JP2014137338A - Cross-sectional image measuring device and measuring method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cross-section image measuring device and a cross-section image measuring method capable of using both of an ultrasonic image measurement and an optical measurement with a simple configuration.SOLUTION: A cross-section image measuring device 1A is constituted of an ultrasonic image measuring device 10 having an ultrasonic probe 11 and for obtaining ultrasonic image data of a first cross-section of a measurement object S, a time resolution measuring device 15 having an optical incident probe 16 and a light emission probe 17 and for obtaining time resolution waveform data of emitted light propagated inside the measurement object S by pulse measuring light, and a measurement processing device 30 for performing data processing with respect to a cross-section measurement. The measurement processing device 30 includes: an ultrasonic image generation unit 31 for generating an ultrasonic image; an optical path image generation unit 32 for generating an optical path distribution image; and a cross-section image generation unit 35 for generating a synthesized cross-section image of the ultrasonic image and the optical path distribution image.

Description

本発明は、計測対象物の断面画像を計測する断面画像計測装置、及び断面画像計測方法に関するものである。   The present invention relates to a cross-sectional image measuring apparatus and a cross-sectional image measuring method for measuring a cross-sectional image of a measurement object.

乳がん等の検査において、超音波画像計測が用いられている。超音波検査では、乳房などの計測対象物に対して、超音波プローブを当てて超音波を送信する。そして、計測対象物において反射された超音波を受信することで、計測対象物の所定断面についての超音波画像データを取得することができる(例えば、非特許文献1参照)。   Ultrasound image measurement is used in examinations such as breast cancer. In the ultrasonic examination, an ultrasonic probe is applied to an object to be measured such as a breast and ultrasonic waves are transmitted. And the ultrasonic image data about the predetermined cross section of a measurement target object can be acquired by receiving the ultrasonic wave reflected in the measurement target object (for example, refer nonpatent literature 1).

特開2001−264245号公報JP 2001-264245 A 特開2005−049238号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-049238 米国特許第6264610号公報US Pat. No. 6,264,610

Shan-Shan You et al.,"US-guided diffused optical tomography: a promising functional imagingtechnique in breast lesions", Eur Radiol Vol.20 (2010) pp.309-317Shan-Shan You et al., "US-guided diffused optical tomography: a promising functional imaging technique in breast lesions", Eur Radiol Vol.20 (2010) pp.309-317 Y. Tsuchiya, "Photon pathdistribution and optical responses of turbid media: theoretical analysis basedon the microscopic Beer-Lambert low", Phys. Med. Biol. Vol.46 (2001)pp.2067-2084Y. Tsuchiya, "Photon pathdistribution and optical responses of turbid media: theoretical analysis basedon the microscopic Beer-Lambert low", Phys. Med. Biol. Vol. 46 (2001) pp. 2067-2084 Y. Tsuchiya, "Photon pathdistribution in inhomogeneous turbid media: theoretical analysis and a methodof calculation", J. Opt. Soc. Am. A Vol.19 (2002) pp.1383-1389Y. Tsuchiya, "Photon pathdistribution in inhomogeneous turbid media: theoretical analysis and a methodof calculation", J. Opt. Soc. Am. A Vol.19 (2002) pp.1383-1389 D. Roblyer et al.,"Optical imaging of breast cancer oxyhemoglobin flare correlates withneoadjuvant chemotherapy response one day after starting treatment", PNASVol.108 (2011) pp.14626-14631D. Roblyer et al., "Optical imaging of breast cancer oxyhemoglobin flare correlates withneoadjuvant chemotherapy response one day after starting treatment", PNASVol.108 (2011) pp.14626-14631

上記した超音波画像計測では、乳がん検査等において、腫瘍の存在、場所は捉えやすいものの、その解剖学的な形態しか計測できないという問題がある。例えば、抗がん剤の効果が解剖学的な形態にまで及ぶには長時間がかかること等を考慮すると、このような超音波画像計測では検査として不十分な点がある。   The above-described ultrasonic image measurement has a problem that in the breast cancer examination or the like, the presence and location of a tumor can be easily grasped, but only its anatomical form can be measured. For example, considering that it takes a long time for the effect of the anticancer drug to reach an anatomical form, such ultrasonic image measurement is insufficient as a test.

これに対して、非特許文献1に、超音波画像計測と、計測対象物の内部での計測光の伝搬を利用した光画像計測とを併用することが記載されている(光画像計測については、例えば、特許文献1、2、非特許文献2〜4参照)。光計測によれば、腫瘍組織の代謝の状態等を計測することができる。また、光計測では、例えば、抗がん剤の効果が1日単位で現れた例が報告されている(非特許文献4)。   On the other hand, Non-Patent Document 1 describes that ultrasonic image measurement and optical image measurement using propagation of measurement light inside a measurement object are used in combination (for optical image measurement). For example, see Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 2 to 4). According to the optical measurement, the metabolic state of the tumor tissue can be measured. In optical measurement, for example, an example in which the effect of an anticancer agent appears in units of one day has been reported (Non-Patent Document 4).

しかしながら、非特許文献1に記載された構成では、超音波画像に対し、光計測で得られた計測対象物の内部情報についての再構成画像を組み合わせて用いている。このような構成では、光源や光検出器の多チャンネル化によって画像再構成を行う必要があり、そのために装置が大掛かりとなるという問題がある。   However, in the configuration described in Non-Patent Document 1, a reconstructed image of internal information of a measurement object obtained by optical measurement is used in combination with an ultrasonic image. In such a configuration, it is necessary to perform image reconstruction by increasing the number of channels of the light source and the photodetector, which causes a problem that the apparatus becomes large.

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成で超音波画像計測と、光計測とを併用することが可能な断面画像計測装置、及び断面画像計測方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides a cross-sectional image measurement apparatus and a cross-sectional image measurement method capable of using both ultrasonic image measurement and optical measurement with a simple configuration. The purpose is to provide.

このような目的を達成するために、本発明による断面画像計測装置は、(1)超音波による計測対象物の第1断面の計測に用いられる超音波プローブを有し、計測対象物に超音波プローブを当てて超音波を送信し、反射された超音波を受信することで、計測対象物の第1断面についての超音波画像データを取得する超音波画像計測装置と、(2)光による計測対象物の第2断面の計測に用いられる光入射プローブ、光出射プローブ、光入射プローブを介してパルス計測光を計測対象物に入射させる光源部、計測対象物から光出射プローブを介して出射される出射光を検出する光検出器、及び光検出器によって検出された出射光の時間分解波形データを取得する信号処理部を有する時間分解計測装置と、(3)超音波画像計測装置、及び時間分解計測装置による計測対象物の断面計測についてデータ処理を行う計測処理装置とを備え、(4)計測処理装置は、超音波画像計測装置で取得された超音波画像データに基づいて、計測対象物の第1断面についての超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、時間分解計測装置で取得された時間分解波形データに基づいて、計測対象物の第1断面についての光路分布画像を生成する光路画像生成手段と、超音波画像、及び光路分布画像が合成された計測対象物の合成断面画像を表示する断面表示画像を生成する断面画像生成手段とを有することを特徴とする。   In order to achieve such an object, a cross-sectional image measurement apparatus according to the present invention includes (1) an ultrasonic probe used for measuring a first cross section of a measurement object using ultrasonic waves, and the measurement object includes ultrasonic waves. An ultrasonic image measurement device that acquires ultrasonic image data of the first cross section of the measurement object by transmitting ultrasonic waves by applying a probe and receiving reflected ultrasonic waves; and (2) measurement by light. A light incident probe, a light emitting probe, a light source unit that makes pulse measurement light incident on the measurement object via the light incident probe, and a light emitting probe that is emitted from the measurement object via the light emitting probe. A time-resolved measurement device having a photodetector for detecting the emitted light and a signal processing unit for obtaining time-resolved waveform data of the emitted light detected by the photodetector; (3) an ultrasonic image measuring device; and time Min A measurement processing device that performs data processing on the cross-sectional measurement of the measurement object by the measurement device, and (4) the measurement processing device is configured to measure the measurement object based on the ultrasonic image data acquired by the ultrasonic image measurement device. An optical path for generating an optical path distribution image for the first cross section of the measurement object based on ultrasonic image generation means for generating an ultrasonic image for the first cross section and time-resolved waveform data acquired by the time-resolved measurement device It is characterized by having an image generation means, and a cross-sectional image generation means for generating a cross-sectional display image for displaying a combined cross-sectional image of a measurement object in which an ultrasonic image and an optical path distribution image are combined.

また、本発明による断面画像計測方法は、(1)超音波による計測対象物の第1断面の計測に用いられる超音波プローブを有し、計測対象物に超音波プローブを当てて超音波を送信し、反射された超音波を受信することで、計測対象物の第1断面についての超音波画像データを取得する超音波画像計測装置と、(2)光による計測対象物の第2断面の計測に用いられる光入射プローブ、光出射プローブ、光入射プローブを介してパルス計測光を計測対象物に入射させる光源部、計測対象物から光出射プローブを介して出射される出射光を検出する光検出器、及び光検出器によって検出された出射光の時間分解波形データを取得する信号処理部を有する時間分解計測装置とを備える断面画像計測装置に適用され、(3)超音波画像計測装置、及び時間分解計測装置による計測対象物の断面計測についてデータ処理を行う計測方法であって、(4)超音波画像計測装置で取得された超音波画像データに基づいて、計測対象物の第1断面についての超音波画像を生成する超音波画像生成ステップと、時間分解計測装置で取得された時間分解波形データに基づいて、計測対象物の第1断面についての光路分布画像を生成する光路画像生成ステップと、超音波画像、及び光路分布画像が合成された計測対象物の合成断面画像を表示する断面表示画像を生成する断面画像生成ステップとを有することを特徴とする。   Moreover, the cross-sectional image measuring method by this invention has (1) the ultrasonic probe used for the measurement of the 1st cross section of the measurement object by an ultrasonic wave, applies an ultrasonic probe to a measurement object, and transmits an ultrasonic wave. And receiving the reflected ultrasonic wave to acquire ultrasonic image data about the first cross section of the measurement object, and (2) measuring the second cross section of the measurement object with light. A light incident probe, a light emitting probe, a light source unit that makes pulse measurement light incident on the measurement object via the light incident probe, and a light detection that detects the emitted light emitted from the measurement object via the light emitting probe And (3) an ultrasonic image measurement device, and a cross-sectional image measurement device including a time-resolved measurement device having a signal processing unit that acquires time-resolved waveform data of emitted light detected by a photodetector. A measurement method for performing data processing on a cross-sectional measurement of a measurement object by a time-resolved measurement device, and (4) a first cross section of the measurement object based on ultrasonic image data acquired by the ultrasonic image measurement device An ultrasonic image generation step of generating an ultrasonic image of the optical path, and an optical path image generation step of generating an optical path distribution image of the first cross section of the measurement object based on the time-resolved waveform data acquired by the time-resolved measurement device And a cross-sectional image generation step for generating a cross-sectional display image for displaying a composite cross-sectional image of the measurement object in which the ultrasonic image and the optical path distribution image are combined.

上記した断面画像計測装置、及び断面画像計測方法では、超音波プローブを有する超音波画像計測装置と、光入射プローブ及び光出射プローブを有する光計測装置とを併用するとともに、光計測装置を、計測対象物に対する計測光としてパルス光を用いて、出射光の時間分解波形データを取得する時間分解計測装置として構成する。そして、計測対象物の第1断面についての超音波画像に対し、第2断面で計測された時間分解波形データに基づいて第1断面についての光路分布画像を生成し、それらの超音波画像と、光路分布画像とを合成して、表示装置に表示すべき最終的な断面画像としている。   In the cross-sectional image measuring device and the cross-sectional image measuring method described above, the ultrasonic image measuring device having the ultrasonic probe and the optical measuring device having the light incident probe and the light emitting probe are used together, and the optical measuring device is measured. The apparatus is configured as a time-resolved measurement device that acquires time-resolved waveform data of emitted light using pulsed light as measurement light for an object. And with respect to the ultrasonic image about the first cross section of the measurement object, an optical path distribution image about the first cross section is generated based on the time-resolved waveform data measured on the second cross section, and the ultrasonic image, The optical path distribution image is combined with the final cross-sectional image to be displayed on the display device.

このように、パルス計測光を用いた計測対象物からの出射光の時間分解計測と、それによる光路分布画像とを利用する構成によれば、例えば1チャンネルの光入射プローブ、光出射プローブのみによる光計測によっても、超音波画像に対して光路分布画像を合成した断面画像を好適に生成することができ、多チャンネル化によって画像再構成を行う構成等に比べて簡単な構成で、超音波画像計測と、光計測とを併用することが可能となる。   As described above, according to the configuration using the time-resolved measurement of the emitted light from the measurement object using the pulse measurement light and the optical path distribution image thereby, for example, only by the one-channel light incident probe and the light emitting probe Even by optical measurement, it is possible to suitably generate a cross-sectional image obtained by synthesizing an optical path distribution image with an ultrasonic image, and an ultrasonic image with a simpler configuration than a configuration that performs image reconstruction by multi-channeling. Measurement and optical measurement can be used in combination.

ここで、光の時間分解計測に基づく光路分布画像については、断面画像計測装置において、光路画像生成手段は、時間分解波形データをN個(Nは2以上の整数)の検出時間範囲に区分し、光路分布画像において、そのうちのM個(Mは1以上N以下の整数)の検出時間範囲について、対応するM個の光路分布領域を表示することが好ましい。同様に、断面画像計測方法において、光路画像生成ステップは、時間分解波形データをN個(Nは2以上の整数)の検出時間範囲に区分し、光路分布画像において、そのうちのM個(Mは1以上N以下の整数)の検出時間範囲について、対応するM個の光路分布領域を表示することが好ましい。   Here, with respect to the optical path distribution image based on the time-resolved measurement of light, in the cross-sectional image measurement device, the optical path image generation means divides the time-resolved waveform data into N detection time ranges (N is an integer of 2 or more). In the optical path distribution image, it is preferable to display M optical path distribution areas corresponding to M detection time ranges (M is an integer of 1 to N). Similarly, in the cross-sectional image measurement method, the optical path image generation step divides the time-resolved waveform data into N (N is an integer of 2 or more) detection time ranges, and M (M is the M) of the optical path distribution images. It is preferable to display M optical path distribution regions corresponding to a detection time range of 1 or more and N or less.

このように、光計測で取得された時間分解波形を、所定の時間幅で複数の検出時間範囲に区分し、そのそれぞれの時間範囲に対応する第1断面での光路分布領域を求めることにより、超音波画像に合成される光路分布画像を好適に生成することができる。   In this way, by dividing the time-resolved waveform acquired by optical measurement into a plurality of detection time ranges with a predetermined time width, and obtaining the optical path distribution region in the first cross section corresponding to each time range, An optical path distribution image synthesized with the ultrasonic image can be suitably generated.

また、断面画像計測装置は、計測処理装置が、時間分解計測装置で取得された時間分解波形データについて解析を行って、計測対象物の内部情報を取得する内部情報解析手段を有し、断面画像生成手段が、断面表示画像において、合成断面画像、及び計測対象物の内部情報を合わせて表示する構成としても良い。   In addition, the cross-sectional image measurement apparatus includes an internal information analysis unit in which the measurement processing apparatus analyzes the time-resolved waveform data acquired by the time-resolved measurement apparatus and acquires internal information of the measurement object, and the cross-sectional image The generation unit may be configured to display the combined cross-sectional image and the internal information of the measurement target in the cross-sectional display image.

同様に、断面画像計測方法は、時間分解計測装置で取得された時間分解波形データについて解析を行って、計測対象物の内部情報を取得する内部情報解析ステップを有し、断面画像生成ステップが、断面表示画像において、合成断面画像、及び計測対象物の内部情報を合わせて表示する構成としても良い。   Similarly, the cross-sectional image measurement method has an internal information analysis step of analyzing the time-resolved waveform data acquired by the time-resolved measurement device and acquiring internal information of the measurement object, and the cross-sectional image generation step includes In the cross-sectional display image, the combined cross-sectional image and the internal information of the measurement target may be displayed together.

このように、時間分解計測装置による計測結果を解析して、光路分布画像に加えて計測対象物の内部情報を取得し、断面表示画像において、超音波画像及び光路分布画像を含む合成断面画像と、計測対象物の内部情報とを合わせて表示することにより、計測対象物の内部について様々な情報を得ることが可能となる。   In this way, the measurement result by the time-resolved measurement device is analyzed, internal information of the measurement object is acquired in addition to the optical path distribution image, and in the cross-sectional display image, the composite cross-sectional image including the ultrasonic image and the optical path distribution image and By displaying together with the internal information of the measurement object, it is possible to obtain various information about the inside of the measurement object.

超音波画像計測、及び光の時間分解計測によって計測される断面については、超音波画像計測装置で計測される第1断面と、時間分解計測装置で計測される第2断面とが、互いに平行である構成を用いることができる。また、超音波画像計測装置で計測される第1断面と、時間分解計測装置で計測される第2断面とが、互いに垂直である構成を用いることができる。これらのいずれの構成によっても、超音波画像及び光路分布画像を含む合成断面画像を好適に生成することができる。   Regarding the cross section measured by ultrasonic image measurement and time-resolved measurement of light, the first cross section measured by the ultrasonic image measurement apparatus and the second cross section measured by the time-resolved measurement apparatus are parallel to each other. A configuration can be used. Further, a configuration in which the first cross section measured by the ultrasonic image measurement device and the second cross section measured by the time-resolved measurement device are perpendicular to each other can be used. With any of these configurations, a combined cross-sectional image including an ultrasonic image and an optical path distribution image can be suitably generated.

あるいは、時間分解計測装置において、時間分解計測装置で計測される第2断面が、超音波画像計測装置で計測される第1断面に対して平行であるか、垂直であるかを切り換え可能に構成されていても良い。このような構成によっても、必要に応じて計測断面を切り換えて、合成断面画像を好適に生成することができる。この場合、光入射プローブ、及び光出射プローブの少なくとも一方が複数設けられていても良い。   Alternatively, in the time-resolved measurement device, the second cross-section measured by the time-resolved measurement device can be switched between being parallel or perpendicular to the first cross-section measured by the ultrasonic image measurement device. May be. Even with such a configuration, it is possible to suitably generate a composite cross-sectional image by switching the measurement cross-section as necessary. In this case, a plurality of at least one of the light incident probe and the light emitting probe may be provided.

本発明の断面画像計測装置、及び断面画像計測方法によれば、超音波プローブを有する超音波画像計測装置と、光入射プローブ及び光出射プローブを有する光計測装置とを併用し、光計測装置を、計測対象物に対する計測光としてパルス光を用いて、出射光の時間分解波形データを取得する時間分解計測装置として構成するとともに、計測対象物の第1断面についての超音波画像に対し、第2断面で計測された時間分解波形データに基づいて第1断面についての光路分布画像を生成し、それらの超音波画像と、光路分布画像とを合成して表示用の合成断面画像とすることにより、簡単な構成で超音波画像計測と、光計測とを併用することが可能となる。   According to the cross-sectional image measuring device and the cross-sectional image measuring method of the present invention, an ultrasonic image measuring device having an ultrasonic probe and an optical measuring device having a light incident probe and a light emitting probe are used in combination. The apparatus is configured as a time-resolved measurement device that acquires time-resolved waveform data of emitted light by using pulsed light as measurement light for the measurement object, and secondly for an ultrasonic image of the first cross section of the measurement object. By generating an optical path distribution image for the first cross section based on the time-resolved waveform data measured at the cross section, and synthesizing the ultrasonic image and the optical path distribution image into a combined cross-sectional image for display, Ultrasonic image measurement and optical measurement can be used in combination with a simple configuration.

断面画像計測装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of one Embodiment of a cross-sectional image measuring device. 図1に示した断面画像計測装置における計測処理装置の具体的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the measurement processing apparatus in the cross-sectional image measuring apparatus shown in FIG. 計測対象物からの出射光の時間分解波形の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the time-resolved waveform of the emitted light from a measurement target object. 図1に示した断面画像計測装置の使用方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the usage method of the cross-sectional image measuring device shown in FIG. 時間分解計測装置による出射光の時間分解波形及び光路分布の計測について模式的に示す図である。It is a figure which shows typically about the measurement of the time-resolved waveform and optical path distribution of the emitted light by a time-resolved measuring device. 超音波画像計測装置、時間分解計測装置によって計測される第1、第2断面が互いに平行である場合の断面計測について示す図である。It is a figure shown about cross-sectional measurement in case the 1st, 2nd cross section measured by an ultrasonic image measuring device and a time-resolved measuring device is mutually parallel. 図6に示した第1、第2断面が互いに平行な場合に生成される合成断面画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the synthetic | combination cross-sectional image produced | generated when the 1st, 2nd cross section shown in FIG. 6 is mutually parallel. 時間分解計測装置によって取得される出射光の時間分解波形の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the time-resolved waveform of the emitted light acquired by the time-resolved measuring device. 超音波画像計測装置、時間分解計測装置によって計測される第1、第2断面が互いに垂直である場合の断面計測について示す図である。It is a figure shown about the cross-section measurement in case the 1st, 2nd cross section measured by an ultrasonic image measuring device and a time-resolved measuring device is mutually perpendicular. 図9に示した第1、第2断面が互いに垂直な場合に生成される合成断面画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the synthetic | combination cross-sectional image produced | generated when the 1st, 2nd cross section shown in FIG. 9 is mutually perpendicular | vertical. 腫瘍部分での光計測の計測データと、正常部分での計測データとを比較する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of comparing the measurement data of the optical measurement in a tumor part, and the measurement data in a normal part. 腫瘍部分での光計測の計測データと、正常部分での計測データとを比較する方法の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the method of comparing the measurement data of the optical measurement in a tumor part, and the measurement data in a normal part. 図1に示した断面画像計測装置を用いた超音波・光聴診器の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the ultrasonic wave and optical stethoscope using the cross-sectional image measuring apparatus shown in FIG. 断面表示画像における内部情報表示部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the internal information display part in a cross-section display image. 時間分解計測装置による出射光の時間分解波形の計測、及び計測対象物の内部情報の導出について模式的に示す図である。It is a figure which shows typically about the measurement of the time-resolved waveform of the emitted light by a time-resolved measuring device, and derivation | leading-out of the internal information of a measurement object. 超音波画像計測装置の超音波プローブ、及び時間分解計測装置の光入射プローブ、光出射プローブの構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a structure of the ultrasonic probe of an ultrasonic image measuring device, the light incident probe of a time-resolved measuring device, and a light emission probe.

以下、図面とともに本発明による断面画像計測装置及び計測方法の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。   Hereinafter, embodiments of a cross-sectional image measuring apparatus and a measuring method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.

図1は、本発明による断面画像計測装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。また、図2は、図1に示した断面画像計測装置における計測処理装置の具体的な構成を示すブロック図である。本実施形態による断面画像計測装置1Aは、計測対象物Sに対し、超音波画像計測と、光計測とを併用して断面計測を行う計測装置である。本計測装置1Aでの計測対象物Sは、例えば乳がん検査における被検者の乳房であるが、それに限定されるものではなく、本装置は様々な計測対象物に対して適用可能である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a cross-sectional image measuring apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the measurement processing apparatus in the cross-sectional image measurement apparatus shown in FIG. The cross-sectional image measurement apparatus 1A according to the present embodiment is a measurement apparatus that performs cross-sectional measurement on the measurement object S by using ultrasonic image measurement and optical measurement together. The measurement object S in the measurement apparatus 1A is, for example, a breast of a subject in a breast cancer test, but is not limited thereto, and the apparatus can be applied to various measurement objects.

図1に示した断面画像計測装置1Aは、超音波画像計測装置10と、光計測装置である時間分解計測装置15と、計測処理装置30とを備えて構成されている。   A cross-sectional image measurement apparatus 1A shown in FIG. 1 includes an ultrasonic image measurement apparatus 10, a time-resolved measurement apparatus 15 that is an optical measurement apparatus, and a measurement processing apparatus 30.

超音波画像計測装置10は、超音波による計測対象物Sの所定断面(第1断面)の計測に用いられる超音波プローブ11を有し、計測対象物Sに超音波プローブ11を当てて超音波を送信し、計測対象物Sの内部において反射された超音波をプローブ11で受信することで、計測対象物Sの第1断面についての超音波画像データを取得する。また、超音波画像計測装置10によって計測される第1断面は、計測対象物Sに接触した状態で使用される超音波プローブ11の接触面の長手方向の配置によって設定される。   The ultrasonic image measuring apparatus 10 includes an ultrasonic probe 11 used for measuring a predetermined cross section (first cross section) of the measurement target S by ultrasonic waves, and applies the ultrasonic probe 11 to the measurement target S to generate ultrasonic waves. , And the ultrasonic waves reflected in the measurement object S are received by the probe 11 to acquire ultrasonic image data for the first cross section of the measurement object S. The first cross section measured by the ultrasonic image measuring device 10 is set by the arrangement in the longitudinal direction of the contact surface of the ultrasonic probe 11 that is used in contact with the measurement object S.

時間分解計測装置15は、光による計測対象物Sの所定断面(第2断面)の計測を行う光計測装置であり、計測対象物Sへの光の入射に用いられる光入射プローブ16と、計測対象物Sからの光の出射に用いられる光出射プローブ17とを有する。これらのプローブ16、17は、計測装置10の超音波プローブ11と同様に、計測対象物Sに接触した状態で使用される。また、時間分解計測装置15によって計測される第2断面は、光入射ププローブ16の計測対象物Sとの接触位置、及び光出射プローブ17の計測対象物Sとの接触位置を含む平面によって設定される。なお、第1、第2断面ともに、計測対象物Sに対する実際の計測範囲は、通常、ある程度の厚みを有する3次元の範囲となる。   The time-resolved measurement device 15 is an optical measurement device that measures a predetermined cross section (second cross section) of the measurement object S with light, and includes a light incident probe 16 that is used for incident light on the measurement object S, and measurement. A light emitting probe 17 used for emitting light from the object S. These probes 16 and 17 are used in contact with the measuring object S, like the ultrasonic probe 11 of the measuring apparatus 10. The second cross section measured by the time-resolved measurement device 15 is set by a plane including the contact position of the light incident probe 16 with the measurement object S and the contact position of the light emitting probe 17 with the measurement object S. The In both the first and second sections, the actual measurement range for the measurement object S is usually a three-dimensional range having a certain thickness.

光入射プローブ16には、光ファイバなどの光学系を介して、光源部20が接続されている。光源部20は、パルス計測光を供給する単一または複数のパルス光源を有して構成され、光入射プローブ16を介してパルス計測光を計測対象物Sに入射させる。計測光としては、例えば、波長700nm〜1100nmの近赤外光が好適に用いられる。図1の構成においては、光源部20として、それぞれ異なる波長λ1、λ2、λ3のパルス計測光を供給する第1光源21、第2光源22、第3光源23の3個の光源を有する構成を例示している。近赤外のパルス計測光の波長λ1〜λ3は、例えばλ1=760nm、λ2=800nm、λ3=830nmに設定することができる。また、光源21〜23としては、例えば半導体レーザを用いることができる。   A light source unit 20 is connected to the light incident probe 16 via an optical system such as an optical fiber. The light source unit 20 includes a single or a plurality of pulse light sources that supply pulse measurement light, and causes the pulse measurement light to enter the measurement object S via the light incident probe 16. As the measurement light, for example, near infrared light having a wavelength of 700 nm to 1100 nm is preferably used. In the configuration of FIG. 1, the light source unit 20 includes three light sources: a first light source 21, a second light source 22, and a third light source 23 that supply pulse measurement lights having different wavelengths λ 1, λ 2, and λ 3. Illustrated. The wavelengths λ1 to λ3 of the near-infrared pulse measurement light can be set to λ1 = 760 nm, λ2 = 800 nm, and λ3 = 830 nm, for example. Further, as the light sources 21 to 23, for example, semiconductor lasers can be used.

光出射プローブ17には、光ファイバなどの光学系を介して、光検出器25が接続されている。光検出器25は、例えば微弱光を検出可能な光電子増倍管(PMT:Photomultiplier Tube)を有して構成され、計測対象物Sから光出射プローブ17を介して出射される出射光を検出して、その検出信号を出力する。光検出器25で検出される出射光は、光入射プローブ16から供給されたパルス計測光が計測対象物25の内部を散乱、吸収等しながら伝搬して、光出射プローブ17に到達した光成分である。   A light detector 25 is connected to the light emitting probe 17 via an optical system such as an optical fiber. The photodetector 25 is configured to include, for example, a photomultiplier tube (PMT) that can detect weak light, and detects the emitted light emitted from the measurement object S via the light emitting probe 17. And outputs the detection signal. The outgoing light detected by the light detector 25 propagates while the pulse measurement light supplied from the light incident probe 16 scatters and absorbs inside the measurement object 25 and reaches the light outgoing probe 17. It is.

光検出器25から出力された出射光の検出信号は、信号処理部26へと入力される。信号処理部26は、検出信号について必要な信号処理を行って、光検出器25によって検出された出射光(計測対象物Sの内部を伝搬して波形が変化したパルス計測光)の時間分解波形データを取得する。   The detection signal of the emitted light output from the photodetector 25 is input to the signal processing unit 26. The signal processing unit 26 performs necessary signal processing on the detection signal, and time-resolved waveform of the emitted light (pulse measurement light whose waveform has changed through propagation inside the measurement object S) detected by the photodetector 25. Get the data.

図1の構成においては、信号処理部26は、波高弁別器(CFD:ConstantFraction Discriminator)27と、時間−振幅変換器(TAC:Time toAmplitude Converter)28とを有して構成されている。CFD27は、計測対象物Sからの出射光による検出信号とノイズ信号とを波高によって弁別する。また、TAC28は、CFD27からの出力信号をスタート信号、光源部20からのパルス計測光と同期したトリガ信号をストップ信号として時間情報を計測し、それによって、パルス計測光に起因する出射光の時間分解波形を示す波形データを生成、出力する。   In the configuration of FIG. 1, the signal processing unit 26 includes a wave height discriminator (CFD: Constant Fraction Discriminator) 27 and a time-amplitude converter (TAC) 28. The CFD 27 discriminates the detection signal and the noise signal by the light emitted from the measurement object S based on the wave height. Further, the TAC 28 measures time information using the output signal from the CFD 27 as a start signal and the trigger signal synchronized with the pulse measurement light from the light source unit 20 as a stop signal, and thereby the time of the emitted light caused by the pulse measurement light. Generate and output waveform data indicating the decomposed waveform.

TAC28は、例えば、TAC28に入力した上記のスタート信号とストップ信号との間の時間差信号を出力する。この場合、出力された時間差信号の頻度分布によって、計測対象物Sからの出射光の時間分解波形データが得られる。ここで、図3は、計測対象物Sからの出射光の時間分解波形の例を示すグラフである。図3(a)は、波長λ1=760nmの計測光について取得された時間分解波形を示し、図3(b)は、波長λ2=800nmの計測光について取得された時間分解波形を示し、図3(c)は、波長λ3=830nmの計測光について取得された時間分解波形を示している。これらのグラフにおいて、横軸は時間(channel)を示し、縦軸は検出強度(count)を示している。また、グラフA1、A3、A5は、それぞれ装置関数(装置の分解能を表す関数)を示し、グラフA2、A4、A6は、それぞれパルス計測光が計測対象物Sの内部を伝搬した後に出射された出射光の時間分解波形を示している。   For example, the TAC 28 outputs a time difference signal between the start signal and the stop signal input to the TAC 28. In this case, time-resolved waveform data of the emitted light from the measurement object S is obtained based on the frequency distribution of the output time difference signal. Here, FIG. 3 is a graph showing an example of a time-resolved waveform of light emitted from the measurement object S. 3A shows the time-resolved waveform acquired for the measurement light having the wavelength λ1 = 760 nm, and FIG. 3B shows the time-resolved waveform acquired for the measurement light having the wavelength λ2 = 800 nm. (C) has shown the time-resolved waveform acquired about the measurement light of wavelength (lambda) 3 = 830nm. In these graphs, the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates detection intensity (count). Graphs A1, A3, and A5 show device functions (functions representing the resolution of the device), and graphs A2, A4, and A6 are emitted after the pulse measurement light propagates through the measurement object S, respectively. The time-resolved waveform of the emitted light is shown.

超音波画像計測装置10から出力された超音波画像データ、及び時間分解計測装置15の信号処理部26から出力された時間分解波形データは、それぞれ計測処理装置30へと入力される。計測処理装置30は、超音波画像計測装置10、及び時間分解計測装置15による計測対象物Sの断面計測について、必要なデータ処理を行う。   The ultrasonic image data output from the ultrasonic image measurement device 10 and the time-resolved waveform data output from the signal processing unit 26 of the time-resolved measurement device 15 are respectively input to the measurement processing device 30. The measurement processing device 30 performs necessary data processing for the cross-sectional measurement of the measurement object S by the ultrasonic image measurement device 10 and the time-resolved measurement device 15.

本実施形態の断面画像計測装置1Aにおける計測処理装置30は、図2に示すように、超音波画像生成部31と、光路画像生成部32と、内部情報解析部33と、断面画像生成部35と、画像表示制御部36とを有して構成されている。また、この計測処理装置30に対し、本装置1Aによる計測対象物Sの断面計測によって得られた断面画像、断面計測に関連する情報等を表示するための表示装置37、及び断面計測について必要な情報、指示等を入力するための入力装置38が接続されている。   As shown in FIG. 2, the measurement processing device 30 in the cross-sectional image measurement apparatus 1 </ b> A of the present embodiment includes an ultrasonic image generation unit 31, an optical path image generation unit 32, an internal information analysis unit 33, and a cross-sectional image generation unit 35. And an image display control unit 36. In addition, a display device 37 for displaying the cross-sectional image obtained by the cross-sectional measurement of the measurement object S by the apparatus 1A, information related to the cross-section measurement, and the cross-section measurement are required for the measurement processing device 30. An input device 38 for inputting information, instructions and the like is connected.

超音波画像生成部31は、超音波画像計測装置10で取得された超音波画像データに基づいて、計測対象物Sの第1断面についての超音波画像を生成する(超音波画像生成ステップ)。なお、超音波画像計測装置10から入力されるデータが、既に表示装置37に表示可能な超音波画像そのもののデータとなっている場合には、生成部31は、それをそのまま超音波画像とする。   The ultrasonic image generation unit 31 generates an ultrasonic image for the first cross section of the measurement object S based on the ultrasonic image data acquired by the ultrasonic image measurement device 10 (ultrasonic image generation step). In addition, when the data input from the ultrasonic image measuring device 10 is already the data of the ultrasonic image itself that can be displayed on the display device 37, the generating unit 31 directly uses the ultrasonic image as it is. .

光路画像生成部32は、時間分解計測装置15で取得された時間分解波形データに基づいて、計測対象物Sの第1断面についての光路分布画像を生成する(光路画像生成ステップ)。ここで、時間分解計測装置15では、上記したように計測対象物Sの第2断面について光計測が行われるが、超音波画像との画像合成(重ね合わせ)を行うため、ここでの光路分布画像は、第1断面について生成される。   The optical path image generation unit 32 generates an optical path distribution image for the first cross section of the measurement target S based on the time-resolved waveform data acquired by the time-resolved measurement device 15 (optical path image generation step). Here, in the time-resolved measurement device 15, optical measurement is performed on the second cross section of the measurement object S as described above, but since the image synthesis (superposition) with the ultrasonic image is performed, the optical path distribution here is used. An image is generated for the first cross section.

内部情報解析部33は、時間分解計測装置15で取得された時間分解波形データについて必要な解析を行って、計測対象物Sの内部情報を取得する(内部情報解析ステップ)。ここで取得される内部情報は、例えば、計測対象物Sでの光の吸収係数μなどの光学パラメータ、あるいは光学パラメータから導出されるヘモグロビン濃度などの情報である。なお、この内部情報解析部33については、不要であれば設けない構成としても良い。 The internal information analysis unit 33 performs necessary analysis on the time-resolved waveform data acquired by the time-resolved measurement device 15 and acquires internal information of the measurement object S (internal information analysis step). Internal information acquired herein is, for example, optical parameters such as the absorption coefficient mu a light at the measurement object S, or is information such as the hemoglobin concentration is derived from the optical parameters. The internal information analysis unit 33 may be configured not to be provided if unnecessary.

断面画像生成部35は、超音波画像生成部31で生成された超音波画像、及び光路画像生成部32で生成された光路分布画像を入力して、それらが合成された計測対象物Sの合成断面画像を生成し、その合成断面画像を表示装置37に表示するための断面表示画像を生成する(断面画像生成ステップ)。また、本実施形態においては、断面画像生成部35には、内部情報解析部33で取得された計測対象物Sの内部情報のデータが、合わせて入力されている。これに対応して、生成部35は、必要に応じて、合成断面画像、及び計測対象物Sの内部情報を合わせて表示するように、断面表示画像を生成する。   The cross-sectional image generation unit 35 receives the ultrasonic image generated by the ultrasonic image generation unit 31 and the optical path distribution image generated by the optical path image generation unit 32, and synthesizes the measurement object S obtained by synthesizing them. A cross-sectional image is generated, and a cross-sectional display image for displaying the combined cross-sectional image on the display device 37 is generated (cross-sectional image generation step). In the present embodiment, the internal image data of the measurement object S acquired by the internal information analysis unit 33 is also input to the cross-sectional image generation unit 35. In response to this, the generation unit 35 generates a cross-sectional display image so that the combined cross-sectional image and the internal information of the measurement target S are displayed together as necessary.

なお、断面画像生成部35において、例えば、計測対象物Sの内部情報を表示する必要がなく、超音波画像及び光路分布画像の合成断面画像のみを表示装置37に表示する場合には、合成断面画像をそのまま断面表示画像としても良い。一方、合成断面画像に加えて内部情報を表示装置37に表示する場合には、合成断面画像内に内部情報を表示する形で断面表示画像を構成しても良く、あるいは、合成断面画像とは別に内部情報を表示する形で断面表示画像を構成しても良い。また、画像表示制御部36は、断面画像生成部35において生成された断面表示画像の表示装置37への表示を制御する。   In the cross-sectional image generation unit 35, for example, when it is not necessary to display the internal information of the measurement target S and only the composite cross-sectional image of the ultrasonic image and the optical path distribution image is displayed on the display device 37, the composite cross-section is displayed. The image may be used as a cross-sectional display image as it is. On the other hand, in the case where internal information is displayed on the display device 37 in addition to the composite cross-sectional image, the cross-sectional display image may be configured such that the internal information is displayed in the composite cross-sectional image. Alternatively, the cross-sectional display image may be configured to display internal information. Further, the image display control unit 36 controls the display of the cross-sectional display image generated by the cross-sectional image generation unit 35 on the display device 37.

本実施形態による断面画像計測装置1A、及びそれによる断面画像計測方法の効果について説明する。   The effects of the cross-sectional image measuring apparatus 1A according to the present embodiment and the cross-sectional image measuring method using the same will be described.

図1、図2に示した断面画像計測装置1A、及び断面画像計測方法では、超音波プローブ11を有する超音波画像計測装置10と、光入射プローブ16及び光出射プローブ17を有する光計測装置とを併用するとともに、光計測装置を、計測対象物Sに対する計測光としてパルス光を用いて、出射光の時間分解波形データを取得する時間分解計測装置15として構成する。そして、超音波画像計測装置10で計測された計測対象物Sの第1断面についての超音波画像に対し、時間分解計測装置15で第2断面について計測された時間分解波形データに基づいて第1断面についての光路分布画像を生成し、計測処理装置30の断面画像生成部35において、それらの超音波画像と、光路分布画像とを合成して、表示装置37への計測結果の表示に用いられる最終的な断面画像を生成している。   In the cross-sectional image measuring apparatus 1A and the cross-sectional image measuring method shown in FIGS. 1 and 2, an ultrasonic image measuring apparatus 10 having an ultrasonic probe 11, and an optical measuring apparatus having a light incident probe 16 and a light emitting probe 17 are provided. In addition, the optical measurement device is configured as a time-resolved measurement device 15 that acquires time-resolved waveform data of emitted light by using pulsed light as measurement light for the measurement object S. And with respect to the ultrasonic image about the 1st cross section of the measuring object S measured with the ultrasonic image measuring device 10, based on the time-resolved waveform data measured about the 2nd cross section with the time-resolved measuring device 15, it is 1st. An optical path distribution image of the cross section is generated, and the ultrasonic image and the optical path distribution image are synthesized in the cross section image generation unit 35 of the measurement processing device 30 and used for displaying the measurement result on the display device 37. A final cross-sectional image is generated.

このように、パルス計測光を用いた計測対象物Sからの出射光の時間分解計測と、それによる光路分布画像とを利用する構成によれば、例えば1チャンネルの光入射プローブ16、光出射プローブ17のみによる光計測によっても、超音波画像計測で得られる超音波画像に対して、光計測で得られる光路分布画像を合成した断面画像を好適に生成することができる。したがって、このような構成によれば、例えば光計測において多チャンネル化によって画像再構成を行う構成等に比べて、簡単な装置構成で、超音波画像計測と、光計測とを併用して、計測対象物Sの断面計測、及びそれによる計測対象物Sについての情報取得を行うことが可能となる。   As described above, according to the configuration using the time-resolved measurement of the emitted light from the measuring object S using the pulse measurement light and the optical path distribution image thereby, for example, the one-channel light incident probe 16 and the light emitting probe are used. Also by optical measurement using only 17, a cross-sectional image obtained by synthesizing an optical path distribution image obtained by optical measurement with respect to an ultrasonic image obtained by ultrasonic image measurement can be suitably generated. Therefore, according to such a configuration, for example, compared to a configuration in which image reconstruction is performed by multi-channeling in optical measurement, measurement is performed using ultrasonic image measurement and optical measurement in combination with a simple device configuration. It becomes possible to perform cross-sectional measurement of the object S and information acquisition about the measurement object S thereby.

また、上記実施形態では、計測処理装置30において内部情報解析部33を設け、時間分解計測装置15で取得された時間分解波形データについて解析を行って、計測対象物Sの内部情報を取得するとともに、断面画像生成部35において、超音波画像及び光路分布画像の合成断面画像と、計測対象物の内部情報とを合わせて表示するように、断面表示画像を生成している。   Moreover, in the said embodiment, while providing the internal information analysis part 33 in the measurement processing apparatus 30, and analyzing the time-resolved waveform data acquired by the time-resolved measurement apparatus 15, while acquiring the internal information of the measurement target S, The cross-sectional image generation unit 35 generates a cross-sectional display image so that the combined cross-sectional image of the ultrasonic image and the optical path distribution image and the internal information of the measurement target are displayed together.

このように、時間分解計測装置15による計測結果を解析して、光路分布画像に加えて計測対象物Sの内部情報を取得し、断面表示画像において、超音波画像及び光路分布画像を含む合成断面画像と、計測対象物の内部情報とを合わせて表示することにより、計測対象物Sの内部について様々な情報を得ることが可能となる。なお、この場合の内部情報の表示方法については、上記したように様々な構成を用いることができる。   In this way, the measurement result by the time-resolved measurement device 15 is analyzed, internal information of the measurement object S is acquired in addition to the optical path distribution image, and the composite cross section including the ultrasonic image and the optical path distribution image in the cross-sectional display image By displaying the image together with the internal information of the measurement object, various information about the inside of the measurement object S can be obtained. In addition, about the display method of internal information in this case, various structures can be used as described above.

図4は、図1、図2に示した断面画像計測装置1Aの使用方法の一例を示す図である。この図4では、断面画像計測装置1Aを乳がん検査に適用する場合の使用方法を示している。この場合、計測対象物Sは被検者の乳房であり、計測装置1Aによる断面計測は、被検者を仰臥位、または半座位の姿勢にした状態で行われる。また、上記実施形態の計測装置1Aは、乳がん検査以外にも、様々な計測対象物Sの断面計測に適用可能である。   FIG. 4 is a diagram showing an example of how to use the cross-sectional image measurement apparatus 1A shown in FIGS. FIG. 4 shows a usage method when the cross-sectional image measurement apparatus 1A is applied to a breast cancer test. In this case, the measurement object S is the breast of the subject, and the cross-sectional measurement by the measuring apparatus 1A is performed in a state where the subject is in the supine position or the semi-sitting position. Moreover, 1 A of measuring devices of the said embodiment are applicable to the cross-sectional measurement of various measurement object S besides a breast cancer test | inspection.

断面画像計測装置1Aにおいて、計測処理装置30の光路画像生成部32で生成される光の時間分解計測に基づく光路分布画像については、Nを2以上の整数、Mを1以上N以下の整数として、時間分解計測装置15で取得された出射光の時間分解波形データをN個の検出時間範囲に区分するとともに、そのうちのM個の検出時間範囲について、対応するM個の光路分布領域を表示するように、光路分布画像を生成することが好ましい。   In the cross-sectional image measurement apparatus 1A, for an optical path distribution image based on time-resolved measurement of light generated by the optical path image generation unit 32 of the measurement processing apparatus 30, N is an integer of 2 or more and M is an integer of 1 to N. The time-resolved waveform data of the emitted light acquired by the time-resolved measurement device 15 is divided into N detection time ranges, and M corresponding optical path distribution regions are displayed for the M detection time ranges. Thus, it is preferable to generate an optical path distribution image.

このように、光計測で取得された計測対象物Sからの出射光の時間分解波形を、所定の時間幅で複数の検出時間範囲に区分し、そのそれぞれの時間範囲に対応する第1断面での光路分布領域を求めることにより、超音波画像に合成される光路分布画像を好適に生成することができる。また、時間分解波形を区分する時間幅については、一定の時間幅に設定しても良く、あるいは、各検出時間範囲毎に個別に時間幅を設定しても良い。   In this way, the time-resolved waveform of the light emitted from the measurement object S acquired by optical measurement is divided into a plurality of detection time ranges with a predetermined time width, and the first cross section corresponding to each time range is used. By obtaining the optical path distribution region, it is possible to suitably generate an optical path distribution image to be combined with the ultrasonic image. The time width for classifying the time-resolved waveform may be set to a constant time width, or may be set individually for each detection time range.

ここで、時間分解計測装置15による計測対象物Sの断面計測について、図5を参照して説明する。図5は、時間分解計測装置15による出射光の時間分解波形及び光路分布の計測について模式的に示す図である。図5(a)は、計測対象物Sに対するプローブの配置、及び計測対象物Sの内部で光入射プローブ16から光出射プローブ17へと計測光が伝搬する光路分布について示し、図5(b)は、光入射プローブ16から供給されるパルス計測光の時間波形を示し、図5(c)は、光出射プローブ17から出射される出射光の時間波形を示している。   Here, the cross-section measurement of the measuring object S by the time-resolved measuring device 15 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram schematically showing the measurement of the time-resolved waveform of the emitted light and the optical path distribution by the time-resolved measurement device 15. FIG. 5A shows the arrangement of the probe with respect to the measurement object S and the optical path distribution in which the measurement light propagates from the light incident probe 16 to the light emitting probe 17 inside the measurement object S. FIG. Shows the time waveform of the pulse measurement light supplied from the light incident probe 16, and FIG. 5C shows the time waveform of the emitted light emitted from the light emitting probe 17.

図5(a)に示すように、時間分解計測装置15の光入射プローブ16及び光出射プローブ17は、それぞれ計測対象物Sの表面S0上に、所定の距離をおいて配置される。光源部20から供給され、光入射プローブ16を介して計測対象物Sへと入射される計測光は、図5(b)のグラフに示すように、パルス状の光である。このようなパルス計測光に対して、光出射プローブ17を介して光検出器25及び信号処理部26によって取得される出射光の時間分解波形は、図5(c)に示すように時間的に広がった波形となる。   As shown in FIG. 5A, the light incident probe 16 and the light emitting probe 17 of the time-resolved measuring device 15 are arranged on the surface S0 of the measuring object S at a predetermined distance. The measurement light supplied from the light source unit 20 and incident on the measurement object S via the light incident probe 16 is pulsed light as shown in the graph of FIG. For such pulse measurement light, the time-resolved waveform of the emitted light acquired by the photodetector 25 and the signal processing unit 26 via the light emitting probe 17 is temporally as shown in FIG. The waveform becomes wide.

このような出射光の時間分解波形データは、光子の検出時間毎に、計測対象物Sの表面S0からみて異なる深さの情報を持っている。すなわち、時間分解波形を、図5(c)に示すように時間幅Δtで検出時間範囲1〜5に区分した場合、それに対応する光路分布領域1〜5は、図5(a)に示すように、互いに深さが異なる領域となる。   Such time-resolved waveform data of the emitted light has information of different depths as viewed from the surface S0 of the measurement object S for each photon detection time. That is, when the time-resolved waveform is divided into detection time ranges 1 to 5 by the time width Δt as shown in FIG. 5C, the corresponding optical path distribution regions 1 to 5 are as shown in FIG. In addition, the regions have different depths.

具体的には、時間分解波形データにおいて、計測光の入射タイミングから近い検出時間範囲1を選択した場合、対応する計測対象物S内での光路分布領域1は、光路長が短く計測対象物Sの表面S0からみて浅い領域となる。一方、計測光の入射タイミングから遠い検出時間範囲5を選択した場合、対応する光路分布領域5は、光路長が長く計測対象物Sの表面S0からみて深い領域となる。   Specifically, in the time-resolved waveform data, when the detection time range 1 close to the incident timing of the measurement light is selected, the optical path distribution region 1 in the corresponding measurement target S has a short optical path length and the measurement target S This is a shallow region as viewed from the surface S0 of the film. On the other hand, when the detection time range 5 far from the incident timing of the measurement light is selected, the corresponding optical path distribution region 5 has a long optical path length and is a deep region when viewed from the surface S0 of the measurement object S.

出射光の時間分解波形の全体を解析対象とした場合、その解析結果では、主に波形の中心に位置する検出時間範囲3、及び光路分布領域3の情報が得られる。このように時間波形の重心時間範囲において検出される光子は、主に、光入射プローブ−光出射プローブ間距離の半分ほどの深さの光路分布領域3を通過している。これに対して、時間分解波形において検出時間範囲1〜5のいずれかを選択して解析を行うことにより、計測対象物Sについて、表面S0からみた深さが異なる光路分布領域1〜5のそれぞれについて、必要に応じて選択的に情報を取得することができる。例えば計測対象物Sを生体とした場合、光子の検出時間範囲を順次変化させて関心領域を変化させることにより、皮膚表面近傍から深部へと、異なる深さでの生体組織と光との相互作用の情報を得ることができる。   When the entire time-resolved waveform of the emitted light is set as an analysis target, information on the detection time range 3 and the optical path distribution region 3 mainly located at the center of the waveform is obtained from the analysis result. Thus, the photons detected in the time-centroid time range of the time waveform mainly pass through the optical path distribution region 3 having a depth about half the distance between the light incident probe and the light emitting probe. On the other hand, by selecting any one of the detection time ranges 1 to 5 in the time-resolved waveform and performing analysis, each of the optical path distribution regions 1 to 5 having different depths as viewed from the surface S0 with respect to the measurement object S is obtained. The information can be selectively acquired as necessary. For example, when the measurement object S is a living body, the interaction between the living tissue and light at different depths from the skin surface to the deep part by changing the region of interest by sequentially changing the photon detection time range. Information can be obtained.

上記実施形態による断面画像計測装置1Aでは、このような時間分解計測の特性を利用して、図5(a)に示した計測対象物Sの内部での計測光の光路分布についての光路分布画像を生成し、それを超音波画像と重ね合せて表示することで、計測対象物Sの情報を効率的に取得する。光計測での具体的な光路分布画像については、例えば上記したように、時間分解波形データを区分した複数個(N個)の検出時間範囲について、そのうちの1個または複数個(M個)の検出時間範囲を選択するとともに、選択された検出時間範囲に対応する光路分布領域を、光路分布画像に表示する構成が考えられる。   In the cross-sectional image measurement apparatus 1A according to the above-described embodiment, the optical path distribution image of the optical path distribution of the measurement light inside the measurement object S shown in FIG. Is generated and superimposed on the ultrasonic image, and the information on the measurement object S is efficiently acquired. For a specific optical path distribution image in optical measurement, for example, as described above, one or a plurality (M) of detection time ranges of a plurality (N) obtained by dividing time-resolved waveform data. A configuration is conceivable in which a detection time range is selected and an optical path distribution region corresponding to the selected detection time range is displayed on the optical path distribution image.

例えば、図5において、検出時間範囲2を選択した場合には、光路分布画像において、対応する光路分布領域2のみを表示する。あるいは、光路分布画像において、光路分布領域2を表示するとともに、参考情報として、表示方法を変えて他の光路分布領域1、3〜5を合わせて表示しても良い。このような光路分布画像は、複数の検出時間範囲を同時に選択した場合においても同様に構成することができる。また、このような光路分布画像を超音波画像と重ね合せることで、表示装置37に表示する合成断面画像が生成される。また、計測対象物Sの超音波画像、光路分布画像に加えて、計測対象物Sの内部情報を取得している場合には、合成断面画像内において、または合成断面画像とは別に断面表示画像内において、得られた内部情報、例えば、被検者の乳房などの計測対象部位の内部での血液、水分、脂肪成分等についての情報をも合わせて表示しても良い。なお、光路分布画像において、時間分解波形データの波形全体を1個の検出時間範囲とした場合には、その光路分布は連続光計測時と同じになる。   For example, in FIG. 5, when the detection time range 2 is selected, only the corresponding optical path distribution region 2 is displayed in the optical path distribution image. Alternatively, in the optical path distribution image, the optical path distribution area 2 may be displayed, and as the reference information, the display method may be changed to display the other optical path distribution areas 1 and 3 to 5 together. Such an optical path distribution image can be similarly configured even when a plurality of detection time ranges are selected simultaneously. Further, by superimposing such an optical path distribution image on an ultrasonic image, a combined cross-sectional image to be displayed on the display device 37 is generated. Further, in addition to the ultrasonic image and the optical path distribution image of the measurement object S, when the internal information of the measurement object S is acquired, the cross-section display image in the composite cross-section image or separately from the composite cross-section image Inside, the obtained internal information, for example, information on blood, moisture, fat components, etc. in the measurement target region such as the breast of the subject may be displayed together. In the optical path distribution image, when the entire waveform of the time-resolved waveform data is set as one detection time range, the optical path distribution is the same as that during continuous light measurement.

計測対象物Sに対して使用される超音波プローブ11、光入射プローブ16、及び光出射プローブ17については、計測時には、プローブ11、16、17の先端面がそれぞれ計測対象物Sの表面S0に接触して、計測対象物Sへの超音波の送信、受信、及び計測光の入射、出射が可能なように配置される。また、これらのプローブ11、16、17は、別々に設けられても良く、あるいは、所定の位置関係で一体にされた複合プローブとして構成されても良い。また、複合プローブを構成する場合には、プローブ11、16、17の先端面が略同一面上に位置する構成とすることが好ましい。   Regarding the ultrasonic probe 11, the light incident probe 16, and the light emitting probe 17 used for the measurement object S, the tip surfaces of the probes 11, 16, and 17 are respectively on the surface S 0 of the measurement object S at the time of measurement. It is arranged so that it can contact and transmit and receive ultrasonic waves to the measuring object S, and allow measurement light to enter and exit. Moreover, these probes 11, 16, and 17 may be provided separately, or may be configured as a composite probe integrated in a predetermined positional relationship. Moreover, when composing a composite probe, it is preferable that the tip surfaces of the probes 11, 16, and 17 are positioned on substantially the same surface.

また、超音波画像計測装置10で計測される計測対象物Sの第1断面と、時間分解計測装置15で計測される第2断面とについては、様々に設定して良いが、例えば、第1断面と、第2断面とが、互いに平行である構成を用いることができる。また、第1断面と、第2断面とが、互いに垂直である構成を用いることができる。これらのいずれの構成によっても、超音波画像及び光路分布画像を含む合成断面画像を好適に生成することができる。   In addition, the first cross section of the measurement object S measured by the ultrasonic image measurement device 10 and the second cross section measured by the time-resolved measurement device 15 may be set variously. A configuration in which the cross section and the second cross section are parallel to each other can be used. In addition, a configuration in which the first cross section and the second cross section are perpendicular to each other can be used. With any of these configurations, a combined cross-sectional image including an ultrasonic image and an optical path distribution image can be suitably generated.

あるいは、時間分解計測装置15において、時間分解計測装置15で計測される第2断面が、超音波画像計測装置10で計測される第1断面に対して平行であるか、垂直であるかを切り換え可能に構成されていても良い。このような構成によっても、必要に応じて計測断面を切り換えて、超音波画像及び光路分布画像を含む合成断面画像を好適に生成することができる。この場合、光入射プローブ16、及び光出射プローブ17の少なくとも一方が複数設けられていても良い。また、第1断面、第2断面は、互いに平行または垂直以外で、所定角度をなすように設定しても良い。   Alternatively, the time-resolved measurement device 15 switches whether the second cross section measured by the time-resolved measurement device 15 is parallel or perpendicular to the first cross-section measured by the ultrasonic image measurement device 10. It may be configured to be possible. Even with such a configuration, it is possible to suitably generate a combined cross-sectional image including an ultrasonic image and an optical path distribution image by switching the measurement cross-section as necessary. In this case, a plurality of at least one of the light incident probe 16 and the light emitting probe 17 may be provided. The first cross section and the second cross section may be set so as to form a predetermined angle other than parallel or perpendicular to each other.

図6は、超音波画像計測装置10、時間分解計測装置15によって設定、計測される第1、第2断面が互いに平行である場合の断面計測について示す図であり、図6(a)は、計測対象物Sに対する超音波プローブ11、光入射プローブ16、光出射プローブ17の配置の側面図を示し、図6(b)は、その上面図を示している。また、図6(c)は、図6(b)と同様の上面図における第1断面、第2断面を示している。   FIG. 6 is a diagram showing cross-sectional measurement when the first and second cross-sections set and measured by the ultrasonic image measurement device 10 and the time-resolved measurement device 15 are parallel to each other, and FIG. The side view of arrangement | positioning of the ultrasonic probe 11, the light incident probe 16, and the light emission probe 17 with respect to the measuring object S is shown, FIG.6 (b) has shown the top view. FIG. 6C shows a first cross section and a second cross section in the same top view as FIG. 6B.

図6に示す構成例では、計測装置10における超音波プローブ11の先端面の長手方向と、計測装置15における光プローブ16、17の配置方向とが平行となっている。したがって、超音波画像計測装置10によって計測される計測対象物Sの第1断面P1と、時間分解計測装置15によって計測される第2断面P2とは、図6(c)に示すように平行に設定されている。なお、図6(a)の側面図においては、超音波画像計測装置10で計測される計測対象物Sの内部の腫瘍S1、及び時間分解計測装置15で計測される光路分布S2を合わせて例示している。   In the configuration example shown in FIG. 6, the longitudinal direction of the distal end surface of the ultrasonic probe 11 in the measurement apparatus 10 and the arrangement direction of the optical probes 16 and 17 in the measurement apparatus 15 are parallel. Therefore, the first cross section P1 of the measuring object S measured by the ultrasonic image measuring device 10 and the second cross section P2 measured by the time-resolved measuring device 15 are parallel as shown in FIG. Is set. In the side view of FIG. 6A, the tumor S1 inside the measurement object S measured by the ultrasonic image measurement device 10 and the optical path distribution S2 measured by the time-resolved measurement device 15 are illustrated together. doing.

図7は、図6に示したように第1、第2断面P1、P2が互いに平行な場合に生成される合成断面画像の一例を示す図である。図7(a)は、超音波プローブ11を用いて取得される計測対象物Sの第1断面P1での超音波画像を示しており、その略中心位置に腫瘍が観測されている。これに対して、図7(b)は、超音波画像に対して、光計測での光路分布画像が合成された計測対象物Sの合成断面画像を示している。ここでは、超音波画像での腫瘍に対し、白線で示す光路分布領域1〜6のうちで領域5が腫瘍に対応しており、したがって、光路分布領域5についての計測結果を解析することで、腫瘍についての情報を取得可能であることがわかる。なお、図7(b)では、参考のため、光路分布に対する光入射プローブ16、光出射プローブ17の位置を合わせて示している。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a combined cross-sectional image generated when the first and second cross sections P1 and P2 are parallel to each other as illustrated in FIG. FIG. 7A shows an ultrasonic image on the first cross section P1 of the measurement object S obtained using the ultrasonic probe 11, and a tumor is observed at the approximate center position. On the other hand, FIG.7 (b) has shown the synthetic | combination cross-sectional image of the measuring object S by which the optical path distribution image by optical measurement was synthesize | combined with respect to the ultrasonic image. Here, for the tumor in the ultrasonic image, the region 5 corresponds to the tumor among the optical path distribution regions 1 to 6 indicated by the white line. Therefore, by analyzing the measurement result for the optical path distribution region 5, It can be seen that information about the tumor can be obtained. In FIG. 7B, for reference, the positions of the light incident probe 16 and the light emitting probe 17 with respect to the optical path distribution are shown together.

図8は、このような構成において、時間分解計測装置15によって取得される出射光の時間分解波形の例を示すグラフである。この時間分解波形データでは、光入射プローブ−光出射プローブ間の距離は、30mmに設定されている。また、図8のグラフにおいて、グラフB1は波長λ=760nmの計測光を用いた場合の波形データを示し、グラフB2は波長λ=800nmの場合の波形データを示し、グラフB3は波長λ=830nmの場合の波形データを示している。また、図8のグラフでは、時間分解波形データを区分する検出時間範囲1〜6の例を合わせて示している。   FIG. 8 is a graph showing an example of the time-resolved waveform of the emitted light acquired by the time-resolved measurement device 15 in such a configuration. In this time-resolved waveform data, the distance between the light incident probe and the light emitting probe is set to 30 mm. In the graph of FIG. 8, graph B1 shows waveform data when measurement light having a wavelength λ = 760 nm is used, graph B2 shows waveform data when wavelength λ = 800 nm, and graph B3 shows wavelength λ = 830 nm. Waveform data in the case of is shown. Further, in the graph of FIG. 8, examples of detection time ranges 1 to 6 for classifying time-resolved waveform data are also shown.

図9は、超音波画像計測装置10、時間分解計測装置15によって設定、計測される第1、第2断面が互いに垂直である場合の断面計測について示す図であり、図9(a)は、計測対象物Sに対する超音波プローブ11、光入射プローブ16、光出射プローブ17の配置の側面図を示し、図9(b)は、その上面図を示している。また、図9(c)は、図9(b)と同様の上面図における第1断面、第2断面を示している。   FIG. 9 is a diagram showing cross-sectional measurement when the first and second cross-sections set and measured by the ultrasonic image measurement device 10 and the time-resolved measurement device 15 are perpendicular to each other, and FIG. The side view of arrangement | positioning of the ultrasonic probe 11, the light incident probe 16, and the light emission probe 17 with respect to the measuring object S is shown, FIG.9 (b) has shown the top view. FIG. 9C shows a first cross section and a second cross section in the same top view as FIG. 9B.

図9に示す構成例では、計測装置10における超音波プローブ11の先端面の長手方向と、計測装置15における光プローブ16、17の配置方向とが垂直となっている。したがって、超音波画像計測装置10によって計測される計測対象物Sの第1断面P1と、時間分解計測装置15によって計測される第2断面P2とは、図9(c)に示すように垂直に設定されている。なお、図9(a)の側面図においては、超音波画像計測装置10で計測される計測対象物Sの内部の腫瘍S1、及び時間分解計測装置15で計測される光路分布S2を合わせて例示している。   In the configuration example shown in FIG. 9, the longitudinal direction of the distal end surface of the ultrasonic probe 11 in the measurement apparatus 10 and the arrangement direction of the optical probes 16 and 17 in the measurement apparatus 15 are perpendicular to each other. Therefore, the first cross section P1 of the measurement object S measured by the ultrasonic image measurement device 10 and the second cross section P2 measured by the time-resolved measurement device 15 are perpendicular to each other as shown in FIG. 9C. Is set. In the side view of FIG. 9A, the tumor S1 inside the measuring object S measured by the ultrasonic image measuring device 10 and the optical path distribution S2 measured by the time-resolved measuring device 15 are illustrated together. doing.

図10は、図9に示したように第1、第2断面P1、P2が互いに垂直な場合に生成される合成断面画像の一例を示す図である。図10(a)は、超音波プローブ11を用いて取得される計測対象物Sの第1断面P1での超音波画像を示しており、その略中心位置に腫瘍が観測されている。これに対して、図10(b)は、超音波画像に対して、光計測での光路分布画像が合成された計測対象物Sの合成断面画像を示している。ここでは、超音波画像での腫瘍に対し、白線で示す光路分布領域1〜6のうちで領域5が腫瘍に対応しており、したがって、図7(b)と同様に、光路分布領域5についての計測結果を解析することで、腫瘍についての情報を取得可能であることがわかる。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a combined cross-sectional image generated when the first and second cross sections P1 and P2 are perpendicular to each other as illustrated in FIG. FIG. 10A shows an ultrasonic image on the first cross section P1 of the measurement object S obtained using the ultrasonic probe 11, and a tumor is observed at the approximate center position. On the other hand, FIG.10 (b) has shown the synthetic | combination cross-sectional image of the measuring object S by which the optical path distribution image by optical measurement was synthesize | combined with respect to the ultrasonic image. Here, with respect to the tumor in the ultrasonic image, among the optical path distribution areas 1 to 6 indicated by white lines, the area 5 corresponds to the tumor. Therefore, as in FIG. By analyzing the measurement results, it can be seen that information about the tumor can be acquired.

なお、上記した断面画像計測装置のうち、光を用いた時間分解計測装置については、例えば、浜松ホトニクス社製の単一チャンネル3波長時間分解分光システムTRS−10を用いることができる。TRS−10では、ピーク波長が760nm、800nm、830nmで、パルス幅100ps(FWHM)、繰り返し周波数5MHzのパルス光を生成する3個のレーザダイオードが、計測光源として用いられる。   Of the above-described cross-sectional image measurement devices, for a time-resolved measurement device using light, for example, a single channel three-wavelength time-resolved spectroscopy system TRS-10 manufactured by Hamamatsu Photonics can be used. In TRS-10, three laser diodes that generate pulsed light having peak wavelengths of 760 nm, 800 nm, and 830 nm, a pulse width of 100 ps (FWHM), and a repetition frequency of 5 MHz are used as measurement light sources.

計測光源からのパルス計測光は、GI型、コア径200μm、NA0.25のライトガイドを介して計測対象物へと供給される。計測光の照射パワーの上限は、各波長で約30μWである。計測対象物を通過した光は、径3mm、NA0.21のファイババンドルによって収集され、単一光子検出のための高速光電子増倍管へと伝送される。出射光の時間波形は、時間相関単一光子計数法による時間分解計測によって取得される。また、この場合の最小データ取得時間は、例えば100msである。   Pulse measurement light from the measurement light source is supplied to the measurement object via a light guide having a GI type, a core diameter of 200 μm, and an NA of 0.25. The upper limit of the measurement light irradiation power is about 30 μW at each wavelength. The light that has passed through the measurement object is collected by a fiber bundle having a diameter of 3 mm and NA of 0.21, and is transmitted to a high-speed photomultiplier tube for single photon detection. The time waveform of the emitted light is acquired by time-resolved measurement using a time-correlated single photon counting method. In this case, the minimum data acquisition time is, for example, 100 ms.

図1、図2に示した断面画像計測装置1Aによる計測対象物Sの検査について、乳がん検査を例として説明する。断面画像計測装置1Aを乳がん検査に適用(図4参照)する場合、腫瘍部分(ターゲット)での光計測の計測データと、他の正常部分(リファレンス)での計測データとを比較することが必要となる場合がある。   The examination of the measuring object S by the cross-sectional image measuring apparatus 1A shown in FIGS. 1 and 2 will be described by taking a breast cancer examination as an example. When the cross-sectional image measurement apparatus 1A is applied to breast cancer examination (see FIG. 4), it is necessary to compare the measurement data of the optical measurement at the tumor part (target) with the measurement data at the other normal part (reference). It may become.

そのような場合には、例えば、図11(a)、(b)に示すように、健側の乳房(計測対象物)S6について、プローブPを配置して正常部分についてのリファレンスとなる光計測を行い、一方、計測ターゲットの腫瘍S5を有する患側の乳房S7についても、同様にプローブPを配置して腫瘍部分についての光計測を行う。そして、それらの計測データを比較することで、腫瘍S5についてのデータ解析、内部情報取得等を行う構成を用いることができる。   In such a case, for example, as shown in FIGS. 11A and 11B, for the healthy breast (measurement object) S6, the probe P is arranged and the optical measurement serving as a reference for the normal part is performed. On the other hand, for the affected breast S7 having the measurement target tumor S5, the probe P is similarly arranged to perform optical measurement on the tumor portion. And the structure which performs the data analysis, internal information acquisition, etc. about tumor S5 can be used by comparing those measurement data.

あるいは、例えば、図12(a)、(b)に示すように、健側の乳房S6については、プローブを配置しての光計測を行わず、計測ターゲットの腫瘍S5を有する患側の乳房S7について、腫瘍S5を含む部分、及び含まない部分に対してプローブPを配置して同一深度で光計測を行うことで、正常部分についてのリファレンスとなる光計測、及び腫瘍部分についての光計測の両者を行う構成を用いることができる。なお、このようなターゲット、リファレンスの光計測については、具体的な計測対象物S、及び計測、検査の内容等に応じて、具体的には様々な方法を用いることができる。   Alternatively, for example, as shown in FIGS. 12A and 12B, for the healthy breast S6, the optical measurement is not performed with the probe placed, and the affected breast S7 having the measurement target tumor S5. By arranging the probe P for the portion including the tumor S5 and the portion not including the tumor S5 and performing optical measurement at the same depth, both the optical measurement serving as a reference for the normal portion and the optical measurement for the tumor portion are performed. The configuration to be performed can be used. For such target and reference optical measurements, various methods can be used specifically according to the specific measurement object S and the contents of measurement and inspection.

上記した構成例による断面画像計測装置1A、及び計測方法は、例えば、腫瘍を含む病変部位の経過観察などに好適に用いることができる。一方で、図1、図2に示した断面画像計測装置1Aは、病変部位の探索に用いることも可能である。すなわち、例えば、現在臨床現場で使用されている聴診器で、医者が直接に患者の身体に聴診器を接触させ、患者の健康状態をバイタルサイン(呼吸音、心音、心雑音、血管雑音など)で探るように、上記構成の断面画像計測装置についても、聴診器と同様に測定者が被検者の身体にプローブを押し当て、超音波画像、及び皮膚表面から体内の深さ最大数センチまでの光学特性の情報等を取得する超音波・光聴診器として用いることが可能である。   The cross-sectional image measurement apparatus 1A and the measurement method according to the above configuration example can be suitably used for, for example, the follow-up observation of a lesion site including a tumor. On the other hand, the cross-sectional image measurement apparatus 1A shown in FIGS. 1 and 2 can also be used for searching for a lesion site. That is, for example, with a stethoscope currently used in clinical practice, the doctor directly touches the patient's body with the stethoscope, and the patient's health status is vital signs (breathing sound, heart sound, heart noise, vascular noise, etc.) As for the cross-sectional image measuring device having the above configuration, as in the case of the stethoscope, the measurer presses the probe against the subject's body, and the ultrasonic image and the maximum depth of several centimeters from the skin surface to the inside of the body. It can be used as an ultrasonic / optical stethoscope that acquires information on the optical characteristics of the light.

このような超音波・光聴診器は、被検者での計測部位については、頭部、胸部、腹部、四肢はもちろん、全身のどこでも適用可能であり、これにより、測定者が患部を探索的に発見することができる。超音波・光聴診器によって計測される計測部位での光学特性、内部情報は、具体的には例えばヘモグロビン、水、脂肪等の情報であり、これらの内部情報を取得することにより、組織の代謝状態等を超音波画像と同時に計測することができ、場合によっては癌などの病変部位を発見することが可能である。   Such an ultrasonic / optical stethoscope can be applied to any part of the subject, not only the head, chest, abdomen, and extremities, but also the whole body. Can be found in. The optical characteristics and internal information at the measurement site measured by the ultrasonic / optical stethoscope are specifically information on, for example, hemoglobin, water, fat, etc., and by acquiring these internal information, tissue metabolism is obtained. The state and the like can be measured simultaneously with the ultrasound image, and in some cases, a lesion site such as cancer can be found.

図13は、図1に示した断面画像計測装置1Aを用いた超音波・光聴診器の構成の一例を示す図であり、図13(a)は斜視図を示し、図13(b)は正面図を示している。図13に示す超音波・光聴診器50は、被検者の計測対象部位Sとの接触面51に、超音波プローブ11の先端面、2個の光入射プローブ(光入射ファイバ)16の先端面、及び2個の光出射プローブ(光出射ファイバ)17の先端面が設けられた複合プローブとして構成されている。超音波・光聴診器50の大きさは、例えば接触面51の直径が50mm〜100mm程度である。   13 is a diagram showing an example of the configuration of an ultrasonic / optical stethoscope using the cross-sectional image measurement apparatus 1A shown in FIG. 1, FIG. 13 (a) is a perspective view, and FIG. 13 (b) is a perspective view. A front view is shown. The ultrasonic / optical stethoscope 50 shown in FIG. 13 has a tip surface of the ultrasonic probe 11 and a tip of two light incident probes (light incident fibers) 16 on the contact surface 51 with the measurement target site S of the subject. It is configured as a composite probe provided with a surface and the tip surface of two light emitting probes (light emitting fibers) 17. As for the size of the ultrasonic / optical stethoscope 50, for example, the diameter of the contact surface 51 is about 50 mm to 100 mm.

この聴診器50では、図13(b)の正面図に各プローブの配置を示すように、光入射プローブ16、及び光出射プローブ17の組合せを選択することで、時間分解計測装置で計測される第2断面が、超音波画像計測装置で計測される第1断面に対して互いに平行であるか、垂直であるかを切り換え可能に構成されている。また、プローブ11、16、17と、被検者(患者)との接触面51は、例えば端面のシートの張替えで清潔に保つことにより、被検者間での2次感染等を防止することができる。   In this stethoscope 50, the combination of the light incident probe 16 and the light emitting probe 17 is selected as shown in the front view of FIG. The second cross section is configured to be switchable between being parallel to and perpendicular to the first cross section measured by the ultrasonic image measuring apparatus. In addition, the contact surface 51 between the probe 11, 16, 17 and the subject (patient) is kept clean by, for example, changing the sheet on the end face, thereby preventing secondary infection between subjects. Can do.

また、このような超音波・光聴診器50では、例えば操作ボタン、フットスイッチ、端面接触スイッチ等を設けて、その操作を行う構成を用いることができる。図13(a)では、聴診器50の側面において、計測開始指示スイッチ52、光プローブの平行/垂直切り換えスイッチ53、シャッター開閉指示スイッチ54、及び測定深度の変更指示スイッチ55が設けられた構成を例示している。また、光プローブと、被検者との接触部位付近には、外来光の影響を防ぐための遮光材を設ける構成としても良い。   In addition, in such an ultrasonic / optical stethoscope 50, for example, an operation button, a foot switch, an end surface contact switch, and the like can be provided to perform the operation. In FIG. 13A, a configuration in which a measurement start instruction switch 52, an optical probe parallel / vertical switching switch 53, a shutter opening / closing instruction switch 54, and a measurement depth change instruction switch 55 are provided on the side surface of the stethoscope 50 is shown. Illustrated. Moreover, it is good also as a structure which provides the light-shielding material for preventing the influence of extraneous light in the contact part vicinity of an optical probe and a subject.

また、このような構成において、超音波画像、及び光路分布画像に加えて、計測対象物Sの内部情報を光計測の計測結果から取得する場合、得られた内部情報を病変部位の探索に利用することができる。この場合、表示装置37(図1参照)に表示される、超音波画像及び光路分布画像の合成断面画像を含む断面表示画像については、例えば、断面表示画像内において、合成断面画像表示部とは別に内部情報の計測結果表示部を設け、合成断面画像とは別に内部情報を表示する構成を用いることができる。   In such a configuration, in addition to the ultrasonic image and the optical path distribution image, when the internal information of the measurement object S is acquired from the measurement result of the optical measurement, the obtained internal information is used for searching the lesion site. can do. In this case, for the cross-sectional display image including the composite cross-sectional image of the ultrasonic image and the optical path distribution image displayed on the display device 37 (see FIG. 1), for example, in the cross-sectional display image, the composite cross-sectional image display unit is A configuration in which a measurement result display unit for internal information is provided separately and the internal information is displayed separately from the combined cross-sectional image can be used.

図14は、断面表示画像において、合成断面画像表示部とは別に設けられる内部情報表示部の構成の一例を示す図である。図14に示す内部情報表示部では、時間分解波形データを区分した検出時間範囲1〜6、及び対応する光路分布領域1〜6(例えば図7、8参照)に対し、光路分布領域1〜6のそれぞれについて、光計測で得られた光学特性の数値範囲をグラフ形式で図示している。このような内部情報を合成断面画像に加えて表示、参照することにより、病変部位の探索等を効率的に行うことができる。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a configuration of an internal information display unit provided separately from the composite cross-sectional image display unit in the cross-sectional display image. In the internal information display unit shown in FIG. 14, the optical path distribution regions 1 to 6 with respect to the detection time ranges 1 to 6 in which the time-resolved waveform data is divided and the corresponding optical path distribution regions 1 to 6 (see, for example, FIGS. 7 and 8). For each of these, the numerical range of the optical characteristics obtained by optical measurement is shown in a graph format. By displaying and referring to such internal information in addition to the combined cross-sectional image, it is possible to efficiently search for a lesion site.

図1、図2に示した断面画像計測装置1Aにおける計測対象物Sの内部情報の取得方法について説明する。なお、以下に示す内部情報の取得方法については、例えば、非特許文献2、3を参照することができる。   A method for acquiring internal information of the measurement object S in the cross-sectional image measurement apparatus 1A shown in FIGS. 1 and 2 will be described. For example, Non-Patent Documents 2 and 3 can be referred to for the internal information acquisition method described below.

また、図15は、時間分解計測装置15による出射光の時間分解波形の計測、及び計測対象物Sの内部情報の導出について模式的に示す図である。図15(a)は、パルス計測光の時間波形を示し、図15(b)は、計測対象物Sからの出射光の時間波形を示し、図15(c)は、計測対象物Sに対するプローブの配置、計測対象物Sの内部での計測光の光路分布、及び内部情報について示している。また、図15(b)のグラフにおいて、グラフC1は、参照試料を計測対象物Sとしたリファレンス計測における出射光の時間分解波形を示し、グラフC2は、目的試料を計測対象物Sとしたターゲット計測における出射光の時間分解波形を示している。   FIG. 15 is a diagram schematically showing the measurement of the time-resolved waveform of the emitted light and the derivation of the internal information of the measurement object S by the time-resolved measurement device 15. 15A shows a time waveform of pulse measurement light, FIG. 15B shows a time waveform of light emitted from the measurement object S, and FIG. 15C shows a probe for the measurement object S. , The optical path distribution of the measurement light inside the measurement object S, and the internal information. Further, in the graph of FIG. 15B, a graph C1 shows a time-resolved waveform of the emitted light in the reference measurement with the reference sample as the measurement object S, and a graph C2 shows a target with the measurement sample S as the target sample. The time-resolved waveform of the emitted light in the measurement is shown.

パルス計測光を用いた時間分解計測の計測結果に対する解析アルゴリズムにおいても、例えば連続光を用いた光計測の場合の画像化アルゴリズムと同様に、吸光度の変化は光路長と吸収係数の積の変化に等しい、というMicroscopic Beer-Lambert則が、個々の検出時刻tでも成り立つと考えて良い。   In the analysis algorithm for the measurement result of time-resolved measurement using pulsed measurement light, for example, as with the imaging algorithm in the case of optical measurement using continuous light, the change in absorbance is the change in the product of the optical path length and absorption coefficient. It can be considered that the microscopic Beer-Lambert rule of being equal holds at each detection time t.

したがって、リファレンスの計測結果における基準検出光量R(t)と、ターゲットの計測結果における検出光量I(t)との差について考えると、リファレンスの吸収係数をμa−ref、ターゲットの吸収係数をμとすると、生体などの計測対象物内の吸収係数の変化量Δμはμ−μa−refとなり、その時間分解光路長l(t)との関係は、下記の(1)式のように表される。

また、図15(b)、(c)には、時刻tでの時間分解波形における光量R(t)、I(t)、計測対象物S内での時間分解光路長分布l(t)、及び吸収係数変化量Δμについて示している。なお、光路長分布において、i=1〜nであり、また、nは領域内のボクセル数である。
Therefore, considering the difference between the reference detected light amount R (t) in the reference measurement result and the detected light amount I (t) in the target measurement result, the reference absorption coefficient is μ a-ref , and the target absorption coefficient is μ If a , the amount of change Δμ a of the absorption coefficient in the measurement object such as a living body is μ a −μ a−ref , and the relationship with the time-resolved optical path length l (t) is expressed by the following equation (1). It is expressed as follows.

15B and 15C show the light amounts R (t 1 ) and I (t 1 ) in the time-resolved waveform at time t 1 and the time-resolved optical path length distribution l i in the measurement object S. (T 1 ) and absorption coefficient change amount Δμ a are shown. In the optical path length distribution, i = 1 to n, and n is the number of voxels in the region.

具体的に、計測対象物Sを生体として、生体S内のヘモグロビン濃度を求めることを考える。この場合、ヘモグロビン濃度の絶対値を求めるには、近赤外の波長域から2個以上の計測光用の波長λを選択する。そして、その波長での吸収係数の変化量にリファレンスの各波長の吸収係数を加算し、下記(2)式

によって絶対値の吸収係数を求める。
Specifically, it is assumed that the hemoglobin concentration in the living body S is obtained using the measuring object S as a living body. In this case, in order to obtain the absolute value of the hemoglobin concentration, two or more wavelengths λ for measurement light are selected from the near infrared wavelength region. Then, the absorption coefficient of each wavelength of the reference is added to the amount of change of the absorption coefficient at that wavelength, and the following equation (2)

To obtain the absolute absorption coefficient.

各波長における吸収係数は、下記の(3)式

に示すように、各物質の濃度とモル吸光係数の積の和として表される。したがって、これらの連立方程式を解くことにより、(4)式及び(5)式


に示すオキシヘモグロビン(HbO)、デオキシヘモグロビン(Hb)の濃度、及び酸素飽和度(SO)を求めることができる。
The absorption coefficient at each wavelength is expressed by the following equation (3)

As shown in Fig. 4, it is expressed as the sum of products of the concentration of each substance and the molar extinction coefficient. Therefore, by solving these simultaneous equations, the equations (4) and (5)


The concentration of oxyhemoglobin (HbO 2 ), deoxyhemoglobin (Hb) and oxygen saturation (SO 2 ) shown in FIG.

ここで、上記の式において、μa,λは波長λでの吸収係数であり、ελ HbO2は波長λでのオキシヘモグロビンのモル吸光係数であり、ελ Hbは波長λでのデオキシヘモグロビンのモル吸光係数であり、ελ H2Oは波長λでの水のモル吸光係数であり、CHbO2は波長λでのオキシヘモグロビン濃度であり、CHbは波長λでのデオキシヘモグロビン濃度であり、CH2Oは波長λでの水濃度である。また、Absλ bgは波長λでの吸収のバックグラウンドである。また、上記において、生体組織内部の水の濃度は、60%と仮定することができる。また、例えば乳房の場合、水の濃度は20%程度となる。 Where μ a, λ is the absorption coefficient at wavelength λ, ε λ HbO 2 is the molar extinction coefficient of oxyhemoglobin at wavelength λ, and ε λ Hb is the deoxyhemoglobin concentration at wavelength λ. Is the molar extinction coefficient, ε λ H2O is the molar extinction coefficient of water at wavelength λ, C HbO2 is the oxyhemoglobin concentration at wavelength λ, C Hb is the deoxyhemoglobin concentration at wavelength λ, and C H2O Is the water concentration at wavelength λ. Abs λ bg is an absorption background at wavelength λ. In the above description, the concentration of water inside the living tissue can be assumed to be 60%. For example, in the case of a breast, the concentration of water is about 20%.

このような計測を乳がん検査に適用する場合、例えば以下のような手順が考えられる。計測は被検者を仰臥位、または半座位の姿勢にして行う。プローブを計測対象物Sである被検者の乳房に当て、測定対象範囲の平均的な光学パラメータを算出する。そして、その値を元に光路長分布を再計算するか、あるいは、あらかじめ計算しておいた光路長分布の中から適合するものを選択する。   When such measurement is applied to a breast cancer test, for example, the following procedure can be considered. The measurement is performed with the subject in a supine or semi-sitting position. The probe is applied to the subject's breast, which is the measurement object S, and an average optical parameter in the measurement target range is calculated. Then, the optical path length distribution is recalculated based on the value, or a suitable one is selected from the optical path length distributions calculated in advance.

このような構成において、超音波画像(エコー画像)と光路分布画像との合成断面画像を用いることにより、超音波画像を利用して関心領域の光計測を適切に行うことが可能となる。また、時間分解波形に対して設定される検出時間範囲(時間ゲート)を変えることで関心領域を変更することができ、その結果を超音波画像と光路分布画像との合成断面画像を表示した表示装置37上で確認することができる(例えば、図7参照)。   In such a configuration, by using the combined cross-sectional image of the ultrasonic image (echo image) and the optical path distribution image, it becomes possible to appropriately perform optical measurement of the region of interest using the ultrasonic image. In addition, the region of interest can be changed by changing the detection time range (time gate) set for the time-resolved waveform, and the result is displayed as a composite cross-sectional image of the ultrasound image and the optical path distribution image. This can be confirmed on the device 37 (see, for example, FIG. 7).

なお、乳がん検査において、リファレンス及びターゲットの計測を行う場合(図11、12参照)、リファレンスとしては、(1)左右の乳房のどちらかをリファレンスとする方法を用いることができ、あるいは、(2)1つの波長の時間分解応答波形をリファレンス波形とする方法を用いることもできる。ただし、(2)の場合で、ヘモグロビン濃度を求めるには、3波長以上の計測光を用いて光計測を行う必要がある。   In the case of measuring a reference and a target in breast cancer examination (see FIGS. 11 and 12), as a reference, (1) a method using either the left or right breast as a reference can be used, or (2 It is also possible to use a method in which a time-resolved response waveform of one wavelength is used as a reference waveform. However, in the case of (2), in order to obtain the hemoglobin concentration, it is necessary to perform optical measurement using measurement light having three or more wavelengths.

計測対象物Sに対する超音波画像計測装置10での超音波プローブ11、及び時間分解計測装置15での光入射プローブ16、光出射プローブ17の構成について、さらに説明する。図16は、超音波プローブ11、光入射プローブ16、光出射プローブ17を含む計測プローブの構成の例を示す図である。   The configurations of the ultrasonic probe 11 in the ultrasonic image measuring device 10 and the light incident probe 16 and the light emitting probe 17 in the time-resolved measuring device 15 for the measurement object S will be further described. FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a configuration of a measurement probe including the ultrasonic probe 11, the light incident probe 16, and the light emitting probe 17.

図16(a)に示す構成例では、超音波プローブ11、光入射プローブ16、及び光出射プローブ17を含む計測プローブ61の全体を、乳房などの計測対象物S上で、計測対象物Sを平らにしながら手動で移動させることで計測を行う。また、図16(b)に示す構成例では、計測プローブ62において、白丸で示す光入射プローブ16、及び黒丸で示す光出射プローブ17が、それぞれ4個ずつ設けられており、矢印63によって示すように、光計測に使用する光入射プローブ、光出射プローブの組合せを順に変更することで、超音波計測及び光計測での計測断面を変更することができる。また、このような計測断面の変更については、超音波計測に用いるプローブ11に対して、光計測に用いるプローブ16、17を1組のみ設け、その光プローブ16、17を超音波プローブ11を中心として回転させることにより、計測断面を変更する構成としても良い。   In the configuration example shown in FIG. 16A, the entire measurement probe 61 including the ultrasonic probe 11, the light incident probe 16, and the light emitting probe 17 is placed on the measurement object S such as a breast. Measure by manually moving while flattening. In the configuration example shown in FIG. 16B, the measurement probe 62 includes four light incident probes 16 indicated by white circles and four light emission probes 17 indicated by black circles, as indicated by arrows 63. Moreover, the measurement cross section in ultrasonic measurement and optical measurement can be changed by sequentially changing the combination of the light incident probe and the light emitting probe used for optical measurement. For such a change in the measurement cross section, only one set of probes 16 and 17 used for optical measurement is provided for the probe 11 used for ultrasonic measurement, and the optical probes 16 and 17 are centered on the ultrasonic probe 11. It is good also as a structure which changes a measurement cross section by rotating as follows.

また、図16(c)に示す構成例では、計測対象物S上に透明板64を配置して、その上に超音波プローブ11、光入射プローブ16、及び光出射プローブ17を含む計測プローブ65を配置し、この計測プローブ65が自動的に移動する構成を示している。この場合、乳房などの計測対象物S上の透明板64は、計測対象物Sを圧迫して、計測プローブ65がスムーズに移動できるようにする。   Further, in the configuration example shown in FIG. 16C, the transparent plate 64 is disposed on the measurement object S, and the measurement probe 65 including the ultrasonic probe 11, the light incident probe 16, and the light emitting probe 17 thereon. Is shown, and the measurement probe 65 automatically moves. In this case, the transparent plate 64 on the measurement target S such as a breast presses the measurement target S so that the measurement probe 65 can move smoothly.

本発明による断面画像計測装置、及び断面画像計測方法は、上記した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、超音波画像計測装置、時間分解計測装置、及びそれらのプローブの構成については、図1、図2はその一例を示すものであり、具体的には様々な構成を用いて良い。また、光計測によって取得される光路分布画像については、例えば、光入射プローブ−光出射プローブ間の距離を変化させて、その際の光路分布の変化を表示する構成など、具体的には上記した構成例以外にも様々な構成を用いることが可能である。   The cross-sectional image measuring device and the cross-sectional image measuring method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments and configuration examples, and various modifications are possible. For example, FIG. 1 and FIG. 2 show examples of the configurations of the ultrasonic image measuring device, the time-resolved measuring device, and their probes. Specifically, various configurations may be used. For the optical path distribution image acquired by optical measurement, for example, the configuration in which the distance between the light incident probe and the light emitting probe is changed and the change in the optical path distribution at that time is displayed. Various configurations other than the configuration examples can be used.

本発明は、簡単な構成で超音波画像計測と、光計測とを併用することが可能な断面画像計測装置、及び断面画像計測方法として利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a cross-sectional image measurement device and a cross-sectional image measurement method that can use ultrasonic image measurement and optical measurement in combination with a simple configuration.

1A…断面画像計測装置、S…計測対象物、10…超音波画像計測装置、11…超音波プローブ、15…時間分解計測装置、16…光入射プローブ、17…光出射プローブ、20…光源部、21…第1光源、22…第2光源、23…第3光源、25…光検出器、26…信号処理部、27…CFD、28…TAC、
30…計測処理装置、31…超音波画像生成部、32…光路画像生成部、33…内部情報解析部、35…断面画像生成部、36…画像表示制御部、37…表示装置、38…入力装置、
50…超音波・光聴診器、51…接触面、52…計測開始指示スイッチ、53…光プローブ切り換えスイッチ、54…シャッター開閉指示スイッチ、55…測定深度変更指示スイッチ、61、62、65…計測プローブ、63…回転方向、64…透明板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A ... Cross-sectional image measuring device, S ... Measurement object, 10 ... Ultrasonic image measuring device, 11 ... Ultrasonic probe, 15 ... Time-resolved measuring device, 16 ... Light incident probe, 17 ... Light emitting probe, 20 ... Light source part 21 ... 1st light source, 22 ... 2nd light source, 23 ... 3rd light source, 25 ... Photodetector, 26 ... Signal processing part, 27 ... CFD, 28 ... TAC,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Measurement processing apparatus, 31 ... Ultrasonic image generation part, 32 ... Optical path image generation part, 33 ... Internal information analysis part, 35 ... Cross-sectional image generation part, 36 ... Image display control part, 37 ... Display apparatus, 38 ... Input apparatus,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 ... Ultrasonic and optical stethoscope, 51 ... Contact surface, 52 ... Measurement start instruction switch, 53 ... Optical probe changeover switch, 54 ... Shutter opening / closing instruction switch, 55 ... Measurement depth change instruction switch, 61, 62, 65 ... Measurement Probe, 63 ... rotating direction, 64 ... transparent plate.

Claims (12)

超音波による計測対象物の第1断面の計測に用いられる超音波プローブを有し、前記計測対象物に前記超音波プローブを当てて超音波を送信し、反射された超音波を受信することで、前記計測対象物の前記第1断面についての超音波画像データを取得する超音波画像計測装置と、
光による前記計測対象物の第2断面の計測に用いられる光入射プローブ、光出射プローブ、前記光入射プローブを介してパルス計測光を前記計測対象物に入射させる光源部、前記計測対象物から前記光出射プローブを介して出射される出射光を検出する光検出器、及び前記光検出器によって検出された出射光の時間分解波形データを取得する信号処理部を有する時間分解計測装置と、
前記超音波画像計測装置、及び前記時間分解計測装置による前記計測対象物の断面計測についてデータ処理を行う計測処理装置とを備え、
前記計測処理装置は、
前記超音波画像計測装置で取得された前記超音波画像データに基づいて、前記計測対象物の前記第1断面についての超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、
前記時間分解計測装置で取得された前記時間分解波形データに基づいて、前記計測対象物の前記第1断面についての光路分布画像を生成する光路画像生成手段と、
前記超音波画像、及び前記光路分布画像が合成された前記計測対象物の合成断面画像を表示する断面表示画像を生成する断面画像生成手段と
を有することを特徴とする断面画像計測装置。
By having an ultrasonic probe used for measuring the first cross section of the measurement object by ultrasonic waves, applying the ultrasonic probe to the measurement object, transmitting ultrasonic waves, and receiving reflected ultrasonic waves An ultrasonic image measurement device that acquires ultrasonic image data about the first cross section of the measurement object;
A light incident probe, a light emitting probe, a light source unit that causes pulsed measurement light to be incident on the measurement object via the light incident probe, and the measurement object from the measurement object; A time-resolved measuring device having a photodetector for detecting the emitted light emitted through the light emitting probe, and a signal processing unit for obtaining time-resolved waveform data of the emitted light detected by the photodetector;
A measurement processing device that performs data processing on cross-sectional measurement of the measurement object by the ultrasonic image measurement device and the time-resolved measurement device;
The measurement processing apparatus includes:
An ultrasonic image generating means for generating an ultrasonic image of the first cross section of the measurement object based on the ultrasonic image data acquired by the ultrasonic image measuring device;
Based on the time-resolved waveform data acquired by the time-resolved measurement device, an optical path image generation unit that generates an optical path distribution image for the first cross section of the measurement object;
A cross-sectional image measuring device, comprising: a cross-sectional image generating unit configured to generate a cross-sectional display image for displaying the ultrasonic cross-sectional image of the measurement object combined with the ultrasonic image and the optical path distribution image.
前記光路画像生成手段は、前記時間分解波形データをN個(Nは2以上の整数)の検出時間範囲に区分し、前記光路分布画像において、そのうちのM個(Mは1以上N以下の整数)の検出時間範囲について、対応するM個の光路分布領域を表示することを特徴とする請求項1記載の断面画像計測装置。   The optical path image generation means divides the time-resolved waveform data into N detection times (N is an integer of 2 or more), and M (M is an integer of 1 to N) in the optical path distribution image. The cross-sectional image measuring device according to claim 1, wherein M optical path distribution regions corresponding to the detection time range are displayed. 前記計測処理装置は、前記時間分解計測装置で取得された前記時間分解波形データについて解析を行って、前記計測対象物の内部情報を取得する内部情報解析手段を有し、
前記断面画像生成手段は、前記断面表示画像において、前記合成断面画像、及び前記計測対象物の前記内部情報を合わせて表示することを特徴とする請求項1または2記載の断面画像計測装置。
The measurement processing device has an internal information analysis unit that analyzes the time-resolved waveform data acquired by the time-resolved measurement device and acquires internal information of the measurement object,
The cross-sectional image measuring device according to claim 1, wherein the cross-sectional image generating unit displays the combined cross-sectional image and the internal information of the measurement object together in the cross-sectional display image.
前記超音波画像計測装置で計測される前記第1断面と、前記時間分解計測装置で計測される前記第2断面とが、互いに平行であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の断面画像計測装置。   The first cross section measured by the ultrasonic image measurement device and the second cross section measured by the time-resolved measurement device are parallel to each other. The cross-sectional image measuring device according to item. 前記超音波画像計測装置で計測される前記第1断面と、前記時間分解計測装置で計測される前記第2断面とが、互いに垂直であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の断面画像計測装置。   The first cross section measured by the ultrasonic image measurement device and the second cross section measured by the time-resolved measurement device are perpendicular to each other. The cross-sectional image measuring device according to item. 前記時間分解計測装置において、前記時間分解計測装置で計測される前記第2断面が、前記超音波画像計測装置で計測される前記第1断面に対して平行であるか、垂直であるかを切り換え可能に構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の断面画像計測装置。   In the time-resolved measurement device, the second cross section measured by the time-resolved measurement device is switched between parallel and perpendicular to the first cross section measured by the ultrasonic image measurement device. The cross-sectional image measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the cross-sectional image measuring device is configured to be possible. 超音波による計測対象物の第1断面の計測に用いられる超音波プローブを有し、前記計測対象物に前記超音波プローブを当てて超音波を送信し、反射された超音波を受信することで、前記計測対象物の前記第1断面についての超音波画像データを取得する超音波画像計測装置と、
光による前記計測対象物の第2断面の計測に用いられる光入射プローブ、光出射プローブ、前記光入射プローブを介してパルス計測光を前記計測対象物に入射させる光源部、前記計測対象物から前記光出射プローブを介して出射される出射光を検出する光検出器、及び前記光検出器によって検出された出射光の時間分解波形データを取得する信号処理部を有する時間分解計測装置と
を備える断面画像計測装置に適用され、前記超音波画像計測装置、及び前記時間分解計測装置による前記計測対象物の断面計測についてデータ処理を行う計測方法であって、
前記超音波画像計測装置で取得された前記超音波画像データに基づいて、前記計測対象物の前記第1断面についての超音波画像を生成する超音波画像生成ステップと、
前記時間分解計測装置で取得された前記時間分解波形データに基づいて、前記計測対象物の前記第1断面についての光路分布画像を生成する光路画像生成ステップと、
前記超音波画像、及び前記光路分布画像が合成された前記計測対象物の合成断面画像を表示する断面表示画像を生成する断面画像生成ステップと
を有することを特徴とする断面画像計測方法。
By having an ultrasonic probe used for measuring the first cross section of the measurement object by ultrasonic waves, applying the ultrasonic probe to the measurement object, transmitting ultrasonic waves, and receiving reflected ultrasonic waves An ultrasonic image measurement device that acquires ultrasonic image data about the first cross section of the measurement object;
A light incident probe, a light emitting probe, a light source unit that causes pulsed measurement light to be incident on the measurement object via the light incident probe, and the measurement object from the measurement object; A cross section comprising a photodetector for detecting outgoing light emitted through a light outgoing probe, and a time-resolved measuring device having a signal processing unit for obtaining time-resolved waveform data of outgoing light detected by the photodetector. A measurement method that is applied to an image measurement device and that performs data processing for cross-sectional measurement of the measurement object by the ultrasonic image measurement device and the time-resolved measurement device,
An ultrasonic image generation step of generating an ultrasonic image of the first cross section of the measurement object based on the ultrasonic image data acquired by the ultrasonic image measurement device;
Based on the time-resolved waveform data acquired by the time-resolved measurement device, an optical path image generation step for generating an optical path distribution image for the first cross section of the measurement object;
A cross-sectional image measuring method, comprising: a cross-sectional image generating step for generating a cross-sectional display image for displaying the ultrasonic cross-sectional image and the combined cross-sectional image of the measurement object combined with the optical path distribution image.
前記光路画像生成ステップは、前記時間分解波形データをN個(Nは2以上の整数)の検出時間範囲に区分し、前記光路分布画像において、そのうちのM個(Mは1以上N以下の整数)の検出時間範囲について、対応するM個の光路分布領域を表示することを特徴とする請求項7記載の断面画像計測方法。   The optical path image generation step divides the time-resolved waveform data into N detection times (N is an integer of 2 or more), and M (M is an integer of 1 to N) of the optical path distribution images. 8. The cross-sectional image measurement method according to claim 7, wherein M corresponding optical path distribution regions are displayed in the detection time range of (1). 前記時間分解計測装置で取得された前記時間分解波形データについて解析を行って、前記計測対象物の内部情報を取得する内部情報解析ステップを有し、
前記断面画像生成ステップは、前記断面表示画像において、前記合成断面画像、及び前記計測対象物の前記内部情報を合わせて表示することを特徴とする請求項7または8記載の断面画像計測方法。
Analyzing the time-resolved waveform data acquired by the time-resolved measurement device, and having an internal information analysis step of acquiring internal information of the measurement object,
The cross-sectional image measurement method according to claim 7 or 8, wherein the cross-sectional image generation step displays the combined cross-sectional image and the internal information of the measurement object together in the cross-sectional display image.
前記超音波画像計測装置で計測される前記第1断面と、前記時間分解計測装置で計測される前記第2断面とが、互いに平行であることを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項記載の断面画像計測方法。   The first cross section measured by the ultrasonic image measurement device and the second cross section measured by the time-resolved measurement device are parallel to each other. Section image measurement method according to item. 前記超音波画像計測装置で計測される前記第1断面と、前記時間分解計測装置で計測される前記第2断面とが、互いに垂直であることを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項記載の断面画像計測方法。   The first cross section measured by the ultrasonic image measuring device and the second cross section measured by the time-resolved measuring device are perpendicular to each other. Section image measurement method according to item. 前記時間分解計測装置において、前記時間分解計測装置で計測される前記第2断面が、前記超音波画像計測装置で計測される前記第1断面に対して平行であるか、垂直であるかを切り換え可能に構成されていることを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項記載の断面画像計測方法。   In the time-resolved measurement device, the second cross section measured by the time-resolved measurement device is switched between parallel and perpendicular to the first cross section measured by the ultrasonic image measurement device. The cross-sectional image measuring method according to claim 7, wherein the cross-sectional image measuring method is configured to be possible.
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