JP2019072647A - Analyte information acquisition device and method - Google Patents

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Abstract

To solve such a problem that, if light emission frequency is increased for shortening an acquisition time of a reception signal, SNR is reduced since an exposure amount has to be reduced.SOLUTION: An analyte information acquisition device of the present invention comprises: a probe comprising a receiver for receiving an acoustic wave and then converting the wave into an electric signal, and a first radiation part and a second radiation part for respectively radiating pulse light to different areas on an analyte surface; and a controller for controlling radiation positions of the pulse light so that the pulse light is not radiated continuously to the analyte from the respective first and second radiation parts.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は被検体情報取得装置及び被検体情報取得方法に関する。特に、被検体にパルス光を照射し、被検体内で発生する音響波を受信して被検体内の情報を取得する被検体情報取得装置及び被検体情報取得方法に関する。   The present invention relates to an object information acquiring apparatus and an object information acquiring method. In particular, the present invention relates to an object information acquiring apparatus and an object information acquiring method for irradiating pulsed light to an object, receiving an acoustic wave generated in the object, and acquiring information in the object.

がんに起因して発生する血管新生を特異的に画像化する方法として、光音響トモグラフィ(以下、PAT;Photoacoustic tomography)等の光音響イメージングが注目されている。PATはパルス光(近赤外線等)を生体等の被検体に照明し、生体内部から発せられる光音響波を受信して画像化する技術である。   Photoacoustic imaging such as photoacoustic tomography (hereinafter referred to as PAT (Photoacoustic tomography)) has attracted attention as a method of specifically imaging angiogenesis generated due to cancer. The PAT is a technology for illuminating pulsed light (near infrared rays etc.) on a subject such as a living body and receiving and imaging a photoacoustic wave emitted from the inside of the living body.

非特許文献1には、光音響イメージング技術を用いたハンドヘルド型の装置が開示されている。非特許文献1で述べられているハンドヘルド型光音響装置の模式図を図7(a)に示す。図7(a)において、光音響プローブ101は光音響波を受信するための受信器102をバンドルファイバ103の出射端103aで挟むように固定している。光源104で発生したパルス光は、照明光学系105を介してバンドルファイバ103の入射端に入射し、バンドルファイバ103の出射端103aからパルス光が被検体(不図示)に照射される。受信器102は、被検体内から発せられる光音響波を受信し受信信号に変換する。そして、超音波装置100の処理装置106は、受信信号の増幅やディジタル化を行い、その後、画像再構成を行なう。処理装置106は、生成した画像データをモニタ107に出力して光音響画像を表示する。   Non-Patent Document 1 discloses a handheld device using photoacoustic imaging technology. A schematic view of the hand-held photoacoustic apparatus described in Non-Patent Document 1 is shown in FIG. 7 (a). In FIG. 7A, the photoacoustic probe 101 fixes a receiver 102 for receiving the photoacoustic wave so as to be sandwiched by the output end 103 a of the bundle fiber 103. The pulsed light generated by the light source 104 is incident on the incident end of the bundle fiber 103 through the illumination optical system 105, and the pulsed light is emitted from the emission end 103a of the bundle fiber 103 to an object (not shown). The receiver 102 receives the photoacoustic wave emitted from the inside of the subject and converts it into a received signal. Then, the processing unit 106 of the ultrasonic apparatus 100 amplifies and digitizes the received signal, and then performs image reconstruction. The processing device 106 outputs the generated image data to the monitor 107 to display the photoacoustic image.

Photons Plus Ultrasound:Imaging and Sensing 2009,Proc.of SPIE vol.7177,2009Photons Plus Ultrasound: Imaging and Sensing 2009, Proc. of SPIE vol. 7177, 2009

光音響イメージング技術を用いた装置では、コントラストを向上させるために、受信信号のSNR(signal−to−noise ratio)を向上させることが望ましい。そのために、受信信号の取得回数を増やして平均化させることによってノイズを低減させることが考えられる。ところが、単純に受信信号の取得回数を増やすと、その分だけ取得時間が延びてしまう。取得時間が長くなると、被検体と光音響プローブとの相対的な動きに伴う位置ズレ等が起こり画像の性能が低下する可能性がある。そのため、パルス光の照射周波数を上げることが考えられる。   In an apparatus using photoacoustic imaging technology, it is desirable to improve the signal-to-noise ratio (SNR) of the received signal in order to improve the contrast. Therefore, it is conceivable to reduce noise by increasing the number of times of acquisition of received signals and averaging them. However, simply increasing the number of times of acquisition of the reception signal extends the acquisition time accordingly. When the acquisition time becomes long, positional deviation or the like may occur due to relative movement between the subject and the photoacoustic probe, which may degrade the performance of the image. Therefore, it is conceivable to increase the irradiation frequency of pulsed light.

しかしながら、図7(b)に示すように、日本工業規格(JIS)C6802で皮膚に対する最大露光許容量(MPE;Maximum Permissible Exposure)が定められている。この規定によると、MPEは照射周波数がおよそ10Hz以下で最大となり、それ以上の周波数に上げるとすると、露光量は反比例して下げなければならない。なお、図7(b)は露光時間10秒以上、波長800nmで計算した結果である。そうすると、パルス光の照射面積が一定の場合、光音響波の初期音圧p=Γμaφ(Γ:グリューナイゼン係数、μa:吸収係数、φ:光量)に従い、被検体内部の組織(光吸収体)への光量φが反比例に下がり、光音響波の初期音圧pも反比例して下がる。例えば、被検体へのパルス光の照射周波数を10Hzから20Hzにした場合、照射密度(単位面積当たりの照射光量)を半分にしなければならず、平均化によってノイズを低減させる代わりに、もともとの受信音圧を下げてしまう。被検体内では、指数関数的に光が減衰するため、特に、被検体深部には光が到達しづらくなる。その結果、SNR向上の効果が得られない。   However, as shown in FIG. 7 (b), Maximum Permissible Exposure (MPE) to the skin is defined by Japanese Industrial Standard (JIS) C6802. According to this definition, the MPE is maximized when the irradiation frequency is about 10 Hz or less, and if it is increased to a higher frequency, the exposure dose must be reduced in inverse proportion. FIG. 7B is the result of calculation at a wavelength of 800 nm and an exposure time of 10 seconds or more. Then, when the irradiation area of the pulse light is constant, the tissue inside the subject (a light absorber according to the initial sound pressure of the photoacoustic wave p = Γμaφ (Γ: Gruneisen coefficient, μa: absorption coefficient, φ: light quantity) The light amount φ to) decreases in inverse proportion, and the initial sound pressure p of the photoacoustic wave also decreases in inverse proportion. For example, when the irradiation frequency of pulsed light to an object is 10 Hz to 20 Hz, the irradiation density (irradiated light amount per unit area) must be halved, and instead of averaging to reduce noise, the original reception I will lower the sound pressure. In the subject, the light attenuates exponentially, so that it is particularly difficult for the light to reach the deep part of the subject. As a result, the effect of SNR improvement can not be obtained.

本発明は以上の課題に鑑み、受信信号の取得時間を短くしてSNRを向上させることを目的とする。   An object of the present invention is to shorten an acquisition time of a received signal to improve SNR in view of the above problems.

上記課題を解決するため、本発明の被検体情報取得装置は、被検体内の特性分布を取得する被検体情報取得装置であって、パルス光を発生する光源と、前記パルス光により被検体内で発生する音響波を受信し電気信号に変換する受信器と前記光源が発生したパルス光を被検体表面の夫々異なる領域に照射するための第一の照射部及び第二の照射部とを有するプローブと、前記電気信号を用いて被検体内の特性分布を取得する信号処理部と、前記第一及び第二の照射部の夫々から前記被検体に連続してパルス光が照射されないよう前記パルス光の照射位置を制御する制御部と、を有し、前記信号処理部は、前記第一の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号と、第二の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号と、を平均化又は積算し、平均化された信号又は積算された信号を用いて前記被検体内の特性分布を取得する、又は、前記第一の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号を用いて取得した分布と、前記第二の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号を用いて取得した分布と、を合成し、合成された分布を前記被検体内の特性分布として取得することを特徴とする。   In order to solve the above problems, an object information acquiring apparatus according to the present invention is an object information acquiring apparatus for acquiring a characteristic distribution in an object, the light source generating pulse light, and the inside of the object using the pulse light. A receiver for receiving an acoustic wave generated by the light source and converting it into an electrical signal, and a first irradiation unit and a second irradiation unit for irradiating the pulse light generated by the light source to different areas of the object surface The pulse that the pulse light is not continuously irradiated to the subject from each of the probe, the signal processing unit for acquiring the characteristic distribution in the subject using the electric signal, and the first and second irradiation units And a controller configured to control an irradiation position of the light, wherein the signal processing unit includes an electric signal caused by the pulsed light irradiated from the first irradiation unit and a pulse irradiated from the second irradiation unit. Averaging electrical signals caused by light Integrating and acquiring the characteristic distribution in the object using the averaged signal or the integrated signal, or using an electrical signal resulting from the pulsed light emitted from the first irradiation unit Combining the acquired distribution and a distribution acquired using an electrical signal derived from the pulsed light emitted from the second irradiation unit, and acquiring the combined distribution as the characteristic distribution in the object It is characterized by

また、本発明の被検体情報取得方法は、光源が発生したパルス光を第一の照射部及び第二の照射部から被検体に照射し、前記パルス光の照射により被検体内で発生する音響波を受信した受信器から出力される電気信号を用いて被検体内の特性分布を取得する被検体情報取得方法であって、前記電気信号を用いて被検体内の特性分布を取得する信号処理ステップと、前記第一及び第二の照射部の夫々から前記被検体に連続してパルス光が照射されないよう前記パルス光の照射位置を制御する制御ステップと、を有し、前記信号処理ステップでは、前記第一の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号と、第二の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号と、を平均化又は積算し、平均化された信号又は積算された信号を用いて前記被検体内の特性分布を取得する、又は、
前記第一の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号を用いて取得した分布と、前記第二の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号を用いて取得した分布と、を合成し、合成された分布を前記被検体内の特性分布として取得することを特徴する。
Further, in the method for acquiring object information according to the present invention, the pulse light generated by the light source is irradiated to the object from the first irradiation unit and the second irradiation unit, and the sound generated in the object by the irradiation of the pulse light. An object information acquiring method for acquiring a characteristic distribution in an object using an electric signal output from a receiver that has received a wave, the signal processing for acquiring a characteristic distribution in an object using the electric signal And a control step of controlling the irradiation position of the pulse light so that the object is not continuously irradiated with the pulse light from each of the first and second irradiation units, and the signal processing step An averaged signal obtained by averaging or integrating an electrical signal resulting from the pulsed light emitted from the first irradiating unit and an electrical signal resulting from the pulsed light emitted from the second irradiating unit; Or using the integrated signal Serial to get the characteristic distribution in the subject, or,
A distribution obtained using an electrical signal originating from the pulsed light emitted from the first irradiating unit, and a distribution obtained using an electrical signal originating from the pulsed light emitted from the second irradiating unit, Are synthesized, and the synthesized distribution is obtained as a characteristic distribution in the subject.

本発明により、受信信号の取得回数を増やしてSNRを向上させることができ、さらにその取得時間を短くすることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the SNR by increasing the number of times of acquisition of the reception signal, and further to shorten the acquisition time.

本発明の実施形態1における装置構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the apparatus structure in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における光路の切替えタイミングを説明する図である。It is a figure explaining the switching timing of the optical path in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における光路の切替え方法を説明する図である。It is a figure explaining the switching method of the optical path in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における光路の切替え方法を説明する図である。It is a figure explaining the switching method of the optical path in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2における光路の切替えタイミングを説明する図である。It is a figure explaining the switching timing of the optical path in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3におけるプローブの構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the probe in Embodiment 3 of this invention. 背景技術を説明する図である。It is a figure explaining background art.

以下、本発明について図面を用いて説明する。本発明において、音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、光音響波、光超音波と呼ばれる弾性波を含む。また、本発明の被検体情報取得装置は、被検体に光(可視光線や赤外線を含む電磁波)を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した装置を含む。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, an acoustic wave is typically an ultrasonic wave, and includes an acoustic wave called an acoustic wave, an ultrasonic wave, a photoacoustic wave, or an optical ultrasonic wave. The subject information acquiring apparatus of the present invention receives an acoustic wave generated in the subject by irradiating the subject with light (electromagnetic waves including visible light and infrared rays), and receives the subject information as image data. Includes devices that use the acquired photoacoustic effect.

取得される被検体情報とは、光照射によって生じた音響波の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や、吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布等の、特性分布を示す。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。   The acquired object information includes the initial sound pressure distribution of the acoustic wave generated by light irradiation, the light energy absorption density distribution derived from the initial sound pressure distribution, the absorption coefficient distribution, the concentration distribution of the material constituting the tissue, etc. The characteristic distribution of The concentration distribution of the substance is, for example, an oxygen saturation distribution or an oxygenated / reduced hemoglobin concentration distribution.

本発明では、光源から発せられたパルス光を一つの照射部まで伝搬させ、被検体からの音響波を受信器で受信する。次の発光では、異なる照射部からパルス光を照射し、音響波を受信器で受信する。このように、本発明ではパルス光の照射部を複数備え、1つの照射部から連続して被検体にパルス光を照射させない。ここで、本発明において「被検体に連続してパルス光が照射されない」とは、ある1つの照射部から被検体にパルス光が1回照射された時に、被検体への次のパルス光照射は別の照射部からされることを意味する。つまり、同じ照射部からは2回連続してパルス光が照射されない。   In the present invention, the pulse light emitted from the light source is propagated to one irradiation unit, and the acoustic wave from the subject is received by the receiver. In the next light emission, pulse light is emitted from different irradiation units, and an acoustic wave is received by the receiver. As described above, in the present invention, a plurality of pulsed light irradiation units are provided, and the pulsed light is not continuously irradiated to the subject from one irradiation unit. Here, in the present invention, "the subject is not irradiated with pulsed light continuously" means that when the subject is irradiated with pulsed light once from a certain irradiation unit, the subject is irradiated with the next pulsed light. Means that it is from another irradiation unit. That is, pulsed light is not irradiated twice continuously from the same irradiation part.

以上の構成によって、実際にパルス光が照射される被検体表面(皮膚)の位置には低い周波数で光照射されるが、被検体内部では、光が拡散することで、どちらの照射部からの光も到達する領域ができる。よって、例えば、2つの照射部を設けた場合、被検体表面には2つの照射部から夫々異なる領域に、例えば10Hzの周波数で交互にパルス光を照射しても、被検体内部では、20Hzの周波数でパルス光が照射される領域ができる。そのため、受信信号の取得回数を増やして受信信号同士の平均化処理又は積算処理(加算処理)をすることによりノイズ成分を減らすことができる。また受信信号同士の処理ではなく、画像再構成後の画像データ同士を合成処理することによってもノイズ成分を減らすことができる。   According to the above configuration, the position of the object surface (skin) to which pulse light is actually irradiated is irradiated with light at a low frequency, but the light is diffused inside the object so that either irradiation unit There is an area where light also reaches. Therefore, for example, when two irradiation units are provided, even if pulse light is irradiated alternately at a frequency of 10 Hz to regions different from the two irradiation units on the surface of the object, for example, 20 Hz There is an area where pulsed light is emitted at the frequency. Therefore, noise components can be reduced by averaging the number of times of acquisition of reception signals and performing averaging processing or integration processing (addition processing) of the reception signals. The noise component can also be reduced not by processing received signals but by combining image data after image reconstruction.

以下の実施形態でより詳細に説明する。   This will be described in more detail in the following embodiments.

(実施形態1)
実施形態1の被検体情報取得装置である光音響装置について、図1を用いて説明する。本発明の被検体情報取得装置は、少なくとも、光源4と光音響プローブ1と処理装置6とを備える。
(Embodiment 1)
A photoacoustic apparatus which is the object information acquiring apparatus of Embodiment 1 will be described with reference to FIG. The subject information acquisition apparatus of the present invention comprises at least a light source 4, a photoacoustic probe 1, and a processing device 6.

光源4は、近赤外線等のパルス光を発生する。光源4としては大きな出力が得られるレーザが好ましいが、レーザのかわりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。好ましくは、Nd:YAGレーザやアレクサンドライトレーザや、Nd:YAGレーザ光を励起光とするTi:saレーザやOPOレーザを用いる。その他、レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用することができる。発生する光の波長は、500nm以上1300nm以下の範囲内の光のうち、測定対象とする成分(例えばヘモグロビン)により特定の波長を選択すると良い。   The light source 4 generates pulsed light such as near-infrared light. Although a laser capable of obtaining a large output is preferable as the light source 4, it is also possible to use a light emitting diode or the like instead of the laser. Preferably, an Nd: YAG laser or an alexandrite laser, or a Ti: sa laser or an OPO laser using Nd: YAG laser light as excitation light is used. Besides, as the laser, various lasers such as a solid state laser, a gas laser, a dye laser and a semiconductor laser can be used. It is preferable to select a specific wavelength of the generated light according to the component (for example, hemoglobin) to be measured among the light in the range of 500 nm to 1300 nm.

本実施形態では、光源4で発生したパルス光は、光学部材であるパルス光学系5によってビーム径を成形され、同じく光学部材であるバンドルファイバ3へ入射される。バンドルファイバ3は光音響プローブ1へ接続されている。   In the present embodiment, the pulse light generated by the light source 4 is shaped into a beam diameter by the pulse optical system 5 which is an optical member, and is incident on the bundle fiber 3 which is also an optical member. The bundle fiber 3 is connected to the photoacoustic probe 1.

光音響プローブ1は、被検体から発せられた音響波を受信し受信信号(電気信号)に変換する受信器2と、被検体へパルス光を照射する照射部としての出射端3aとを備える。本実施形態では、受信器2を挟むように受信器2に対して対称に2つの照射部(第一の照射部と第二の照射部)として2つの出射端3aを設けている。出射端3aはバンドルファイバ3の出射端であり、出射端3aまでは、バンドルファイバ3により光が伝播される。   The photoacoustic probe 1 includes a receiver 2 that receives an acoustic wave emitted from a subject and converts it into a received signal (electrical signal), and an emission end 3a as an irradiation unit that irradiates the subject with pulsed light. In the present embodiment, two emission ends 3a are provided as two irradiation units (a first irradiation unit and a second irradiation unit) symmetrically with respect to the receiver 2 so as to sandwich the receiver 2. The emitting end 3 a is an emitting end of the bundle fiber 3, and light is propagated by the bundle fiber 3 up to the emitting end 3 a.

本発明では、上記したようにバンドルファイバ3の出射端3aを照射部とし、出射端3aから直接被検体に光を照射しても良いが、拡散板など任意の光学部材を設けてもよい。この場合、拡散板を照射部とし、拡散板から被検体に光が照射される。また、光源4から被検体までのパルス光の引き回しはバンドルファイバ3を使用せず、遮光筒に設けたミラーやレンズ等の光学部材を用いても良い。この場合、遮光筒の出射端から直接被検体に光を照射する場合は、遮光筒の出射端が照射部となる。   In the present invention, as described above, the output end 3a of the bundle fiber 3 may be used as an irradiation unit, and light may be directly irradiated from the output end 3a to the object. However, any optical member such as a diffusion plate may be provided. In this case, the diffusion plate is an irradiation unit, and light is irradiated from the diffusion plate to the subject. In addition, the optical fiber 4 may not be used for drawing the pulsed light from the light source 4 to the subject but an optical member such as a mirror or a lens provided in the light shielding cylinder may be used. In this case, when light is directly irradiated to the object from the light emission end of the light shielding cylinder, the light emission end of the light shielding cylinder is the irradiation unit.

本実施形態においては、2つの出射端3aは受信器2を挟むように受信器の側面に配置される。そして、光源4から発せられた実質的な総光量がバンドルファイバ3aの各出射端3aまで伝搬される。なお、ここで述べた光源4からの実質的な総光量とは、伝搬中の光の減衰や反射、あるいは光量測定やトリガ取得のための分岐による光の消費を除いた総光量を意味する。つまり、本実施形態では、二箇所の出射端へパルス光を伝播するためにハーフミラーなどで分岐させずに、一回の音響波受信時(つまり受信信号取得時)に光源4から一箇所の出射端にのみ総光量を伝播する。   In the present embodiment, the two emission ends 3 a are disposed on the side of the receiver so as to sandwich the receiver 2. Then, the substantially total amount of light emitted from the light source 4 is propagated to the respective emission ends 3a of the bundle fibers 3a. Here, the substantial total light amount from the light source 4 described herein means the total light amount excluding light attenuation and reflection during propagation, or light consumption due to light amount measurement and branching for acquiring a trigger. That is, in the present embodiment, in order to propagate pulse light to two emission ends, the light is not split by a half mirror or the like, and one acoustic wave is received from one light source 4 at the time of acoustic wave reception once (that is, The total light intensity is transmitted only to the emitting end.

バンドルファイバの出射端3aの面積(被検体への照射エリア)は、受信器2の長手方向の出射端幅(複数の素子が1次元に配列されている場合は、素子の並び方向の幅)と、その垂直方向の出射端幅との積から決まる。日本工業規格(JIS)C6802に定められたMPE以下で、且つ、出来る限り高い照射密度となるように、前記垂直方向の幅を実質的な総光量に応じて狭くする。こうすることで、パルス光の一回当たりの照射に対する受信信号が大きくなる。そして、受信器2を挟んだバンドルファイバの出射端3aから交互に、光源4からの実質的な総光量を出射する。受信器2は、その出射ごとに音響波を受信し受信信号を処理装置6に送信する。   The area of the emission end 3a of the bundle fiber (the irradiation area to the object) is the width of the emission end in the longitudinal direction of the receiver 2 (the width in the array direction of the elements when a plurality of elements are arrayed in one dimension) And the output end width in the vertical direction. The width in the vertical direction is narrowed in accordance with the substantial total light amount so as to obtain an irradiation density as high as possible, which is equal to or less than the MPE defined in Japanese Industrial Standard (JIS) C6802. By doing this, the received signal per irradiation of pulsed light becomes large. Then, a substantial total amount of light from the light source 4 is emitted alternately from the emitting end 3 a of the bundle fiber sandwiching the receiver 2. The receiver 2 receives an acoustic wave for each emission and transmits a received signal to the processing device 6.

処理装置6は、信号処理部6bと制御部6aとから構成される。信号処理部6bは、パルス光の一部を分岐して測定される光検出器であるフォトダイオード(不図示)からの出力をトリガ信号とし、そのトリガ信号が入力されたら、受信器2に受信信号を取得させる。なおトリガ信号はフォトダイオードからの出力に限定されない。光源4の発光と信号処理部6bへの入力トリガを同期させる方法でもよい。   The processing device 6 includes a signal processing unit 6 b and a control unit 6 a. The signal processing unit 6b uses an output from a photodiode (not shown), which is a light detector that measures a part of the pulsed light, as a trigger signal as a trigger signal, and when the trigger signal is input, it is received by the receiver 2 Get a signal. The trigger signal is not limited to the output from the photodiode. A method of synchronizing the light emission of the light source 4 and the input trigger to the signal processing unit 6b may be used.

そして、信号処理部6bは、受信信号の増幅やディジタル変換を行った後、取得した複数回分の受信信号を平均化する。ただし、平均化は増幅の前やディジタル変換の前に行っても良い。また、平均化する手法は、単純な相加平均だけでなく相乗平均等の平均化手法を用いても良い。さらに、平均化ではなく、単に複数回分の受信信号を積算処理(加算処理)しても本発明の効果は得られる。   Then, after performing amplification and digital conversion of the received signal, the signal processing unit 6b averages the acquired received signals for a plurality of times. However, averaging may be performed before amplification or before digital conversion. Further, the averaging method may use not only a simple arithmetic mean but also an averaging method such as a geometric mean. Furthermore, the effects of the present invention can be obtained even if integration processing (addition processing) is performed on received signals for a plurality of times instead of averaging.

その後、信号処理部6bは、平均化又は積算された信号を用いて画像再構成を行い、画像情報(画像データ)を生成する。ここで画像データとは、ボクセルデータ又はピクセルデータの集合であり、この画像データは被検体内の吸収係数分布や酸素飽和度分布等の特性分布を示す。信号処理部6bは、この画像データをモニタ7に出力し、表示させる。   Thereafter, the signal processing unit 6b performs image reconstruction using the averaged or integrated signal, and generates image information (image data). Here, the image data is a set of voxel data or pixel data, and this image data indicates a characteristic distribution such as an absorption coefficient distribution or an oxygen saturation distribution in a subject. The signal processing unit 6 b outputs the image data to the monitor 7 for display.

また、本発明においては、受信信号同士の平均化や積算等の処理だけでなく、画像再構成した後に画像データ同士を合成処理してもよい。つまり、各照射部からの光照射に起因する各受信信号を用いて夫々画像再構成した後、各画像データ同士を合成してもよい。画像データ同士の合成処理とは、各画像データのピクセルデータ同士(又はボクセルデータ同士)を加算、乗算、平均化してノイズ成分を減らす処理を示す。具体的には、第一の照射部からの光照射に起因する受信信号を用いて取得した画像データ(第一の分布)と、第二の照射部からの光照射に起因する受信信号を用いて取得した画像データ(第二の分布)と、を合成(例えば平均化)する。そして、合成(例えば平均化)された画像データ(例えば平均化された分布)を被検体内の特性分布とする。ここで、画像データ同士の合成処理は、エッジ強調やコントラスト調整などの各種画像処理を行った輝度データ同士の合成でも、輝度データにする前のデータ同士の合成でもよい。   Further, in the present invention, not only the processing such as averaging or integration of the received signals, but also the image data may be combined after the image reconstruction. That is, the image data may be combined after image reconstruction is performed using the respective reception signals resulting from the light irradiation from the irradiation units. The process of combining image data indicates a process of reducing noise components by adding, multiplying, and averaging pixel data of each image data (or voxel data). Specifically, image data (first distribution) acquired using a reception signal caused by light irradiation from the first irradiation unit and a reception signal caused by light irradiation from the second irradiation unit are used. Image data (second distribution) obtained by the above-described image synthesis (for example, averaging). Then, the synthesized (eg, averaged) image data (eg, averaged distribution) is taken as the characteristic distribution in the subject. Here, the combining process of the image data may be combining of brightness data subjected to various image processes such as edge enhancement and contrast adjustment, or combining of data before being converted into brightness data.

制御部6aは、1つの照射部から被検体に連続して光が照射されないように、光の照射位置を制御する。本実施形態では、制御部6aは、切替え装置8を制御することで、パルス光の照射位置を制御する。   The control unit 6a controls the light irradiation position so that light is not continuously irradiated to the subject from one irradiation unit. In the present embodiment, the control unit 6a controls the switching device 8 to control the irradiation position of the pulsed light.

切替え装置8は、パルス光の照射位置を変更させるため、光源4からのパルス光の光路を切り替えるものである。図1では、光源4と光源4からのビーム径を成形するパルス光学系5との間に切替え装置8を設けている。切替え装置8は、処理装置6内の制御部6aからの制御信号である切り替え情報に基づき、パルス光学系5への入射を切り替える。この切り替えにより、受信器2を挟むように設けられた出射端3aから交互にパルス光が出射される。   The switching device 8 switches the optical path of the pulsed light from the light source 4 in order to change the irradiation position of the pulsed light. In FIG. 1, the switching device 8 is provided between the light source 4 and the pulse optical system 5 for shaping the beam diameter from the light source 4. The switching device 8 switches the incidence on the pulse optical system 5 based on switching information which is a control signal from the control unit 6 a in the processing device 6. By this switching, pulsed light is emitted alternately from the emission ends 3a provided so as to sandwich the receiver 2.

(パルス光の照射制御)
次に、制御部6aの制御方法について図2(b)のタイミングチャートを用いて説明する。図2(a)は光音響プローブ1を側面方向から見た模式図であり、2つの出射端3aが受信器2を挟むように対称に設けられることで、照射位置がA側とB側とに分けられる。
(Illumination control of pulsed light)
Next, a control method of the control unit 6a will be described using a timing chart of FIG. 2 (b). FIG. 2A is a schematic view of the photoacoustic probe 1 viewed from the side direction, and two emission ends 3a are symmetrically provided so as to sandwich the receiver 2, so that the irradiation positions are A side and B side. Divided into

図2(b)のタイミングチャートでは、光源4の発光周波数を一例として20Hzとした。そのため光源4は50msecごとに発光する。まず切換え装置8により、A側の照射位置にパルス光を照射し、信号処理部6bは受信器2を用いてA側からの光照射によって発生する音響波を受信し受信信号を取得する。切替え装置8は、A側からの照射から次の発光までの間に、B側の照射位置にパルス光を照射するよう切換える。受信器2は、B側からの光照射により発生する音響波を受信し受信信号を取得する。   In the timing chart of FIG. 2B, the light emission frequency of the light source 4 is 20 Hz as an example. Therefore, the light source 4 emits light every 50 msec. First, pulse light is irradiated to the irradiation position on the A side by the switching device 8, and the signal processing unit 6b receives an acoustic wave generated by light irradiation from the A side using the receiver 2, and acquires a reception signal. The switching device 8 switches so that the irradiation position on the B side is irradiated with the pulse light between the irradiation from the A side and the next light emission. The receiver 2 receives an acoustic wave generated by light irradiation from the B side and acquires a reception signal.

パルス光は受信器2を中心に対称に照射されるため、被検体内の所定の深さ(例えば、被検体の深さが3mm以上)になると、照射されたパルス光が拡散する。つまり、受信器2の直下を中心線として所定の角度範囲の領域には、A側及びB側のどちらの照射からでも光が到達するため、その位置では、音響波もA側及びB側どちらの照射によっても発生する。A側からの光照射に起因する受信信号と、B側からの光照射に起因する受信信号は概ね同じ信号波形となる。   Since the pulsed light is irradiated symmetrically about the receiver 2, the irradiated pulsed light is diffused when the predetermined depth in the subject (for example, the depth of the subject is 3 mm or more). That is, since light reaches from the irradiation on either the A side or the B side to the region of the predetermined angle range with the center line directly below the receiver 2, the acoustic wave is also on the A side or the B side at that position. It also occurs due to the irradiation of The received signal resulting from the light irradiation from the A side and the received signal resulting from the light irradiation from the B side have substantially the same signal waveform.

よって、被検体内部では、音響波の発生する周波数を2倍(20Hz)に上げることができるため、10Hzで受信するときと比べて、同一時間内で取得できる信号を倍にすることができる。そのため、取得した受信信号を平均化や積算処理することによってノイズ成分を減らすことができる。同一時間内で取得した20Hzでの平均化効果は10Hzでの平均化効果と比べて、概ね1/√2程度ノイズを減らすことができる。もちろん、画像データ同士の合成処理でも本発明の効果は得られる。   Therefore, since the frequency at which the acoustic wave is generated can be doubled (20 Hz) inside the subject, the signal that can be acquired within the same time can be doubled compared to when receiving at 10 Hz. Therefore, noise components can be reduced by averaging or integrating the acquired received signals. The averaging effect at 20 Hz acquired within the same time can reduce noise approximately by 1 / √2 as compared to the averaging effect at 10 Hz. Of course, the effects of the present invention can be obtained by combining the image data.

また、被検体へのパルス光の照射の周波数を20Hzに上げても、被検体表面への照射エリアが照射ごとに変わる(同一エリアに連続して照射されない)ため、同じ照射エリアへの照射周波数は、一倍(10Hz)のままである。つまり、光源4からの実質的な総光量で、光源4の発光周波数を20Hzにしても、被検体表面の同一エリアには10Hzでパルス光が照射されるため、皮膚に対するMPEの上限である30mJ/cm程度の照射密度のままで、照射することができる。したがって、被検体から発生する光音響およびその受信信号は、光源4が10Hzで発光したときの強度で取得することができる。 In addition, even if the frequency of the pulse light irradiation to the subject is increased to 20 Hz, the irradiation area to the object surface changes with each irradiation (the same area is not continuously irradiated), so the irradiation frequency to the same irradiation area Remains at 1x (10 Hz). That is, even if the light emission frequency of the light source 4 is 20 Hz with substantially total light quantity from the light source 4, the same area on the surface of the object is irradiated with pulse light at 10 Hz. Irradiation can be performed with an irradiation density of about / cm 2 . Therefore, the photoacoustic generated from the subject and the reception signal thereof can be acquired at the intensity when the light source 4 emits light at 10 Hz.

以上より、受信信号の強度を落とさずに取得回数を増やせるため、受信信号同士の平均化や積算処理、又は画像データ同士の合成処理の効果によってノイズ成分を低減することができる。なお、光源4の発光周波数は20Hzとして説明したが、これは光源4からの実質的な総光量を低下させずに、発光周波数を二倍にできる一例を示しており、本発明はこれに限定されない。   As described above, since the number of times of acquisition can be increased without decreasing the strength of the received signal, noise components can be reduced by the effects of averaging and integration of the received signals or combining of the image data. In addition, although the light emission frequency of the light source 4 was demonstrated as 20 Hz, this shows an example which can double the light emission frequency, without reducing the substantial total light quantity from the light source 4, and this invention limits it to this I will not.

(切替え装置の具体的な構成)
次に、図3と図4を用いて、切替え装置8について説明する。なお、切替え装置8の説明を簡単にするため、図3、4では、パルス光学系5を不図示とした。
(Specific configuration of switching device)
Next, the switching device 8 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The pulse optical system 5 is not shown in FIGS. 3 and 4 to simplify the description of the switching device 8.

図3(a)の切換え装置8は、A側とB側と(第一の照射部側と第二の照射部側と)に光路を切り替えるミラー8bと、ミラー8bを駆動するアクチュエータ8aと、からなる。A側のバンドルファイバの入射端3bへパルス光を入射するためには、ミラー8bが光を反射するように駆動させる(図3(a)上図参照)。また、B側のバンドルファイバの入射端3bへパルス光を入射するためには、ミラー8bが光に当たらないように駆動させる(図3(a)下図参照)。いずれの駆動も、制御部6aからの制御信号によって、アクチュエータ8aを駆動させる。また、アクチュエータ8aとミラー8bの組み合わせによる切替えは、図3(b)のようにアクチュエータ8a上のミラー8bの位置を変更することにより、A側とB側とを切替える構成にしても良い。   The switching device 8 in FIG. 3A includes a mirror 8b that switches the optical path between the A side and the B side (the first irradiation unit side and the second irradiation unit side), and an actuator 8a that drives the mirror 8b. It consists of In order to make pulsed light enter the incident end 3b of the bundle fiber on the A side, the mirror 8b is driven to reflect the light (see the upper figure in FIG. 3A). In addition, in order to make pulse light enter the incident end 3b of the bundle fiber on the B side, the mirror 8b is driven so as not to hit the light (see the lower figure in FIG. 3A). In either drive, the actuator 8a is driven by a control signal from the control unit 6a. Further, the switching based on the combination of the actuator 8a and the mirror 8b may be configured to switch between the A side and the B side by changing the position of the mirror 8b on the actuator 8a as shown in FIG. 3B.

さらに図4(a)の切換え装置8はアクチュエータ8aとミラー8bの代わりに、ポリゴンミラー8cを適用している。ポリゴンミラー8cは光源4の発光周波数に同期して回転し、A側とB側のバンドルファイバの各入射端3bへ入射するよう調整されている。 Furthermore, the switching device 8 of FIG. 4A applies a polygon mirror 8c instead of the actuator 8a and the mirror 8b. The polygon mirror 8c rotates in synchronization with the light emission frequency of the light source 4 and is adjusted to be incident on the respective incident ends 3b of the bundle fibers on the A side and the B side.

また、図3(a)(b)(c)や図4(a)で説明した構成に限らず、切替え装置8はガルバノミラーや音響光学偏向素子(AOD)なども適用可能である。   In addition to the configurations described in FIGS. 3A, 3B, 3C, and 4A, the switching device 8 may be a galvano mirror, an acousto-optic deflector (AOD), or the like.

さらに、本発明においては、切替え装置8を用いずに照射位置を切り替えることもできる。具体的には、図4(b)に示すように、第一の光源と第二の光源とからなる光源4を用いる。そして、光源4は、制御部6aからの制御信号に基づき、第一の光源と第二の光源の発光タイミングを制御することで照射位置を切替えることができる。   Furthermore, in the present invention, the irradiation position can be switched without using the switching device 8. Specifically, as shown in FIG. 4B, a light source 4 including a first light source and a second light source is used. And the light source 4 can switch an irradiation position by controlling the light emission timing of a 1st light source and a 2nd light source based on the control signal from the control part 6a.

以上説明したように、本実施形態では、受信信号の強度を落とさずに取得回数を増やせるため、受信信号同士の平均化や積算処理、又は画像データ同士の合成処理の効果によってノイズ成分を低減することができる。その結果SNRが向上するため、画像化するとコントラストが向上し、視認性ならびに臨床での診断能が向上する。   As described above, in the present embodiment, since the number of acquisitions can be increased without decreasing the strength of the received signal, noise components are reduced by the effects of averaging and integration of the received signals or combining of the image data. be able to. As a result, since the SNR is improved, imaging improves the contrast and improves the visibility and the clinical diagnostic ability.

(実施形態2)
実施形態1は、受信器2を挟むようにパルス光の照射領域となるバンドルファイバの出射端3aを一箇所ずつ設け、交互に照射する形態について説明した。実施形態2では、照射部である出射端をより多く設けた形態について説明する。光源からのパルス光の光路数及び光音響プローブの構成以外の構成は実施形態1と同様であるため、説明を省略する。
Second Embodiment
Embodiment 1 demonstrated the form which provides the radiation | emission end 3a of the bundle fiber used as the irradiation area | region of pulsed light so that the receiver 2 may be pinched | interposed one place each, and it irradiates alternately. In the second embodiment, a mode in which the number of emission ends that are the irradiation units is increased will be described. The configuration other than the number of optical paths of pulsed light from the light source and the configuration of the photoacoustic probe is the same as that of the first embodiment, and thus the description will be omitted.

図5(a)は本実施形態の光音響プローブ1を側面方向から見た模式図である。光音響プローブ1には、出射端3aが4つ(第一の照射部、第二の照射部、第三の照射部、第四の照射部)設けられており、受信器2を挟んで照射位置がA側B側と、C側D側との二箇所ずつに分けられている。バンドルファイバの出射端3aからは、それぞれ光源4からの実質的な総光量が出射される。図5(b)のタイミングチャートでは、光源4の発光周波数を一例として40Hzとした。つまり光源4は25msecごとに発光する。   Fig.5 (a) is the schematic diagram which looked at the photoacoustic probe 1 of this embodiment from the side direction. The photoacoustic probe 1 is provided with four emission ends 3a (a first irradiation unit, a second irradiation unit, a third irradiation unit, a fourth irradiation unit), and irradiation is performed with the receiver 2 interposed therebetween. The position is divided into two at each of the A side B side and the C side D side. Substantially the total amount of light from the light source 4 is emitted from the emission end 3a of the bundle fiber. In the timing chart of FIG. 5B, the light emission frequency of the light source 4 is 40 Hz as an example. That is, the light source 4 emits light every 25 msec.

図5(b)では、まず、切換え装置8によりA側にパルス光を入射させ、受信器2でA側からの光照射に起因する音響波の受信信号を取得する。このパルス光照射後から次のパルス発光までの間に、切り替え装置8はB側にパルス光を入射するよう切換える。そして、受信器2はB側からの光照射に起因する音響波の受信信号を取得する。このような流れをC側、D側と繰り返す。なお、光源4の発光周波数は40Hzとして説明したが、これに限定されない。   In FIG. 5B, first, pulse light is made incident on the A side by the switching device 8, and the receiver 2 acquires a reception signal of an acoustic wave caused by light irradiation from the A side. After the pulsed light irradiation and before the next pulsed light emission, the switching device 8 switches so that the pulsed light is incident on the B side. And the receiver 2 acquires the received signal of the acoustic wave resulting from the light irradiation from the B side. Such flow is repeated on the C side and the D side. In addition, although the light emission frequency of the light source 4 was demonstrated as 40 Hz, it is not limited to this.

ここで、外側のA側とD側の照射位置は受信器2を挟んで対称であり、内側のB側とC側の照射位置も受信器2を挟んで対称となる。したがって、被検体の深さが所定深さ以上(特に被検体の深さが3mm以上)になると、照射した光が拡散するため、外側(A側とD側)から照射されたパルス光に起因する受信信号同士は概ね同じ信号波形となる。同様に、内側(B側とC側)から照射されたパルス光に起因する受信信号同士も概ね同じ信号波形となる。   Here, the irradiation positions on the A side and the D side on the outer side are symmetrical with respect to the receiver 2, and the irradiation positions on the B side and the C side with the inner side are also symmetrical with respect to the receiver 2. Therefore, since the irradiated light is diffused when the depth of the object is a predetermined depth or more (in particular, the depth of the object is 3 mm or more), the pulse light emitted from the outside (A side and D side) is caused The received signals have substantially the same signal waveform. Similarly, the reception signals resulting from the pulsed light emitted from the inner side (B side and C side) also have substantially the same signal waveform.

しかしながら、内側の照射位置と外側の照射位置とは受信器2を挟んで対称となっていないため、内側からの照射に起因する受信信号と外側からの照射に起因する受信信号とは、信号波形に違いが出る。例えば、受信器の下の被検体内の位置では、外側からの照射は、内側からの照射に比べて、到達する光量が低くなる。この光量の違いにより、受信される音響波の音圧にも違いが出るので、受信信号の信号波形も異なってくる。つまり、外側からの照射に起因する受信信号は、内側からの照射に起因する受信信号より振幅(強度)が小さくなる。   However, since the inner irradiation position and the outer irradiation position are not symmetrical with respect to the receiver 2, the received signal caused by the irradiation from the inner side and the received signal caused by the irradiation from the outer side have signal waveforms Makes a difference. For example, at a position in the subject below the receiver, the illumination from the outside has a lower amount of light reaching than the illumination from the inside. Due to the difference in the amount of light, the sound pressure of the received acoustic wave also changes, so the signal waveform of the received signal also changes. That is, the reception signal resulting from the irradiation from the outside has smaller amplitude (intensity) than the reception signal resulting from the irradiation from the inside.

そのため、信号処理部6bは外側からの照射と内側からの照射とで、受信信号の補正を行うことが好適である。具体的には、内側からの照射に起因する受信信号に低下分のゲインを乗じて振幅を調整するとよい。そうすることにより、A側からD側まで、いずれの照射位置からパルス光を照射しても、受信信号は概ね同じ信号となる。   Therefore, it is preferable that the signal processing unit 6b correct the received signal by the irradiation from the outside and the irradiation from the inside. Specifically, it is preferable to adjust the amplitude by multiplying the received signal resulting from the irradiation from the inside by the gain for the decrease. By doing so, the received signal becomes substantially the same signal from any irradiation position from the A side to the D side, regardless of the irradiation position.

なお、ゲインは、被検体の深さに依存し、さらに外側と内側からの照射位置それぞれの受信器2からの距離や、被検体組織に応じて解析的に決定すれば良い。解析には光拡散方程式と音響波の初期音圧p=Γμaφ(Γ:グリューナイゼン係数、μa:吸収係数、φ:光量)を用いることができる。あるいは、光学特性が既知なファントムを用いて、実験的にゲインを決定しても良い。   The gain depends on the depth of the subject, and may be analytically determined in accordance with the distance from the receiver 2 to each of the irradiation positions from the outside and the inside and the tissue of the subject. For the analysis, it is possible to use a light diffusion equation and an initial sound pressure of acoustic wave p = Γμaφ (Γ: Gruneisen coefficient, μa: absorption coefficient, φ: light quantity). Alternatively, the gain may be determined experimentally using a phantom whose optical characteristics are known.

本実施形態において、パルス光の照射の順番は図5(b)に示す順番に限定されず、少なくとも同じ照射位置に続けて照射しなければ良い。また、図5(a)では受信器2を挟んで二箇所ずつに照射位置であるバンドルファイバの出射端3aを設けたが、その数はもっと増やしても良い。また、パルス光の照射位置の切替えに関しては、図3と図4を用いて実施形態1で説明した切替え装置8や切替え方法を適用すれば良い。   In the present embodiment, the order of irradiation of pulsed light is not limited to the order shown in FIG. 5B, and it is good if at least the same irradiation position is not continuously irradiated. Further, in FIG. 5A, the outgoing end 3a of the bundle fiber, which is the irradiation position, is provided at two positions sandwiching the receiver 2, but the number may be further increased. Further, the switching device 8 and the switching method described in the first embodiment with reference to FIGS. 3 and 4 may be applied to the switching of the irradiation position of the pulsed light.

以上、実施形態2によれば、受信信号の強度をあまり落とさずに、取得回数をさらに増やす(つまり、照射周波数をさらにあげる)ことができるため、受信信号同士の平均化や積算処理、又は画像データ同士の合成処理の効果によってノイズ成分を低減することができる。その結果SNRが向上するため、画像化するとコントラストが向上し、視認性ならびに臨床での診断能が向上する。   As described above, according to the second embodiment, the number of acquisitions can be further increased (that is, the irradiation frequency can be further increased) without reducing the strength of the received signal so much. The noise component can be reduced by the effect of the synthesis processing of data. As a result, since the SNR is improved, imaging improves the contrast and improves the visibility and the clinical diagnostic ability.

(実施形態3)
実施形態1と実施形態2は受信器2を挟むように対称にパルス光の照射部であるバンドルファイバの出射端3aを設けた形態について説明した。実施形態3は受信器2の一方の側面側に複数のバンドルファイバの出射端3aを設けた形態について説明する。一例として、図6では、バンドルファイバの2つの出射端3aを両方とも受信器2の片側に設けている。なお、基本的な装置構成や受信信号同士の平均化や積算処理、又は画像データ同士の合成処理の方法は実施形態1と実施形態2で説明しているため、ここでの説明を省略する。
(Embodiment 3)
Embodiment 1 and Embodiment 2 demonstrated the form which provided the output end 3a of the bundle fiber which is an irradiation part of pulsed light symmetrically so that the receiver 2 might be pinched | interposed. Embodiment 3 demonstrates the form which provided the radiation | emission end 3a of the several bundle fiber in the one side surface side of the receiver 2. FIG. As an example, in FIG. 6, both of the two output ends 3 a of the bundle fiber are provided on one side of the receiver 2. The basic apparatus configuration, the averaging and integration processing of received signals, and the method of combining image data are described in the first and second embodiments, and thus the description thereof is omitted here.

図6において、実施形態2で説明した通り、パルス光の照射領域A側とB側では、受信器2からの距離が異なるため、受信器2で受信する音響波の強度が異なる。そのため、受信信号に解析的および/または実験的に決定したゲインを乗じると良い。   In FIG. 6, as described in the second embodiment, since the distance from the receiver 2 is different between the irradiation region A side and the side B of the pulsed light, the intensity of the acoustic wave received by the receiver 2 is different. Therefore, the received signal may be multiplied by an analytically and / or experimentally determined gain.

また、実施形態2と組み合わせて、パルス光の照射部であるバンドルファイバの出射端3aを片側に二箇所、もう片側に三箇所といったように、異なる数を設けても良い。   Further, in combination with the second embodiment, different numbers may be provided, such as two points on one side and three points on the other side of the output end 3a of the bundle fiber which is the irradiation part of pulse light.

以上、実施形態3によれば、受信器2へ隣接して設けるパルス光の出射端の位置を任意に設けることができる。そのため、光音響プローブ1を術者が把持しやすい形状にしやすくなる。   As described above, according to the third embodiment, the position of the emission end of pulsed light provided adjacent to the receiver 2 can be arbitrarily provided. Therefore, it becomes easy to make the photoacoustic probe 1 into a shape that is easy for the operator to hold.

1 光音響プローブ
2 受信器
3 バンドルファイバ
3a 出射端
3b 入射端
4 光源
5 パルス光学系
6 処理装置
6a 制御部
6b 信号処理部
7 モニタ
8 切替え装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 photoacoustic probe 2 receiver 3 bundle fiber 3 a emission end 3 b incident end 4 light source 5 pulse optical system 6 processing device 6 a control unit 6 b signal processing unit 7 monitor 8 switching device

Claims (10)

被検体内の特性分布を取得する被検体情報取得装置であって、
パルス光を発生する光源と、
前記パルス光により被検体内で発生する音響波を受信し電気信号に変換する受信器と、前記光源が発生したパルス光を被検体表面の夫々異なる領域に照射するための第一の照射部及び第二の照射部と、を有するプローブと、
前記電気信号を用いて被検体内の特性分布を取得する信号処理部と、
前記第一及び第二の照射部の夫々から前記被検体に連続してパルス光が照射されないよう前記パルス光の照射位置を制御する制御部と、
を有し、
前記信号処理部は、
前記第一の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号と、第二の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号と、を平均化又は積算し、平均化された信号又は積算された信号を用いて前記被検体内の特性分布を取得する、又は、
前記第一の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号を用いて取得した分布と、前記第二の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号を用いて取得した分布と、を合成し、合成された分布を前記被検体内の特性分布として取得する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
A subject information acquisition apparatus for acquiring a characteristic distribution in a subject, comprising:
A light source that generates pulsed light;
A receiver for receiving an acoustic wave generated in the subject by the pulsed light and converting it into an electrical signal; a first irradiating unit for irradiating the pulsed light generated by the light source to different areas of the subject surface; A probe having a second irradiation unit;
A signal processing unit that acquires a characteristic distribution in a subject using the electrical signal;
A control unit that controls an irradiation position of the pulse light so that the pulse light is not continuously irradiated to the subject from each of the first and second irradiation units;
Have
The signal processing unit
An averaged signal or an averaged signal obtained by averaging or integrating an electrical signal caused by the pulsed light emitted from the first irradiation unit and an electrical signal caused by the pulsed light emitted from the second irradiation unit Acquiring the characteristic distribution in the object using the integrated signal, or
A distribution obtained using an electrical signal originating from the pulsed light emitted from the first irradiating unit, and a distribution obtained using an electrical signal originating from the pulsed light emitted from the second irradiating unit, An object information acquiring apparatus characterized in that it synthesizes and acquires the synthesized distribution as a characteristic distribution in the object.
前記第一及び第二の照射部は、前記受信器の側面に配置されることを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。   The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the first and second irradiation units are disposed on a side surface of the receiver. 前記第一及び第二の照射部は、前記受信器に対して対称に配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の被検体情報取得装置。   The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the first and second irradiation units are arranged symmetrically with respect to the receiver. 前記制御部は、前記第一の照射部と前記第二の照射部とから、前記パルス光が交互に出射されるよう制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。   The said control part is controlled so that the said pulsed light may be radiate | emitted alternately from the said 1st irradiation part and the said 2nd irradiation part, It is characterized by the above-mentioned. Subject information acquisition device. 前記光源からのパルス光の光路を前記第一の照射部側と前記第二の照射部側とに切り替える切替え装置を有し、
前記制御部は、前記切替え装置を制御することで、前記照射位置を制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
It has a switching device for switching an optical path of pulse light from the light source between the first irradiation unit side and the second irradiation unit side.
The subject information acquiring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit controls the irradiation position by controlling the switching device.
前記光源は、前記第一の照射部に伝播されるパルス光を発生する第一の光源と、前記第二の照射部に伝搬されるパルス光を発生する第二の光源と、からなり、
前記制御手段は、前記第一及び第二の光源の発光タイミングを制御することで前記照射位置を制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
The light source includes a first light source generating pulse light propagated to the first irradiation unit, and a second light source generating pulse light propagated to the second irradiation unit.
The object information acquiring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the control means controls the irradiation position by controlling light emission timings of the first and second light sources. .
前記プローブは、前記パルス光を被検体に照射するための前記第一及び第二の照射部以外の照射部を更に有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。   The subject according to any one of claims 1 to 6, wherein the probe further includes an irradiation unit other than the first and second irradiation units for irradiating the object with the pulse light. Sample information acquisition device. 前記信号処理部は、各照射部の位置に応じて、前記各照射部から照射されたパルス光に起因する各電気信号の強度を補正することを特徴とする請求項7に記載の被検体情報取得装置。   The object information according to claim 7, wherein the signal processing unit corrects the intensity of each electrical signal caused by the pulsed light emitted from each of the irradiation units according to the position of each of the irradiation units. Acquisition device. 前記第一及び第二の照射部は、前記受信器の一方の側面側に両方とも配置されることを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。   The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the first and second irradiation units are both disposed on one side of the receiver. 光源が発生したパルス光を第一の照射部及び第二の照射部から被検体に照射し、前記パルス光の照射により被検体内で発生する音響波を受信した受信器から出力される電気信号を用いて被検体内の特性分布を取得する被検体情報取得方法であって、
前記電気信号を用いて被検体内の特性分布を取得する信号処理ステップと、
前記第一及び第二の照射部の夫々から前記被検体に連続してパルス光が照射されないよう前記パルス光の照射位置を制御する制御ステップと、
を有し、
前記信号処理ステップでは、
前記第一の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号と、第二の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号と、を平均化又は積算し、平均化された信号又は積算された信号を用いて前記被検体内の特性分布を取得する、又は、
前記第一の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号を用いて取得した分布と、前記第二の照射部から照射されたパルス光に起因する電気信号を用いて取得した分布と、を合成し、合成された分布を前記被検体内の特性分布として取得する
ことを特徴する被検体情報取得方法。
An electrical signal output from a receiver that emits pulsed light generated by a light source to a subject from the first irradiation unit and the second irradiation unit, and receives an acoustic wave generated in the subject by the pulsed light irradiation. An object information acquisition method for acquiring a characteristic distribution in an object using
A signal processing step of acquiring a characteristic distribution in a subject using the electrical signal;
A control step of controlling an irradiation position of the pulse light so that the pulse light is not continuously irradiated to the subject from each of the first and second irradiation units;
Have
In the signal processing step,
An averaged signal or an averaged signal obtained by averaging or integrating an electrical signal caused by the pulsed light emitted from the first irradiation unit and an electrical signal caused by the pulsed light emitted from the second irradiation unit Acquiring the characteristic distribution in the object using the integrated signal, or
A distribution obtained using an electrical signal originating from the pulsed light emitted from the first irradiating unit, and a distribution obtained using an electrical signal originating from the pulsed light emitted from the second irradiating unit, An object information acquiring method characterized in that the above-mentioned synthesized is acquired as the characteristic distribution in the object.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0712781A (en) * 1993-06-22 1995-01-17 Ricoh Co Ltd Flaw detection method using ultrasonic wave
JP2004201749A (en) * 2002-12-24 2004-07-22 Olympus Corp Optoacoustic signal detecting head and detecting device equipped with the same
JP2005218684A (en) * 2004-02-06 2005-08-18 Toshiba Corp Apparatus and method for noninvasive biological information image
JP2009068962A (en) * 2007-09-12 2009-04-02 Canon Inc Measurement method and measurement apparatus
WO2010009747A1 (en) * 2008-07-25 2010-01-28 Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum Für Gesundheit Und Umwelt (Gmbh) Quantitative multi-spectral opto-acoustic tomography (msot) of tissue biomarkers
JP2010017426A (en) * 2008-07-11 2010-01-28 Canon Inc Living body examination apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3648881B2 (en) * 1996-10-30 2005-05-18 株式会社島津製作所 Ultrasonic diagnostic equipment
KR20090088909A (en) * 2006-12-19 2009-08-20 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Combined photoacoustic and ultrasound imaging system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0712781A (en) * 1993-06-22 1995-01-17 Ricoh Co Ltd Flaw detection method using ultrasonic wave
JP2004201749A (en) * 2002-12-24 2004-07-22 Olympus Corp Optoacoustic signal detecting head and detecting device equipped with the same
JP2005218684A (en) * 2004-02-06 2005-08-18 Toshiba Corp Apparatus and method for noninvasive biological information image
JP2009068962A (en) * 2007-09-12 2009-04-02 Canon Inc Measurement method and measurement apparatus
JP2010017426A (en) * 2008-07-11 2010-01-28 Canon Inc Living body examination apparatus
WO2010009747A1 (en) * 2008-07-25 2010-01-28 Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum Für Gesundheit Und Umwelt (Gmbh) Quantitative multi-spectral opto-acoustic tomography (msot) of tissue biomarkers

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