JP6150496B2 - 被検体情報取得装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
生する、前記音響波の受信に影響を及ぼすエラーを検知する検知手段と、前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理手段と、有し、前記制御手段は、前記検知手段が検知したエラーの内容に応じて、前記走査手段により前記受信器を移動させるか否かを決定す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、かかる被検体情報取得装置によって音響波を受信する際の、制御方法として捉えることもできる。
本実施形態の装置は、光音響効果により発生した音響波を受信する受信器を、主走査方向と副走査方向とに走査する。副走査方向は主走査方向と交差しており、典型的には主走査方向と直交する。音響波を取得している際にエラーが発生した場合、装置は、そのエラーの内容に応じて、再撮影可能か否かを判断する。再撮影可能であれば、エラー発生時の受信器の位置、エラー内容や、撮影サイズに基づいて、再撮影を行う。以下、まず装置の基本的な構成と機能について説明した後、本発明の特徴であるエラー時の再撮影方法について説明する。
図1は、実施形態1における被検体情報取得装置の構成を示す概略図である。
本実施形態の被検体情報取得装置は、被検体である生体101を保持する保持部材102、光を照射する照射ユニット103、音響波を受信し受信信号に変換する受信器104、受信信号を増幅してデジタル信号に変換する変換部105を備える。さらに、デジタル化された受信信号の積算処理等を行う信号処理部106、信号処理部からの出力信号を用いて画像データを生成する画像構成部107、画像構成部107で生成された画像を表示する画像表示部108を備える。さらに、照射ユニット103および受信器104の走査制御部109、エラーにより撮影が失敗した場合、その原因を判定し、再撮影のために必要となる情報を走査制御部109に伝える再撮影判定部110を備える。
生体101としては、例えば乳房が考えられる。保持部材102は、第一保持部材102Aと第二保持部材102Bの2枚1対で構成され、生体101を両側から保持する。両保持部材は、保持間隙と保持圧力を変更するために、図示しない保持機構によって相対位置が制御される。以降の説明において、保持部材102Aと102Bとを区別する必要がない場合は、まとめて保持部材102と表記する。なお被検体は生体に限られず、ファントムのような模擬生体など、様々な対象を測定できる。
生体101に対して光を照射する照射ユニット103は、光を発生する光源と、光源からの光を被検体へ導き照射する照射部と、から構成される。光源としては、530〜1300nmの近赤外領域に中心波長を有するパルス光(パルス幅100nsec以下)を発生可能な固体レーザが好ましい。例えば、Yttrium−Aluminium−GarnetレーザやTitan−Sapphireレーザが使用される。なお、計測光の波長は、計測対象とする生体内の光吸収物質(例えばヘモグロビンやグルコース、コレステロールなど)に応じて530nmから1300nmの間で選択される。
つまり照射領域)の位置は走査制御部109により制御される。
受信器104は、音響波を受信して電気信号(受信信号)に変換する素子を備える。受信器104の素子としては、圧電現象を用いた変換素子、光の共振を用いた変換素子、静電容量の変化を用いた変換素子などが考えられる。音響波を受信して電気信号に変換できるものであればどのような素子を用いてもよい。受信器104が複数の素子を1次元状または2次元状に備えることにより、測定時間の短縮や測定精度の向上を期待できる。
変換部105は、受信器104から入力されるアナログ信号(アナログの受信信号)を増幅する信号増幅部と、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部から構成される。信号増幅部では、生体内の深度によらずに均一なコントラストをもつ画像データを得るために、光の照射から音響波が受信器の素子に到達するまでの時間に応じて増幅利得を増減する制御などを行う。光音響波から変換されたアナログの受信信号や、A/D変換されたデジタル信号のことを、光音響信号とも呼ぶ。
信号処理部106は、変換部105から出力されたデジタルの受信信号に対して素子の感度ばらつき補正や、物理的または電気的に欠損した素子の補完処理、図示しない記録媒体への記録動作、ノイズ低減のための積算処理などを行う。積算処理は、生体101に対して同じ走査位置で音響波の受信を繰り返し行い、受信信号の加算平均処理を行うことでシステムノイズを低減して、受信信号のSNRを向上するために行う。本発明の処理手段は、信号処理部に対応している。
画像構成部107は、信号処理部106から出力された信号を用いて、生体101内の各位置の光学的な特性情報を示す分布(吸収係数分布や酸素飽和度分布等の特性分布)を画像データとして取得する特性情報取得部である。また、生成した画像データに対して、輝度の調整や歪補正、注目領域の切り出しなどの各種補正処理を適用して、より診断に好ましい画像データを生成してもよい。
画像表示部108は、画像構成部107より入力された画像データに基づき、特性分布の画像を表示する。
走査制御部109は、上述したように、光の出射端と受信器104の走査位置を制御する。そのために、制御に従って動作する機構が存在する。生体101に対してこれらを二次元走査して各走査位置で音響波の受信を行うことで、小型の受信器でも広い範囲の特性情報を得ることができる。光の出射端と受信器104の走査する範囲は、後述の撮影領域指定部111の制御結果にしたがって決定される。操作制御部109はまた、現在の受信
器104の走査位置、撮影開始時点での受信器104の位置、各ストライプにおいて受信器104の走査を開始する位置、さらに撮影時における受信器104の走査範囲を保持している。走査制御部が受信器や出射端を移動させる機構は、本発明の走査手段に相当する。
撮影領域指定部111は、ユーザが、光音響取得領域(音響波取得領域)を指定するための入力手段である。光音響取得領域とは、保持部材102で保持された被検体101における3次元的な光音響信号の取得範囲を示す。撮影領域指定部111としては、マウスやキーボードといったポインティングデバイスや、ペンタブレットなどを利用できる。ここでユーザが入力した光音響取得領域は、前述のように、走査制御部109に伝送される。すると走査制御部109は、光音響取得領域の信号を取得できるように、光の出射端と受信器104の走査位置を制御する。撮影領域指定部は、本発明の指定手段に相当する。
再撮影判定部110は、被検体情報取得装置全体を監視する。詳細は後述するが、再撮影判定部110は、被検体情報取得装置の撮影時にエラーが発生した場合には、そのエラーの内容に応じて再撮影可能か否かを判断する。そして再撮影可能な場合には、エラー発生時の受信器の位置、エラー内容や、撮影領域指定部111でユーザが入力した光音響取得領域の大きさに基づいて、撮影を再開する受信器104の位置を決定し、走査制御部109に伝送する。また再撮影判定部110では、エラー発生時において、被検体情報取得装置を構成する各部から、エラーが発生したときの詳細な情報を取得する。再撮影判定部は、本発明の制御手段に相当する。また、制御手段には、走査制御部が行う制御処理を含まれるものと考えることもできる。
図2は、光音響取得領域201における受信器104の走査の様子を示す。なお図2では、3次元的な範囲である光音響信号取得領域に基づく、保持部材102A上での受信器104の走査範囲をもって、符号201として示している。
図2のような走査の途中にエラーが発生した場合の再撮影制御の処理の流れを、図3を
参照しながら説明する。図3は本実施形態の再撮影のフローチャートであり、エラーが発生した状況から開始される。
また、被検体情報取得装置を構成する各部における通信の異常がある。このエラーは各部の通信の状況を検知する回路等により検知可能である。
また、前述した生体101の手技を行うために装置の筐体に設置された扉(不図示)が開けられた場合がある。このエラーは接触センサ(物理的あるいは光学的なもの)により検知可能である。
また、走査制御部109が同期して走査させる、照射部103の光の出射端の位置と、受信器104の走査位置との間に、精度誤差が見られた場合がある。このエラーは位置を検出するメーター等により検知可能である。
これらのセンサによる検知結果には、エラーが発生したという事実だけではなく、所定の値からの開きや、エラーと検知される事象の継続性を含めても良い。
受信器104を移動する位置の候補としては、図4に示すように撮影開始時点の受信器104の位置401、現在撮影しているストライプの開始位置402、エラー発生直前の位置403が挙げられる。図中、エラー発生ポイント404にてエラーが起こったものとする。
れに当てはまる場合、現在撮影しているストライプの開始位置402に受信器104を移動して再撮影する必要が生じる。かかるエラーの例としては、例えば受信器104の走査中に、光源からの光の発振が継続的に不安定となる場合がある。他にも、走査制御部109における光の出射端と受信器104の走査位置の精度誤差が継続的に増加した場合がある。
の現在の位置から再度照射を開始する情報を伝送する。ただし、受信器104の走査速度を勘案した場合、受信器104を等速に走査するまでの加速距離を考慮する必要がある。そのときは、走査制御部109において受信器104の位置から、受信器104を等速に走査するまでの加速距離分の移動量をずらした位置を算出し、その位置から走査を再開する。
Claims (13)
- 被検体内を伝搬する音響波を受信して電気信号に変換する受信器と、
前記受信器を前記被検体に対して走査させる走査手段と、
前記走査手段の動作を制御する制御手段と、
前記受信器による前記音響波の受信に際して発生する、前記音響波の受信に影響を及ぼすエラーを検知する検知手段と、
前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記検知手段が検知したエラーの内容に応じて、前記走査手段により前記受信器を移動させるか否かを決定する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記受信器を移動させると決定された場合、前記制御手段は、前記エラーの内容に応じて、前記受信器を、前記エラーが発生した際に前記音響波を受信していた位置からどこに移動させるかを決定する
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。 - 前記受信器は、前記エラーの発生した後に移動させられた位置から、前記音響波の受信を再開する
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。 - 前記制御手段は、前記エラーが継続的なものではない場合、前記受信器を、前記エラーが発生した直前の位置に移動させる
ことを特徴とする請求項3に記載の被検体情報取得装置。 - 前記走査手段は、前記受信器を、主走査方向と、前記主走査方向と交差する副走査方向とに走査させるものであり、前記被検体は、前記主走査方向に対応する複数のストライプに区分され、
前記制御手段は、前記エラーが継続的なものである場合、前記受信器を、前記エラーが
発生したときに前記音響波を受信しているストライプの開始位置に移動させる
ことを特徴とする請求項3または4に記載の被検体情報取得装置。 - 前記被検体における前記音響波を取得する音響波取得領域に関するユーザからの指定を受け付ける指定手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記音響波取得領域の大きさが所定の値よりも小さい場合、前記受信器を、前記音響波の受信を開始した位置に移動させる
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。 - 前記所定の値は、前記受信器が前記主走査方向および前記副走査方向において移動した回数に基づき決定される
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。 - 前記所定の値は、前記エラーの発生までに前記音響波を取得するのに要した時間に基づき決定される
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。 - 前記被検体に光を照射する照射手段をさらに有し、
前記受信器は、光音響効果により発生する光音響波を受信するものである
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。 - 前記検知手段は、前記照射手段から照射された光量が所定の基準を満たさないことを前記エラーとして検知する
ことを特徴とする請求項9に記載の被検体情報取得装置。 - 前記照射手段は、前記被検体に対して前記受信器と同じ側から光を照射する
ことを特徴とする請求項9または10に記載の被検体情報取得装置。 - 前記検知手段は、前記エラーとして、装置内の通信異常を検出する、
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。 - 受信器が、被検体内を伝搬する音響波を受信して電気信号に変換するステップと、
走査手段が、前記受信器を前記被検体に対して走査させるステップと、
制御手段が、前記走査手段の動作を制御するステップと、
検知手段が、前記受信器による前記音響波の受信に際して発生する、前記音響波の受信に影響を及ぼすエラーを検知するステップと、
処理手段が、前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得するステップと、を有し、
前記制御するステップでは、前記検知手段が検知したエラーの内容に応じて、前記走査手段により前記受信器を移動させるか否かを決定する
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
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