JP5210087B2 - 光超音波断層画像化装置 - Google Patents
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Description
本発明は、被検部に照射された光のエネルギーに基づいて発生する音響（超音波）信号を収集して、被検部の生体情報を画像化する光超音波断層画像化装置に関するものである。
従来、生体計測の分野において様々な光計測装置が利用されている。これらの光計測装置では、例えば、体外から測定光（近赤外光など）が生体へ照射され、この測定光と生体組織との相互作用を経て出射される光や音波の信号が検出される。そして、上記生体組織情報を含む検出信号に基づいて、断層画像化処理、代謝情報の収集（例えばヘモグロビンの定量）などが行われる。例えばその１つとして、特許文献１から３に示すように、光音響分光分析法がある。光音響分光分析法は、所定の波長をもつ可視光、近赤外光、または中赤外光を測定光（パルス光）として被検部に照射した際に、被検部内の血液中に含まれるグルコースやヘモグロビンなどの特定物質がこのパルス光のエネルギー（パルス１つ当たりのエネルギー。以下同じ。）の一部を吸収することを利用するものである。具体的には、このパルス光のエネルギーの一部を上記特定物質が吸収した結果、被検部内の生体組織が熱膨張することによって生じる音響波（超音波）を検出して、その特定物質の濃度や生体組織の形状等を計測するものである。
しかしながら、上記に示すような従来の光超音波断層画像化装置では、２次元の断層画像を１つ得るために要する画像構築速度が遅いという問題がある。具体的には、現在学会等で報告されている中で比較的画像構築速度が速い装置においても、この画像構築速度はパルス光を照射してから１画像を表示するのに約１秒程度（つまり、１ｆｒａｍｅ／ｓ）である。この画像構築速度では、被検者の動き、呼吸や心拍等に伴う対象臓器の動きによる影響を低減することが難しく、この数値は臨床応用するには十分な性能ではない。したがって、臨床向けに光超音波断層画像化装置を実用化するためには、画像構築速度の更なる高速化が必要である。
この問題のシンプルな解決方法としては、例えばパルス光について照射の単位時間あたりの繰返し数を増やすことが挙げられる。これにより、単位時間当たりに検出できる超音波の数が増えて、その分だけ画像構築速度を上げることが可能である。
特開平６−２９６６１２
特開２００３−２９０１２６
特開２００５−２１３８０
しかしながら、上記の方法では測定光のパワー（時間平均の測定光の強度。以下同じ。）が増加するという問題がある。従来の光超音波断層画像化装置では、大きい散乱性を持つ生体組織の画像化のために、高エネルギー密度（ｍＪ／ｃｍ２程度）かつ高出力のナノ秒レーザパルス光を用いている。このため、従来の画像構築速度を向上させるために、パルス光の照射の単位時間あたりの繰返し数を単純に増やしただけでは、大幅に測定光のパワーを増加させてしまう。これは、装置の大型化やコストアップにつながり、場合によっては生体組織に悪影響を及ぼしてしまう。ここで、高エネルギー密度かつ低出力のナノ秒レーザパルス光を用いれば、測定光のパワーの増加を抑制することができるが、特許文献２で開示されているような、レーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびＨｅ−Ｎｅレーザ等では高いパワーを得ることが難しく、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）では高価かつ出力が不安定である等の問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、臨床応用に適した性能を有しかつ低コスト化を実現可能とする光超音波断層画像化装置の提供を目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明に係る光超音波断層画像化装置は、
測定光を射出する光発生手段と、測定光を被検部に照射する光照射手段と、測定光の照射によって被検部内に生じる超音波を検出する超音波検出手段と、超音波検出手段により検出された超音波の受信信号に基づいて、被検部の断層画像を取得する断層画像取得手段とを備える光超音波断層画像化装置において、
光発生手段が、レーザパルス光源と、光変調手段とを有するものであって、レーザパルス光源と光変調手段とを用いて、測定光として、１〜１００ｎｓｅｃのパルス幅を有するパルス光が複数並んだパルス列を射出するものであり、
断層画像取得手段が、パルス列の送信信号と受信信号との相関処理によって、処理された受信信号を生成し、この処理された受信信号に基づいて、被検部の断層画像を取得するものであることを特徴とするものである。
測定光を射出する光発生手段と、測定光を被検部に照射する光照射手段と、測定光の照射によって被検部内に生じる超音波を検出する超音波検出手段と、超音波検出手段により検出された超音波の受信信号に基づいて、被検部の断層画像を取得する断層画像取得手段とを備える光超音波断層画像化装置において、
光発生手段が、レーザパルス光源と、光変調手段とを有するものであって、レーザパルス光源と光変調手段とを用いて、測定光として、１〜１００ｎｓｅｃのパルス幅を有するパルス光が複数並んだパルス列を射出するものであり、
断層画像取得手段が、パルス列の送信信号と受信信号との相関処理によって、処理された受信信号を生成し、この処理された受信信号に基づいて、被検部の断層画像を取得するものであることを特徴とするものである。
ここで、「処理された受信信号」とは、断層画像取得手段によって、受信信号と送信信号との相関処理が行われた結果生成される相関値を表す信号を意味するものとする。例えば、ある遅延時間ｔの関数である受信信号と、送信信号とを畳み込み積分することによって得られる相関値等が挙げられる。
さらに、本発明による光超音波断層画像化装置において、
レーザパルス光源は、半導体レーザパルス光源であり、光変調手段は、半導体レーザパルス光源を制御するレーザ制御手段と、半導体レーザパルス光源から生じせしめられた光を増幅する光増幅手段とを有するものであることが好ましい。この場合さらに、光増幅手段は、光ファイバ増幅器であることが好ましく、この光ファイバ増幅器は、イッテルビウム添加光ファイバ増幅器またはエルビウム添加光ファイバ増幅器であることがより好ましい。
レーザパルス光源は、半導体レーザパルス光源であり、光変調手段は、半導体レーザパルス光源を制御するレーザ制御手段と、半導体レーザパルス光源から生じせしめられた光を増幅する光増幅手段とを有するものであることが好ましい。この場合さらに、光増幅手段は、光ファイバ増幅器であることが好ましく、この光ファイバ増幅器は、イッテルビウム添加光ファイバ増幅器またはエルビウム添加光ファイバ増幅器であることがより好ましい。
或いは、レーザパルス光源は、固体レーザパルス光源であり、光変調手段は、固体レーザパルス光源から生じせしめられた１のパルス光を、パルス列が有するビット数と同数のパルス光に分割する分割手段と、この分割したパルス光をそれぞれ異なる時間遅延させる遅延手段と、分割したパルス光をそれぞれ遮断することができる遮断手段と、上記分割し遅延させたパルス光を合波する合波手段とを有するものであることが好ましい。この場合さらに、固体レーザパルス光源は、Ｑスイッチ型または利得スイッチ型であることが好ましい。
本発明に係る光超音波断層画像化装置は、測定光として、１〜１００ｎｓｅｃのパルス幅を有するパルス光が複数並んだパルス列を射出する光発生手段と、パルス列の送信信号と超音波の受信信号との相関処理を行う断層画像取得手段とを備えている。したがって、パルス列を用いることにより、高いエネルギーのパルス光を必要とせず、計測のＳ／Ｎ比を向上させることができる。一般に長いパルス列を用いると被検部内に発生する超音波の波連が長くなるため深さ方向の分解能が低下するが、この分解能の低下については、送信信号と受信信号との相関処理を行うことにより抑制することができる。したがって、ＯＰＯ等の高価な光源を必要とせず、低出力のナノ秒レーザパルス光を発する安価な光源を用いて、Ｓ／Ｎ比および画像構築速度を向上させることができる。この結果、光超音波断層画像化装置において、臨床応用に適した性能を有しかつ低コスト化を実現することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
「光超音波断層画像化装置」
本発明による光超音波断層画像化（ＰＡＩ：photoacoustic imaging）装置の実施形態について説明する。図１は、本実施形態のＰＡＩ装置１０１の全体構成を示す概略図である。
本発明による光超音波断層画像化（ＰＡＩ：photoacoustic imaging）装置の実施形態について説明する。図１は、本実施形態のＰＡＩ装置１０１の全体構成を示す概略図である。
図１に示すように、ＰＡＩ装置１０１は、装置をコントロールする制御手段１１０と、制御手段１１０から光源変調データを受け取り、この光源変調データに基づいて光発生手段を駆動するファンクションジェネレータ（ＦＧ）１２０と、測定光を射出する光発生手段１２１と、生体（光散乱吸収媒体）の被検部１５０に測定光Ｌを照射する光照射手段である光ファイバ１２２と、測定光Ｌの照射によって被検部１５０内の生体組織１５１から生じる超音波Ｕを検出する超音波検出手段１３２と、超音波検出手段１３２から超音波Ｕの受信信号を受け取り、この受信信号に相関処理を行いこの処理された受信信号に基づいて被検部１５０の断層画像を取得する断層画像取得手段１３０と、得られた断層画像を表示する画像表示装置１１１とを備えている。
制御手段１１０は、本装置上の各構成の動作内容を制御すると共に各動作のタイミング制御を行っている。
光発生手段１２１は、レーザパルス光源と、光変調手段とを有するものであって、該レーザパルス光源と該光変調手段とを用いて、測定光として１〜１００ｎｓｅｃのパルス幅を有するパルス光が複数並んだパルス列を射出するものである。上記パルス幅の範囲は、被検部１５０内に効率よく超音波Ｕを発生させる観点から決定されるものである。また、上記測定光Ｌは、被検部１５０の深部まで届くという観点から、波長が７００〜９００ｎｍであることが好ましい。そして、上記測定光Ｌの出力は、光と超音波の伝播ロス、光−超音波変換の効率および現状の検出器の検出感度等の観点から、１０ｕＪ〜数１０ｍＪであることが好ましい。さらに、パルス光照射の繰り返しは、画像構築速度の観点から、１０Ｈｚ以上であることが好ましい。一方、上記パルス列は、特に限定されるものではないが、例えば図２に示すような、０と１の情報を持った符号化信号や、時間に応じて繰り返し周波数が変化するチャープ信号等の変調を有するパルス列である。どのような変調信号を用いるかは、計測条件、用いる光源等によって適宜選択することができる。なお、レーザパルス光源および光変調手段等の詳細な光発生手段１２１の構成については後述する。
光照射手段１２２は、光発生手段１２１から射出された測定光Ｌを被検部１５０まで導光するものである。効率のよい導光を行うために、光ファイバや光導波路を用いることが好ましい。
超音波検出手段１３２は、単振動子又はアレイ振動子である。また、超音波検出手段１３２は、圧電セラミクス、またはフッ化ポリビニルピロリドンのような高分子フィルムのような圧電素子である。
断層画像取得手段１３０は、受信信号に基づき断層画像を生成し、制御手段１１０に断層画像を送信するものである。より具体的には、断層画像取得手段１３０は、照射したパルス列Ｌの送信信号とこのパルス列の照射によって被検部１５０内に生じる超音波Ｕの受信信号との相関処理を行い、この処理された受信信号に基づき被検部１５０の断層情報を取得し、この断層情報に基づき断層画像を生成するものである。例えば、断層画像の生成は、生体組織情報を含む受信信号と送信信号とを畳み込み積分することによって得られる相関値等に基づいて行われる。送信信号としては、制御手段１１０がＦＧ１２０に伝送した光源変調データを用いてもよく、パルス列Ｌを光検出器等で検出した信号を用いてもよい。前述したように、一般的にパルス列を用いると被検部１５０内に発生する超音波Ｕの波連が長くなるため深さ方向の分解能が低下する。しかしながら、図３に示すように、送信信号および受信信号の相関処理を行い、受信信号の送信信号に対する時間遅延を計測することによって、Ｓ／Ｎ比を向上させ分解能の低下を抑制することができる。なお、信号処理の詳細は後述する。
画像表示装置１１１は、制御手段１１０から送信された断層画像を表示するものである。
そして、本実施形態に係るＰＡＩ装置１０１を用いたＰＡＩ計測は、以下に示すものである。まず、パルス光が複数並んだパルス列Ｌを測定光として被検部１５０に照射し、これによって被検部１５０内に生じる超音波Ｕを、超音波検出手段１３２によって検出する。そして、断層画像取得手段１３０によって、検出した超音波Ｕの受信信号に対してパルス列Ｌの送信信号との相関処理を行い、その結果生成される相関値を処理された受信信号とし、この処理された受信信号に基づき１ライン分の断層画像を取得する。そして、被検部１５０の測定エリアに沿って走査しながら、上記の操作を繰返して複数ライン分の断層画像を取得し、この複数ライン分の断層画像を結合することにより被検部１５０の断層画像を得る。
断層画像取得手段１３０における受信信号の信号処理は、例えば以下に示すものである。まず、超音波検出手段１３２で検出した超音波Ｕの受信信号に対してＳＴＣ（sensitivity time control）処理を行う。これにより、時間（深さ）に応じて感度（ゲイン）を調整する。そして、同一箇所の計測を複数回行った場合には、それらのアナログ信号の加算を行う。例えば、１０回計測を行った場合には、各々得られる１０個の計測値を加算する。この場合、よりＳ／Ｎ比を向上させることができる。次に、Ａ／Ｄ変換を行った後、前述した相関処理を行う。そして、相関処理によって得られた相関値（処理された受信信号）を信号強度、時間軸（ｔ）を変位軸（ｖ・ｔ）に変換することによって、１ライン分の断層画像を取得する。さらに、前述したように複数ライン分の断層画像を取得し、この複数ライン分の断層画像を結合することにより被検部１５０の断層画像を得る。
以下、１〜１００ｎｓｅｃのパルス幅を有するパルス光が複数並んだパルス列Ｌを射出する光発生手段１２１の構成を説明する。パルス列Ｌを発生させる原理として、大きく２つに別けることができる。
１つは例えば、パルス光のエネルギーを変調することができるレーザパルス光源と、このレーザパルス光源から発生せしめられた光を所望のエネルギーまで増幅する光増幅手段からなる光発生手段である（第１の形態）。すなわち、第１の形態の光発生手段１２１は、パルス光の変調が可能なレーザパルス光源によって低エネルギーのパルス列を射出しておいて、その後このパルス列のエネルギーを増幅することによって所望のパルス列Ｌを得るものである。このとき、ＦＧ１２０が測定光Ｌの変調を行う光変調手段となる。第１の形態の光発生手段１２１は、パルス光の変調を容易に行うことができるため、パルス列をチャープ信号とする場合や、比較的低エネルギーで高繰返しの測定を行う場合に好適に用いることができる。
一方、もう１つは例えば、高エネルギーのパルス光を１つ射出することができるレーザパルス光源と、この１つのパルスを複数に分割する分割手段と、分割したパルス光をそれぞれ異なる時間遅延させる遅延手段と、分割したパルス光をそれぞれ遮断することができる遮断手段と、上記分割し遅延させたパルス光を合波する合波手段とからなる光発生手段である（第２の形態）。すなわち、第２の形態の光発生手段１２１は、高エネルギーのパルス光を１つ射出し、このパルス光を複数に分割し、分割したパルス光をそれぞれ異なる時間遅延させ、遅延させる途中で不要なパルス光を遮断し、その後、分割し遅延させたパルス光を合波することによって、所望のパルス列Ｌを得るものである。このとき、上記のような分割手段、遅延手段、遮断手段および合波手段の構成（遅延インターリーブ光回路）が、測定光Ｌの変調を行う光変調手段となる。第２の形態の光発生手段１２１は、分割したパルス光のうち適宜選択したパルス光を遮断することができるため、パルス光を符号化信号とする場合に好適に用いることができる。
以下、第１の形態および第２の形態の光発生手段の具体的な例を示す。なお、光発生手段の形態はこれらに限られるものではない。
＜第１の形態の光発生手段についての実施形態＞
図４に示すように、本形態の光発生手段では、まず小出力の半導体レーザパルス光源（Ｅｐ＝２ｕＪ、パルス幅３０ｎｓｅｃ、繰り返し１６ＭＨｚ、ｄｕｔｙ＝５０％、ピークパワー６６Ｗ、波長１．５ｕｍ）から、変調された低エネルギーのパルス列が射出される。そして、この半導体レーザパルス光源に電流変調が加えられ、容易に任意の波形（パルス列）が生成される。次に、このパルス列が、ダブルクラッド型ＥＤＦＡ（エルビウム添加光ファイバ増幅器）によって、利得３０ｄＢの条件で光増幅される。そして、ピークパワーをおよそ３０ｋＷ程度、パルス列中の各々のパルス光のエネルギーをｍＪ程度以上にまで光増幅した後に、ＳＨＧを加えることで、波長７８０ｎｍでｍＪクラスのパルス列を得ることが出来る。なお、４ｂｉｔ＝４ｍＪ×１．５ｋＨｚとすると、平均出力＝６Ｗと十分に光ファイバ増幅器の飽和出力で実現することが可能である。
図４に示すように、本形態の光発生手段では、まず小出力の半導体レーザパルス光源（Ｅｐ＝２ｕＪ、パルス幅３０ｎｓｅｃ、繰り返し１６ＭＨｚ、ｄｕｔｙ＝５０％、ピークパワー６６Ｗ、波長１．５ｕｍ）から、変調された低エネルギーのパルス列が射出される。そして、この半導体レーザパルス光源に電流変調が加えられ、容易に任意の波形（パルス列）が生成される。次に、このパルス列が、ダブルクラッド型ＥＤＦＡ（エルビウム添加光ファイバ増幅器）によって、利得３０ｄＢの条件で光増幅される。そして、ピークパワーをおよそ３０ｋＷ程度、パルス列中の各々のパルス光のエネルギーをｍＪ程度以上にまで光増幅した後に、ＳＨＧを加えることで、波長７８０ｎｍでｍＪクラスのパルス列を得ることが出来る。なお、４ｂｉｔ＝４ｍＪ×１．５ｋＨｚとすると、平均出力＝６Ｗと十分に光ファイバ増幅器の飽和出力で実現することが可能である。
＜第２の形態の光発生手段についての実施形態＞
第２の形態の光発生手段は、主に高エネルギーのパルス光を１つ射出することができるレーザパルス光源と、遅延インターリーブ光回路とからなる。
まず、レーザパルス光源の説明をする。レーザパルス光源に要求される特性は、前述したように、波長７００〜９００ｎｍ、パルス光エネルギーＥｐ＝１０ｕＪ〜数１０ｍＪ、パルス幅１０〜１００ｎｓｅｃ、繰り返し３０Ｈｚ〜３ｋＨｚである。パルス幅から考えて、これを実現する手段は、Ｑスイッチ固体レーザまたは利得スイッチ固体レーザが最も適している。これは、パルス励起によるノーマルモード動作では、レーザ結晶の緩和振動の発生によりパルス幅は〜ｕｓｅｃ程度になり、一方モード同期動作では、パルス幅はｐｓｅｃ〜ｆｓｅｃとなるためである。パルス動作シード光源を光ファイバ増幅器にて増幅する手法も考えられるが、コストの点でＱスイッチ型が最適と考えられる。
第２の形態の光発生手段は、主に高エネルギーのパルス光を１つ射出することができるレーザパルス光源と、遅延インターリーブ光回路とからなる。
まず、レーザパルス光源の説明をする。レーザパルス光源に要求される特性は、前述したように、波長７００〜９００ｎｍ、パルス光エネルギーＥｐ＝１０ｕＪ〜数１０ｍＪ、パルス幅１０〜１００ｎｓｅｃ、繰り返し３０Ｈｚ〜３ｋＨｚである。パルス幅から考えて、これを実現する手段は、Ｑスイッチ固体レーザまたは利得スイッチ固体レーザが最も適している。これは、パルス励起によるノーマルモード動作では、レーザ結晶の緩和振動の発生によりパルス幅は〜ｕｓｅｃ程度になり、一方モード同期動作では、パルス幅はｐｓｅｃ〜ｆｓｅｃとなるためである。パルス動作シード光源を光ファイバ増幅器にて増幅する手法も考えられるが、コストの点でＱスイッチ型が最適と考えられる。
図５Ａはレーザパルス光源の構成を示す概略図である。まず、ランプ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザの発振光（１０６４ｎｍ）が、共振器外部で第２高調波（５３２ｎｍ）に変換される。そして、この第２高調波（５３２ｎｍ）を励起光として、Ｔｉ：ｓａｐｐｈｉｒｅ結晶が励起される。スイッチは、繰り返しが〜１ｋＨｚ程度までの場合は電気光学（ＥＯ）Ｑスイッチ、１ｋＨｚを超えるような場合では音響光学（ＡＯ）Ｑスイッチを用いることが可能である。Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ発振器において、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅは、直線型共振器内に配置されている。またＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ発振器において、リア側のミラーは、励起光に対し無反射（反射率Ｒ＜５％）、発振光に対し全反射（Ｒ＞９９．９％）、アウトプットミラーは、発振光に対し部分反射（Ｒ＝８０％程度）という構成である。好ましい波長以外の波長に対しては反射率が低下（Ｒ＜５０％）するように、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ共振器のミラー反射率を設計しておくことで、波長選択素子を共振器内に挿入せずとも、レーザ利得帯域内の任意の波長を取り出すことが可能となる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器において１００ｍＪ（ＳＨＧ変換後５０ｍＪ）の出力であれば、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ発振器において１０ｍＪ程度の出力は実現可能である。したがって、１００ｍＪ×１００Ｈｚ＝平均１０Ｗは、フラッシュランプ励起構成で十分実現可能である。
また別の構成としては、図５Ｂに示すようなフラッシュランプ励起Ｑスイッチアレキサンドライトレーザが考えられる。アレキサンドライトは、上準位の寿命が２５０ｕｓｅｃとＮｄ：ＹＡＧと同等の寿命を有し、通常の電源によりフラッシュランプ励起が可能である。この場合、上記の構成よりも簡易な構成でエネルギー１０ｍＪ以上、波長７３０〜８００ｎｍのパルス光を実現することが可能である。
次に、遅延インターリーブ光回路の説明をする。一つは図６に示すものであり、バルク光学系のハーフビームスプリッタによる２分割を繰り返すものである。この遅延インターリーブ光回路は、分割したパルス光の経路にパルス光を任意に遮断することができる光スイッチが設けられており、光スイッチのｏｎ／ｏｆｆによって信号の符号化が行えるように構成されている。図６に示す遅延インターリーブ光回路は、４ビットの符号化信号を生成することができる。例えば、図６に示す遅延インターリーブ光回路では、光スイッチＡがｏｆｆかつ光スイッチＢがｏｎの状態であるため、４ビットのうち図中右から２番目のビットが０の符号を有するパルス列Ｌが射出されている。なお、パルス列Ｌのそれぞれのパルス光のエネルギーは、入力パルス光Ｌｏのエネルギーの１／１６となってしまうため、入力パルス光Ｌｏのエネルギーは、所望のパルス列Ｌのそれぞれのパルス光のエネルギーの１６倍のエネルギーで入力すればよい。
さらにバルク光学系ではなく光ファイバ光学系を採用することで、より小さく汎用性のある構造とすることができる。具体的には、マルチモード３ｄＢカプラ（２×２）を複数段接続することで、ビームスプリッタで分割・合成するのと同様の機能を実現できる（図７Ａ）。さらに、より簡便には、１対Ｎのスターカプラなどを用いることも可能である（図７Ｂ）。光スイッチとしては マッハツェンダー型ＬｉＮｂＯ３や吸収体を使った光シャッターなどを使用することができる。
以上のように、第２の形態の光発生手段は、上記図５Ａまたは図５ＢのＱスイッチレーザパルス光源を用い、図６〜図７Ｂに示すような遅延インターリーブ光回路を構成することで実現可能である。
以上のように、本発明によるＰＡＩ装置は、測定光として、１〜１００ｎｓｅｃのパルス幅を有するパルス光が複数並んだパルス列を射出する光発生手段と、パルス列の送信信号と超音波の受信信号との相関処理を行う断層画像取得手段とを備えている。したがって、パルス列を用いることにより、高いエネルギーのパルス光を必要とせず、計測のＳ／Ｎ比を向上させることができる。一般に長いパルス列を用いると被検部内に発生する超音波の波連が長くなるため深さ方向の分解能が低下するが、この分解能の低下については、送信信号と受信信号との相関処理を行うことにより抑制することができる。したがって、ＯＰＯ等の高価な光源を必要とせず、低出力のナノ秒レーザパルス光を発する安価な光源を用いて、Ｓ／Ｎ比および画像構築速度を向上させることができる。この結果、光超音波断層画像化装置において、臨床応用に適した性能を有しかつ低コスト化を実現することが可能となる。
１０１ ＰＡＩ装置
１１０ 制御手段
１１１ 画像表示装置
１２０ ファンクションジェネレータ
１２１ 光発生手段
１２２ 光照射手段（光ファイバ）
１３０ 断層画像取得手段
１３１ 相関処理手段
１３２ 超音波検出手段
１５０ 被検部
１５１ 生体組織
Ｌ 測定光（パルス列）
Ｌｏ 入力パルス光
Ｕ 超音波
１１０ 制御手段
１１１ 画像表示装置
１２０ ファンクションジェネレータ
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１３１ 相関処理手段
１３２ 超音波検出手段
１５０ 被検部
１５１ 生体組織
Ｌ 測定光（パルス列）
Ｌｏ 入力パルス光
Ｕ 超音波
Claims (4)
- 測定光を射出する光発生手段と、前記測定光を被検部に照射する光照射手段と、前記測定光の照射によって前記被検部内に生じる超音波を検出する超音波検出手段と、該超音波検出手段により検出された前記超音波の受信信号に基づいて、前記被検部の断層画像を取得する断層画像取得手段とを備える光超音波断層画像化装置において、
前記光発生手段が、半導体レーザパルス光源と、前記半導体レーザパルス光源を制御するレーザ制御手段と、前記半導体レーザパルス光源から生じせしめられた光を増幅する光増幅手段とを有するものであって、該半導体レーザパルス光源、該レーザ制御手段および該光増幅手段を用いて、前記測定光として、１〜１００ｎｓｅｃのパルス幅を有するパルス光が複数並んだパルス列を射出するものであり、
前記断層画像取得手段が、前記パルス列の送信信号と前記受信信号との相関処理によって、処理された受信信号を生成し、該処理された受信信号に基づいて、前記被検部の断層画像を取得するものであることを特徴とする光超音波断層画像化装置。 - 前記光発生手段が、前記光増幅手段から出射した前記測定光を短波長シフトさせる第２高調波発生器を有することを特徴とする請求項１に記載の光超音波断層画像化装置。
- 前記光増幅手段が、光ファイバ増幅器であることを特徴とする請求項１または２に記載の光超音波断層画像化装置。
- 前記光ファイバ増幅器が、イッテルビウム添加光ファイバ増幅器またはエルビウム添加光ファイバ増幅器であることを特徴とする請求項３に記載の光超音波断層画像化装置。
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