JP5779567B2 - 光音響信号処理装置及び方法 - Google Patents
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Description
・サンプリング周波数100MHz以下で、PZTなどを利用した狭帯域プローブを用いた超音波検出装置
・強い光音響信号が出る1−100nsオーダーの光パルス幅を持つ励起レーザ
を用いた場合、レーザ発光が超音波検出時間と比較して短時間の現象のため、t=0に相当する状態(吸収分布と圧力分布とが比例する時間帯)に正確に再構成できない。
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
21:受信回路
22:AD変換手段
23:受信メモリ
24:光音響画像再構成手段
25:光微分波形逆畳込み手段
26:補正手段
27:検波・対数変換手段
28:光音響画像構築手段
29:トリガ制御回路
30:制御手段
31:フラッシュランプ
32:Qスイッチ
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
39:2波長データ演算手段
41、42:フーリエ変換手段
43:逆フィルタ演算手段
44:フィルタ適用手段
45:フーリエ逆変換手段
46、47:リサンプル手段
48:ゼロパディング手段
49:ゼロ点除去手段
50:高周波成分サンプル点除去手段
51:光微分波形取得手段
Claims (19)
- 被検体に対する光出射光により被検体内で生じた光音響信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリングされた光音響信号から前記被検体への出射光の光強度の時間波形の微分波形である光微分波形のみをデコンボリューションした信号を生成する光微分波形逆畳込み手段とを備えたことを特徴とする光音響信号処理装置。 - 前記被検体への出射光の光強度の時間波形の微分波形を取得する光微分波形取得手段を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の光音響信号処理装置。
- 前記光微分波形逆畳込み手段が、
前記サンプリングされた光音響信号をフーリエ変換する第1のフーリエ変換手段と、
前記光微分波形を所定のサンプリングレートでサンプリングした信号をフーリエ変換する第2のフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換された光微分波形の逆数を逆フィルタとして求める逆フィルタ演算手段と、
前記フーリエ変換された光音響信号に前記逆フィルタを適用するフィルタ適用手段と、
前記逆フィルタが適用された光音響信号をフーリエ逆変換するフーリエ逆変換手段と、
を有するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の光音響信号処理装置。 - 前記光音響信号が第1のサンプリングレートでサンプリングされ、前記光微分波形が前記第1のサンプリングレートよりも高い第2のサンプリングレートでサンプリングされており、
前記第1のサンプリングレートでサンプリングされた光音響信号を、前記第2のサンプリングレートでリサンプルするリサンプル手段を更に備え、
前記第1のフーリエ変換手段が、前記リサンプル手段でリサンプルされた光音響信号をフーリエ変換するものであることを特徴とする請求項3に記載の光音響信号処理装置。 - 前記第1のフーリエ変換手段と前記第2のフーリエ変換手段とが、おなじデータ点数でフーリエ変換を行うものであることを特徴とする請求項4に記載の光音響信号処理装置。
- 前記光音響信号が第1のサンプリングレートでサンプリングされ、前記光微分波形が前記第1のサンプリングレートよりも高い第2のサンプリングレートでサンプリングされ、かつ、前記第1のフーリエ変換手段が第1のデータ点数でフーリエ変換を行い、前記第2のフーリエ変換手段が、前記第1のデータ点数よりも多い第2のデータ点数でフーリエ変換を行うものであり、
前記フーリエ変換された光音響信号に対して、前記第1のデータ点数と前記第2のデータ点数との差の分だけ中央に0を付加するゼロパディングを行うゼロパディング手段を更に備え、
前記フィルタ適用手段が、前記ゼロパディング手段でゼロパディングが施された信号に対して前記逆フィルタを適用するものであることを特徴とする請求項3に記載の光音響信号処理装置。 - 前記光音響信号が第1のサンプリングレートでサンプリングされ、前記光微分波形が前記第1のサンプリングレートよりも高い第2のサンプリングレートでサンプリングされ、かつ、前記第1のフーリエ変換手段が第1のデータ点数でフーリエ変換を行い、前記第2のフーリエ変換手段が、前記第1のデータ点数よりも多い第2のデータ点数でフーリエ変換を行うものであり、
前記フーリエ変換された光微分波形から、前記第1のデータ点数と前記第2のデータ点数の差の分だけ高周波成分サンプル点を除去する高周波成分サンプル点除去手段を更に備え、
前記逆フィルタ演算手段が、前記光微分波形をフーリエ変換した信号から高周波成分サンプル点を除去した信号の逆数を逆フィルタとして求めるものであることを特徴とする請求項3に記載の光音響信号処理装置。 - 前記第2のデータ点数は、前記第1のデータ点数に、前記第2のサンプリングレートと前記第1のサンプリングレートとの比を乗じたデータ点数と等しいことを特徴とする請求項6又は7に記載の光音響信号処理装置。
- 前記光音響信号のサンプリング間隔が、前記被検体への出射光のパルス時間幅よりも長いことを特徴とする請求項4から8何れかに記載の光音響信号処理装置。
- 複数の検出素子で検出され、前記サンプリング手段でサンプリングされた光音響信号に基づいて前記光音響信号を再構成する光音響信号再構成手段を更に備え、
前記光微分波形逆畳込み手段が、前記光音響信号再構成手段で再構成された光音響信号から前記光微分波形をデコンボリューションするものであることを特徴とする請求項1から9の何れかに記載の光音響信号処理装置。 - 前記光微分波形をデコンボリューションした信号から、前記光音響信号を検出する検出器の受信角度依存特性の影響を除去するように、前記光微分波形をデコンボリューションした信号を補正する補正手段を更に備えることを特徴とする請求項1から10何れかに記載の光音響信号処理装置。
- 前記補正手段が、前記検出器の受信角度依存特性に代えて、又は加えて、前記光微分波形をデコンボリューションした信号から前記被検体における光の入射光分布の影響を除去するように、前記光微分波形をデコンボリューションした信号を補正するものであることを特徴とする請求項11に記載の光音響信号処理装置。
- 前記光微分波形逆畳込み手段が、前記デコンボリューション時に、更に、ノイズ増幅周波数帯をフィルタリングすることを特徴とする請求項1から12何れかに記載の光音響信号処理装置。
- 被検体に対する出射光が複数の波長の光を含み、前記サンプリング手段が各波長の光に対応した光音響信号をサンプリングし、前記光微分波形逆畳込み手段が各波長の光に対応した光音響信号から光微分波形をデコンボリューションした信号を生成するものであり、
各波長の光に対応した、光音響信号から光微分波形をデコンボリューションした信号を演算処理する2波長データ演算手段を更に備えたことを特徴とする請求項1から13何れかに記載の光音響信号処理装置。 - 前記光微分波形をデコンボリューションした信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成手段を更に備えること特徴とする請求項1から13何れかに記載の光音響信号処理装置。
- 前記サンプリング手段が、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更にサンプリングするものであり、
前記サンプリングされた反射音響波に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成手段と、
前記光音響画像と前記反射音響波画像とを合成する画像合成手段とを更に備えることを特徴とする請求項15に記載の光音響信号処理装置。 - 前記画像合成手段が、前記光音響画像と反射音響波画像とを重畳することで画像合成を行うものであることを特徴とする請求項16に記載の光音響信号処理装置。
- 被検体に対する出射光に起因して被検体内で発生した光音響信号を検出するステップと、
前記検出された光音響信号から、前記被検体への出射光の光強度の時間波形の微分波形である光微分波形のみをデコンボリューションするステップとを有する光音響信号処理方法。 - 前記デコンボリューションするステップが、
前記検出された光音響信号をフーリエ変換するステップと、
前記光微分波形をフーリエ変換するステップと、
前記フーリエ変換された光微分波形の逆数を逆フィルタとして求めるステップと、
前記フーリエ変換された光音響信号に前記逆フィルタを適用するステップと、
前記逆フィルタが適用された光音響信号をフーリエ逆変換するステップと、
を含むことを特徴とする請求項18に記載の光音響信号処理方法。
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