JP2017164054A - 超音波診断装置及び生体検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本実施形態に係る超音波診断装置は、複数の光源と、それぞれが複数の光源と光学的に接続された複数の照射ユニットと、照射され被検体内で拡散反射された特定波長の光の強度を検出する複数の光検出器とを有する光プローブと、複数の光源の波長の一つを基準波長として、検出された基準波長以外の光の強度を基準波長の光の強度で規格化し、当該規格化された光強度を非線形に強調補正して第1の値を算出し、各光検出器において検出された基準波長の光の強度を非線形に緩和補正して第2の値を算出し、第1の値と第2の値を積算した値に基づく評価値を算出する算出ユニットと、を具備する。
【選択図】 図8
Description
図2は、プローブPを被検体との接触面側から見た図である。図3は、図2におけるA−Aの断面を矢印の方向から見た図である。図1〜図3に示す様に、プローブPは、超音波プローブ12と、光プローブ40とを有している。
超音波送信ユニット21は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。トリガ発生回路では、所定のレート周波数fr Hz(周期;1/fr秒)で、送信超音波を形成するためのトリガパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各トリガパルスに与えられる。パルサ回路は、このトリガパルスに基づくタイミングで、プローブ12に駆動パルスを印加する。
図4は、光計測処理ユニット42の構成を説明するためのブロック図である。なお、本実施形態においては、光プローブ40、光計測処理ユニット42、記憶ユニット32に格納された近接評価値に基づくプローブナビゲーション機能を実現するための専用プログラム等によって生体検査装置4を構成するものとする。しかしながら、当該例に拘泥されず、光プローブ40、光計測処理ユニット42の他、例えば図1に示した支援情報生成ユニット44を含めて生体検査装置4を構成するようにしてもよい。また、本実施形態においては、生体検査装置4は超音波診断装置1に組み込まれたものとして説明している。しかしながら、当該例に拘泥されず、生体検査装置4は、超音波診断装置1に対して取り外し可能な形態として、別体で構成するようにしてもよい。
図5は、生体検査装置4の光学計測系の回路構成の一例を示した図である。同図の例では、三種類の異なる波長を用いた光学計測を実現するものである。すなわち、第1光照射部400aには、それぞれ波長λ1, λ2,λ3(同図の例では、λ1=765nm、λ2=809nm、λ3=855nm)の3光源420a1,420a2,420a3のLEDが採用されている。同様に、第2光照射部400bには、波長λ1, λ2,λ3の3光源420b1,420b2,420bのLEDが採用されている。光源420a1は周波数f1で、光源420a2及び420a3は周波数f3で、光源420b1は周波数f2で、光源420b2及び420b3は周波数f4で、それぞれ明滅駆動される。
入力装置13は、装置本体11に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域(ROI)の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体11にとりこむための各種スイッチ、後述する粗検索モードと微調整モードとを切り替えるスイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。また、入力装置13は、後述する穿刺術支援機能において、穿刺針の針先位置を含む穿刺術情報を取り込むタイミングを指示するためのボタン等を有している。
本実施形態に係る生体検査装置4は、手技によりプローブPを移動させながら、複数の計測位置において生体光計測(すなわち、複数の光照射部400による生体内への光照射、及び複数の光検出部401による生体内からの光検出の一連の動作)を実行する。
まず、実験事実に基づく技術的背景について説明する。図7(a)は、波長855nmの光に対する波長765nmの光の規格化光強度比の空間分布を、ファントムの端面を基準として光源位置の距離を横軸に選び、良性腫瘍、悪性腫瘍について示したグラフである。また、図7(b)は、所定の位置において検出された、波長855nmの光強度と波長765nmの光強度そのもの(或いは、それぞれ初期値(リファレンス値)によって規格化したもの)を、良性腫瘍、悪性腫瘍について示したグラフである。
D(n,λ0,L1)=s(n,λ0,L1)/i(n,λ0,L1) (11)
D(n,λ0,L2)=s(n,λ0,L2)/i(n,λ0,L2) (12)
次に、光解析部424は、次の式(21)、(22)に従って、波長λ1の測定値の基準波長λ0の測定値に対する光強度比を求め、初期値の光強度比で規格化した値R(n,L1)、R(n,L2)を算出する(ステップS3)。
R(n,L1)={i(n,λ0,L1)/i(n,λ1,L1)}/
{s(n,λ0,L1)/s(n,λ1,L1)} (21)
R(n,L2)={i(n,λ0,L2)/i(n,λ1,L2)}/
{s(n,λ0,L2)/s(n,λ1,L2)} (22)
次に、光解析部424は、第1光照射部400a(L1)と第1光検出部401an、第2光照射部400b(L2)と第2光検出部401bnのペア(対)毎に、規格化光強度と規格化光強度比にそれぞれの重みを作用させた値M(n,L1)、M(n,L2)を、次の式(41)、(42)に従って計算する(ステップS4)
M(n,L1)=K(n,L1)・D(n,L1)・G1・R(n,L1)・G2 (41)
M(n,L2)=K(n,L2)・D(n,L2)・G1・R(n,L2)・G2 (42)
ここで、K(n,L1)、K(n,L2)は、第1光照射部400a(L1)と第1光検出部401an、第2光照射部400b(L2)と第2光検出部401bのペアに対応して設定される重み係数である。また、G1は規格化基準光強度に対して、G2は規格化光強度比に対して設定される重み指数である。なお、K(n,L1)、K(n,L2)、G1、G2は、外部設定によりそれぞれ好適な値とされる。特に、乳がん検診におけるG1、G2の好適な値については、後で詳しく説明する。
ML1=Σn=1〜4M(n,L1)/Σn=1〜4K(n,L1) (51)
ML2=Σn=1〜4M(n,L2)/Σn=1〜4K(n,L2) (52)
次に、光解析部424は、次の式(61)に従って、二つの光照射部L1、L2について、ML1、ML2の相乗平均を計算し、近接評価値Mを取得する(ステップS6)。
M=(ML1・ML2)1/2 (61)
なお図8では粗検索モードでデータ処理を例示したが、微調整モードでも、他のモードでも同様に行う事ができる。
重み指数G1、G2は、マニュアル操作や複数の推奨値からの選択等により、所望の値に設定することが可能である。しかしながら、重み指数G1、G2の値は、診断対象に応じて適宜設定されることが好ましい。以下、超音波診断装置を用いた乳がん等の検診を例に、重み指数G1、G2の好適な値について説明する。
Claims (4)
- 超音波送受信面から被検体に超音波を送信し、前記超音波送受信面を介して、前記被検体内において反射された超音波を受信する超音波プローブと、
前記超音波プローブによって受信された超音波を用いて超音波画像を生成する画像生成ユニットと、
それぞれが異なる周波数で光強度変調されている波長ピークが異なる光を発生する複数の光源と、それぞれが前記複数の光源と光学的に接続され前記各光源が発生する光を前記超音波送受信面の周囲から前記被検体内に照射する複数の照射ユニットと、前記各照射ユニットから照射され前記被検体内で拡散反射された特定波長の光の強度を検出する複数の光検出器と、を有し、前記超音波プローブと一体化して設けられた光プローブと、
前記複数の光源の波長の一つを基準波長として、前記各光照射ユニットと前記各光検出器とのペアのそれぞれにおいて検出された前記基準波長以外の光の強度を前記基準波長の光の強度で規格化し、当該規格化された光強度を非線形に強調補正して前記ペア毎の第1の値を算出し、前記各ペアにおいて検出された前記基準波長の光の強度を非線形に緩和補正して前記ペア毎の第2の値を算出し、前記ペア毎に前記第1の値と前記第2の値とを積算して得られた値に基づいて、評価値を算出する算出ユニットと、
前記評価値に基づいて、前記超音波プローブ及び前記光プローブの少なくとも一方の配置位置を疑義位置にナビゲートするための情報を出力する出力ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記算出手段は、前記非線形の強調補正及び前記非線形の緩和補正として、指数関数的補正を用いることを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
- 前記算出手段は、前記非線形の強調補正の重みづけ係数G1を0<G1≦1とし、前記非線形の緩和補正の重みづけ係数G2を1<G2≦4とすることを特徴とする請求項1又は2記載の超音波診断装置。
- それぞれが異なる周波数で光強度変調されている波長ピークが異なる光を発生する複数の光源と、それぞれが前記複数の光源と光学的に接続され前記各光源が発生する光を被検体内に照射する複数の照射ユニットと、前記各照射ユニットから照射され前記被検体内で拡散反射された特定波長の光の強度を検出する複数の光検出器と、を有し、前記超音波プローブと一体化して設けられた光プローブと、
前記複数の光源の波長の一つを基準波長として、前記各光照射ユニットと前記各光検出器とのペアのそれぞれにおいて検出された前記基準波長以外の光の強度を前記基準波長の光の強度で規格化し、当該規格化された光強度を非線形に強調補正して前記ペア毎の第1の値を算出し、前記各ペアにおいて検出された前記基準波長の光の強度を非線形に緩和補正して前記ペア毎の第2の値を算出し、前記ペア毎に前記第1の値と前記第2の値とを積算して得られた値に基づいて、評価値を算出する算出ユニットと、
前記評価値に基づいて、前記光プローブの少なくとも一方の配置位置を疑義位置にナビゲートするための情報を出力する出力ユニットと、
を具備することを特徴とする生体検査装置。
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