JP4482238B2 - 濁り媒体中の対象物の場所を限定する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、エッジ部分によって境界が付けられる開口側を有し、測定する体積を囲い、マッチング液及び濁り媒体を受容するために配置されるホルダと、濁り媒体及びマッチング液を照射する光源と、濁り媒体及びマッチング液を通じて伝達される光の一部分を測定する光電検出器と、測定される強度に基づいて濁り媒体の内部の画像を再構成する制御ユニットとを有する、濁り媒体の内部を撮像する装置に関する。
【０００２】
本特許出願の文脈では、光といった用語は、波長が４００乃至１４００ｎｍの範囲内にある電磁放射線を意味すると理解されるべきである。更に、濁り媒体は、高い光散乱係数を有する材料から成る物質を意味すると理解されるべきである。これに関する例は、イントラリピド（Intralipid）溶液又は生物学的組織である。更に、減衰係数は、
【０００３】
【数１】

によって与えられる逆拡散吸収距離κを意味すると理解されるべきであり、このとき、μ'_ｓは、減少された散乱係数、μ_ａは、吸収係数を示す。
【０００４】
上述の種類の装置は、特許出願ＷＯ９９／０３３９４から公知である。このような装置は、女性又は雌の動物の胸組織中の全ての腫瘍の存在を検出する生体内での検査のために使用され得る。このために、例えば、この場合、検査されるべき女性の胸の部分である濁り媒体は、ホルダ中のマッチング液中に浸される。ホルダは、ホルダの壁上に分布される第１の複数の光源及び第２の複数の光電検出器を含む。マッチング液は、ホルダにおいて、撮像されるべき胸の部分と光源及び光電検出器夫々の間で光学カップリングを提供する。更に、減少される散乱係数μ'_ｓ及び吸収係数μ_ａのようなマッチング液の光学パラメータは、撮像されるべき胸の部分の夫々の係数に略等しい。更に、マッチング液は、光源と光電検出器の間の光学的な短絡を防止する。本特許出願の文脈において、光学的な短絡は、ホルダ中の胸の部分を通って延在しないホルダ中の光源の一つと光電検出器の一つの間の光路を意味すると理解されるべきである。最後に、マッチング液は、再構成される画像中の境界の影響を妨げ、このような影響は、胸組織の内部とホルダの残留空間の間の光学コントラストの差によって生じる。強度を測定するために、選択的に光源の一つが撮像されるべき胸の部分を照射し光電検出器が撮像されるべき胸の部分を通って伝達される光の部分を測定する。これらの測定は、撮像されるべき部分がホルダに存在する全ての光源によって照射されるまで繰り返される。測定の結果は、制御ユニットのメモリに記憶される。その後、制御ユニットは、測定された強度の尺度から撮像されるべき胸の部分の内部の画像を再構成する。
【０００５】
公知の装置の欠点は、撮像されるべき胸の部分の再構成された画像中に人為結果、例えば、コントラストスポットが生じやすい点である。結果として、このようなコントラストスポットと比較して小さい腫瘍の存在によって可能であれば生じられるコントラストの差を見ることが不可能である。画像は、他の診断用検査の後では腫瘍が全く発見されない場所での胸の部分における腫瘍の誤った表示を提供し得る。
【０００６】
本発明による装置は、再構成される画像中の上記人為結果の発生を妨げることを目的とする。このために本発明による装置は、ホルダのエッジ部分上に設けられる弾力的に変形可能な密閉リングが具備されることを特徴とする。本発明は、上記人為結果の一つの可能な原因が撮像されるべき濁り媒体の部分がしばしばマッチング液の中に完全に浸されていないといった認識に基づく。空気は、マッチング液を含まないホルダ中の場所に閉じ込められ、この場所では濁り媒体は、ホルダと直接的に接触しない。その結果、光源と撮像されるべき濁り媒体の部分の間及び／又は撮像されるべき濁り媒体の部分と光電検出器の間で所望の光学カップリングが実現されない。例えば、濁り媒体が検査されるべき女性の胸であるとき、撮像されるべき胸の部分の寸法は、固定のホルダが設計された平均の胸の撮像されるべき部分の寸法よりも小さく、それにより、固定のホルダ中で胸の左又は右に大きい自由空間を発生しやすい。これは、光電検出器の上記開口部の近傍でホルダの外側に空気を含んで大きい境界を発生させる。更なる可能性は、ホルダ内での胸の位置決めは、空気ギャップが形成されるか空気泡が閉じ込められるようマッチング液をホルダから除去させることである。
【０００７】
更に、測定中、少量のマッチング液は、検査されるべきの身体の動きによってホルダの外に移動されてもよい。ホルダのエッジ部分上に弾力的に変形可能な密閉リングを設けることで、ホルダは、検査されるべきの身体の胸の周りの表面と完全に隣接するように形成され得る。従って、弾力的に変形可能な密閉リングは、ホルダから液体が漏れることを妨げる。密閉リングの更なる利点は、ホルダのエッジ部分の近傍の光電検出器とマッチング液の表面の間の距離が増加されるようマッチング液のレベルを増加し得る点である。更なる利点は、呼吸性に対する影響が除外される点である。説明する利点の結果として、上記人為結果は、減少され、再構成される画像の再現性は、診断目的のためにより適するよう高められる。つまり、人為結果が減少されると診断の質が改善される。
【０００８】
本発明による装置の特別な実施例は、密閉リングが０．０１乃至０．４ｋｇ／ｌの範囲内の密度のポリウレタン（ＰＵＲ）を有することを特徴とする。ＰＵＲは、大量での密閉リングの経済的な製造を可能にする材料である。この密度のため、ＰＵＲは、密閉リングが検査されるべきの身体の重さの下で略完全に圧縮され得るような特性を有する。
【０００９】
本発明による装置の更なる実施例は、密閉リングが少なくともその円周の部分の方向に延在する内部チャンバを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明による装置の更なる実施例は、内部チャンバが気体を含むことを特徴とする。密閉リングの弾性は、内部チャンバを気体又は気体の混合物、例えば、空気で給気することによって検査されるべきの身体の重さに適応され得る。
【００１１】
本発明による更なる実施例は、内部チャンバが剛性の圧力容器に接続されることを特徴とする。密閉リングは、例えば、管を介して剛性の圧力容器に接続される。剛性の圧力容器は、緩衝容積として機能し、密閉リングのチャンバ中の圧力は、密閉リングが圧縮されるときでさえも略一定に保たれる。このとき、圧力容器中の圧力は、例えば、大気圧よりも１００ｈＰａ高い。
【００１２】
本発明による装置の更なる実施例は、密閉リングがラテックス又はシリコンを含む材料から形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明による装置の別の実施例は、ホルダの測定する体積と対向する密閉リングの側上に拡散反射面が設けられることを特徴とする。高い散漫反射は、再構成される画像中の人為結果を妨げるのに有利である。拡散反射面は、例えば、密閉リングを二酸化チタンベースのラッカーで被覆することで提供され得る。
【００１４】
本発明による装置の更なる実施例は、密閉リングをホルダのエッジ部分に取り付けるアダプタリングが密閉リングに具備されることを特徴とする。
【００１５】
本発明による装置の更なる実施例は、ホルダによって受容されるべきマッチング液のレベルを調節するためにマッチング液を保存する貯蔵器と、貯蔵器とホルダの間に接続されるポンプとを装置が有することを特徴とする。液体の漏れた量は、ポンプを用いてマッチング液を供給することで補充され得る。ホルダ中にポンプされるマッチング液の量は、例えば、毎分１００ｍｌである。
【００１６】
本発明は、上記装置中で使用する密閉リングにも関する。
【００１７】
本発明の上記及び他のより詳細な面は、添付図面を参照して例によって明らかにされ明確にされる。
【００１８】
図１は、本質的に公知の光学式乳房造影法装置１の実施例を示す図である。装置は、例によって乳房造影法装置として説明されるが人間の他の部分又は動物の体の検査のためにも使用され得る。ここで説明する装置は、人間の身体の胸の部分の生体内での胸組織の不均質の局在性を目的とする。悪性の腫瘍がこのような不均質性の例である。本発明による装置は、異常がまだ非常に小さいときにこのような異常を撮像するために配置されることにより、早期に癌種が検出され得る。しかしながら、このような検出は、患者を例えば、Ｘ線のような電離放射線を用いて検査する危険に曝すこと無く行なわれる。
【００１９】
装置１は、第１の複数のＮ測定光源１４乃至２１と、第２の複数のＭ光電検出器３８乃至４５と、ホルダ１３とを有する。測定光源は、位置ｒ_ｉでホルダ１３の壁に取り付けられ、このときｉ＝１．．．Ｎである。Ｍ光電検出器３８乃至４５は、ホルダ１３の位置ｒ_ｊにおいて光電検出器の開口部２２ｊ乃至２９と結合され、このときｊ＝１．．．．．Ｍである。Ｎ及びＭの数は固定であり、例えば、６４乃至２５６の間の値を有する。実際にこれらの数は、Ｎ並びにＭに関して２５６に等しい。図１では、測定光源１４乃至２１の数及び光電検出器の開口部２２乃至２９の数は、簡略化のため８に等しくされて選択される。装置１は、光源２と、第１の光学光導線３と、複数光学式切換器４と、複数の光学導線５乃至１２とを有する。複数光学式切換器４は、第１の光学導線３及び第２の光学導線を介して光源２をホルダ１３の壁にある光透過開口部１４乃至２１の一つに接続させ、上記開口部は、測定光源を構成する。使用される光源２は、例えば、８１０ｎｍの波長を有する半導体レーザである。測定装置１は、更に、第３の複数の光学導線３０乃至３７と、選択ユニット３９と、アナログ−ディジタル変換器４０と、制御装置４１とを有する。第３の光学導線は、ホルダ１３の壁にある光電検出器の開口部２２乃至２９を介して対応する数の光電検出器３８乃至４５に接続される。光電検出器３８乃至４５の出口は、選択ユニット４６を介してアナログ−ディジタル変換器４７に接続される。アナログ−ディジタル変換器の出力は、例えば、マイクロコンピュータのような制御ユニット４８の入力に接続される。
【００２０】
ホルダ１３は、撮像されるべき胸の部分及びマッチング液を受容する。検査されるべき女性の胸の部分の内部の画像が再構成される強度測定を実施するために、検査されるべき女性の胸の部分は、ホルダ中のマッチング液中に浸される。マッチング液は、とりわけ測定光源からの光を胸組織の中に結合させる機能を担う。マッチング液の例は、減衰係数κ_１が胸組織の所定の平均減衰係数に対応するイントラリピド溶液である。制御ユニット４８は、その後各測定光源／光電検出器の対（ｉ，ｊ）に対して強度測定を実施し、このときｉ＝１．．．２５６でありｊ＝１．．．２５６である。測定される強度は、制御ユニット４８のメモリに記憶される。制御ユニット２８は、その後、検査されるべき女性の胸の部分の内部の画像を再構成する。その後、モニタ４９は、再構成された画像を表示する。検査されるべき胸の部分の内部の画像を再構成する一連の方法は、引用される特許出願ＷＯ９９／０３３９４から公知である。
【００２１】
ホルダ中の撮像されるべき胸の部分の位置決め及びホルダの開口側におけるエッジ部分上への弾性の密閉リングの嵌め込みは、図２を参照して以下に詳細に説明する。
【００２２】
図２は、ホルダ１３及びこのホルダ中に収容される検査されるべき女性の胸の部分２０２の断面図であり、更に、密閉リングの第１の実施例２０３の断面図である。図２は、光学導線５乃至１２と、３０乃至３７と、マッチング液２０１と、液体ポンプのための接続部２００とを有する。密閉リングの第１の実施例２０３は、ホルダ１３中の撮像されるべき胸の部分２０２及びマッチング液２０１を密閉するようホルダ１３の開口側におけるエッジ部分２０４に密閉リングが配置される。密閉リングの第１の実施例２０３は、弾性材料、例えば、０．０１乃至０．４ｋｇ／ｌの範囲内の密度のウレタンフォームから形成される。例えば、密度は、０．３ｋｇ／ｌである。別の可能な弾性材料は、例えば、ポリエーテルである。従って、密閉リングの第１の実施例２０３は、検査されるべきの身体の重さの下で略完全に圧縮され得るように弾性特性を有する。更に、密閉リングの第１の実施例２０３は、サドルのような形状を有することが好ましく、ロードされていない状態における密閉リングの第１の実施例の径は、密閉リングの対象軸の方向に２つの異なる場所で異なる。この径の差は、例えば、１０ｍｍである。ホルダ１３中に撮像されるべき女性の胸の部分２０２を位置決めする間、密閉リングの第１の実施例２０３は、最小の径を有する密閉リングの第１の実施例２０３の部分が検査されるべき女性の足の方向に向けられるようにしてホルダ上に配置される。
【００２３】
密閉リングの第１の実施例２０３は、好ましくは水密式にホルダ１３の開口側におけるエッジ部分２０４に取り付けられる。更に、密閉リングの第１の実施例２０３の置換を容易化するために、アダプタリングが設けられることが好ましい。図３は、アダプタリングを含む第１の密閉リングの例を示す図である。
【００２４】
図３は、エッジ部分２０４、第１の密閉リング２０３、及び、アダプタリング２０５を含むホルダ１３の断面図である。図３は、更に、ホルダ１３のエッジ部分２０４中に設けられるダクト２６０を示し、このダクトを通じてマッチング液が例えば、（図１に示す）貯蔵器５２に案内され得る。アダプタリング２０５は、例えば、深絞りによって例えば、ＰＶＣ又はポリプロピレンから形成され得る。シート材料の厚さは、０．１ｍｍ乃至０．４ｍｍの範囲にあり、例えば、０．２５ｍｍである。
【００２５】
図４は、密閉リングのサドル形状の第１の実施例２０３の第１の断面図である。密閉リングの内径Ｌ１は、例えば、１３０ｍｍである。密閉リングの径Ｌ２は、例えば、２０ｍｍである。
【００２６】
図５は、密閉リングのサドル形状の第１の実施例２０３の側面図である。ロードされていない状態において密閉リングの第１の実施例の最大の厚さＤ１は、例えば、３０ｍｍであり、密閉リングの第１の実施例の最小の厚さＤ２は、例えば、２０ｍｍである。
【００２７】
本発明による密閉リングの第２の実施例は、例えば、ラテックス又はシリコンゴムを含む材料から形成される。この第２の実施例は、内部チャンバを具備することが好ましい。このチャンバは、密閉リングの円周の方向に延在することが好ましい。チャンバは、多量の気体又は気体の混合物、例えば、空気を含むことが好ましい。密閉リングのこの実施例の弾性を適合するために、チャンバは、剛性の圧力容器に接続され得る。圧力容器の容積は、チャンバの容積よりもかなり大きいことが好ましい。この場合、密閉リングの弾性は、密閉リング中にある多量の気体の変化によって調節され得、それによってリングは、検査されるべきの身体の重さの下で略完全に圧縮される。本発明による密閉リングのこの実施例は、図６を参照して以下に詳細に説明する。
【００２８】
図６は、第２の密閉リング３０３と、管３０１と、バルブ３０２と、圧縮容器３０４と、チャンバ３０５とを有する。第２の密閉リング３０３中のチャンバ３０５は、管３０１及びバルブ３０２を介して圧縮容器３０４に接続される。第２の密閉リング３０３中のチャンバ３０５中の過剰圧力は、バルブ３０２を介して、例えば、約１００ｈＰａに調節される。結果として、第２の密閉リング３０３は、検査されるべきの身体の重さの下で略完全に圧縮されるような弾性を有する。密閉リングの第２の実施例３０３もホルダ１３のエッジ部分２０４上に配置されることでこの密閉リングもホルダ１３中の撮像されるべき胸の部分２０２及びマッチング液を密閉する。密閉リングの第２の実施例の置換を簡略化するために、アダプタリングが設けられ得る。例えば、このアダプタリングは、密閉リングの第１の実施例のために使用されるタイプのアダプタリングである。内部チャンバを空気で給気する代わりに、液体で充填してもよい。この場合、剛性の圧力容器は、膨張容器によって置換されるべきである。
【００２９】
再構成中の人為結果を回避するために、更に、ホルダの内側及びホルダに対応する密閉リング２０３及び３０３の２つの実施例の側部には例えば、二酸化チタンを含むラッカーを適用することによって拡散反射面が設けられてもよい。ホルダの外側の密閉リングの表面は、黒く塗られていることが好ましく、それによって、可能な限り少ない周囲光がホルダ内の測定空間に透過し得る。
【００３０】
ホルダから漏れる全てのマッチング液を補充するように液体ポンプが使用され得る。図１は、液体ポンプ５０とマッチング液のための貯蔵器５２とを有する。液体ポンプの入口５２は、貯蔵器５２に接続され、液体ポンプの出口５１は、ホルダ１３の下側にある開口部に接続される。例えば、毎分１００ｍｌの流れが漏れるマッチング液を置換するのに十分である。更なる利点は、撮像されるべき胸の部分とホルダの内壁の間に閉じ込められる全ての空気泡が供給されるマッチング液で充填され得るといった点である。更に、マッチング液のレベルは、密閉リングを有しない公知の装置のマッチング液のレベルと比較して上昇される。マッチング液のレベルのこのような上昇は、図２を参照して明確になる。液体のレベルを上昇させることは、マッチング液２０１の表面と選択ユニット４又は光電検出器３８及び４５に接続される光学導線５、９、３０、及び、３５のための対応する開口部の距離を増加させる。これは、再構成される画像中の人為結果を妨げる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 撮像されるべき胸の部分に対して測定を実施する装置を示す図である。
【図２】 マッチング液及び撮像されるべき胸の部分を含むホルダの断面図である。
【図３】 アダプタリングが設けられた密閉リングの第１の実施例の断面図である。
【図４】 密閉リングの第１の実施例の平面図である。
【図５】 密閉リングの第１の実施例の側面図である。
【図６】 密閉リングの第２の実施例を示す図である。

Claims (10)

1. エッジ部分によって境界が付けられる開口側を有し、測定する体積を囲い、マッチング液及び濁り媒体を受容するために配置されるホルダと、
   上記濁り媒体及び上記マッチング液を照射する光源と、
   上記濁り媒体及び上記マッチング液を通じて伝達される光の一部分を測定する光電検出器と、
   上記測定される強度に基づいて上記濁り媒体の内部の画像を再構成する制御ユニットとを有する濁り媒体の内部を撮像する装置であって、
   上記ホルダのエッジ部分上に設けられる弾力的な変形可能な密閉リングを具備することを特徴とする装置。
2. 上記密閉リングは、０．０１乃至０．４ｋｇ／ｌの範囲内の密度のポリウレタン（ＰＵＲ）を含む請求項１記載の装置。
3. 上記密閉リングは、上記密閉リングの上記円周の少なくとも一部分の方向に延在する内部チャンバを含む請求項１記載の装置。
4. 上記内部チャンバは、気体を含む請求項３記載の装置。
5. 上記内部チャンバは、剛性の圧力容器に接続される請求項４記載の装置。
6. 上記密閉リングは、ラテックス又はシリコンを含む材料から形成される請求項３記載の装置。
7. 拡散反射面は、上記装置の上記測定する体積と対向する上記密閉リングの側上に設けられる請求項１記載の装置。
8. 上記密閉リングは、上記ホルダの上記エッジ部分に取り付けられるようにアダプタリングを具備する請求項１記載の装置。
9. 上記ホルダによって受容されるべき上記マッチング液のレベルを調節するために上記マッチング液を保存する貯蔵器と、上記貯蔵器と上記ホルダの間に接続されるポンプとを有する請求項１記載の装置。
10. 請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の装置で使用する密閉リング。

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