JP2011229609A - 光音響波測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザー光を射出する光源と、前記レーザー光の光束を分割または変形して第二光束を形成する形成手段と、前記第二光束を、被検体の表面の照射領域に導く光学部材と、前記第二光束が照射されることにより前記被検体から発生する光音響波を取得するプローブと、を有する光音響波測定装置であって、前記光学部材は、前記被検体の表面において、前記第二光束のうち光量の小さい領域を重ね合わせるように照射するものであることを特徴とする光音響波測定装置を用いる。
【選択図】図1
Description
密度分布を得ることができる。
本明細ではPAMと称する)が提案されている。PAM装置は、主に腫瘍形成時に腫瘍周囲に形成される新生血管及び新生血管を含む吸収係数の高い領域を画像化することにより乳房中の腫瘍位置を検出する装置である。全乳房を診断するには、画像の高精細化だけでなく、一測定箇所当たりの測定領域を広げることで診察時間を短縮することも重要である。
のための安全指針」である。また、IECに準じる日本工業規格(JIS)の JIS C 6802 「レーザー製品の安全基準」にも規定がある。MPEは、単位面積当たりの放射量である放射照度の最大値である。PAM装置で大きなPA信号を得るためには、MPE以下の放射照度で生体表面の照明領域全体を均一に照明することが好ましい。
ローブを用いて光音響波を取得することが有効である。
第一工程で、不均一な光量分布を有する光源から射出された光束を、光学部材(形成手段)を用いて分割(分岐)または変形して、第二光束を形成する。レーザー光を分割(分岐)した場合は、複数の第二光束ができる。使用する光学部材に応じて、多様に分割(分
岐)及び変形した第二光束を形成することが可能である。個々の形態に関しては詳細に後述する。
図1に本実施形態の概略図を示す。図中、光束として射出光束11、分岐光束12がある。図では、光束の外縁を点線で示している。また、光学系として分岐用ビームスプリッター13、反射ミラー14、光拡散板15、反射用台形プリズム16がある。また、超音波プローブ17、緩衝部材18が、生体19に接して配置されている。光源には高エネルギーパルスレーザーを用いる。このようなレーザーでは一般的に、射出される光束の中心部分に大きい光量を持つ光量分布を有する。また、光束形状は使用するレーザー発振媒質の形状に依存するが疑似円形であることが多い。本実施形態は上記レーザー光を用いたものとして説明するが、光束の形状及び光束分布はこれに限定されない。
変換し、情報処理装置で画像再構成を行うことにより、生体内部の光吸収係数の変化を可視化し、診断に役立てることができる。
図3に本実施形態の装置の概略図を示す。図中、光束として射出光束31、分岐光束32がある。また、光学系として分岐用ナイフエッジ45度直角反射三角プリズム33(ナイフエッジプリズム)、反射用プリズム34、光拡散板35、反射用台形プリズム36がある。また、超音波プローブ37、緩衝部材38が、生体39に接して配置されている。光源には高エネルギーパルスレーザーを用いる。射出される光束は疑似円形であり光束の中心部分に大きい光量を持つ光量分布を有する。図では、光束の外縁を点線で示し、光量分布における光量が大きい部分を二点鎖線で示す。
位置するのに対して、分岐光束32で形成する生体表面照明領域では、光量分布において光量が大きい部分が外側になる。すなわち、光量分布が反転している。その結果、本実施形態では、生体表面での照射領域における光量分布差が簡便、且つ効果的に軽減される。
図5に本実施形態の装置の概略図を示す。図中、光束として射出光束51、変形光束52がある。また、光学系として分岐用円錐状光学部材53、反射用光学部材54、反射用第二光学部材56がある。また、超音波プローブ57、緩衝部材58が、生体59に接して配置されている。本図面は射出光束を含む面で装置を切断した断面図である。射出光束と同じ向きから見た場合、分岐用円錐状光学部材53は円形をしており、それを大きな円形の反射用光学部材54が取り囲んでいる。また装置を生体側からみた場合、反射用第二光学部材56も円形をしており、その真中にプローブがある。光源には高エネルギーパルスレーザーを用いる。射出される光束は疑似円形であり光束の中心部分に大きい光量を持つ光量分布を有する。図では、光束の外縁を点線で示し、光量分布の光量が大きい部分を二点鎖線で示す。
く、多くのモードが混在したマルチモード発振することが多い。マルチモード発振では、モード間の相互作用により射出口からの距離に応じて、局所的にエネルギー密度の高い領域が現れる。このような場合、分岐または変形した光束の経路に光拡散板などの拡散機能を有する光学部材を置くことも好ましい。そして、生体に照射する前に光拡散板を透過させることにより、局所的な不均一性を低減し平滑化することができる。光が拡散部材を透過したのち、生体表面で重ね合わせられることにより、照射領域全体の光量分布の均一性を更に高め、照明効率の向上を図ることが可能である。
光源から射出した光束を2分割に分岐した際の実施例を、上述した図3の概略図を用いて説明する。本実施例では、光源として、生体測定に適した近赤外領域の波長を発振することが可能な波長可変ナノ秒パルスレーザーである、Ti:saレーザーを用いる。使用波長は800nmである。Ti:saの励起レーザーには、高いエネルギー出力が得られるマルチモード発振したNd:YAGレーザーを用いる。Ti:saレーザーから射出される光束は、Ti:saレーザーの励起に用いるNd:YAGレーザーの光束の形状に大きく依存する。Ti:saレーザーの光束の形状は、円柱状Nd:YAGロッドに即した疑似円形の光束を有する。Ti:saレーザーの光量分布は光束中心の光量が大きい。
ローブ37の両脇から入射される。超音波プローブ37と生体39の間にはポリメチルペンテン製の緩衝部材38を配置されている。緩衝部材38を透過した分岐光束32が超音波プローブ37の前面に位置する生体表面を照射する。分岐光束32は、光拡散板35を透過することにより徐々に口径が拡大する。光拡散板を透過することで、局所的な光量の大きいスポット領域が平滑化される。
対して平均放射照度は18mJ/cm2である。このように、本方法を用いることにより
、光量分布差の少ない均一な照明を行い、総放射光量の大きな効果的な照明を行うことが
できる。
Claims (8)
- レーザー光を射出する光源と、
前記レーザー光の光束を分割または変形して第二光束を形成する形成手段と、
前記第二光束を、被検体の表面の照射領域に導く光学部材と、
前記第二光束が照射されることにより前記被検体から発生する光音響波を取得するプローブと、
を有する光音響波測定装置であって、
前記光学部材は、前記被検体の表面において、前記第二光束のうち光量の小さい領域を重ね合わせるように照射するものである
ことを特徴とする光音響波測定装置。 - 前記被検体の表面の照射領域におけるレーザー光の放射照度が、前記被検体の表面への最大許容照射量よりも小さいものである
ことを特徴とする請求項1に記載の光音響波測定装置。 - 前記被検体の表面に接し、光を透過する緩衝部材をさらに有し、
前記プローブと前記光学部材は、前記被検体に対して前記緩衝部材を挟んで同じ側に位置しており、
前記光学部材は、前記第二光束を屈折させ、前記プローブを避けて前記緩衝部材を経て前記被検体に照射するものである
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光音響波測定装置。 - 前記形成手段は、前記レーザー光の光量分布を維持しつつ複数の第二光束に分割するビームスプリッターである
ことを特徴とする請求項3に記載の光音響波測定装置。 - 前記レーザー光の光束は、中心部分の光量が大きい光量分布をしており、
前記形成手段は、前記レーザー光の光束を、中心部分を境界として分割して、分割した境界の近傍に由来する側で光量が大きく、元の光束の外周に由来する側で光量が小さい複数の第二光束に分割し、
前記光学部材は、前記複数の第二光束の光量が小さい側が重なり合うように前記被検体に照射する
ことを特徴とする請求項3に記載の光音響波測定装置。 - 前記形成手段は、前記レーザー光の光束を二つの第二光束に分割するナイフエッジプリズムであり、
前記光学部材は、前記第二光束を反転して光量が小さい領域を外側に配置する第一の反射用プリズムと、前記反転した第二光束を前記被検体の照射領域に導く第二の反射用プリズムを組み合わせたものである
ことを特徴とする請求項5に記載の光音響波測定装置。 - 前記形成手段は、前記レーザー光をドーナツ形状の第二光束に変形する円錐状光学部材である
ことを特徴とする請求項3に記載の光音響波測定装置。 - 前記第二光束が伝搬する経路に配置され、前記第二光束の光量分布を平滑化する光拡散板をさらに有する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光音響波測定装置。
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