Document 1 describes technology related to the processing of IVUS (intravascular ultrasound) images. "IVUS" is an abbreviation for Intravascular Ultrasound.

特開２０１０－５０４８３４号公報JP 2010-504834 A

ＩＶＵＳ及びＯＦＤＩ（光干渉断層診断）等の画像診断カテーテルでは、基端側の駆動部にて生じたトルクが先端のセンサー部に伝達せず、ＮＵＲＤと呼ばれる回転ムラによる画像欠損が生じる場合がある。「ＯＦＤＩ」は、Optical Frequency Domain Imagingの略称である。「ＮＵＲＤ」は、Non-uniform Rotational Distortionの略称である。このようなＮＵＲＤを医師等の術者が認識できなかった場合、病変の位置及び範囲を誤認したまま手技を実施する可能性がある。 In imaging diagnostic catheters such as IVUS and OFDI (optical coherence tomography), the torque generated in the drive section at the base end is not transmitted to the sensor section at the tip, which can result in image defects due to rotational unevenness known as NURD. "OFDI" is an abbreviation for Optical Frequency Domain Imaging. "NURD" is an abbreviation for Non-uniform Rotational Distortion. If a doctor or other surgeon is unable to recognize this type of NURD, there is a risk that the procedure will be performed with a misidentification of the location and extent of the lesion.

本開示の目的は、断層画像に存在するＮＵＲＤを自動的に検出することである。 The objective of this disclosure is to automatically detect NURD present in tomographic images.

本開示の一態様としての情報処理装置は、プローブ内で回転するイメージングコアから前記プローブの外側へ向けて予め定められた時間間隔で送信された信号波に対する反射波を示すラインデータを用いてフレーム画像を生成する。情報処理装置は、前記ラインデータにより示される前記反射波の位相と、当該反射波を受信したタイミングと隣接するタイミングに受信した反射波の位相とを比較することにより、前記イメージングコアの回転方向に沿った前記反射波の位相の変化を算出し、前記位相の変化に基づき、前記イメージングコアの回転むらに起因する画像欠損を検出する制御部を備える。 An information processing device according to one aspect of the present disclosure generates a frame image using line data indicating a reflected wave in response to a signal wave transmitted from an imaging core rotating within a probe toward the outside of the probe at a predetermined time interval. The information processing device includes a control unit that calculates a change in the phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core by comparing the phase of the reflected wave indicated by the line data with the phase of a reflected wave received at a timing adjacent to the timing at which the reflected wave was received, and detects image defects caused by uneven rotation of the imaging core based on the change in phase.

一実施形態として、前記制御部は、前記イメージングコアの回転方向に沿った前記反射波の位相の変化が予め定められた値を下回る範囲の前記ラインデータに対応する画像の部分を前記画像欠損として検出する。 In one embodiment, the control unit detects as the image defect a portion of the image corresponding to the line data in a range in which the change in phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core falls below a predetermined value.

一実施形態として、前記制御部は、更に、前記イメージングコアの回転方向に沿った前記反射波の振幅の変化にも基づき、前記イメージングコアの回転むらに起因する画像欠損を検出する。 In one embodiment, the control unit further detects image defects caused by uneven rotation of the imaging core based on changes in the amplitude of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core.

一実施形態として、前記制御部は、前記イメージングコアの回転方向に沿った前記反射波の位相の変化が前記予め定められた値を下回り、かつ、前記イメージングコアの回転方向に沿った前記反射波の振幅の変化が予め定められた別の値を下回る範囲の前記ラインデータに対応する画像の部分を前記画像欠損として検出する。 In one embodiment, the control unit detects as the image defect a portion of the image corresponding to the line data in a range in which the change in phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core falls below the predetermined value and the change in amplitude of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core falls below another predetermined value.

一実施形態として、前記制御部は、前記イメージングコアの回転むらに起因する画像欠損が検出された場合は、前記回転むらがない間に取得された前記ラインデータを用いて、前記フレーム画像を生成する。 In one embodiment, when an image defect caused by rotational irregularities of the imaging core is detected, the control unit generates the frame image using the line data acquired while there is no rotational irregularity.

一実施形態として、前記制御部は、前記イメージングコアの回転むらに起因する画像欠損が検出された場合は、前記回転むらがない間に取得された前記ラインデータを用いて生成された前記フレーム画像の部分を前記イメージングコアの回転方向に沿って拡大して、前記フレーム画像を生成する。 In one embodiment, when an image defect caused by rotational irregularities of the imaging core is detected, the control unit generates the frame image by enlarging a portion of the frame image generated using the line data acquired while there was no rotational irregularity along the rotational direction of the imaging core.

一実施形態として、前記制御部は、生成した前記フレーム画像を表示部に表示させる。 In one embodiment, the control unit causes the generated frame image to be displayed on a display unit.

一実施形態として、前記信号波は超音波又は光波である。 In one embodiment, the signal wave is an ultrasonic wave or a light wave.

本開示の一態様としての情報処理システムは、請求項１から８のいずれか１項に記載の情報処理装置と、前記イメージングコアを有するプローブとを備える。 An information processing system according to one aspect of the present disclosure includes an information processing device according to any one of claims 1 to 8 and a probe having the imaging core.

本開示の一態様としての情報処理装置の情報処理方法は、プローブ内で回転するイメージングコアから前記プローブの外側へ向けて予め定められた時間間隔で送信された信号波に対する反射波を示すラインデータを用いてフレーム画像を生成する。情報処理方法において、制御部が、前記ラインデータにより示される前記反射波の位相と、当該反射波を受信したタイミングと隣接するタイミングに受信した反射波の位相とを比較することにより、前記イメージングコアの回転方向に沿った前記反射波の位相の変化を算出し、前記位相の変化に基づき、前記イメージングコアの回転むらに起因する画像欠損を検出する。 An information processing method of an information processing device according to one aspect of the present disclosure generates a frame image using line data indicating a reflected wave in response to a signal wave transmitted from an imaging core rotating within a probe toward the outside of the probe at a predetermined time interval. In the information processing method, a control unit calculates a change in the phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core by comparing the phase of the reflected wave indicated by the line data with the phase of a reflected wave received at a timing adjacent to the timing at which the reflected wave was received, and detects image defects caused by uneven rotation of the imaging core based on the change in phase.

本開示の一態様としてのコンピュータプログラムは、プローブ内で回転するイメージングコアから前記プローブの外側へ向けて予め定められた時間間隔で送信された信号波に対する反射波を示すラインデータを用いてフレーム画像を生成する処理をコンピュータに実行させる。コンピュータプログラムは、前記ラインデータにより示される前記反射波の位相と、当該反射波を受信したタイミングと隣接するタイミングに受信した反射波の位相とを比較することにより、前記イメージングコアの回転方向に沿った前記反射波の位相の変化を算出する処理と、前記位相の変化に基づき、前記イメージングコアの回転むらに起因する画像欠損を検出する処理とをコンピュータに実行させる。 A computer program as one aspect of the present disclosure causes a computer to execute a process of generating a frame image using line data indicating a reflected wave in response to a signal wave transmitted from an imaging core rotating inside a probe toward the outside of the probe at a predetermined time interval. The computer program causes a computer to execute a process of calculating a change in the phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core by comparing the phase of the reflected wave indicated by the line data with the phase of a reflected wave received at a timing adjacent to the timing at which the reflected wave was received, and a process of detecting an image defect caused by uneven rotation of the imaging core based on the change in phase.

本開示によれば、断層画像に存在するＮＵＲＤを自動的に検出することができる。 According to the present disclosure, it is possible to automatically detect NURD present in a tomographic image.

本開示の一実施形態に係る診断支援システムの斜視図である。1 is a perspective view of a diagnosis support system according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係るプローブ及び駆動ユニットの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a probe and a drive unit according to an embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態に係る診断支援装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a diagnosis support device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る診断支援装置によってＩＶＵＳ画像が取得される例を示す図である。1 is a diagram showing an example in which an IVUS image is acquired by a diagnosis support device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る診断支援装置によってＩＶＵＳ画像が取得される例を示す図である。1 is a diagram showing an example in which an IVUS image is acquired by a diagnosis support device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る診断支援装置によってＩＶＵＳ画像が取得される例を示す図である。1 is a diagram showing an example in which an IVUS image is acquired by a diagnosis support device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る診断支援装置によってＩＶＵＳ画像が取得される例を示す図である。1 is a diagram showing an example in which an IVUS image is acquired by a diagnosis support device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る診断支援装置によってＩＶＵＳ画像が取得される例を示す図である。1 is a diagram showing an example in which an IVUS image is acquired by a diagnosis support device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る診断支援装置によるＮＵＲＤの検出原理を説明する図である。1A to 1C are diagrams illustrating the principle of detection of NURD by a diagnosis support device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る診断支援装置によりＮＵＲＤを含む断層画像を補正する処理を説明する図である。11A to 11D are diagrams illustrating a process of correcting a tomographic image including NURD by a diagnosis support device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る診断支援装置の動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an operation of the diagnosis support device according to an embodiment of the present disclosure.

以下、本開示の一実施形態が、図面を参照して説明される。各図面中、同一又は相当する部分には、同一符号が付されている。本実施形態の説明において、同一又は相当する部分については、説明が適宜省略又は簡略化される。 Below, one embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, identical or corresponding parts are given the same reference numerals. In the description of this embodiment, the description of identical or corresponding parts will be omitted or simplified as appropriate.

（システム構成）
図１は、本実施形態に係る情報処理システムとしての診断支援システム１０の斜視図である。診断支援システム１０は、情報処理装置としての診断支援装置１１、ケーブル１２、駆動ユニット１３、キーボード１４、ポインティングデバイス１５、及びディスプレイ１６を備える。 (System Configuration)
1 is a perspective view of a diagnosis support system 10 serving as an information processing system according to this embodiment. The diagnosis support system 10 includes a diagnosis support device 11 serving as an information processing device, a cable 12, a drive unit 13, a keyboard 14, a pointing device 15, and a display 16.

診断支援装置１１は、本実施形態では画像診断に特化した専用のコンピュータであるが、ＰＣ、ＷＳ、タブレット端末などの汎用のコンピュータでもよい。「ＰＣ」は、Personal Computerの略称である。ＷＳはWork Stationの略称である。 In this embodiment, the diagnostic support device 11 is a dedicated computer specialized for image diagnosis, but it may be a general-purpose computer such as a PC, WS, or tablet terminal. "PC" is an abbreviation for Personal Computer. WS is an abbreviation for Work Station.

ケーブル１２は、診断支援装置１１と駆動ユニット１３とを接続して情報を送受信するために用いられる。 The cable 12 is used to connect the diagnostic support device 11 and the drive unit 13 to send and receive information.

駆動ユニット１３は、後述するプローブ２０に接続して用いられ、プローブ２０を駆動する装置である。駆動ユニット１３は、ＭＤＵとも呼ばれる。「ＭＤＵ」は、Motor Drive Unitの略称である。プローブ２０は、ＩＶＵＳに適用される。プローブ２０は、ＩＶＵＳカテーテル又は画像診断用カテーテルとも呼ばれる。駆動ユニット１３及びプローブ２０の詳細については、図２を参照して後述する。 The drive unit 13 is connected to the probe 20 (described later) and drives the probe 20. The drive unit 13 is also called an MDU. "MDU" is an abbreviation for Motor Drive Unit. The probe 20 is applied to IVUS. The probe 20 is also called an IVUS catheter or an imaging diagnostic catheter. Details of the drive unit 13 and the probe 20 will be described later with reference to FIG. 2.

キーボード１４、ポインティングデバイス１５、及びディスプレイ１６は、任意のケーブルを介して、又は無線で診断支援装置１１と接続される。表示部としてのディスプレイ１６は、例えば、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ、又はＨＭＤである。「ＬＣＤ」は、Liquid Crystal Display（液晶ディスプレイ）の略称である。「ＥＬ」は、Electro Luminescenceの略称である。「ＨＭＤ」は、Head-Mounted Displayの略称である。 The keyboard 14, pointing device 15, and display 16 are connected to the diagnostic support device 11 via any cable or wirelessly. The display 16 as a display unit is, for example, an LCD, an organic EL display, or an HMD. "LCD" is an abbreviation for Liquid Crystal Display. "EL" is an abbreviation for Electro Luminescence. "HMD" is an abbreviation for Head-Mounted Display.

診断支援システム１０は、オプションとして、接続端子１７及びカートユニット１８を更に備える。接続端子１７は、診断支援装置１１と外部機器とを接続するために用いられる。接続端子１７は、例えば、ＵＳＢ端子である。「ＵＳＢ」は、Universal Serial Busの略称である。外部機器は、例えば、磁気ディスクドライブ、光磁気ディスクドライブ、又は光ディスクドライブなどの記録媒体である。 The diagnostic support system 10 further includes a connection terminal 17 and a cart unit 18 as options. The connection terminal 17 is used to connect the diagnostic support device 11 to an external device. The connection terminal 17 is, for example, a USB terminal. "USB" is an abbreviation for Universal Serial Bus. The external device is, for example, a recording medium such as a magnetic disk drive, a magneto-optical disk drive, or an optical disk drive.

カートユニット１８は、移動用のキャスタ付きのカートである。カートユニット１８のカート本体には、診断支援装置１１、ケーブル１２、及び駆動ユニット１３が設置される。カートユニット１８の最上部のテーブルには、キーボード１４、ポインティングデバイス１５、及びディスプレイ１６が設置される。 The cart unit 18 is a cart with casters for mobility. The diagnostic support device 11, cable 12, and drive unit 13 are installed in the cart body of the cart unit 18. The keyboard 14, pointing device 15, and display 16 are installed on the table at the top of the cart unit 18.

本実施形態では、ＮＵＲＤの検出対象が、超音波の反射波により生成されたＩＶＵＳ画像である例が説明される。もっとも、ＮＵＲＤの検出対象は、ＩＶＵＳ画像に代えて、例えば、光波の反射波により生成されたＯＦＤＩ画像としてもよい。 In this embodiment, an example is described in which the detection target of NURD is an IVUS image generated by reflected waves of ultrasonic waves. However, the detection target of NURD may be, for example, an OFDI image generated by reflected waves of light waves instead of an IVUS image.

図２は、本実施形態に係るプローブ２０及び駆動ユニット１３の斜視図である。プローブ２０は、駆動シャフト２１、ハブ２２、シース２３、外管２４、超音波振動子２５、及び中継コネクタ２６を備える。 Figure 2 is a perspective view of the probe 20 and drive unit 13 according to this embodiment. The probe 20 includes a drive shaft 21, a hub 22, a sheath 23, an outer tube 24, an ultrasonic transducer 25, and a relay connector 26.

駆動シャフト２１は、生体の体腔内に挿入されるシース２３と、シース２３の基端に接続した外管２４とを通り、プローブ２０の基端に設けられたハブ２２の内部まで延びている。駆動シャフト２１は、信号を送受信するイメージングコアとしての超音波振動子２５を先端に有してシース２３及び外管２４内に回転可能に設けられる。中継コネクタ２６は、シース２３及び外管２４を接続する。 The drive shaft 21 passes through a sheath 23 inserted into a body cavity of a living body and an outer tube 24 connected to the base end of the sheath 23, and extends to the inside of a hub 22 provided at the base end of the probe 20. The drive shaft 21 has an ultrasonic transducer 25 at its tip as an imaging core that transmits and receives signals, and is rotatably provided within the sheath 23 and outer tube 24. The relay connector 26 connects the sheath 23 and outer tube 24.

ハブ２２、駆動シャフト２１、及び超音波振動子２５は、それぞれが一体的にプローブ２０の軸方向に進退移動するように互いに接続される。そのため、例えば、ハブ２２が先端側に向けて押される操作がなされると、駆動シャフト２１及び超音波振動子２５はシース２３の内部を先端側へ移動する。例えば、ハブ２２が基端側に引かれる操作がなされると、駆動シャフト２１及び超音波振動子２５は、図２において矢印で示すように、シース２３の内部を基端側へ移動する。 The hub 22, drive shaft 21, and ultrasonic transducer 25 are connected to each other so that they can move forward and backward in the axial direction of the probe 20 as a unit. Therefore, for example, when the hub 22 is pushed toward the tip end, the drive shaft 21 and ultrasonic transducer 25 move toward the tip end inside the sheath 23. For example, when the hub 22 is pulled toward the base end, the drive shaft 21 and ultrasonic transducer 25 move toward the base end inside the sheath 23 as shown by the arrow in Figure 2.

駆動ユニット１３は、スキャナユニット３１、スライドユニット３２、及びボトムカバー３３を備える。スキャナユニット３１は、ケーブル１２を介して診断支援装置１１と接続する。 The drive unit 13 includes a scanner unit 31, a slide unit 32, and a bottom cover 33. The scanner unit 31 is connected to the diagnostic support device 11 via a cable 12.

スキャナユニット３１は、プローブ２０と接続するプローブ接続部３４と、駆動シャフト２１を回転させる駆動源であるスキャナモータ３５とを備える。プローブ接続部３４は、プローブ２０の基端に設けられたハブ２２の差込口３６を介して、プローブ２０と着脱自在に接続する。ハブ２２の内部では、駆動シャフト２１の基端が回転自在に支持されており、スキャナモータ３５の回転力が駆動シャフト２１に伝えられる。また、ケーブル１２を介して駆動シャフト２１と診断支援装置１１との間で信号が送受信される。診断支援装置１１では、駆動シャフト２１から伝わる信号に基づき、生体管腔の断層画像の生成、及び画像処理が行われる。 The scanner unit 31 includes a probe connection section 34 that connects to the probe 20, and a scanner motor 35 that is a drive source that rotates the drive shaft 21. The probe connection section 34 is detachably connected to the probe 20 via a socket 36 of a hub 22 provided at the base end of the probe 20. Inside the hub 22, the base end of the drive shaft 21 is rotatably supported, and the rotational force of the scanner motor 35 is transmitted to the drive shaft 21. In addition, signals are transmitted and received between the drive shaft 21 and the diagnostic support device 11 via the cable 12. In the diagnostic support device 11, tomographic images of the biological lumen are generated and image processing is performed based on the signal transmitted from the drive shaft 21.

スライドユニット３２は、スキャナユニット３１を進退自在に載せており、スキャナユニット３１と機械的且つ電気的に接続している。スライドユニット３２は、プローブクランプ部３７、スライドモータ３８、及びスイッチ群３９を備える。 The slide unit 32 carries the scanner unit 31 so that it can move back and forth, and is mechanically and electrically connected to the scanner unit 31. The slide unit 32 includes a probe clamp section 37, a slide motor 38, and a group of switches 39.

プローブクランプ部３７は、プローブ接続部３４よりも先端側でこれと同軸の位置に設けられており、プローブ接続部３４に接続されるプローブ２０を支持する。 The probe clamp section 37 is located coaxially with and closer to the tip of the probe connection section 34, and supports the probe 20 that is connected to the probe connection section 34.

スライドモータ３８は、プローブ２０の軸方向の駆動力を生じさせる駆動源である。スライドモータ３８の駆動によってスキャナユニット３１が進退動し、それに伴って駆動シャフト２１がプローブ２０の軸方向に進退動する。スライドモータ３８は、例えば、サーボモータである。 The slide motor 38 is a drive source that generates a driving force in the axial direction of the probe 20. The scanner unit 31 moves forward and backward when driven by the slide motor 38, and the drive shaft 21 moves forward and backward in the axial direction of the probe 20 accordingly. The slide motor 38 is, for example, a servo motor.

スイッチ群３９には、例えば、スキャナユニット３１の進退操作の際に押下されるフォワードスイッチ及びプルバックスイッチ、並びに画像描写の開始及び終了の際に押下されるスキャンスイッチが含まれる。ここに挙げた例に限定されず、必要に応じて種々のスイッチがスイッチ群３９に含まれる。 The switch group 39 includes, for example, a forward switch and a pullback switch that are pressed when moving the scanner unit 31 forward and backward, and a scan switch that is pressed when starting and ending image drawing. The switches are not limited to the examples given here, and various other switches may be included in the switch group 39 as necessary.

フォワードスイッチが押下されると、スライドモータ３８は正回転する。これに応じて、スキャナユニット３１は前進する。これにより、スキャナユニット３１のプローブ接続部３４に接続するハブ２２は、先端側に向けて押し出される。駆動シャフト２１及び超音波振動子２５は、シース２３の内部を先端側へ移動する。一方、プルバックスイッチが押下されると、スライドモータ３８が逆回転する。これに応じて、スキャナユニット３１は後退する。これにより、プローブ接続部３４に接続するハブ２２は基端側に掃引される。駆動シャフト２１及び超音波振動子２５は、シース２３の内部を基端側へ移動する。 When the forward switch is pressed, the slide motor 38 rotates forward. In response, the scanner unit 31 moves forward. As a result, the hub 22 connected to the probe connection portion 34 of the scanner unit 31 is pushed toward the tip side. The drive shaft 21 and the ultrasonic transducer 25 move toward the tip side inside the sheath 23. On the other hand, when the pullback switch is pressed, the slide motor 38 rotates in the reverse direction. In response, the scanner unit 31 moves backward. As a result, the hub 22 connected to the probe connection portion 34 is swept toward the base end side. The drive shaft 21 and the ultrasonic transducer 25 move toward the base end inside the sheath 23.

スキャンスイッチが押下されると画像描写が開始され、スキャナモータ３５が駆動するとともに、スライドモータ３８が駆動してスキャナユニット３１を後退させていく。術者などのユーザは、事前にプローブ２０をスキャナユニット３１に接続しておき、画像描写開始とともに駆動シャフト２１がプローブ２０の中心軸を中心に回転しつつ軸方向基端側に移動するようにする。スキャナモータ３５及びスライドモータ３８は、スキャンスイッチが再度押下されると停止し、画像描写が終了する。 When the scan switch is pressed, image drawing begins, and the scanner motor 35 and slide motor 38 are driven to move the scanner unit 31 backward. A user such as an operator connects the probe 20 to the scanner unit 31 in advance, so that when image drawing begins, the drive shaft 21 moves axially toward the base end while rotating around the central axis of the probe 20. When the scan switch is pressed again, the scanner motor 35 and slide motor 38 stop, and image drawing ends.

ボトムカバー３３は、スライドユニット３２の底面及び底面側の側面全周を覆っており、スライドユニット３２の底面に対して近接離間自在である。 The bottom cover 33 covers the bottom surface of the slide unit 32 and the entire side surface on the bottom side, and can be moved toward and away from the bottom surface of the slide unit 32.

図３は、本実施形態に係る診断支援装置１１の構成を示す図である。診断支援装置１１は、制御部４１、記憶部４２、通信部４３、入力部４４、及び出力部４５などの構成要素を備える。 Figure 3 is a diagram showing the configuration of the diagnosis support device 11 according to this embodiment. The diagnosis support device 11 includes components such as a control unit 41, a storage unit 42, a communication unit 43, an input unit 44, and an output unit 45.

制御部４１は、１つ以上のプロセッサである。プロセッサは、ＣＰＵ若しくはＧＰＵなどの汎用プロセッサ、又は特定の処理に特化した専用プロセッサである。「ＣＰＵ」は、Central Processing Unit（中央演算ユニット）の略称である。「ＧＰＵ」は、Graphics Processing Unit（グラフィックス演算ユニット）の略称である。制御部４１には、１つ以上の専用回路が含まれてもよいし、又は制御部４１において、１つ以上のプロセッサを１つ以上の専用回路に置き換えてもよい。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣである。「ＦＰＧＡ」は、Field-Programmable Gate Arrayの略称である。「ＡＳＩＣ」は、Application Specific Integrated Circuitの略称である。制御部４１は、診断支援装置１１を含む診断支援システム１０の各部を制御しながら、診断支援装置１１の動作に関わる情報処理を実行する。 The control unit 41 is one or more processors. The processor is a general-purpose processor such as a CPU or a GPU, or a dedicated processor specialized for a specific process. "CPU" is an abbreviation for Central Processing Unit. "GPU" is an abbreviation for Graphics Processing Unit. The control unit 41 may include one or more dedicated circuits, or one or more processors in the control unit 41 may be replaced with one or more dedicated circuits. The dedicated circuit is, for example, an FPGA or an ASIC. "FPGA" is an abbreviation for Field-Programmable Gate Array. "ASIC" is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit. The control unit 41 controls each part of the diagnosis support system 10 including the diagnosis support device 11, and executes information processing related to the operation of the diagnosis support device 11.

記憶部４２は、１つ以上の半導体メモリ、１つ以上の磁気メモリ、１つ以上の光メモリ、又はこれらのうち少なくとも２種類の組み合わせである。半導体メモリは、例えば、ＲＡＭ又はＲＯＭである。「ＲＡＭ」は、Random Access Memory（書込み可能メモリ）の略称である。「ＲＯＭ」は、Read Only Memory（読出し専用メモリ）の略称である。ＲＡＭは、例えば、ＳＲＡＭ又はＤＲＡＭである。「ＳＲＡＭ」は、Static Random Access Memoryの略称である。「ＤＲＡＭ」は、Dynamic Random Access Memoryの略称である。ＲＯＭは、例えば、ＥＥＰＲＯＭである。「ＥＥＰＲＯＭ」は、Electrically Erasable Programmable Read Only Memoryの略称である。記憶部４２は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。記憶部４２には、診断支援装置１１の動作に用いられる情報と、診断支援装置１１の動作によって得られた情報とが記憶される。 The storage unit 42 is one or more semiconductor memories, one or more magnetic memories, one or more optical memories, or a combination of at least two of these. The semiconductor memory is, for example, a RAM or a ROM. "RAM" is an abbreviation for Random Access Memory. "ROM" is an abbreviation for Read Only Memory. The RAM is, for example, an SRAM or a DRAM. "SRAM" is an abbreviation for Static Random Access Memory. "DRAM" is an abbreviation for Dynamic Random Access Memory. The ROM is, for example, an EEPROM. "EEPROM" is an abbreviation for Electrically Erasable Programmable Read Only Memory. The storage unit 42 functions, for example, as a main storage device, an auxiliary storage device, or a cache memory. The storage unit 42 stores information used in the operation of the diagnostic support device 11 and information obtained by the operation of the diagnostic support device 11.

通信部４３は、１つ以上の通信用インタフェースである。通信用インタフェースは、有線ＬＡＮインタフェース、無線ＬＡＮインタフェース、又はＩＶＵＳの信号を受信及びＡ／Ｄ変換する画像診断用インタフェースである。「ＬＡＮ」は、Local Area Networkの略称である。「Ａ／Ｄ」は、Analog to Digitalの略称である。通信部４３は、診断支援装置１１の動作に用いられる情報を受信し、また診断支援装置１１の動作によって得られる情報を送信する。本実施形態では、通信部４３に含まれる画像診断用インタフェースに駆動ユニット１３が接続される。 The communication unit 43 is one or more communication interfaces. The communication interface is a wired LAN interface, a wireless LAN interface, or an image diagnosis interface that receives and A/D converts IVUS signals. "LAN" is an abbreviation for Local Area Network. "A/D" is an abbreviation for Analog to Digital. The communication unit 43 receives information used in the operation of the diagnostic support device 11, and transmits information obtained by the operation of the diagnostic support device 11. In this embodiment, the drive unit 13 is connected to the image diagnosis interface included in the communication unit 43.

入力部４４は、１つ以上の入力用インタフェースである。入力用インタフェースは、例えば、ＵＳＢインタフェース又はＨＤＭＩ（登録商標）インタフェースである。「ＨＤＭＩ（登録商標）」は、High-Definition Multimedia Interfaceの略称である。入力部４４は、診断支援装置１１の動作に用いられる情報を入力する操作を受け付ける。本実施形態では、入力部４４に含まれるＵＳＢインタフェースにキーボード１４及びポインティングデバイス１５が接続されるが、通信部４３に含まれる無線ＬＡＮインタフェースにキーボード１４及びポインティングデバイス１５が接続されてもよい。 The input unit 44 is one or more input interfaces. The input interface is, for example, a USB interface or an HDMI (registered trademark) interface. "HDMI (registered trademark)" is an abbreviation for High-Definition Multimedia Interface. The input unit 44 accepts an operation to input information used in the operation of the diagnostic support device 11. In this embodiment, the keyboard 14 and the pointing device 15 are connected to a USB interface included in the input unit 44, but the keyboard 14 and the pointing device 15 may also be connected to a wireless LAN interface included in the communication unit 43.

出力部４５は、１つ以上の出力用インタフェースである。出力用インタフェースは、例えば、ＵＳＢインタフェース又はＨＤＭＩ（登録商標）インタフェースである。出力部４５は、診断支援装置１１の動作によって得られる情報を出力する。本実施形態では、出力部４５に含まれるＨＤＭＩ（登録商標）インタフェースに表示部としてのディスプレイ１６が接続される。 The output unit 45 is one or more output interfaces. The output interface is, for example, a USB interface or an HDMI (registered trademark) interface. The output unit 45 outputs information obtained by the operation of the diagnostic support device 11. In this embodiment, the display 16 serving as a display unit is connected to the HDMI (registered trademark) interface included in the output unit 45.

診断支援装置１１の機能は、本実施形態に係る診断支援プログラム（コンピュータプログラム）を、制御部４１に含まれるプロセッサで実行することにより実現される。すなわち、診断支援装置１１の機能は、ソフトウェアにより実現される。診断支援プログラムは、診断支援装置１１の動作に含まれるステップの処理をコンピュータに実行させることで、当該ステップの処理に対応する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムである。すなわち、診断支援プログラムは、コンピュータを診断支援装置１１として機能させるためのプログラムである。 The functions of the diagnostic assistance device 11 are realized by executing a diagnostic assistance program (computer program) according to this embodiment on a processor included in the control unit 41. That is, the functions of the diagnostic assistance device 11 are realized by software. The diagnostic assistance program is a program for causing a computer to execute processing of steps included in the operation of the diagnostic assistance device 11, thereby causing the computer to realize functions corresponding to the processing of those steps. That is, the diagnostic assistance program is a program for causing a computer to function as the diagnostic assistance device 11.

プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、又は半導体メモリである。プログラムの流通は、例えば、プログラムを記録したＤＶＤ又はＣＤ－ＲＯＭなどの可搬型記録媒体を販売、譲渡、又は貸与することによって行う。「ＤＶＤ」は、Digital Versatile Discの略称である。「ＣＤ－ＲＯＭ」は、Compact Disc Read Only Memoryの略称である。プログラムは、サーバのストレージに格納され、ネットワークを介して、サーバから他のコンピュータに転送されることにより、流通されてもよい。プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。 The program may be recorded on a computer-readable recording medium. Examples of computer-readable recording media include magnetic recording devices, optical disks, magneto-optical recording media, and semiconductor memories. The program may be distributed, for example, by selling, transferring, or lending portable recording media such as DVDs or CD-ROMs on which the program is recorded. "DVD" is an abbreviation for Digital Versatile Disc. "CD-ROM" is an abbreviation for Compact Disc Read Only Memory. The program may be distributed by being stored in the storage of a server and transferred from the server to other computers via a network. The program may be provided as a program product.

コンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラム又はサーバから転送されたプログラムを、一旦、主記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、主記憶装置に格納されたプログラムをプロセッサで読み取り、読み取ったプログラムに従った処理をプロセッサで実行する。コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行してもよい。コンピュータは、コンピュータにサーバからプログラムが転送される度に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行してもよい。サーバからコンピュータへのプログラムの転送は行わず、実行指示及び結果取得のみによって機能を実現する、いわゆるＡＳＰ型のサービスによって処理を実行してもよい。「ＡＳＰ」は、Application Service Providerの略称である。プログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるものが含まれる。例えば、コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータは、「プログラムに準ずるもの」に該当する。 The computer temporarily stores in the main storage device, for example, a program recorded on a portable recording medium or a program transferred from a server. The computer then reads the program stored in the main storage device with a processor and executes processing according to the read program with the processor. The computer may read the program directly from the portable recording medium and execute processing according to the program. The computer may execute processing according to the received program each time a program is transferred to the computer from the server. Processing may be executed by a so-called ASP-type service that realizes functions only by issuing execution instructions and obtaining results, without transferring a program from the server to the computer. "ASP" is an abbreviation for Application Service Provider. Programs include information used for processing by a computer that is equivalent to a program. For example, data that is not a direct command to a computer but has properties that define computer processing falls under "something equivalent to a program."

診断支援装置１１の一部又は全ての機能が、制御部４１に含まれる専用回路により実現されてもよい。すなわち、診断支援装置１１の一部又は全ての機能が、ハードウェアにより実現されてもよい。また、診断支援装置１１は単一の情報処理装置により実現されてもよいし、複数の情報処理装置の協働により実現されてもよい。 Some or all of the functions of the diagnostic support device 11 may be realized by a dedicated circuit included in the control unit 41. In other words, some or all of the functions of the diagnostic support device 11 may be realized by hardware. In addition, the diagnostic support device 11 may be realized by a single information processing device, or may be realized by the cooperation of multiple information processing devices.

（ＩＶＵＳ画像の取得）
図４Ａ～図４Ｅは、本実施形態に係る診断支援装置１１によってＩＶＵＳ画像が取得される例を示す図である。 (Acquisition of IVUS images)
4A to 4E are diagrams showing examples in which IVUS images are acquired by the diagnosis support device 11 according to this embodiment.

前述のように、ＩＶＵＳ画像の撮影中、駆動シャフト２１は、プローブ２０の中心軸を中心に回転しながら、スキャナユニット３１の後退に合わせて駆動ユニット１３が存在する基端側へプルバックされる。駆動シャフト２１の先端に設けられた超音波振動子２５は、血管等の生体組織の内部において、超音波信号を送受信しながら、駆動シャフト２１と連動してプローブ２０の中心軸を中心に回転しつつ、プローブ２０の基端側へ移動する。 As described above, during IVUS imaging, the drive shaft 21 rotates around the central axis of the probe 20 and is pulled back to the base end where the drive unit 13 is located as the scanner unit 31 retracts. The ultrasound transducer 25 provided at the tip of the drive shaft 21 transmits and receives ultrasound signals inside biological tissue such as blood vessels, while rotating around the central axis of the probe 20 in conjunction with the drive shaft 21 and moving to the base end of the probe 20.

図４Ａは、超音波振動子２５が存在する位置を通過する、プローブ２０の中心軸に直行する平面を模式的に示している。超音波振動子２５は、生体組織の中においてプローブ２０の中心軸を中心に等速度で回転しながら、放射状に超音波のパルス波を送信し、各方向からのパルス波の反射波を受信して、受信信号を生成する。すなわち、イメージングコアとしての超音波振動子２５は、プローブ内で回転しつつプローブの外側へ向けて予め定められた時間間隔で信号波としての超音波を送信し、その反射波を受信して、受信信号を生成する。図４Ａ～図４Ｅは、超音波振動子２５が３６０度回転する間に５１２個のパルス波を等間隔で送信し、各方向からの反射波の受信信号を生成する例を示している。このように超音波振動子２５の全周において、超音波のパルスを送信する各方向をライン（走査ライン）といい、各ラインにおける超音波の反射波を示すデータをラインデータという。 Figure 4A shows a schematic diagram of a plane perpendicular to the central axis of the probe 20, passing through the position where the ultrasonic transducer 25 is present. The ultrasonic transducer 25 transmits ultrasonic pulse waves radially while rotating at a uniform speed around the central axis of the probe 20 in the living tissue, receives reflected waves of the pulse waves from each direction, and generates a received signal. That is, the ultrasonic transducer 25 as an imaging core transmits ultrasonic waves as signal waves at predetermined time intervals toward the outside of the probe while rotating within the probe, receives the reflected waves, and generates a received signal. Figures 4A to 4E show an example in which the ultrasonic transducer 25 transmits 512 pulse waves at equal intervals while rotating 360 degrees, and generates a received signal of the reflected waves from each direction. In this way, each direction in which ultrasonic pulses are transmitted around the entire circumference of the ultrasonic transducer 25 is called a line (scanning line), and data indicating the reflected waves of ultrasonic waves in each line is called line data.

図４Ｂは、各ラインにおける反射波の受信信号を輝度変換して輝度画像を取得する例を示している。図４Ｂに示すように、各ラインの受信信号は、その振幅を示す検波波形に変換され、対数変換が行われる。そして、信号強度を画像中の輝度に対応付けるために、輝度変換が行われる。診断支援装置１１の制御部４１は、例えば、反射信号の強度に応じて、２５６段階のグレースケールカラーを割り当てて１ライン分の輝度データを構築する。図４Ｂの各図の横軸は時間を示している。受信信号、検波波形、及び対数変換の縦軸は信号強度を示している。超音波が伝わる速度は一定である。そのため、超音波を送信してから反射波を受信するまでの時間は、超音波振動子２５と超音波を反射した物体との間の距離に比例する。したがって、図４Ｂの処理により得られるラインデータは、超音波振動子２５からの距離に応じた反射信号の強度を画像の輝度により示したものとなる。 Figure 4B shows an example of obtaining a luminance image by performing luminance conversion on the received signal of the reflected wave in each line. As shown in Figure 4B, the received signal of each line is converted into a detection waveform indicating its amplitude, and then logarithmic conversion is performed. Then, luminance conversion is performed to associate the signal strength with the luminance in the image. The control unit 41 of the diagnosis support device 11 constructs luminance data for one line by, for example, assigning 256 grayscale colors according to the strength of the reflected signal. The horizontal axis of each diagram in Figure 4B indicates time. The vertical axis of the received signal, detection waveform, and logarithmic conversion indicates signal strength. The speed at which ultrasound travels is constant. Therefore, the time from transmitting ultrasound to receiving the reflected wave is proportional to the distance between the ultrasound transducer 25 and the object that reflected the ultrasound. Therefore, the line data obtained by the processing in Figure 4B indicates the strength of the reflected signal according to the distance from the ultrasound transducer 25 by the luminance of the image.

図４Ｃは、輝度変換がなされた各ライン１～５１２のラインデータを積み重ねて表示した例である。この画像を極座標変換することにより、図４Ｄのような生体組織の断面画像が取得される。超音波振動子２５がプローブ２０の中心軸を中心に３６０度回転する間に取得される５１２個のラインデータにより、１枚の断面画像が生成される。このような１枚の断面画像をフレーム画像といい、そのデータをフレームデータという。ＩＶＵＳ画像に係るフレーム画像に含まれる各画素の位置は、超音波振動子２５からの距離Ｒと、超音波振動子２５の基準角度からの回転角θと、により特定される。回転角θは、ライン番号ｎ（ｎ＝１～５１２）に対応して定まる。 Figure 4C shows an example in which the line data of lines 1 to 512 that have been subjected to brightness conversion are stacked and displayed. By converting this image into polar coordinates, a cross-sectional image of biological tissue as shown in Figure 4D is obtained. One cross-sectional image is generated from 512 line data acquired while the ultrasound transducer 25 rotates 360 degrees around the central axis of the probe 20. Such a cross-sectional image is called a frame image, and the data is called frame data. The position of each pixel included in the frame image related to the IVUS image is specified by the distance R from the ultrasound transducer 25 and the rotation angle θ from the reference angle of the ultrasound transducer 25. The rotation angle θ is determined corresponding to the line number n (n = 1 to 512).

前述のように、ＩＶＵＳ画像の取得は、超音波振動子２５がプローブ２０の基端側へプルバックされながら行われる。したがって、図４Ｅに示すように、超音波振動子２５が血管内を移動するときは、血管長軸方向にイメージングカテーテル（プローブ２０）を掃引（プルバック）して、連続したフレームデータを取得することになる。ここで、超音波振動子２５は移動しながら１枚ずつフレームデータを取得する。そのため、連続して取得された複数のフレームデータにおける血管の長軸方向は、時間方向に対応することになる。以下、時間方向と区別して、同一フレーム画像内における直交する２つの方向は空間方向と称される。図４Ｅにおいて、ｘ方向及びy方向は空間方向に相当する。ｚ方向は時間方向に相当する。なお、図４Ａ～図４Ｅでは、プローブ２０が１回転する毎に取得するラインデータの個数が５１２個である例を説明したが、ラインデータの個数は５１２個に限られず、例えば、２５６個又は１０２４個等でもよい。 As described above, the IVUS image is acquired while the ultrasound transducer 25 is pulled back toward the base end of the probe 20. Therefore, as shown in FIG. 4E, when the ultrasound transducer 25 moves in the blood vessel, the imaging catheter (probe 20) is swept (pulled back) in the blood vessel long axis direction to acquire consecutive frame data. Here, the ultrasound transducer 25 acquires frame data one by one while moving. Therefore, the long axis direction of the blood vessel in the consecutively acquired multiple frame data corresponds to the time direction. Hereinafter, the two orthogonal directions in the same frame image are referred to as spatial directions to distinguish them from the time direction. In FIG. 4E, the x direction and the y direction correspond to the spatial direction. The z direction corresponds to the time direction. Note that in FIG. 4A to FIG. 4E, an example in which the number of line data acquired per one rotation of the probe 20 is 512 has been described, but the number of line data is not limited to 512 and may be, for example, 256 or 1024.

（動作例）
診断支援装置１１の制御部４１は、ラインデータにより示される超音波に対する反射波の位相と、反射波を受信したタイミングと隣接するタイミングに受信した反射波の位相とを比較する。これにより制御部４１は、イメージングコアの回転方向に沿った反射波の位相の変化を算出する。制御部４１は、位相の変化に基づき、イメージングコアの回転むらに起因する画像欠損を検出する。これにより、診断支援装置１１は、与えられた断層画像に存在するＮＵＲＤを自動的に検出することが可能である。 (Example of operation)
The control unit 41 of the diagnosis support device 11 compares the phase of the reflected wave of the ultrasound indicated by the line data with the phase of the reflected wave received at the timing adjacent to the timing at which the reflected wave was received. As a result, the control unit 41 calculates the change in phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core. Based on the change in phase, the control unit 41 detects image defects caused by uneven rotation of the imaging core. This allows the diagnosis support device 11 to automatically detect NURD present in a given tomographic image.

図５は、診断支援装置１１がＮＵＲＤを検出する例を説明している。図５において、５１は、ＮＵＲＤが存在しないＩＶＵＳ画像である。５２は、ＮＵＲＤに起因する画像欠損が存在するＩＶＵＳ画像である。５３は、ＮＵＲＤが存在しないＩＶＵＳ画像５１の３つのラインにおける受信信号の波形である。５４は、ＮＵＲＤが存在するＩＶＵＳ画像５２の３つのラインにおける受信信号の波形である。 Figure 5 illustrates an example in which the diagnostic support device 11 detects NURD. In Figure 5, 51 is an IVUS image in which NURD is not present. 52 is an IVUS image in which image defects due to NURD are present. 53 is the waveform of the received signal in three lines of the IVUS image 51 in which NURD is not present. 54 is the waveform of the received signal in three lines of the IVUS image 52 in which NURD is present.

超音波は、物体の境界面を通過する際に、物体間の音響インピーダンスの差により位相及び振幅が変化し、波形が反転する場合もある。特に、生体内ではプラークの有無及び組織の配置等が均一でないため、画像の各ラインにおいては波の位相及び振幅が異なるのが一般的である。光波等の他の種類の波が物体の境界面を通過する際も同様に、波の位相及び振幅は変化する。図５において、ＮＵＲＤが存在しないＩＶＵＳ画像５１においては、位相は乱雑に変化をしている（５３）。 When ultrasound passes through the boundary between objects, the phase and amplitude change due to differences in acoustic impedance between the objects, and the waveform may even be inverted. In particular, because the presence or absence of plaque and the arrangement of tissues are not uniform within the body, it is common for the phase and amplitude of the wave to differ for each line in the image. Similarly, when other types of waves, such as light waves, pass through the boundary between objects, the phase and amplitude of the wave change. In FIG. 5, in an IVUS image 51 in which NURD is not present, the phase changes randomly (53).

一方で、ＮＵＲＤは、本来、一定の回転速度で回転すべきイメージングコアが一定の速度で回転せず、回転が停止したり、回転速度が変化するなど、イメージングコアの回転にむらがある場合に生じる。イメージングコアが停止している間も、イメージングコアは、プローブの外側へ向けて予め定められた時間間隔で信号波を送信し、その反射波を受信して、受信信号を生成する。そのため、ＮＵＲＤが存在するＩＶＵＳ画像５２においては、あるライン前後のラインデータに位相の変化はなく、あるいは、極めて小さい（５４）。振幅についても、ＮＵＲＤが存在しないＩＶＵＳ画像５１においては乱雑に変化をするが（５３）、ＮＵＲＤが存在するＩＶＵＳ画像５２においてはラインの前後で変化はなく、あるいは、極めて小さい（５４）。 On the other hand, NURD occurs when the imaging core, which should rotate at a constant rotational speed, does not rotate at a constant speed, but stops rotating or changes its rotational speed, resulting in uneven rotation of the imaging core. Even while the imaging core is stopped, the imaging core transmits signal waves toward the outside of the probe at predetermined time intervals, receives the reflected waves, and generates a received signal. Therefore, in an IVUS image 52 in which NURD is present, there is no phase change in the line data before and after a certain line, or the change is extremely small (54). As for the amplitude, it also changes randomly in an IVUS image 51 in which NURD is not present (53), but there is no change before and after the line, or the change is extremely small (54), in an IVUS image 52 in which NURD is present.

診断支援装置１１は、このような性質に着目し、ＩＶＵＳの画像診断カテーテルにより取得したラインデータについて、受信信号の波形における位相及び振幅の差分を計算する。診断支援装置１１は、反射波の位相及び振幅が変化していない、又は、変化が極めて小さい箇所をＮＵＲＤ部分として検出する。 The diagnostic support device 11 focuses on these characteristics and calculates the phase and amplitude differences in the waveforms of the received signals for line data acquired by the IVUS imaging diagnostic catheter. The diagnostic support device 11 detects as NURD portions the areas where the phase and amplitude of the reflected waves have not changed or have changed very little.

ＮＵＲＤを検出すると、診断支援装置１１は、ＮＵＲＤを含むＩＶＵＳ画像の各ライン幅を調整し、正常画像と同等となるように加工して表示部としてのディスプレイ１６に表示させる。ＮＵＲＤが発生する場合、イメージングコアの回転が停止する期間があるものの、停止していない期間においては、イメージングコアは通常よりも早い一定の速度で回転する場合が多い。また、イメージングコアは、イメージングコアの回転が停止しているか否かにかかわらず、プローブの外側へ向けて予め定められた時間間隔で信号波を送信し、その反射波を受信して、受信信号を生成する。そこで、診断支援装置１１は、ＮＵＲＤに起因するＩＶＵＳ画像において、ＮＵＲＤが発生している部分をイメージングコアの回転方向に沿って縮小し、ＮＵＲＤが発生している部分を回転方向に沿って拡大することで、ＩＶＵＳ画像を補正する。 When NURD is detected, the diagnostic support device 11 adjusts the line width of the IVUS image including NURD, processes it to be equivalent to a normal image, and displays it on the display 16 as a display unit. When NURD occurs, there is a period when the rotation of the imaging core stops, but during the period when it does not stop, the imaging core often rotates at a constant speed faster than normal. In addition, regardless of whether the rotation of the imaging core has stopped or not, the imaging core transmits a signal wave toward the outside of the probe at a predetermined time interval, receives the reflected wave, and generates a received signal. Therefore, the diagnostic support device 11 corrects the IVUS image by shrinking the part where NURD occurs in the IVUS image caused by NURD along the rotation direction of the imaging core and enlarging the part where NURD occurs along the rotation direction.

図６は、診断支援装置１１がＮＵＲＤを補正する例を説明している。ＩＶＵＳ画像５２において、６１はＮＵＲＤが発生している部分を示している。診断支援装置１１は、ＩＶＵＳ画像５２において、ＮＵＲＤが発生していない部分６２をイメージングコアの回転方向に沿って拡大し、ＮＵＲＤが発生している部分６３を縮小することで、ＩＶＵＳ画像６４を生成する。一時的にイメージングコアの回転が停止するとしても、イメージングコアは、回転中は一定の速度で回転する場合が多い。そのため、ＮＵＲＤが発生していない部分６２を拡大して生成されたＩＶＵＳ画像６４は、生体組織等の撮影対象の構造を適切に表すものとなる。 Figure 6 illustrates an example of the diagnostic support device 11 correcting NURD. In an IVUS image 52, 61 indicates a portion where NURD occurs. The diagnostic support device 11 generates an IVUS image 64 by enlarging a portion 62 where NURD does not occur in the IVUS image 52 along the direction of rotation of the imaging core and shrinking a portion 63 where NURD occurs. Even if the rotation of the imaging core stops temporarily, the imaging core often rotates at a constant speed during rotation. Therefore, an IVUS image 64 generated by enlarging the portion 62 where NURD does not occur appropriately represents the structure of the imaging subject, such as biological tissue.

本実施形態に係る診断支援システム１０の動作が、図７を参照して説明される。図７を参照して説明される診断支援装置１１の動作は、本実施形態に係る情報処理方法に相当する。図７の各ステップの動作は制御部４１の制御に基づき実行される。なお、本実施形態では、断層画像としてＩＶＵＳ画像を用いる例が説明されるが、ＯＣＴ／ＯＦＤＩ装置等の、他のイメージング装置により取得された画像が使用されてもよい。「ＯＣＴ」は、Optical Coherence Tomographyの略称である。 The operation of the diagnosis support system 10 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 7. The operation of the diagnosis support device 11 described with reference to FIG. 7 corresponds to the information processing method according to this embodiment. The operation of each step in FIG. 7 is executed under the control of the control unit 41. Note that in this embodiment, an example is described in which an IVUS image is used as a tomographic image, but images acquired by other imaging devices, such as an OCT/OFDI device, may also be used. "OCT" is an abbreviation for Optical Coherence Tomography.

図６のフローの開始前に、ユーザによって、プローブ２０が駆動ユニット１３のプローブ接続部３４及びプローブクランプ部３７に嵌め込まれ、駆動ユニット１３に接続及び固定される。そして、プローブ２０が血管内の目的部位まで挿入される。診断支援システム１０は、超音波振動子２５をプローブ２０の中心軸を中心に回転させながら、プルバックさせて、ＩＶＵＳ画像の撮影を開始する。 Before the flow in FIG. 6 begins, the user fits the probe 20 into the probe connection portion 34 and the probe clamp portion 37 of the drive unit 13, and connects and fixes it to the drive unit 13. The probe 20 is then inserted to the target site in the blood vessel. The diagnostic support system 10 pulls back the ultrasound transducer 25 while rotating it around the central axis of the probe 20, and starts capturing IVUS images.

ステップＳ１１において、制御部４１は、プローブ２０内で回転するイメージングコア（超音波振動子２５）からプローブ２０の外側へ向けて予め定められた時間間隔で送信された信号波に対する反射波を示すラインデータを取得する。 In step S11, the control unit 41 acquires line data indicating reflected waves in response to signal waves transmitted from the imaging core (ultrasonic transducer 25) rotating within the probe 20 toward the outside of the probe 20 at predetermined time intervals.

ステップＳ１２において、制御部４１は、ラインデータにより示される反射波の位相と、その反射波を受信したタイミングと隣接するタイミングに受信した反射波の位相とを比較することにより、イメージングコアの回転方向に沿った反射波の位相の変化を算出する。前述のように、ＩＶＵＳ画像に係るフレーム画像に含まれる各画素の位置は、超音波振動子２５からの距離Ｒと、超音波振動子２５の基準角度からの回転角θとにより特定される（図４Ａ参照）。回転角θは、ライン番号ｎ（ｎ＝１～５１２）に対応して定まる。５１２個のラインのうち、ｎライン目の信号ｆ_n（ｔ）は、複素表示により次の式（１）で表される。
ｆ_n（ｔ）＝Ｒ_n（τ）ｅⁱφⁿ⁽τ⁾ （１）
ただし、
Ｒ_n（ｔ）＝ｖ・τ＝ｖ（ｔ－ｎＴ）（２）
τ＝ｔ－ｎＴ（３）
ｔ：時間、ｖ：音速、Ｔ：１ラインの周期
である。ここで、次の式（４）により、ｎと（ｎ－１）のラインの信号の共役複素数が計算される。
ｆ_n（τ）＊ｆ_n-1 ^-1（τ）＝Ｒ_n（τ）ｅⁱφⁿ⁽τ⁾＊Ｒ_n-1（τ）ｅⁱφ^n-1(τ⁾
＝Ｒ_n'（τ）ｅⁱ⁽φⁿ⁽τ^)-φ^n-1(τ⁾⁾ （４）
ｆ_n（τ）＊ｆ_n-1 ^-1（τ）の角度angle（ｆ_n（τ）＊ｆ_n-1 ^-1（τ））＝φ_n(τ)－φ_n-1(τ)は、ｎと（ｎ－１）ライン間の位相差に相当する。そこで、ｆ_n（τ）をτとｎの行列として計算することで、１枚のＩＶＵＳ画像を構成するすべてのラインについて、隣接するラインとの位相差を算出することができる。 In step S12, the control unit 41 calculates the change in the phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core by comparing the phase of the reflected wave indicated by the line data with the phase of the reflected wave received at the timing adjacent to the timing at which the reflected wave was received. As described above, the position of each pixel included in the frame image related to the IVUS image is specified by the distance R from the ultrasonic transducer 25 and the rotation angle θ from the reference angle of the ultrasonic transducer 25 (see FIG. 4A). The rotation angle θ is determined corresponding to the line number n (n=1 to 512). Of the 512 lines, the signal f _n (t) of the nth line is expressed in complex notation by the following equation (1).
f _n (t)=R _n (τ) e ⁱ φ ⁿ⁽ τ ⁾ (1)
however,
R _n (t)=v・τ=v(t−nT) (2)
τ = t - nT (3)
t: time, v: speed of sound, T: period of one line. Here, the complex conjugates of the signals on the nth and (n-1)th lines are calculated by the following equation (4).
f _n (τ) *f _n-1 ^-1 (τ) = R _n (τ)e ⁱ φ ⁿ⁽ τ ⁾ *R _n-1 (τ)e ⁱ φ ^n-1( τ ⁾
=R _n '(τ) e ⁱ⁽ φ ⁿ⁽ τ ^)- φ ^n-1( τ ⁾⁾ (4)
The angle of f _n (τ) * f _n-1 ^-1 (τ), i.e., angle(f _n (τ) * f _n-1 ^-1 (τ)) = φ _n (τ) - φ _n-1 (τ), corresponds to the phase difference between the n and (n-1) lines. Therefore, by calculating f _n (τ) as a matrix of τ and n, the phase difference between adjacent lines can be calculated for all lines constituting one IVUS image.

ステップＳ１３において、制御部４１は、イメージングコアの回転方向に沿った反射波の振幅の変化を算出する。具体的には、制御部４１は、１枚のＩＶＵＳ画像を構成するすべてのラインについて、隣接するラインとの振幅の差を算出する。なお、制御部４１は、ステップＳ１３の処理をスキップしてもよい。 In step S13, the control unit 41 calculates the change in the amplitude of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core. Specifically, the control unit 41 calculates the difference in amplitude between adjacent lines for all lines constituting one IVUS image. Note that the control unit 41 may skip the processing of step S13.

ステップＳ１４において、制御部４１は、イメージングコアの回転方向に沿った反射波の位相の変化に基づき、イメージングコアの回転むらに起因する画像欠損を検出する。前述のように、ＮＵＲＤが発生している部分においては、ライン前後のラインデータに位相の変化はなく、あるいは、極めて小さい。そこで、制御部４１は、イメージングコアの回転方向に沿った反射波の位相の変化が予め定められた値を下回る範囲のラインデータに対応する画像の部分を画像欠損として検出する。このように、診断支援装置１１は、反射波の位相の変化に着目することで、画像欠損を検出することが可能である。 In step S14, the control unit 41 detects image defects caused by uneven rotation of the imaging core based on the change in phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core. As described above, in the portion where NURD occurs, there is no phase change in the line data before and after the line, or the change is extremely small. Therefore, the control unit 41 detects as an image defect the portion of the image corresponding to the line data in the range where the change in phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core falls below a predetermined value. In this way, the diagnosis support device 11 is able to detect image defects by focusing on the change in phase of the reflected wave.

また、前述のように、ＮＵＲＤが存在しないＩＶＵＳ画像においては振幅が乱雑に変化をするが、ＮＵＲＤが存在するＩＶＵＳ画像においてはラインの前後で変化はなく、あるいは、極めて小さい。そこで、ステップＳ１３において振幅の変化を算出した場合、制御部４１は、イメージングコアの回転方向に沿った反射波の位相の変化だけでなく、振幅の変化にも基づいてイメージングコアの回転むらに起因する画像欠損を検出することができる。例えば、制御部４１は、反射波の位相の変化が予め定められた値を下回り、かつ、振幅の変化が予め定められた別の値を下回る範囲のラインデータに対応する画像の部分を画像欠損として検出してもよい。位相の変化だけでなく、振幅の変化にも基づくことで、診断支援装置１１は、より正確に画像欠損を検出することが可能である。 As described above, the amplitude changes randomly in an IVUS image in which NURD is not present, but there is no change before and after the line in an IVUS image in which NURD is present, or the change is extremely small. Therefore, when the change in amplitude is calculated in step S13, the control unit 41 can detect an image defect caused by uneven rotation of the imaging core based on not only the change in phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core, but also the change in amplitude. For example, the control unit 41 may detect as an image defect a portion of the image corresponding to line data in a range in which the change in phase of the reflected wave is below a predetermined value and the change in amplitude is below another predetermined value. Based on not only the change in phase but also the change in amplitude, the diagnosis support device 11 can detect the image defect more accurately.

ステップＳ１５において、制御部４１は、ステップＳ１４でイメージングコアの回転むらに起因する画像欠損が検出された場合、回転むらがない間に取得されたラインデータを用いて、フレーム画像を生成する。具体的には、制御部４１は、イメージングコアの回転むらに起因する画像欠損が検出された場合、回転むらがない間に取得されたラインデータを用いて生成されたフレーム画像の部分をイメージングコアの回転方向に沿って拡大して、フレーム画像を生成してもよい。なお、制御部４１は、フレーム画像を生成する際に、回転むらが存在する間に取得されたラインデータを用いて生成されたフレーム画像の部分を縮小して使用してもよい。これらの処理により、生成されるフレーム画像は、生体組織等の撮影対象の構造を適切に表すものとなる。 In step S15, if an image defect caused by rotational unevenness of the imaging core is detected in step S14, the control unit 41 generates a frame image using line data acquired while there is no rotational unevenness. Specifically, if an image defect caused by rotational unevenness of the imaging core is detected, the control unit 41 may generate a frame image by enlarging a portion of the frame image generated using line data acquired while there is no rotational unevenness along the rotation direction of the imaging core. Note that when generating the frame image, the control unit 41 may reduce and use a portion of the frame image generated using line data acquired while there is rotational unevenness. Through these processes, the generated frame image appropriately represents the structure of the imaging subject, such as biological tissue.

ステップＳ１６において、制御部４１は、ステップＳ１５で生成したフレーム画像を表示部としてのディスプレイ１６に表示させる。したがって、術者は、ディスプレイ１６に表示された画像を確認することで、生体組織等の撮影対象の構造を確認することができる。 In step S16, the control unit 41 causes the frame image generated in step S15 to be displayed on the display 16 as a display unit. Therefore, the surgeon can check the structure of the imaging target, such as biological tissue, by checking the image displayed on the display 16.

上記のように、診断支援装置１１は、プローブ２０内で回転するイメージングコアとしての超音波振動子２５からプローブ２０の外側へ向けて予め定められた時間間隔で送信された超音波に対する反射波を示すラインデータを用いてフレーム画像を生成する。ここで、診断支援装置１１の制御部４１は、ラインデータにより示される反射波の位相と、反射波を受信したタイミングと隣接するタイミングに受信した反射波の位相とを比較することにより、イメージングコアの回転方向に沿った反射波の位相の変化を算出する。さらに、制御部４１は、位相の変化に基づき、イメージングコアの回転むらに起因する画像欠損を検出する。したがって、本実施形態によれば、断層画像に存在するＮＵＲＤを自動的に検出することが可能である。 As described above, the diagnostic support device 11 generates a frame image using line data indicating reflected waves of ultrasound waves transmitted from the ultrasound transducer 25, which serves as an imaging core rotating within the probe 20, toward the outside of the probe 20 at predetermined time intervals. Here, the control unit 41 of the diagnostic support device 11 calculates the change in phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core by comparing the phase of the reflected wave indicated by the line data with the phase of the reflected wave received at the timing adjacent to the timing at which the reflected wave was received. Furthermore, the control unit 41 detects image defects caused by uneven rotation of the imaging core based on the change in phase. Therefore, according to this embodiment, it is possible to automatically detect NURD present in a tomographic image.

なお、本実施形態では、ＩＶＵＳ装置において、イメージングコアから超音波を信号波として送信し、ＩＶＵＳ画像を取得する例を説明したが、ＯＦＤＩ／ＯＣＴ装置において、光波を信号波として送信して画像を取得するようにしてもよい。 In this embodiment, an example has been described in which an IVUS device transmits ultrasound as a signal wave from an imaging core to obtain an IVUS image, but an OFDI/OCT device may transmit a light wave as a signal wave to obtain an image.

本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ブロック図に記載の複数のブロックが統合されてもよいし、又は１つのブロックが分割されてもよい。フローチャートに記載の複数のステップが記述に従って時系列に実行される代わりに、各ステップを実行する装置の処理能力に応じて、又は必要に応じて、並列的に又は異なる順序で実行されてもよい。その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments. For example, multiple blocks shown in the block diagram may be integrated, or one block may be divided. Multiple steps shown in the flowchart may be executed in parallel or in a different order, instead of being executed in chronological order as described, depending on the processing capabilities of the device executing each step, or as necessary. Other modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure.

１０診断支援システム
１１診断支援装置
１２ケーブル
１３駆動ユニット
１４キーボード
１５ポインティングデバイス
１６ディスプレイ
１７接続端子
１８カートユニット
２０プローブ
２１駆動シャフト
２２ハブ
２３シース
２４外管
２５超音波振動子
２６中継コネクタ
３１スキャナユニット
３２スライドユニット
３３ボトムカバー
３４プローブ接続部
３５スキャナモータ
３６差込口
３７プローブクランプ部
３８スライドモータ
３９スイッチ群
４１制御部
４２記憶部
４３通信部
４４入力部
４５出力部 REFERENCE SIGNS LIST 10 Diagnosis support system 11 Diagnosis support device 12 Cable 13 Drive unit 14 Keyboard 15 Pointing device 16 Display 17 Connection terminal 18 Cart unit 20 Probe 21 Drive shaft 22 Hub 23 Sheath 24 Outer tube 25 Ultrasonic transducer 26 Relay connector 31 Scanner unit 32 Slide unit 33 Bottom cover 34 Probe connection section 35 Scanner motor 36 Socket 37 Probe clamp section 38 Slide motor 39 Switch group 41 Control section 42 Memory section 43 Communication section 44 Input section 45 Output section

Claims

An information processing device that generates a frame image using line data indicating a reflected wave of a signal wave transmitted from an imaging core rotating inside a probe toward an outside of the probe at a predetermined time interval, comprising:
Calculating a change in the phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core by comparing a phase of the reflected wave indicated by the line data with a phase of a reflected wave received at a timing adjacent to the timing at which the reflected wave was received;
a control unit that detects an image defect caused by a rotation irregularity of the imaging core based on the change in the phase ,
When an image defect caused by rotational unevenness of the imaging core is detected, the control unit enlarges, along the rotational direction of the imaging core, a portion of the frame image generated using the line data acquired while there is no rotational unevenness, and reduces, along the rotational direction of the imaging core, a portion of the frame image generated using the line data acquired while there is rotational unevenness, thereby generating the frame image.
Information processing device.

The information processing device according to claim 1, wherein the control unit detects as the image defect a portion of the image corresponding to the line data in a range in which the change in phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core falls below a predetermined value.

The information processing device according to claim 2, wherein the control unit further detects image defects caused by uneven rotation of the imaging core based on changes in the amplitude of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core.

The information processing device according to claim 3, wherein the control unit detects as the image defect a portion of the image corresponding to the line data in a range in which the change in phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core falls below the predetermined value and the change in amplitude of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core falls below another predetermined value.

The information processing apparatus according to claim 1 , wherein the control unit causes the generated frame image to be displayed on a display unit.

The information processing apparatus according to claim 1 , wherein the signal wave is an ultrasonic wave or a light wave .

An information processing device according to any one of claims 1 to 6 ,
and a probe having the imaging core.

1. An information processing method of an information processing device including a control unit, which generates a frame image using line data indicating a reflected wave of a signal wave transmitted from an imaging core rotating inside a probe toward an outside of the probe at a predetermined time interval,
The control unit:
Calculating a change in the phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core by comparing a phase of the reflected wave indicated by the line data with a phase of a reflected wave received at a timing adjacent to the timing at which the reflected wave was received;
Detecting an image defect caused by uneven rotation of the imaging core based on the change in phase;
Including,
When an image defect caused by rotational unevenness of the imaging core is detected, the control unit enlarges, along the rotational direction of the imaging core, a portion of the frame image generated using the line data acquired while there is no rotational unevenness, and reduces, along the rotational direction of the imaging core, a portion of the frame image generated using the line data acquired while there is rotational unevenness, thereby generating the frame image.
Information processing methods.

A computer program for causing a computer to execute a process of generating a frame image using line data indicating a reflected wave in response to a signal wave transmitted from an imaging core rotating within a probe toward an outside of the probe at a predetermined time interval, the computer program comprising:
A process of calculating a change in the phase of the reflected wave along the rotation direction of the imaging core by comparing a phase of the reflected wave indicated by the line data with a phase of a reflected wave received at a timing adjacent to the timing at which the reflected wave was received;
A process for detecting an image defect caused by a rotation irregularity of the imaging core based on the change in the phase ;
a process of generating the frame image by enlarging, in a rotation direction of the imaging core, a portion of the frame image generated using the line data acquired while there is no rotation unevenness, and shrinking, in a rotation direction of the imaging core, a portion of the frame image generated using the line data acquired while there is rotation unevenness, to generate the frame image, when an image defect caused by rotation unevenness of the imaging core is detected;
A computer program that causes a computer to execute the following: