JP2016049126A - Photo-acoustic wave detector, and photo-acoustic imaging device - Google Patents
Photo-acoustic wave detector, and photo-acoustic imaging device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016049126A JP2016049126A JP2014174290A JP2014174290A JP2016049126A JP 2016049126 A JP2016049126 A JP 2016049126A JP 2014174290 A JP2014174290 A JP 2014174290A JP 2014174290 A JP2014174290 A JP 2014174290A JP 2016049126 A JP2016049126 A JP 2016049126A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- photoacoustic
- image
- subject
- internal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光音響波検出器、及び光音響画像化装置に関する。 The present invention relates to a photoacoustic wave detector and a photoacoustic imaging apparatus.
近年では、生体内部の特定の物体を非破壊で検査する光音響画像化装置の開発が進められている。この光音響画像化装置は、生体などの被検体に所定波長のレーザ光を照射する。そして、このレーザ光を吸収する際に被検体内部の特定の物体(光吸収体)が発する弾性波である光音響波を、被検体の表面に当接したプローブで検出する。この検出結果に基づく断層像を生成することにより、プローブの直下領域における被検体内部の光吸収体を示す光音響画像を形成する。一般的な光音響画像化装置では、被検体の表面で光音響波を検出している。 In recent years, development of a photoacoustic imaging apparatus that inspects a specific object inside a living body in a nondestructive manner has been advanced. This photoacoustic imaging apparatus irradiates a subject such as a living body with laser light having a predetermined wavelength. Then, a photoacoustic wave, which is an elastic wave generated by a specific object (light absorber) inside the subject when the laser light is absorbed, is detected by a probe in contact with the surface of the subject. By generating a tomographic image based on the detection result, a photoacoustic image showing the light absorber inside the subject in the region directly under the probe is formed. In a typical photoacoustic imaging apparatus, a photoacoustic wave is detected on the surface of a subject.
ここで、被検体内部に入射する光は表面からの深さに応じて拡散する。そのため、被検体の表面から光照射すると、その深奥部にある光吸収体には十分な光が届き難い。このような場合、光吸収体では、非常に低い光量の光しか吸収されないため、弱い光音響波しか発生しない。さらに、光音響波も被検体表面までの距離に応じて拡散する。従って、一般的な光音響画像化装置では、プローブを被検体の表面に当てても、被検体の深奥部にある光吸収体で発生する光音響波の検出強度は非常に小さくなる。 Here, the light incident on the inside of the subject diffuses according to the depth from the surface. Therefore, when light is irradiated from the surface of the subject, it is difficult for sufficient light to reach the light absorber in the deep part. In such a case, the light absorber absorbs only a very low amount of light, so that only a weak photoacoustic wave is generated. Furthermore, photoacoustic waves also diffuse according to the distance to the subject surface. Therefore, in a general photoacoustic imaging apparatus, even if the probe is applied to the surface of the subject, the detection intensity of the photoacoustic wave generated by the light absorber in the deep part of the subject is very small.
そのため、近年では、たとえば特許文献1のように、コンベックス型の超音波内視鏡を備えた光音響画像化装置も開発されている。この光音響画像化装置では、光ファイバ、光散乱構造を有するバルーン、及び振動子アレイが超音波内視鏡の先端に設けられている。また、超音波内視鏡の外部で発生させたレーザ光が、光ファイバによって、被検体内部に挿入された超音波内視鏡の先端に導光される。超音波内視鏡の先端では、光ファイバから出射されてバルーンで散乱されたレーザ光が被検体内部に照射される。そして、レーザ光を吸収した光吸収体で発生した光音響波が超音波内視鏡の先端の振動子アレイで検出されて、被検体の深奥部の断層像が取得される。 For this reason, in recent years, a photoacoustic imaging apparatus including a convex type ultrasonic endoscope has been developed as disclosed in Patent Document 1, for example. In this photoacoustic imaging apparatus, an optical fiber, a balloon having a light scattering structure, and a transducer array are provided at the distal end of an ultrasonic endoscope. In addition, laser light generated outside the ultrasonic endoscope is guided to the tip of the ultrasonic endoscope inserted into the subject by an optical fiber. At the tip of the ultrasonic endoscope, laser light emitted from the optical fiber and scattered by the balloon is irradiated inside the subject. Then, the photoacoustic wave generated by the light absorber that has absorbed the laser light is detected by the transducer array at the tip of the ultrasonic endoscope, and a tomographic image of the deep part of the subject is acquired.
しかしながら、特許文献1のように光出力の高いレーザ光を用いると、レーザ光の発生装置を光音響画像化装置に備える必要があり、また、超音波内視鏡に光ファイバなどの導光部材及び散乱部材を備えることが必要となる。そのため、装置が大型化して複雑になり、装置のコストダウンも難しい。一方、レーザ光よりも低出力な発光素子などを用いて超音波内視鏡の外部で光を発生させると、発光素子の出射光の配光角度はレーザ光と比べて広いため、超音波内視鏡の外部で発生させた光を超音波内視鏡に導光することが難しい。 However, when laser light with high light output is used as in Patent Document 1, it is necessary to provide a laser light generating device in the photoacoustic imaging device, and a light guide member such as an optical fiber in the ultrasonic endoscope. And it is necessary to provide a scattering member. Therefore, the apparatus becomes large and complicated, and it is difficult to reduce the cost of the apparatus. On the other hand, if light is generated outside the ultrasonic endoscope using a light emitting element having a lower output than the laser light, the light distribution angle of the emitted light from the light emitting element is wider than that of the laser light. It is difficult to guide the light generated outside the endoscope to the ultrasonic endoscope.
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、比較的に低出力の光源を用いて、被検体の深奥部の断層像の生成に十分な強度の光音響波を検出することができる光音響波検出器、及び光音響画像化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and detects a photoacoustic wave having an intensity sufficient for generating a tomographic image of a deep part of a subject using a relatively low-output light source. An object of the present invention is to provide a photoacoustic wave detector and a photoacoustic imaging apparatus.
上記目的を達成するために、本発明の一の態様による光音響波検出器は、被検体の内部に挿入される発光素子を有し、該発光素子の出射光を被検体内の光吸収体に照射する内部光源と、光吸収体で発生する光音響波を被検体の内部で検出し、該光音響波の検出結果に基づく内部検出信号を生成する内部検出部と、を備える構成(第1の構成)とされる。 In order to achieve the above object, a photoacoustic wave detector according to an aspect of the present invention has a light emitting element inserted into a subject, and the light emitted from the light emitting element is a light absorber in the subject. An internal light source that irradiates the light source, and an internal detection unit that detects a photoacoustic wave generated in the light absorber inside the subject and generates an internal detection signal based on the detection result of the photoacoustic wave 1).
第1の構成によれば、光の照射が被検体の内部にある発光素子から行われ、光音響波の検出も被検体の内部で行われる。そのため、光吸収体が被検体の深奥部にあっても、光吸収体に比較的近い位置で光の照射及び光音響波の検出ができる。従って、比較的に低出力の光源を用いて、被検体の深奥部の断層像の生成に十分な強度の光音響波を検出することができる。 According to the first configuration, light irradiation is performed from the light emitting element inside the subject, and photoacoustic wave detection is also performed inside the subject. Therefore, even when the light absorber is in the deep part of the subject, light irradiation and photoacoustic wave detection can be performed at a position relatively close to the light absorber. Therefore, it is possible to detect a photoacoustic wave having an intensity sufficient for generating a tomographic image of a deep part of the subject using a light source having a relatively low output.
また、上記第1の構成の光音響波検出器において、内部検出部は、被検体の内部に挿入される挿入部分の側面に設けられ、発光素子は、曲面又は複数の平面から成り且つ挿入部分の側面の法線方向に向かう搭載面に搭載される構成(第2の構成)としてもよい。 In the photoacoustic wave detector having the first configuration, the internal detection unit is provided on a side surface of the insertion portion that is inserted into the subject, and the light-emitting element includes a curved surface or a plurality of planes, and the insertion portion. It is good also as a structure (2nd structure) mounted in the mounting surface which goes to the normal line direction of this side surface.
第2の構成によれば、被検体の内部に挿入される光音響波検出器の挿入部分の側面に沿う断層像を生成することができる。 According to the second configuration, it is possible to generate a tomographic image along the side surface of the insertion portion of the photoacoustic wave detector inserted into the subject.
上記第2の構成の光音響波検出器において、搭載面は曲面から成り、内部検出部は、挿入部分の挿入方向から見た平面視において、側面の全周に沿って設けられ、発光素子は、該平面視において、側面の全周に渡って、該側面の法線方向に向かう方向に光を出射する構成(第3の構成)としてもよい。 In the photoacoustic wave detector having the second configuration, the mounting surface is formed of a curved surface, and the internal detection unit is provided along the entire circumference of the side surface when viewed from the insertion direction of the insertion portion. In the plan view, a configuration (third configuration) may be employed in which light is emitted in a direction toward the normal direction of the side surface over the entire circumference of the side surface.
第3の構成によれば、光音響波検出器の挿入部分の側面の全周に沿う広範囲の断層像を生成することができる。 According to the third configuration, a wide-range tomographic image along the entire circumference of the side surface of the insertion portion of the photoacoustic wave detector can be generated.
上記第2又は第3の構成の光音響波検出器において、発光素子から出射される光を挿入部分の側面の法線方向に向かう方向に反射する反射部材をさらに備える構成(第4の構成)としてもよい。 In the photoacoustic wave detector having the second or third configuration, the configuration further includes a reflecting member that reflects the light emitted from the light emitting element in a direction toward the normal direction of the side surface of the insertion portion (fourth configuration). It is good.
第4の構成によれば、挿入方向に向かう方向に出射される光が反射面で挿入部分の側面の法線方向に向かう方向に反射される。従って、被検体に光を効率良く照射できる。 According to the fourth configuration, the light emitted in the direction toward the insertion direction is reflected by the reflection surface in the direction toward the normal direction of the side surface of the insertion portion. Therefore, it is possible to efficiently irradiate the subject with light.
上記第1の構成の光音響波検出器において、発光素子から出射される光を側面の法線方向に向かう方向に反射する反射部材をさらに備え、内部検出部は、被検体の内部に挿入される挿入部分の側面に設けられ、発光素子は、法線方向が挿入部分の挿入方向に向かう方向である搭載面に搭載され、反射部材は、搭載面と対向する反射面を有する構成(第5の構成)としてもよい。 The photoacoustic wave detector having the first configuration further includes a reflecting member that reflects light emitted from the light emitting element in a direction toward the normal direction of the side surface, and the internal detection unit is inserted into the subject. The light emitting element is mounted on a mounting surface whose normal direction is the direction toward the insertion direction of the insertion portion, and the reflecting member has a reflecting surface facing the mounting surface (fifth). It is good also as a structure.
第5の構成によれば、挿入方向に向かう方向に出射される光を反射面で反射して、内部検出部の外側面の法線方向に向かう方向に反射させることができる。従って、被検体に光を効率良く照射できる。さらに、内部検出部の近傍領域にも光を照射し易くなるため、光吸収体が内部検出部に近い位置にあっても、十分な強度の光音響波を検出することができる。 According to the fifth configuration, the light emitted in the direction toward the insertion direction can be reflected by the reflection surface and reflected in the direction toward the normal direction of the outer surface of the internal detection unit. Therefore, it is possible to efficiently irradiate the subject with light. Furthermore, since it becomes easy to irradiate the region near the internal detection unit, it is possible to detect a photoacoustic wave having a sufficient intensity even when the light absorber is located near the internal detection unit.
上記第2〜第5のいずれかの構成の光音響波検出器において、挿入部分は、該挿入部分の挿入方向を軸として回動可能である構成(第6の構成)としてもよい。 In the photoacoustic wave detector having any one of the second to fifth configurations, the insertion portion may be configured to be rotatable about the insertion direction of the insertion portion (sixth configuration).
第6の構成によれば、光の照射方向を挿入方向に垂直な方向のうちの任意の方向に変更することができる。従って、断層像に写る領域を任意に変更することができる。 According to the sixth configuration, the light irradiation direction can be changed to any direction out of the directions perpendicular to the insertion direction. Therefore, it is possible to arbitrarily change the area shown in the tomographic image.
上記第1〜第6のいずれかの構成の光音響波検出器において、発光素子が発光ダイオード素子である構成(第7の構成)としてもよい。 In the photoacoustic wave detector having any one of the first to sixth configurations, the light emitting element may be a light emitting diode element (seventh configuration).
或いは、上記第1〜第6のいずれかの構成の光音響波検出器において、発光素子が半導体レーザ素子である構成(第8の構成)としてもよい。 Alternatively, in the photoacoustic wave detector having any one of the first to sixth configurations, the light emitting element may be a semiconductor laser element (eighth configuration).
若しくは、上記第1〜第6のいずれかの構成の光音響波検出器において、発光素子が有機発光ダイオード素子である構成(第9の構成)としてもよい。 Alternatively, in the photoacoustic wave detector having any one of the first to sixth configurations, the light emitting element may be an organic light emitting diode element (9th configuration).
第7〜第9のいずれかの構成によれば、発光素子の配光角度が比較的に広くなるため、挿入部分の側面の法線方向に対して光を均一に照射することができる。また、内部光源を小型化できる。さらに、簡素な構成で発光周波数の高いパルス光を被検体に照射することができる。従って、単位時間当たりにより多くの断層像を形成できるので、より鮮明で高精細な光音響画像を取得することができる。 According to any one of the seventh to ninth configurations, the light distribution angle of the light emitting element becomes relatively wide, so that it is possible to irradiate light uniformly with respect to the normal direction of the side surface of the insertion portion. In addition, the internal light source can be reduced in size. Furthermore, the subject can be irradiated with pulsed light having a high emission frequency with a simple configuration. Therefore, since more tomographic images can be formed per unit time, a clearer and higher-definition photoacoustic image can be acquired.
また、上記目的を達成するために、本発明の一の態様による光音響画像化装置は、上記第1〜第9のいずれかの構成の光音響波検出器と、内部検出信号に基づく被検体の内部検出断層像を生成する内部検出像生成部と、内部検出断層像を用いて光音響画像を形成する画像形成部と、を備える構成(第10の構成)とされる。 In order to achieve the above object, a photoacoustic imaging apparatus according to an aspect of the present invention includes a photoacoustic wave detector having any one of the first to ninth configurations and a subject based on an internal detection signal. The internal detection image generation unit that generates the internal detection tomographic image and the image forming unit that forms the photoacoustic image using the internal detection tomographic image (tenth configuration).
第10の構成によれば、発光素子から出射される光の照射、及び光音響波の検出を被検体の内部で行うことができる。また、被検体の内部で検出される光音響波の内部検出信号に基づく内部検出断層像が生成され、該内部検出断層像を用いて光音響画像が形成される。そのため、光吸収体が被検体の深奥部にあっても、光吸収体に比較的近い位置で光の照射及び光音響波の検出ができ、該光吸収体の光音響画像を形成することもできる。従って、比較的に低出力の光源を用いて、被検体の深奥部の断層像の生成に十分な強度の光音響波を検出し、その光音響画像を形成することができる。 According to the 10th structure, irradiation of the light radiate | emitted from a light emitting element and the detection of a photoacoustic wave can be performed inside a subject. Further, an internal detection tomographic image based on an internal detection signal of a photoacoustic wave detected inside the subject is generated, and a photoacoustic image is formed using the internal detection tomographic image. Therefore, even if the light absorber is in the deep part of the subject, light irradiation and photoacoustic wave detection can be performed at a position relatively close to the light absorber, and a photoacoustic image of the light absorber can be formed. it can. Accordingly, it is possible to detect a photoacoustic wave having an intensity sufficient to generate a tomographic image of a deep part of the subject using a relatively low output light source, and form the photoacoustic image.
また、上記第10の構成の光音響画像化装置において、被検体の外部から光吸収体に光を照射する外部光源をさらに備え、外部光源が光を照射するタイミングは内部光源と同期している構成(第11の構成)としてもよい。 The photoacoustic imaging apparatus of the tenth configuration further includes an external light source that irradiates light to the light absorber from outside the subject, and the timing at which the external light source irradiates light is synchronized with the internal light source. It is good also as a structure (11th structure).
第11の構成によれば、被検体表面の外部光源を補助光源として利用することができる。従って、光音響波の検出強度をより高めることができる。 According to the eleventh configuration, an external light source on the surface of the subject can be used as an auxiliary light source. Therefore, the detection intensity of the photoacoustic wave can be further increased.
上記第10又は第11の構成の光音響画像化装置において、被検体内の光吸収体で発生する光音響波を該被検体の外部で検出し、該光音響波の検出結果に基づく外部検出信号を生成する外部検出部と、外部検出信号に基づく被検体の外部検出断層像を生成する外部検出像生成部と、をさらに備え、画像形成部は、外部検出断層像をさらに用いて光音響画像を形成する構成(第12の構成)としてもよい。 In the photoacoustic imaging apparatus having the tenth or eleventh configuration, the photoacoustic wave generated by the light absorber in the subject is detected outside the subject, and external detection is performed based on the detection result of the photoacoustic wave. An external detection unit that generates a signal; and an external detection image generation unit that generates an external detection tomographic image of the subject based on the external detection signal. The image forming unit further uses the external detection tomographic image to perform photoacoustics. A configuration for forming an image (a twelfth configuration) may be employed.
第12の構成によれば、被検体の内部で検出される光音響波の内部検出断層像と、被検体の表面で検出される光音響波の外部検出断層像とを用いて光音響画像を形成することができる。内部検出断層像では被検体の深奥部で発生する光音響波の検出強度が高く、外部検出断層像では被検体の表面に近い領域で発生する光音響波の検出強度が高くなっている。従って、光音響波の検出深さ方向に対してよりS/N比の高い鮮明な光音響画像を得ることができる。 According to the twelfth configuration, a photoacoustic image is obtained using an internal detection tomographic image of a photoacoustic wave detected inside the subject and an externally detected tomographic image of a photoacoustic wave detected on the surface of the subject. Can be formed. In the internal detection tomogram, the detection intensity of the photoacoustic wave generated in the deep part of the subject is high, and in the external detection tomogram, the detection intensity of the photoacoustic wave generated in a region near the surface of the subject is high. Therefore, a clear photoacoustic image with a higher S / N ratio can be obtained in the photoacoustic wave detection depth direction.
本発明によれば、比較的に低出力の光源を用いて、被検体の深奥部の断層像の生成に十分な強度の光音響波を検出することができる光音響波検出器、及び光音響画像化装置を提供することができる。 According to the present invention, a photoacoustic wave detector capable of detecting a photoacoustic wave having an intensity sufficient to generate a tomographic image of a deep part of a subject using a light source having a relatively low output, and photoacoustic An imaging device can be provided.
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、光音響画像化装置100の一例を示す外観斜視図である。図2は、被検体150の内部にて光音響波を検出する一例を示す模式図である。図3は、光音響画像化装置100の構成例を示すブロック図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an external perspective view showing an example of the
図1に示すように、光音響画像化装置100は、ラジアル型の超音波内視鏡20と、画像生成部30と、画像表示部40と、を備えている。
As illustrated in FIG. 1, the
超音波内視鏡20は、生体などの被検体150の体腔150aに挿入可能な光音響検出器である。超音波内視鏡20は、図2のように体腔150a内において、光を被検体150に照射すると共に被検体150内の光吸収体Pで発生した光音響波を検出する機能を有する。この機能により、超音波内視鏡20は、体腔150a内においてY方向に挿入され、その先端の挿入部分20aの側周面と交差する平面(X方向及びZ方向を含む平面)における被検体150の断層像情報を取得する。このほか、超音波内視鏡20は、体腔150a内において、超音波を被検体150に送信すると共にその反射波である超音波を検出する機能も有している。
The
この超音波内視鏡20は、図3に示すように、内部光照射部21と、内部音響電気変換部22と、を備えている。内部光照射部21は、LED(Light Emitting Diode)素子212a(発光ダイオード素子;たとえば後述する図4参照)を含む光源を有する。内部音響電気変換部22は、光吸収体Pで発生する光音響波及び被検体150内で反射された超音波などの弾性波を検出する内部検出部であり、その検出結果に基づく検出信号を生成して画像生成部30に出力する。以下では、この検出信号を内部検出信号と呼ぶ。
As shown in FIG. 3, the
この超音波内視鏡20では、光の照射が被検体150の内部の体腔150a内にあるLED素子212aから行われ、光音響波の検出も体腔150a内で行われる。そのため、光吸収体Pが被検体150の深奥部にあっても、超音波内視鏡20は、光吸収体Pに比較的近い位置で光の照射及び光音響波の検出ができ、光吸収体Pの光音響画像を形成することもできる。従って、比較的に低出力の光源を用いて、被検体150の深奥部の断層像の生成に十分な強度の光音響波を検出し、その光音響画像を形成することができる。
In the
なお、超音波内視鏡20の更なる構成については、後に詳述する。
A further configuration of the
次に、画像生成部30は、超音波内視鏡20から出力される内部検出信号を処理して画像化を行う。画像生成部30は、たとえば、光音響波の検出結果に基づく内部検出信号に基づく断層像情報を用いて光音響画像を生成し、超音波検出結果に基づく内部検出信号に基づく断層像情報を用いて超音波画像を生成する。
Next, the
画像生成部30は、図3に示すように、受信回路301、A/Dコンバータ302、受信メモリ303、データ処理部304、光音響画像再構成部305、検波・対数コンバータ306、光音響画像構築部307、超音波画像再構成部308、検波・対数コンバータ309、超音波画像構築部310、画像合成部311、制御部312、送信制御回路313、操作部314、電源部315、及び、内視鏡光源駆動部316を備えている。
As shown in FIG. 3, the
受信回路301は、内部音響電気変換部22が有する複数の超音波振動素子22A(後述)から少なくとも一部を選択し、選択された超音波振動素子22Aについての電圧信号(内部検出信号)を増幅させる処理を行う。
The receiving
A/Dコンバータ302は、受信回路301から出力される増幅後の検出信号をデジタル信号に変換する。受信メモリ303は、A/Dコンバータ302からのデジタル信号を保存する。データ処理部304は、受信メモリ303に保存された信号を光音響画像再構成部305または超音波画像再構成部308へ振り分ける機能を有する。
The A /
光音響画像再構成部305は、光音響波の検出信号に基づき位相整合加算処理を行い、光音響波のデータを再構成する。検波・対数コンバータ306は、再構成された光音響波のデータについて対数圧縮処理、及び包絡線検波処理を行う。そして、光音響画像構築部307は、検波・対数コンバータ306による処理後のデータを画素毎の輝度値データに変換する。即ち、画像上の垂直方向及び水平方向の画素毎の輝度値データとして光音響画像データ(たとえばグレースケール)が生成される。
The photoacoustic
この光音響画像データは、光音響波の検出信号に基づく断層像を加算平均処理することにより形成される光音響画像を示すデータである。光音響画像の各画素は、加算平均処理後の光音響波の検出レベルをたとえば256階調のグレースケールで表している。 This photoacoustic image data is data indicating a photoacoustic image formed by performing an averaging process on tomographic images based on photoacoustic wave detection signals. Each pixel of the photoacoustic image represents the detection level of the photoacoustic wave after the averaging process, for example, in a gray scale of 256 gradations.
光音響画像再構成部305、検波・対数コンバータ306、光音響画像構築部307、及び画像合成部311は、本発明の内部検出像生成部及び画像形成部の一例であり、光音響波の画像化処理を行う。
The photoacoustic
一方、超音波画像再構成部308は、超音波の検出信号に基づき位相整合加算処理を行い、超音波のデータを再構成する。検波・対数コンバータ309は、再構成された超音波のデータについて対数圧縮処理、及び包絡線検波処理を行う。そして、超音波画像構築部310は、検波・対数コンバータ309による処理後のデータを画素毎の輝度値データに変換する。即ち、画像上の垂直方向及び水平方向の画素毎の輝度値データとして超音波画像データ(たとえばグレースケール)が生成される。
On the other hand, the ultrasound
画像合成部311は、上記光音響画像データ及び上記超音波画像データを合成し、合成画像データを生成する。ここで画像合成については、超音波画像に対して光音響画像を重畳させてもよいし、光音響画像と超音波画像を並列に並べてもよい。画像表示部40は、画像合成部311により生成された合成画像データに基づいて画像を表示する。なお、画像合成部311は、光音響画像データまたは超音波画像データのいずれかをそのまま画像表示部40へ出力してもよい。
The
制御部312は、図示しない非一過性の記憶媒体(メモリ)に格納されたプログラム及び制御情報などを用いて、光音響画像化装置100の各構成要素を制御する。たとえば、制御部312は、内視鏡光源駆動部316に光トリガー信号などを送信する。
The
送信制御回路313は、制御部312から出力される制御信号に応じて、内部音響電気変換部22に駆動信号を送信し、超音波を発生させる。
The
操作部314は、ユーザの操作入力を受け付け、該操作入力に応じた入力信号を制御部312に出力する。
The
電源部315は、光音響画像化装置100の各構成要素に電力を供給する。
The
内視鏡光源駆動部316は、超音波内視鏡20の内部光照射部21の光源を駆動する駆動回路部である。たとえば、内視鏡光源駆動部316は、制御部312から光トリガー信号を受信すると、内部光照射部21に駆動信号を送信する。なお、後述するように内部光照射部21が異なる波長のパルス光を出射する複数種の光源を含む場合には、波長制御信号が制御部312から出力される。この場合、内視鏡光源駆動部316は、制御部312から波長制御信号を受信すると、波長制御信号に応じて光源を選択して駆動する。
The endoscope light
次に、画像表示部40について説明する。画像表示部40は、タッチパネルを有する表示装置である。画像表示部40は、図3に示すように、LCD(Liquid Crystal Display)401と、入力検知部402と、を有する。LCD401は、画像生成部30により生成された画像信号に基づく画像(たとえば光音響画像など)を表示する。入力検知部402は、ユーザの操作入力を受け付ける。ユーザの指又はタッチペンなどによってLCD401の表示画面がタッチ入力されると、入力検知部402は、該タッチ入力に応じた入力信号を制御部312に出力する。
Next, the
次に、超音波内視鏡20の詳細な構成を説明する。図4は、第1実施形態に係る超音波内視鏡20の挿入部分20aの一例を示す構造図である。なお、図4のA−Aは一点鎖線A−Aに沿う挿入部分20aの断面であり、B−Bは一点鎖線B−Bに沿う挿入部分20aの断面である。
Next, a detailed configuration of the
図4に示すように、被検体150の体腔150a内に挿入される挿入部分20aには、内部光照射部21及び内部音響電気変換部22が設けられている。
As shown in FIG. 4, an internal
内部光照射部21は、基板211と、内部光源212と、封止層213と、を含んで構成されている。基板211は、たとえばフレキシブル基板であり、挿入部分20aの挿入方向(Y方向)と平行な軸を有する円筒形状にされ、挿入部分20aの先端に設けられている。さらに、基板211は、挿入方向から見た平面視において挿入部分20aの側周面とたとえば同心円状に設けられている。なお、基板211は、図4の例示に限定されず、円筒形状又は円柱形状の基板(たとえばプリント基板、金属基板)であってもよい。
The internal
内部光源212は、被検体150の内部に挿入される複数のLED素子212aを含んで構成され、LED素子212aの出射光を被検体150の内部(特に光吸収体P)に照射する。LED素子212aは、基板211の主面において挿入方向及び側周面に沿って、挿入部分20aの全ての側周面の法線方向に均等に光を出射可能に配置されている。従って、LED素子212aの搭載面はY方向から見て挿入部分20aの側周面と同心円状の曲面となっている。たとえば図4では、軸方向に5列且つ円周方向に10列(すなわち50個)のLED素子212aが基板211上に配置されている。
The internal
LED素子212aは、パルス光を出射するように駆動されるLED光源である。パルス光のPRF(Pulse Repetition Frequency)は、特に限定しないが、たとえば1000[回/sec]とすることができる。LED光源を用いることにより、内部光源212を小型化でき、簡素な構成で発光周波数の高いパルス光を被検体に照射することができる。従って、単位時間(たとえば後述するLCD401の表示の更新に要する期間)当たりにより多くの断層像情報を取得できるので、光音響画像をより鮮明で高精細にすることができる。
The
なお、LED素子212aは、発光波長が同一のLED光源で構成されていてもよいし、発光波長が異なる複数種のLED光源で構成されていてもよい。また、LED素子212aの発光波長の設定に関しては、測定対象(光吸収体P)に対する吸収率の高い波長を選択すればよい。たとえば、測定対象が血液中の酸化ヘモグロビンであれば、発光波長は酸化ヘモグロビンに対する吸収率の高い760nmを選択できる。また、測定対象が血液中の還元ヘモグロビンであれば、還元ヘモグロビン還元ヘモグロビンに対する吸収率の高い850nmを選択できる。たとえば被検体150に760nmの波長のパルス光を照射すると、被検体150内の動脈血管や腫瘍等に含まれる血液中の酸化ヘモグロビンに光が吸収されることで光音響波が発生し、後述する光音響画像構築部307において動脈血管や腫瘍等を含む光音響画像が生成される。
In addition, the
封止層213は、基板211及び複数のLED素子212aを封止している。封止層213の材料は、少なくとも複数のLED素子212aの出射光を透過する透光性の材料であればよく、特に限定されない。封止層213は、たとえば、ガラスを用いて形成されていてもよいし、透光性の樹脂材料、又は充填材を含む透光性の複合樹脂材料であってもよい。
The
内部音響電気変換部22は、被検体150の内部に挿入される挿入部分20aの側周面において、挿入方向に対して内部光照射部21の後段且つその近傍に設けられている。内部音響電気変換部22は、超音波振動素子22Aと、音響レンズ(不図示)と、音響整合層(不図示)と、バッキング部材(不図示)と、を含んで構成される。
The internal
超音波振動素子22Aは、超音波振動素子22Aは、電圧を印加すると振動により超音波を発生し、振動(超音波)が加わると電圧を発生する圧電素子である。超音波振動素子22Aは、図4に示すように、挿入部分20aの側周面に全周に沿って複数配置されている。従って、超音波内視鏡20は、挿入部分20aの側周面の全周に沿う広範囲の断層像情報を取得することができる。
The
なお、超音波振動素子22Aの全ての外面には、側周面の全周に沿って音響整合層が設けられており、音響整合層上には音響レンズが全面に設けられている。また、超音波振動素子22Aの全ての内面には、超音波の伝播を抑制するバッキング部材が設けられている。音響整合層は、被検体150と超音波振動素子22Aとの音響インピーダンスの差を減少させる。たとえば、音響整合層は、超音波振動素子22Aから発生した超音波を効率良く被検体150内へ伝播する機能を有する。さらに、音響整合層は、被検体150内からの超音波(光音響波も含む)を効率良く超音波振動素子22Aに伝播させる機能も有する。また、音響レンズは、超音波振動素子22Aから出力される超音波を集束する機能を有する。
Note that an acoustic matching layer is provided on the entire outer surface of the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。なお、以下では、第1実施形態と異なる構成について説明する。また、第1実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明は省略することがある。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. In the following, a configuration different from the first embodiment will be described. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the structure part similar to 1st Embodiment, and the description may be abbreviate | omitted.
図5は、第2実施形態に係る超音波内視鏡20の挿入部分20aの一例を示す構造図である。なお、図5のA−Aは一点鎖線A−Aに沿う挿入部分20aの断面である。
FIG. 5 is a structural diagram illustrating an example of the
基板211は、図5に示すように、挿入部分20aの挿入方向と平行な軸を有し、断面が正方形の筒形状にされている。なお、図5の例示に限定されず、基板211の形状は柱形状であってもよいし、その断面は正方形以外の多角形(たとえば三角形、六角形など)であってもよい。
As shown in FIG. 5, the
挿入部分20aの側周面に対向する基板211の各側面には、LED素子212aがその側面(搭載面)の法線方向に光を出射可能に配置されている。たとえば図5では、5行3列(すなわち15個)のLED素子212aが基板211の各側面に配置されている。なお、基板211の全側面に発光波長が同一のLED素子212aが配置されてもよいし、側面毎に発光波長が異なるLED素子212aが配置されてもよい。
On each side surface of the
また、内部光照射部21は、基板211、内部光源212、及び封止層213に加えて、反射部214と、4つの反射板215と、をさらに含んで構成されている。
Further, the internal
反射部214は、LED素子212aの出射光を反射する反射面214aをLED素子212aに向かう面に有する反射部材であり、挿入部分20aにおいて基板211の前段(挿入方向に対して前方)に設けられている。
The reflecting
反射板215は、LED素子212aの出射光を反射する反射面215aを両主面に有する反射部材である。各反射板215は、基板211の各側面において挿入方向と平行な端辺から挿入部分20aの側周面に向かう方向に延設されている。
The reflecting
反射部214及び反射板215の各反射面214a、215aは、LED素子212aから挿入方向に向かう方向に出射される光を反射して、内部音響電気変換部22の外側面の法線方向に向かう方向に反射させることができる。従って、被検体150に光を効率良く照射できる。さらに、内部音響電気変換部22の外側面の近傍領域にも光を照射し易くなるため、光吸収体Pが内部音響電気変換部22に近い位置にあっても、該光吸収体Pから十分な強度の光音響波を検出することができる。
The reflecting surfaces 214 a and 215 a of the reflecting
なお、反射面214a、215aを備える上述の構成は、本実施形態の構成のみならず、他の実施形態(たとえば後述の図9など)の構成にも適用可能である。
Note that the above-described configuration including the
<第3実施形態>
次に、第3実施形態について説明する。なお、以下では、第1及び第2実施形態と異なる構成について説明する。また、第1及び第2実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described. In the following, a configuration different from the first and second embodiments will be described. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to 1st and 2nd embodiment, and the description may be abbreviate | omitted.
図6は、第3実施形態に係る超音波内視鏡20の挿入部分20aの一例を示す構造図である。なお、図6のA−Aは一点鎖線A−Aに沿う挿入部分20aの断面である。
FIG. 6 is a structural diagram showing an example of the
内部光照射部21は、図6に示すように、基板211、内部光源212、及び封止層213を含んで構成されている。内部光照射部21では、基板211が挿入部分20aの挿入方向と平行に設けられており、基板211の両主面には、LED素子212aが配置されている。たとえば図6では、5行4列(すなわち20個)のLED素子212aが基板211の各主面に配置されている。このほか、内部光照射部21には、LED素子212aの出射光を反射する反射面214aをLED素子212aに対向する面に有する反射部材(たとえば図5の反射部214)が、挿入部分20aにおいて基板211よりも挿入方向の前方に設けられていてもよい。
As shown in FIG. 6, the internal
また、超音波内視鏡20には、図6に示すように、アクチュエータ23が設けられている。アクチュエータ23は、制御部312から出力される制御信号に基づいて、挿入方向を軸として挿入部分20aを回転駆動することが可能な回転駆動部である。
Further, as shown in FIG. 6, the
図6では、挿入部分20aがその挿入方向を軸として回動可能となっている。従って、LED素子212aから出射されるパルス光の照射方向を挿入部分20aの挿入方向に垂直な方向のうちの任意の方向に変更することができる。従って、断層像に写る測定領域を任意に変更することができる。
In FIG. 6, the
なお、基板211の両主面には発光波長が同一のLED素子212aが配置されてもよいが、主面毎に発光波長が異なるLED素子212aが配置されていることが好ましい。こうすれば、挿入部分20aの回動により、所望の測定領域に照射するパルス光の波長を変えることができる。従って、光吸収体Pの種類に応じてパルス光の波長を変えて、光音響画像を形成することができる。
Although
<第4実施形態>
次に、第4実施形態について説明する。なお、以下では、第1〜第3実施形態と異なる構成について説明する。また、第1〜第3実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することある。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described. Hereinafter, configurations different from those of the first to third embodiments will be described. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to 1st-3rd embodiment, and the description may be abbreviate | omitted.
図7は、第4実施形態に係る超音波内視鏡20の挿入部分20aの一例を示す構造図である。なお、図7のA−Aは一点鎖線A−Aに沿う挿入部分20aの断面である。
FIG. 7 is a structural diagram illustrating an example of the
内部光照射部21では、基板211が、内部音響電気変換部22の前段に挿入部分20aの挿入方向と交差して設けられている。また、LED素子212aは、挿入方向に向かう主面上に配置されており、挿入方向に向かう方向にパルス光を出射する。
In the internal
また、内部光照射部21は、図7に示すように、基板211、内部光源212、及び封止層213に加えて、反射部214をさらに含んで構成されている。反射部214は、LED素子212aの出射光を反射する反射面214aをLED素子212aに対向する面に有する反射部材であり、挿入部分20aにおいて基板211よりも挿入方向の前方に設けられている。この反射面214aは、LED素子212aから挿入方向に向かう方向に出射される光を反射して、内部音響電気変換部22の外側面の法線方向に向かう方向に反射させることができる。従って、被検体150に光を効率良く照射できる。さらに、内部音響電気変換部22の外側面の近傍領域にも光を照射し易くなるため、光吸収体Pが内部音響電気変換部22に近い位置にあっても、該光吸収体Pから十分な強度の光音響波を検出することができる。
Further, as shown in FIG. 7, the internal
(第4実施形態の変形例)
なお、LED素子212a及び反射部材214の配置は挿入方向に対して逆になっていてもよい。図8は、第4実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部分の他の一例を示す構造図である。なお、図8のA−Aは一点鎖線A−Aに沿う挿入部分20aの断面である。
(Modification of the fourth embodiment)
The arrangement of the
図8では、基板211が超音波内視鏡20の挿入部分20aの先端に設けられ、反射部材214が挿入方向に対して基板211の後方に設けられている。また、LED素子212aは、反射部材214の反射面214aに対向する基板211の主面に配置されている。そして、反射面214aは、LED素子212aから挿入方向に向かう方向に出射される光を反射して、内部音響電気変換部22の外側周面の法線方向に向かう方向に反射させることができる。このような構成であっても、図7の構成と同様の効果を得ることができる。
In FIG. 8, the
<第5実施形態>
次に、第5実施形態について説明する。なお、以下では、第1〜第4実施形態と異なる構成について説明する。また、第1〜第4実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment will be described. Hereinafter, configurations different from those of the first to fourth embodiments will be described. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to 1st-4th embodiment, and the description may be abbreviate | omitted.
図9は、第5実施形態に係る超音波内視鏡20の挿入部分20aの一例を示す構造図である。なお、図9のC−Cは挿入部分20aを挿入方向(Y方向)から見た一点鎖線C−Cに沿う面である。
FIG. 9 is a structural diagram showing an example of the
基板211は、図9に示すように、挿入部分20aの挿入方向と平行な軸を有し、断面が正方形の錐台形状とされている。この錐台形状の各側面は、内部音響電気変換部22側に傾斜している。なお、図9の例示に限定されず、基板211の形状は円錐又は角錐などの錐体形状であってもよいし、挿入方向に垂直なその断面は円形又は正方形以外の多角形(たとえば三角形、六角形など)であってもよい。
As shown in FIG. 9, the
挿入部分20aの側周面に対向する基板211の各側面には、LED素子212aがその側面(搭載面)の法線方向に光を出射可能に配置されている。たとえば図9では、9個のLED素子212aが基板211の各側面に配置されている。なお、基板211の全側面には発光波長が同一のLED素子212aが配置されてもよいし、側面毎に発光波長が異なるLED素子212aが配置されてもよい。
On each side surface of the
図9では、内部音響電気変換部22側に傾斜する基板211の側面にLED素子212aが配置されているため、LED素子212aから出射される光を内部音響電気変換部22の外側面の法線方向にある光吸収体Pに向かって照射させることができる。さらに、内部音響電気変換部22の外側面の近傍領域にも光を照射し易くなるため、光吸収体Pが内部音響電気変換部22に近い位置にあっても、該光吸収体Pから十分な強度の光音響波を検出することができる。
In FIG. 9, since the
<第6実施形態>
次に、第6実施形態について説明する。第6実施形態では、光音響画像化装置100は、被検体150の表面で断層像情報を取得するための超音波プローブ50をさらに備える。また、超音波内視鏡20及び超音波プローブ50を共に用いた光音響イメージング及び超音波イメージングが可能となっている。これら以外は第1〜第5実施形態と同様である。以下では、第1〜第5実施形態と異なる構成について説明する。また、第1〜第5実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment will be described. In the sixth embodiment, the
図10は、光音響画像化装置100の他の一例を示す外観斜視図である。図11A及び図11Bは、被検体150の内部及び表面にて光音響波を検出する他の一例を示す模式図である。なお、図11AはZ方向から見た模式図であり、図11BはY方向から見た模式図である。図12は、光音響画像化装置100の他の構成例を示すブロック図である。
FIG. 10 is an external perspective view showing another example of the
図10に示すように、光音響画像化装置100は、ラジアル型の超音波内視鏡20、画像生成部30、及び画像表示部40に加えて、超音波プローブ50をさらに備えている。この超音波プローブ50は、図11A及び図11Bに示すように、被検体150の表面から光を照射すると共に被検体150内の光吸収体Pで発生した光音響波を検出する機能を有する。また、超音波プローブ50は、超音波を被検体150に送信すると共に反射波である超音波を検出する機能も有している。
As shown in FIG. 10, the
超音波プローブ50は、図12に示すように、駆動電源部501と、光源駆動部502と、外部光源504A及び504Bをそれぞれ有する第1及び第2光照射部503A及び503Bと、外部音響電気変換部505と、を備えている。このほか、超音波プローブ50は、外部光源504A及び504Bから出射される光を集光するレンズ部材、及び、該レンズ部材によって集光された光を被検体150へ導く導光部(たとえばアクリル樹脂製の導光板、光ファイバ)などを備えていてもよい。
As shown in FIG. 12, the
駆動電源部501は光源駆動部502に電力を供給している。なお、図12では駆動電源部501が超音波プローブ50の電力供給源となっているが、この例示に限定されず、超音波プローブ50の各構成要素は電源部315から電力の供給を受けていてもよい。
The drive power supply unit 501 supplies power to the light
光源駆動部502は、光源駆動回路502A及び光源駆動回路502Bを含んで構成されている。光源駆動回路502Aは外部光源504Aを駆動制御し、光源駆動回路502Bは外部光源504Bを駆動制御する。なお、超音波プローブ50が超音波内視鏡20と共に光音響イメージングを行って同じ測定領域の断層像を取得する場合、光源駆動回路502A、502Bは、超音波内視鏡20でのパルス光の照射タイミングにあわせて、外部光源504A、504Bからパルス光を出射させる。すなわち、光源駆動回路502A、502Bは、外部光源504A、504Bでのパルス光の出射タイミングと、超音波内視鏡20でのパルス光の照射タイミングとが同期するように、外部光源504A、504Bを駆動制御する。
The light
第1及び第2光照射部504A及び504Bは、外部音響電気変換部505を挟んで互いにY方向に互いに対向するように配置されている(図11A参照)。また、第1及び第2光照射部504A及び504Bは、超音波プローブ50を被検体150に接触させたときに被検体150近傍に位置するように設けられている。
The first and second
第1及び第2光照射部503A及び503Bにそれぞれ設けられる外部光源504A及び504Bはそれぞれ、たとえば、LED素子(不図示)などの発光素子を含んで構成され、被検体150の表面から該被検体150内にパルス光を照射する。図13は、第1光照射部503Aに設けられる外部光源504A、504Bの配置例である。また、以下では、図13を参照して第1光照射部503Aでの配置例を説明するが、第2光照射部503Bに設けられる外部光源504A、504Bも第1光照射部503Aと同様に配置される。
The
外部光源504A、504Bは、図13のように、Y方向に交互に配列されている。また、外部光源504A、504Bはそれぞれ、Y方向に3列、且つ、Z方向に6列(すなわち3×6=18個)のLED素子を含んで構成されている。このLED素子は、パルス光を出射するように駆動されるLED光源である。パルス光のPRF(Pulse Repetition Frequency)は、特に限定しないが、たとえば1000[回/sec]とすることができる。
The
このように、外部光源504A、504BはそれぞれLED光源にすれば、外部光源504A、504Bを小型化でき、簡素な構成で発光周波数の高いパルス光を被検体に照射することができる。従って、単位時間(たとえば後述するLCD401の表示の更新に要する期間)当たりにより多くの断層像情報を取得できるので、後述する光音響画像をより鮮明で高精細にすることができる。
As described above, if the
また、外部光源504A、504Bでは、LED素子の発光波長が異なっている。すなわち、外部光源504A、504Bは、互いに異なる波長の光を発光するものとしている。波長の設定に関しては、測定対象(光吸収体P)に対する吸収率の高い波長を選択すればよい。
Further, the
次に、外部音響電気変換部505は、光吸収体Pで発生する光音響波及び被検体150内で反射された超音波などの弾性波を検出する外部検出部であり、その検出結果に基づく検出信号を生成して画像生成部30に出力する。以下では、この検出信号を外部検出信号と呼ぶ。
Next, the external
この外部音響電気変換部505は、超音波振動素子505Aと、音響レンズ(不図示)と、音響整合層(不図示)と、バッキング部材(不図示)と、を含んで構成される。
The external
超音波振動素子505Aは、電圧を印加すると振動により超音波を発生し、振動(超音波)が加わると電圧を発生する圧電素子である。超音波振動素子505Aは、超音波を発生して被検体150内へ超音波を伝播させ、被検体150内で反射された超音波を検出して電圧信号を生成する。つまり、超音波プローブ50を用いて、光音響イメージングに加えて、超音波イメージングも可能となっている。
The
この超音波振動素子505Aは、第1及び第2光照射部503A及び503Bの間に配置され(図11A参照)、且つ、Z方向に複数配置されている(図11B参照)。なお、超音波振動素子505Aの被検体150側の表面(たとえば図11A及び図11Bにおける超音波振動素子505Aの下面)には、音響整合層及び音響レンズが順に設けられている。また、この表面とは反対側の面(たとえば図11A及び図11Bにおける超音波振動素子505Aの上面)には、超音波の伝播を抑制するバッキング部材が設けられている。
The
次に、超音波プローブ50に対する画像生成部30の処理について説明する。受信回路301は、超音波振動素子505Aから少なくとも一部を選択し、選択された超音波振動素子505Aについての電圧信号(外部検出信号)を増幅させる処理をさらに行う。
Next, processing of the
A/Dコンバータ302では、受信回路301から出力される増幅後の検出信号(内部検出信号、外部検出信号)がデジタル信号に変換される。
In the A /
光音響画像再構成部305、検波・対数コンバータ306、及び光音響画像構築部307では、光音響波の画像化処理が行われ、光音響画像データが作成される。この光音響画像データは、光音響波の検出信号に基づく断層像を加算平均処理することにより形成される光音響画像を示すデータである。なお、光音響画像再構成部305、検波・対数コンバータ306、光音響画像構築部307、及び画像合成部311は、本発明の内部検出像生成部、外部検出像生成部、及び画像形成部の一例であり、光音響波の画像化処理を行う。
The photoacoustic
たとえば、超音波内視鏡20及び超音波プローブ50を共に用いて光音響イメージングが行われる場合を考える。この場合、超音波内視鏡20から出力される内部検出信号に基づく内部検出断層像と、超音波プローブ50から出力される外部検出信号に基づく外部検出断層像と、を加算平均処理した光音響画像を形成することができる。なお、外部検出断層像では、光音響波の検出深さ方向が内部検出断層像とは逆になっている。たとえば、内部検出断層像では検出深さ方向が−X方向となっており、外部検出断層像では検出深さ方向がX方向となっている。そのため、光音響画像を形成する際の加算平均処理は、両者の測定深さ方向を一致させる処理後に行われることは言うまでもない。
For example, consider a case where photoacoustic imaging is performed using both the
このように光音響画像を形成すれば、たとえば内部検出断層像及び外部検出断層像を重畳した光音響画像が得られる。つまり、被検体150の内部で検出される光音響波の内部検出断層像と、被検体150の面で検出される光音響波の外部検出断層像とを用いて光音響画像を形成することができる。内部検出断層像では被検体150の深奥部で発生する光音響波の検出強度が高く、外部検出断層像では被検体150の表面に近い領域で発生する光音響波の検出強度が高くなっている。従って、光音響波の検出深さ方向に対してよりS/N比の高い鮮明な光音響画像を得ることができる。 If a photoacoustic image is formed in this way, for example, a photoacoustic image in which an internal detection tomographic image and an external detection tomographic image are superimposed can be obtained. That is, a photoacoustic image can be formed using an internal detection tomographic image of a photoacoustic wave detected inside the subject 150 and an externally detected tomographic image of a photoacoustic wave detected on the surface of the subject 150. it can. In the internal detection tomogram, the detection intensity of the photoacoustic wave generated in the deep part of the subject 150 is high, and in the external detection tomogram, the detection intensity of the photoacoustic wave generated in a region near the surface of the subject 150 is high. . Therefore, a clear photoacoustic image with a higher S / N ratio can be obtained in the photoacoustic wave detection depth direction.
なお、上記の光音響イメージングでは、内部検出断層像及び外部検出断層像を加算平均処理して光音響画像を形成しているが、本実施形態の光音響画像化装置100では、内部検出断層像及び外部検出断層像を別々に加算平均処理することもできる。この場合、内部検出断層像に基づく光音響画像と、外部検出断層像に基づく光音響画像と、を個別に形成できる。
In the photoacoustic imaging described above, the photoacoustic image is formed by adding and averaging the internal detection tomographic image and the external detection tomographic image. However, in the
また、本実施形態の光音響画像化装置100では、内部検出断層像及び外部検出断層像のうちの一方に基づいて光音響画像を形成することもできる。この場合、超音波内視鏡20及び超音波プローブ50の両方から同じ発光タイミングのパルス光を照射し、超音波内視鏡20及び超音波プローブ50のうちの一方で光音響波を検出してもよい。こうすれば、内部検出断層像に基づいて光音響画像を形成する場合には、被検体150の表面にある超音波プローブ50の外部光源504A、504Bを補助光源として利用することができる。また、外部検出断層像に基づいて光音響画像を形成する場合には、体腔150a内にある超音波内視鏡20の内部光源212を補助光源として利用することができる。従って、光音響波の検出強度をより高めることができる。よって、より鮮明な光音響画像を得ることができる。
Moreover, in the
内部検出断層像及び外部検出断層像に基づく光音響画像を形成するか、各断層像に光音響画像を個別に形成するかは、たとえばユーザの操作入力に応じて選択可能である。 Whether to form a photoacoustic image based on the internal detected tomographic image and the externally detected tomographic image or to individually form the photoacoustic image on each tomographic image can be selected, for example, according to a user operation input.
一方、超音波画像再構成部308、検波・対数コンバータ309、及び超音波画像構築部310では、被検体150内で反射された超音波の画像化処理が行われ、超音波画像データが作成される。なお、超音波画像データは、超音波の検出信号に基づく断層像を加算平均処理することにより形成される超音波画像を示すデータである。超音波内視鏡20及び超音波プローブ50を共に用いて超音波イメージングが行われる場合、超音波内視鏡20から出力される内部検出信号に基づく内部検出断層像と、超音波プローブ50から出力される外部検出信号に基づく外部検出断層像と、を加算平均処理した超音波画像を形成することができる。
On the other hand, the ultrasound
制御部312は、図示しない非一過性の記憶媒体(メモリ)に格納されたプログラム及び制御情報などを用いて、超音波プローブ50の各構成要素を制御できる。たとえば、制御部312は、光源駆動部502に波長制御信号及び光トリガー信号などを送信する。送信制御回路313は、制御部312から出力される制御信号に応じて、外部音響電気変換部505に駆動信号を送信し、超音波を発生させる。
The
上述のように、本実施形態の光音響画像化装置100では、超音波内視鏡20及び超音波プローブ50を共に用いて、光音響イメージングを行い、共通する測定領域の断層像情報を重畳した光音響画像を形成することが可能となっている(図11A及び図11B参照)。なお、超音波イメージングによる超音波画像の形成も同様である。以下に、本実施形態の光音響画像化装置100における光音響イメージング処理の一例について説明する。
As described above, in the
まず、超音波内視鏡20及び超音波プローブ50のY方向及びZ方向の測定位置の調整を行う。この処理では、超音波内視鏡20を体腔150a内に挿入し、内部音響電気変換部22から超音波を出力させる。そして、被検体150の表面に超音波プローブ50を接触させた状態で、超音波プローブ50をY方向、Z方向に移動させながら、超音波内視鏡20から出力される超音波を超音波プローブ50で検出する。超音波プローブ50のY方向及びZ方向の位置が超音波内視鏡20と同じになり、−X方向に対して超音波プローブ50が超音波内視鏡20の直上の位置にあれば、超音波プローブ50での検出強度は最大となる。従って、超音波の検出強度が最大となるY方向及びZ方向の位置を超音波プローブ50の測定位置とする。
First, the measurement positions in the Y direction and the Z direction of the
次に、超音波内視鏡20の内部検出断層像及び超音波プローブ50の外部検出断層像の位置調整を行う。この処理では、内部音響電気変換部22が備える複数の超音波振動素子22Aが配列する平面(たとえば図4のB−B断面参照)と、外部音響電気変換部505が備える複数の超音波振動素子505Aの配列方向(Z方向)及びX方向を含む平面とを一致させる。まず、X方向を軸にして超音波プローブ50を回転させながら、超音波内視鏡20から出力される超音波を超音波プローブ50で検出する。上記の両平面が一致すると、超音波プローブ50での検出強度は最大となる。従って、超音波の検出強度が最大となる回転位置を超音波プローブ50の測定位置とする。
Next, position adjustment of the internal detection tomographic image of the
次に、光音響イメージング及び光音響画像の形成を行う。超音波内視鏡20及び超音波プローブ50から同じ発光タイミングのパルス光を被検体150に照射し、超音波内視鏡20で検出される光音響波に基づく内部検出信号と、超音波プローブ50で検出される光音響波に基づく外部検出信号と、を取得する。そして、内部検出信号から生成される内部検出断層像と、外部検出信号から生成される外部検出断層像とに基づいて、光音響画像を形成する。
Next, photoacoustic imaging and photoacoustic image formation are performed. The subject 150 is irradiated with pulsed light having the same emission timing from the
なお、上述の光音響イメージング処理において、超音波内視鏡20及び超音波プローブ50から照射される各パルス光のPRFは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。つまり、両者の発光タイミングが同期していればよく、たとえば、超音波内視鏡20のパルス光のPRFが1000[回/sec]とされ、超音波プローブ50のパルス光のPRFが500[回/sec]とされてもよい。
In the above-described photoacoustic imaging process, the PRF of each pulsed light emitted from the
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The embodiment of the present invention has been described above. Note that the above-described embodiment is an exemplification, and various modifications can be made to each component and combination of processes, and it will be understood by those skilled in the art that they are within the scope of the present invention.
たとえば、上述の実施形態では、内部光源212、及び外部光源504A、504BはLED光源となっているが、本発明はこの例示に限定されない。内部光源212、及び外部光源504A、504Bは、パルス光を出射できる光源を含んでいればよく、たとえば、半導体レーザ素子を含む光源(半導体レーザ素子光源)であってもよいし、有機発光ダイオード素子を含む光源(有機発光ダイオード素子)であってもよい。或いは、内部光源212、及び外部光源504A、504Bは、発光ダイオード素子、半導体レーザ素子、及び、有機発光ダイオード素子のうちの少なくともいずれかの発光素子を含む光源であってもよい。こうすれば、発光素子の配光角度が比較的に広くなるため、挿入部分20aの側面の法線方向に対して光を均一に照射することができる。また、内部光源212を小型化できる。さらに、簡素な構成で発光周波数の高いパルス光を被検体150に照射することができる。従って、単位時間当たりにより多くの断層像を形成できるので、より鮮明で高精細な光音響画像を取得することができる。
For example, in the above-described embodiment, the internal
また、上述の実施形態では、LED素子212aは、軸方向に垂直な断面形状が円形又は角形となる立方体(柱体、錐体、錐台体など)の側面、板形状の主面などに搭載されているが、LED素子212aの搭載面はこれらの例示に限定されない。LED素子212aの搭載面は、曲面又は複数の平面から成り、且つ、挿入部分20aの側周面の法線方向に向かう面であればよい。こうすれば、被検体150の内部に挿入される超音波内視鏡20の挿入部分20aの側周面に沿う断層像を生成することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、内視鏡光源駆動部316は画像形成部30に設けられているが、本発明はこの例示に限定されない。内視鏡光源駆動部316は超音波内視鏡20に設けられていてもよい。
In the above-described embodiment, the endoscope light
また、第3実施形態で説明したアクチュエータ23を備える構成は、第3実施形態以外の実施形態の構成にも適用可能である。たとえば、第2及び第5実施形態の構成に適用すれば、挿入部分20aを回動させることにより、断層像に写る測定領域を変えたり、所望の測定領域に照射するパルス光の波長を変えたりすることができる。また、第3実施形態以外の実施形態において、発光波長が異なる複数種のLED光源がそれぞれ偏って配置されていても、挿入部分20aを回動させることにより、各種のLED光源の出射光が照射する領域を変えることができる。たとえば、図4、図6及び図7(第1及び第4実施形態)において、挿入部分20aのA−A断面の左半分の領域に配置されるLED光源と、右半分の領域に配置されるLED光源と、で出射光の波長が異なっている場合を考える。このような場合でも、挿入部分20aの回動により、各LED光源の出射光が照射される領域を変えることができる。こうすれば、所望の測定領域に照射するパルス光の波長を変えることができる。従って、光吸収体Pの種類に応じてパルス光の波長を変えて、光音響画像を形成することができる。
Moreover, the structure provided with the
100 光音響画像化装置
150 被検体
20 超音波内視鏡
20a 挿入部分
21 内部光照射部
211 基板
212 内部光源
212a LED素子
213 封止層
22 内部音響電気変換部
22A 超音波振動素子
23 アクチュエータ
30 画像生成部
301 受信回路
302 A/Dコンバータ
303 受信メモリ
304 データ処理部
305 光音響画像再構成部
306 検波・対数コンバータ
307 光音響画像構築部
308 超音波画像再構成部
309 検波・対数コンバータ
310 超音波画像構築部
311 画像合成部
312 制御部
313 送信制御回路
314 操作部
315 電源部
316 内視鏡光源駆動部
40 画像表示部
401 LCD
402 入力検知部
50 超音波プローブ
501 駆動電源部
502 光源駆動部
502A、502B 光源駆動回路
503A 第1光照射部
503B 第2光照射部
504A、504B 外部光源
505 外部音響電気変換部
505A 超音波振動素子
P 光吸収体
DESCRIPTION OF
402
Claims (12)
前記光吸収体で発生する光音響波を前記被検体の内部で検出し、該光音響波の検出結果に基づく内部検出信号を生成する内部検出部と、
を備える光音響波検出器。 An internal light source having a light emitting element inserted into the subject, and irradiating light emitted from the light emitting element to the light absorber in the subject;
An internal detection unit that detects a photoacoustic wave generated in the light absorber inside the subject and generates an internal detection signal based on the detection result of the photoacoustic wave;
A photoacoustic wave detector.
前記発光素子は、曲面又は複数の平面から成り且つ前記挿入部分の前記側面の法線方向に向かう搭載面に搭載される請求項1に記載の光音響波検出器。 The internal detection unit is provided on a side surface of an insertion portion to be inserted into the subject,
2. The photoacoustic wave detector according to claim 1, wherein the light emitting element is mounted on a mounting surface that is formed of a curved surface or a plurality of flat surfaces and faces in a normal direction of the side surface of the insertion portion.
前記内部検出部は、前記挿入部分の挿入方向から見た平面視において、前記挿入部分の前記側面の全周に沿って設けられ、
前記発光素子は、該平面視において、前記側面の全周に渡って、該側面の法線方向に向かう方向に光を出射する請求項2に記載の光音響波検出器。 The mounting surface comprises a curved surface;
The internal detection unit is provided along the entire circumference of the side surface of the insertion part in a plan view seen from the insertion direction of the insertion part,
The photoacoustic wave detector according to claim 2, wherein the light emitting element emits light in a direction toward a normal direction of the side surface over the entire circumference of the side surface in the plan view.
前記内部検出部は、前記被検体の内部に挿入される挿入部分の側面に設けられ、
前記発光素子は、法線方向が前記挿入部分の挿入方向に向かう方向である搭載面に搭載され、
前記反射部材は、前記搭載面と対向する反射面を有する請求項1に記載の光音響波検出器。 A reflection member that reflects the light emitted from the light emitting element in a direction toward the normal direction of the side surface;
The internal detection unit is provided on a side surface of an insertion portion to be inserted into the subject,
The light emitting element is mounted on a mounting surface whose normal direction is a direction toward the insertion direction of the insertion portion,
The photoacoustic wave detector according to claim 1, wherein the reflecting member has a reflecting surface facing the mounting surface.
前記内部検出信号に基づく前記被検体の内部検出断層像を生成する内部検出像生成部と、
前記内部検出断層像を用いて光音響画像を形成する画像形成部と、
を備える光音響画像化装置。 The photoacoustic wave detector according to any one of claims 1 to 9,
An internal detection image generation unit for generating an internal detection tomographic image of the subject based on the internal detection signal;
An image forming unit that forms a photoacoustic image using the internal detection tomographic image;
A photoacoustic imaging apparatus.
前記外部光源が光を照射するタイミングは前記内部光源と同期している請求項10に記載の光音響画像化装置。 An external light source that irradiates light to the light absorber from outside the subject;
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 10, wherein a timing at which the external light source emits light is synchronized with the internal light source.
前記外部検出信号に基づく前記被検体の外部検出断層像を生成する外部検出像生成部と、
をさらに備え、
前記画像形成部は、前記外部検出断層像をさらに用いて前記光音響画像を形成する請求項10又は請求項11に記載の光音響画像化装置。 An external detection unit for detecting a photoacoustic wave generated by a light absorber in the subject outside the subject and generating an external detection signal based on the detection result of the photoacoustic wave;
An external detection image generation unit that generates an external detection tomographic image of the subject based on the external detection signal;
Further comprising
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 10 or 11, wherein the image forming unit forms the photoacoustic image by further using the externally detected tomographic image.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014174290A JP2016049126A (en) | 2014-08-28 | 2014-08-28 | Photo-acoustic wave detector, and photo-acoustic imaging device |
PCT/JP2015/073495 WO2016031700A1 (en) | 2014-08-28 | 2015-08-21 | Photoacoustic wave detector and photoacoustic imaging device |
EP15835014.0A EP3187114A1 (en) | 2014-08-28 | 2015-08-21 | Photoacoustic wave detector and photoacoustic imaging device |
CN201580046402.8A CN106794006A (en) | 2014-08-28 | 2015-08-21 | Photoacoustic waves detector and opto-acoustic imaging devices |
US15/506,773 US20170258333A1 (en) | 2014-08-28 | 2015-08-21 | Photoacoustic Wave Detector and Photoacoustic Imaging Device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014174290A JP2016049126A (en) | 2014-08-28 | 2014-08-28 | Photo-acoustic wave detector, and photo-acoustic imaging device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016049126A true JP2016049126A (en) | 2016-04-11 |
Family
ID=55657155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014174290A Pending JP2016049126A (en) | 2014-08-28 | 2014-08-28 | Photo-acoustic wave detector, and photo-acoustic imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016049126A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018094279A (en) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | 株式会社日立製作所 | Photoacoustic catheter and photoacoustic catheter system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013022171A (en) * | 2011-07-20 | 2013-02-04 | Fujifilm Corp | Catheter type photoacoustic probe |
JP2013176537A (en) * | 2012-02-07 | 2013-09-09 | Fujifilm Corp | Ultrasonic probe and method for producing the same |
US20140221842A1 (en) * | 2013-02-01 | 2014-08-07 | Robin F. Castelino | System and Method for Frequency Domain Photoacoustic Intravascular Imaging |
-
2014
- 2014-08-28 JP JP2014174290A patent/JP2016049126A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013022171A (en) * | 2011-07-20 | 2013-02-04 | Fujifilm Corp | Catheter type photoacoustic probe |
JP2013176537A (en) * | 2012-02-07 | 2013-09-09 | Fujifilm Corp | Ultrasonic probe and method for producing the same |
US20140221842A1 (en) * | 2013-02-01 | 2014-08-07 | Robin F. Castelino | System and Method for Frequency Domain Photoacoustic Intravascular Imaging |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018094279A (en) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | 株式会社日立製作所 | Photoacoustic catheter and photoacoustic catheter system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10413193B2 (en) | Photoacoustic apparatus | |
JP5655021B2 (en) | Photoacoustic imaging method and apparatus | |
US11064891B2 (en) | Object information acquiring apparatus | |
US9943231B2 (en) | Apparatus and method for obtaining subject information, display method, and program | |
JP2016049125A (en) | Photo-acoustic wave detector, and photo-acoustic imaging device | |
JP2010017426A (en) | Living body examination apparatus | |
US20160135688A1 (en) | Object information acquiring apparatus | |
JP2012135610A (en) | Probe for photoacoustic inspection and photoacoustic inspection device | |
JP2013056032A (en) | Object information acquiring apparatus and object information acquiring method | |
WO2016031700A1 (en) | Photoacoustic wave detector and photoacoustic imaging device | |
JP6742745B2 (en) | Information acquisition device and display method | |
JP5572023B2 (en) | measuring device | |
US20150327769A1 (en) | Photoacoustic apparatus | |
US11399719B2 (en) | Probe for photoacoustic measurement and photoacoustic measurement apparatus including same | |
JP2016049126A (en) | Photo-acoustic wave detector, and photo-acoustic imaging device | |
WO2019107391A1 (en) | Device for processing image information and method for displaying same | |
JP6513532B2 (en) | Photoacoustic imager | |
JP6444126B2 (en) | Photoacoustic apparatus and photoacoustic wave measuring method | |
JP2016043106A (en) | Photoacoustic imaging apparatus | |
JP2018082999A (en) | Ultrasonic probe | |
JP2016043192A (en) | Ultrasonic imaging apparatus | |
JP5868458B2 (en) | measuring device | |
JP2016049213A (en) | Photo-acoustic wave detector, and photo-acoustic imaging device | |
JP2016120184A (en) | Photoacoustic measurement probe and photoacoustic measuring apparatus | |
US10172524B2 (en) | Photoacoustic apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170809 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20170809 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180724 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190205 |