JP2020031714A - 診断装置、診断方法、診断プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1の実施形態に係る診断装置は、図1(a)に示すように、撮像容器1の内壁面をなす4つの互いに直交する側壁面に配列された複数のアンテナユニットA1〜A36を逐次選択して単一の周波数の電気信号を送信する送信手段11と、複数のアンテナユニットA1〜A36を選択して単一の周波数の電気信号を受信する受信手段12とを備えている。
図6のフローチャートを用いて、第1の実施形態に係る診断装置を用いた乳がんの診断方法を説明する。先ず、予備知識として取得しデータ記憶装置14に格納しておいた脂肪組織及び乳腺組織と識別するがん組織に固有な電気定数の情報をデータ記憶装置14から読み出す。図6のステップS13において、データ記憶装置14から読み出したデータを用い、画像処理ユニット13の電気定数初期化回路133は、対象部位としての乳房内の比誘電率εrと導電率σの分布の初期化をする。
人間の乳房組織の電気定数は誘電体プローブを使って測定できる。直径2.2mm誘電体プローブを使用して10%の測定誤差を許容するとき、深さ1.5mm、半径3.75mmの円筒状の領域が測定対象になることが示されている。第1の実施形態の実施例として、ここでは、キーサイト(Keysight)社の誘電体測定キット85070Eに付属する直径2.2mm誘電体プローブとベクトルネットワークアナライザE5071Cを使用して乳房組織の比誘電率εrを測定した。測定範囲は1〜8GHzである。
σ = 0.03εr …… (1)
なお、特許明細書における文字制限の関係から、式(1)に表示した等号は数学における厳密な等号でなく、ニヤリー・イーコール(ほぼ等しい)の意味で用いられていることに留意されたい。
本発明の第2の実施形態に係る診断装置は、第1の実施形態で図1を用いて説明した診断装置と概略としては、ほぼ同様な構成で、図1と外観上では等価になる。よって重複した図面の表示を省略する。しかしながら、第2の実施形態に係る診断装置では、図1(a)に示した撮像容器1の内壁面をなす4つの互いに直交する側壁面に配列された複数のアンテナユニットA1〜A36を逐次選択して複数の周波数の電気信号を送信する送信手段11と、複数のアンテナユニットA1〜A36を選択して複数の周波数の電気信号を受信する受信手段12とを備えている点で、単一の周波数を用いた第1の実施形態に係る診断装置とは動作の態様が異なる。
第2の実施形態の説明に用いた図1(b)を参照しながら、図21のフローチャートを用いて、第2の実施形態に係る診断装置を用いた乳がんの診断方法を説明する。先ず、事前に予備知識として取得した、脂肪組織及び乳腺組織と識別するがん組織に固有な電気定数の情報をデータ記憶装置14に格納しておく。図21のステップS23において、画像処理ユニット13の電気定数初期化回路133は、データ記憶装置14から読み出したデータを用いて、対象部位としての乳房内の光学的誘電率ε∞、緩和強度Δε及び導電率σの分布の初期化をする。
先ず、第1の実施形態に係る診断装置の場合と同様に、第2の実施形態に係る診断装置では、26名の乳がん患者の検体について、キーサイト社の誘電体測定キット85070Eの直径2.2mm誘電体プローブとベクトルネットワークアナライザE5071Cを使用して「対象部位」としての乳房の組織の光学的誘電率ε∞、緩和強度Δε、導電率σsを各組織について測定し、データを分析した。測定範囲は1〜8GHzである。
上記のように、本発明は第1及び第2の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
138…表示命令回路、139…バス、14…データ記憶装置、15…プログラム記憶装置、16…表示ユニット、19…制御手段、1x…凹部、2…空間充填部材、25…電子スイッチ(切替手段)、3…貫通孔、4…排気管、5…減圧装置、50…誘電体基板、51,52…放射素子、6…対象部位、A1〜A36…アンテナユニット
Claims (11)
- がん組織に固有な電気定数の情報を格納したデータ記憶装置と、
複数のアンテナユニットの配列からなり、前記複数のアンテナユニットのそれぞれの放射素子中を流れる電流の励振方向が互いに異なるアンテナアレイと、
前記複数のアンテナユニットのそれぞれを逐次選択して、該選択されたアンテナユニットを介してマイクロ波を送信して、該マイクロ波を対象部位に照射する送信手段と、
前記対象部位を透過又は前記対象部位から反射若しくは散乱されたマイクロ波を前記選択されたアンテナユニットを含む前記複数のアンテナユニットでそれぞれ受信する受信手段と、
前記データ記憶装置に格納された前記情報と前記受信手段が受信した前記複数のアンテナユニットからの電気信号により逆問題を解析して前記がん組織の分布を再構成し、前記再構成された電気定数の分布を画像表示する画像処理ユニットと、
を備え、トモグラフィ処理を実行することを特徴とする診断装置。 - 前記データ記憶装置に、前記がん組織の誘電率と導電率の関係情報が格納され、
画像処理ユニットが、前記関係情報を用いて、前記誘電率及び前記導電率の分布の画像を逆問題のマトリックス演算による解析して再構成し、目的画像を得ることを特徴とする請求項1に記載の診断装置。 - 前記データ記憶装置に、前記がん組織の光学的誘電率と導電率の関係情報並びに緩和強度と導電率の関係情報が格納され、
画像処理ユニットが、前記光学的誘電率と前記導電率の前記関係情報並びに前記緩和強度と前記導電率の前記関係情報を用い、前記光学的誘電率、前記緩和強度及び前記導電率の分布の画像を逆問題のマトリックス演算による解析して再構成し、目的画像を得ることを特徴とする請求項1に記載の診断装置。 - 前記対象部位が乳房であり、デカルト座標上の前記がん組織の前記光学的誘電率と導電率の相関関係が、乳腺組織及び脂肪組織の光学的誘電率と導電率の相関関係とは異なる位置に現れ、デカルト座標上の前記がん組織の前記緩和強度と導電率の相関関係が、乳腺組織及び脂肪組織の緩和強度と導電率の相関関係とは異なる位置に現れることを特徴とする請求項3に記載の診断装置。
- 前記導電率を横軸、前記光学的誘電率を縦軸とする前記デカルト座標で前記乳腺組織の前記導電率と前記光学的誘電率の相関を示す曲線は前記導電率が1.4[S/m]以下の領域に現れ、前記がん組織の前記導電率と前記光学的誘電率の相関を示す曲線は前記導電率が1.7[S/m]以上の領域に現れることを特徴とする請求項4に記載の診断装置。
- がん組織に固有な電気定数の情報を予備知識として取得し、データ記憶装置に格納するステップと、
複数のアンテナユニットの配列からなり、前記複数のアンテナユニットのそれぞれの放射素子中を流れる電流の励振方向が互いに異なるアンテナアレイのそれぞれを逐次選択して、該選択されたアンテナユニットを介してマイクロ波を送信して、該マイクロ波を対象部位に照射するステップと、
前記対象部位を透過、前記対象部位から反射若しくは散乱されたマイクロ波を前記選択されたアンテナユニットを含む前記複数のアンテナユニットでそれぞれ受信するステップと、
前記データ記憶装置に格納された前記情報と前記受信手段が受信した前記複数のアンテナユニットからの電気信号により逆問題を解析して前記がん組織の分布を再構成するステップと、
を含み、トモグラフィ処理を実行することを特徴とする診断方法。 - 前記予備知識として、前記がん組織の誘電率と導電率の関係情報をデータ記憶装置に格納し、
前記関係情報を用いて、前記誘電率及び前記導電率の分布の画像を逆問題のマトリックス演算による解析して再構成し、目的画像を得ることを特徴とする請求項6に記載の診断方法。 - 前記予備知識として、前記がん組織の光学的誘電率と導電率の関係情報並びに緩和強度と導電率の関係情報をデータ記憶装置に格納し、
画像処理ユニットが、前記光学的誘電率と前記導電率の前記関係情報並びに前記緩和強度と前記導電率の前記関係情報を用い、前記光学的誘電率、前記緩和強度及び前記導電率の分布の画像を逆問題のマトリックス演算による解析して再構成し、目的画像を得ることを特徴とする請求項6に記載の診断方法。 - 前記対象部位が乳房であり、デカルト座標上の前記がん組織の前記光学的誘電率と導電率の相関関係が、乳腺組織及び脂肪組織の光学的誘電率と導電率の相関関係とは異なる位置に現れ、デカルト座標上の前記がん組織の前記緩和強度と導電率の相関関係が、乳腺組織及び脂肪組織の緩和強度と導電率の相関関係とは異なる位置に現れることを特徴とする請求項8に記載の診断方法。
- 前記導電率を横軸、前記光学的誘電率を縦軸とする前記デカルト座標で前記乳腺組織の前記導電率と前記光学的誘電率の相関を示す曲線は前記導電率が1.4[S/m]以下の領域に現れ、前記がん組織の前記導電率と前記光学的誘電率の相関を示す曲線は前記導電率が1.7[S/m]以上の領域に現れることを特徴とする請求項8に記載の診断方法。
- 予備知識として事前に取得した、がん組織に固有な電気定数の情報をデータ記憶装置に格納させる命令と、
送信手段に対し、複数のアンテナユニットの配列からなり、前記複数のアンテナユニットのそれぞれの放射素子中を流れる電流の励振方向が互いに異なるアンテナアレイのそれぞれを逐次選択して、該選択されたアンテナユニットを介してマイクロ波を送信して、該マイクロ波を対象部位に照射させる命令と、
受信手段に対し、前記対象部位を透過、前記対象部位から反射若しくは散乱されたマイクロ波を前記選択されたアンテナユニットを含む前記複数のアンテナユニットでそれぞれ受信させる命令と、
画像処理ユニットに、前記データ記憶装置に格納された前記情報を読み出させ、該読み出したデータと前記受信手段が受信した前記複数のアンテナユニットからの電気信号により逆問題を解析して前記がん組織の分布を再構成させる命令と、
を含む一連の命令によりコンピュータシステムを動作させ、トモグラフィ処理を実行することを特徴とする診断プログラム。
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