JP6084317B2 - 生体情報イメージング装置、生体情報の解析方法、及び生体情報のイメージング方法 - Google Patents
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Description
P=Γ・μa・Φ (1)
上記した拡散光イメージングによれば、吸収係数などの光学特性を測定し、生体組織を構成する物質の濃度分布を求めることができる。
上記した光音響イメージングによれば、生体内での音響波の散乱が光に比べて少ないことから、数mm以下の空間的な生体情報を高解像度で得ることが可能である。
画像化に際しては、例えば拡散光イメージング装置により得られた各光検出器での検出結果と、上記のようにパラメータを推定して前記光拡散方程式から各検出器での出力結果を計算した結果とを比較する。両結果が一致しているのであれば、その結果を画像化する。
1)光音響イメージングにより吸収体の大きさ(d)と位置(x,y,z)を決定する。
2)拡散光イメージングにより、上記(1)により取得された位置と大きさの情報を使い、各場所での光量(Φ)・吸収係数(μa)、等価散乱係数(μs’)を逆問題計算により算出する。
3)光音響イメージングの結果に対して、上記の光量(Φ)を使い、吸収係数(μa)を計算する。
まず、本発明の実施形態1における生体情報イメージング装置について説明する。図1に、本実施形態における生体情報イメージング装置の構成例を説明する図を示す。本実施形態の生体情報イメージング装置は、乳癌などの腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などのため、生体内の光学特性値あるいは弾性特性値分布及び、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の画像化を可能とするものである。
つぎに、本発明の実施形態2における生体情報イメージング装置について説明する。
なお、図1と同じ構成については同じ符号を付している。
つぎに、本発明の実施形態3における生体情報イメージング装置について説明する。
本実施形態の生体情報イメージング装置は、悪性腫瘍の診断やアルツハイマー病や頚動脈プラークなど、造影剤を用いた様々な疾患の診断のため、生体内に導入された造影剤集積場所及び、濃度分布など画像化を可能とするものである。
本実施形態では音響波検出器と光検出器とから得られた電気信号による生体情報の解析方法について説明する。
P=Γ・μa・Φ
次に図5を用いて、生体内の光学特性値分布である吸収係数(μa)と散乱係数(μs´)の分布を求めるためのフローチャートの一例を説明する。なお、図5において、実施形態4と同様のステップに関しては同じ符号を付している。
当該方法の骨子は、生体内に入射した光の拡散光を複数の箇所で測定することにより、該生体内のイメージング対象物の光学特性に関する分布情報を取得し、該分布情報を用いて、前記イメージング対象物に関する情報を画像化する際に、以下の工夫を行う。
12 光導波路
13 音響波検出器
14 光検出器
17 画像表示部
18 生体
19 光吸収体
20 生体内を伝播している光
21 音響波
22 演算部
23 第二の光源
30 造影剤
31 生体内を伝播する第二の光
61 光
62 被検体
63 光吸収体
64、67 光吸収係数分布
65 光エネルギー吸収密度分布
66、68 イメージング画像
Claims (24)
- 被検体に照射された光に起因して生じる音響波に関する第1の情報を取得する工程、
被検体を伝播した光の光強度に基づき定められる、光学特性値に関する第2の情報を取得する工程、
前記第1及び第2の情報の両方を用いて、被検体の光学特性値分布情報を取得する工程、及び
前記第1及び第2の情報の両方を用いて取得された前記光学特性値分布情報を表示するために、該光学特性値分布情報に関するデータを画像表示部に送信する工程
を有することを特徴とする被検体に関する情報取得方法。 - 被検体に照射された光に起因して生じる音響波に関する第1の情報を取得する工程、
被検体を伝播した光の光強度に基づき定められる、弾性特性値に関する第3の情報を取得する工程、
前記第1及び第3の情報の両方を用いて、被検体の光学特性値分布情報を取得する工程、及び
前記第1及び第3の情報の両方を用いて取得された前記光学特性値分布情報を表示するために、該光学特性値分布情報に関するデータを画像表示部に送信する工程
を有することを特徴とする被検体に関する情報取得方法。 - 前記光学特性値に関する第2の情報は、光量、被検体の吸収係数、あるいは被検体の散乱係数を含むことを特徴とする請求項1に記載の情報取得方法。
- 前記弾性特性値に関する第3の情報は、グリューナイセン係数である請求項2に記載の情報取得方法。
- 被検体に照射された光に起因して生じる音響波に関する第1の情報を取得する工程、
被検体の吸収係数を取得する工程、
被検体の散乱係数を取得する工程、及び
前記第1の情報、前記吸収係数、及び前記散乱係数を用いて被検体の光学特性値分布情報を取得する工程、
を有することを特徴とする情報取得方法。 - 前記光学特性値分布情報は、吸収係数の分布情報である請求項1から5のいずれか1項に記載の情報取得方法。
- 前記光学特性値分布情報は、被検体を構成する物質の濃度分布である請求項1から5のいずれか1項に記載の情報取得方法。
- 被検体に照射された光に起因して生じる音響波に関する第1情報を取得するユニット、
被検体を伝播した光の光強度に基づき定められる、光学特性値に関する第2の情報を取得するユニット、
前記第1及び第2の情報の両方を用いて、被検体の光学特性値分布情報を取得するユニット、及び
前記第1及び第2の情報の両方を用いて取得された前記光学特性値分布情報を表示するために、該光学特性値分布情報に関するデータを画像表示部に送信するユニット
を有することを特徴とする情報取得装置。 - 前記光学特性値に関する第2の情報を取得するユニットは、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、あるいは光電子倍増管を含むことを特徴とする請求項8に記載の情報取得装置。
- 前記光学特性値に関する第2の情報を取得するユニットは、二次元に走査される光検出器を含むことを特徴とする請求項8または9に記載の情報取得装置。
- 前記光学特性値に関する第2の情報は、光量、被検体の吸収係数、あるいは被検体の散乱係数を含むことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の情報取得装置。
- 被検体に照射された光に起因して生じる音響波に関する第1の情報を取得するユニット、
被検体の吸収係数を取得するユニット、
被検体の散乱係数を取得するユニット、及び
前記第1の情報、前記吸収係数、及び前記散乱係数を用いて被検体の光学特性値分布情報を取得するユニット、
を有することを特徴とする情報取得装置。 - 前記光学特性値分布情報は、吸収係数の分布情報である請求項8から12のいずれか1項に記載の情報取得装置。
- 前記光学特性値分布情報は、被検体を構成する物質の濃度分布である請求項8から12のいずれか1項に記載の情報取得装置。
- 被検体へのパルス光を照射するための光源を更に有することを特徴とする請求項8から14のいずれか1項に記載の情報取得装置。
- 前記パルス光は、数ナノから数百ナノ秒オーダーのパルス光であることを特徴とする請求項15に記載の情報取得装置。
- 前記光源は、レーザあるいは発光ダイオードであることを特徴とする請求項15または16に記載の情報取得装置。
- 前記光源は、OPO(Optical Parametric Oscillators)であることを特徴とする請求項15または16に記載の情報取得装置。
- 前記パルス光の波長は、400nm以上、1600nm以下の範囲であることを特徴とする請求項15から18のいずれか1項に記載の情報取得装置。
- 前記パルス光の波長は、700nmから1100nmの範囲であることを特徴とする請求項19に記載の情報取得装置。
- 前記光源からの光を被検体に照射するための複数の光ファイバを有することを特徴とする請求項15から20のいずれか1項に記載の情報取得装置。
- 前記音響波に関する第1の情報を取得するユニットは、圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、あるいは容量の変化を用いたトランスデューサを含む、請求項8から21のいずれか1項に記載の情報取得装置。
- 前記音響波に関する第1の情報を取得するユニットは、エリア型の音響波検出器により取得されることを特徴とする請求項8から22のいずれか1項に記載の情報取得装置。
- 前記音響波に関する第1の情報を取得するユニットは、二次元に走査される音響波検出器を含むことを特徴とする請求項8から23のいずれか1項に記載の情報取得装置。
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