JP2012061055A - 光音響イメージング装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検体に複数の方向から光を照射可能な光源と、光を照射された被検体から発生する音響波を検出する検出部と、検出した音響波から被検体情報を算出する算出部と、被検体情報から画像データを生成する生成部を有し、算出部は、複数の方向のそれぞれから異なるタイミングで光を照射した時の音響波に基づいて、それぞれの方向での照射に対応する複数の被検体情報を算出し、生成部は、被検体内の領域ごとに、複数の被検体情報に基づいて複数の被検体の画像データが生成された場合にコントラストが高くなる画像データを所定の基準に従って選択し、各領域において選択された画像データを組み合わせた画像データを生成する光音響イメージング装置を用いる。
【選択図】図2
Description
)が提案されている。
しかし、光を吸収するヘモグロビンを含む血液は生体中において表面付近から深部まで広い範囲に存在している。生体深部では届く光が減衰して弱くなり、その結果発生する信号(音響波の強度)が弱くなるため、画像のコントラストが低下し、血管像をイメージングすることが困難になる。
情報に基づいて被検体の画像データを生成する生成部とを有する光音響イメージング装置の制御方法であって、前記光源が、前記複数の方向のそれぞれから異なるタイミングで被検体に光を照射するステップと、前記算出部が、前記照射により発生した音響波に基づいて、それぞれの方向での照射に対応する複数の被検体情報を算出するステップと、前記生成部が、被検体内の領域ごとに、前記複数の被検体情報に基づいて複数の被検体の画像データが生成された場合にコントラストが高くなる画像データを、所定の基準に従って選択し、各領域において選択された画像データを合成した画像データを生成するステップと、を有することを特徴とする光音響イメージング装置の制御方法である。
以下に、図2を用いて、本発明の基本的な実施形態である、実施形態1に係るイメージング装置を説明する。
光吸収係数算出部11は、本発明の算出部に相当する。画像合成部14は、本発明の生成部に相当する。
次に、光源1から被検体にパルス光を照射する。光を吸収した被検体から発生した音響波を、アレイ型音響検出器7が、複数位置で取得し、夫々電気信号(音響信号)に変換する(S42)。
データ処理装置9の内部の光吸収係数算出部11が、音響信号に対して電気信号処理回路8が処理を行って得られた信号を用いて、透過型での光吸収係数分布を作成し、メモリA12に蓄える(S43)。
その後、光源からパルス光を照射する。光を吸収した被検体から発生した音響波を、アレイ型音響検出器7が、複数位置で取得し、夫々電気信号(音響信号)に変換する(S45)。
データ処理装置9の内部の光吸収係数算出部11が、音響信号に対して電気信号処理回路8が処理を行った信号を用いて、反射型照射体系での光吸収係数分布を作成し、メモリB13に蓄える(S46)。
最後に、得られた合成画像を表示装置10に表示する(S48)。
上記の実施形態1では、透過型の照射体系と、反射型の照射体系とを組み合わせた場合について説明した。実施形態2では、実施形態1で説明したもの以外の照射体系の組み合わせについて述べる。
この、3種以上の照射体系を組み合わせる方法では、2種類のときに比べて広い範囲でコントラストの高い画像が得られる。
画像合成部14で行われる処理方法は、実施形態1で述べられた方法だけに限定されない。ここで述べる実施形態3は、画像合成部14の処理方法以外は、実施形態1で述べたものと同様である。以下、本実施形態において、画像データの合成に用いる照射体系を選択するための所定の基準について述べる。本実施形態では、被検体の各領域で一つだけの
照射体系を選択するとは限らず、複数の照射体系で得られた画像データを選択し、重み係数を用いて合成を行うことができる。
この方法は、実施形態1において、つなぎ合わせ部分で不自然な段差が発生する場合、これを避けることができる。
なお、本発明において画像データを組み合わせるとは、実施形態1に示したように、画像データをつなぎ合わせる形態や、実施形態3に示したように画像データ同士を足し合わせたり掛け合わせたりして合成する形態を含む。
実施形態4では、本発明を、音響検出器を移動させる広範囲のイメージングに適用する場合について説明する。
図6のデータ処理装置内部においては、図3に示した実施形態1の構成に、メモリC16とメモリD17が追加されている。
次に、光源1から被検体にパルス光を照射する。光を吸収した被検体から発生した音響波を、アレイ型音響検出器7が取得し音響信号に変換する。得られた音響信号をデータ処理装置9の内部のメモリC16に蓄える(S72)。
次に、光源から被検体にパルス光を照射する。光を吸収した被検体から発生した音響波を、アレイ型音響検出器7が取得し音響信号に変換する。得られた音響信号をデータ処理装置9の内部のメモリD17に蓄える(S74)。
制御装置15を用いてアレイ型音響検出器7を移動させ、複数の位置においてS71〜S74の処理を行う。制御装置15は、被検体の全体、または所定の領域の測定が終了するまでアレイ型音響検出器の移動制御を繰り返す(S75)。
来する光吸収係数分布が記憶される。
次に、得られた各光吸収係数分布を画像合成部14にて合成する(S78)。この手法については、実施形態1や実施形態3の方法を用いることができる。
最後に、得られたデータを表示装置10に表示させる(S79)。
本実施形態では、照射体系ごとのコントラストを、測定された光吸収係数分布から得る場合について説明する。
コントラストは光吸収体の像とバックグラウンド部分の音響波の信号強度の比であることから、それぞれを測定時に求めることでコントラストを得ることができる。ここで述べる実施形態は、画像合成部14の処理方法以外は、実施形態1で述べたものと同様である。
一方で、同じ光吸収係数の光吸収体が異なる位置にある場合、それぞれから得られる音響信号の強度は、光の強さに比例する。そして、それぞれの光吸収体に到達する光の強度は、生体内を通過した距離に応じた減衰の度合いにより定まる。よって、生体の平均光吸収係数を用いて、生体内の各位置における光の減衰の度合いを計算し、これをそれぞれの位置の光吸収体の像の強度とする。この光吸収体の像の強度と上記のバックグラウンド部分の信号強度から、それぞれの照射体系ごとにコントラストを算出し、それに基づいて光吸収係数分布を合成する。
以下、本発明の実施形態1に従って測定を実施したときの結果について、具体的に記載する。また、比較対象として、透過型、反射型、両面型の各照射体系で測定を実施したときの結果も記載する。
を透過型、反射型、両面型の各照射体系で照射できるように、光学部品を調整した。また、1MHz±40%の周波数帯域を持つ2Dアレイ音響検出器を被検体に接着させた。アレイの素
子は、2mm幅、2mmピッチで、縦23×横15個並んだものである。
が行われ、音響検出器からの距離10mm〜40mmの範囲でコントラストが算出された。
また、図9は各照射体系によって得られた光吸収係数分布のMaximum Intensity Projection(MIP)であり、音響検出器はZ=0 cmの位置に、Z軸に沿う方向に設置してある。図9(a)は両面型、図9(b)は透過型、図9(c)は反射型の照射体系に対応する。図9(d)は、本実施例により得られた結果である。図9(d)の4つの矢印は各光吸収体に対応している。なお、図9(a)〜(c)でも、図9(d)に示したのと同じ位置に光吸収体がある。
透過型では、図8より、照射源近くの、音響検出器から遠い領域においてはコントラストが高くなっていることが分かる。一方、音響検出器から近い領域では光が少なくなるために、コントラストが低くなっている。このため、図9(b)に示すMIPでは、Z=1 cmに
ある光吸収体は不明瞭であった。
また、Z=1.0 cmの光吸収体も不明瞭に見えるが、これは色の表示範囲(図9(a)〜(d)それぞれの右側にある、細長いゲージで示される)が、Z=2.5cm以降にあるノイズによ
って引き上げられているためである。したがって、色の表示範囲を調整すれば、図8に示されるコントラストで光吸収体が表示される。
つなぎ合わせた。これによって、0〜50mmの全範囲において、高いコントラストとなる画
像が得られ、図9(d)に示すMIPでは4つ全ての光吸収体を明瞭に視認することができた。
Claims (10)
- 被検体に対して複数の方向から光を照射可能な光源と、
光を照射された被検体から発生する音響波を検出する検出部と、
前記検出部が検出した音響波に基づいて被検体情報を算出する算出部と、
前記被検体情報に基づいて被検体の画像データを生成する生成部と、
を有し、
前記算出部は、前記複数の方向のそれぞれから異なるタイミングで被検体に光を照射した時に発生した音響波に基づいて、それぞれの方向での照射に対応する複数の被検体情報を算出し、
前記生成部は、被検体内の領域ごとに、前記複数の被検体情報に基づいて複数の被検体の画像データが生成された場合にコントラストが高くなる画像データを、所定の基準に従って選択し、各領域において選択された画像データを組み合わせた画像データを生成することを特徴とする光音響イメージング装置。 - 前記複数の方向には、被検体に対して前記検出部と同じ側から、前記光源が光を照射する方向が含まれる
ことを特徴とする請求項1に記載の光音響イメージング装置。 - 前記複数の方向には、被検体に対して前記検出部と対向する側から、前記光源が光を照射する方向が含まれる
ことを特徴とする請求項2に記載の光音響イメージング装置。 - 前記所定の基準とは、被検体内の各領域の、前記検出部からの距離である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光音響イメージング装置。 - 前記所定の基準とは、被検体内の各領域の、前記検出部からの距離であり、
前記生成部は、前記検出部からの距離が近い側の領域では、被検体に対して前記検出部と同じ側から前記光源が光を照射した際に発生した音響波に由来する画像データを選択し、前記検出部からの距離が遠い側の領域では、被検体に対して前記検出部と対向する側から前記光源が光を照射した際に発生した音響波に由来する画像データを選択する
ことを特徴とする請求項3に記載の光音響イメージング装置。 - 前記生成部は、被検体内の領域ごとに画像データを選択する際に複数の画像データを選択することが可能であり、かつ、被検体内の各領域の前記検出部からの距離に応じて、選択した画像データに重み係数を乗じてから合成する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光音響イメージング装置。 - 前記所定の基準とは、あらかじめ前記複数の方向から生体模擬材料に光を照射して得られた音響波に由来する複数の画像データから、被検体内の領域ごとに選択された、コントラストが高くなる画像データを得られる照射の方向である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光音響イメージング装置。 - 前記生成部は、あらかじめ前記複数の方向から被検体に光を照射して得られた音響波に由来する複数の画像データから、被検体内の領域ごとに、被検体内の光吸収体とバックグラウンド部分の信号強度の比に基づくコントラストを求め、当該コントラストが高い画像データを選択する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光音響イメージング装置。 - 前記検出部の被検体に対する位置を移動させる制御部をさらに有し、
前記検出部は、移動した各位置において被検体から発生する音響波を検出する
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光音響イメージング装置。 - 被検体に対して複数の方向から光を照射可能な光源と、光を照射された被検体から発生する音響波を検出する検出部と、前記検出部が検出した音響波に基づいて被検体の被検体情報を算出する算出部と、前記被検体情報に基づいて被検体の画像データを生成する生成部とを有する光音響イメージング装置の制御方法であって、
前記光源が、前記複数の方向のそれぞれから異なるタイミングで被検体に光を照射するステップと、
前記算出部が、前記照射により発生した音響波に基づいて、それぞれの方向での照射に対応する複数の被検体情報を算出するステップと、
前記生成部が、被検体内の領域ごとに、前記複数の被検体情報に基づいて複数の被検体の画像データが生成された場合にコントラストが高くなる画像データを、所定の基準に従って選択し、各領域において選択された画像データを合成した画像データを生成するステップと、
を有することを特徴とする光音響イメージング装置の制御方法。
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