JP2016156736A

JP2016156736A - 温度分布情報取得装置、温度分布情報取得方法およびプログラム

Info

Publication number: JP2016156736A
Application number: JP2015035655A
Authority: JP
Inventors: 秀剛原; Hideyoshi Hara
Original assignee: Kitasato Institute
Current assignee: Kitasato Institute
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2035-02-25
Also published as: JP6483473B2

Abstract

【課題】物の内部の温度分布の情報を取得できるようにする。
【解決手段】温度分布情報取得装置が、対象物が放射線を吸収する度合いを示す吸収度合い情報を取得する吸収度合い情報取得部と、前記吸収度合い情報に基づいて、前記対象物における温度分布を示す情報を取得する温度分布情報取得部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、温度分布情報取得装置、温度分布情報取得方法およびプログラムに関する。

温度を測定する装置の１つにサーモグラフィがある。サーモグラフィは、物体表面の温度を画像化する装置であり、病気の診断や建築物の検査など、いろいろな用途に用いられている。
例えば、特許文献１には、サーモグラフィを用いて関節の状態を検出する装置が記載されている。この装置は、少なくとも１つの関節を含む被検体の身体部位に光を照射し、少なくとも１つの関節において及び身体部位の少なくとも１つの他の部分において、光の減衰を局所的に検出する光学的測定ユニットと、少なくとも１つの関節を含む被検体の身体部位をサーモグラフィによりイメージングするサーモグラフィ測定ユニットと、光学的測定ユニット及びサーモグラフィ測定ユニットの一方によって取得されたデータが、光学的測定ユニット及びサーモグラフィ測定ユニットの他方によって取得されたデータを較正するために使用されるように、装置を制御する制御ユニットと、を含む。
特許文献１では、これにより、比較的小さい関節及び比較的大きい関節の両方から改善されたデータを取得することができる。とされている。

特表２０１２−５１０８４３号公報

サーモグラフィによれば体表面など物の表面の温度分布を画像化することができるが、物の内部の温度分布を求めることはできない。例えば人体の内部、すなわち体内の温度分布を求めることができれば、体内における病気または病気の兆候を検知できる可能性がある。

本発明は物の内部の温度分布の情報を取得することができる温度分布情報取得装置、温度分布情報取得方法およびプログラムを提供する。

本発明の第１の態様によれば、温度分布情報取得装置は、対象物が放射線を吸収する度合いを示す吸収度合い情報を取得する吸収度合い情報取得部と、前記吸収度合い情報に基づいて、前記対象物における温度分布を示す情報を取得する温度分布情報取得部と、を備える。

前記吸収度合い情報取得部は、前記吸収度合い情報として前記対象物の各部におけるＣＴ値を取得し、前記温度分布情報取得部は、前記ＣＴ値に基づいて、前記対象物における温度分布画像を取得するようにしてもよい。

前記対象物は人体であり、前記温度分布情報取得部は、人体内部における温度分布を示す情報を取得するようにしてもよい。

本発明の第２の態様によれば、温度分布情報取得方法は、温度分布情報取得装置の温度分布情報取得方法であって、対象物が放射線を吸収する度合いを示す吸収度合い情報を取得する吸収度合い情報取得ステップと、前記吸収度合い情報に基づいて、前記対象物における温度分布を示す情報を取得する温度分布情報取得ステップと、を有する。

本発明の第３の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、対象物が放射線を吸収する度合いを示す吸収度合い情報を取得する吸収度合い情報取得ステップと、前記吸収度合い情報に基づいて、前記対象物における温度分布を示す情報を取得する温度分布情報取得ステップと、を実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、物の内部の温度分布の情報を取得することができる。

本発明の一実施形態における温度分布情報取得システムの装置構成を示す概略構成図である。同実施形態における温度分布情報取得装置の機能構成を示す概略ブロック図である。ＣＴ値と温度との関係の例を示すグラフである。ＣＴ値の実際値と温度と関係の例を示すグラフである。豚ヒレ肉におけるＣＴ値の実際値と温度との関係の例を示すグラフである。豚バラ肉におけるＣＴ値の実際値と温度との関係の例を示すグラフである。同実施形態において、温度分布情報取得装置が対象物の温度分布情報を取得して表示する処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の一実施形態における温度分布情報取得システムの装置構成を示す概略構成図である。同図において、温度分布情報取得システム１は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置１００と、温度分布情報取得装置２００とを備える。
温度分布情報取得システム１は、物の内部の温度分布を画像表示するシステムである。具体的には、温度分布情報取得システム１は、温度分布を画像表示する対象物（以下、単に対象物と称する）に放射線を照射し、対象物の各部における放射線透過率を温度分布に換算して温度分布画像を生成する。
なお、以下では温度分布情報取得システム１が対象物にＸ線を照射する場合を例に説明するが、温度分布情報取得システム１が用いる放射線はＸ線に限らない。温度分布情報取得システム１が用いる放射線は、物の温度に応じて放射線透過率が異なるものであればよい。

Ｘ線ＣＴ装置１００は、対象物にＸ線を照射し、Ｘ線透過量（対象物を透過したＸ線の量）を測定する。特に、Ｘ線ＣＴ装置１００は、複数の方向から対象物にＸ線を照射して方向毎にＸ線透過量を測定し、測定結果を解析して対象物の各部におけるＣＴ値を算出する。特に、Ｘ線ＣＴ装置１００は、対象物の内部におけるＣＴ値を算出する。そして、Ｘ線ＣＴ装置１００は、算出したＣＴ値を温度分布情報取得装置２００へ送信する。Ｘ線ＣＴ装置１００として、既存のＸ線ＣＴ装置を用いることができる。

ここで、ＣＴ値は、Ｘ線を吸収する度合いを、空気の場合を−１０００とし、水の場合を０とした相対値で示す値であり、単位としてＨＵ（Hounsfield Unit）が用いられる。対象物の、ある部分における線減弱係数をμ_ｔとし、水の線減弱係数をμ_ｗとすると、当該部分におけるＣＴ値は、式（１）にて算出される。

ここで、線減弱係数とは、Ｘ線などの光子が、単位厚の物質を通過した際の減弱の割合を示す係数である。また、式（１）のｋは定数の係数であり、一般的にはｋ＝１０００とする。
Ｘ線ＣＴ装置１００が温度分布情報取得装置２００へ送信するＣＴ値は、吸収度合い情報の例に該当する。
温度分布情報取得装置２００は、Ｘ線ＣＴ装置１００が送信した吸収度合い情報に基づいて対象物の温度分布情報を算出し、対象物の温度分布を画像にて表示する。温度分布情報取得装置２００は、例えばコンピュータを用いて構成される。

図２は、温度分布情報取得装置２００の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、温度分布情報取得装置２００は、吸収度合い情報取得部２１０と、表示部２２０と、記憶部２８０と、制御部２９０とを備える。制御部２９０は、温度分布情報取得部２９１を備える。
吸収度合い情報取得部２１０は、対象物が放射線を吸収する度合いを示す吸収度合い情報を取得する。具体的には吸収度合い情報取得部２１０は通信回路を備え、Ｘ線ＣＴ装置１００が送信する吸収度合い情報を受信する。さらに具体的には、吸収度合い情報取得部２１０は、吸収度合い情報として対象物の各部におけるＣＴ値を受信する。

記憶部２８０は、温度分布情報取得装置２００が備える記憶デバイスを用いて構成され、各種データを記憶する。特に、記憶部２８０は、ＣＴ値を温度に換算するための情報を予め記憶している。例えば、対象物は人体であり、記憶部２８０は、人体内部の部位毎に、ＣＴ値と温度との対応関係を示す情報を予め記憶している。
ここで、図３〜図６を参照して、ＣＴ値と温度との関係について説明する。

図３は、ＣＴ値と温度との関係の例を示すグラフである。同図の横軸は温度を示し、縦軸はＣＴ値を示している。
ここで、上述した線減弱係数は密度に比例すると考えられる。具体的には、減弱係数として線減弱係数の他に質量減弱係数があり、物質の質量減弱係数をｍμとし、当該物質の密度をρとすると、当該物質の線減弱係数μは、式（２）のように表される。

例えば、水（純水）の質量減弱係数を０．１７０５７７７７８平方センチメートル毎グラム（ｃｍ^２／ｇ）とし、温度が２５度（℃）のときの水のＣＴ値を０として、温度毎の水の密度に基づいてＣＴ値を計算すると、温度２３度、２４度、２５度、２６度、２７度の水のＣＴ値はそれぞれ、０．５０、０．２６、０．００、−０．２６、−０．５３となる。０度〜６０度の範囲で、このように水の密度に基づいてＣＴ値を算出すると、図３のグラフを得られる。

図４は、ＣＴ値の実際値と温度と関係の例を示すグラフである。同図の横軸は温度を示し、縦軸はＣＴ値を示している。また、線Ｌ１１は、温度毎の水のＣＴ値の理論値を示しており、図３のグラフと同様である。また、線Ｌ１２、Ｌ１３は、それぞれ、純水、生理食塩水の、温度毎のＣＴ値の実際値を示している。ここでいうＣＴ値の実際値とは、純水、生理食塩水の各々にＸ線を照射し、透過したＸ線の強度に基づいて算出したＣＴ値である。

図４を参照すると、純水のＣＴ値の理論値（線Ｌ１１）と実際値（線Ｌ１２）とは、近い値を示している。また、生理食塩水のＣＴ値の実際値（線Ｌ１３）も、純水のＣＴ値の理論値および実際値と同様の傾向を示している。具体的には、温度が上がるにつれて生理食塩水のＣＴ値の実際値が減少しており、温度の上昇に対するＣＴ値の減少割合も、純水のＣＴ値の理論値や実際値の場合と同様、およそ一定の割合を示している。
このことから、物質の温度とＣＴ値との間には、温度変化による当該物質の密度変化に起因して、強い相関関係があると考えられる。

図５は、豚ヒレ肉におけるＣＴ値の実際値と温度との関係の例を示すグラフである。同図の横軸は温度を示し、縦軸はＣＴ値を示している。また、同図は、豚ヒレ肉の温度毎のＣＴ値の実際値を示している。
ここで、人の筋肉の模擬として豚ヒレ肉を用いている。豚が、解剖・生理学的類似点が多い点、個体間差が比較的小さい点、および、比較的容易に入手可能な点で、豚肉は人体模擬物質に適している。

図５を参照すると、豚ヒレ肉のＣＴ値の実際値も、純水や生理食塩水の場合と同様、温度が上がるにつれてＣＴ値が減少しており、温度の上昇に対するＣＴ値の減少割合も、純水や生理食塩水の場合と同様、およそ一定の割合を示している。
このことから、豚ヒレ肉についても、温度とＣＴ値との間には、温度変化による豚ヒレ肉の密度変化に起因して、強い相関関係があると考えられる。

図６は、豚バラ肉におけるＣＴ値の実際値と温度との関係の例を示すグラフである。同図の横軸は温度を示し、縦軸はＣＴ値を示している。また、同図は、豚バラ肉の温度毎のＣＴ値の実際値を示している。ここで、人の脂肪の模擬として豚バラ肉を用いている。
図６を参照すると、豚バラ肉のＣＴ値の実際値も、純水や生理食塩水の場合と同様、温度が上がるにつれてＣＴ値が減少しており、温度の上昇に対するＣＴ値の減少割合も、純水や生理食塩水の場合と同様、およそ一定の割合を示している。
このことから、豚バラ肉についても、温度とＣＴ値との間には、温度変化による豚バラ肉の密度変化に起因して、強い相関関係があると考えられる。

図５及び図６を参照して説明した模擬の結果から、人の筋肉、脂肪のいずれについても、温度とＣＴ値との間に強い相関関係があると考えられる。
一方、ＣＴ値、および、ＣＴ値の変化の割合については、図５における人の筋肉の模擬の場合と図６における人の脂肪の模擬の場合とでは異なっている。
このことから、人の筋肉、脂肪のいずれについても、記憶部２８０が、温度とＣＴ値とを１対１に対応付ける情報を予め記憶しておく。当該情報に基づいて、温度分布情報取得部２９１が、ＣＴ値を温度に換算する。

例えば、記憶部２８０は、人の筋肉における温度とＣＴ値との関係として、図５に示される関係を記憶しておく。また、記憶部２８０は、人の脂肪における温度とＣＴ値との関係として、図６に示される関係を記憶しておく。
記憶部２８０がこれらの関係を記憶する形式として、いろいろな形式を用いることができる。例えば、記憶部２８０が、これらの関係を表形式で記憶しておくようにしてもよいし、式（または近似式）にて記憶しておくようにしてもよい。

制御部２９０は、温度分布情報取得装置２００の各部を制御して各種処理を実行する。制御部２９０は、例えば温度分布情報取得装置２００が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）が、記憶部２８０からプログラムを読み出して実行することで構成される。
温度分布情報取得部２９１は、吸収度合い情報取得部２１０が受信した吸収度合い情報に基づいて、対象物における温度分布を示す情報を取得する。特に、温度分布情報取得部２９１は、吸収度合い情報取得部２１０が受信したＣＴ値に基づいて、対象物における温度分布画像を取得する。

例えば、Ｘ線ＣＴ装置１００がＸ線を照射する対象物は人体であり、温度分布情報取得部２９１は、人体内部における温度分布を示す情報を取得する。さらに例えば、記憶部２８０が、筋肉、脂肪などの部位を区別するために、ＣＴ値の閾値を記憶しておく。そして、温度分布情報取得部２９１は、吸収度合い情報取得部２１０が受信したＣＴ値と、記憶部２８０が記憶しているＣＴ値の閾値とを比較することで、吸収度合い情報取得部２１０が受信したＣＴ値に対応する各部の部位を特定する。そして、温度分布情報取得部２９１は、特定した部位に応じて、記憶部２８０が部位毎に記憶している温度とＣＴ値との関係を示す情報のうち該当部位に対応する情報を選択して、ＣＴ値を温度に換算する。

筋肉におけるＣＴ値の閾値について、例えば、図５及び図６に基づいて０とすることが考えられる。ＣＴ値が０より大きい場合、温度分布情報取得部２９１は、筋肉のＣＴ値であると判定し、図５に示されるＣＴ値と温度との関係に基づいて、ＣＴ値を温度に換算する。一方、ＣＴ値が０以下である場合、温度分布情報取得部２９１は、脂肪のＣＴ値であると判定し、図６に示されるＣＴ値と温度との関係に基づいて、ＣＴ値を温度に換算する。
あるいは、温度分布情報取得部２９１が、ＣＴ値に基づくＣＴ画像（対象物の断面の画像）を取得し、画像マッチングにて部位を特定するなど、ＣＴ値の閾値を用いる方法以外の方法で対象物の各部の部位を特定するようにしてもよい。

なお、温度分布情報取得部２９１が自動的に部位の特定を行うようにしてもよいし、温度分布情報取得システム１のユーザがＣＴ画像を参照しながら部位の特定を行うなど、人手で部位の特定を行うようにしてもよい。
表示部２２０は、例えば液晶パネルなどの表示画面を備え、各種画像を表示する。特に、表示部２２０は、温度分布情報取得部２９１が取得した温度分布を示す情報を画像にて表示する。

次に、図７を参照して温度分布情報取得装置２００の動作について説明する。
図７は、温度分布情報取得装置２００が対象物の温度分布情報を取得して表示する処理手順を示すフローチャートである。温度分布情報取得装置２００は、例えば、温度分布情報の表示を指示するユーザ操作を受けると同図の処理を開始する。

図７の処理において、吸収度合い情報取得部２１０は、対象物の各部のＣＴ値を示す情報を取得する（ステップＳ１０１）。
次に、温度分布情報取得部２９１は、吸収度合い情報取得部２１０がステップＳ１０１で取得した情報について、上記のように、各部の部位を特定する（ステップＳ１０２）。
そして、温度分布情報取得部２９１は、ステップＳ１０１で取得したＣＴ値を温度分布に換算する（ステップＳ１０３）。具体的には、温度分布情報取得部２９１は、対象物の各部について、ステップＳ１０２で特定した部位に基づいて上記のように、ＣＴ値と温度とを対応付ける情報を記憶部２８０から読み出す。そして、温度分布情報取得部２９１は、ステップＳ１０１で取得したＣＴ値を、記憶部２８０から読み出した情報に基づいて温度に換算する。

次に、表示部２２０は、ステップＳ１０３で温度分布情報取得部２９１が取得した、対象物の各部の温度を画像にて表示する（ステップＳ１０４）。たとえば、表示部２２０は、対象物の断面の画像に温度をグレースケールで表示する。
ステップＳ１０４の後、図７の処理を終了する。

以上のように、吸収度合い情報取得部２１０は、対象物が放射線を吸収する度合いを示す吸収度合い情報を取得する。そして、温度分布情報取得部２９１は、吸収度合い情報取得部２１０が取得した吸収度合い情報に基づいて、対象物における温度分布を示す情報を取得する。
このように、温度分布情報取得装置２００では、対象物を透過可能な放射線を用いた場合の情報を取得することで、対象物の内部の温度分布の情報を取得することができる。

また、吸収度合い情報取得部２１０は、吸収度合い情報として対象物の各部におけるＣＴ値を取得し、温度分布情報取得部２９１は、ＣＴ値に基づいて、対象物における温度分布画像を取得する。
これにより、温度分布情報取得装置２００では、既存のＸ線ＣＴ装置を用いて得られたＣＴ値に基づいて、対象物の内部の温度分布の情報を取得することができる。従って、ＣＴ値を取得するための構造を新たに設計する必要がない。

また、対象物は人体であり、温度分布情報取得部２９１は、人体内部における温度分布を示す情報を取得する。
このように、温度分布情報取得装置２００によれば、体内の温度分布を求めることができるので、体内における病気または病気の兆候を検知できる可能性がある。

なお、上記のようにコンピュータを用いて温度分布情報取得装置２００を構成することができる。従って、温度分布情報取得装置２００の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することで各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１温度分布情報取得システム
１００Ｘ線ＣＴ装置
２００温度分布情報取得装置
２１０吸収度合い情報取得部
２２０表示部
２８０記憶部
２９０制御部
２９１温度分布情報取得部

Claims

対象物が放射線を吸収する度合いを示す吸収度合い情報を取得する吸収度合い情報取得部と、
前記吸収度合い情報に基づいて、前記対象物における温度分布を示す情報を取得する温度分布情報取得部と、
を備える温度分布情報取得装置。
前記吸収度合い情報取得部は、前記吸収度合い情報として前記対象物の各部におけるＣＴ値を取得し、
前記温度分布情報取得部は、前記ＣＴ値に基づいて、前記対象物における温度分布画像を取得する、
請求項１に記載の温度分布情報取得装置。
前記対象物は人体であり、
前記温度分布情報取得部は、人体内部における温度分布を示す情報を取得する、
請求項１または請求項２に記載の温度分布情報取得装置。
温度分布情報取得装置の温度分布情報取得方法であって、
対象物が放射線を吸収する度合いを示す吸収度合い情報を取得する吸収度合い情報取得ステップと、
前記吸収度合い情報に基づいて、前記対象物における温度分布を示す情報を取得する温度分布情報取得ステップと、
を有する温度分布情報取得方法。
コンピュータに、
対象物が放射線を吸収する度合いを示す吸収度合い情報を取得する吸収度合い情報取得ステップと、
前記吸収度合い情報に基づいて、前記対象物における温度分布を示す情報を取得する温度分布情報取得ステップと、
を実行させるためのプログラム。