JP5659931B2 - 画像診断装置 - Google Patents
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Description
NIRSでは、被検体の頭皮表面上に配置した送光プローブにより、脳に近赤外光を照射するとともに、頭皮表面上に配置した受光プローブにより、脳から放出された近赤外光の光量を検出する。近赤外光は、頭皮組織や骨組織を透過し、かつ、血液中のオキシヘモグロビン、デオキシヘモグロビンにより吸収される。よって、送光プローブと受光プローブとを用いることにより、脳の測定部位のオキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、さらにはこれらから算出される全ヘモグロビン濃度の経時変化を測定データとして求めることができる。
送光プローブ12が被検体の頭皮表面上の送光点Tに押し当てられるとともに、受光プローブ13が被検体の頭皮表面上の受光点Rに押し当てられる。そして、送光プローブ12から光を照射させるとともに、受光プローブ13に頭皮表面から放出される光を検出させる。このとき、光は、頭皮表面上の送光点Tから照射された光のうちで、バナナ形状(測定領域)を通過した光が、頭皮表面上の受光点Rに到達する。これにより、測定領域の中でも、特に、送光点Tと受光点Rとを被検体の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線Lの中点M(本明細書中では、「測定関連位置」ともいう)から、送光点Tと受光点Rとを被検体の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さL/2である被検体の部位Sの受光量情報(オキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、さらにはこれらから算出される全ヘモグロビン濃度)が求まるとしている。図10は、測定データの一例を示す図である。なお、縦軸は濃度を示し、横軸は時間を示す。
図11は、上述したようなNIRSにおける12個の送光プローブと12個の受光プローブとの位置関係を示す平面図である。送光プローブ12a〜12lと受光プローブ13a〜13lとは、斜め方向に交互となるように配置されている。なお、送光プローブ12a〜12lから照射された光は、隣接する受光プローブ13a〜13l以外の離れた受光プローブ13a〜13lでも検出されるが、ここでは説明を簡単にするため、隣接する受光プローブ13a〜13lのみで検出されることとする。よって、合計36個の受光量情報(測定データ)が得られることとする。
モニタ画面には、36個の測定データ#1〜#36の表示が行われている。このとき、図11に示した平面図において、送光プローブ12と受光プローブ13とを最短距離で結んだ線の各中点に、その送光プローブ12から照射させた光を、その受光プローブ13で検出させたときに得られた測定データが配置されるように整列されて表示されている。具体的には、送光プローブ12aから照射させた光を受光プローブ13aで検出させたときの測定データ#1が、左上に配置され、送光プローブ12aから照射させた光を受光プローブ13dで検出させたときの測定データ#2が、測定データ#1の下に配置され、送光プローブ12bから照射させた光を受光プローブ13aで検出させたときの測定データ#7が、測定データ#1の右に配置されるように、36個の測定データ#1〜#36が整列して配置されている。
また、このようなPET装置では、エミッションデータ収集とともにトランスミッションデータも収集することができるものも知られている(例えば、特許文献2参照)。このようなPET装置では、エミッションデータ収集用検出器の他に、トランスミッションデータ収集用検出器と回転移動する点状線源とを備える。
また、PET装置とCT装置とを組み合わせたものでは、癌や腫瘍の位置を詳細に把握することができるが、時間分解能が低くその癌や腫瘍に関する経時変化の様子を詳細に把握することができなかった。
なお、光生体測定装置(NIRS)と、PET装置やSPECT装置やPET−CT装置とを組み合わせて画像診断を行ったとしても、表示中の表示画面とは別の表示画面を開くというように切り替えを行う必要があるので、多くの手間がかかっていた。
本発明の画像診断装置によれば、3次元形態画像データ作成部は、トランスミッションデータ収集用検出器で検出された放射線やX線に基づいて、被検体の頭皮表面を示す3次元形態画像データを作成して頭皮表面画像を表示する。
そして、医師等は、被検体の頭皮表面上に配置された送光プローブの位置と受光プローブの位置とに対応する頭皮表面画像中の位置を指定する。これにより、送光プローブと受光プローブと頭皮表面画像との位置関係が対応付けられ、測定関連位置算出部は、測定関連位置を算出して、頭皮表面画像中の測定関連位置に測定データを表示する。すなわち、頭皮表面画像上に測定データが重畳されて表示される。したがって、どの部分から得られた測定データであるかを把握しながら測定データを観察することができる。
そして、医師等は、測定データが表示された頭皮表面画像を観察しながら、特に観察したい頭皮表面画像中の任意の位置を指定する。これにより、ポジトロン断層画像表示制御部は、任意の位置が含まれるスライス位置となるポジトロン断層画像を表示する。したがって、医師等は、特に観察したい測定データに関係するポジトロン断層画像を呼び出すことができる。
また、本発明の画像診断装置は、前記測定関連位置は、送光プローブの位置と受光プローブの位置とを頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の中点の位置であるようにしてもよい。
また、本発明の画像診断装置は、前記測定データは、ヘモグロビン濃度とカラーとの対応関係を示すカラーテーブルに基づいて、色分けされたものであるようにしてもよい。
本発明の画像診断装置によれば、頭皮表面画像を所望の方向から見た画像となるように表示することができるので、特に注目したい頭皮表面画像で得られた測定データが中心にくるようにして表示することができる。
さらに、本発明の画像診断装置は、前記ポジトロン断層画像表示制御部は、前記ポジトロン断層画像中に前記任意の位置を中心とする円を表示するようにしてもよい。
本発明の画像診断装置によれば、癌や腫瘍の位置と、測定データが得られた位置との位置関係を容易に把握することができる。
画像診断装置1は、被検体Pを載置するための天板2と、天板2を移動させる駆動機構3と、NIRS(光生体測定装置)10と、PET装置20と、画像診断装置1全体の制御を行う制御部(コンピュータ)30とにより構成される。
ホルダ11は、4個の送光プローブ12a〜12dと4個の受光プローブ13a〜13dとを有し、送光プローブ12a〜12dと受光プローブ13a〜13dとが斜め方向に交互となるように配置されたものである。なお、送光プローブ12a〜12dと受光プローブ13a〜13dとの間の距離は、30mmである。また、4個の送光プローブ12a〜12dは、光を出射するものであり、一方、4個の受光プローブ13a〜13dは、光の量を検出するものである。
光検出部15は、4個の受光プローブ13a〜13dで受光した近赤外光(例えば、780nmと850nmとの2波長光)を個別に検出することにより、4個の受光信号(測定データ)をコンピュータ30に出力する。
天板2は、被検体Pを上面に載置し、駆動機構3によって上下(Z方向)に昇降移動したり、被検体Pの体軸(X方向)に沿って平行移動したりするように構成されている。このように構成することで、天板2に載置された被検体Pは、PETガントリ21のトンネル内部をX方向で通ることができるようになっている。
トランスミッションデータ用放射線検出器23は、蛍光体(シンチレータ)と光電子増倍管を接合させたシンチレーション検出器で構成されている。シンチレーション検出器は、被検体Pの体軸を取り囲むリング状であり、線源24から照射されて被検体Pを透過する放射線を検出するようにPETガントリ21の前部のトンネルの周りに配設されている。そして、トランスミッションデータ用放射線検出器23は、検出した放射線をシンチレータで光に変換し、光電子増倍管で光電変換した後、電気信号としてコンピュータ30に出力する。
また、CPU40が処理する機能をブロック化して説明すると、発光部14及び光検出部15を制御する送受光部制御部41と、天板2及び線源24を制御する撮影制御部47と、被検体Pの頭皮表面を示す3次元形態画像データを作成する3次元形態画像データ作成部42と、ポジトロン断層画像を再構成するポジトロン再構成部45と、ポインタ表示制御部43と、測定データが得られる位置に関する測定関連位置を算出する測定関連位置算出部44と、ポジトロン断層画像を表示するポジトロン断層画像表示制御部46とを有する。
また、メモリ35は、測定データ等を記憶する測定データ記憶領域35aと、形態映像データや3次元形態画像データ等を記憶する画像データ記憶領域35bと、ポジトロン断層画像を記憶するポジトロン断層画像記憶領域35cとを有する。
撮影制御部47は、天板2に駆動信号を出力するとともに、線源24に駆動信号を出力する。つまり、天板2に載置された被検体Pは、PETガントリ21のトンネル内部をX方向に所定の速度で通り、線源24は所定のタイミングで被検体Pの体軸を回転軸としてトンネルの周りを回転移動することになる。
図3は、トランスミッションデータ用放射線検出器23により得られた3方向となる2次元画像を示すデータである。ここで、形態映像データとは、被検体Pを示すものであり、信号の強度情報や位相情報等の数値を有する複数のピクセルから構成されるデータをいう。
そして、上述した抽出する方法としては、例えば、信号の強度情報や位相情報等の数値を有する複数のピクセルを用いることにより、領域拡張法、領域併合法、ヒューリスティック法等の画像領域分割方法、境界要素を連結して領域を抽出する方法、閉曲線を変形させて領域を抽出する方法等を利用する方法等が挙げられる。図4は、作成された被検体Pの頭皮表面を示す3次元形態画像データである。なお、操作者が入力装置32を用いて、所望の方向から見た頭皮表面画像51となるように、方向を変更して表示することができるようになっている。
例えば、医師等は、被検体Pの頭皮表面にホルダ11を装着して、その後、ホルダ11が装着された頭皮表面と、モニタ画面33aに表示された頭皮表面画像51とを目視で対比しながら、被検体Pの頭皮表面に装着されたホルダ11の4個の送光プローブ12a〜12dの位置と、4個の受光プローブ13a〜13dの位置とを観察しながら、頭皮表面画像51中の4個の送光プローブ12a〜12dの位置(白丸)と、4個の受光プローブ13a〜13dの位置(黒丸)とをポインタで指定する(図2,5参照)。
また、測定関連位置算出部44によって、どの送光プローブ12a〜12dと受光プローブ13a〜13dとについての測定関連位置53を算出すればよいかが認識されるように、従来のものと同様に、医師等は、予め組み合わせを示すテーブル等を作成して、メモリ35の測定データ記憶領域35aに記憶させておく。
このとき、測定データを表示する方法としては、例えば、測定関連位置53を中心とする直径30mmの円形の領域54に、入力装置32等によって任意の選択された時間において、全ヘモグロビン濃度とカラーとの対応関係を示すカラーテーブルに基づいて、全ヘモグロビン濃度(測定データ)を色分けして表示する方法等が挙げられる。そして、入力装置32等によって時間を変化させることにより、測定関連位置53での経時変化を観察したり、入力装置32等を用いて平均値を観察したりする。また、全ヘモグロビン濃度をオキシヘモグロビン濃度やデオキシヘモグロビン濃度に入力装置32等によって切り替えることにより、測定関連位置53での他の経時変化も観察する。
なお、画像診断装置1では、頭皮表面画像51を所望の方向から見た画像となるように、方向を変更可能として表示することができるので、測定関連位置53も移動されることになる。
ポジトロン断層画像表示制御部46は、測定データが表示された頭皮表面画像51中の任意の位置55がポインタで指定されることにより、任意の位置55が含まれるスライス位置となるポジトロン断層画像を表示する制御を行う。例えば、ポジトロン断層画像表示制御部46は、任意の位置55が含まれるXYスライス位置(軸位断)とYZスライス位置(冠状断)とZXスライス位置(矢状断)となる3枚のポジトロン断層画像56a〜56cを表示する。図7は、本発明に係る画像診断装置1により表示されたモニタ画面の一例を示す図である。モニタ画面33aには、頭皮表面画像51と、20個の測定データ#1〜#20と、3枚のポジトロン断層画像56a〜56cとが表示されている。頭皮表面画像51と20個の測定データ#1〜#20とは、左側領域に表示され、3枚のポジトロン断層画像56a〜56cは、右側領域に表示されている。3枚のポジトロン断層画像56a〜56cは、縦方向に並べられ、上から順番にXYスライス位置56aとYZスライス位置56bとZXスライス位置56cとなっている。そして、3枚のポジトロン断層画像56a〜56c中には、任意の位置55を中心とする半径30mmの円57a〜57cが重畳されて表示されている。さらに、任意の位置55におけるオキシヘモグロビン濃度とデオキシヘモグロビン濃度と全ヘモグロビン濃度の経時変化を示す測定データが表示されている。
まず、ステップS101の処理において、医師等は被検体Pの頭皮表面にホルダ11を配置するとともに、放射性医薬品(トレーサー)を投与された被検体Pを天板2に載置する。
次に、ステップS103の処理において、撮影制御部47は、天板2に駆動信号を出力するとともに、線源24に駆動信号を出力する。
次に、ステップS105の処理において、ポジトロン再構成部45は、エミッションデータ収集用検出器22で検出された電気信号(放射線)に基づいて、それぞれ異なるスライス位置となる複数のポジトロン断層画像を再構成するとともに、複数のポジトロン断層画像をポジトロン断層画像記憶領域35cに記憶させる。
次に、ステップS107の処理において、3次元形態画像データ作成部42は、モニタ画面33aに頭皮表面画像を表示する(図4参照)。
次に、ステップS109の処理において、測定関連位置算出部44は、測定データが得られる位置に関する測定関連位置53を算出して、頭皮表面画像51中の測定関連位置53に測定データを表示する(図6参照)。
次に、ステップS111の処理において、ポジトロン断層画像表示制御部46は、任意の位置55が含まれるスライス位置となるポジトロン断層画像を表示する(図7参照)。
次に、ステップS112の処理において、医師等はポジトロン断層画像を切り替えるか否かを判断する。医師等は切り替えると判断したときには、ステップS109の処理に戻る。
一方、医師等は切り替えないと判断したときには、本フローチャートを終了させる。
(1)上述した画像診断装置1では、線源24は、放射線をトンネルの中心軸に向かって照射する外部線源である構成としたが、X線をトンネルの中心軸に向かって照射する外部線源である構成としてもよい。
(2)上述した画像診断装置1では、任意の位置55が含まれるXYスライス位置とYZスライス位置とZXスライス位置となる3枚のポジトロン断層画像を表示する構成としたが、別のスライス位置となるポジトロン断層画像を表示する構成としてもよい。
(4)上述した画像診断装置1では、ある時間のみのポジトロン断層画像を取得する構成としたが、時間が異なるポジトロン断層画像を取得する構成としてもよい。そして、入力装置32等によって時間を変化させることにより、表示するポジトロン断層画像を変更してもよい。
11: ホルダ(送受光部)
12: 送光プローブ
13: 受光プローブ
22: エミッションデータ収集用検出器
23: トランスミッションデータ収集用検出器
24: 線源
41: 送受光部制御部
42: 3次元形態画像データ作成部
44: 測定関連位置算出部
45: ポジトロン再構成部
46: ポジトロン断層画像表示制御部
P: 被検体
T: 送光点
R: 受光点
M: 計測点
Claims (6)
- 被検体の頭皮表面上に配置される複数個の送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される複数個の受光プローブとを有する送受光部と、
前記送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、脳活動に関する測定データを得る送受光部制御部とを備える画像診断装置であって、
放射性薬剤が投与された被検体から発生する放射線を検出するリング状のエミッションデータ収集用検出器と、
前記エミッションデータ収集用検出器で検出された放射線に基づいて、それぞれ異なるスライス位置となる複数のポジトロン断層画像を再構成するポジトロン再構成部と、
線源から照射されて被検体を透過する放射線又はX線を、当該放射線又はX線の照射方向を変更しつつ連続的に検出していくトランスミッションデータ収集用検出器と、
前記トランスミッションデータ収集用検出器で検出された放射線又はX線に基づいて、前記被検体の頭皮表面を示す3次元形態画像データを作成して頭皮表面画像を表示する3次元形態画像データ作成部と、
前記被検体の頭皮表面上に配置された送光プローブの位置と受光プローブの位置とに対応する頭皮表面画像中の位置が指定されることにより、前記測定データが得られる位置に関する測定関連位置を算出して、前記頭皮表面画像中の測定関連位置に測定データを表示する測定関連位置算出部と、
前記測定データが表示された頭皮表面画像中の任意の位置が指定されることにより、前記任意の位置が含まれるスライス位置となるポジトロン断層画像を表示するポジトロン断層画像表示制御部とを備えることを特徴とする画像診断装置。 - 前記測定関連位置は、送光プローブの位置と受光プローブの位置とを頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の中点の位置であることを特徴とする請求項1に記載の画像診断装置。
- 前記測定データは、ヘモグロビン濃度とカラーとの対応関係を示すカラーテーブルに基づいて、色分けされたものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像診断装置。
- 前記頭皮表面画像は、所望の方向から見た画像となるように、当該方向を変更可能として表示されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像診断装置。
- 前記ポジトロン断層画像表示制御部は、前記任意の位置が含まれるXYスライス位置とYZスライス位置とZXスライス位置となる3枚のポジトロン断層画像を表示することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像診断装置。
- 前記ポジトロン断層画像表示制御部は、前記ポジトロン断層画像中に前記任意の位置を中心とする円を表示することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の画像診断装置。
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