JP5669889B2 - Biological information acquisition device - Google Patents
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Description
本発明は、生体情報取得装置に関する。 The present invention relates to a biological information acquisition apparatus.
一般に、エックス線、超音波、MRI(核磁気共鳴法)を用いた画像化装置が医療分野で多く使われている。一方、レーザーなどの光源から生体に照射した光を生体などの被検体内に伝播させ、その伝播光等を検知することで、生体内の情報を得る光イメージング装置の研究も医療分野で積極的に進められている。このような光イメージング技術の一つとして、Photoacoustic Tomography(PAT:光音響トモグラフィー)がある。 In general, imaging devices using X-rays, ultrasound, and MRI (nuclear magnetic resonance method) are widely used in the medical field. On the other hand, research on optical imaging devices that obtain in-vivo information by propagating light irradiated on a living body from a light source such as a laser into a subject such as a living body and detecting the propagating light is also active in the medical field. It is advanced to. One such optical imaging technique is Photoacoustic Tomography (PAT: Photoacoustic Tomography).
光音響トモグラフィーとは、光源から発生したパルス光を被検体に照射し、被検体内で伝播・拡散した光のエネルギーを吸収した生体組織から発生した音響波の時間による変化を、被検体を取り囲む複数の個所で検出し、得られた信号を数学的に解析処理し、被検体内部の光学特性値に関連した情報を可視化する技術である。これにより、被検体内の光照射によって生じた初期圧力発生分布あるいは光学特性値分布、特に光エネルギー吸収密度分布などを得ることができ、悪性腫瘍場所の特定などに利用できる。 Photoacoustic tomography surrounds the subject with time-dependent changes in the acoustic wave generated from the living tissue that has absorbed the energy of the light propagated and diffused within the subject by irradiating the subject with pulsed light generated from the light source. It is a technique for visualizing information related to optical characteristic values inside a subject by detecting the signals at a plurality of locations and mathematically analyzing the obtained signals. As a result, an initial pressure generation distribution or optical characteristic value distribution generated by light irradiation in the subject, particularly a light energy absorption density distribution, and the like can be obtained, and can be used for specifying a malignant tumor location.
一般に、光音響トモグラフィーでは、被検体に対して、被検体全体を取り囲む、閉じられた空間表面、特に球状測定表面の様々な点において、音響波の時間変化を理想的な音響検出器(広帯域・点検出)を用いて測定できれば、理論的には光照射により生じた初期音圧分布を完全に可視化できる。しかしながら、現実の被検体では、被検体全体を囲む、閉じた空間表面全体で、音響波検出情報を得ることは不可能である。そのため、図1のような平板型測定系などが用いられる場合がある。図1において、1は音響波検出器、2は光吸収体あるいは音響波発生源、3は被検体、4は画像再構成領域、5は音響波である。このような平板型測定系においても、パルス光照射により発生した圧力による初期圧力分布を可視化する領域4に対して十分に大きな領域(理想的には無限表面)で音響波を測定できれば、音響波の発生源分布をほぼ再現できることが数学的に知られている(非特許文献1参照)。
In general, in photoacoustic tomography, the time variation of an acoustic wave is measured with respect to an object at various points on a closed space surface, particularly a spherical measurement surface, which surrounds the entire object. If it can be measured using (point detection), theoretically, the initial sound pressure distribution generated by light irradiation can be completely visualized. However, in an actual subject, it is impossible to obtain acoustic wave detection information on the entire closed space surface surrounding the whole subject. For this reason, a flat type measurement system as shown in FIG. 1 may be used. In FIG. 1, 1 is an acoustic wave detector, 2 is a light absorber or acoustic wave generation source, 3 is a subject, 4 is an image reconstruction area, and 5 is an acoustic wave. Even in such a flat plate type measurement system, if an acoustic wave can be measured in a sufficiently large area (ideally an infinite surface) with respect to the
しかしながら、音響波の測定領域を大きくするために、音響波検出器1のサイズを大きくし、その中に含まれる検出器の素子数を増やすと、それを制御する電子制御システムが大規模になり、結果として、非常に高価なシステムとなる。また、素子数の多い大きな音響波検出器を製造する場合には、製造が容易な小さな素子群に分割して作製し、複数配列することにより大きな音響波検出器を作成する方法がとられる。 However, if the size of the acoustic wave detector 1 is increased and the number of detector elements included in the acoustic wave detector 1 is increased in order to increase the acoustic wave measurement region, the electronic control system for controlling the size becomes large. The result is a very expensive system. Further, when a large acoustic wave detector having a large number of elements is manufactured, a method in which a large acoustic wave detector is manufactured by dividing into small element groups that are easy to manufacture and arranging a plurality of elements is used.
しかしながら、素子数が膨大になるとそれぞれの素子からの電気信号を外部に送る配線ケーブルの制約上(ケーブルが太くなる)、すべての素子は配線されない場合がある。さらに、分割した素子群の間には素子のクロストークを低減するための溝(境界部)が設けられていて、その領域は音響波を検出できない。 However, when the number of elements becomes enormous, all the elements may not be wired due to restrictions on the wiring cables that send electric signals from the respective elements to the outside (the cables become thicker). Furthermore, a groove (boundary portion) for reducing crosstalk of elements is provided between the divided element groups, and an acoustic wave cannot be detected in that region.
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、最終的に得られる生体情報画像において、音響波検出器内で同時に検出できるサイズや素子数が制限されても、より実際の音響波の発生源分布に近い画像を再構成することのできる生体情報取得装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention has a more realistic distribution of acoustic wave sources even if the size and number of elements that can be detected simultaneously in the acoustic wave detector are limited in the finally obtained biological information image. It is an object of the present invention to provide a biological information acquisition apparatus that can reconstruct a close image.
本発明の被検体情報取得装置は、被検体から発生した音響波を検出し電気信号に変換する素子を複数配列した音響波検出器と、前記音響波検出器を第1の位置から第2の位置に移動させる移動制御手段と、前記電気信号に基づき被検体情報画像を再構成する信号処理装置と、を有する被検体情報取得装置であって、前記音響波検出器は、前記第1の位置で音響波を検出し、前記移動制御手段により前記第1の位置では前記素子が位置していない個所に前記第2の位置では前記素子が位置するように前記素子を移動した後、前記第2の位置で音響波を検出し、前記第1の位置から前記第2の位置への前記素子の移動幅は、移動方向における前記素子の幅の整数倍であり、前記信号処理装置は、前記第1の位置で得た電気信号と前記第2の位置で得た電気信号とを結合し、該結合した信号から被検体情報画像を再構成することを特徴とする。 An object information acquiring apparatus according to the present invention includes an acoustic wave detector in which a plurality of elements that detect an acoustic wave generated from an object and convert it into an electrical signal are arranged, and the acoustic wave detector is moved from a first position to a second position. A subject information acquisition device comprising: a movement control means for moving to a position; and a signal processing device for reconstructing a subject information image based on the electrical signal, wherein the acoustic wave detector is the first position. After the acoustic wave is detected by the movement control means, the element is moved so that the element is positioned at the second position where the element is not positioned at the first position, and then the second An acoustic wave is detected at a position, and the movement width of the element from the first position to the second position is an integral multiple of the width of the element in the movement direction, and the signal processing device The electrical signal obtained at position 1 and the second position And combining the electrical signals, characterized in that to reconstruct the object information image from the combined signal.
本発明の生体情報取得装置においては、音響波検出器内で同時に計測できるサイズや素子数が制限されても、より実際の音響波の発生源分布に近い画像を再構成することのできる生体情報取得装置を提供できる。 In the biological information acquisition apparatus of the present invention, even if the size and the number of elements that can be simultaneously measured in the acoustic wave detector are limited, the biological information that can reconstruct an image closer to the actual acoustic wave source distribution An acquisition device can be provided.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図2は、本発明の生体情報取得の実施形態について示したものである。ここでは、図2に基づいて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。本実施の形態で説明する生体情報取得装置は悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを目的として、生体情報の画像化を可能とするものである。本発明において生体情報とは、音響波の発生源分布であり、生体内の初期圧力分布、あるいはそれから導かれる光学特性値分布及び、それらの情報から得られる生体組織を構成する物質の濃度分布を示す。例えば、物質の濃度分布とは酸素飽和度などである。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows an embodiment of biometric information acquisition according to the present invention. Here, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. The biological information acquisition apparatus described in the present embodiment enables imaging of biological information for the purpose of diagnosis of malignant tumors, vascular diseases, and the like, and follow-up of chemical treatment. In the present invention, biological information is the distribution of acoustic wave sources, including the initial pressure distribution in the living body, or the optical characteristic value distribution derived therefrom, and the concentration distribution of substances constituting the living tissue obtained from the information. Show. For example, the substance concentration distribution is oxygen saturation.
本実施形態における生体情報取得装置は、光12を被検体13に照射する光源11と、光源11から照射された光12を被検体13に導くレンズなどの光学装置14と、血管などの光吸収体15が光のエネルギーの一部を吸収して発生した音響波16を検出し電気信号に変換する音響波検出器17と、前記電気信号を増幅やデジタル変換などを行う電子制御システム18、生体情報に関する画像を構築する信号処理装置19及び、その画像を表示する表示装置20、音響波検出器17を移動制御するシステム21から構成される。
The biological information acquisition apparatus according to this embodiment includes a light source 11 that irradiates a
なお、光12をパルス化して被検体に照射することにより、生体内部にある光吸収体15からは音響波16が発生する。これは、パルス光の吸収により、吸収体の温度が上昇し、その温度上昇により体積膨張が起こり、音響波が発生するためである。また、このときの光パルスの時間幅は光吸収体15に吸収エネルギーを効率に閉じ込めるために、熱・ストレス閉じ込め条件が当てはまる程度にすることが好ましい。典型的には数から数十ナノ秒程度である。発生した音響波16は音響波検出器17により検出され、検出された電気信号は制御システムにより処理される。また、音響波検出器17は移動制御システム21で機械的に移動しながら音響波16を様々な場所で測定できるように構成されている。さらに、PCなどの信号処理装置19により、その電気信号は生体情報画像へと変換され、ディスプレイなどの画像表示装置20に表示される。
Note that an
次に、本発明の生体情報取得装置における音響波検出器の移動制御方法に関する説明を行う。図3は、図2の音響波検出器17の一例であり、被検体13と接する面側から見た模式図である。
Next, the movement control method of the acoustic wave detector in the biological information acquisition apparatus of the present invention will be described. FIG. 3 is an example of the
図3において、31は音響波検出器全体、32は素子を示している。図3の音響波検出器31は、素子32が千鳥状(素子と空隙とが交互)に配列されている。このような素子配列をした音響波検出器31を、移動方向(X方向)における素子の幅の分だけずらして移動させると、図4に示されるように見かけ上、素子の配列中に空隙を設けずに素子を配列した形態と素子数は同じになる。なお、ここで言う空隙とは音響波を電気信号として、電気システムに送ることができない領域のことであり、配線されていない素子も空隙と考える。つまり、見かけ上、音響波検出器には素子が詰まって配置されているが、配線されていない素子は電気信号をシステムに18の電子制御システムに送信できないため空隙となる。図4において、33は移動前(第1の位置)の音響波検出器の検出領域で、34は移動後(第2の位置)の音響波検出器の検出領域である。35は音響波検出器移動後の音響波検出領域が移動前の音響波検出領域と重複する領域を示している。 In FIG. 3, 31 indicates the entire acoustic wave detector, and 32 indicates the element. In the acoustic wave detector 31 of FIG. 3, the elements 32 are arranged in a staggered manner (elements and gaps are alternately arranged). When the acoustic wave detector 31 having such an element arrangement is moved while being shifted by the width of the element in the movement direction (X direction), an apparent gap is formed in the element arrangement as shown in FIG. The number of elements is the same as the arrangement of elements without providing them. In addition, the space | gap said here is an area | region which cannot send an acoustic wave to an electrical system as an electrical signal, and the element which is not wired is also considered as a space | gap. In other words, the acoustic wave detector is apparently arranged in a packed element, but the unwired element becomes a gap because it cannot transmit an electrical signal to the 18 electronic control system. In FIG. 4, 33 is a detection region of the acoustic wave detector before movement (first position), and 34 is a detection region of the acoustic wave detector after movement (second position). Reference numeral 35 denotes an area where the acoustic wave detection area after the acoustic wave detector moves overlaps with the acoustic wave detection area before the movement.
なお、素子の配列に関しては、ここで示した千鳥状配置に限定されるものではない。例えば、列ごとに素子と空隙が順に並んでいる形態でも良く、音響波検出器の移動により、空隙を設けずに密に配列した場合の素子数と同じになれば、どのような配列を用いてもかまわない。つまり、音響波検出器の移動により、移動前(第1の位置)は空隙であった個所が、移動後(第2の位置)では素子が対応するように配列されていればよい。 Note that the arrangement of the elements is not limited to the staggered arrangement shown here. For example, it may be a form in which elements and gaps are arranged in order for each row. If the number of elements is the same when the acoustic wave detector is moved and densely arranged without providing gaps, any arrangement is used. It doesn't matter. In other words, it is only necessary that the acoustic wave detectors are arranged so that the elements corresponding to the gap before the movement (first position) correspond to the elements after the movement (second position).
また、画像の再構成のしやすさの観点から、前記空隙は素子の寸法の整数倍の大きさであることが好ましく、音響波検出器の移動幅は素子の寸法(移動方向における素子の幅)の整数倍であることが好ましい。 Further, from the viewpoint of ease of image reconstruction, the gap is preferably an integer multiple of the element size, and the moving width of the acoustic wave detector is the element size (the element width in the moving direction). ) Is preferably an integer multiple of.
図5(a)は音響波検出器上にある初期音響波発生源分布の一例を示している。ここで64は音響波発生源である。64から発生した音響波を図3で示した音響波検出器で移動制御せずに検出し、画像を従来手法であるタイムドメインアルゴリズムあるいはフーリエドメインアルゴリズムなどの画像再構成手法を用いて再構成した画像の概念図を図5(b)に示す。図5(b)において、65は再構成された音響波発生源の形状を示している。ここで、Daは再構成された音響波発生源の直径を示している。次に、図5(c)は図3の音響波検出器を1素子分だけ移動し、移動前後での音響波の情報を用いて再構成した画像の概念図である。ここでも、再構成手法としては従来手法であるタイムドメイン法あるいはフーリエドメイン法を用いることができる。なお、移動前後でのデータは結合され、それぞれの計測素子位置にあわせた情報として扱われ、画像再構成を行う。図において、66は再構成された音響波発生源の形状、Dbは再構成された音響波発生源の直径を示している。これらを比べると、65より66の方が実際の音響波発生源である64の形状に近いものが再現され、直径も小さい。これは、音響波検出器を素子の幅だけ移動して移動前後で音響波検出領域に重なりをもたせ、画像を再構成するときに使う素子の見かけ上の数を増やすことができる(空隙の無い音響波検出器と同様の信号入力が可能となる)ためである。その結果、画像再構成の制度が上がり、音響波検出器のサイズや素子数が制限されていても音響波の発生源の位置と大きさを高精度に画像化できる。 FIG. 5A shows an example of an initial acoustic wave source distribution on the acoustic wave detector. Here, 64 is an acoustic wave generation source. The acoustic wave generated from 64 is detected without movement control by the acoustic wave detector shown in FIG. 3, and the image is reconstructed using a conventional image reconstruction method such as a time domain algorithm or a Fourier domain algorithm. A conceptual diagram of the image is shown in FIG. In FIG.5 (b), 65 has shown the shape of the reconstructed acoustic wave generation source. Here, D a represents the diameter of the acoustic wave source that is reconstructed. Next, FIG. 5C is a conceptual diagram of an image reconstructed by using the acoustic wave information before and after the movement of the acoustic wave detector of FIG. 3 by one element. Here again, the time domain method or the Fourier domain method, which is a conventional method, can be used as the reconstruction method. Note that the data before and after the movement are combined and treated as information in accordance with the position of each measuring element, and image reconstruction is performed. In the figure, 66 is the shape of the acoustic wave generating source is reconstructed, D b represents the diameter of the acoustic wave source that is reconstructed. Comparing these, 66 is closer to the shape of 64 which is the actual acoustic wave generation source than 65, and the diameter is smaller. This is because the acoustic wave detector is moved by the width of the element so that the acoustic wave detection area is overlapped before and after the movement, and the apparent number of elements used when reconstructing an image can be increased (no gap) This is because the same signal input as the acoustic wave detector is possible. As a result, the image reconstruction system is improved, and the position and size of the acoustic wave generation source can be imaged with high accuracy even if the size and the number of elements of the acoustic wave detector are limited.
また、小さな素子群を複数配列して大きな音響波検出器を作成する場合、小さな素子群の間に音響波を検出できない境界部が設けられるが、この境界部を上記空隙部として構成すれば、境界部を大きくすることでき、製造が容易になる。 In addition, when creating a large acoustic wave detector by arranging a plurality of small element groups, a boundary part that cannot detect acoustic waves is provided between the small element groups, but if this boundary part is configured as the gap part, The boundary can be enlarged, and manufacturing is facilitated.
さらに、空隙部に光ファイバ等で光源を配置することで配列した音響波検出器側から光を照射することも容易となる。被検体に光を照射して音響波を発生させる方法の場合、音響波検出器外側から光を照射すると、音響波検出器が大きい場合、その直下に光を伝播させるのが困難となり、画質の低下となる。一方、上記のように音響波の検出素子内から光を照射できれば、音響波検出器直下にも光を照射でき、再構成画像の品質向上に有効である。 Furthermore, it becomes easy to irradiate light from the acoustic wave detector side arranged by arranging a light source with an optical fiber or the like in the gap. In the method of generating acoustic waves by irradiating the subject with light, if light is irradiated from the outside of the acoustic wave detector, if the acoustic wave detector is large, it becomes difficult to propagate the light directly below it, Decrease. On the other hand, if light can be irradiated from within the acoustic wave detection element as described above, light can be irradiated directly under the acoustic wave detector, which is effective in improving the quality of the reconstructed image.
次に、本実施形態を具体的に説明する。 Next, this embodiment will be specifically described.
図2において、光源11は生体を構成する成分のうち特性の成分に吸収される特定の波長の光を照射することを目的とする。ただし、光源は本発明の生体情報取得装置と一体として設けられていても良いし、光源を分離して別体として設けられていても良い。光源としては数ナノから数百ナノ秒オーダーのパルス光を発生可能なパルス光源を少なくとも一つは備える。なお、検出する音響波の音圧が小さくてよい場合は、上記で記述したオーダーのパルス光ではなく、サイン波など時間的に強度が変化する光であればよい。光源としては大きな出力が得られるレーザーが好ましいが、レーザーのかわりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なレーザーを使用することができる。 In FIG. 2, the light source 11 is intended to irradiate light of a specific wavelength that is absorbed by a characteristic component among the components constituting the living body. However, the light source may be provided integrally with the biological information acquisition apparatus of the present invention, or may be provided separately from the light source. As the light source, at least one pulse light source capable of generating pulsed light on the order of several nanometers to several hundred nanoseconds is provided. In the case where the sound pressure of the acoustic wave to be detected may be small, it is not limited to the pulse light of the order described above, but may be light having a temporally changing intensity such as a sine wave. Although a laser capable of obtaining a large output is preferable as the light source, a light emitting diode or the like can be used instead of the laser. As the laser, various lasers such as a solid laser, a gas laser, a dye laser, and a semiconductor laser can be used.
なお、本実施形態においては、光源11が一つである例を示しているが、複数の光源を用いても良い。その場合は、生体に照射する光の照射強度を上げるため、同じ波長を発振する光源を複数用いても良いし、光学特性値分布の波長による違いを測定するために、発振波長の異なる光源を複数個用いても良い。なお、光源11として、発振する波長の変換可能な色素やOPO(Optical Parametric Oscillators)やチタンサファイヤ及びアレキサンドライトの結晶を用いることができれば、光学特性値分布の波長による違いを測定することも可能になる。使用する光源の波長に関しては、生体内において吸収が少ない700nmから1100nmの領域が好ましい。ただし、比較的生体表面付近の生体組織の光学特性値分布を求める場合は、上記の波長領域よりも範囲の広い、例えば400nmから1600nmの波長領域を使用することも可能である。 In the present embodiment, an example in which there is one light source 11 is shown, but a plurality of light sources may be used. In that case, a plurality of light sources that oscillate the same wavelength may be used in order to increase the irradiation intensity of the light that irradiates the living body. A plurality may be used. In addition, if the light source 11 can use a oscillating wavelength-convertible dye, OPO (Optical Parametric Oscillators), titanium sapphire, or alexandrite crystals, it is possible to measure the difference in optical characteristic value distribution depending on the wavelength. . Regarding the wavelength of the light source to be used, a region of 700 nm to 1100 nm, which is less absorbed in the living body, is preferable. However, when obtaining the optical characteristic value distribution of the living tissue relatively near the surface of the living body, it is also possible to use a wavelength region having a wider range than the above wavelength region, for example, a wavelength region of 400 nm to 1600 nm.
図2の12は光源から照射された光であり、光導波路などを用いて、伝搬させることも可能である。図で示してはいないが光導波路としては、光ファイバが好ましい。光ファイバを用いる場合は、それぞれの光源に対して複数の光ファイバを使用して、生体表面に光を導くことも可能であるし、複数の光源からの光を一本の光ファイバに導き、一本の光ファイバのみを用いて、すべての光を生体に導いても良い。図2の14は光学部品であり、主に光を反射されるミラーや光を集光したり拡大したり、形状を変化させるレンズなどを意味している。このような光学部品は、所望の形状で光源から発せられた光12が被検体13に照射されれば、どのようなものを用いてもかまわない。なお、一般的に光はレンズで集光させるより、ある程度の面積に広げる方が好ましい。また、光を被検体に照射する領域は移動可能であることが好ましい。言い換えると、本発明の生体情報取得装置は、光源から発生した光が被検体上を移動可能となるように構成されていることが好ましい。移動可能であることにより、より広範囲に光を照射することができる。また、光を被検体に照射する領域(被検体に照射される光)は、音響波検出器と同期して移動するとさらに好ましい。光を被検体に照射する領域を移動させる方法としては、上記可動式ミラー等を用いて移動させてもよいが、光源自体を機械的に移動させてもよい。
被検体13としては、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを目的としているため、人体や動物の乳房や指・手足など診断の対象ならばそのようなものを被検体として用いることができる。被検体13の光吸収体としては、被検体内で吸収係数が高いものを示し、例えば、人体が測定対象であればヘモグロビンやそれを含む多く含む血管あるいは新生血管を多く含む悪性腫瘍である。 The subject 13 is intended for diagnosis of human or animal malignant tumors or vascular diseases, or for the follow-up of chemical treatment, and so on if it is the subject of diagnosis such as breasts, fingers or limbs of the human body or animals. Can be used as a subject. The light absorber of the subject 13 indicates a substance having a high absorption coefficient in the subject. For example, if the human body is a measurement target, it is a malignant tumor containing hemoglobin, a blood vessel containing a lot of it, or a lot of new blood vessels.
図2の音響波検出器17は被検体内を伝播した光のエネルギーの一部を吸収した物体から発生した音響波を検知し、電気信号に変換するものである。本発明における音響波検出器は、圧電現象を用いたトランスデューサー、光の共振を用いたトランスデューサー、容量の変化を用いたトランスデューサーなど音響波を検知できるものであれば、どのような音響波検出器を用いてもよい。
The
なお、本発明の生体情報取得装置における音響波検出器は、図3で示されたような2次元的に素子が配置したものがよい。このような2次元配列素子を用いることで、同時に複数の場所で音響波を検出することができ、検出時間を短縮できると共に、被検体の振動などの影響を低減できる。また、音響波検出器17と被検体との間には、図示してはしないが音響波の反射を抑えるためのジェルや水などの音響インピーダンスマッチング剤を使うことが望ましい。
The acoustic wave detector in the biological information acquisition apparatus of the present invention is preferably one in which elements are two-dimensionally arranged as shown in FIG. By using such a two-dimensional array element, acoustic waves can be detected simultaneously at a plurality of locations, the detection time can be shortened, and influences such as vibration of the subject can be reduced. In addition, although not shown, it is desirable to use an acoustic impedance matching agent such as gel or water for suppressing reflection of acoustic waves between the
図2の音響波検出器の移動制御システム21は、通常のモーターなどを用いた駆動ステージとステージコントローラーが使われるが、音響波検出器17を2次元的に操作できればどのようなものを用いてもかまわない。
The movement control system 21 of the acoustic wave detector shown in FIG. 2 uses a drive stage and a stage controller that use a normal motor or the like, but any type can be used as long as the
本発明の音響波検出器は、静止→検出→移動を繰り返すステップアンドリピート式に位置決めをして移動し、停止状態で音響波を検出する。この1つの位置での停止状態で音響波の受信は複数回行うことが好ましい。複数の信号の平均値を利用することにより、ノイズの少ない画像を再構成することができる。 The acoustic wave detector of the present invention is positioned and moved in a step-and-repeat manner that repeats stationary → detection → movement, and detects an acoustic wave in a stopped state. It is preferable to receive the acoustic wave a plurality of times in a stopped state at this one position. By using the average value of a plurality of signals, an image with less noise can be reconstructed.
図2の電子制御システム18は音響波検出器17より得られた電気信号を増幅し、それをアナログからデジタルに変換する。図2の信号処理装置19は電子制御システムから得られたデータを記憶し、それを演算手段により、光学特性値分布の画像データに変換できるものであればどのようなものを用いてもよい。例えば、様々なデータを解析できるコンピューターなどが使用できる。なお、データ解析手法(画像再構成手法)としては通常の光音響トモグラフィーで使われているフィルタ補正逆投影法、フーリエ変換法、球状ラドン変換法、合成開口法などを用いることができる。図2の画像表示装置は信号処理装置で作られた画像データを表示できれば、どのようなものでも用いることができる。たとえば、液晶ディスプレイなどを利用できる。
The
なお、複数の波長の光を用いた場合は、それぞれの波長に関して、上記のシステムにより被検体内の吸収係数分布を算出する。そして、それらの値と生体組織を構成する物質(グルコース、コラーゲン、酸化・還元ヘモグロビンなど)固有の波長依存性とを比較することによって、生体を構成する物質の濃度分布を画像化することも可能である。 When light having a plurality of wavelengths is used, the absorption coefficient distribution in the subject is calculated by the above system for each wavelength. It is also possible to image the concentration distribution of the substances that make up the living body by comparing these values with the wavelength dependence of the substances that make up the living tissue (glucose, collagen, oxidized / reduced hemoglobin, etc.) It is.
11 光源
12 光
3、13 被検体
14 光学部品
2、15、35、64 光吸収体あるいは初期圧力分布
5、16、 音響波
1、17、31 音響波検出器
18 電子制御システム
19 信号処理装置
20 画像表示装置
21 移動制御システム
4 画像化領域
32 素子
33 音響波検出器移動前の検出領域
34 音響波検出器移動後の検出領域
65、66 画像化された初期圧力分布
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (6)
前記音響波検出器は、前記第1の位置で音響波を検出し、前記移動制御手段により前記第1の位置では前記素子が位置していない個所に前記第2の位置では前記素子が位置するように前記素子を移動した後、前記第2の位置で音響波を検出し、
前記第1の位置から前記第2の位置への前記素子の移動幅は、移動方向における前記素子の幅の整数倍であり、
前記信号処理装置は、前記第1の位置で得た電気信号と前記第2の位置で得た電気信号とを結合し、該結合した信号から被検体情報画像を再構成することを特徴とする被検体情報取得装置。 An acoustic wave detector in which a plurality of elements for detecting an acoustic wave generated from a subject and converting it into an electrical signal are arranged; a movement control means for moving the acoustic wave detector from a first position to a second position; A subject information acquisition device having a signal processing device for reconstructing a subject information image based on an electrical signal,
The acoustic wave detector detects an acoustic wave at the first position, and the element is positioned at the second position where the element is not positioned at the first position by the movement control means. And after detecting the acoustic wave at the second position,
The movement width of the element from the first position to the second position is an integer multiple of the width of the element in the movement direction;
The signal processing apparatus combines the electrical signal obtained at the first position and the electrical signal obtained at the second position, and reconstructs an object information image from the combined signal. Subject information acquisition apparatus.
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