JP2016516559A5

JP2016516559A5 -

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Publication number: JP2016516559A5
Application number: JP2016512346A
Authority: JP
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2017-06-15

Description

図２、図４ｂに示すように、磁石１０２，１０３は、支持部１０１上に配置され、横方向１１８と平行に延在する。横方向１１８は、撮像面１０４の軸方向１０５に垂直である。プローブ支持部１０１は、撮像面１０４の幅１１９が横方向１１８に延びるように、超音波トランスデューサ１１５と接続し、その位置を固定するように構成される。そのため、図２、図４ｂに示すように、磁石１０２，１０３は、撮像面１０４の幅１１９に沿って延びるように配置される。これにより、従来の、被撮像物の下方に電磁石の先端を固定することによって撮像面の横方向に生成される不均一な磁場の問題が解消される。先端からの磁場勾配へのナノ粒子の変位振幅の依存により、検出されるナノ粒子の実際の濃度にかかわらず、先端から横方向に離れた場合に比べて、先端位置に近い位置では変位振幅が増大する。この状況を図７ａ〜図７ｃに示す。図７ａ〜図７ｃには、４Ｈｚの磁気ソレノイド励起電圧、３０Ｖｐｐの励起電圧により、図１に示すような従来技術の磁気撮像装置の場合の組織ファントムの超音波・磁気画像を示す。図４ａに示すようなナノ粒子を含むインサート４０１、４０２、４０３が図示され、また、検出されたナノ粒子の濃度（図７ｃ参照）のマッピングや、インサート４０１、４０２、４０３に対応する磁気画像７０１、７０２、７０３の検出濃度を示すスケール７０４も示される。より詳細には、上段の図７ａには、超音波Ｂモード画像が示され、中段の図７ｂには、Ｂモード画像にわたってナノ粒子の変位マグニチュードを示す、色分けされた画像が示されている。中段には、全周波数の変位が色分けされた全移動が示されている。各画素の色は、その位置での変位マグニチュードを示し、図の右側にある色のバー・スケール７０４に従って色分けされる。下段の図７ｃには、追跡された周波数と位相別撮像が示される。つまり、周波数が８Ｈｚ（磁場の励起周波数の２倍）で発生する場合にのみ変位が色分けされ、位相差は、ナノ粒子を含む領域の中心位相に対して±１．１５ラジアン未満であった。インサート４０１におけるナノ粒子の濃度は、１ｍｌ当たり０．５ｍｇのＦｅ_３Ｏ_４、インサート４０２では１ｍｌ当たり０．３ｍｇのＦｅ_３Ｏ_４、インサート４０３では１ｍｌ当たり０．４ｍｇのＦｅ_３Ｏ_４である。

磁気プローブアセンブリ１００の配置を図４ａに示す。図４ａは、プローブアセンブリ１００の対象撮像位置１１０に関して、組織ファントム４０４に位置する異なるナノ粒子濃度を有する円筒形状のインサート４０１，４０２，４０３を示す。

図２に示すように、磁石１０２，１０３は、第１磁石１０２と第２磁石１０３を備え、それぞれ、プローブ支持部１０１に接続される際、プローブ支持部１０１と隣接する超音波トランスデューサ１１５上に回転可能に配置されている。第１及び第２磁石１０２、１０３を備えることにより、横方向に均一な時間的に変化する磁場（Ｔ）が改善される。第１及び第２磁石１０２，１０３は、図２の矢印（ｗ_１，ｗ_２）で示すように、それぞれ反対方向に回転可能である。あるいは、第１及び第２磁石１０２，１０３は、それぞれ、図２に示す方向とは反対の方向に回転可能である。すなわち、そのような場合にも、第１及び第２磁石１０２，１０３は、それぞれ反対方向に回転する。図示のように、各永久磁石の磁極は、同一の極が互いに対向し、撮像面１０４に沿って磁場勾配を作成するように回転配置される。例えば、磁石１０２，１０３のＮ極は、図２に示す状態では、一瞬互いに対向している。その後の磁石１０２，１０３の回転によって、Ｓ極が互いに向かうよう配置され、回転中は対象位置１１０の磁場が変化して磁性粒子を移動させる。そのような変化は、互いに関係のあるあらゆる数の磁石の移動又は振動、また、さまざまな方向の振動により、発生し得る。図２に示す配置の対称性によって、撮像面１０４の対象位置１１０における時間的に変化する磁場（Ｔ）が最適となる。これにより、対象位置１１０での対象物の撮像及び分析が、正確に、さらに、上述のような磁場（Ｔ）における不要な横勾配の影響を受けずに行われる。

磁気撮像・プローブアセンブリ１００は、制御部１１１と、モーター１１２とを備える。モーター１１２は、制御部１１１と磁石１０２，１０３に接続され、磁石１０２，１０３の移動に動力を供給する。制御部１１１は、所定のパターンに応じて、磁石１０２，１０３の移動速度（ｗ_１，ｗ_２）を変化させるように構成され、それによって、時間的に変化する磁場（Ｔ）の周波数を所定の周波数インパルスとして変化させ、対象位置１１０に磁性ナノ粒子の周波数インパルス応答を生成する。これにより、粘度や密度などの物質の性質を示すナノ粒子からのインパルス応答を決定する。従って、ナノ粒子は磁性インパルスによって変位し、物質の性質は、その変位がどのように経時変化するかに影響を与える。例えば、優位周波数、最大振幅、減衰速度は、物質の密度、弾性、粘度を示す。

制御部１１１は、一定の最大速度まで速度を直線的に上げるなどして、磁石１０２，１０３の移動速度（ｗ_１，ｗ_２）を変化させ、その後速度を下げるよう構成され、周波数にわたって掃引（スイープ）し、その結果得られるナノ粒子の変位振幅を検出する。このように、制御部１１１は、そのような所定パターンに応じて磁石１０２，１０３の移動速度（ｗ_１，ｗ_２）を変化させ、周波数インパルス応答が検出されるよう構成される。制御部は、磁石１０２，１０３の移動速度（ｗ_１，ｗ_２）を一定に設定するように構成される。このように、制御部１１１は、各磁石１０２，１０３の運動量を変化させる制御信号を補正する磁力を利用することで、磁石１０２，１０３のＮ極とＳ極間で変化する磁力が補正され、一定の回転速度が得られる。そうでなければ、第１磁石１０２の磁極Ｓは、磁極間の磁力のため、第２磁石１０３の磁極Ｎにロックする傾向があるため、角速度を一定に保つことができない。磁石の回転中のＮ極に対するＳ極の位置によって磁力が変化し、その変化が制御部１１１によって補正される。

さらに、制御部１１１は、正確な周波数での超音波検出を行い、さらに、超音波撮像に対して正しい位相での検出を可能にするため、磁石１０２，１０３の周波数又は移動速度（ｗ_１，ｗ_２）と超音波撮像とを同期させるように構成される。