JP5725781B2 - 被検体情報取得装置 - Google Patents
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Description
Tomography)が提案されている(非特許文献1参照)。本明細書中では光音響トモグラ
フィーのことをPATとも記述する。
光源から発生したパルス光が生体に照射されると、パルス光は生体内で拡散しながら伝播する。生体組織内に含まれる吸収体は、伝播してきたパルス光のエネルギーを吸収して音響波を発生する。音響波信号を解析処理することにより、生体内の光学特性分布、特に光エネルギー吸収密度分布を得ることができる。
照)。
被検体に光が照射されることにより発生する音響波を検出して検出信号を出力する複数の素子を含むプローブと、
前記複数の素子が出力した検出信号に基づいて被検体の情報を取得する信号処理部と、
を有し、
前記光は前記被検体に対して前記プローブ側から照射され、
前記信号処理部は、前記被検体に前記光が照射されたのち所定の時間が経過する前に前記複数の素子の一部の素子から出力された検出信号を使用せず、前記複数の素子の残りの素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号を使用して被検体の情報を取得し、
前記一部の素子は、被検体の前記プローブ側の表面のうち、前記光が照射される領域である明視野照明領域が、視野角の中に含まれる明視野配置素子であり、
前記残りの素子は、前記明視野照明領域が、視野角の中に含まれない暗視野配置素子である
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体に光が照射されることにより発生する音響波を検出して検出信号を出力する複数の素子を含むプローブと、
前記複数の素子が出力した検出信号に基づいて前記被検体の情報を取得する信号処理部と、
を有し、
前記光は前記被検体に対して前記プローブ側から照射され、
前記信号処理部は、
前記プローブと前記被検体の第1の深さとの間の領域については、前記複数の素子の一部の素子から出力された検出信号を使用せず、前記複数の素子の残りの素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号を使用して前記被検体の情報を取得し、
前記一部の素子は、前記被検体の前記プローブ側の表面のうち、前記光が照射される領域である明視野照明領域が、視野角の中に含まれる明視野配置素子であり、
前記残りの素子は、前記明視野照明領域が、視野角の中に含まれない暗視野配置素子である
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体に光が照射されることにより発生する音響波を検出して検出信号を出力する複数の素子を含むプローブと、
前記複数の素子が出力した検出信号に基づいて前記被検体の情報を取得する信号処理部と、
を有し、
前記光は前記被検体に対して前記プローブ側から照射され、
前記信号処理部は、
前記複数の素子の一部の素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号、および、前記複数の素子の残りの素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号をそれぞれ所定の寄与度で使用して前記被検体の情報の取得を行うものであり、
前記被検体に前記光が照射されたのちの時間が経過するほど、前記一部の素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号の寄与度を、前記残りの素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号に対して大きくし、
前記一部の素子は、前記被検体の前記プローブ側の表面のうち、前記光が照射される領域である明視野照明領域が、視野角の中に含まれる明視野配置素子であり、
前記残りの素子は、前記明視野照明領域が、視野角の中に含まれない暗視野配置素子である
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
図1の光音響波測定装置は、平板105を挟んで被検体である乳房101と対向する側に超音波プローブ104及び照明系103を配置した、後方検出型配置をとる。照射光は超音波プローブ104側から被検体の中を102で示すように照明される。装置はまた、超音波プローブが受信した信号の増幅やデジタル変換、画像構成等を行う信号処理部106を持つ。
号の増幅やデジタル変換、画像構成等を行う信号処理部206を持つ。
(圧電素子)は電極302に挟まれ、前面には振動板の振動を被検体に効率よく音波を伝え
るために整合層304を入れる。後面には、振動板303の共振を抑えるためのバッキング材301をつけている。バッキング材301がないと振動板303の共振のために,リンギングの多い
送受信波形になり距離方向の分解能が悪くなる。特に圧電素子を用いた超音波プローブでは、超音波プローブ内部の部材の音響インピーダンス(z)が異なるため、強いパルス信号を受信した場合その信号に基づくリンギングを除去することが困難である。また、中心周波数の低い超音波プローブほど距離分解能は低下する。
P1=Γ・μa・Φ …(1)
ここで、Γは弾性特性値であるグリューナイセン(Gruneisen)係数であり、体積膨張
係数(β)と音速(c)の二乗の積を比熱(Cp)で割ったものである。μaは吸収体の吸収係数である。Φは局所的な領域での光量(吸収体に照射された光量)である。
検体内部の各箇所で行うことにより、吸収係数分布に応じた被検体の画像構成が可能となる。吸収係数分布は、例えば生体の場合、酸化ヘモグロビンなどの物質分布を反映しているので、画像構成により被検体内部の状況を知ることができる。
ない領域が暗視野照明領域406となる。明視野照明領域405に対向する所に位置する超音波素子を明視野配置素子401、暗視野照明領域406の対向する所に位置する超音波素子を暗視野配置素子402とする。
の、被検体界面における視野の端部の位置が、暗視野照明領域405と明視野照明領域406の境界となるようにする。このようにすることで、暗視野配置素子402の前面は完全に暗視
野照明領域406となる。一方、明視野配置素子401の視野角内部には、明視野照明領域405
だけでなく、少なくとも一部は暗視野照明領域406が存在することになる。
どに依存する。本実施形態では、最大音圧の1/2までの強度で受信できる角度を視野角と
する。このような視野角に基づいて、上述した明視野配置素子401及び暗視野配置素子402の境界が決定される。明視野配置素子401及び暗視野配置素子402の位置は、使用する素子の指向性と、超音波プローブと生体間の平板の厚さに依存して変化する。
に照射される光線502は、50mm角の均一光量分布を有する。ここでは、光線502をモデル生体501に照射した場合の光分布を、モンテカルロシミュレーションにより確認した。
の光量がほぼ一致する。これは、被検体深部では拡散により光量が減少するものの、被検体界面の照射領域前方(被検体深部)の位置では比較的大きな光量を得ることが可能であることを示す。
までの信号を利用しない。背景信号は、光照射の影響が無い場合でも被検体の活動等により発せられ、検出される信号である。光照射から時刻tが経過するまでの期間が、本発明の所定の時間に相当する。
画像構成することにより良好な光音響信号分布を描出することができる。ここで、素子群Aが取得した信号にはリンギングの影響は少ないため、図6の信号601に相当する期間に
おいても、画像構成に用いることができる。生体領域が広い場合は、超音波プローブを走査して信号を取得する。超音波プローブに対する照射領域を変えずに、所望の領域を走査しながら光音響信号を測定することにより生体全体を測定することが可能である。
m角程度となる。ここに示した適当な素子サイズは、測定の目的が、測定対象が広く測定時間の短縮を目指した目的の場合を示している。例としては、中心周波数1MHz,分解能1mm程度を想定した1mm角の正方形状超音波素子が2次元に配列した素子を用いる。
限定箇所を高精細に測定することが目的の場合は、素子サイズは更に小さい方が好ましい。
る。暗視野配置の素子の両側に、明視野配置される素子701が位置する。
に明視野配置される素子701が位置する。
Claims (12)
- 被検体に光が照射されることにより発生する音響波を検出して検出信号を出力する複数の素子を含むプローブと、
前記複数の素子が出力した検出信号に基づいて被検体の情報を取得する信号処理部と、
を有し、
前記光は前記被検体に対して前記プローブ側から照射され、
前記信号処理部は、前記被検体に前記光が照射されたのち所定の時間が経過する前に前記複数の素子の一部の素子から出力された検出信号を使用せず、前記複数の素子の残りの素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号を使用して被検体の情報を取得し、
前記一部の素子は、被検体の前記プローブ側の表面のうち、前記光が照射される領域である明視野照明領域が、視野角の中に含まれる明視野配置素子であり、
前記残りの素子は、前記明視野照明領域が、視野角の中に含まれない暗視野配置素子である
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記信号処理部は、前記被検体に前記光が照射されたのち前記所定の時間が経過した以降に前記明視野配置素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号と、前記暗視野配置素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号とを使用して前記被検体の情報を取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。 - 前記信号処理部は、前記被検体に前記光が照射されたのち前記所定の時間が経過した以降に前記暗視野配置素子から出力された検出信号を使用せず、前記明視野配置素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号を使用して前記被検体の情報を取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。 - 前記所定の時間とは、前記被検体が光照射を受けたときに前記被検体の表面から発した音響波のリンギングに基づく検出信号の強度が、前記被検体の背景信号の強度まで減衰する
のに要する時間である
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 被検体に光が照射されることにより発生する音響波を検出して検出信号を出力する複数の素子を含むプローブと、
前記複数の素子が出力した検出信号に基づいて前記被検体の情報を取得する信号処理部と、
を有し、
前記光は前記被検体に対して前記プローブ側から照射され、
前記信号処理部は、
前記プローブと前記被検体の第1の深さとの間の領域については、前記複数の素子の一部の素子から出力された検出信号を使用せず、前記複数の素子の残りの素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号を使用して前記被検体の情報を取得し、
前記一部の素子は、前記被検体の前記プローブ側の表面のうち、前記光が照射される領域である明視野照明領域が、視野角の中に含まれる明視野配置素子であり、
前記残りの素子は、前記明視野照明領域が、視野角の中に含まれない暗視野配置素子である
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記信号処理部は、前記第1の深さと、前記第1の深さよりも深い前記被検体の第2の深さとの間の領域については、前記一部の素子の少なくともいずれかの素子と、前記複数の素子の残りの素子の少なくともいずれかの素子とから出力された検出信号を使用して前記被検体の情報を取得し、
前記第2の深さよりも深い領域については、前記残りの素子から出力された検出信号を使用せず、前記一部の素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号を使用して前記被検体の情報を取得する
ことを特徴とする請求項5に記載の被検体情報取得装置。 - 被検体に光が照射されることにより発生する音響波を検出して検出信号を出力する複数の素子を含むプローブと、
前記複数の素子が出力した検出信号に基づいて前記被検体の情報を取得する信号処理部と、
を有し、
前記光は前記被検体に対して前記プローブ側から照射され、
前記信号処理部は、
前記複数の素子の一部の素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号、および、前記複数の素子の残りの素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号をそれぞれ所定の寄与度で使用して前記被検体の情報の取得を行うものであり、
前記被検体に前記光が照射されたのちの時間が経過するほど、前記一部の素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号の寄与度を、前記残りの素子の少なくともいずれかの素子から出力された検出信号に対して大きくし、
前記一部の素子は、前記被検体の前記プローブ側の表面のうち、前記光が照射される領域である明視野照明領域が、視野角の中に含まれる明視野配置素子であり、
前記残りの素子は、前記明視野照明領域が、視野角の中に含まれない暗視野配置素子である
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記暗視野配置素子は、前記明視野配置素子よりも中心周波数が高い
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記暗視野配置素子は、前記明視野配置素子よりも素子サイズが小さい
ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記暗視野配置素子は、前記プローブの中心線に沿って配置されており、
前記明視野配置素子は、前記暗視野配置素子の両側に配置されている
ことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記暗視野配置素子は、前記プローブの中心部に配置されており、
前記明視野配置素子は、前記暗視野配置素子の周辺に配置されている
ことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記被検体を挟んで保持する2枚の平行平板をさらに有し、
前記光は、前記被検体に対して前記プローブと逆側からも照射される
ことを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
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