JP5574927B2 - 測定装置 - Google Patents
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Description
本発明の測定装置は、被検体の探触子側の表面に、探触子の素子の共役像を生成する。そして、探触子の素子で受信された信号をこの位置で受信したものとみなして信号処理手段で信号処理を行う。そして、その信号処理結果をもとに再構成手段で被検体情報を生成する。本発明の測定装置は、典型的には以下の実施形態で述べるように、乳房を対象とする生体測定装置である。測定装置は、測定により被検体情報を取得する被検体情報取得装置とも言える。
後者の光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体情報には、光照射によって生じた音響波の発生源分布や、被検体内の初期圧力分布、あるいは初期圧力分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布が含まれる。さらに、吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布、あるいは、被検体内にある光吸収体の吸収係数値や濃度値が含まれる。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。
本発明にかかる実施形態1を以下に説明する。
図1は、本発明にかかる実施形態1における構成を示した模式図である。本実施形態で説明する被検体測定装置は、レーザー光のパルス照射により被検体内で発生した音響波を受信し、受信した信号を再構成することにより画像を得る光音響トモグラフィー技術を用いた生体測定装置である。
本実施形態において被検体は、人体の乳房を想定しており、本装置は、光音響トモグラフィー技術を用いて乳房内の血管をイメージングするものである。
具体的には、その空間にはマッチング部材が配置されている。
被検体保持板107の被検体103側の面107bに探触子102を配置した場合を示す。この構成においては以下の問題がある。光吸収体108で発生した音響波のうち、被検体保持板の方向に進む音響波119は、被検体103と被検体保持板107の界面107bで屈折する。これは、被検体保持板107内の音速C1が被検体103内の音速C2と異なるためである。このときの屈折角は、被検体保持板107に入射する音響波の入射角度に依存する。したがって、光吸収体の位置を算出するためには、入射角度に応じた計算を行なう必要があり、非常に計算負荷が大きい。
このように構成すると、探触子102上の位置114a、114b、114cはそれぞれ、被検体の表層部にある共役位置115上の115a、115b、115cに共役点を形成する。
さらに本実施形態においては、共役位置115での横倍率を−1倍、かつ、共役位置115側もテレセントリックであるように構成した。
テレセントリックとは、たとえば探触子102に対して、音響波の収束ビームの中心線が探触子に対して垂直に入射することを意味する。つまり、中心のレンズの軸に対して、絞り面をとおってきた音響波が像面に入射する音響波の中心線が平行であることを意味する。
同じになる。音響レンズ104により、屈折による収差の補正を行うため、したがって、図4Aで示した屈折の補正などが不要となる。
図1に示すように、照明光学系101は制御手段111と電気的に接続されている。また光検出器110は、照明光学系101からの不図示のパルス光源の発光タイミングを検出するためのものであり、制御手段111に電気的に接続されている。探触子102も同様に制御手段111に接続されており、光検出器110からの信号と同期して、音響信号を受信する。再構成手段112(信号処理部)は、制御手段111からの信号を受信して、生体である被検体103内の血管などの光吸収体の分布を画像化したデータを生成する。表示手段113は、画像化されたデータを表示するための手段である。
また、探触子102と共役位置115間の音響伝播特性を考慮して、図3(a)、図3(b)、図3(c)の信号に強度等の補正をかけて再構成手段112で再構成画像データを生成することも好ましい。
再構成の手法としては、光音響トモグラフィー技術で、通常用いられるタイムドメインおよびフーリエドメインでの逆投影法などを適用することが可能となる。
なお、音響的な結像倍率を別の値に設定してもよい。この場合、探触子102上の各エレメントサイズが、その倍率分変更したことを意味し、再構成時にその補正を行うことが必要となる。
テレセントリック系とすることが好ましい。この場合、探触子102の感度の指向性を考慮して音響的なNA(開口数)が設計されるため、音響レンズ104中に絞り105を配置すると効果的である。
本実施形態に関しては、共役位置115側に対してもテレセントリックとしたが、これに限定するものではない。
本発明の実施形態2を以下に説明する。
本実施形態で説明する被検体測定装置は、基本的には実施形態1と同様の光音響トモグラフィー技術を用いた生体測定装置である。ただし、照明光学系および探触子を移動させて被検体上を走査できるように構成することで、より広い視野の画像を生成可能にしている。
本実施形態において被検体は、人体の乳房を想定している。被検体に照射するレーザー光の波長は、近赤外光を想定している。そして本実施形態の生体測定装置は、生体内において近赤外光の波長帯域の吸収が大きい組織である血管(血液)を画像化することができる。
するための光検出器210は、照明光学系キャリッジ223を構成している。
本実施形態では、探触子側キャリッジ222と照明光学系キャリッジ223の走査方向として、紙面内の矢印220,221を示したが、紙面に対して垂直な方向にも走査させるように構成することができる。
照明光学系201は制御手段211と電気的に接続されている。また光検出器210は、照明光学系201からの発光タイミングを検出するためのものであり、制御手段211に電気的に接続されている。探触子202も同様に制御手段211に接続されており、光検出器210からの信号と同期して、音響信号を受信する。
本実施形態においては、被検体保持板207側に対して、テレセントリック系とはしていない。射出瞳位置226は被検体保持板207に対して音響レンズ204内に設定され、主光線224a,224b,224cは傾きを持つ。
このように、射出瞳位置226の位置の設定により、受信できる信号の方向を拡大できるため、音響波をより広い角度から受信できるため再構成した画像のノイズを低減することが可能となる。
もちろん、再構成を行う際には、このことを前提とする必要がある。なお、他の倍率であってもよい。
本発明の実施形態3を以下に説明する。図8は、実施形態3に係る装置の主要部の概要を示す図である。図5の装置と同じ機能を持つ部品には同じ番号を付し、説明を省略する。本実施形態の装置は、実施形態2に係る装置の探触子側キャリッジ222の内部に、探触子側照明光学系229と光検出器228を配置した構成である。本実施形態の装置は、実施形態2と同様に光音響トモグラフィーの原理で再構成画像を得る装置である。
探触子キャリッジ222内に照明光学系229を配置することで、被検体203に探触子202側の信号を良好に受信できるようになる。本実施形態においては、図5の照明光学系キャリッジを省略したが、併用してもよく、併用することで、生体内の深くまで画像化することが可能となる。
本図の装置は、探触子側に配置された照明光学系229からの照明光227が音響レンズ204の一部を透過するような構成をしている。このように構成することで、探触子202での受信領域を効率的に照明することが可能となる。
Claims (5)
- 被検体を伝搬した音響波を検出する素子を含む探触子と、
前記探触子と被検体の間に配置される音響レンズと、
前記被検体と前記音響レンズの間に配置され、被検体を保持する保持部材と、
前記探触子の素子が検出した音響波に基づく電気信号から被検体情報を取得する信号処理部と、
を有し、
前記探触子は、前記音響レンズにより、前記探触子の素子と、前記保持部材との界面にある被検体の表面とが音響的に共役となる位置に配置される
ことを特徴とする測定装置。 - 前記音響レンズは、前記探触子の側にテレセントリックになるように配置される
ことを特徴とする請求項1に記載の測定装置。 - 前記探触子を前記保持部材の上で移動させる駆動手段をさらに有し、
前記探触子は、前記駆動手段により移動したそれぞれの位置で音響波を検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の測定装置。 - 被検体を伝搬した音響波とは、被検体に光が照射されたときに発する光音響波である
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の測定装置。 - 被検体を伝搬した音響波とは、被検体に送信された弾性波が被検体の内部で反射されたものである
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の測定装置。
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