JP2024528020A - 光音響プローブ - Google Patents

Abstract

ボリュームに接触するように動作可能な遠位端から近位端に延在するハウジングを含むボリュームの光音響イメージングのための光音響プローブが提供される。光音響プローブは、光がボリュームと反応したときに戻り信号を発生するために光経路に沿って透過される光を発生するように構成された光源と、光音響戻り信号を受信するように構成されたトランスデューサとトランスデューサ上に設けられた音響レンズとを含むトランスデューサアセンブリとを含む。光音響プローブはまた、ハウジング内に結合され、戻り信号に基づいてボリュームの異なる走査領域で光経路に沿って光を発生するように光経路を誘導するように構成されたステアリングアセンブリを含む。

Description

本出願は、著作権保護の対象となる資料を含む。著作権所有者は、特許商標庁のファイル又は記録に記載されている場合、特許開示のいずれの者によるファクシミリ複製に異議を唱えないが、それ以外はすべての著作権を留保する。

本発明は、概して医療撮像の分野に関し、詳細には光音響イメージングに関連するシステムに関する。

光音響イメージングシステムは、組織部位の皮膚を通して非侵襲的に薄い組織切片を視覚化する。組織部位は、例えば、腫瘍、血管、組織層、及び血液の成分を含み得る様々な組織構造を包含し得る。光音響イメージングシステムでは、光は、組織構造による光吸収の結果として音響波を生成する組織部位の平面スライスに光エネルギーを送達するために使用される。組織部位を空間的に表す画像は、超音波トランスデューサアレイに戻る音響信号に対して画像再構成を実行することによって生成することができる。生体組織は衝突する光エネルギーを多くの方向に散乱させるので、光エネルギーは標的領域の外側の組織構造によって吸収されることができ、標的領域内の組織構造の撮像を妨げる音響戻り信号を発生させることができる。

さらに、生体組織を表さないトランスデューサ検知アーチファクトの結果として、しばしば困難が発生する可能性がある。これらのアーチファクトは、不正確な結果及び診断の困難さをもたらす可能性がある。特に、臨床医がアーチファクトと不規則部とを区別する方法はない。さらに、異なる患者は異なる皮膚タイプを有し、腫瘍、腫れ物、腫瘤などの不規則部は、皮膚の異なる深さに位置する。肌の種類が異なる結果として、所望のイメージング深度を得ることは困難をもたらす可能性がある。それでも、これらの種類の問題を説明する方法はない。

光音響イメージングを提供するための新規かつ有用なシステム、装置、及び方法が、添付の特許請求の範囲に記載されている。例示的な実施形態はまた、当業者が特許請求される主題を利用することを可能にするために提供される。

特許請求される主題を作成及び使用する目的、利点、及び好ましい形態は、例示的な実施形態の以下の詳細な説明と共に添付の図面を参照することによって最もよく理解され得る。

本明細書の実施形態によれば、ボリューム（volume）に接触するように動作可能な遠位端から近位端に延在するハウジングを含む、ボリュームの光音響イメージングのための光音響プローブが提供される。光音響プローブはまた、ハウジング内の光源であって、光がボリュームと反応（react）したときに戻り信号を発生するために光経路に沿って透過（transmit）される光を発生するように構成された光源と、光音響戻り信号を受信するように構成されたトランスデューサとトランスデューサ上に設けられた音響レンズとを含むトランスデューサアセンブリとを含む。光音響プローブはまた、ハウジング内で結合（couple）され、ボリュームの異なる走査領域で光経路に沿って光を発生させるために光経路を誘導するように構成されたステアリングアセンブリと、１つ又は複数のプロセッサと、１つ又は複数のプロセッサに結合されたメモリとを含むマイクロコントローラとを含む。メモリはプログラム命令を格納し、プログラム命令は、ボリュームから反射する光経路から発生した戻り信号を取得し、戻り信号に基づいてステアリングアセンブリで光経路を誘導するために１つ又は複数のプロセッサによって実行可能である。

任意選択で、ステアリングアセンブリは、光源に結合され、光経路を偏向させるように構成された空間光変調器（ＳＬＭ）を備える。一態様では、ＳＬＭは、液晶材料からなる位相限定一次元位相変調器（phase only one-dimensional phase modulator）である。或いは、ステアリングアセンブリは、光を光経路に沿ってボリュームに透過するように構成された光学窓と、光学窓を第１の角度から第２の角度に移動させるために光学窓に結合されたアクチュエータとを含む。一態様では、光学窓は円筒形であり、アクチュエータは、光経路を誘導するために光学窓を第１の位置から第２の位置に回転するように構成される。代替で、ステアリングアセンブリは、光経路を誘導するために変化するように構成された曲率半径を有する変形可能なレンズを備える。一態様では、ステアリングアセンブリは、変形可能なレンズ内の作動液を変化させて曲率半径を変化させるために、変形可能なレンズに結合されたピストンポンプをさらに備える。別の代替的な実施形態では、ステアリングアセンブリは、光経路を誘導するためにアクチュエータに結合された合成材料を含む。

任意選択で、マイクロコントローラの１つ以上のプロセッサは、戻り信号に基づいて候補不規則部（candidate irregularity）を識別し、候補不規則部の位置を判定し、光経路を候補不規則部に向けるようにさらに構成される。一態様では、マイクロコントローラの１つ又は複数のプロセッサは、候補不規則部に向かって光経路を誘導することに基づいて、候補不規則部がアーチファクトではないことを検証するようにさらに構成される。別の態様では、マイクロコントローラの１つ又は複数のプロセッサは、戻り信号に基づいて患者の皮膚密度を決定し、決定された皮膚密度に基づいて光経路を誘導するようにさらに構成される。

１つ又は複数の実施形態では、光音響プローブを用いた光音響イメージングのためのコンピュータ実装方法が提供される。特定の実行可能命令で構成された１つ又は複数のプロセッサの制御下で、本方法は、ボリュームの走査領域内の位置に光経路を向けることによって戻り信号を取得することと、戻り信号に基づいて光音響イメージングデータを取得することと、を含む。本方法はまた、光音響イメージングデータに基づいて候補不規則部の位置を決定するステップと、候補不規則部が不規則であるかどうかを判定するために候補不規則部に向かって光経路を誘導することとを含む。

任意選択で、候補不規則部が不規則であるかどうかを判定することは、光経路を候補不規則部に向かって誘導することに基づいて、候補不規則部がアーチファクトではないことを検証することを含む。一態様では、光経路を候補不規則部に向かって誘導することは、光源に結合された空間光変調器（ＳＬＭ）を利用して光経路を偏向させることを含む。別の態様では、光経路を候補不規則部に向かって誘導することは、光学窓に結合されたアクチュエータを用いてプローブの光学窓を第１の角度から第２の角度に回転させることを含む。代替で、光経路を候補不規則部に向かって誘導することは、ピストンポンプを用いてプローブの変形可能なレンズ内の作動液を変化させて、変形可能なレンズの曲率半径を変化させることを含む。

１つ又は複数の実施形態では、光音響プローブを用いた光音響イメージングのためのコンピュータ実装方法が提供される。特定の実行可能命令で構成された１つ又は複数のプロセッサの制御下で、本方法は、ボリュームの走査領域内の位置に光経路を向けることによって戻り信号を取得することと、戻り信号に基づいて光音響イメージングデータを取得することと、を含む。本方法はまた、光音響イメージングデータに基づいて患者の皮膚密度を決定することと、決定された皮膚密度に基づいて光経路を誘導することとを含むことができる。

任意選択で、光経路を候補不規則部に向かって誘導することは、光源に結合された空間光変調器（ＳＬＭ）を利用して光経路を偏向させることを含む。代替で、光経路を候補不規則部に向かって誘導することは、光学窓に結合されたアクチュエータを用いてプローブの光学窓を第１の角度から第２の角度に回転させることを含む。さらに別の例では、光経路を候補不規則部に向かって誘導することは、ピストンポンプを用いてプローブの変形可能なレンズ内の作動液を変化させて、変形可能なレンズの曲率半径を変化させることを含む。

本発明の前述及び他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面に示されているような好ましい実施形態の以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。添付の図面において、参照符号は、様々な図を通して同じ部分を指す。図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに本発明の原理を示すことに重点が置かれている。

本明細書に開示される方法及びデバイスのためのプラットフォームとして使用され得る光音響システムの一実施形態を示す概略ブロック図を示す。 本明細書に開示される方法及び他のデバイスに関連して使用され得るプローブの一実施形態の断面図を示す。 本明細書に開示される方法及びデバイスのためのプラットフォームとして使用され得る光音響システムの一実施形態を示す断面図を示す。 本明細書に開示される方法及びデバイスのためのプラットフォームとして使用され得る光音響システムの一実施形態を示す断面図を示す。 本明細書に開示される方法及びデバイスのためのプラットフォームとして使用され得る光音響システムの一実施形態を示す断面図を示す。 本明細書に開示される方法及びデバイスのためのプラットフォームとして使用され得る光音響システムの一実施形態を示す断面図を示す。 本明細書に開示される方法及びデバイスに使用され得るマイクロコントローラの一実施形態を示す概略ブロック図を示す。 本明細書に開示される実施形態の光音響イメージングのためのプロセスを示す概略ブロック図を示す。 本明細書に開示される実施形態の光音響イメージングのためのプロセスを示す概略ブロック図を示す。

本発明は、様々な変更及び代替形態を受け入れることができるが、その詳細は、例として図面に示されており、詳細に説明される。しかしながら、その意図は、本発明を記載された特定の実施形態に限定するものではないことを理解されたい。それどころか、その意図は、本発明の精神及び範囲内に入るすべての変更、等価物、及び代替物を網羅することである。

以下の説明及び図面は例示であり、限定として解釈されるべきではない。十分な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、特定の事例では、説明を不明瞭にすることを避けるために、周知又は従来の詳細は説明されない。本開示における１つの又は一実施形態への言及は、必ずしも同じ実施形態への言及ではなく、そのような言及は少なくとも１つを意味する。

本明細書における「１つの実施形態」又は「一実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所における「１つの実施形態では」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指しているわけではなく、他の実施形態と相互排他的な別個の又は代替の実施形態でもない。さらに、いくつかの実施形態によって示され、他の実施形態によって示されない可能性がある様々な特徴が記載される。同様に、いくつかの実施形態の要件であり得るが他の実施形態の要件ではない様々な要件が記載される。

システム及び方法は、とりわけ、面外アーチファクト抑制を伴う光音響イメージングを提供するための方法及びデバイスのブロック図、動作図及びアルゴリズムを参照して以下に説明される。ブロック図の各ブロック、動作図及びアルゴリズム、ならびにブロック図内のブロック、動作図及びアルゴリズムの組み合わせは、アナログ又はデジタルのハードウェア及びコンピュータプログラム命令によって実装することができることを理解されたい。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ可読媒体に格納され、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ＡＳＩＣ、又は他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供することができ、その結果、コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令は、ブロック図、１つ又は複数の動作ブロック及び／又はアルゴリズムで指定された機能／動作を実装する。

場合によっては、周波数領域ベースのアルゴリズムは、性能のために０又は対称パディングを必要とする。このパディングは、アルゴリズムの実施形態を説明するために必須ではないため、処理ステップの説明から省略される場合がある。場合によっては、パディングがステップに開示されている場合、アルゴリズムはパディングなしで実行されてもよい。しかしながら、場合によっては、パディングは必須であり、データを破損することなく除去することはできない。

いくつかの代替の実装形態では、ブロック内に示されている機能／動作は、動作図に示されている順序とは異なる順序で行われ得る。例えば、連続して示されている２つのブロックは、実際にはほぼ同時に実行することができ、又はブロックは、関連する機能／動作に応じて逆の順序で実行されることがあり得る。

ここで、本発明の様々な実施形態をより詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。当業者には明らかなように、本明細書に記載のデータ構造及び処理ステップは、本明細書の本開示の趣旨及び本発明の範囲から逸脱することなく、様々な他の方法で実装することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、本開示の概念を当業者に完全に伝えるように提供される。

本明細書の実施形態は、以下の特許、刊行物及び／又は公開出願のうちの１つ又は複数に記載されるシステム及び方法のうちの１つ又は複数に関連して実装することができ、これらの特許、刊行物及び／又は公開出願はすべて、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。

２００７年７月２３日に出願された「Laser-Activated Nanothermolysis Of Cells」と題する米国特許第７，９９９，１６１号明細書、

２０１２年６月１３日に出願された「System and method for Acquiring Optoacoustic Data and Producing Parametric Maps Thereof」と題する米国特許第９，２８９，１９１号明細書、

２０１３年１１月２５日に出願された「System And Method For Acquiring Optoacoustic Data And Producing Parametric Maps Using Subband Acoustic Compensation」と題する米国特許第９，５１７，０５５号明細書、

２０１３年１２月１３日に出願された「System And Method For Mixed Modality Acoustic Sampling」と題する米国特許第９，７２４，０７２号明細書、

２０１３年１２月１９日に出願された「System And Method For Acquiring Optoacoustic Data And Producing Parametric Maps Using Interframe Persistent Artifact Removal」と題する米国特許第９，４５６，８０５号明細書、

２０１６年３月２２日に出願された「System And Method For Acquiring Optoacoustic Data And Producing Parametric Maps thereof」と題する米国特許出願公開第２０１６／０１９９０３７号明細書、

２０１６年１０月１８日に出願された「System And Method For Mixed Modality Acoustic Sampling」と題する米国特許出願公開第２０１７／００３５３８８号明細書、

２０１６年１１月１７日に出願された「System And Method For Acquiring Optoacoustic Data And Producing Parametric Maps Using Subband Acoustic Compensation」と題する米国特許第９，７９２，６８６号明細書、

２０１７年６月３０日に出願された「System And Method For Mixed Modality Acoustic Sampling」と題する米国特許出願公開第２０１７／０２９６１５１号明細書、

２０１１年１１月２日に出願された「Handheld Optoacoustic Probe」と題する米国特許出願公開第２０１３／０１０９９５０号明細書、

２０１６年５月２日に出願された「Handheld Optoacoustic Probe」と題する米国特許出願公開第２０１６／０２９６１２１号明細書、

２０１１年１２月３１日に出願された「System And Method For Adjusting The Light Output Of An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許第８，６８６，３３５号明細書、

２０１４年３月３１日に出願された「System And Method For Adjusting The Light Output Of An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許第９，５２８，９３６号明細書、

２０１６年１２月２７日に出願された「System And Method For Adjusting The Light Output Of An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許出願公開第２０１７／０１０８４２９号明細書、

２０１３年３月１１日に出願された「Statistical Mapping In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許第９，３３０，４５２号明細書、

２０１６年５月３日に出願された「Statistical Mapping In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許第９，８３６，８３８号明細書、

２０１７年１１月６日に出願された「Statistical Mapping In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許出願公開第２０１８／００６１０５０号明細書、

２０１２年６月１３日に出願された「System And Method For Producing Parametric Maps Of Optoacoustic Data」と題する米国特許第９，６１０，０４３号明細書、

２０１６年１２月２１日に出願された「System And Method For Producing Parametric Maps Of Optoacoustic Data」と題する米国特許出願公開第２０１７／０１０００４０号明細書、

２０１２年６月１３日に出願された「System And Method For Storing Data Associated With The Operation Of A Dual Modality Optoacoustic/Ultrasound System」と題する米国特許出願公開第２０１３／０３３８５０１号明細書、

２０１２年６月１３日に出願された「Optoacoustic Imaging System With Fiber Optic Cable」と題する米国特許出願公開第２０１３／０３３８４７５号明細書、

２０１４年１月１３日に出願された「Multi-Layer Coating For Optoacoustic Probe」と題する米国特許出願公開第２０１４／０１９４７２３号明細書、

２０１７年１月３１日に出願された「Optoacoustic Probe With Multi-Layer Coating」と題する米国特許出願公開第２０１７／０１５０８９０号明細書、

２０１２年６月１４日に出願された「Methods And Compositions For Carrier Agents And Clearing Agents Used In Optoacoustic Imaging Systems」と題する米国特許第９，６１５，７５０号明細書、

２０１２年１０月１９日に出願された「Optoacoustic Imaging Systems And Methods With Enhanced Safety」と題する米国特許出願公開第２０１３／０１１６５３８号明細書、

２０１５年１月２３日に出願された「Optoacoustic Imaging Systems And Methods With Enhanced Safety」と題する米国特許出願公開第２０１５／０２９７０９０号明細書、

２０１２年１１月２日出願に出願された「Dual Modality Imaging System For Coregistered Functional And Anatomical Mapping」と題する米国特許出願公開第２０１３／０２８９３８１号明細書、

２０１２年１１月２日に出願された「Method For Dual Modality Optoacoustic Imaging」と題する米国特許第９，７５７，０９２号明細書、

２０１３年１月２２日に出願された「Optoacoustic Imaging System Having Handheld Probe Utilizing Optically Reflective Material」と題する米国特許出願公開第２０１４／００３９２９３号明細書、

２０１６年９月２７日に出願された「Dual Modality Imaging System For Coregistered Functional And Anatomical Mapping」と題する米国特許出願公開第２０１７／００１４１０１号明細書、

２０１２年１１月２日に出願された「System And Method For Dynamically Varying The Angle Of Light Transmission In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許出願公開第２０１３／０３０３８７５号明細書、

２０１２年１２月２１日に出願された「System And Method For Normalizing Range In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許第９，４４５，７８５号明細書、

２０１２年１２月２１日に出願された「System And Method For Detecting Anomalous Channel In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許第９，２８２，８９９号明細書、

２０１２年１２月２１日に出願された「System And Method For Providing Selective Channel Sensitivity In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許出願公開第２０１４／０００５５４４号明細書、

２０１６年７月１１日に出願された「System And Method For Providing Selective Channel Sensitivity In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許出願公開第２０１６／０３１７０３４号明細書、

２０１３年１月２２日に出願された「Interframe Energy Normalization In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許第９，４４５，７８６号明細書、

２０１６年９月１９日に出願された「Interframe Energy Normalization In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許出願公開第２０１７／００００３５４号明細書、

２０１３年１月２２日に出願された「Probe With Optoacoustic Isolator」と題する米国特許出願公開第２０１４／０２０６９７８号明細書、

２０１３年３月１５日に出願された「Playback Mode In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許第９，７４３，８３９号明細書、

２０１７年７月２７日に出願された「Playback Mode In An Optoacoustic Imaging System」と題する米国特許出願公開第２０１７／０３３２９１６号明細書、

２０１４年３月１１日に出願された「System And Method For Diagnostic Vector Classification Support」と題する米国特許第９，３９８，８９３号明細書、

２０１６年７月１９日に出願された「System And Method For Diagnostic Vector Classification Support」と題する米国特許第１０，０２６，１７０号明細書、

２０１８年６月２８日に出願された「System And Method For Diagnostic Vector Classification Support」と題する米国特許出願第１６／０２２，１３８号明細書、

２０１３年３月１５日に出願された「Diagnostic Simulator」と題する米国特許第９，７３０，５８７号明細書、

２０１７年７月２７日に出願された「Diagnostic Simulator」と題する米国特許出願公開第２０１７／０３３２９１５号明細書、

２０１３年３月１５日に出願された「Light Output Calibration In An Optoacoustic System」と題する米国特許第８，８２３，９２８号明細書、

２０１４年７月１１日に出願された「Light Output Calibration In An Optoacoustic System」と題する米国特許第９，１６３，９８０号明細書、

２０１３年３月１５日に出願された「Noise Suppression In An Optoacoustic System」と題する米国特許第９，８１４，３９４号明細書、

２０１７年１１月１３日に出願された「Noise Suppression In An Optoacoustic System」と題する米国特許出願公開第２０１８／００７８１４４号明細書、

２０１３年３月１５日に出願された「Optoacoustic Component Utilization Tracking」と題する米国特許第９，７３３，１１９号明細書、

２０１７年７月２７日に出願された「Optoacoustic Component Utilization Tracking」と題する米国特許出願公開第２０１７／０３２２０７１号明細書、

２０１４年１０月１３日に出願された「Systems And Methods For Component Separation In Medical Imaging」と題する米国特許出願公開第２０１５／０１０１４１１号明細書、

２０１５年２月２７日に出願された「Probe Adapted To Control Blood Flow Through Vessels During Imaging And Method Of Use Of Same」と題する米国特許出願公開第２０１５／０３０５６２８号明細書、

２０１５年１０月３０日に出願された「Opto-Acoustic Imaging System With Detection Of Relative Orientation Of Light Source And Acoustic Receiver Using Acoustic Waves」と題する米国特許出願公開第２０１６／０１８７４８１号明細書。

本明細書で使用される場合、「ステアリングアセンブリ」という用語は、プローブの光源によって発生した光経路をプローブの移動なしに移動させることができる機構、デバイス、部品、構造、システムなどのあらゆるすべての組み合わせを指す。ステアリングアセンブリは、機械システム、電気システム、油圧システム、空気圧システムなどを含むことができる。一例では、ステアリングアセンブリは、光源に結合され、光源の光の位相変調によって光経路を変化させる空間光変調器（ＳＬＭ）を含むことができる。別の例では、ステアリングアセンブリは、光学窓と、窓を様々な位置に回転させるアクチュエータとを含むことができる。別の例では、ステアリングアセンブリは、変形可能なレンズと、変形可能なレンズ内の作動液を変化させてレンズの曲率半径を変化させるピストンポンプとを含むことができる。さらに別の例では、ステアリングアセンブリは、光経路を移動させるためにアクチュエータと共に使用される合成材料を含むことができる。

本明細書で使用される場合、「走査領域」という用語は、光経路が透過するボリュームのあらゆるすべての領域ならびに部分ボリュームを指す。走査領域は、動物及びヒトの組織ならびに器官、例えば乳房組織の位置又は標的を含むことができる。走査領域は、例えば、腫瘍、血管、組織層、及び血液の成分を含み得る様々な異なる構造を包含し得る。走査領域は、検査されるボリュームと相互作用する光経路の光の結果として戻り信号が発生する領域である。

本明細書で使用される場合、「候補不規則部」という用語は、戻り信号に基づいてプローブによって生成された画像内に検出されるあらゆるすべての潜在的な腫瘤、細胞、腫れ物、腫瘍、形状、サイズ、アーチファクトなどを指す。候補不規則部は、プローブによって検出及び撮像された腫瘤、細胞、腫れ物、腫瘍などを含むすべての不規則部、ならびにプローブによって検出及び撮像されたすべての過った不規則部、アーチファクトなどを含む。

本明細書で使用される場合、「誘導する（steer）」及び「誘導（steering）」という用語は、ステアリングアセンブリによる光経路の光のあらゆるすべての移動、変化、偏向、回折、角度、変更などを指す。誘導は、電気的、磁気的、機械的、触覚的、油圧的、空気圧的になどで達成され得る。誘導の結果は、ステアリングアセンブリに基づくプローブの走査領域の変化であり、臨床医によるプローブの移動に基づくものではない。誘導は、臨床医がプローブを移動させている間に起こり得るが、誘導は、臨床医に依存して発生しない。

撮像中に光経路に沿って光を移動させるためのプローブ及び方法が提供される。具体的には、単に光学窓を出て、プローブ自体が移動すると移動する光経路を提供する代わりに、機械的、電気的、光学的などのデバイス、構成要素、システムなどが提供されて、医師がプローブを移動する必要なく光経路の光の移動を可能にする。その結果、プローブの移動なく、光経路を上下左右に移動させることができる。これにより、アーチファクト／不規則部が検出された領域に光を焦点変更することによって、検出がボリューム内のアーチファクト又は不規則部の結果であるかどうかを判定する能力を含む機能が可能になる。さらに、光経路を移動させることによってボリューム内へのナビゲーションが容易になり、患者の皮膚の特性への調整が可能になり、観察のため光経路のより深い侵入がもたらされる。光経路の移動は、臨床医によって手動で、又はプローブによって得られたフィードバックの結果として提供され得る。

図１を参照すると、一般に、デバイス１００は光音響システムを提供する。一実施形態では、デバイス１００は、光経路１３２及び電気路１０８を介してシステムシャーシ１０１に接続されたプローブ１０２を含む。タッチスクリーンディスプレイであり得る１つ又は複数のディスプレイ１１２、１１４は、画像及びデバイス１００のユーザインタフェースの全部又は一部を表示するために設けられる。オペレータからの入力を受信するために、キーボード、マウス、及び様々な他の入力デバイス（例えば、ダイヤル及びスイッチ）などの１つ又は複数の他のユーザ入力デバイス（図示せず）を設けることができる。

システムシャーシ１０１内には、光サブシステム１２９及びコンピューティングサブシステム１２８が収容されている。コンピューティングサブシステム１２８は、光音響制御及び分析のための１つ又は複数のコンピューティング構成要素を含み、これらの構成要素は、別個であってもよいし、一体化されてもよい。一実施形態では、コンピューティングサブシステムは、中継システム１１０、トリガシステム１３５、光音響処理及びオーバーレイシステム１４０、ならびに超音波機器１５０を備える。１つの実施形態では、トリガシステム１３５は、光源１３０、１３１の動作を作動及び制御するように構成される。

一例における光源１３０、１３１は、各々が決定された波長の光を放射するレーザである。光源１３０、１３１は、光経路１３２を形成するために光を発生するように構成される。その結果、光源１３０、１３１は、ボリューム１６０の走査領域１５８に位置する光経路１３２のための光を生成することによって、撮像目的の戻り信号を生成する際に利用される。

一例では、光源１３０、１３１及び空間光変調器（ＳＬＭ）１３７の少なくとも一方を含むステアリングアセンブリ１６３が提供される。ＳＬＭ１３７は、光経路１３２を変化させるか、又は調整するため設けられ得る。一例では、ＳＬＭ１３７は位相限定一次元位相変調器であり、光ビームを偏向して回折を提供する液晶材料から形成することができる。回折を制御することにより、光経路１３２の角度を変化させて、光学窓を移動せずに、変形可能なレンズを利用して、光経路１３２の後方の光学デバイスを利用するなどして、シャーシ１０１内部で光経路１３２を移動させることができる。一実施形態では、ＳＬＭ１３７は、光源１３０又は１３１によって生成された光ビームの位相を変更し、光経路１３２をボリューム１６０の異なる走査領域１５８に誘導するための新しいアレイを提供するために、時間遅延で動作する多数の位相同期マイクロ波源を含むことができる。新しいアレイは、光経路１３２の位相が変更される前の以前のアレイとは異なるボリューム１６０の位置に焦点が合わされる。

ボリューム１６０は、有機組織、ファントム、又は内部に例えば腫瘍などの１つ又は複数の不規則部又は不均一性１６１、１６２を有し得る他のボリューム１６０を含むことができる。超音波ゲル（図示せず）又は他の材料を使用して、プローブ１０２とボリューム１６０の表面との間の音響結合を改善し、及び／又は光エネルギー伝達を改善することができる。使用時に、プローブ１０２は、医師によってボリュームに抗して移動されて、不規則部１６１、１６２を特定及び識別することができる。プローブが最初に配置された後、一例では、ＳＬＭ１３７によって光経路１３２を不規則部に向けて配置して、不規則部を検証することを含んで、変更又は移動され得る光経路１３２は、その位置でボリュームの皮膚密度などを考慮するためアーチファクトではない。

ここで図２を参照すると、不規則部を検出するためにプローブがボリュームに対して配置されると、ステアリングアセンブリ２６３によって光経路２３２を変化するように構成されている別の例示的なプローブ２０２が提供される。図２は、例示的なプローブ２０２の内部を示すための直交図を示す。図示のように、プローブ２０２は、遠位端２０８から近位端２１０に延在し、音響レンズ２０５によって覆われた超音波トランスデューサ２１５を含むハウジング２０７を含む。この目的のために、ハウジング２０７は、ボリュームに接触するように動作可能な遠位端２０８から、臨床医が把持することができる近位端２１０に延在する。ハウジング２０７は、任意の材料で作ることができ、臨床医がプローブ２０２をボリュームに対して移動することができるようなサイズ及び形状とすることができる。図２のプローブ２０２はまた、ハウジング２０７の遠位端２０８にプローブ面２１７を含むことができる。プローブ２０２はまた、光経路２３２に沿って透過された光をボリューム、例えば３次元ボリュームの表面に伝送することができる１つ又は複数の光学窓２０３を含む。

本明細書で使用される「光学窓」という用語は、特定の構造的、機械的、又は光学的特性を有する要素に限定されない。代わりに、この用語は、通過する光に影響を与えても与えなくてもよいが、光経路２３２に隣接する、又は少なくともほぼ近接する光学窓の表面上に入射する光の少なくともかなりの部分が、光学窓２０３の特性に依存する方法でプローブ２０２を出ることを許容する要素を指すために使用される。一実施形態では、光学窓２０３は透明又は略透明であり、光、具体的には光経路２３２の端部から放射された光の、ハウジング２０７の遠位端がボリュームに接触するときにボリュームへの透過を許容する。

一例では、光学窓２０３を含むステアリングアセンブリ２６３が提供される。任意選択で、光学窓２０３は、略円筒形であり、窓を回転させるモータなどのステアリングアセンブリ２６３のアクチュエータ２８０に結合される。このようにして、アクチュエータ２８０は、光経路２３２が光学窓２０３を通って、第１の位置から第２の位置までを含む、ボリューム上の多数の異なる位置に透過されるときに、光経路２３２を移動又は誘導することができる。例示的な実施形態におけるアクチュエータ２８０は、レンズを上方、下方、左右に移動させる、光学窓を回転させる、光学窓を旋回させる、光学窓を傾けることなどができる。移動は、光経路２３２の方向を移動させることを可能にし、アーチファクトを識別する目的のため、ボリュームのより深くに進む目的などのために光経路２３２の焦点を合わせ直すことを可能にする。

一例では、最初の、又は初期光経路２３２が提供され、標的の中央に焦点が合わせられると、初期光経路２３２の結果として視野の周囲に向かって候補不規則部を観察することができる。候補不規則部が単にアーチファクトではないことを検証するために、ステアリングアセンブリ２６３は、候補不規則部が識別された領域に焦点を合わせた第２の光経路２３２を与えるように初期光経路２３２を誘導する。光が候補不規則部の識別された位置に焦点を合わせられたときに候補不規則部が検出されない場合、不規則部は不規則性の結果ではなくアーチファクトの結果であったと理解される。

図３は、一例では図１及び図２に示すプローブ１０２及び２０２と同様の構成要素を含むプローブ３０２の別の実施形態の断面図をそれぞれ示す。図３の実施形態では、プローブ３０２はハウジング３０７を備え、光学窓の代わりに、ステアリングアセンブリ３６３は変形可能なレンズ３２０を含む。変形可能なレンズ３２０は、一例では旋回又は回転を可能にする略長方形であり得る光学グレードのシリコンから形成することができる。別の例では、ステアリングアセンブリ３６３は、ピストンポンプ３２２がレンズ内に作動液を圧送又は移動させることができるように、ピストンポンプ３２２が変形可能なレンズ３２０に結合されているのを含む。作動液は、レンズの曲率半径を変化させることによってレンズを変形させるように機能する。その結果、作動液は、変形可能なレンズ３２０の曲率半径を変化させて、異なる位置に光を集束させ、変形可能なレンズ３２０に複数の動きを与える。

図４は、一例では図１及び図２に示すプローブ１０２及び２０２と同様の構成要素を含むプローブ４０２の別の実施形態の断面図をそれぞれ示す。図４の実施形態では、プローブ４０２は、ハウジング４０７を備え、変形可能なレンズ又は光学窓の代わりに合成材料４２０を利用するステアリングアセンブリ４６３を含む。特に、合成繊維は、多数のモノマーを組み合わせて長鎖を形成することによって重合によって形成することができる。これらの繊維は、光経路４３２が通過することができる光学体４２１を形成することができる。次いで、光学体４２１は、ステアリングアセンブリ４６３のアクチュエータ４８０に結合されて、合成材料から形成された光学体の移動、振動などによって光経路を所望の方向に向ける又は誘導することができる。

図５Ａ及び図５Ｂは、一例では図１及び図２に示すプローブ１０２及び２０２と同様の構成要素を含むプローブ５０２の別の実施形態の断面図をそれぞれ示す。図５Ａ及び図５Ｂの実施形態では、プローブ５０２は、ハウジング５０７を含み、第１の位置（図５Ａ）から第２の位置（図５Ｂ）に移動する可動光吸収材料５１１と共に利用される光学窓５０３を含むステアリングアセンブリ５６３を有する。一例では、光吸収材料は黒色材料である。例示的な実施形態では、光吸収材料は、シャッタ、シート、固体材料、布材料、塗装材料などの形態であってもよい。第１の位置では、光吸収材料は光学窓５０３のいかなる部分もブロックしない。光吸収材料が第１の位置から第２の位置に移動すると、光経路５３２の一部分が遮断され、光経路５３２の一部分のみが光学窓５０３からボリューム上に出る。一例では、第２の位置では、光経路５３２からの光は光学窓５０３から出射しない。別の例では、光吸収材料は複数の部分を含む。一例では、第１の部分は光学窓の上方にあり、下方に移動し、第２の部分は光学窓の下方にあり、上方に移動し、第３の部分は光学窓の一方の側にあり、第４の部分は光学窓の第３の部分とは反対側にある。このように、光経路５３２からの光は、光吸収材料５１１の第１の部分、第２の部分、第３の部分及び第４の部分のそれぞれの移動に応じて、ボリュームの異なる位置に焦点を合わせられ得る。

図６は、マイクロコントローラ６００の概略ブロック図を示す。一例では、マイクロコントローラ６００は、図１のコンピューティングサブシステム１２８である。代替で、マイクロコントローラ６００は、図１のコンピューティングサブシステム１２８の構成要素である。マイクロコントローラは、本明細書に記載の方法及びプロセスを実装するために、図１～図５のプローブのいずれかで利用することができる。

マイクロコントローラ６００は、１つ又は複数のプロセッサ６０２と、１つ又は複数のプロセッサ６０２に結合されたメモリ６０４とを含む。メモリ６０４は、１つ又は複数のプロセッサ６０２によって実行され得る命令を格納する。命令は、本明細書に記載のプロセス及び方法を実行するための命令を含むことができる。マイクロコントローラ６００はまた、外部システム６０８と共に、プローブの構成要素及びシステムと通信するためのトランシーバ６０６を含むことができる。外部システム６０８は、光音響画像、超音波画像などを含む画像を表示するためにディスプレイ６１０を有する撮像システムを含む。

マイクロコントローラ６００はまた、１つ又は複数のセンサ６１２を含む。１つ又は複数のセンサは、超音波トランスデューサ、フィードバック検出器などを含むことができる。特に、例示的な実施形態では１つ又は複数のセンサ６１２は、センサによって検出される戻り信号を反射するためにボリュームと相互作用するプローブの光経路の結果として発生した戻り信号を取得することができる。例示的な実施形態では戻り信号は、光ベース、音ベースなどとすることができる。

一例では、メモリ６０４内には、光経路ステアリングアプリケーション６１４が格納される。光経路ステアリングアプリケーション６１４は、命令を含み、一例では、光音響戻り信号を、画像としてディスプレイ上に提供することができ、光経路を自動的に誘導するためのフィードバックなどとして利用することができる光音響画像データに変換するように構成される。一例では、ステアリングアプリケーションは、不規則部に関連する判定、及びボリューム内で検出された候補不規則部がアーチファクトであり得るかどうかの判定を行う。一例では、ボリュームの走査領域と比較されたボリュームの不規則部の位置に基づいて、候補不規則部がアーチファクトであり得ると判定されてもよい。次いで、ステアリングアプリケーションは、ボリューム内の候補不規則部の位置を決定し、候補不規則部に向かって及び候補不規則部上に光経路を誘導する。ステアリングアプリケーション６１４は、候補不規則部が位置すると判定された場所からの戻り信号を検出して、候補不規則部が不規則部であるか又はアーチファクトであるかを判定するための命令を含む。別の例では、ステアリングアプリケーション６１４は、取得された戻り信号に基づいて患者の皮膚密度を取得し、患者の皮膚を通る光経路の光の侵入を容易にするために光経路を誘導するべきかどうかを判定するための命令を含むことができる。例示的な実施形態では、ステアリングアプリケーション６１４は、判定された皮膚密度を他の患者の皮膚密度と比較することによって、判定された皮膚密度を患者に関連する皮膚密度の履歴データと比較することによって、ルックアップテーブル、アルゴリズム、人工知能アルゴリズム、数学関数、数学モデルなどを利用することによって判定を行う。それでも、判定に基づいて、ステアリングアプリケーションは、光経路を自動的に誘導するための命令を与え、ボリュームを通る光経路の光の侵入の深さを増加させるための判定を行い続ける。一例では、ステアリングアプリケーション６１４は、ステアリングアセンブリのアクチュエータ、ピストンポンプ、他の作動装置などが光経路を変更するための命令を与える。

図１～図５の実施形態における各プローブ、及び図６のマイクロコントローラは、プローブを移動させることなく光経路の位置を誘導するための方法を提供する。光の経路を誘導することにより、不規則部が検出された場合、光経路を誘導して、検出された不規則部が反射による単なるアーチファクトではないことを検証することができる。さらに、光経路を誘導することによって、皮膚を通ってボリューム内に光経路をナビゲートするために、患者ごとに調整を行うことができる。特に、皮膚は均一ではなく、様々な密度を有し得る。一例では、超音波トランスデューサから得られた戻り信号をフィードバックとして利用することができ、１つ又は複数のプロセッサは、フィードバックに従って光経路を自動的に誘導することができる。代替で、光経路が焦点を合わせられる位置及び周囲領域における皮膚の密度を検出するためのフィードバック検出器を設けることができる。密度に基づいて、光経路を誘導すると、密度の低い皮膚が発見され、光のより深い侵入が可能になる公算が存在するかどうかに関する判定を行うことができる。

一例では、判定された密度は、同性の患者の平均皮膚密度、皮膚色素沈着、年齢などと比較される。別の例では、患者の皮膚密度は各スキャンで測定され、以前のスキャン中の患者の皮膚密度と比較される。さらに別の例では、光経路は患者の皮膚に沿って自動的に誘導され、密度は連続的に計算されるか、又は走査領域内で決定される。走査が完了した後、１つ又は複数のプロセッサは、走査領域の最小密度の位置を決定し、撮像のために光経路をその位置に誘導することができる。各例では、走査領域におけるボリュームの皮膚密度を決定し、フィードバックに基づいて走査領域内の光経路の位置を修正するために測定及び決定が行われる。結果として、超音波フィードバックを使用することによって、光経路は、異なる皮膚密度に対応するように調整又は調節され得る。一例では、医師は、決定された皮膚密度に基づいて光経路を誘導するが、代替的に、１つ又は複数のプロセッサは、決定された皮膚密度に基づいて光経路を自動的に誘導することができる。

図７は、光音響プローブを用いた光音響イメージングのためのプロセス７００のブロック図を示す。図１～図５の例示的な光音響プローブ及び図６のマイクロプロセッサのいずれも、プロセスを実装するために利用することができる。特に、本プロセスは、プローブがボリュームに押し付けられて係合するときに誘導され得る光経路を含むプローブに基づく。光経路を誘導することによって、医師の撮像技術を改善して、アーチファクト、皮膚密度などに関連する決定を行うことができる。

７０２において、プローブは、光音響イメージングデータを取得するために、ボリュームの走査領域内の位置に光経路を向ける。走査領域は、光経路のための光を発生する少なくとも１つの光源の誘導の結果として光経路が到達することができるボリュームの任意の部分とすることができる。一例では、走査領域は患者の乳房を含む。別の例示的な実施形態では、走査領域は、患者のprostrateを含む。一例では、超音波撮像データは、ボリューム内の不規則部を検出するために、ボリュームの光音響イメージングに利用することができる。

７０４において、プローブは、走査領域内の候補不規則部を識別する。候補不規則部は、ボリューム内の腫れ物、腫瘤、細胞の腫瘤、腫瘍などの不規則部、又は光アーチファクトの結果として生じる誤った読み取り値を含む誤った読み取り値であり得る。ボリュームを通る光経路を導くことによって、戻り信号は、ボリューム内の不規則部を含むボリュームからプローブ内に反射する。反射された戻り信号は、次いで、トランスデューサ、フィードバック検出器などによって検出することができる。さらに、場合によっては、戻り信号は、プローブの壁、窓など（例えば、光アーチファクト）から反射される場合があり、その結果、ボリューム内に不規則部が実際にはないときのボリューム内の不規則部が識別される。

７０６において、任意選択で、１つ又は複数のプロセッサが、候補不規則部がアーチファクトであり得るかどうかを判定する。特に、候補不規則部が検出されたことを判定するために取得された戻り信号の位置、戻り信号強度などに基づいて、候補不規則部がアーチファクトである確率を高めることができる。一例として、候補不規則部が光経路と位置合わせされている場合、候補不規則部が光経路と位置合わせされていない場合よりも、候補不規則部が不規則部である可能性が高い。この目的のために、１ｍｍなどの位置合わせからの閾値距離を設けることができ、１ｍｍの閾値内の不規則部はアーチファクトではないと考えられる。代替で、候補不規則部が光経路からの閾値距離よりも大きい場合、不規則部がアーチファクトである可能性がある。別の実施形態では、取得された戻り信号の強度を利用して、候補不規則部がアーチファクトであるかどうかを判定することができる。アーチファクトは反射された戻り信号であるため、不規則部から生じる場合よりも弱い戻り信号であることが多い。任意選択で、閾値を上回って検出された任意の候補信号が不規則部と見なされる一方で、信号を下回って検出された任意の戻り信号がアーチファクトであり得るように、閾値戻り信号強度が提供される。

７０６において、候補不規則部がアーチファクトではないと判定された場合、プロセスは終了する。７０６において、候補不規則部がアーチファクトである可能性があると判定された場合、７０８において、１つ又は複数のプロセッサは、候補不規則部の位置に向かって光経路を誘導する。検出された戻り信号に基づいて、１つ又は複数のプロセッサは、候補不規則部の位置を決定することができる。決定は、計算、アルゴリズム、履歴データの比較、数式、数学モデルなどを利用して行うことができる。その結果、光経路は、候補不規則部が位置する場所に向けて誘導され得る。

７１０において、候補不規則部がアーチファクトであるかどうかの判定が行われる。判定された候補不規則部の位置で直接光経路を誘導することにより、候補不規則部が不規則部である場合、光経路がその不規則部と位置合わせし、戻り信号が強くなるなど、不規則部が検出されたことを確認する。代替で、不規則部が単にアーチファクトである場合、光経路が移動したために不規則部は検出されず、反射された戻り信号がもはや実現されないアーチファクトを元々引き起こしたことになる。その結果、追加試験又は分析を必要とせずに、候補不規則部がアーチファクトであるという判定を行うことができる。

図８は、光音響プローブを用いた光音響イメージングのためのプロセス８００のブロック図を示す。図７と同様に、一例では、図１～図５の光音響プローブ又は図６のマイクロコントローラを利用してプロセスを実装する。特に、プロセスは、異なる皮膚密度を通してナビゲートするように実現される。

８０２において、プローブは、ボリュームから反射された戻り信号を検出することによって超音波イメージングデータを取得するために、走査領域内の位置に光経路を向ける。図７のプロセスと同様に、走査領域は、光経路のための光を発生する少なくとも１つの光源の誘導の結果として光経路が到達することができるボリュームの任意の部分とすることができる。一例では、超音波イメージングデータは、ボリューム内の不規則部を検出するために利用することができる。一例では、トランスデューサは戻り信号を取得する。代替で、補助の又はフィードバック検出器が戻り信号を取得する。

８０４において、１つ又は複数のプロセッサは、走査領域内の位置における皮膚密度を決定する。一例では、１つ又は複数のプロセッサは、アルゴリズム、ルックアップテーブル、数式、数学的モデルなどを使用して、取得された戻り信号に基づいてその位置の皮膚密度を決定する。

８０６において、１つ又は複数のプロセッサが、光経路を変更すべきかどうかに関する判定を行う。この判定は、ルックアップテーブル、履歴データに対する比較、アルゴリズム、数学的モデル、人工知能アルゴリズムなどを利用して行うことができる。一例では、閾値密度は、閾値未満であると判定された任意の密度が光経路を変更すべきでないことを示す一方で、閾値密度よりも大きいと判定された任意の密度が光経路を変更すべきであることを示すように提供される。

８０８で、１つ又は複数のプロセッサが、光経路を変更すべきではないと判定する場合、プロセスは終了する。特に、患者の皮膚密度がボリュームへの深い侵入を可能にする場合、光経路の誘導は起こらない。しかしながら、光経路が変更されるべきであると１つ又は複数のプロセッサが判定した場合、８１０において、１つ又は複数のプロセッサは、光経路をボリューム上の新しい位置に誘導する。一例では、光を誘導するために、光学窓はモータによって回転される。別の例では、光を誘導するために、油圧で制御される変形可能なレンズが設けられる。さらに別の例では、合成繊維を有する合成材料を利用して光を変化させる。一実施形態では、光学窓に沿って第１の位置から第２の位置に移動する光吸収材料が提供される。代替で、ＳＬＭを利用して、光源の位相を変化させることによって光経路の位置を変更及び制御する。

８１２において、１つ又は複数のプロセッサは、決定ステップを繰り返し、所望の密度を有するボリュームを通る経路が得られるまで光経路を変化させ続ける。その結果、光経路は、ボリューム内により深く侵入して不規則部を見つけることができる。

本システム及び方法は、光音響プローブを備える方法及びデバイスのブロック図及び動作図を参照して上述される。ブロック図又は動作図の各ブロック、及びブロック図又は動作図におけるブロックの組み合わせは、アナログ又はデジタルハードウェア及びコンピュータプログラム命令によって実装され得ることが理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサを介して実行する命令が、ブロック図又は１つ若しくは複数の動作ブロックで指定された機能／動作を実装するように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに提供され得る。いくつかの代替の実装形態では、ブロック内に示されている機能／動作は、動作図に示されている順序とは異なる順序で行われ得る。例えば、連続して示されている２つのブロックは、実際にはほぼ同時に実行されてもよく、又はブロックは、関連する機能／動作に応じて逆の順序で実行されてもよい。

本明細書及び以下の特許請求の範囲で使用される場合、「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、特に明記しない限り、「少なくとも１つ（at least one）」又は「１つ又は複数（one or more）」を意味する。さらに、単数形「a」、「an」、及び「the」は、内容が明らかにそうでないことを指示しない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「一化合物」を含有する組成物への言及は、２つ以上の化合物の混合物を含む。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「又は（or）」という用語は、一般に、その内容が明らかにそうでないことを指示しない限り、「及び／又は（and/or）」を含む意味で使用される。

本明細書における端点による数値範囲の列挙は、その範囲内に包含されるすべての数を含む（例えば、１から５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）。

特に明記しない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される成分の量、特性の測定値などを表すすべての数字は、文脈上他に明確に指示されない限り、すべての場合において「約（about）」という用語によって修飾されると理解されるべきである。したがって、反対のことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載された数値パラメータは、本発明の教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値である。少なくとも、特許請求の範囲を限定する試みとしてではなく、各数値パラメータは、報告された有効数字の数に照らして、通常の丸め技術を適用することによって少なくとも解釈されるべきである。しかしながら、任意の数値は、それぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含む。

当業者は、本開示の方法及びシステムが多くの方法で実装されてもよく、したがって、前述の例示的な実施形態及び例によって限定されるべきではないことを認識するであろう。言い換えれば、単一又は複数のコンポーネントによって、ハードウェアとソフトウェア又はファームウェアとの様々な組み合わせで実行される機能要素、及び個々の機能は、クライアントレベル又はサーバレベルのいずれか又は両方でソフトウェアアプリケーション間で分散されてもよい。これに関して、本明細書に記載の異なる実施形態の特徴の任意の数は、単一又は複数の実施形態に組み合わせることができ、本明細書に記載の特徴のすべてよりも少ない又は多い代替の実施形態が可能である。機能はまた、全体的に又は部分的に、現在知られている又は知られるようになる方法で、複数の構成要素間で分散されてもよい。したがって、本明細書に記載の機能、特徴、インタフェース、及び好みを達成する際に、無数のソフトウェア／ハードウェア／ファームウェアの組み合わせが可能である。さらに、本開示の範囲は、記載された特徴及び機能及びインタフェースを実行するための従来から知られている方法、ならびに当業者によって現在及び今後理解されるであろう本明細書に記載されたハードウェア又はソフトウェア又はファームウェア構成要素に対して行われ得る変形及び修正を網羅する。

さらに、本開示においてフローチャートとして提示及び説明される方法の実施形態は、本技術のより完全な理解を提供するために例として提供される。開示された方法は、本明細書に提示された動作及び論理フローに限定されない。様々な動作の順序が変更され、より大きな動作の一部であると記載されたサブ動作が独立して実行される代替実施形態が考えられる。

本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、本発明に対する様々な修正及び変更が当業者に明らかになるであろう。本発明は、本明細書に記載の特定の実施形態及び例によって過度に限定されることを意図するものではなく、そのような実施形態及び例は、単に本発明を例示するために提示されており、本発明の範囲は、本明細書に添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることを意図していることを理解されたい。したがって、本発明をその好ましい実施形態を参照して特に示し説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細の様々な変更を行うことができることが当業者には理解されよう。

Claims (20)

1. ボリュームの光音響イメージングのための光音響プローブであって、
   前記ボリュームに接触するよう動作可能な遠位端から、近位端に延在するハウジングと、
   前記ハウジング内の光源であって、光経路に沿って透過される光を発生して、前記光が前記ボリュームと反応したときに戻り信号を発生する、ように構成された光源と、
   前記光音響戻り信号を受信するように構成されたトランスデューサと、前記トランスデューサ上に設けられた音響レンズと、を含むトランスデューサアセンブリと、
   前記ハウジング内に結合されたステアリングアセンブリであって、前記光経路を誘導して、前記ボリュームの異なる走査領域で前記光経路に沿って前記光を生成する、ように構成されたステアリングアセンブリと、
   １つ又は複数のプロセッサと、前記１つ又は複数のプロセッサに結合されたメモリと、を含むマイクロコントローラであって、前記メモリが、プログラム命令を格納し、前記プログラム命令が、前記１つ又は複数のプロセッサによって、
   前記ボリュームから反射する、前記光経路から発生した前記戻り信号を取得し、
   前記戻り信号に基づいて前記ステアリングアセンブリにより前記光経路を誘導する、
   ことを実行可能である、マイクロコントローラと、
   を備える光音響プローブ。
2. 前記ステアリングアセンブリが、前記光源に結合された空間光変調器（ＳＬＭ）であって、前記光経路を偏向させるように構成された空間光変調器（ＳＬＭ）を備える、請求項１に記載の光音響プローブ。
3. 前記ＳＬＭが、液晶材料で形成された位相限定一次元位相変調器である、請求項２に記載の光音響プローブ。
4. 前記ステアリングアセンブリが、
   前記光を前記光経路に沿って前記ボリュームに透過させるように構成された光学窓と、
   前記光学窓を第１の角度から第２の角度に移動させるように前記光学窓に結合されたアクチュエータと、
   を備える、請求項１に記載の光音響プローブ。
5. 前記光学窓が、円筒形であり、前記アクチュエータが、前記光学窓を第１の位置から第２の位置に回転させて、前記光経路を誘導するように構成される、請求項１に記載の光音響プローブ。
6. 前記ステアリングアセンブリが、前記光経路を誘導するよう変化するように構成された曲率半径を有する変形可能なレンズを備える、請求項１に記載の光音響プローブ。
7. 前記ステアリングアセンブリが、前記変形可能なレンズ内の作動液を変化させて、前記曲率半径を変化させる前記変形可能なレンズ、に結合されたピストンポンプをさらに備える、請求項６に記載の光音響プローブ。
8. 前記ステアリングアセンブリが、前記光経路を誘導するようにアクチュエータに結合された合成材料を含む、請求項１に記載の光音響プローブ。
9. 前記マイクロコントローラの前記１つ又は複数のプロセッサが、
   前記戻り信号に基づいて候補不規則部を識別し、
   前記候補不規則部の位置を決定し、
   前記光経路を前記候補不規則部に向かって誘導する、
   ようにさらに構成される、請求項１に記載の光音響プローブ。
10. 前記マイクロコントローラの前記１つ又は複数のプロセッサが、
    前記光経路を前記候補不規則部に向かって誘導することに基づいて、前記候補不規則部がアーチファクトではないことを検証する、
    ようにさらに構成される、請求項９に記載の光音響プローブ。
11. 前記マイクロコントローラの前記１つ又は複数のプロセッサが、
    前記戻り信号に基づいて患者の皮膚密度を決定し、
    決定された前記皮膚密度に基づいて前記光経路を誘導する、
    ようにさらに構成される、請求項１に記載の光音響プローブ。
12. 光音響プローブを用いた光音響イメージングのためのコンピュータ実装方法であって、特定の実行可能命令で構成された１つ又は複数のプロセッサの制御下で、
    ボリュームの走査領域内の位置に光経路を向けることによって戻り信号を取得することと、
    前記戻り信号に基づいて光音響イメージングデータを取得することと、
    前記光音響イメージングデータに基づいて候補不規則部の位置を決定することと、
    前記候補不規則部が不規則部であるかどうかを判定するために前記候補不規則部に向かって前記光経路を誘導することと、
    を含む方法。
13. 前記候補不規則部が不規則部であるかどうかを判定することが、前記光経路を前記候補不規則部に向かって誘導することに基づいて、前記候補不規則部がアーチファクトではないことを検証することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記候補不規則部に向かって前記光経路を誘導することが、光源に結合された空間光変調器（ＳＬＭ）を利用して前記光経路を偏向させることを含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記光経路を前記候補不規則部に向かって誘導することが、光学窓に結合されたアクチュエータを用いて前記プローブの前記光学窓を第１の角度から第２の角度に回転させることを含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記光経路を前記候補不規則部に向かって誘導することが、ピストンポンプを用いて前記プローブの変形可能なレンズ内の作動液を変化させて、前記変形可能なレンズの曲率半径を変化させることを含む、請求項１２に記載の方法。
17. 光音響プローブを用いた光音響イメージングのためのコンピュータ実装方法であって、特定の実行可能命令で構成された１つ又は複数のプロセッサの制御下で、
    ボリュームの走査領域内の位置に光経路を向けることによって戻り信号を取得することと、
    前記戻り信号に基づいて光音響イメージングデータを取得することと、
    前記光音響イメージングデータに基づいて前記患者の皮膚密度を決定することと、
    決定された前記皮膚密度に基づいて前記光経路を誘導することと、
    を含む方法。
18. 前記光経路を前記候補不規則部に向かって誘導することが、光源に結合された空間光変調器（ＳＬＭ）を利用して前記光経路を偏向させることを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記光経路を前記候補不規則部に向かって誘導することが、光学窓に結合されたアクチュエータを用いて前記プローブの前記光学窓を第１の角度から第２の角度に回転させることを含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記光経路を前記候補不規則部に向かって誘導することが、ピストンポンプを用いて前記プローブの変形可能なレンズ内の作動液を変化させて、前記変形可能なレンズの曲率半径を変化させることを含む、請求項１７に記載の方法。

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