JP2015186555A - Scanner and photoacoustic measurement apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走査装置に関し、更に詳しくは、音響波の検出を行うプローブを走査方向に走査する走査装置に関する。 The present invention relates to a scanning device, and more particularly to a scanning device that scans a probe that detects acoustic waves in a scanning direction.
また、本発明は、被検体に対する光の出射後に被検体内で生じた音響波を計測する光音響波計測装置に関する。 The present invention also relates to a photoacoustic wave measurement apparatus that measures an acoustic wave generated in a subject after light is emitted to the subject.
生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能な超音波探触子が用いられる。超音波探触子から被検体(生体)に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。超音波探触子でその反射超音波を受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。 An ultrasonic inspection method is known as a kind of image inspection method capable of non-invasively examining the state inside a living body. In the ultrasonic inspection, an ultrasonic probe capable of transmitting and receiving ultrasonic waves is used. When ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe to the subject (living body), the ultrasonic waves travel inside the living body and are reflected at the tissue interface. The reflected ultrasound is received by the ultrasound probe, and the internal state can be imaged by calculating the distance based on the time it takes for the reflected ultrasound to return to the ultrasound probe. .
また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、パルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波(光音響波)が発生する。この光音響波を超音波プローブなどで検出し、その検出信号に基づいて光音響画像を構成することで、光音響信号に基づく生体内の可視化が可能である。 In addition, photoacoustic imaging is known in which the inside of a living body is imaged using a photoacoustic effect. In general, in photoacoustic imaging, a living body is irradiated with pulsed laser light. Inside the living body, the living tissue absorbs the energy of the pulsed laser light, and ultrasonic waves (photoacoustic waves) are generated by adiabatic expansion due to the energy. By detecting this photoacoustic wave with an ultrasonic probe or the like and constructing a photoacoustic image based on the detection signal, in-vivo visualization based on the photoacoustic signal is possible.
超音波イメージング又は光音響イメージングにおいて、プローブを一定の方向に走査し、ある走査範囲の超音波画像又は光音響画像を生成したい場合がある。超音波イメージングに関し、特許文献1には、プローブを被検体の所望の被検部位に一定の接触圧力で接触させつつ所定の走査速度で走査する走査機構を含むプローブのスキャナが記載されている。また、光音響イメージングに関し、特許文献2には、一組の平行平板の一方の平板側にプローブを配置し、その一方の平板を介して被測定物に対する光照射を行う光音響計測装置において、照明手段とプローブとを一体的に平行平板に沿って走査することが記載されている。 In ultrasonic imaging or photoacoustic imaging, it may be desired to scan a probe in a certain direction and generate an ultrasonic image or photoacoustic image in a certain scanning range. Regarding ultrasonic imaging, Patent Document 1 discloses a probe scanner including a scanning mechanism that scans a probe at a predetermined scanning speed while bringing the probe into contact with a desired portion of the subject under constant contact pressure. In addition, regarding photoacoustic imaging, Patent Document 2 discloses a photoacoustic measurement apparatus in which a probe is arranged on one flat plate side of a set of parallel flat plates and performs light irradiation on an object to be measured through the one flat plate. It is described that the illumination means and the probe are integrally scanned along a parallel plate.
光音響イメージング(光音響計測)と超音波イメージングの大きな違いの1つは、光音響計測においては被検体に対する照明光の照射が必要であるという点である。光音響計測では、プローブが音響波を検出可能な範囲に照明光を照射するという観点から、プローブの近傍に照明手段を配置し、そこから光照射が行われることが多い。これまでに、光音響計測に用いられるプローブとして、照明手段が組み込まれたプローブも提案されている。 One of the major differences between photoacoustic imaging (photoacoustic measurement) and ultrasonic imaging is that irradiation of illumination light to a subject is necessary in photoacoustic measurement. In photoacoustic measurement, from the viewpoint of irradiating illumination light in a range in which the probe can detect an acoustic wave, illumination means is often disposed in the vicinity of the probe and light irradiation is performed from there. So far, probes incorporating illumination means have been proposed as probes used for photoacoustic measurement.
ここで、光音響計測では、検出器素子の数(チャネル数)や中心周波数が異なる複数のプローブを用意しておき、被検部位などに応じてプローブを使い分けることがある。複数のプローブのそれぞれに照明手段が組み込まれている必要があるとすると、照明手段の分だけプローブの単価が上がり、コストが増大する。また、ユーザは、既に超音波イメージング用に、検出器素子の数や中心周波数が異なる複数のプローブを保有している場合もある。その場合でも、照明手段が組み込まれたプローブを光音響計測用に新たに揃えなければならず、コストがかさむ。 Here, in the photoacoustic measurement, a plurality of probes having different numbers of detector elements (number of channels) and center frequencies may be prepared, and the probes may be properly used depending on the site to be examined. If it is necessary to incorporate illumination means into each of the plurality of probes, the unit price of the probe increases by the amount of illumination means, and the cost increases. Further, the user may already have a plurality of probes having different numbers of detector elements and different center frequencies for ultrasonic imaging. Even in such a case, it is necessary to newly prepare probes incorporating illumination means for photoacoustic measurement, which increases costs.
本発明は、上記に鑑み、光音響計測に用いられる走査装置であって、照明のための手段が含まれないプローブとの組み合わせで光音響計測を可能とする走査装置を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a scanning device that is used for photoacoustic measurement, and that can perform photoacoustic measurement in combination with a probe that does not include illumination means. To do.
また、本発明は、上記走査装置を含む光音響計測装置を提供する。 Moreover, this invention provides the photoacoustic measuring device containing the said scanning device.
上記目的を達成するために、本発明は、光源から導光された光が光入射面から入射され、入射された光を光出射面まで導光して光出射面から出射する導光部材と、音響波を検出する検出器素子を含むプローブの取り付け部と導光部材の取り付け部とを有するアタッチメントと、導光部材、プローブ、及びアタッチメントを第1の方向に走査する走査機構とを備えたプローブの走査装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a light guide member in which light guided from a light source enters from a light incident surface, guides the incident light to a light exit surface, and exits from the light exit surface; An attachment having a probe mounting portion including a detector element for detecting an acoustic wave and a light guide member mounting portion, and a scanning mechanism for scanning the light guide member, the probe, and the attachment in a first direction. A probe scanning device is provided.
本発明の走査装置は、走査機構が取り付けられるアームを更に有していてもよい。 The scanning device of the present invention may further include an arm to which the scanning mechanism is attached.
本発明において、走査機構は、プローブ及びアタッチメントの少なくとも一方を着脱可能に保持する保持部を有していてもよい。 In the present invention, the scanning mechanism may include a holding unit that detachably holds at least one of the probe and the attachment.
アタッチメントは走査機構と一体化されていてもよい。 The attachment may be integrated with the scanning mechanism.
走査機構は、導光部材、プローブ、及アタッチメントを第1の方向に沿って移動させる第1の移動手段を有していてもよい。 The scanning mechanism may include a first moving unit that moves the light guide member, the probe, and the attachment along the first direction.
本発明の走査装置は、被検体との間の距離を計測する計測部を更に有する構成を採用できる。その場合、走査機構は、計測部が計測した距離に基づいて導光部材、プローブ、及びアタッチメントを第1の方向と直交する第2の方向に移動させる第2の移動手段を更に有することとしてもよい。 The scanning device of the present invention can employ a configuration that further includes a measurement unit that measures the distance to the subject. In this case, the scanning mechanism may further include a second moving unit that moves the light guide member, the probe, and the attachment in a second direction orthogonal to the first direction based on the distance measured by the measurement unit. Good.
走査機構は、導光部材、プローブ、及びアタッチメントの位置を第1の方向に直交する2つの方向に調整する調整機構を更に有することが好ましい。 It is preferable that the scanning mechanism further includes an adjustment mechanism that adjusts the positions of the light guide member, the probe, and the attachment in two directions orthogonal to the first direction.
アタッチメントは、導光部材の光出射部から出射した光を拡散させて出射する光拡散部を有することが好ましい。 It is preferable that the attachment has a light diffusing portion that diffuses and emits light emitted from the light emitting portion of the light guide member.
本発明は、また、光源と、音響波を検出する検出器素子を含むプローブと、光源から導光された光が光入射面から入射され、入射された光を光出射面まで導光して光出射面から出射する導光部材と、プローブの取り付け部と導光部材の取り付け部とを有するアタッチメントと、導光部材、プローブ、及びアタッチメントを第1の方向に走査する走査機構とを有するプローブの走査装置と、プローブから、光源から出射した光が導光部材を通じて被検体に出射された後に被検体内で生じた光音響波の検出信号を受信し、受信した検出信号に基づいて信号処理を実施する信号処理手段とを備えたことを特徴とする光音響計測装置を提供する。 The present invention also provides a light source, a probe including a detector element for detecting an acoustic wave, light guided from the light source is incident from the light incident surface, and guides the incident light to the light exit surface. A probe having a light guide member that emits from the light exit surface, an attachment having a probe attachment portion and a light guide member attachment portion, and a scanning mechanism that scans the light guide member, the probe, and the attachment in the first direction. The photoacoustic wave detection signal generated in the subject after the light emitted from the light source from the scanning device and the probe is emitted to the subject through the light guide member, and signal processing is performed based on the received detection signal The photoacoustic measuring device is provided with signal processing means for performing the above.
本発明の光音響計測装置では、走査機構は、導光部材、プローブ、及びアタッチメントを第1の方向に沿って移動させる第1の移動手段を有していてもよい。 In the photoacoustic measurement apparatus of the present invention, the scanning mechanism may include a first moving unit that moves the light guide member, the probe, and the attachment along the first direction.
走査機構は、導光部材、プローブ、及びアタッチメントを第1の方向と直交する第2の方向に移動させる第2の移動手段を更に有していてもよい。 The scanning mechanism may further include a second moving unit that moves the light guide member, the probe, and the attachment in a second direction orthogonal to the first direction.
信号処理手段は、受信した光音響波の検出信号に基づいてプローブから被検体までの距離を計測し、計測した距離に基づいて第2の移動手段を駆動してもよい。 The signal processing means may measure the distance from the probe to the subject based on the received photoacoustic wave detection signal, and drive the second moving means based on the measured distance.
信号処理手段は、プローブから被検体に向けて送信した音響波に対する反射音響波の検出信号をプローブから更に受信し、受信した反射音響波の検出信号に基づいてプローブから被検体までの距離を計測し、計測した距離に基づいて第2の移動手段を駆動することとしてもよい。 The signal processing means further receives a reflected acoustic wave detection signal for the acoustic wave transmitted from the probe toward the subject, and measures the distance from the probe to the subject based on the received reflected acoustic wave detection signal. Then, the second moving means may be driven based on the measured distance.
本発明の走査装置及び光音響計測装置は、照明のための手段が含まれない既存のプローブとの組み合わせで光音響計測が可能である。 The scanning device and the photoacoustic measurement device of the present invention can perform photoacoustic measurement in combination with an existing probe that does not include means for illumination.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る走査装置を含む光音響計測装置を示す。光音響計測装置は、超音波探触子(プローブ)11、信号処理ユニット(超音波ユニット)12、光源13、及び走査装置14を備える。本実施形態に係る光音響計測装置は、超音波画像と光音響画像との双方を生成可能である。なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a photoacoustic measuring device including a scanning device according to a first embodiment of the present invention. The photoacoustic measurement apparatus includes an ultrasonic probe (probe) 11, a signal processing unit (ultrasonic unit) 12, a
光源13は、被検体に対して照射される光を出射する。光源13は、例えばパルスレーザ光を出射するパルスレーザ光源である。光源13が出射する光の波長は、観察対象物に応じて適宜設定すればよい。
The
走査装置14は、走査機構41、アタッチメント42、及び照明手段(導光板)43を有する。光源13から出射した光は、例えば光ファイバなどの光配線44を用いて導光板43まで導光される。導光板43は、光源13から導光された光が光入射面から入射され、その入射光を光出射面まで導光して光出射面から出射する導光部材である。アタッチメント42は、プローブ11の取り付け部と導光板43の取り付け部とを有する。走査機構41は、プローブ11、アタッチメント42、及び導光板43を、第1の方向(走査方向)に一体的に走査する。
The
プローブ11は、信号検出手段であり、被検体に対する超音波の出力(送信)、及び被検体からの超音波の検出(受信)を行う。プローブ11は、例えば一次元的に配列された複数の超音波振動子を有する。プローブ11は、超音波画像の生成時は複数の超音波振動子から超音波を出力し、出力された超音波に対する反射超音波を検出する。プローブ11は、光音響画像生成時は、被検体内の測定対象物が光を吸収することで生じた光音響波を検出する。
The
信号処理ユニット12は、プローブ11から、光音響波及び反射超音波の検出信号を受信する。信号処理ユニット12は、受信した検出信号に基づいて信号処理を実施する。信号処理ユニット12が実施する信号処理には、例えば反射超音波の検出信号に基づく超音波画像の生成や、光音響波の検出信号に基づく光音響画像の生成などが含まれる。反射超音波の検出信号に対する信号処理は省略してもよい。
The
図2は、信号処理ユニット12を示す。信号処理ユニット12は、受信回路21、AD変換手段22、受信メモリ23、データ分離手段24、光音響画像生成手段25、超音波画像生成手段26、画像合成手段27、制御手段28、及び送信制御回路29を有する。
FIG. 2 shows the
受信回路21は、プローブ11で検出された光音響波の検出信号を受信する。また、プローブ11で検出された反射超音波の検出信号を受信する。AD変換手段22は、受信回路21が受信した光音響波及び反射超音波の検出信号をデジタル信号に変換する。AD変換手段22は、例えば所定の周期のサンプリングクロック信号に基づいて光音響波及び反射超音波の検出信号をサンプリングする。AD変換手段22は、サンプリングした光音響波及び反射超音波の検出信号(サンプリングデータ)を受信メモリ23に格納する。
The receiving
データ分離手段24は、受信メモリ23に格納された光音響波の検出信号のサンプリングデータと反射超音波の検出信号のサンプリングデータとを分離する。データ分離手段24は、光音響波の検出信号のサンプリングデータを光音響画像生成手段25に入力する。また、分離した反射超音波のサンプリングデータを、超音波画像生成手段(反射音響波画像生成手段)26に入力する。
The
光音響画像生成手段25は、プローブ11で検出された光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する。光音響画像の生成は、例えば、位相整合加算などの画像再構成や、検波、対数変換などを含む。超音波画像生成手段26は、プローブ11で検出された反射超音波の検出信号に基づいて超音波画像(反射音響波画像)を生成する。超音波画像の生成も、位相整合加算などの画像再構成や、検波、対数変換などを含む。
The photoacoustic image generation means 25 generates a photoacoustic image based on a photoacoustic wave detection signal detected by the
画像合成手段27は、光音響画像と超音波画像とを合成する。画像合成手段27は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行う。合成された画像は、ディスプレイなどの画像表示手段15に表示される。画像合成を行わずに、画像表示手段15に、光音響画像と超音波画像とを並べて表示し、或いは光音響画像と超音波画像とを切り替えてすることも可能である。
The
制御手段28は、信号処理ユニット12内の各部を制御する。また、制御手段28は、光源13に対して光出射を指示する制御も行う。制御手段28は、光源13から出射した光が被検体に照射されるタイミングに合わせて、AD変換手段22にサンプリングトリガ信号を送り、光音響波のサンプリング開始タイミングを制御する。制御手段28は走査機構41の制御も行う。制御手段28は、複数の走査位置で光音響波の検出を行うとき、走査機構41を制御し、走査と同期して光照射及び光音響波の検出を実施させる。
The control means 28 controls each part in the
制御手段28は、超音波画像の生成時は、送信制御回路29に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送る。送信制御回路29は、超音波送信トリガ信号を受けると、プローブ11から超音波を送信させる。制御手段28は、超音波送信のタイミングに合わせてAD変換手段22にサンプリグトリガ信号を送り、反射超音波のサンプリングを開始させる。
When the ultrasonic image is generated, the control unit 28 sends an ultrasonic transmission trigger signal to the
図3は、走査装置14を示す。同図では導光板43などは図示を省略している。走査装置14は、被検体が載せられる台46に取り付けられた自在アーム45を含んでいてもよい。自在アーム45には、例えばNOGA社製のLC6100を用いることができる。走査機構41は、自在アーム45の先端に取り付けられる。自在アーム45を用いて走査機構41の位置及び角度を所望の位置及び角度とすることで、任意の方向を走査方向とすることができる。自在アーム45は、走査機構41の重さを保持できる程度のバランス機能を有していることが好ましい。導光板43と光源13(図1参照)とを接続する光配線44は、自在アームに沿って引き回されていてもよい。走査機構41の裏面に導光板43を収容する収容部を設けておき、使用しないときはその収容部に導光板43を収容してもよい。
FIG. 3 shows the
走査機構41は、保持部47、第1のシャフト48、シャフトクランプ49、及び第2のシャフト50を有する。第1のシャフト48は、走査方向に沿って移動される。保持部47は、第2のシャフト50の一方の端部に配置される。保持部47は、プローブ11(図1参照)を着脱可能に保持する。保持部47は、例えばプローブ11を2つの方向から挟み込むことでプローブ11を保持する。保持部47は、プローブ11を保持するのに代えて、プローブ11が装着された状態のアタッチメント42を保持してもよい。あるいは、プローブ11とアタッチメント42の双方を保持してもよい。保持部47の向きは図の方向に限定されず、図と直交方向を向いても良い。振動子が1次元に配列されている場合には、振動子の配列方向が走査方向と直交していれば良く、保持の方向を限定するものではない。
The
シャフトクランプ49は、走査方向と直交する方向に突き出す第1のシャフト48に取り付けられる。また、シャフトクランプ49には、端部に保持部47を有する第2のシャフト50が走査方向と平行に取り付けられる。第1のシャフト48が走査方向に移動することで、保持部47に保持されたプローブ11が走査される。シャフトクランプ49は、第1のシャフト48の軸方向に沿って、その取り付け位置が調整可能である。また、シャフトクランプ49は、第1のシャフト48と第2のシャフト50との間の距離が調整可能となっている。シャフトクランプ49は、プローブ11の位置を走査方向に直交する2つの方向に調整する調整機構を構成する。
The
図4は、走査機構41の一例を示す。走査機構41は、移動部80、保持板81、ボールねじ82、ガイドロッド83、及びモータ84を含む。ボールねじ82及びガイドロッド83は、互いに平行になるように、例えば保持板81に対して垂直に取り付けられている。ボールねじ82は、らせん状に形成された凸部を有する。モータ84は、ボールねじ82を、一の方向、及びそれとは反対側の方向に回転させる。
FIG. 4 shows an example of the
移動部80は、ボールねじ82が貫通する孔部と、ガイドロッド83が貫通する別の孔部とを有する。移動部80からは、ボールねじ82及びガイドロッド83の軸方向と直交する方向に第1のシャフト48が突出している。移動部80のボールねじ82が貫通する孔部には、ボールねじ82のらせん状の凸部に対応するらせん状の凹部(溝)が設けられており、移動部80は、ボールねじ82の回転に伴って、ガイドロッド83に沿って移動可能となっている。ボールねじ82及びボールねじ82を回転させるモータ84は、プローブ11を走査方向に移動させる第1の移動手段を構成する。
The moving
図5は、アタッチメント42をプローブ11(図1参照)及び導光板43が装着される側から見た斜視図であり、図6は、アタッチメントをプローブ11及び導光板43が装着される側とは反対側から見た斜視図である。プローブ11及び導光板43が装着される側との反対側は、被検体側である。図5に示すように、アタッチメント42は、導光板43を装着するための収容部(導光板の取り付け部)61と、プローブ11を装着するための収容部(プローブの収容部)62とを有する。アタッチメント42にプローブ11及び導光板43が装着された状態で、走査機構41(図3参照)による走査が行われる。
5 is a perspective view of the
図6に示すように、アタッチメント42は、被検体側に導光部材63を有する。導光部材63は、例えば接着剤を用いてアタッチメント42に接着される。接着剤には、例えばEpoxy Technology, Inc.社製のエポキシ系接着剤EPO-TEK 302-FLやEPO-TEK 301、信越化学社製の液状ゴムKE-44-Tが使用可能である。導光部材63の光入射面又は光出射面への接着剤のはみ出し(回り込み)を抑えるために、接着剤を導光部材63の側面に塗布した後に、アタッチメント42に接着することが好ましい。
As shown in FIG. 6, the
導光部材63には、アタッチメント42に装着された導光板43の光出射面から出射した光が入射する。光源13(図1参照)から出射した光は、光配線44、導光板43、及び導光部材63を通じて被検体に照射される。導光部材63を用いずに、導光板43から被検体に対する光照射を行ってもよい。アタッチメント42は、導光部材63と導光板43の光出射面との間に、光を拡散させる光拡散層を有していてもよい。その場合、被検体への光照射範囲を広げることができる。
Light emitted from the light exit surface of the
アタッチメント42は、例えばプローブ11のサイズごとに用意される。プローブ11のサイズは、例えば一次元的に配列された複数の検出器素子の配列方向の長さで定義される。プローブ11のサイズは、例えばプローブ11が有する検出器素子の数によって決まる。例えば、検出器素子を192素子有するプローブ11用のアタッチメントと、検出器素子を128素子有するプローブ用のアタッチメントとが用意される。導光部材63は、プローブ11のサイズに合わせた範囲に光が照射できるような光学設計としておくことが好ましい。
The
図7は、アタッチメント42にプローブ11と導光板43とを装着した状態を示す。光源13(図1参照)と導光板43とを接続する光配線44には、例えばバンドルファイバが用いられる。バンドルファイバの素線は、導光板43の光入射面の長手方向に沿って並んで固定される。導光板43と光配線44との接続には、バンドルファイバの素線を導光板43の光入射面の長手方向に沿って配列させるファイバガイドを用いてもよい。導光板43とバンドルファイバの素線との接続部分は、接続後、樹脂などで封止してもよい。光配線44の光出射端と導光板43の光入射面との間には空間が設けられていてもよい。例えば、枠体を用い、枠体の一方の側面に光配線44の光出射端を固定し、枠体の他方の側面側で光配線44の光出射端から十分に離れた位置に透明な板(導光板)を固定し、全体を枠体で覆ったものを導光部材として用いてもよい。光配線44の光出射端を導光板43の光入射面から離すことで、光配線44の光出射端の損傷を防止できる。
FIG. 7 shows a state in which the
医師などのユーザは、プローブ11の走査前に、アタッチメント42にプローブ11及び導光板43を装着する。導光板43は、アタッチメント42の収容部61(図5参照)に差し込まれ、アタッチメント42に固定される。導光板43は、例えばアタッチメント42に嵌合固定される。導光板43は、その側面とアタッチメント42の収容部61の側面とが面接触することでアタッチメント42に固定される。あるいは、アタッチメント42の収容部61の側面にいくつかの突起を設け、突起部分が接触することでアタッチメント42に固定されてもよい。
A user such as a doctor attaches the
図8は、被検体に対する光出射の経路を示す。光配線44は、光源13側に光コネクタを有しており、使用に先立って光コネクタが光源13の光出射端子に接続される。光源13から出射した光は、光配線44を通り、導光板43に入射する。導光板43は、光配線44から入射した光を被検体方向へ導光する。導光板43の光入射面から光出射面までの長さは例えば10mm程度である。
FIG. 8 shows a light emission path for the subject. The
導光板43に入射した光は、光出射面側に導光される途中である広がりで拡大されるため、導光板43の光出射面での光強度分布は、光入射面での光強度分布よりも平滑化される。導光板43を出射した光は、図8では図示を省略するアタッチメント42に配置された拡散板(拡散部)64及び導光部材63を介して、被検体方向へ出射する。導光板43と拡散板64とは、隙間を隔てて対向していてもよい。拡散板64を用いることで、光強度分布をより平滑化できる。
Since the light that has entered the
ユーザは、アタッチメント42にプローブ11及び導光板43を装着した後、プローブ11を走査機構41の保持部47(図3参照)に保持させる。アタッチメント42を走査機構41の保持部にねじ止めしておき、ねじ止めされたアタッチメント42にプローブ11及び導光板43を装着することとしてもよい。
After mounting the
ユーザは、自在アーム45やシャフトクランプ49によってプローブ11の位置及び走査方向を決定した後に、走査機構41による走査を開始させる。プローブ11、アタッチメント42、及び導光板43は一体となって、走査機構41により走査方向に走査される。走査方向の複数の位置において光出射と光音響波の検出とを行うことで、各走査位置の光音響画像が取得できる。また、各走査位置において超音波の送受信も行うことで、各走査位置の超音波画像が取得できる。
The user starts scanning by the
導光板43をアタッチメント42に装着する前は、導光板43の特に光出射面を保護カバーで覆い、導光板43にゴミや油脂などが付着しないようにすることが好ましい。また、アタッチメント42の収容部61にも保護カバーを付け、収容部へ異物などが混入しないようにすることが好ましい。
Before attaching the
被検部位が変わったとき、或いは同じ被件部位でも観察したい部分の深さが変わったときは、アタッチメント42からプローブ11を取り外し、例えば中心周波数が異なる別のプローブ11を装着する。サイズが異なるプローブ11に変更する場合は、アタッチメント42も、変更後のサイズに適合したものに変えるとよい。プローブ11の変更後、プローブ11を走査機構41の保持部47に保持させ、所望の位置及び走査方向にてプローブ11の操作を行う。
When the test site changes or when the depth of a portion to be observed changes even in the same test site, the
本実施形態では、アタッチメント42にプローブ11と導光板43とを装着し、走査機構41により、プローブ11、アタッチメント42、及び導光板43を一体的に走査する。プローブ11の取り付け部と導光板43の取り付け部とを有するアタッチメント42により、プローブ11に対して光照射機能を追加でき、照明のための手段が含まれないプローブとの組み合わせで光音響計測が可能となる。また、本実施形態では、アタッチメント42に装着するプローブ11を付け替えることができる。超音波画像装置を使用しているユーザは、既に複数の中心周波数のプローブを有していると考えられる。本実施形態では、中心周波数が異なる複数のプローブ11を付け替えて使用可能であるため、光音響用に、導光板が内蔵された複数の中心周波数のプローブを別途用意する必要はない。従って、低コストで光音響計測が可能となる。
In the present embodiment, the
次いで、本発明の第2実施形態を説明する。図9は、本発明の第2実施形態に係る走査装置を含む光音響計測装置を示す。本実施形態に係る走査装置14aは、プローブ11を走査方向に移動させることに加えて、プローブ11を走査方向に直交する方向にも移動させる。信号処理ユニット12aは、プローブ11から受信した反射超音波又は光音響波の検出信号に基づいてプローブ11から被検体までの距離を計測し、計測した距離に基づいてプローブ11を走査方向に直交する方向にも移動させる。その他の点は第1実施形態と同様でよい。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 shows a photoacoustic measuring device including a scanning device according to the second embodiment of the present invention. In addition to moving the
図10は、走査機構41aと信号処理ユニット12aとを示す。走査機構41aは、第1の移動手段411と第2の移動手段412とを有する。第1の移動手段411は、例えば図4に示すボールねじ82及びモータ84を含む。第2の移動手段412は、プローブ11、アタッチメント42、及び導光板43を、走査方向(第1の方向)と直交する第2の方向に移動させる。第2の移動手段412も、第1の移動手段411と同様に、例えばボールねじ82及びモータ84を含む。第2の方向の移動は第1の方向の移動に比べれば狭い範囲でよいため、小型のものを用いればよい。
FIG. 10 shows the
本実施形態で用いられる信号処理ユニット12aは計測部30を含む。計測部30は、プローブ11と被検体との間の距離を計測する。計測部30は、例えば図2に示す光音響画像生成手段25が生成した光音響画像に基づいて、プローブ11から被検体までの距離を計測する。あるいは、超音波画像生成手段26が生成した超音波画像に基づいて、プローブ11から被検体までの距離を計測する。プローブ11から被検体までの距離の計測に用いる手法は特に限定されない。計測部30は、例えば光音響画像又は超音波画像に含まれる強い輝度で表わされるラインの深さ方向位置に基づいて、プローブ11の超音波検出面から被検体表面までの距離を計測する。計測部30は、光音響画像又は超音波画像を用いて距離を計測するのに代えて、プローブ11に設けられた光学的な変位センサを用いて距離を計測することとしてもよい。
The
本実施形態では、プローブ11を走査方向だけでなく、走査方向に直交する第2の方向にも移動させる。被検体とプローブ11の走査方向とは常に平行であるとは限らず、プローブ11から被検体までの間の距離が、走査位置に依存して変化することがある。本実施形態では、プローブ11から被検体までの距離に応じてプローブ11の被検体方向の位置を制御するため、被検体に対して一定の距離でプローブ11を走査することができる。その他の効果は第1実施形態と同様である。
In the present embodiment, the
なお、上記第2実施形態では信号処理ユニット12aが計測部30を有する例について説明したが、これには限定されない。例えば走査装置14aが被検体との間の距離を計測する計測部を備える構成であってもよい。走査装置14aの計測部は、例えばアタッチメント42の先端部分に配置された光出射部から光を出射し、その反射光を受光してプローブ11から被検体までの距離を計測してもよい。第2の移動手段412は、計測部が計測した距離に基づいて、プローブ11、アタッチメント42、及び導光板43を走査方向に直交する方向に移動させればよい。
In the second embodiment, the example in which the
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の走査装置及び光音響計測装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。 Although the present invention has been described based on the preferred embodiment, the scanning device and the photoacoustic measurement device of the present invention are not limited to the above embodiment, and various modifications can be made from the configuration of the above embodiment. Further, modifications and changes are also included in the scope of the present invention.
11:プローブ
12:信号処理ユニット
13:光源
14:走査装置
15:画像表示手段
21:受信回路
22:AD変換手段
23:受信メモリ
24:データ分離手段
25:光音響画像生成手段
26:超音波画像生成手段
27:画像合成手段
28:制御手段
29:送信制御回路
30:計測部
41:走査機構
42:アタッチメント
43:導光板
44:光配線
45:自在アーム
46:台
47:保持部
48、50:シャフト
49:シャフトクランプ
61、62:収容部(取り付け部)
63:導光部材
64:拡散板
80:移動部
81:保持板
82:ボールねじ
83:ガイドロッド
84:モータ
411:第1の移動手段
412:第2の移動手段
11: Probe 12: Signal processing unit 13: Light source 14: Scanning device 15: Image display means 21: Reception circuit 22: AD conversion means 23: Reception memory 24: Data separation means 25: Photoacoustic image generation means 26: Ultrasound image Generation means 27: Image composition means 28: Control means 29: Transmission control circuit 30: Measurement unit 41: Scanning mechanism 42: Attachment 43: Light guide plate 44: Optical wiring 45: Swivel arm 46: Base 47: Holding
63: light guide member 64: diffusion plate 80: moving part 81: holding plate 82: ball screw 83: guide rod 84: motor 411: first moving means 412: second moving means
Claims (13)
音響波を検出する検出器素子を含むプローブの取り付け部と前記導光部材の取り付け部とを有するアタッチメントと、
前記導光部材、前記プローブ、及び前記アタッチメントを第1の方向に走査する走査機構とを備えたプローブの走査装置。 A light guide member that receives light guided from a light source from a light incident surface, guides the incident light to a light exit surface, and exits the light exit surface;
An attachment having an attachment part of a probe including a detector element for detecting an acoustic wave and an attachment part of the light guide member;
A probe scanning device comprising: the light guide member, the probe, and a scanning mechanism that scans the attachment in a first direction.
前記走査機構は、前記計測部が計測した距離に基づいて前記導光部材、前記プローブ、及び前記アタッチメントを前記第1の方向と直交する第2の方向に移動させる第2の移動手段を更に有する請求項5に記載の走査装置。 It further includes a measuring unit that measures the distance to the subject,
The scanning mechanism further includes second moving means for moving the light guide member, the probe, and the attachment in a second direction orthogonal to the first direction based on the distance measured by the measurement unit. The scanning device according to claim 5.
音響波を検出する検出器素子を含むプローブと、
前記光源から導光された光が光入射面から入射され、該入射された光を光出射面まで導光して光出射面から出射する導光部材と、前記プローブの取り付け部と前記導光部材の取り付け部とを有するアタッチメントと、前記導光部材、前記プローブ、及び前記アタッチメントを第1の方向に走査する走査機構とを有するプローブの走査装置と、
前記プローブから、前記光源から出射した光が前記導光部材を通じて被検体に出射された後に被検体内で生じた光音響波の検出信号を受信し、該受信した検出信号に基づいて信号処理を実施する信号処理手段とを備えたことを特徴とする光音響計測装置。 A light source;
A probe including a detector element for detecting acoustic waves;
Light guided from the light source enters from the light incident surface, guides the incident light to the light exit surface, and exits from the light exit surface, the probe mounting portion, and the light guide A probe scanning device comprising: an attachment having a member attachment portion; and a scanning mechanism for scanning the light guide member, the probe, and the attachment in a first direction;
A photoacoustic wave detection signal generated in the subject after light emitted from the light source is emitted to the subject through the light guide member from the probe, and signal processing is performed based on the received detection signal. The photoacoustic measuring device characterized by including the signal processing means to implement.
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JP2020157058A (en) * | 2019-03-19 | 2020-10-01 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Ultrasonic wave automatic scan system, ultrasonic diagnostic device and ultrasonic scan support device |
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