JP2010509568A - 光トモグラフィのための周辺光抑制 - Google Patents

Abstract

本発明は、不透明媒質（９０）の内部を撮像する装置（４５）に使用される適合媒質（１００）に関し、装置（４５）は：ａ．不透明媒質（９０）を収容する受容体（６０）；ｂ．不透明媒質（９０）を照射する照射光源（５０）；ｃ．不透明媒質（９０）を照射した結果として受容体（６０）から出力された光を検出する光検出器ユニット（５５）を有する。本発明はまた、ａ．不透明媒質（９０）を収容する受容体（６０）；ｂ．不透明媒質（９０）を照射する照射光源（５０）；ｃ．不透明媒質（９０）を照射した結果として受容体（６０）から出力された光を検出する光検出器ユニット（５５）を有する不透明媒質（９０）の内部を撮像する装置（４５）及び医用画像収集装置に関する。本発明は、照射光源（５０）以外の光源からの光の、測定への影響を抑制することを課題とする。この課題は、適合媒質（１００）が、照射光源（５０）以外の光源からの光をフィルタリング除去する例えば染料などのフィルタリング手段を有することによって達成される。

Description

本発明は、
ａ．不透明媒質を収容する受容体；
ｂ．不透明媒質を照射する照射光源；
ｃ．不透明媒質を照射した結果として受容体から出力された光を検出する光検出器ユニット；
を有する不透明媒質の内部を撮像する装置、に使用される適合媒質に関する。

本発明はまた、
ａ．不透明媒質を収容する受容体；
ｂ．不透明媒質を照射する照射光源；
ｃ．不透明媒質を照射した結果として受容体から出力された光を検出する光検出器ユニット；
を有する不透明媒質の内部を撮像する装置に関する。

本発明はまた、医用画像収集装置に関する。

特許文献１により、適合媒質（adaptation medium）が知られている。既知の適合媒質は、拡散光トモグラフィを用いて、例えば生体組織などの不透明な媒質の内部を撮像するために使用されることが可能である。医療診断において、適合媒質は女性の胸部の内部を撮像するために使用されることもある。その場合、例えば女性の胸部などの不透明媒質の少なくとも一部が受容体（受け入れる容積体）に収容される。受容体の内部で、不透明媒質は適合媒質によって囲まれる。照射光源からの光が受容体内、ひいては、不透明媒質内に結合される。光を受容体内に結合した結果として不透明媒質から出力される光が、受容体から取り出される。受容体から取り出された光は、不透明媒質の内部の画像を再構成するために使用される。適合媒質は、該適合媒質の光学パラメータが不透明媒質の光学パラメータと実質的に等しくなるように選択される。斯くして、光の不透明媒質への結合及びそれからの取り出し時に生じる光境界効果に起因する画像アーチファクトが抑制され得る。

上述の種類の測定の特徴は、受容体から出力される光の強さが非常に低くなり得るため、この種の測定は、照射光源以外の光源からの光の影響を受けやすいことである。照射光源以外の光源からの光の一例は、測定が行われる部屋の中に存在して、受容体に入り込むことが可能な周辺光であり得る。

米国特許第５９０７４０６号明細書

本発明は、照射光源以外の光源からの光の、測定への影響を抑制することを目的とする。

本発明に従って、上記課題は、適合媒質が、周辺光をフィルタリング除去するフィルタを有することによって達成される。

本発明は、不透明媒質の受容体内に含まれる適合媒質は、受容体内に入り込んだ周辺光をフィルタリング除去する“攻撃場所”を提供するという認識に基づく。

本発明の更なる１つの利点は、フィルタを有する適合媒質により、不透明媒質と光検出器ユニットとの間の光路内のどこかに‘伝統的な’フィルタを用いることが不要になることである。このような‘伝統的な’フィルタは、不所望な信号を排斥するだけでなく、所望の測定信号の一部をも排斥してしまうという欠点を有する。

本発明に従った適合媒質の一実施形態は、照射光源以外の光源からの光を吸収するようにフィルタが選定されることを特徴とする。この実施形態は、特に液体の適合媒質において、適合媒質に好適な吸収物質を付加することにより、容易に実現可能であるという利点を有する。本発明が、医療診断において為され得るように、女性の胸部の内部を撮像する装置に使用される場合、好適な吸収物質の基本的な特徴は、その物質が、胸部の内部を撮像するために用いられる波長域内では光を実質的に吸収せず、該波長域の外側で光を吸収することである。女性の胸部の内部を撮像することには、６５０ｎｍ−１４００ｎｍの波長域内の光が用いられる。故に、吸収物質が、この波長域内の光を実質的に吸収せず、４００ｎｍ−６５０ｎｍの波長域内の光を吸収することが重要である。この後者の波長域は電磁スペクトルの可視部分を有する。このスペクトル部分からの光は、例えば、装置が置かれた部屋内に存在する周辺光が受容体内に入り込むことが可能な場合、測定と干渉し得る。好適な吸収物質の例は、ファーストグリーンＦＣＦ、ブリリアントブラックＢＮ、グリーンＳ、及びクエン酸第二鉄アンモニウムグリーン、又は少なくとも２つの好適吸収物質の組み合わせである。

本発明に従った適合媒質の更なる一実施形態は、照射光源以外の光源からの光を散乱するようにフィルタが選定されることを特徴とする。照射光源以外の光源からの光を散乱するフィルタを導入することにより、本発明に従った適合媒質内の、照射光源以外の光源からの光が従う経路が、本発明を有しない適合媒質内を進行する場合の経路の長さと比較して長くなる。照射光源以外の光源からの光が進行する適合媒質内の経路の長さを増大させることは、この光が適合媒質内で吸収される機会を増加させる。この機会は進行される経路の長さに依存するためである。好適な散乱物質の一例は、適合媒質内に微細に分散された二酸化チタンである。医療診断において、既知の適合媒質は既に、測定に使用される光を散乱させるために二酸化チタン粒子を含んでいる。しかしながら、この実施形態によれば、適合媒質は、例えば、粒子が照射光源以外の光源からの光は散乱するが、測定に使用される光は実質的に散乱しないように大きさが選定された二酸化チタン等の、散乱物質を有する。医療診断においては、典型的に、例えば女性の胸部の内部を撮像するために、６００ｎｍ−１４００ｎｍの波長域内の光が用いられる。例えば１００ｎｍの特徴サイズを有する二酸化チタン粒子を使用することにより、例えば女性の胸部の内部を撮像するために典型的に用いられる６００ｎｍ−１０００ｎｍの範囲といった、測定に使用される波長域内の波長を有する光が実質的に散乱されず、測定に使用される光より短い波長を有する光が実質的な散乱を受ける状況を作り出すことができる。

本発明の上記課題は更に、
不透明媒質の内部を撮像する装置であって：
ａ．不透明媒質を収容する受容体；
ｂ．不透明媒質を照射する照射光源；
ｃ．不透明媒質を照射した結果として受容体から出力された光を検出する光検出器ユニット；
ｄ．受容体内の容積の少なくとも一部を充填する適合媒質であり、周辺光をフィルタリング除去するフィルタを有する適合媒質；
を有する装置によって達成される。不透明媒質の内部を撮像する装置は、上述の実施形態の何れかによる恩恵を受ける。

この装置は好ましくは医用画像収集装置である。例えば女性の胸部の内部を撮像するため等に使用され得る医用画像収集装置は、上述の実施形態の何れかによる恩恵を受ける。

本発明のこれら及びその他の態様は、以下にて、図面を参照して更に説明され、明らかになる。

本発明に従った不透明媒質の内部を撮像する装置の一実施形態を概略的に示す図である。 本発明に従った医用画像収集装置の一実施形態を概略的に示す図である。 本発明に従った不透明媒質の内部を撮像する装置及び医用画像収集装置の照射光源以外の光源からの光をフィルタリングして除去する手段として好適な物質の理想的な吸収特性を示す図である。

図１は、本発明に従った不透明媒質の内部を撮像する装置の一実施形態を概略的に示している。装置４５は、照射光源５０と、光検出器ユニット５５と、光検出器ユニット５５を用いて検出された光に基づいて不透明媒質９０の内部の画像を再構成する画像再構成ユニット５７と、複数の、光の入射位置７０ａ及び光の出射位置７０ｂを有する容器（レセプタクル）６５によって境界が定められる受容体６０と、入射位置群及び出射位置群に結合された光ガイド７５ａ及び７５ｂとを有する。装置４５は更に、容器６５の複数の入射位置７０ａから選択された多数の入射位置に入力光ガイド８５を結合するための選択ユニット８０を含んでいる。明瞭性のため、入射位置７０ａ及び出射位置７０ｂは容器６５の反対側に位置付けられている。しかしながら、実際には、入射位置及び出射位置は何れも、受容体６０の周囲に分布されてもよい。受容体６０の内部に不透明媒質９０が配置されている。不透明媒質９０は、選択ユニット８０を用いて次々と選択された入射位置７０ａに光源５０を結合することにより、光源５０からの光で複数の位置から照射される。光は、不透明媒質９０中を伝播することが可能なように選択される。医療診断においてそうであり得るように、装置４５が女性の胸部の内部を撮像するために使用される場合、好適な光は、例えば、６５０ｎｍ−１０００ｎｍの範囲内の波長を有するレーザ光である。不透明媒質９０を照射した結果として受容体６０から出力された光は、出射位置群７０ｂ及び光検出器ユニット５５を用いて、複数の出射位置から検出される。そして、検出された光が、不透明媒質９０の内部の画像を得るために用いられる。検出された光に基づいて不透明媒質９０の内部の画像を得ることが可能なのは、この光の少なくとも一部は不透明媒質９０中を進行したものであり、従って、不透明媒質９０の内部に関する情報を含んでいるためである。受容体６０内の、不透明媒質９０によって占有されない容積部の少なくとも一部は、不透明媒質９０の光学特性と同様の光学特性を有する光学的な適合媒質１００で充填される。適合媒質１００は、光源５０からの光の不透明媒質９０内への結合及びそれからの取り出しの結果として生じる光境界効果による画像再構成処理への影響を抑制するために用いられる。本発明に従って、適合媒質１００は、光源５０以外の光源からの光をフィルタリングして除去するためのフィルタリング手段を有する。装置４５が置かれた部屋内に存在する周辺光は、そのような二次的な光源となり得る。本発明の一実施形態によれば、適合媒質１００は、二次光源からの光を吸収するように構成されたフィルタリング手段を有する。例えば周辺光などの二次光源からの光は、受容体に入り込み、少なくとも部分的に、適合媒質１００によって吸収される。故に、二次光源からの光の検出量が低減される。例えばファーストグリーンＦＣＦ、ブリリアントブラックＢＮ、グリーンＳ、及びクエン酸第二鉄アンモニウムグリーン等の染料、又はこれらの物質のうちの少なくとも２つの混合物は、適合媒質１００に使用するのに好適なフィルタリング手段である。市販のフィルタリング手段は、入手が容易であるという利点を有する。明らかなように、好ましくは、二次光源によって放射される光は、測定に使用される波長域内において可能な限り少ない光を含む。装置４５が例えば女性の胸部の内部などを撮像するために使用され得る医療診断においては、６５０ｎｍ−１４００ｎｍの波長域が撮像に適する。測定に使用される波長域内において二次光源が放射する光を可能な限り少なくするように二次光源を構成することは、該光源の周りに、例えば測定に使用される波長域内の光をフィルタリング除去するランプシェード（かさ）等、光フィルタを配置することによって達成することが可能である。図１においては、受容体６０は容器６５によって境界が定められている。しかしながら、常にそうである必要はない。不透明媒質の内部を撮像する装置の他の一実施形態は、例えば不透明媒質の側面に押し当てることが可能な手持ち装置である。その場合、受容体は、照射された結果として検出される光を出力する不透明媒質の部分によって占有された容積部となる。

図２は、本発明に従った医用画像収集装置の一実施形態を概略的に示している。医用画像収集装置１０５は、破線で指し示すように、図１に示した装置４５を有する。医用画像収集装置１０５は更に、不透明媒質９０の内部の画像を表示するためのスクリーン１１５と、例えば、操作者と医用画像収集装置１０５とのインタラクションを可能にするキーボード等の入力インタフェース１２０とを有する。

図３は、本発明に従った不透明媒質の内部を撮像する装置４５（図１参照）及び医用画像収集装置１０５（図２参照）の照射光源以外の光源からの光をフィルタリング除去する手段として好適な物質の理想的な吸収特性を示している。波長がナノメートル単位で横軸に沿ってプロットされている。吸収が任意単位で縦軸に沿ってプロットされている。吸収特性がカーブ５によって示されている。図３の理想的な状況においては、カーブ５は６５０ｎｍ−１０００ｎｍの波長域内で如何なる吸収も示さない。実際には、幾らかの吸収は不可避であると言える。図１に関連して説明したように、６５０ｎｍ−１０００ｎｍの波長域は、医療診断において、図１に示した装置４５のような装置にて女性の胸部の内部を撮像するために用いられる。故に、この波長域内の光の吸収は望ましくない。カーブ５において、その他の波長の吸収は比較的強い。従って、不透明媒質９０の内部を撮像する装置４５又は医用画像収集装置１０５が有する受容体６０から出力される、照射光源５０以外の光源に由来する光の量は、ファーストグリーンＦＣＦの吸収特性と同様の吸収特性を有する物質、又は複数の物質の混合物を含む適合媒質１００の使用によって低減される。

なお、上述の実施形態は本発明を限定するものではなく例示するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、数多くの代替実施形態を設計することが可能である。特許請求の範囲において、括弧内の如何なる参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。用語“有する”は、請求項内に列挙された要素又は段階以外の要素又は段階の存在を排除するものではない。要素の前の用語“或る（ａ又はａｎ）”は、その要素が複数存在することを排除するものではない。複数の手段を列挙するシステムの請求項において、それらの手段のうちの複数のものが、１つ且つ同一のコンピュータ読み取り可能なソフトウェア品目又はハードウェアによって具現化されてもよい。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に用いられ得ないということを指し示すものではない。

Claims (5)

1. 不透明媒質の内部を撮像する装置に使用される適合媒質であって、不透明媒質の内部を撮像する前記装置は：
   ａ．不透明媒質を収容する受容体；
   ｂ．前記不透明媒質を照射する照射光源；
   ｃ．前記不透明媒質を照射した結果として前記受容体から出力された光を検出する光検出器ユニット；
   を有し、且つ
   当該適合媒質は、前記照射光源以外の光源からの光をフィルタリング除去するフィルタを有する、適合媒質。
2. 前記フィルタは、前記照射光源以外の光源からの光を吸収するように選定される、請求項１に記載の適合媒質。
3. 前記フィルタは、前記照射光源以外の光源からの光を散乱するように選定される、請求項１に記載の適合媒質。
4. 不透明媒質の内部を撮像する装置であって：
   ａ．不透明媒質を収容する受容体；
   ｂ．前記不透明媒質を照射する照射光源；
   ｃ．前記不透明媒質を照射した結果として前記受容体から出力された光を検出する光検出器ユニット；
   ｄ．請求項１乃至３の何れか一項に記載の適合媒質；
   を有する装置。
5. 不透明媒質の内部を撮像する医用画像収集装置であって：
   ａ．不透明媒質を収容する受容体；
   ｂ．前記不透明媒質を照射する照射光源；
   ｃ．前記不透明媒質を照射した結果として前記受容体から出力された光を検出する光検出器ユニット；
   ｄ．請求項１乃至３の何れか一項に記載の適合媒質；
   を有する医用画像収集装置。

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