JP2010236903A - 計測対象保持具 - Google Patents

Abstract

【課題】計測対象の外形形状を保持して、簡易に断層画像の撮影位置を定める。
【解決手段】計測部位が計測空洞部で拘束されるように検体１８を検体ホルダ６４に収容し、位置マーカ７０が設けられた側面がガントリ２３側になるように光断層計測装置１０に装着する。光断層計測装置１０の計測部１２では、検体ホルダ６４が装着されると、計測データの取得を開始し、計測データを画像処理して、随時モニタ１６への表示を行いながら、検体ホルダ６４を機枠２６の軸方向に移動させる。検体ホルダ６４の位置マーカ７０が撮影位置まで来ると、画像認識処理により、位置マーカ７０の計測結果７２が認識されたときの位置を検出して、断層画像の撮影位置の基準位置としてコントローラ５２に設定する。基準位置から撮影開始位置までの距離ｘ_０及びスライスピッチｘ_Ｐ分に基づいて定まる撮影位置で断層画像を撮影する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光トモグラフィ計測に用いられる計測対象保持具に関する。

生体を計測対象として断層画像を撮影する方法としては、Ｘ線を用いたＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、超音波を用いた超音波ＣＴ、核磁気共鳴を用いたＮＭＲ−ＣＴ、プロトンなどの粒子線を用いた陽子線ＣＴなどがある。また、これらの異なるＣＴ画像を合成し、この合成した画像に基づいて、計測部位を観察することが行われている。

例えば、構造的画像と機能的画像とを同時に取得して、構造的画像の中で明らかな体内構造を基準として、構造的画像と機能的画像との合成の位置合わせを行う核医学画像の位置合せ方法が提案されている（特許文献１参照）。

また、チューブ内に直径が除々に変わるように物質を詰めたチューブを、人体表面に体軸方向に沿って貼り付けた状態で体軸方向と直交する断面の撮影を行い、撮影された画像のチューブの断面を位置マーカとして体軸の回転ずれや相対位置を計算することにより、Ｘ線画像及びＭＲＩ画像の異種画像が互いに同一断面で撮影された画像となるように処理する人体横断面画像の位置合せ機構が提案されている（特許文献２参照）。

また、蛍光薬剤を投与されたマウスのような実験小動物に、励起光を照射して撮影した蛍光画像と、可視光を照射して撮影した反射画像とを合成し、反射画像の外形に基づいて、経時的に撮影され合成された画像の位置が統一されて表示されるように処理する蛍光観察装置が提案されている（特許文献３参照）。

一方、生体組織では、近赤外線などの所定波長の光に対して透過性を有することから、小動物の断層観察に、光トモグラフィー（以下、光ＣＴとする）が有用とされている。生体の光断層情報を得るためには、生体を一定状態に保持して、その周囲に対して所定の間隔で光を照射すると共に、生体から射出された光を受光して、生体に対して一周分のデータを取得する必要がある。この一周分のデータを取得する間に、生体が動くと適正な断層情報が得られなくなり、計測のやり直しなどの対処が必要となる。

そこで、Ｘ線ＣＴ装置で小動物を撮影する際に小動物を収容するための容器であって、容器内にスポンジ体を設け、容器内に小動物を収容して蓋を閉じることによって小動物の周囲全体がスポンジ体により包み込まれるようにした小動物用容器が提案されている（特許文献４参照）。

特開平９−１３３７７１号公報 特開平５−６４６３９号公報 特開２００８−２２４３１２号公報 特許第３８９５６５５号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、構造的画像と機能的画像とを同時に取得することが前提となっているため、構造的画像と機能的画像とが別々に撮影された場合には、計測対象に対する構造的画像の撮影位置と機能的画像の撮影位置とが一致するとは限らず、合成の際に位置ずれが生じる可能性がある、という問題がある。

また、特許文献２記載の技術では、位置マーカとしてチューブを人体表面に貼る必要があり、面倒である。また、チューブの断面を位置マーカとして体軸の回転ずれや相対位置を計算するのは計算が複雑になる、という問題がある。

また、特許文献３の技術では、蛍光画像及び反射画像は、マウスをステージに固定した同じ状態で撮影されているため、断層画像の撮影位置の位置合せには適用できない、という問題がある。

また、特許文献４の技術では、マウスなどの計測対象に麻酔薬を投与して弛緩状態となった場合には、スポンジ体が弾性的に変形してしまい、計測対象の通常状態における外形形状を保つことができず、異なる装置で撮影する場合などのように、同時に、または固定された同じ状態及び位置で撮影できない場合には、煩雑な処理を行うことなく正確に同じ位置で断層撮影することは困難である、という問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、計測対象の外形形状を保持して、簡易に断層画像の撮影位置を定めることができる計測対象保持具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明の計測対象保持具は、内部で光の等方散乱が生じる計測対象の複数の計測部位の断層画像を撮影する光計測装置に用いられると共に、前記計測対象を保持する計測対象保持具であって、内部で前記光の等方散乱が生じる光学特性を有する材質によって予め規定された外形形状で形成され、かつ前記内部に前記計測対象の外形に応じた内形の前記計測対象を保持する空洞部が形成されたブロックと、前記光計測装置で前記ブロックに収容された計測対象の断層画像の少なくとも１つに対して基準となる基準位置を示し、かつ前記光計測装置で計測可能な物質で構成されたマーカと、を含んで構成されている。

第１の発明の計測対象保持具によれば、内部で前記光の等方散乱が生じる光学特性を有する材質によって予め規定された外形形状で形成され、かつ内部に計測対象の外形に応じた内形の計測対象を保持する空洞部が形成されたブロックが計測対象を保持する。このブロックには、内部で光の等方散乱が生じる計測対象の複数の計測部位の断層画像を撮影する光計測装置で計測可能な物質で構成されたマーカが設けられている。このマーカは、ブロックに収容された計測対象の断層画像の少なくとも１つに対して基準となる基準位置を示す。

このように、計測対象の外形形状を保持するブロックに設けられ、光計測装置で計測可能な物質で構成されたマーカが、計測対象の断層画像の少なくとも１つに対して基準となる基準位置を示すため、光計測装置により基準位置としてのマーカを計測することにより、計測対象の外形形状を保持して、簡易に断層画像の撮影位置を定めることができる。

また、第１の発明の計測対象保持具の前記マーカを、放射線、超音波、核磁気共鳴、及び粒子線のいずれかを用いて前記計測対象の断層画像の撮影を行う他の装置で撮影可能な物質で構成することができる。これにより、異なる装置で撮影する場合でも、計測対象の外形形状を保持して、簡易に断層画像の撮影位置を定めることができる。

また、上記目的を達成するために、第２の発明の計測対象保持具は、内部で光の等方散乱が生じる計測対象の複数の計測部位の断層画像を撮影する光計測装置に用いられると共に、前記計測対象を保持する計測対象保持具であって、内部で前記光の等方散乱が生じる光学特性を有する材質によって予め規定された外形形状で形成され、かつ前記内部に前記計測対象の外形に応じた内形の前記計測対象を保持する空洞部が形成されたブロックと、前記光計測装置で前記ブロックに収容された計測対象の断層画像の少なくとも１つに対して基準となる基準位置を示し、かつ前記光計測装置に設けられた検出手段で検出可能に構成されたマーカと、を含んで構成されている。

第２の発明の計測対象保持具によれば、内部で前記光の等方散乱が生じる光学特性を有する材質によって予め規定された外形形状で形成され、かつ内部に計測対象の外形に応じた内形の計測対象を保持する空洞部が形成されたブロックが計測対象を保持する。このブロックには、内部で光の等方散乱が生じる計測対象の複数の計測部位の断層画像を撮影する光計測装置に設けられた検出手段で検出可能に構成されたマーカが設けられている。このマーカは、ブロックに収容された計測対象の断層画像の少なくとも１つに対して基準となる基準位置を示す。

このように、計測対象の外形形状を保持するブロックに設けられ、光計測装置に設けられた検出手段で検出可能に構成されたマーカが、計測対象の断層画像の少なくとも１つに対して基準となる基準位置を示すため、検出手段により基準位置としてのマーカを検出することにより、計測対象の外形形状を保持して、簡易に断層画像の撮影位置を定めることができる。

また、第２の発明の計測対象保持具の前記マーカを、放射線、超音波、核磁気共鳴、及び粒子線のいずれかを用いて前記計測対象の断層画像の撮影を行う他の装置に設けられた検出手段で検出可能に構成することができる。これにより、異なる装置で撮影する場合でも、計測対象の外形形状を保持して、簡易に断層画像の撮影位置を定めることができる。

以上説明したように本発明によれば、計測対象の外形形状を保持するためのブロックに、断層画像の撮影位置の基準位置となるマーカを設けたため、計測対象の外形形状を保持して、簡易に断層画像の撮影位置を定めることができる、という効果が得られる。

本実施の形態に係る検体ホルダを分割した状態を示す概略斜視図である。 本実施の形態に係る検体ホルダを示す概略斜視図である。 本実施の形態に係る検体ホルダの他の例を示す概略斜視図である。 計測部に設ける制御ユニットの概略構成図である。 計測部の一例を示す要部の概略斜視図である。 本実施の形態に係る検体ホルダが用いられる光断層計測装置の概略構成を示す正面図である。 計測部のガイド溝部分の構成を示す断面図である。 第１の実施の形態における位置マーカの検出を説明するための図である。 位置マーカに基づく撮影位置の定め方を説明するための図である。 第２の実施の形態に係る検体ホルダが用いられる光断層計測装置の計測部の概略構成を示す（ａ）側面図、及び（ｂ）正面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る検体ホルダ（計測対象保持具）、及びこの検体ホルダを使用する光断層計測装置（光計測装置）について詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
（全体構成）
図６に示すように、光断層計測装置１０は、計測部１２と、計測部１２から出力された電気信号に基づいて画像処理を行う画像処理部１４と、を含んで構成されている。画像処理部１４には、表示手段（表示デバイス）としてＣＲＴ、ＬＣＤなどのモニタ１６が設けられおり、計測部１２から出力される電気信号に基づいた画像がモニタ１６に表示される。

この光断層計測装置１０は、例えば、ヌードマウス等の小動物などの生体を計測対象（以下、検体１８とする）として、この検体１８へ所定波長の光（例えば、近赤外線）を照射する。検体１８では、照射された光が検体１８内を散乱しながら透過し、この照射された光に応じた光が検体１８の周囲へ射出される。光断層計測装置１０では、検体１８への光の照射位置を変えながら、それぞれの照射位置で検体１８から射出される光（光強度）を検出し、この検出結果に対して所定のデータ処理を施す。光断層計測装置１０では、この計測結果から得られる検体１８の光断層情報に応じた画像をモニタ１６に表示するようになっている。

また、検体１８に蛍光体を含む物質や薬剤を投与し、この蛍光体に対する励起光を検体１８に照射することにより、検体１８内での蛍光体の濃度分布に応じた蛍光が検体１８の周囲から射出される。この蛍光を検出して、所定のデータ処理（画像処理）を施すことにより、断層情報として検体１８中での蛍光体の濃度（蛍光の強度）を含む分布情報が得られる構成となっている。

光断層計測装置１０は、この蛍光体の分布情報を画像化して、検体１８の光断層情報として表示可能とするものであってもよい。なお、以下では、一例として、所定波長の光（以下、励起光とする）が照射されることにより発光する蛍光体（図示省略）を検体１８に投与し、この検体１８中の蛍光体の濃度分布を取得することにより、検体１８中での蛍光体の移動、集積過程などを観察可能とするものとして説明する。

図５及び図６に示すように、計測部１２の基台２０上には、計測ユニット２２が設けられている。この計測ユニット２２は、基台２０から立設された板状のベース２４を備え、このベース２４の一方の面にリング状の機枠２６が配置されている。

機枠２６には、励起光を発する光源ヘッド２８と、検体１８から射出される蛍光を受光する複数の受光ヘッド３０が所定の角度間隔で、機枠２６の軸心を中心に放射状に配置されている。

この光源ヘッド２８及び受光ヘッド３０は、光源ヘッド２８と光源ヘッド２８に隣接する受光ヘッド３０及び、互いに隣接する受光ヘッド３０の間隔が角度θで等間隔となるように配置されている。なお、本実施の形態では、一例として、１１台の受光ヘッド３０を設け、角度θを３０°（θ＝３０°）としている。

光断層計測装置１０では、計測ユニット２２の機枠２６の軸心部に検体１８が配置されるようになっている。なお、ベース２４には、機枠２６と同軸的に開口部が形成されており、これにより、検体１８は、機枠２６の軸方向に沿って相対移動可能となっている。

また、計測ユニット２２では、機枠２６がその軸心を中心に回転可能となるようにベース２４に取付けられている。また、基台２０には、回転モータ３２が取付けられており、この回転モータ３２が駆動されることにより、機枠２６が回転される。

これにより、光断層計測装置１０では、光源ヘッド２８から射出される励起光の照射位置を、検体１８の周囲で移動させながら、それぞれの照射位置で受光が可能となっている。

一方、図５に示されるように、光断層計測装置１０には、検体１８を保持する保持手段として、一対のアーム３４が設けられている。アーム３４は、計測ユニット２２のベース２４を挟んで所定間隔を隔てて配置されている。

また、基台２０上には、帯板状のスライド板３６が配置されている。ベース２４の基台２０側の端部には、機枠２６の軸方向（基台２０の幅方向）の中間部に、矩形形状の開口部２４Ａが形成さている。スライド板３６は、長手方向が機枠２６の軸方向に沿って配置されて、ベース２４の開口部２４Ａへ挿通されている。また、スライド板３６の長手方向の両端部には、前述したアーム３４の支柱３８が取付けられ、これにより一対のアーム３４が、一定間隔を隔てた状態で基台２０上に保持されている。また、基台２０には、長手方向に沿ってガイド溝４０が形成されている。

図６に示すように、スライド板３６には、ガイド溝４０の開口幅に合わせた脚部４２が取付けられており、この脚部４２が、ガイド溝４０に挿入されている。これにより、計測部１２では、スライド板３６が、基台２０上を機枠２６の軸方向に沿って移動可能となっている。

また、基台２０内には、送りねじ４４、及びこの送りねじ４４を回転駆動する移動モータ４６が配置されている。この送りねじ４４には、ガイド溝４０に挿通された脚部４２が螺合されている。これにより、計測部１２では、移動モータ４６の駆動によって送りねじ４４が回転されると、スライド板３６がガイド溝４０に沿って移動され、このスライド板３６の移動によって、検体１８を保持する一対のアーム３４が、一定間隔が保たれた状態で機枠２６の軸方向に沿って移動される。

図４に、計測部１２の作動を制御する制御ユニット５０の概略構成を示す。この制御ユニット５０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータを備えたコントローラ５２が設けられており、このコントローラ５２が、予め記憶されているプログラム又は記録媒体を介して入力されるプログラム等に基づいて作動して各種の制御を行う。

制御ユニット５０には、回転モータ３２を駆動する駆動回路５４、及び移動モータ４６を駆動する駆動回路５６が設けられ、これらがコントローラ５２に接続されている。コントローラ５２では、駆動回路５４、駆動回路５６の作動を制御することにより、回転モータ３２の駆動による機枠２６の回転角を制御すると共に、移動モータ４６の駆動による一対のアーム３４、すなわち、機枠２６（光源ヘッド２８及び受光ヘッド３０）に対する検体１８の位置を制御する。

詳細には、図７に示すように、ガイド溝４０に設けられたスケール６１ａを、脚部４２の一端に設けられた光源及び受光部からなる光学ユニット６１ｂで読み取って位置を検出するリニアエンコーダ６１を用いる。リニアエンコーダ６１により検出した位置をコントローラ５２に出力する。コントローラ５２では、この位置に基づいて、駆動回路５６を介して移動モータ４６を駆動する。なお、回転モータ３２についても、ロータリーエンコーダ６２を用いて検出した回転位置に基づいて、駆動回路５４を介して駆動するようにすることができる。なお、回転モータ３２及び移動モータ４６としては、角度や位置を規定し易いパルスモータを適用することが好ましいが、駆動量が適正に制御可能であれば任意のモータを用いることができる。また、パルスモータの駆動パルスから移動量及び位置を検出するようにしてもよい。

制御ユニット５０には、光源ヘッド２８を駆動する発光駆動回路５８が設けられ、この発光駆動回路５８がコントローラ５２に接続されている。また、制御ユニット５０は、受光ヘッド３０から出力される電気信号を増幅する増幅器（Ａｍｐ）６０、増幅された電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６２が設けられている。

コントローラ５２は、光源ヘッド２８の発光（励起光の発光）を制御しながら、受光ヘッド３０から出力される電気信号（受光ヘッド３０で検出する蛍光の強度に応じた電気信号）を、順にデジタル信号に変換して、計測データを生成する。

このコントローラ５２によって生成された計測データは、所定のタイミングで画像処理部１４（図６参照）に出力される。画像処理部１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバス（何れも図示省略）によって接続されたコンピュータを含んで構成されている。画像処理部１４では、計測部１２で生成された計測データを読み込んで、この計測データに基づいた検体１８の断層画像（画像データ）を生成する。

一方、光断層計測装置１０では、励起光として波長が７００ｎｍ〜１μｍの近赤外線を用いており、光源ヘッド２８はこの近赤外線を射出する。また、光断層計測装置１０で観察される検体１８は、この近赤外線が照射されることにより蛍光を発する蛍光体が投与されている。

ここで、図５及び図６に示されるように、光断層計測装置１０では、計測動物保持具としての検体ホルダ６４が用いられ、検体１８が、この検体ホルダ６４に収容され、この検体ホルダ６４が、一対のアーム３４に掛け渡されて計測部１２に装着されるようになっている。

また、第１の実施の形態に係る検体ホルダ６４を用いて撮影可能な放射線画像撮影装置も、放射線が照射される点が異なるが、上記光断層計測装置１０と略同様に構成される。

（要部構成）
次に、第１の実施の形態の検体ホルダ６４について詳細に説明する。

図１に示すように、この検体ホルダ６４は、半円柱状の上型ブロック６６と下型ブロック６８とに分割可能とされ、この上型ブロック６６及び下型ブロック６８を重ね合わせることにより円柱状に形成される。

詳細には、下型ブロック６８の分割面の長手方向略中央部には、上型ブロック６６に向けて一対の凸状の係合突起７０が形成されている。これに対し、上型ブロック６６には、この係合突起７０と係合する係合凹部７２が形成されており、この係合突起７０と係合凹部７２とを係合させることで、上型ブロック６６及び下型ブロック６８が重ね合わされて円柱状となる。

さらに、上型ブロック６６における一対の係合凹部７２の間、及び下型ブロック６８における一対の係合突起７０の間には、計測される検体１８の計測部位（本実施形態では腹部）の外形に沿って形成され、検体１８の腹部を拘束する計測空洞部７４が形成されている。つまり、この計測空洞部７４は、上型ブロック６６に形成される上側計測空洞部７４Ａと、下型ブロック６８に形成される下側計測空洞部７４Ｂとから構成されている。この構成により、下型ブロック６８に、検体１８を載せると検体１８の腹部が計測空洞部７４と密着して拘束される。

また、下側計測空洞部７４Ｂと隣接するように下型ブロック６８の外表面側には、検体１８の脚部が収容される一対の脚部収容部７８が形成されている。さらに、一対の脚部収容部７８の間には、検体１８の尾部が収容される。一方、計測空洞部７４を挟んで脚部収容部７８の反対側の上型ブロック６６及び下型ブロック６８には、検体１８の頭部が収容される頭部収容部８２が形成されている。

検体１８の計測部位である腹部では、励起光や蛍光に対して吸収及び散乱が生じる。つまり、検体１８に照射された励起光、及び検体１８内の蛍光体から発せられる蛍光は、検体１８内で散乱、減衰しながら透過し、検体１８の周囲から射出される。

一般に、検体１８として適用するヌードマウスなどの生体は、光に対して異方性散乱媒質となっている。この異方性散乱媒質は、光浸達長（等価散乱長）に達するまでの前方散乱が支配的な領域であるが、光浸達長を超える領域では、光の散乱が等方的となる（等方散乱領域）。すなわち、異方性散乱媒質では、入射された光が光浸達長に達するまでは波動的な生成が保持されるが、等方散乱領域では光の偏向がランダムな多重散乱（等方散乱）が生じる。

光が高密度媒質内で散乱を受けながら伝播するとき、光子のエネルギーの流れを記述する基本的な方程式である光（光子）の輸送方程式は、散乱が等方散乱と近似されることにより、光拡散方程式が導出され、この光拡散方程式を用いて反射散乱光の解を求めることができる。

光断層計測装置１０では、検体１８内の蛍光体から発せられて、検体１８の周囲に射出される蛍光を受光し、この光拡散方程式を用いて、検体１８内の蛍光体の位置及び蛍光の強度の分布を取得する。なお、光拡散方程式を用いた演算は、公知の構成を適用でき、ここでは詳細な説明を省略する。

ここで、本実施の形態では、検体ホルダ６４（上型ブロック６６及び下型ブロック６８）を形成する材質として、異方性散乱媒質の一例である、光の等価散乱係数μ’ｓが１．０５ｍｍ−１のポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）を用いている。また、検体ホルダ６４は、計測空洞部７４の内面で検体１８の表皮に接するが、このときに、上型ブロック６６及び下型ブロック６８は、励起光が計測空洞部７４に達するまで、すなわち、検体１８に接する点までに等方散乱となる厚さ（光浸達長以上の厚さ）で形成されたものであればよい。

異方性散乱媒質同士が接している場合、一方の異方性散乱媒質で等方散乱を繰り返しながら伝播した光が、他方の異方性散乱媒質に入射されたときには、他方の異方性散乱媒質内で前方散乱が生じずに等方散乱状態が継続される。これにより、検体１８と検体ホルダ６４とを一体で異方性散乱媒質と見なすことができる。

さらに、上述の検体ホルダ６４を形成する材質を、放射線を透過する材質とし、放射線画像撮影装置にも使用できる構成とする。

また、図１及び図２に示すように、検体ホルダ６４の側面には、位置マーカ７０が設けられている。検体ホルダ６４の長手方向に沿って、側面に平行な複数の断層面が撮影位置として設定され、位置マーカ７０は、この撮影位置の基準位置を示すものとなる。位置マーカ７０は、光断層計測装置１０及び放射線画像撮影装置のいずれでも撮影可能な材質によって構成されている。例えば、金属に蛍光剤を混ぜた材質を用いることができる。

第１の実施の形態では、位置マーカ７０を、検体ホルダ６４の側面に設けているが、検体１８の測定部位（断層撮影部位）の邪魔にならない位置であれば、検体ホルダ６４の周面に設けてもよいし、ブロック６６、６８に埋め込むように設けてもよい。

（作用）
以下に、第１の実施の形態の作用を説明する。

図１に示すように、検体１８の計測を行うときに、検体１８を検体ホルダ６４に収容する。詳細には、上型ブロック６６と下型ブロック６８を分割して検体ホルダ６４を開放した状態で、蛍光体が投与された検体１８の計測部位（腹部）が計測空洞部７４で拘束されるように、検体１８を下型ブロック６８に収容する。さらに、下型ブロック６８の係合突起７０と上型ブロック６６の係合凹部７２とが係合するように、下型ブロック６８と上型ブロック６６とを一体化し、検体１８を検体ホルダ６４に収容する。このように、検体１８の計測部位が検体ホルダ６４内に拘束されるように収容されることにより、位置マーカ７０と検体１８の計測部位との位置関係も拘束されることになる。

計測開始前においては、図８（ａ）に示すように、光断層計測装置１０の計測部１２の一方のアーム３４を支える支柱３８が、ベース２４、機枠２６、光源ヘッド２８、及び受光ヘッド３０を合わせた構成（以下、ガントリ２３という）に接する限界の位置にある。この状態において、検体１８が収容された検体ホルダ６４を、位置マーカ７０が設けられた側面がガントリ２３側になるようにアーム３４に装着する。

計測部１２では、検体ホルダ６４が装着されると、光源ヘッド２８を駆動して励起光を照射すると共に、受光ヘッド３０で受光して計測データの取得を開始する。計測部１２で計測した計測データを画像処理部１４で画像処理して、随時モニタ１６に表示する。なお、必要に応じて回転モータ３２を駆動して計測を行うが、ここでは、位置マーカ７０の検出を目的としているため、後述する計測部位の計測よりも粗い計測としてもよい。図８（ａ）の状態では、何も計測されないため、同図（ｂ）に示すように、モニタ１６には何も表示されない。

上記のようにモニタ１６への表示を行いながら、移動モータ４６を駆動してスライド板３６をスライドし、検体１８を機枠２６の軸方向に移動する。図８（ｃ）に示すように、検体ホルダ６４の位置マーカ７０が、光学ヘッド２８により励起光が照射される位置（撮影位置）まで来ると、同図（ｄ）に示すようにモニタ１６に位置マーカ７０の計測結果７２が表示される。

モニタ１６に位置マーカ７０の計測結果７２が表示されたときの位置を、リニアエンコーダ６１で検出して、断層画像の撮影位置の基準位置としてコントローラ５２に設定する。この設定は、画像認識処理により、位置マーカ７０の計測結果７２が認識された際に、設定するようにすることができる。また、モニタ１６を目視しているオペレータの操作により設定してもよい。

次に、図９に示すように、基準位置から撮影開始位置までの距離ｘ_０分スライド板３６をスライドさせるよう移動モータ４６を駆動する。基準位置から撮影開始位置までの距離ｘ_０は、位置マーカ７０と検体１８の計測部位との位置関係に基づいて予め定めておく。スライド板３６を距離ｘ_０分移動させたところで、計測を開始する。

計測部位の計測は、光源ヘッド２８を駆動して検体１８へ励起光を照射すると共に、この励起光に基づいて検体１８から射出される蛍光を、検体１８の周囲に配置している受光ヘッド３０によって受光して、１回分の計測データを取得する。また、計測部１２では、回転モータ３２を駆動して、機枠２６を回転することにより、光源ヘッド２８を次の照射位置へ対向させて励起光を照射し、次の計測データを取得する。

計測部１２では、光源ヘッド２８及び受光ヘッド３０の移動を繰り返すことにより、励起光の照射位置及び発光の受光位置を相対移動して、検体１８の一周分の計測を行うことにより一つの断層情報（検体１８の所定位置での断層情報）を得るための計測データを取得する。

画像処理部１４では、計測部１２で検体１８の１周分の計測データが生成されると、この計測データを読み込んで、所定のデータ処理（画像処理）を行うことにより、検体１８の該当部位に対する断層情報（ここでは、蛍光体の濃度分布）が得られる。

詳細には、計測部１２では、この検体ホルダ６４の外周面へ励起光を照射する。この励起光は、検体ホルダ６４内を散乱しながら伝播し、検体１８に達すると、この検体１８内を散乱しながら伝播する。これにより、励起光が検体１８に中に投与されている蛍光体に照射されると、この蛍光体から蛍光が射出される。

検体１８中の蛍光体から発せられた蛍光は、検体１８中を散乱しながら伝播し、検体１８の表皮から射出されると検体ホルダ６４中を散乱しながら伝播し、検体ホルダ６４の外周面から周囲に射出される。

前述したように、光断層計測装置１０では、検体１８から射出される蛍光の強度分布から、数学的モデルを用いた解析を行うことにより、検体１８内での蛍光体の濃度分布を示す断層情報を再構築するようになっている。

つまり、検体ホルダ６４では、外周面から照射された励起光が検体１８に達するまでに等方散乱する。これにより、励起光は、検体１８へ等方散乱しながら入射される。また、検体１８内の蛍光体から発せられる蛍光は、等方散乱しながら表皮から射出されて、この表皮に接している検体ホルダ６４内を等方散乱しながら伝播して、検体ホルダ６４の外周面から射出される。

検体１８が収容されている検体ホルダ６４は、異方性散乱媒質を用いて形成された上型ブロック６６、下型ブロック６８を備え、検体１８の計測部位が、計測空洞部７４に密着されて収容される。これにより、検体１８と検体ホルダ６４とを一体の異方性散乱媒質とみなすことができる。

したがって、検体ホルダ６４と検体１８との間では、励起光及び蛍光が等方散乱しながら伝播する。これにより、検体１８と検体ホルダ６４とが一体で計測対象と見なされ、検体ホルダ６４から射出される蛍光から数学的モデルを用いた解析を行うことができる。

このように、１つの撮影位置での断層画像が取得されると、次に、図９に示すように、前の断層画像の撮影位置と次の断層画像の撮影位置との間隔を示すスライスピッチｘ_Ｐ分スライド板３６をスライドさせるよう移動モータ４６を駆動する。スライスピッチｘ_Ｐは、撮影条件や検体１８のサイズなどに応じて予め定めておく。スライド板３６を距離ｘ_Ｐ分移動させたところで、上記と同様に検体１８の一周分の計測を行うことにより一つの断層情報を得るための計測データを取得する。１つの撮影位置での断層画像が取得される毎に、スライスピッチｘ_Ｐ分スライド板３６をスライドさせて計測データの取得を繰り返す。

また、第１の実施の形態に係る検体ホルダ６４は、放射線画像撮影装置でも使用可能な材質で構成されており、検体ホルダ６４に設けられた位置マーカ７０も、放射線画像撮影装置で撮影可能な材質で構成されている。したがって、上記光断層計測装置１０と同様に構成された放射線画像撮影装置に、第１の実施の形態にかかる検体ホルダ６４を用いれば、上記と同様に撮影位置を定めることができる。

以上説明したように、第１の実施の形態の検体ホルダによれば、マウスなどの検体に麻酔薬等を投与して検体が弛緩状態となった場合でも、検体の外形形状を本来の形状に保つことができる。また、検体ホルダに設けられた位置マーカが、断層画像の撮影位置の基準位置となり、正確に撮影位置を定めることができる。さらに、外形形状が本来の形状に保たれた検体と位置マーカとの位置関係が拘束されているため、異なる装置で断層撮影を行ったとしても、位置マーカを基準として正確に撮影位置を一致させることができ、異なる装置で撮影された断層画像の合成画像を精度よく生成することができる。

なお、第１の実施の形態では、光断層計測装置及び放射線画像撮影装置で使用可能な検体ホルダについて説明したが、超音波画像撮影装置、核磁気共鳴画像撮影装置、粒子線画像撮影装置などで使用可能な材質でブロックを構成し、これらの装置で撮影可能な材質で位置マーカを構成することにより、第１実施の形態の検体ホルダを、これらの装置でも使用することができる。

また、第１の実施の形態では、位置マーカを１個設ける場合について説明したが、図３に示すように、一側面に２個の位置マーカを設けることができる。この場合、モニタ上で認識された位置マーカの計測結果の位置座標を記憶しておき、同一検体を収容した検体ホルダを他の装置で撮影した断層画像と合成する際に、２個の位置マーカの位置座標をそれぞれ一致させることで、同図中の矢印Ｂ方向への回転位置ずれを補正することができる。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、光断層計測装置及び放射線画像撮影装置で撮影可能な位置マーカを設けた場合について説明したが、第２の実施の形態では、光断層計測装置及び放射線画像撮影装置に設けられた検出手段で検出可能な位置マーカを設けた場合について説明する。

（全体構成）
図１０に示すように、第２の実施の形態の検体ホルダ２６４を用いて計測可能な光断層計測装置２１０の計測部２１２は、第１の実施の形態の検体ホルダ６４を用いて計測可能な光断層計測装置１０の計測部１２の構成に加えて、位置マーカ２７０を検出するための光センサ７４が設けられている。光センサ７４は、発光部７４ａ及び受光部７４ｂからなり、ガントリ２３の空洞部に検体ホルダ２６４が挿入される際に、位置マーカ２７０を挟んで対向する位置の空洞部近傍にそれぞれ設けられている。

（要部構成）
第２の実施の形態の検体ホルダ２６４においても、図１及び図２に示すように、第１の実施の形態の検体ホルダ６４と同様に、側面に位置マーカ２７０が設けられている。ただし、第２の実施の形態の検体ホルダ２６４の位置マーカ２７０は、光断層計測装置及び放射線画像撮影装置で撮影可能な材質で構成される必要はない。

第２の実施の形態では、位置マーカ２７０を、検体ホルダ２６４の側面に設けているが、検体ホルダ２６４の周面に設けてもよい。この場合、検体１８の測定部位（断層撮影部位）の邪魔にならない位置に設けることが好ましいが、位置マーカ２７０が放射線を透過する材質で構成されている場合には、計測部位に重なる部位に設けても問題はない。

（作用）
次に、第２の実施の形態の作用について説明する。

まず、第１の実施の形態と同様に、検体１８の計測部位が拘束されるように、検体１８を検体ホルダ２６４に収容する。

計測開始前においては、光断層計測装置２１０の計測部２１２の一方のアーム３４を支える支柱が、ガントリ２３に接する限界の位置にある。この状態において、検体１８が収容された検体ホルダ２６４を、位置マーカ２７０が設けられた側面がガントリ２３側になるようにアーム３４に装着する。

計測部２１２では、検体１８が収容された検体ホルダ２６４が装着されると、光センサ７４の発光部７４ａを発光させ、受光部７４ｂでこの発光を受光する。この状態において、スライド板３６をスライドさせるように移動モータ４６を駆動する。検体ホルダ２６４の位置マーカ２７０が光センサ７４の位置まで来ると、発光部７４ａの発光が遮光される。この瞬間を受光部７４ｂで検出して、検出信号をコントローラ５２へ送信する。コントローラ５２において、検出信号を受信したときの位置を、リニアエンコーダ６１で検出して、断層画像の撮影位置の基準位置としてコントローラ５２に設定する。

後は、第１の実施の形態と同様に、基準位置から撮影開始位置までの距離ｘ_０、及びスライスピッチｘ_Ｐに基づいて定まる撮影位置での断層画像の撮影を行う。また、第２の実施の形態に係る検体ホルダ２６４は、放射線画像撮影装置でも使用可能な材質で構成されているため、上記光断層計測装置２１０と同様に構成された放射線画像撮影装置に、第２の実施の形態にかかる検体ホルダ２６４を用いれば、上記と同様に撮影位置を規定することができる。

以上説明したように、第２の実施の形態によれば、位置マーカの材質に関わらず、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第２の実施の形態では、光断層計測装置及び放射線画像撮影装置で使用可能な検体ホルダについて説明したが、超音波画像撮影装置、核磁気共鳴画像撮影装置、粒子線画像撮影装置などで使用可能な材質でブロックを構成し、これらの装置に位置マーカを検出するための検出手段を設けることにより、第２の実施の形態の検体ホルダを、これらの装置でも使用することができる。

また、第２の実施の形態では、光断層計測装置及び放射線画像撮影装置に設けられた光センサにより位置マーカを検出する場合について説明したが、突起状の位置マーカを接触等により機械的に検出するようにしてもよい。

また、上記第１及び第２の実施の形態では、一側面に位置マーカを設ける場合について説明したが、図３に示すように、両側面に少なくとも１つずつ位置マーカを設けることができる。これにより、アームへ装着する際の検体ホルダの向きを考慮する必要がなくなる。

また、上記第１及び第２の実施の形態では、計測対象である検体を一体で収容する凹部を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、少なくとも、計測対象の計測部位を含む所定の部位を、その部位の本来の外形形状又は該当部位の内部の組織の基本的位置を変化させてしまうことなく収容可能な空洞部が形成された構成であればよい。このとき、ブロックを複数に分割して収容する場合に限らず、例えば、ブロック内の空洞部が外に向けて開口され、この開口から計測部位をブロックの空洞部内に挿入することにより、検体の計測部位が、ホルダ内に保持されるものであってもよい。

また、上記第１及び第２の実施の形態では、外形形状が円柱状の検体ホルダを用いて説明したが、本発明が適用される計測対象保持具は、外形形状が予め明確にされたものであれば任意の外形形状を適用することができる。このとき、四角などの角柱状または断面楕円柱状など、断面の面積及び形状が一定であることが好ましく、これにより、計測位置を移動したときにも、外形形状（断面形状）が変化しないので、断面積を再構築するときの演算処理が容易となる。

また、上記第１及び第２の実施の形態では、計測対象をヌードマウスなどの小動物として説明したが、本発明は、計測対象とされる生体として哺乳動物などの任意の脊椎動物に適用でき、計測対象保持具は、計測対象とする生体又は計測対象とする生体の特定部位（計測部位）を、本来の形状で保持可能とするものであればよい。また、計測対象保持具及び計測対象保持具内に形成する空洞部は、少なくとも計測対象とする生体の計測部位を、本来の状態で保持可能とするものであればよい。

また、上記第１及び第２の実施の形態では、撮影開始位置の断層画像のように、いずれか１つの特定断層画像に対して基準となる位置マーカを設け、位置マーカを基準として特定断層画像の撮影位置を求め、位置が求められた特定断層画像を基準として他の断層画像の撮影位置を求める場合について説明したが、各断層画像に対して基準となる位置マーカを設け、断層画像の撮影位置をそれぞれ位置マーカを基準として求めるようにしてもよい。

１０、２１０ 光断層計測装置
１２、２１２ 計測部
１６ モニタ
１８ 検体
５０ 制御ユニット
６４、２６４ 検体ホルダ
６６、６８ ブロック
６６Ａ 、６８Ａ 凹部
７０、２７０ 位置マーカ
７４ 光センサ

Claims (4)

1. 内部で光の等方散乱が生じる計測対象の複数の計測部位の断層画像を撮影する光計測装置に用いられると共に、前記計測対象を保持する計測対象保持具であって、
   内部で前記光の等方散乱が生じる光学特性を有する材質によって予め規定された外形形状で形成され、かつ前記内部に前記計測対象の外形に応じた内形の前記計測対象を保持する空洞部が形成されたブロックと、
   前記光計測装置で前記ブロックに収容された計測対象の断層画像の少なくとも１つに対して基準となる基準位置を示し、かつ前記光計測装置で計測可能な物質で構成されたマーカと、
   を含む計測対象保持具。
2. 前記マーカを、放射線、超音波、核磁気共鳴、及び粒子線のいずれかを用いて前記計測対象の断層画像の撮影を行う他の装置で撮影可能な物質で構成した請求項１記載の計測対象保持具。
3. 内部で光の等方散乱が生じる計測対象の複数の計測部位の断層画像を撮影する光計測装置に用いられると共に、前記計測対象を保持する計測対象保持具であって、
   内部で前記光の等方散乱が生じる光学特性を有する材質によって予め規定された外形形状で形成され、かつ前記内部に前記計測対象の外形に応じた内形の前記計測対象を保持する空洞部が形成されたブロックと、
   前記光計測装置で前記ブロックに収容された計測対象の断層画像の少なくとも１つに対して基準となる基準位置を示し、かつ前記光計測装置に設けられた検出手段で検出可能に構成されたマーカと、
   を含む計測対象保持具。
4. 前記マーカを、放射線、超音波、核磁気共鳴、及び粒子線のいずれかを用いて前記計測対象の断層画像の撮影を行う他の装置に設けられた検出手段で検出可能に構成した請求項３記載の計測対象保持具。

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