JP2013188330A - Photoacoustic apparatus, probe for photoacoustic apparatus and method for obtaining acoustic wave detection signal - Google Patents
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Description
本発明は光音響装置すなわち、生体組織等の被検体に光を照射し、光照射に伴って発生する音響波に基づいて被検体を画像化する等の処理を行う装置に関するものである。 The present invention relates to a photoacoustic apparatus, that is, an apparatus that performs processing such as irradiating a subject such as a living tissue with light and imaging the subject based on an acoustic wave generated by the light irradiation.
また本発明は、その種の光音響装置において用いられるプローブ、並びにそのようなプローブを用いて音響波検出信号を取得する方法に関するものである。 The present invention also relates to a probe used in such a photoacoustic apparatus and a method for acquiring an acoustic wave detection signal using such a probe.
従来、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響画像化装置が知られている。この光音響画像化装置においては、例えばパルスレーザ光等のパルス光が生体内に照射される。このパルス光の照射を受けた生体内部では、パルス光のエネルギーを吸収した生体組織が熱によって体積膨張し、音響波(音響信号)を発生する。そこで、この音響波を超音波プローブ等で検出し、その検出信号に基づいて生体内部を可視像化することが可能となっている。 Conventionally, a photoacoustic imaging apparatus that images the inside of a living body using a photoacoustic effect is known. In this photoacoustic imaging apparatus, pulsed light such as pulsed laser light is irradiated into the living body. Inside the living body that has been irradiated with the pulsed light, the living tissue that has absorbed the energy of the pulsed light undergoes volume expansion due to heat and generates an acoustic wave (acoustic signal). Therefore, it is possible to detect this acoustic wave with an ultrasonic probe or the like and visualize the inside of the living body based on the detection signal.
他方、超音波プローブを用いる超音波画像化装置も従来公知となっている。この種の超音波プローブは、先端に超音波トランスデューサを備えたものであり、多くの場合、バッキング材、圧電体およびこれを挟む電極、音響整合層、並びに音響レンズ等から構成されている。超音波画像化装置においては、超音波トランスデューサから人体等の被検体に超音波が照射され、被検体からの反射超音波が超音波トランスデューサで受信される。そして、この反射超音波の検出信号を電気的に処理することによって、超音波画像が得られる。 On the other hand, an ultrasonic imaging apparatus using an ultrasonic probe has been conventionally known. This type of ultrasonic probe is provided with an ultrasonic transducer at the tip, and is often composed of a backing material, a piezoelectric body and electrodes sandwiching the piezoelectric material, an acoustic matching layer, an acoustic lens, and the like. In the ultrasonic imaging apparatus, ultrasonic waves are irradiated from a ultrasonic transducer to a subject such as a human body, and reflected ultrasonic waves from the subject are received by the ultrasonic transducer. An ultrasonic image is obtained by electrically processing the reflected ultrasonic detection signal.
上述のような超音波プローブは、超音波と同様に音響波も検出可能であることから、光音響画像および超音波画像の双方を取得できる装置も提案されている。すなわちその種の装置では、超音波プローブに、被検体に向けて光を照射する光照射部が付加され、そこからの光を受けて被検体から発せられた音響波が、超音波プローブの超音波トランスデューサによって検出されるようになっている。 Since the ultrasonic probe as described above can detect an acoustic wave as well as an ultrasonic wave, an apparatus capable of acquiring both a photoacoustic image and an ultrasonic image has been proposed. That is, in such an apparatus, a light irradiation unit that irradiates light toward the subject is added to the ultrasonic probe, and the acoustic wave emitted from the subject that receives the light from the light irradiation unit is superposed on the ultrasonic probe. It is to be detected by a sonic transducer.
ところで、光音響画像化装置において、一般的な超音波診断装置との最大の違いはレーザ光が必要なことである。一般的な超音波診断装置に必要な電圧は最大100V程度であるが、光音響画像化装置において使用される、赤外領域の波長のレーザ光を出射するためには数kVもの電圧が必要であるため、高い電磁ノイズの発生が懸念される。このような電磁ノイズの超音波プローブへ侵入を防止するために、特許文献1に示されるように、超音波プローブを構成する音響レンズの表面に、電磁波を遮蔽するための金属等からなるシールド膜を設ける手法が提案されている。また、シールド膜を保護するために、樹脂フィルムをシールド膜に積層させる手法も提案されている(特許文献2参照)。 By the way, in the photoacoustic imaging apparatus, the greatest difference from a general ultrasonic diagnostic apparatus is that a laser beam is necessary. The voltage required for a general ultrasonic diagnostic apparatus is about 100 V at maximum, but a voltage of several kV is required to emit laser light having a wavelength in the infrared region, which is used in a photoacoustic imaging apparatus. Therefore, there is a concern about generation of high electromagnetic noise. In order to prevent such electromagnetic noise from entering the ultrasonic probe, as shown in Patent Document 1, a shield film made of metal or the like for shielding electromagnetic waves on the surface of an acoustic lens constituting the ultrasonic probe. There has been proposed a method of providing In order to protect the shield film, a method of laminating a resin film on the shield film has also been proposed (see Patent Document 2).
一方、光音響画像化装置においてレーザ光を生体に照射する際には、レーザ光の一部が生体表面において反射するため、レーザの照射効率が低下する。このため、生体表面で反射した光を反射するための光反射部材を、音響レンズに設ける手法も提案されている(特許文献3参照)。 On the other hand, when irradiating a living body with laser light in the photoacoustic imaging apparatus, a part of the laser light is reflected on the surface of the living body, so that the laser irradiation efficiency is lowered. For this reason, the method of providing the light reflection member for reflecting the light reflected on the biological surface in an acoustic lens is also proposed (refer patent document 3).
上述したシールド膜および光反射部材は金属材料からなるため、経時に伴う酸化により反射性能が低下する。このため、生体表面において反射されたレーザ光が酸化されたシールド膜あるいは光反射部材により吸収され、音響レンズの形状がアーチファクトとして画像に含まれてしまうことから、光音響画像の画質が劣化する。上記特許文献1〜3には、それぞれシールド膜、光反射部材および保護膜が記載されているが、シールド膜あるいは光反射部材の酸化による画質の劣化に対しては何ら対策が施されていない。 Since the shield film and the light reflecting member described above are made of a metal material, the reflection performance is deteriorated due to oxidation with time. For this reason, the laser beam reflected on the surface of the living body is absorbed by the oxidized shield film or the light reflecting member, and the shape of the acoustic lens is included in the image as an artifact, so that the image quality of the photoacoustic image is deteriorated. The above Patent Documents 1 to 3 describe a shield film, a light reflecting member, and a protective film, respectively, but no measures are taken against deterioration of image quality due to oxidation of the shield film or the light reflecting member.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、プローブ内への電磁波に起因するノイズの侵入を防止し、かつレーザ光の照射効率を向上でき、さらには取得される画像の劣化を防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can prevent the intrusion of noise caused by electromagnetic waves into the probe, improve the irradiation efficiency of laser light, and further prevent the deterioration of an acquired image. With the goal.
本発明による光音響装置用プローブは、光の照射を受けた被検体から発せられた音響波を検出する光音響装置用プローブにおいて、
音響レンズと、
音響レンズ表面に設けられた強磁性体薄膜と、
強磁性体薄膜上に設けられた電磁波を反射する金属材料薄膜と、
金属材料薄膜上に設けられた酸化防止材料からなる保護膜とを備えたことを特徴とするものである。
The probe for a photoacoustic apparatus according to the present invention is a probe for a photoacoustic apparatus that detects an acoustic wave emitted from a subject that has been irradiated with light.
An acoustic lens,
A ferromagnetic thin film provided on the surface of the acoustic lens;
A metal material thin film that reflects electromagnetic waves provided on a ferromagnetic thin film;
And a protective film made of an antioxidant material provided on the metal material thin film.
「電磁波」には、光、とくに赤外領域の光を含む。 “Electromagnetic wave” includes light, particularly light in the infrared region.
なお、本発明による光音響装置用プローブにおいては、強磁性体薄膜、金属材料薄膜および保護膜の総厚を3μm以下とすることが好ましく、1μm以下とすることがより好ましい。 In the probe for a photoacoustic apparatus according to the present invention, the total thickness of the ferromagnetic thin film, the metal material thin film, and the protective film is preferably 3 μm or less, and more preferably 1 μm or less.
また、本発明による光音響装置用プローブにおいては、強磁性体薄膜を、強磁性金属、強磁性合金および強磁性酸化物のいずれかからなるものとしてもよい。具体的には、強磁性金属としては、Fe、Ni、Co、Gd等を、強磁性合金であればパーマロイ、スーパーマロイ、パーメンジュール、センダスト、SmCo、NdFeB等の合金または焼結体を用いることができる。強磁性酸化物であれば各種フェライト系材料等を用いることができる。 In the probe for a photoacoustic apparatus according to the present invention, the ferromagnetic thin film may be made of any one of a ferromagnetic metal, a ferromagnetic alloy, and a ferromagnetic oxide. Specifically, Fe, Ni, Co, Gd or the like is used as the ferromagnetic metal, and an alloy or sintered body such as permalloy, supermalloy, permendur, sendust, SmCo, or NdFeB is used as the ferromagnetic alloy. be able to. Various ferrite materials can be used as long as they are ferromagnetic oxides.
また、本発明による光音響装置用プローブにおいては、金属材料薄膜を、略波長700nm〜1000nmの近赤外線を、略80%以上反射する金属材料からなるものとしてもよい。具体的には、波長700nm〜1000nm程度の近赤外線を80%程度以上反射する、Al、Au、Ag、Rh等の金属材料を用いることができる。 In the probe for a photoacoustic apparatus according to the present invention, the metal material thin film may be made of a metal material that reflects approximately 80% or more of near infrared rays having a wavelength of approximately 700 nm to 1000 nm. Specifically, a metal material such as Al, Au, Ag, and Rh that reflects near infrared rays having a wavelength of about 700 nm to 1000 nm by about 80% or more can be used.
また、本発明による光音響装置用プローブにおいては、保護膜を、有機膜または酸化物薄膜からなるものとしてもよい。具体的には、パリレン等の有機膜や各種酸化物薄膜等、酸化防止機能のある材料を用いることができる。 In the photoacoustic device probe according to the present invention, the protective film may be made of an organic film or an oxide thin film. Specifically, materials having an antioxidant function such as an organic film such as parylene and various oxide thin films can be used.
本発明の光音響装置用プローブによれば、音響レンズ表面に強磁性体金属膜と、電磁波を反射する金属材料薄膜と、酸化防止材料からなる保護膜とが順に形成されている。ここで、強磁性体金属は、電磁波のうち磁力線を吸収するため、強磁性体金属膜によりプローブ内への電磁波、とくに磁力線の侵入を防止できる。また、金属材料薄膜により、生体内部において反射した、波長が赤外領域にあるレーザ光を生体に戻すことができ、かつ電磁波のうちの電波を自由電子により反射することができる。とくに、高周波の電磁波を効果的に反射することができる。このように、本発明の音響装置用プローブによれば、強磁性体金属膜および金属材料薄膜により、広範囲の電磁波のプローブ内への侵入を防止でき、かつ強磁性体金属膜よりも外側にある、金属材料薄膜により生体内部において反射した赤外光のプローブ内への侵入を防止できる。また、保護膜により、強磁性体金属膜および金属材料薄膜の酸化が防止されるため、強磁性体金属膜および金属材料薄膜の酸化によるレーザ光の光反射率の低下を防止することができる。そしてこれにより、音響レンズの形状がアーチファクトとして光音響画像に含まれてしまうことを防止しでき、その結果、光音響画像の劣化を防止できる。また、プローブに熱が伝わりやすくなることをも防止できる。また、強磁性体金属膜および金属材料薄膜の酸化を防止することにより、酸化された強磁性体金属膜および金属材料薄膜がレーザ光の照射で熱を発生することにより、音響信号の発生源となってしまうことをも防止できる。 According to the probe for a photoacoustic apparatus of the present invention, a ferromagnetic metal film, a metal material thin film that reflects electromagnetic waves, and a protective film made of an antioxidant material are sequentially formed on the surface of the acoustic lens. Here, the ferromagnetic metal absorbs the magnetic lines of force among the electromagnetic waves, so that the electromagnetic metal, particularly the magnetic lines of force, can be prevented from entering the probe by the ferromagnetic metal film. In addition, the metal material thin film can return laser light having a wavelength in the infrared region reflected inside the living body to the living body, and can reflect radio waves of electromagnetic waves by free electrons. In particular, high-frequency electromagnetic waves can be effectively reflected. As described above, according to the probe for an acoustic device of the present invention, the ferromagnetic metal film and the metal material thin film can prevent a wide range of electromagnetic waves from entering the probe and are outside the ferromagnetic metal film. Infrared light reflected inside the living body by the metal material thin film can be prevented from entering the probe. In addition, since the protective metal film prevents oxidation of the ferromagnetic metal film and the metal material thin film, it is possible to prevent a decrease in light reflectance of the laser beam due to the oxidation of the ferromagnetic metal film and the metal material thin film. As a result, the shape of the acoustic lens can be prevented from being included in the photoacoustic image as an artifact, and as a result, deterioration of the photoacoustic image can be prevented. It is also possible to prevent heat from being easily transmitted to the probe. Further, by preventing oxidation of the ferromagnetic metal film and the metal material thin film, the oxidized ferromagnetic metal film and the metal material thin film generate heat by laser light irradiation, thereby Can also be prevented.
したがって、本発明による光音響装置用プローブによれば、レーザの照射効率を最大限に向上させることができ、その結果、生体における音響発生効率を向上させることができる。そしてこれにより、電磁波に起因するノイズが低減され、かつ高精細な光音響画像を取得することができる。 Therefore, according to the probe for a photoacoustic apparatus of the present invention, the laser irradiation efficiency can be improved to the maximum, and as a result, the sound generation efficiency in the living body can be improved. Thereby, noise due to electromagnetic waves is reduced, and a high-definition photoacoustic image can be acquired.
また、強磁性体薄膜、金属材料薄膜および保護膜の総厚を3μm以下とすることにより、5MHz程度の超音波において音響透過率を約90%以上にすることができ、さらに総厚を1μm以下とすることにより音響透過率を約95%以上とすることができる。 In addition, by setting the total thickness of the ferromagnetic thin film, the metal material thin film, and the protective film to 3 μm or less, the acoustic transmittance can be increased to about 90% or more in ultrasonic waves of about 5 MHz, and the total thickness is 1 μm or less. By doing so, the sound transmittance can be about 95% or more.
また、本発明による光音響装置によれば、本発明による光音響装置用プローブを備えるため、電磁波に起因するノイズが低減され、かつ高精細な光音響画像を取得することができる。 Moreover, according to the photoacoustic apparatus according to the present invention, since the probe for the photoacoustic apparatus according to the present invention is provided, noise caused by electromagnetic waves is reduced and a high-definition photoacoustic image can be acquired.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態による光音響画像化装置10の基本構成を示すブロック図である。この光音響画像化装置10は、超音波探触子(プローブ)11、超音波ユニット12、レーザ光源ユニット13、および画像表示部14を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a
レーザ光源ユニット13は、例えば中心波長800nmのレーザ光を発するものとされている。レーザ光源ユニット13から出射したパルスレーザ光は被検体に照射される。このレーザ光は、例えば複数の光ファイバ等の導光部を用いてプローブ11まで導光され、プローブ11の部分から被検体に向けて照射されるのが望ましい。
The laser
プローブ11は、被検体内の観察対象物が上記パルスレーザ光を吸収することにより生じた超音波(音響波)を検出する。そのためにプローブ11は、例えば後述する手操作による走査方向と交わるアジマス方向に並設された、複数の超音波振動子からなる超音波トランスデューサアレイ(以下、UTアレイと称する)を有する。なお、以下ではアジマス方向をAZ方向、それと直交するエレベーション方向をEL方向と称する。プローブ11は、音響波を検出して音響波検出信号を出力する。
The
なお、このプローブ11に前述した導光部が結合される場合は、その導光部の端部、すなわち複数の光ファイバの先端部等が、上記のように並設された複数の超音波振動子の周囲を囲む状態に配設され、そこから被検体に向けてレーザ光が照射される。以下では、このように導光部がプローブ11に結合される場合を例に取って説明する。なお、光ファイバの先端部等は、上記のように配設するのに加えて、複数の超音波振動子が配列されている面内において十字状や格子状に配設してもよい。そのようにすれば、レーザ光の光学的照射均一性がより向上するので好ましい。
When the above-described light guide unit is coupled to the
被検体の光音響画像を取得する際、プローブ11はEL方向に移動され、それにより被検体がレーザ光によって二次元走査される。この走査は、検査者が手操作でプローブ11を動かして行ってもよく、あるいは走査機構を用いてより精密な二次元走査を実現するようにしてもよい。
When acquiring the photoacoustic image of the subject, the
超音波ユニット12は、受信回路21、AD変換部22、受信メモリ23、データ分離部24、画像再構成部25、検波・対数変換部26、および画像構築部27を有している。画像構築部27の出力は、例えばCRTや液晶表示装置等からなる画像表示部14に入力される。さらに超音波ユニット12は、送信制御回路30、および超音波ユニット12内の各部等の動作を制御する制御部31を有している。
The
受信回路21は、プローブ11が出力した音響波検出信号を受信する。AD変換部22はサンプリング部であり、受信回路21が受信した音響波検出信号をサンプリングして、デジタル信号である光音響データに変換する。このサンプリングは、例えば外部から入力されるADクロック信号に同期して、所定のサンプリング周期でなされる。
The receiving
レーザ光源ユニット13は、Ti:Sapphireレーザや、アレキサンドライトレーザ等からなるQスイッチパルスレーザ32と、その励起光源であるフラッシュランプ33とを含むものである。このレーザ光源ユニット13には、制御部31から光出射を指示する光トリガ信号が入力されるようになっており、光トリガ信号を受けると、フラッシュランプ33を点灯させてQスイッチパルスレーザ32を励起する。制御部31は、例えばフラッシュランプ33がQスイッチパルスレーザ32を十分に励起させると、Qスイッチトリガ信号を出力する。Qスイッチパルスレーザ32は、Qスイッチトリガ信号を受けるとそのQスイッチをオンにし、波長800nmのパルスレーザ光を出射させる。
The laser
ここで、フラッシュランプ33の点灯からQスイッチパルスレーザ32が十分な励起状態となるまでに要する時間は、Qスイッチパルスレーザ32の特性等から見積もることができる。なお、上述のように制御部31からQスイッチを制御するのに代えて、レーザ光源ユニット13内において、Qスイッチパルスレーザ32を十分に励起させた後にQスイッチをオンにしてもよい。その場合は、Qスイッチをオンにしたことを示す信号を超音波ユニット12側に通知してもよい。
Here, the time required from when the
本発明の光音響装置は、光音響画像の他に、反射超音波による超音波画像を取得するように構成されてもよい。以下、そのようにした場合について説明する。制御部31は、送信制御回路30に、超音波送信を指示する超音波トリガ信号を入力する。送信制御回路30は、この超音波トリガ信号を受けると、プローブ11から超音波を送信させる。制御部31は、先に光トリガ信号を出力し、その後、超音波トリガ信号を出力する。光トリガ信号が出力されることで被検体に対するレーザ光の照射、および音響波の検出が行われ、その後、超音波トリガ信号が出力されることで被検体に対する超音波の送信、および反射超音波の検出が行われる。ここで、プローブ11から超音波を送信させるためには、音響波検出用のUTアレイを兼用してもよいし、あるいはそのUTアレイとは別のものが用いられてもよい。
The photoacoustic apparatus of this invention may be comprised so that the ultrasonic image by a reflected ultrasonic wave may be acquired besides a photoacoustic image. Hereinafter, the case of doing so will be described. The
制御部31はさらに、AD変換部22に対して、サンプリング開始を指示するサンプリングトリガ信号を出力する。このサンプリングトリガ信号は、光トリガ信号が出力された後で、かつ超音波トリガ信号が出力される前、より好ましくは被検体に実際にレーザ光が照射されるタイミングで出力される。そのためにサンプリングトリガ信号は、例えば制御部31がQスイッチトリガ信号を出力するタイミングに同期して出力される。AD変換部22はサンプリングトリガ信号を受けると、プローブ11が出力して受信回路21が受信した音響波検出信号のサンプリングを開始する。
The
制御部31は、光トリガ信号を出力した後、音響波の検出を終了するタイミングで超音波トリガ信号を出力する。このとき、AD変換部22は音響波検出信号のサンプリングを中断せず、サンプリングを継続して実施する。言い換えれば、制御部31は、AD変換部22が音響波検出信号のサンプリングを継続している状態で、超音波トリガ信号を出力する。超音波トリガ信号に応答してプローブ11が超音波送信を行うことで、プローブ11の検出対象は、音響波から反射超音波に変わる。AD変換部22は、検出された超音波検出信号のサンプリングを継続することで、音響波検出信号と超音波検出信号とを、連続的にサンプリングする。
After outputting the optical trigger signal, the
AD変換部22は、サンプリングして得られた光音響データおよび超音波データを、共通の受信メモリ23に格納する。受信メモリ23に格納されたサンプリングデータは、ある時点までは光音響データであり、ある時点からは超音波データとなる。データ分離部24は、受信メモリ23に格納された光音響データと超音波データとを分離する。
The
以下、光音響画像あるいは反射超音波画像の生成および表示について説明する。図1のデータ分離部24には、受信メモリ23から読み出された超音波データおよび、波長800nmのパルスレーザ光を被検体に照射して得られた光音響データが入力される。データ分離部24は、光音響画像の生成時には光音響データのみを後段の画像再構成部25に入力する。画像再構成部25はこの光音響データに基づいて、光音響画像を示すデータを再構成する。
Hereinafter, generation and display of a photoacoustic image or a reflected ultrasonic image will be described. The
検波・対数変換部26は上記光音響画像を示すデータの包絡線を生成し、次いでその包絡線を対数変換してダイナミックレンジを広げる。検波・対数変換部26はこれらの処理後のデータを画像構築部27に入力する。画像構築部27は入力されたデータに基づいて、パルスレーザ光により走査された断面に関する光音響画像を構築し、その光音響画像を示すデータを画像表示部14に入力する。それにより画像表示部14には、上記断面に関する光音響画像が表示される。
The detection /
なお、前述したようにプローブ11を移動して被検体をレーザ光によって二次元走査し、その走査に伴って得られた複数の断面に関する画像データに基づいて、被検体の所望部位例えば血管等を三次元表示する光音響画像を生成、表示することも可能である。
As described above, the
また、データ分離部24が分離した超音波データに基づいて、被検体の超音波画像を生成、表示することも可能である。その超音波画像の生成、表示は、従来公知の方法によって行えばよく、本発明とは直接関連が無いので詳しい説明は省略するが、そのような超音波画像と光音響画像とを重ね合わせて表示させることも可能である。
It is also possible to generate and display an ultrasonic image of the subject based on the ultrasonic data separated by the
次に、プローブ11について詳しく説明する。なお、ここでは一例として、光音響画像化装置が図2に示すような携帯型超音波観測器として構成されるものとし、そこで用いられるプローブ11について説明する。まず、図2の携帯型超音波観測器について説明する。この携帯型超音波観測器は、装置本体112とカバー113とを備えている。装置本体112の上面には、携帯型超音波観測器に種々の操作指示を入力するための複数のボタンやトラックボール等が設けられた操作部114が配されている。カバー113の内面には、光音響画像や超音波画像、さらには様々な操作画面を表示するモニタ14(図1の画像表示部14に対応する)が設けられている。
Next, the
カバー113は、ヒンジ116を介して装置本体112に取り付けられており、操作部114およびモニタ14を露呈させる図示の開き位置と、装置本体112の上面およびカバー113の内面を対面させて、操作部114およびモニタ14を覆って保護する閉じ位置(図示せず)との間で回動自在である。装置本体112の側面には、グリップ(図示せず)が取り付けられており、装置本体112とカバー113とを閉じた状態にして携帯型超音波観測器を持ち運ぶことができる。装置本体112のもう一方の側面には、プローブ11が着脱自在に接続されるプローブ接続部117およびレーザユニット接続部172が設けられている。
The
一方、例えばQスイッチ固体レーザを内蔵したパルスレーザユニット170は、電源ケーブル171を介してレーザユニット接続部172に接続されるようになっている。このパルスレーザユニット170は、光音響画像を取得する際に携帯型超音波観測器の操作部114から発光指示がなされると、所定のトリガ信号を受けてパルスレーザ光を発する。そのパルスレーザ光はバンドルファイバ173を介して伝搬され、超音波プローブ11の先端に形成された光照射部174から被検体に向けて照射される。なお光照射部174は、超音波プローブ11と別体に構成されてもよい。
On the other hand, for example, a
次にプローブ11について説明する。このプローブ11は、術者が把持して被検体にあてがう走査ヘッド118と、プローブ接続部117に接続されるコネクタ119と、これらを繋ぐケーブル120とからなる。走査ヘッド118の先端部には、前述したようなUTアレイ100が内蔵されている。
Next, the
UTアレイ100は、7〜15MHz程度の比較的高周波の音響波を受信可能なように設計されたトランスデューサアレイである。トランスデューサアレイは複数の無機系トランスデューサが、AZ方向に並設されてなるものである。
The
上記構成のUTアレイ100について、以下図3を参照して詳しく説明する。図3は、UTアレイ100の構成を概略的に示す一部破断斜視図である。図3に示すように、UTアレイ100は、ゴム等からなるバッキング材51の上に、無機系トランスデューサの下部電極52、無機系圧電薄膜53、無機系トランスデューサの上部電極54、第一音響整合層55、第二音響整合層56および音響レンズ57がこの順に積層され、さらに、音響レンズ57の上に、強磁性体薄膜58、近赤外反射膜59および保護膜60がこの順に積層された構造を有する。
The
無機系トランスデューサの下部電極52、無機系圧電薄膜53および上部電極54は、各々がEL方向に延びる溝をAZ方向に所定ピッチで複数形成するダイシングにより、AZ方向に並ぶ状態に複数に分割されている。なおこれらの溝には各々絶縁材61が充填されている。こうして、2つの絶縁材61の間をEL方向にライン状に延びるように分割された、下部電極52、無機系圧電薄膜53および上部電極54の積層体が1つの無機系トランスデューサとなり、それらがAZ方向に複数並設されて無機系トランスデューサアレイを構成している。
The lower electrode 52, the inorganic piezoelectric thin film 53, and the upper electrode 54 of the inorganic transducer are divided into a plurality of rows aligned in the AZ direction by dicing in which a plurality of grooves each extending in the EL direction are formed at a predetermined pitch in the AZ direction. Yes. Each of these grooves is filled with an insulating
無機系圧電薄膜53としては、例えばPZT(登録商標)等のチタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3)系材料からなる薄膜が好適に用いられ得る。無機系トランスデューサアレイにおいては、無機系圧電薄膜53の厚さおよび幅で共振周波数が決定される。本実施形態において無機系トランスデューサアレイは7〜15MHz程度の比較的高周波数で共振するように設計され、無機系圧電薄膜53の厚さは50〜200μm程度とされる。また無機系トランスデューサの素子ピッチは一般に200〜500μm程度であるが、素子の幅が広過ぎると無機系圧電体の電気機械変換係数が低くなるため、1つの素子に対して1〜2本のサブダイシングを行い、1素子の中で分割を行うのが望ましい。その場合、1素子における複数の圧電体ラインの1つの幅は50〜200μm程度とする。また無機系圧電薄膜53を上下から挟み込む下部電極52および上部電極54は、例えばスパッタリング等で成膜された白金やイリジウム等の薄膜から構成される。 As the inorganic piezoelectric thin film 53, for example, a thin film made of a lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O3) material such as PZT (registered trademark) can be suitably used. In the inorganic transducer array, the resonance frequency is determined by the thickness and width of the inorganic piezoelectric thin film 53. In this embodiment, the inorganic transducer array is designed to resonate at a relatively high frequency of about 7 to 15 MHz, and the thickness of the inorganic piezoelectric thin film 53 is about 50 to 200 μm. The element pitch of the inorganic transducer is generally about 200 to 500 μm. However, if the width of the element is too wide, the electromechanical conversion coefficient of the inorganic piezoelectric material becomes low. It is desirable to perform dicing and divide within one element. In that case, one width of the plurality of piezoelectric lines in one element is about 50 to 200 μm. Further, the lower electrode 52 and the upper electrode 54 sandwiching the inorganic piezoelectric thin film 53 from above and below are composed of a thin film of platinum, iridium or the like formed by sputtering or the like, for example.
無機系トランスデューサの各々において、無機系圧電薄膜53が被検体で発生した音響波を受信すると、無機系圧電薄膜53が振動して電圧を発生し、この電圧が電極52,54を介して受信信号として出力される。なお、本実施形態においては、下部電極52が信号電極とされ、この下部電極52が図1に示した受信回路21のアンプ回路に接続される。
In each of the inorganic transducers, when the inorganic piezoelectric thin film 53 receives an acoustic wave generated by the subject, the inorganic piezoelectric thin film 53 vibrates to generate a voltage, and this voltage is received via the electrodes 52 and 54. Is output as In the present embodiment, the lower electrode 52 is a signal electrode, and the lower electrode 52 is connected to the amplifier circuit of the receiving
トランスデューサの第一音響整合層55は、音響設計上好適な音響インピーダンスを持つ樹脂等の有機材料に、金属あるいは金属酸化物の微粉体を分散させ、これを無機圧電体と樹脂との間に調製したものを薄く成型することにより構成される。第二音響整合層56は、音響設計上好適な音響インピーダンスを持つ樹脂等の有機材料を薄く成型することにより構成される。 The first acoustic matching layer 55 of the transducer is prepared by dispersing fine powder of metal or metal oxide in an organic material such as resin having acoustic impedance suitable for acoustic design, and preparing this between the inorganic piezoelectric material and the resin. It is configured by thinly molding the product. The second acoustic matching layer 56 is formed by thinly molding an organic material such as a resin having an acoustic impedance suitable for acoustic design.
第二音響整合層56の上には、音響レンズ57が設けられる。音響レンズ57の材料としては、第二音響整合層56よりも人体の音響インピーダンスに近い、例えばエポキシ系樹脂あるいはシリコンゴム等を用いるのが望ましい。なお、図3においては、音響レンズ57を平板状としているが、平凸形状あるいは平凹形状等の公知の形状のレンズを用いることが可能である。 An acoustic lens 57 is provided on the second acoustic matching layer 56. As a material of the acoustic lens 57, it is desirable to use, for example, epoxy resin or silicon rubber that is closer to the acoustic impedance of the human body than the second acoustic matching layer 56. In FIG. 3, the acoustic lens 57 has a flat plate shape, but a lens having a known shape such as a plano-convex shape or a plano-concave shape can be used.
UTアレイ100の各層を積層させる際に用いる接着剤としては、公知の各種材料を適用することができる。とくにエポキシ系樹脂は、音響透過性および接合強度に優れ、またコストの面でも安価であるため好ましい。
Various known materials can be applied as the adhesive used when the layers of the
音響レンズ57の上に積層される強磁性体薄膜58の材料としては、強磁性金属、強磁性合金または強磁性焼結体、および強磁性酸化物のいずれかを用いることができる。強磁性金属としては、Fe、Ni、Co、Gd等を、強磁性合金であればパーマロイ、スーパーマロイ、パーメンジュール、センダスト、SmCo、NdFeB等の合金または焼結体を用いることができる。強磁性酸化物であれば各種フェライト系材料等を用いることができる。このような材料を用いることにより、強磁性体薄膜58は、電磁波のうちの磁力線を吸収することができるため、プローブ11内への電磁波、とくに磁力線の侵入を防止できる。
As a material of the ferromagnetic thin film 58 laminated on the acoustic lens 57, any of a ferromagnetic metal, a ferromagnetic alloy or a ferromagnetic sintered body, and a ferromagnetic oxide can be used. As the ferromagnetic metal, Fe, Ni, Co, Gd or the like can be used, and as long as it is a ferromagnetic alloy, an alloy or sintered body such as permalloy, supermalloy, permendur, sendust, SmCo, NdFeB, or the like can be used. Various ferrite materials can be used as long as they are ferromagnetic oxides. By using such a material, the ferromagnetic thin film 58 can absorb the magnetic lines of force in the electromagnetic waves, and therefore can prevent the electromagnetic waves, particularly the magnetic lines of force, from entering the
強磁性体薄膜58の上に積層される近赤外反射膜59としては、赤外領域での光反射率が比較的高い金属材料を用いることができる。具体的には、波長700nm〜1000nm程度の近赤外線を80%程度以上反射する、比較的導電率が高いAl、Au、Ag、Rh等の金属材料を用いることができる。また、このような金属材料を用いることにより、電磁波のうちの電波を自由電子により反射することができる。とくに高周波の電磁波を効果的に反射することができる。なお、近赤外反射膜59は、無機圧電体を用いた1Dプローブのみならず、無機圧電体を用いた2Dプローブ、有機圧電体を用いた1Dまたは2Dプローブ、あるいは無機圧電体と有機圧電体とを積層したハイブリットプローブ、さらにはMUT等音響レンズを用いるあらゆる超音波プローブに用いることが可能である。 As the near-infrared reflective film 59 laminated on the ferromagnetic thin film 58, a metal material having a relatively high light reflectance in the infrared region can be used. Specifically, a metal material such as Al, Au, Ag, or Rh that has a relatively high conductivity and reflects near infrared rays having a wavelength of about 700 nm to 1000 nm at about 80% or more can be used. Further, by using such a metal material, radio waves of electromagnetic waves can be reflected by free electrons. In particular, high frequency electromagnetic waves can be effectively reflected. The near-infrared reflective film 59 is not only a 1D probe using an inorganic piezoelectric material, but also a 2D probe using an inorganic piezoelectric material, a 1D or 2D probe using an organic piezoelectric material, or an inorganic piezoelectric material and an organic piezoelectric material. Can be used for any ultrasonic probe using an acoustic lens such as a MUT.
ここで、生体組織の多くは光吸収特性が光の波長に応じて変わる。例えば、ヒトの動脈に多く含まれる酸素化ヘモグロビン(酸素と結合したヘモグロビン:oxy-Hb)の波長750nmにおける分子吸収係数は、波長800nmにおける分子吸収係数よりも高い。一方、静脈に多く含まれる脱酸素化ヘモグロビン(酸素と結合していないヘモグロビンdeoxy-Hb)の波長750nmにおける分子吸収係数は、波長800nmにおける分子吸収係数よりも低い。この性質を利用し、例えば波長793〜802nmで得られた光音響信号に対して、波長748〜770nmで得られた光音響信号が相対的に大きいのか小さいのかを調べることで、動脈からの光音響信号と静脈からの光音響信号とを判別することができる。このため、本実施形態においては、近赤外領域の波長のレーザ光を使用している。 Here, in many living tissues, the light absorption characteristics change according to the wavelength of light. For example, the molecular absorption coefficient at a wavelength of 750 nm of oxygenated hemoglobin (hemoglobin combined with oxygen: oxy-Hb) contained in a large amount in human arteries is higher than the molecular absorption coefficient at a wavelength of 800 nm. On the other hand, the molecular absorption coefficient at a wavelength of 750 nm of deoxygenated hemoglobin (hemoglobin deoxy-Hb not bound to oxygen) contained in a large amount in veins is lower than the molecular absorption coefficient at a wavelength of 800 nm. Utilizing this property, for example, by examining whether the photoacoustic signal obtained at a wavelength of 748 to 770 nm is relatively large or small with respect to the photoacoustic signal obtained at a wavelength of 793 to 802 nm, the light from the artery The acoustic signal and the photoacoustic signal from the vein can be discriminated. For this reason, in the present embodiment, laser light having a wavelength in the near infrared region is used.
近赤外反射膜59の上に積層される保護膜60には、パリレン等の有機膜や各種酸化物薄膜等、酸化防止機能のある材料を用いることができる。このような材料を用いることにより、強磁性体薄膜58および近赤外反射膜59の酸化を防止し、かつプローブ11に熱が伝わりやすくなることを防止できる。
For the protective film 60 laminated on the near-infrared reflective film 59, a material having an antioxidant function such as an organic film such as parylene and various oxide thin films can be used. By using such a material, it is possible to prevent the ferromagnetic thin film 58 and the near-infrared reflective film 59 from being oxidized and prevent heat from being easily transmitted to the
なお、強磁性体薄膜58、近赤外反射膜59および保護膜60の総厚は、音響透過率の観点から、5MHz程度の超音波において音響透過率が約90%以上になる3μm以下が好ましい。とくに音響透過率が約95%以上になる1μm以下がより好ましい。 The total thickness of the ferromagnetic thin film 58, the near-infrared reflective film 59, and the protective film 60 is preferably 3 μm or less so that the sound transmittance is about 90% or more in an ultrasonic wave of about 5 MHz from the viewpoint of sound transmittance. . In particular, 1 μm or less at which the sound transmittance is about 95% or more is more preferable.
以下、ゴム系のバッキング材の上に無機系トランスデューサアレイを形成した実施例を、図3に即して説明する。 Hereinafter, an embodiment in which an inorganic transducer array is formed on a rubber backing material will be described with reference to FIG.
厚さ130μmに研磨したチタン酸ジルコン酸鉛系圧電体の両面にそれぞれ、Ti、Pt、Auの順で各厚さがAu/Pt/Ti=300/150/30nmとなるようにそれらをDCスパッタリングして、下部電極52および上部電極54を形成した。このようにして形成されたチタン酸ジルコン酸鉛系圧電素子を、FPC(フレキシブルプリント基板)を挟み込むように、ゴム系のバッキング材51上に熱硬化型のエポキシ系樹脂により接着した。 DC sputtering is performed so that each thickness of Au, Pt / Ti = 300/150/30 nm in this order is Ti, Pt, and Au on both surfaces of the lead zirconate titanate piezoelectric body polished to a thickness of 130 μm. Thus, the lower electrode 52 and the upper electrode 54 were formed. The lead zirconate titanate piezoelectric element formed in this manner was bonded to the rubber backing material 51 with a thermosetting epoxy resin so as to sandwich an FPC (flexible printed circuit board).
次に、バッキング材51上に接着されたチタン酸ジルコン酸鉛系圧電素子に対して、2つのダイシング溝の間の部分が幅250μmの1ラインとしてEL方向に延びるように、ダイサーを用いてダイシングを行った。 Next, dicing is performed using a dicer so that the portion between the two dicing grooves extends in the EL direction as one line having a width of 250 μm with respect to the lead zirconate titanate piezoelectric element bonded on the backing material 51. Went.
次に、ダイシング溝に熱硬化型のエポキシ樹脂を流し込むことにより充填して、絶縁材61を形成した。これとともに、音響インピーダンスが9Mrayl(ただし、rayl=N・s/m3)程度に調整された金属酸化物微粒子分散型の樹脂を、厚さ80μm程度に研磨して第一音響整合層55を作製し、これをチタン酸ジルコン酸鉛系圧電素子の上に熱硬化型のエポキシ系樹脂により接着した。さらに、第二音響整合層56とするための厚さ80μmの有機圧電体シートを形成した。この有機圧電体シートには、音響インピーダンスが3.0Mrayl(ただし、rayl=N・s/m3)のエポキシ系樹脂を用いた。そして第二音響整合層56を第一音響整合層55の上に、熱硬化型のエポキシ系樹脂により接着した。
Next, the insulating
次に、シリコーンゴム製の音響レンズ57を用意し、その表面に強磁性体であるフェライトの一種であるマグネタイト(Fe2O3)を、RFスパッタリングを用いて厚さ500nmに成膜した。さらにその上に、DCスパッタリングを用いて、Auを厚さ100nmに成膜した。さらにその上に、パリレン薄膜を蒸着を用いて厚さ100nmに成膜した。マグネタイト、Auおよびパリレン薄膜の総厚は700nmとなった。 Next, an acoustic lens 57 made of silicone rubber was prepared, and magnetite (Fe 2 O 3 ), which is a type of ferrite that is a ferromagnetic material, was formed on the surface thereof to a thickness of 500 nm using RF sputtering. Furthermore, Au was formed into a film with a thickness of 100 nm by DC sputtering. Further thereon, a parylene thin film was formed to a thickness of 100 nm by vapor deposition. The total thickness of the magnetite, Au and parylene thin films was 700 nm.
そして、音響レンズ57を、第二音響整合層56の上に接着した。この接着は、第二音響整合層56の面に加熱硬化型のエポキシ樹脂を塗布し、熱圧着することにより行った。 Then, the acoustic lens 57 was bonded on the second acoustic matching layer 56. This adhesion was performed by applying a thermosetting epoxy resin to the surface of the second acoustic matching layer 56 and thermocompression bonding.
以上のように形成されたUTアレイ100を、図1の受信回路21等を構成するFPC(フレキシブルプリント基板)に接続した。FPCには図2に示すプローブ接続部117が接続されており、ここにコネクタ119を介してケーブル120を繋ぐことにより、プローブ11が完成する。
The
本プローブ11を用いて生体に波長800nmの波長のパルスレーザ光を照射し、光音響信号を受信した。7MHzから15MHzまでの比較的高周波領域の信号は、中心周波数10MHzで設計された無機系トランスデューサアレイで強く観測された。
Using this
なお、光音響イメージングにおいてはレーザ発振に数kVの大きな電圧が必要であり、高レベルの電磁ノイズが発生するが、本プローブにおいて受信される信号には電磁ノイズは検出されなかった。これは、本プローブ表面に設けられた強磁性体薄膜58および近赤外反射膜59の効果と考えられる。また、本プローブにおいて、通常の光音響イメージングより高輝度の信号を受信した。これは本プローブ表面に設けられた近赤外反射膜59により、生体から反射された近赤外レーザ光がプローブ表面で反射されて効率的に生体に戻されたためと考えられる。また、強磁性体薄膜58および近赤外反射膜59が酸化することによる、近赤外レーザ光の反射率の低下が、保護膜60により防止されたためとも考えられる。 In photoacoustic imaging, a large voltage of several kV is required for laser oscillation, and a high level of electromagnetic noise is generated. However, no electromagnetic noise was detected in a signal received by this probe. This is considered to be an effect of the ferromagnetic thin film 58 and the near-infrared reflective film 59 provided on the probe surface. In addition, this probe received a signal with higher brightness than normal photoacoustic imaging. This is considered to be because the near-infrared laser beam reflected from the living body is reflected by the probe surface and efficiently returned to the living body by the near-infrared reflecting film 59 provided on the probe surface. Further, it is considered that the protective film 60 prevents a decrease in reflectance of near infrared laser light due to oxidation of the ferromagnetic thin film 58 and the near infrared reflection film 59.
以上の説明では、いわゆるリニア電子走査型のプローブを例示したが、本発明の光音響装置用プローブとしては、ラジアル電子走査型、あるいは1個のトランスデューサを機械的に回転あるいは揺動、もしくはスライドさせるメカニカルスキャン走査方式の超音波プローブであってもよい。さらに本発明による光音響装置用プローブは、電子内視鏡の鉗子チャンネルに挿入される体内式のプローブや、電子内視鏡と一体化された光音響装置に対しても適用可能である。 In the above description, a so-called linear electronic scanning type probe has been exemplified. However, as a probe for a photoacoustic apparatus of the present invention, a radial electronic scanning type or one transducer is mechanically rotated, rocked, or slid. A mechanical scan scanning type ultrasonic probe may be used. Furthermore, the probe for a photoacoustic apparatus according to the present invention can be applied to an in-vivo probe inserted into a forceps channel of an electronic endoscope or a photoacoustic apparatus integrated with an electronic endoscope.
また、パルスレーザユニットを構成するレーザ光源としては、上記実施形態で用いられた固体レーザの他、発振波長が最大800nm程度のAlGaAs系半導体レーザ、発振波長が最大900nm程度のInGaAs系半導体レーザ等も適用可能である。さらには、半導体レーザを種光源とする光増幅型レーザ光源と光波長変換素子との組み合わせからなるもの、より具体的には、波長1560nm程度のレーザ光を発する半導体レーザと、そのレーザ光を増幅する偏波保存型Er(エルビウム)添加光ファイバからなるファイバ増幅器と、そこで増幅されたレーザ光を波長780nm程度の第2高調波に変換するSHG(第2高調波発生)素子とからなるもの等も適用可能である。 As the laser light source constituting the pulse laser unit, in addition to the solid-state laser used in the above embodiment, an AlGaAs semiconductor laser having an oscillation wavelength of up to about 800 nm, an InGaAs semiconductor laser having an oscillation wavelength of up to about 900 nm, etc. Applicable. Further, a combination of an optical amplification type laser light source that uses a semiconductor laser as a seed light source and an optical wavelength conversion element, more specifically, a semiconductor laser that emits laser light having a wavelength of about 1560 nm, and the laser light is amplified. A fiber amplifier composed of a polarization-preserving Er (erbium) -doped optical fiber and an SHG (second harmonic generation) element that converts the laser light amplified there into a second harmonic having a wavelength of about 780 nm, etc. Is also applicable.
また本発明の光音響装置および方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正および変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。 In addition, the photoacoustic apparatus and method of the present invention are not limited to the above embodiment, and various modifications and changes made from the configuration of the above embodiment are also included in the scope of the present invention.
例えば、上に述べた実施形態の光音響装置は反射超音波による超音波画像も取得、表示できるように構成されたものであるが、本発明の光音響装置はそのような機能は備えないものとして構成されても構わない。 For example, the photoacoustic apparatus of the above-described embodiment is configured to be able to acquire and display an ultrasonic image by reflected ultrasonic waves, but the photoacoustic apparatus of the present invention does not have such a function. It may be configured as.
また本発明は、デコンボリューション処理を施すようにした光音響装置にも適用可能である。図4は、そのデコンボリューション処理を施すように構成された光音響装置の一部を示すブロック図である。この図4の構成は、例えば図1に示した画像再構成部25と検波・対数変換部26との間に挿入されるものであり、光微分波形逆畳込み部40およびその後段に接続された補正部46とからなる。そして光微分波形逆畳込み部40は、フーリエ変換部41,42、逆フィルタ演算部43、フィルタ適用部44、およびフーリエ逆変換部45から構成されている。
The present invention can also be applied to a photoacoustic apparatus that performs a deconvolution process. FIG. 4 is a block diagram showing a part of the photoacoustic apparatus configured to perform the deconvolution processing. 4 is inserted, for example, between the
光微分波形逆畳込み部40は、画像再構成部25が出力した光音響画像を示すデータから、被検体に照射されたパルスレーザ光の光強度の時間波形を微分した光パルス微分波形をデコンボリューションする。このデコンボリューションにより、吸収分布を示す光音響画像データが得られる。
The optical differential
以下、このデコンボリューションについて詳しく説明する。光微分波形逆畳込み部40のフーリエ変換部(第1のフーリエ変換部)41は、離散フーリエ変換により、再構成された光音響画像データを時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換する。フーリエ変換部(第2のフーリエ変換部)42は、離散フーリエ変換により、光パルス微分波形を所定のサンプリングレートでサンプリングした信号を時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換する。フーリエ変換のアルゴリズムには、例えばFFTを用いることができる。
Hereinafter, this deconvolution will be described in detail. The Fourier transform unit (first Fourier transform unit) 41 of the optical differential
本実施形態においては、AD変換部22における音響波検出信号のサンプリングレートと、光パルス微分波形のサンプリングレートとは等しいものとする。例えば音響波検出信号はFs=40MHzのサンプリングクロックに同期してサンプリングされており、光微分パルスも、Fs_h=40MHzのサンプリングレートでサンプリングされている。フーリエ変換部41は、40MHzでサンプリングした結果得られた、画像再構成部25が出力する光音響画像データを、例えば1024点のフーリエ変換でフーリエ変換する。また、フーリエ変換部42は、40MHzでサンプリングされた光パルス微分波形を1024点のフーリエ変換でフーリエ変換する。
In the present embodiment, it is assumed that the sampling rate of the acoustic wave detection signal in the
逆フィルタ演算部43は、フーリエ変換された光パルス微分波形の逆数を逆フィルタとして求める。例えば逆フィルタ演算部43は、光パルス微分波形hをフーリエ変換した信号をfft_hとしたとき、conj(fft_h)/abs(fft_h)2を逆フィルタとして求める。フィルタ適用部44は、フーリエ変換部41でフーリエ変換された光音響画像データに、逆フィルタ演算部43で求められた逆フィルタを適用する。フィルタ適用部44は、例えば、要素ごとに、光音響画像データのフーリエ係数と逆フィルタのフーリエ係数とを乗算する。逆フィルタが適用されることで、周波数領域の信号において、光パルス微分波形がデコンボリューションされる。フーリエ逆変換部45は、フーリエ逆変換により、逆フィルタが適用された光音響画像データを、周波数領域の信号から時間領域の信号へと変換する。フーリエ逆変換により、時間領域の吸収分布信号が得られる。
The inverse filter calculation unit 43 obtains the inverse of the Fourier-transformed optical pulse differential waveform as an inverse filter. For example, the inverse filter calculation unit 43 obtains conj (fft_h) / abs (fft_h) 2 as an inverse filter, where fft_h is a signal obtained by Fourier transforming the optical pulse differential waveform h. The
以上述べた処理を行うことにより、光微分項がコンボリューションされた音響波検出信号から光微分項を除去することができ、音響波検出信号から吸収分布を求めることができる。そのような吸収分布を画像化した場合には、吸収分布画像を示す光音響画像が得られる。 By performing the processing described above, the optical differential term can be removed from the acoustic wave detection signal in which the optical differential term is convoluted, and the absorption distribution can be obtained from the acoustic wave detection signal. When such an absorption distribution is imaged, a photoacoustic image showing the absorption distribution image is obtained.
なお、補正部46は、光パルス微分波形がデコンボリューションされたデータを補正し、光パルス微分波形がデコンボリューションされたデータから、プローブ11における超音波振動子の受信角度依存特性の影響を除去する。また、補正部46は、受信角度依存特性に加えて、またはこれらに代えて、光パルス微分波形がデコンボリューションされたデータから被検体における光の入射光分布の影響を除去する。なお、このような補正を行わずに、光音響画像の生成を行ってもよい。
The
10 光音響画像化装置
11 プローブ
12 超音波ユニット
13 レーザ光源ユニット
14 画像表示部
21 受信回路
22 AD変換部
23 受信メモリ
24 データ分離部
25 画像再構成部
26 検波・対数変換部
27 画像構築部
30 送信制御回路
31 制御部
32 Qスイッチパルスレーザ
33 フラッシュランプ
41,42 フーリエ変換部
43 逆フィルタ演算部
44 フィルタ適用部
45 フーリエ逆変換部
51 バッキング材
52 無機系トランスデューサの下部電極
53 無機系圧電薄膜
54 無機系トランスデューサの上部電極
55 第一音響整合層
56 第二音響整合層
57 音響レンズ
58 強磁性体薄膜
59 近赤外反射膜
60 保護膜
100 UTアレイ
170 パルスレーザユニット
DESCRIPTION OF
Claims (8)
音響レンズと、
前記音響レンズ表面に設けられた強磁性体薄膜と、
前記強磁性体薄膜上に設けられた電磁波を反射する金属材料薄膜と、
前記金属材料薄膜上に設けられた酸化防止材料からなる保護膜とを備えたことを特徴とする光音響装置用プローブ。 In a probe for a photoacoustic apparatus for detecting an acoustic wave emitted from a subject irradiated with light,
An acoustic lens,
A ferromagnetic thin film provided on the surface of the acoustic lens;
A metal material thin film that reflects electromagnetic waves provided on the ferromagnetic thin film;
A probe for a photoacoustic apparatus, comprising: a protective film made of an antioxidant material provided on the metal material thin film.
所定の第一の周波数領域にある音響波を前記トランスデューサにより検出して音響波検出信号を取得し、
前記第一の周波数領域よりも低周波側の領域を含む第二の周波数領域の音響波を前記トランスデューサにより検出して音響波検出信号を取得することを特徴とする音響波検出信号の取得方法。 In the photoacoustic apparatus, the acoustic wave detection signal is obtained by the photoacoustic apparatus probe according to any one of claims 1 to 6,
An acoustic wave in a predetermined first frequency region is detected by the transducer to obtain an acoustic wave detection signal,
An acoustic wave detection signal acquiring method, wherein an acoustic wave detection signal is acquired by detecting an acoustic wave in a second frequency region including a region on a lower frequency side than the first frequency region by the transducer.
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