JP5932814B2 - 被検体情報取得装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の被検体情報取得装置の第2は、被検者の被検体を保持する第1の保持部材と、第1の検出領域で発生し、前記第1の保持部材を伝搬した音響波を検出し、機械的に走査可能に構成されている第1の探触子と、前記第1の探触子の走査範囲よりも前記被検者側に設けられ、前記第1の保持部材のたわみを低減する第1の保持部材支持部と、前記第1の探触子の走査範囲よりも前記被検者側に設けられ、前記第1の検出領域より前記被検者側に位置する第2の検出領域で発生した音響波を検出する第2の探触子と、前記第1の保持部材と向かい合わせに設けられた第2の保持部材と、を有し、前記第2の探触子が前記第2の保持部材を伝搬した音響波を検出するように設けられていることを特徴とする。
図1は、本実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図である。図1に示す被検体情報取得装置は、基本的なハード構成として、機械的に走査可能に構成されている第1の探触子としての走査型探触子30、第2の探触子としての探触子40、第1の保持部材50、第1の保持部材支持部60、信号処理装置80を備える。そして、さらに、第1の保持部材50と向かい合わせに設けられた第2の保持部材51、第2の保持部材支持部61、を有している。ここで「探触子」とは、音響波を検出する音響波検出器と、音響波検出器の制御部と、それらを囲う筐体とから構成されている。
この工程では、被検体21に光10を照射し、被検体内の光吸収体22(a),22(b)で発生した音響波23(a),23(b)を走査型探触子30及び探触子40で検出し、電気信号を取得する.このとき、走査型探触子30が第1の検出領域101に存在する光吸収体22(a)で発生した音響波23(a)を保持部材50を介して検出し、また、第2の検出領域102に存在する光吸収体22(b)で発生した音響波23(b)を探触子40が検出する。
この工程では、信号収集器70がS111及びS112で取得した電気信を増幅し、デジタル信号へと変換する。また、デジタル信号と、そのデジタル信号を取得した素子の位置とを関連づけて信号処理装置80内のメモリに記録する。
この工程では、信号処理装置80が検出信号を合成する。ここで、検出信号とは、S111及びS112で取得した電気信号も、S121で取得したデジタル信号も含む概念である。
この工程では、S131で合成した検出信号に基づき、信号処理装置80が画像再構成を行い、被検体内の画像データを生成する。この工程では、合成された検出信号に基づき画像再構成を行うため、走査型探触子30で検出した検出信号に対応する画像データと探触子40で検出した検出信号に対応する画像データとが合成された画像データを生成することができる。ここで、画像データは、被検体内の光学特性分布あるいは光学特性分布に付随した情報、特に、初期音圧分布、光エネルギー吸収密度分布、吸収係数分布などを示す。
この工程では、検出信号に基づいて、信号処理装置80が、走査型探触子30で検出した検出信号に対応する画像データと、探触子40で検出した検出信号に対応する画像データとを生成する。このとき、素子幅や指向性に代表される探触子の特性や保持部材の特性を考慮し画像再構成を行うとよい。
この工程では、S231で生成した走査型探触子30で検出した検出信号に対応する画像データと、S232で生成した探触子40で検出した検出信号に対応する画像データとを信号処理装置80が合成する。このとき、信号処理装置80は、2つの画像の撮像位置やボクセルの大きさ、素子の大きさや指向性、中心周波数などを考慮して合成することができる。特に、探触子の中心周波数が異なる場合について以下に説明する。
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が好ましい。具体的には効率的に音響波を発生させるため、10ナノ秒程度のパルス幅が用いられる。大出力を得るためにはレーザが好ましいが、レーザ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。レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用することができる。照射のタイミング、波形、強度などは不図示の光源制御部によって制御される。なお、光源は被検体21の広範囲に照射できるように走査可能であってもよい。また、光源は、本実施形態の被検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。また、走査型探触子30及び探触子40のそれぞれの検出領域に光を照射するために、光源をそれぞれの探触子用に複数設けてもよい。また、光源から被検体21の照射面までの光学系は光ファイバーや光学レンズ、プリズム等の組み合わせを用いることができる。
走査型探触子30は、走査機構31により第1の保持部材50に沿って走査される。この走査機構31は、不図示の走査制御部によって制御される。走査型探触子30は、音響波を検出する圧電素子等の検出素子が面内方向に複数並べられている音響波検出器と音響波検出器の制御部と筐体とで構成され、一度に複数の位置の信号を取得可能である。なお、走査型探触子30の走査は光源の発光タイミングと同期していることが好ましい。
探触子40は、音響波を検出する圧電素子等の検出素子が面内方向に複数並べられている音響波検出器と音響波検出器の制御部と筐体とで構成され、一度に複数の位置の信号を取得可能である。
保持部材は被検体21の形状を安定に保持するための平板部材である。さらに、保持部材は走査型探触子30の走査路として用いることができる。そのため、保持部材は、被検体と探触子との間に配置されることが好ましい。なお、光を保持部材を介して被検体に照射する場合には、保持部材は光を透過しやすい部材であることが好ましい。また、保持部材は生体と探触子との音響インピーダンス整合性のある部材であることが好ましい。例えば、保持部材の材料としては、ポリメチルペンテン等の樹脂材料が考えられる。
本実施形態の被検体情報取得装置は、走査型探触子30及び探触子40より得られた電気信号を増幅し、アナログ信号である電気信号をデジタル信号に変換する信号収集器70を有することが好ましい。信号収集器70は、典型的には増幅器、A/D変換器、FPGA(Field Programmable Gate Array)チップなどで構成される。走査型探触子30及び探触子40から得られる電気信号が複数の場合は、同時に複数の信号を処理できることが望ましい。それにより、画像を形成するまでの時間を短縮できる。
信号処理装置80には典型的にはワークステーションなどが用いられ、検出信号または画像データの合成や、画像再構成処理などがあらかじめプログラミングされたソフトウェアにより行われる。例えば、ワークステーションで使われるソフトウェアは、走査型探触子30と探触子40とにより得られた検出信号または画像データの合成を行う合成モジュール81と、検出信号から画像データを生成する画像再構成モジュール82との2つのモジュールからなる。なお、光音響イメージングの一つである光音響トモグラフィーにおいては、画像再構成前の前処理として、各位置で受信された信号に対してノイズ低減処理などが行われることが好ましい。
表示装置90は、信号処理装置80から出力された画像データを表示する。表示方法はMIP(Maximum Intensity Projection)画像、スライス画像などの表示方法を用いることができる。その他、三次元画像を異なる複数の方向から表示する事や表示画像の傾きや表示領域、ウインドウレベルやウインドウ幅の表示を確認しながら変更する事も可能である。
図5は、本実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図である。
本実施形態に係る被検体情報取得装置は、第1の保持部材50を伝搬した音響波を探触子40が検出するように、探触子40を設けている。すなわち、探触子40が第1の保持部材50を介して被検体21と接するように設けられている。このような構成を採用することにより、探触子40が走査型である場合、第1の保持部材50の表面に沿って探触子40を走査させることが可能となる。また、第1の保持部材50に音響整合材を用いた場合には、探触子40と被検体21との音響整合をとることができる。また、さらに、探触子40が走査型探触子30と同様に第1の保持部材50を介して音響波を検出するため、信号の時間遅延処理を行わずに信号合成できるようになる。そのため、信号合成の処理時間を短縮することができる。
図6は、本実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図である。
本実施形態に係る被検体情報取得装置は、探触子40と走査型探触子30とを向かい合わせに設けて、探触子40が第2の保持部材51を伝搬した音響波を検出している。このとき、第1の保持部材50のみで被検体21を保持できる場合は、第2の保持部材51を設ける必要はない。
図7は、本実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図である。
本実施形態に係る被検体情報取得装置は、探触子40の検出面と垂直な方向と、走査型探触子30の検出面と垂直な方向とが直交するように、探触子40と走査型探触子30とを設けている。ところで、一般的に、光音響イメージングにおいては、検出面と垂直方向の解像度と、検出面と水平方向の解像度は異なる。そのため、走査型探触子30と探触子40の検出領域の重畳部分の解像度は、一方の探触子の検出面と垂直方向の解像度と、もう一方の探触子の検出面と水平方向の解像度との重ね合わせであるので、一般的に解像度は高くなる。
図8は、本実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図である。
本実施形態に係る被検体情報取得装置は、探触子40が第1の保持部材支持部60の少なくとも一部を兼ねるように設けられている。
40 探触子
50 第1の保持部材
60 第1の保持部材支持部
80 信号処理装置
Claims (9)
- 被検者の被検体を保持する第1の保持部材と、
第1の検出領域で発生し、前記第1の保持部材を伝搬した音響波を検出し、機械的に走査可能に構成されている第1の探触子と、
前記第1の探触子の走査範囲よりも前記被検者側に設けられ、前記第1の保持部材のたわみを低減する第1の保持部材支持部と、
前記第1の探触子の走査範囲よりも前記被検者側に設けられ、前記第1の検出領域より前記被検者側に位置する第2の検出領域で発生した音響波を検出する第2の探触子と、を有し、
前記第2の探触子が前記第1の探触子と向かい合わせに設けられていることを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記第1の保持部材と向かい合わせに設けられた第2の保持部材と、
前記第2の保持部材のたわみを低減する第2の保持部材支持部と、
前記被検体を挟むように前記第1の保持部材及び前記第2の保持部材を移動させる圧迫機構と、
を有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。 - 前記第2の探触子が前記第2の保持部材を伝搬した音響波を検出するように設けられていることを特徴とする請求項2に記載の被検体情報取得装置。
- 前記第2の探触子が固定されて設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
- 前記第1の探触子が検出した検出信号と前記第2の探触子が検出した検出信号とに基づき、前記第1の探触子で検出した検出信号に対応する画像データと前記第2の探触子で検出した検出信号に対応する画像データとが合成された画像データを生成する信号処理手段を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
- 被検者の被検体を保持する第1の保持部材と、
第1の検出領域で発生し、前記第1の保持部材を伝搬した音響波を検出し、機械的に走査可能に構成されている第1の探触子と、
前記第1の探触子の走査範囲よりも前記被検者側に設けられ、前記第1の保持部材のたわみを低減する第1の保持部材支持部と、
前記第1の探触子の走査範囲よりも前記被検者側に設けられ、前記第1の検出領域より前記被検者側に位置する第2の検出領域で発生した音響波を検出する第2の探触子と、前記第1の保持部材と向かい合わせに設けられた第2の保持部材と、を有し、
前記第2の探触子が前記第2の保持部材を伝搬した音響波を検出するように設けられていることを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記第2の保持部材のたわみを低減する第2の保持部材支持部と、
前記被検体を挟むように前記第1の保持部材及び前記第2の保持部材を移動させる圧迫機構と、
を有することを特徴とする請求項6に記載の被検体情報取得装置。 - 前記第2の探触子が固定されて設けられていることを特徴とする請求項6または7に記載の被検体情報取得装置。
- 前記第1の探触子が検出した検出信号と前記第2の探触子が検出した検出信号とに基づき、前記第1の探触子で検出した検出信号に対応する画像データと前記第2の探触子で検出した検出信号に対応する画像データとが合成された画像データを生成する信号処理手段を有することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
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