JP5779169B2 - 音響画像生成装置およびそれを用いて画像を生成する際の進捗状況の表示方法 - Google Patents
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Description
被検体内を伝搬する音響波を検出する音響検出素子を有するプローブと、
プローブによって検出された音響波の音響信号に基づいて、音響信号についての音響画像を生成する音響画像生成手段と、
プローブの走査工程における目標走査長を設定する走査長設定手段と、
プローブの実空間における座標を順次取得する座標取得手段と、
座標取得手段によって取得された座標に基づいて走査長を算出する走査長算出手段と、
目標走査長および走査長に基づいて、上記走査工程の進捗状況を表示する進捗度表示を生成する進捗度表示生成手段と、
進捗度表示を表示する表示手段とを備えることを特徴とするものである。
プローブは、被検体に向けて測定光を出射させる光出射手段を有し、かつ、測定光の出射に起因して被検体内で発生した光音響波を検出するものであり、
音響画像生成手段は、光音響波の光音響信号に基づいて光音響画像を生成するものである構成を採用することができる。
プローブは、被検体に対して送信された音響波に対する反射音響波を検出するものであり、
音響画像生成手段は、反射音響波の反射音響波信号に基づいて反射音響波画像を生成するものである構成を採用することができる。
音響画像を生成するに際し、音響検出素子を有するプローブを走査する走査工程において、
プローブの実空間における座標を順次取得し、
順次取得された座標に基づいて走査長を算出し、
予め設定された目標走査長および走査長に基づいて、上記走査工程の進捗状況を表示する進捗度表示を生成し、
進捗度表示を表示することを特徴とするものである。
まず、本発明の第1の実施形態を詳細に説明する。なお、下記の説明では、音響画像生成装置の具体例として光音響画像生成装置を取り上げる。図1は、本実施形態の光音響画像生成装置の構成を示すブロック図である。図2は、プローブの外観を示す概略図である。図3は、プローブの内部構成を示す概略図である。
レーザユニット13は、例えばパルスレーザ光PLを、被検体Mに照射する測定光として出力する。レーザユニット13は、例えば、制御手段29からのトリガ信号を受けてパルスレーザ光PLを出力するように構成されている。レーザユニット13が出力するパルスレーザ光PLは、例えば光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ11まで導光され、プローブ11から被検体Mに照射される。
プローブ11は、レーザユニット13から出力されたパルスレーザ光PLが被検体Mに照射された後に、被検体M内の光吸収体がパルスレーザ光PLを吸収することで生じた光音響波U(光音響信号)を検出する。プローブ11は、例えば一次元または二次元に配列された複数の超音波振動子20a(音響検出素子)から構成される振動子アレイ20を有する。プローブ11は、ハンドヘルド型の探触子であり、使用者が手動で走査可能となるように構成されている。なお、走査は、手動による走査に限られず、メカニカル的な機構によって実施してもよい。
座標取得手段は、常に或いはプローブ11が走査されている間に、プローブ11の実空間(現実の空間)における位置およびその姿勢を規定する座標(以下、単に座標ともいう。)を順次取得する。「座標を取得する」とは、当該座標を特定するために必要な情報を取得することを意味する。
超音波ユニット12は、受信回路21、AD変換手段22、受信メモリ23、光音響画像再構成手段24、検波・対数変換手段27、光音響画像構築手段28、制御手段29、画像合成手段38、観察方式選択手段39、走査長設定手段45、走査長算出手段46および進捗度表示生成手段47を有する。受信回路21、AD変換手段22、受信メモリ23、光音響画像再構成手段24、検波・対数変換手段27および光音響画像構築手段28が一体として、本発明における音響画像生成手段に相当する。
上記の説明では、進捗度表示がゲージとインジケータのみから構成されるプログレスバーである場合について説明したが、本発明はこれに限られない。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図14は、本実施形態の光音響画像生成装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態は、座標取得手段として加速度センサを使用する点で第1の実施形態と異なる。したがって、本実施形態において、第1の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
本実施形態では、座標取得手段は加速度センサユニットであり、この加速度センサユニットは、座標情報取得部15および加速度センサ42aから構成される。加速度センサユニットは、加速度センサ42aにより検出された加速度および角速度に基づいて、基準点からの相対的な座標を測定することができる。加速度センサ42aとしては、例えば3軸加速度センサや6軸モーションセンサを使用することができる。3軸加速度センサとは、加速度の3軸成分(Ax,Ay,Az)を検出し、物体の並進運動を測定するセンサである。また、6軸モーションセンサとは、加速度の3軸成分(Ax,Ay,Az)と角速度の3軸成分(ωx,ωy,ωz)を同時に検出し、物体の並進運動と回転運動を同時に測定するセンサである。これらのセンサにおいて、加速度の3軸成分(Ax,Ay,Az)は、ニュートンの法則に基づき加速度が質量に作用したときに発生する慣性力から検出され、角速度の3軸成分(ωx,ωy,ωz)は、コリオリの法則に基づき角速度が質量に作用したときに発生するコリオリの力から検出される。加速度センサユニットによれば、第1の実施形態のように絶対的な座標を規定するための磁場発生部が不要となり、装置構成が簡易となる。そして、座標情報取得部15は、本実施形態では加速度センサユニットの測定値から座標を算出し、その座標の情報を超音波ユニット12へ送信する。
目標走査長の設定は、走査長設定手段45により第1の実施形態と同様に行われる。つまり、使用者が任意に入力した数値を設定したり、予め用意された候補から選択された数値を設定したり、走査長設定用のスイッチ44aを使用して実際に走査する範囲を指定したりすることにより目標走査長を設定することができる。そして、走査長の算出も、走査長算出手段46により第1の実施形態と同様に行われる。本実施形態では、加速度センサユニットにより、走査開始地点にあったプローブ11を基準にした現在のプローブ11の相対的な座標が取得され、この相対的な座標に基づいて走査長が算出される。例えば、プローブが並進運動のみで走査された場合には、加速度の3軸成分の積分により得られた相対的な移動距離そのものが走査長となる。
次に、本発明の音響画像生成装置および進捗状況の表示方法の第3の実施形態を詳細に説明する。図15は、音響画像生成装置の第3の実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態は、光音響画像に加えて反射音響波画像としての超音波画像も生成する点で、第1の実施形態と異なる。したがって、第1の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
本実施形態の超音波ユニット12は、図1に示す光音響画像生成装置の構成に加えて、送信制御回路33、データ分離手段34、超音波画像再構成手段35、検波・対数変換手段36、および超音波画像構築手段37を備える。本実施形態では、受信回路21、AD変換手段22、受信メモリ23、光音響画像再構成手段24、検波・対数変換手段27、光音響画像構築手段28、超音波画像再構成手段35、検波・対数変換手段36、及び超音波画像構築手段37が一体として、本発明における音響画像生成手段に相当する。
11 プローブ
12 超音波ユニット
13 レーザユニット
14 画像表示手段
15 座標情報取得部
16 入力手段
20 振動子アレイ
20a 超音波振動子
21 受信回路
22 変換手段
23 受信メモリ
24 光音響画像再構成手段
27 検波・対数変換手段
28 光音響画像構築手段
29 制御手段
30 トリガ制御回路
33 送信制御回路
34 データ分離手段
35 超音波画像再構成手段
36 検波・対数変換手段
37 超音波画像構築手段
38 画像合成手段
39 観察方式選択手段
40 光ファイバ
41 磁場発生部
42 磁気センサ
42a 加速度センサ
43 導光板
44a、44b スイッチ
45 走査長設定手段
46 走査長算出手段
47 進捗度表示生成手段
50 プログレスバー(プログレスメータ)
51 ゲージ
52 インジケータ
55 撮像領域
56 理想速度表示
57 走査制限表示
C プローブの中心軸
PL レーザ光
M 被検体
U 光音響波
Claims (13)
- 被検体内を伝搬する音響波を検出する音響検出素子を有するプローブと、
前記プローブによって検出された前記音響波の音響信号に基づいて、前記音響信号についての音響画像を生成する音響画像生成手段と、
前記プローブの走査工程における目標走査長を設定する走査長設定手段と、
前記プローブの実空間における座標を順次取得する座標取得手段と、
該座標取得手段によって取得された前記座標に基づいて走査長を算出する走査長算出手段と、
前記目標走査長および前記走査長に基づいて、前記走査工程の進捗状況を表示する進捗度表示を生成する進捗度表示生成手段と、
前記進捗度表示を表示する表示手段とを備え、
前記進捗度表示が、前記進捗度を示すインジケータを有するグラフ状のプログレスメータであり、
前記プログレスメータが、前記走査工程が適正に完了するように前記プローブの走査を支援する走査支援表示を有し、
前記走査支援表示が、前記プローブの走査速度が所定の値となるように前記プローブの走査を誘導する理想速度表示を含み、
前記理想速度表示が、前記インジケータの進展方向に一定の速度で移動する定速指標であり、
前記定速指標が、該定速指標が示す位置および前記インジケータが示す位置の間隔が所定の値以上となったときに、前記インジケータが示す位置から移動を再開するものであることを特徴とする音響画像生成装置。 - 前記走査支援表示が、前記プローブの走査速度が所定の範囲内となるように前記プローブの走査を誘導する走査制限表示を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の音響画像生成装置。
- 前記走査制限表示が、前記インジケータが示す位置との関係で、前記プローブの座標についての変化量の上限値に相当する位置を示す上限指標であることを特徴とする請求項2に記載の音響画像生成装置。
- 前記走査長算出手段が、前記プローブの実空間における座標に基づいて、前記プローブによって規定される撮像領域中の画素であって前記プローブの中心軸から離れた前記画素の実空間における座標を算出し、前記画素の実空間における座標に基づいて前記走査長を算出するものであることを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の音響画像生成装置。
- 前記走査長の変化量が所定の値以上となったときに、音響画像の生成工程を中止させる制御手段を備えることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の音響画像生成装置。
- 前記座標取得手段が磁気センサユニットを含むことを特徴とする請求項1から5いずれかに記載の音響画像生成装置。
- 前記座標取得手段が加速度センサユニットを含むことを特徴とする請求項1から5いずれかに記載の音響画像生成装置。
- 前記プローブが、前記被検体に向けて測定光を出射させる光出射手段を有し、かつ、前記測定光の出射に起因して前記被検体内で発生した光音響波を検出するものであり、
前記音響画像生成手段が、前記光音響波の光音響信号に基づいて光音響画像を生成するものであることを特徴とする請求項1から7いずれかに記載の音響画像生成装置。 - 前記プローブが、前記被検体に対して送信された音響波に対する反射音響波を検出するものであり、
前記音響画像生成手段が、前記反射音響波の反射音響波信号に基づいて反射音響波画像を生成するものであることを特徴とする請求項1から8いずれかに記載の音響画像生成装置。 - 音響画像を生成するに際し、音響検出素子を有するプローブを走査する走査工程において、
前記プローブの実空間における座標を順次取得し、
順次取得された前記座標に基づいて走査長を算出し、
予め設定された目標走査長および前記走査長に基づいて、前記走査工程の進捗状況を表示する進捗度表示を生成し、
前記進捗度表示を表示することを含み、
前記進捗度表示が、前記進捗度を示すインジケータを有するグラフ状のプログレスメータであり、
前記プログレスメータが、前記走査工程が適正に完了するように前記プローブの走査を支援する走査支援表示を有し、
前記走査支援表示が、前記プローブの走査速度が所定の値となるように前記プローブの走査を誘導する理想速度表示を含み、
前記理想速度表示が、前記インジケータの進展方向に一定の速度で移動する定速指標であり、
前記定速指標が、該定速指標が示す位置および前記インジケータが示す位置の間隔が所定の値以上となったときに、前記インジケータが示す位置から移動を再開するものであることを特徴とする進捗状況の表示方法。 - 前記走査支援表示が、前記プローブの走査速度が所定の範囲内となるように前記プローブの走査を誘導する走査制限表示を含むものであることを特徴とする請求項10に記載の進捗状況の表示方法。
- 前記走査制限表示が、前記インジケータが示す位置との関係で、前記プローブの座標についての変化量の上限値に相当する位置を示す上限指標であることを特徴とする請求項11に記載の進捗状況の表示方法。
- 前記走査長を、前記プローブの実空間における座標に基づいて、前記プローブによって規定される撮像領域中の画素であって前記プローブの中心軸から離れた前記画素の実空間における座標を算出し、前記画素の実空間における座標に基づいて算出することを特徴とする請求項10から12いずれかに記載の進捗状況の表示方法。
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