JP6173402B2 - 機能情報取得装置、機能情報取得方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
酸素飽和度とは、血液中の全ヘモグロビンに対する酸素と結合したヘモグロビンの含有率である。酸素飽和度を検出することによって心肺機能が正常に作動しているか否かを測定することができる。また、酸素飽和度は腫瘍の良悪性を見分ける指標になることから、悪性腫瘍の効率的発見手段として期待されている。
ただし、この方法によって機能情報を取得するには、同一箇所について行った複数回の測定結果を比較演算する必要があり、体の動きなどにより測定位置が合致しなかった場合、演算の結果が誤ったものとなるという可能性がある。
図1は、本発明の光音響イメージングの第一の実施形態について示したものである。ここでは、図1に基づいて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
まず、波長Aの光を用いた測定のとき、電気信号処理回路9から送られてきたデジタル信号を吸収係数算出部101において再構成することにより吸収係数分布Aを示すデータ(第1のデータ)が算出され(S3)、算出された吸収係数分布Aを示すデータはメモリA102に蓄えられる。また、波長Bの光を用いた測定についても同様に吸収係数分布Bを示すデータ(第3のデータ)が算出され(S6)、メモリB103に蓄えられる。次に、波長Aの光を用いた測定における光吸収体5の位置と波長Bの光を用いた測定における光吸収体5の位置との間の位置ずれ量をずれ量入力装置11に入力し、その値に基づき分解能変化量決定部108において分解能変化量を決定する(S7)。分解能変化処理部104は、メモリに蓄えられた吸収係数分布を示すデータのうち少なくとも一つの吸収係数分布を示すデータについて、決定された分解能変化量だけ、画像データ上の画像空間分解能を低減させ、低減後の吸収係数分布を得る(S8)。本発明は、この、分解能が低減された吸収係数分布のデータ(第2のデータ)を用いて酸素飽和度などの被検体情報を求めることを特徴とする。なお、本発明は2次元の画像データ(ピクセルデータ)でも3次元の画像データ(ボクセルデータ)にも適用できる。なお、画像空間分解能とは、音響検出器7の素子のサイズで決まる分解能ではなく、画像空間での分解能のことである。本明細書中において3次元画像データ上の空間的な分解能をボクセル空間分解能と呼び、2次元画像データ上の空間的な分解能をピクセル空間分解能と呼ぶこととする。また、ボクセル空間分解能とピクセル空間分解能とをあわせて画像空間分解能と定義する。図2ではメモリB103に蓄えられた吸収係数分布B(波長Bの光を照射した際に算出され得る吸収係数分布)を示すデータの画像空間分解能を低減しているが、複数の吸収係数分布のデータのうちいずれの画像空間分解能を低減してもよい。また、複数の吸収係数分布のデータの画像空間分解能を低減してもよい。
なお、画像空間分解能を変化させる吸収係数分布の数に関わらず、分解能を低減させた結果の低減後の吸収係数分布における光吸収体の像の範囲内に、分解能を低減していない吸収係数分布(全ての吸収係数分布の分解能を低減した場合は、分解能を低減する前のいずれか1つの吸収係数分布)における光吸収体の像が少なくとも含まれるように、位置ずれ量に対する画像空間分解能の変化量を決定する。このとき、画像空間分解能を低減させるそれぞれの吸収係数分布について独立して変化量を決定してもよいし、画像空間分解能を低減させるすべての吸収係数分布について一律に変化量を定めてもよい。位置ずれ量を得る方法は特に限定されず、いかなる公知の方法によっても得ることができる。また、位置ずれ量を機械的な測定や画像からの測定から得てもよいし、入力は手動、自動のいずれでもよい。なお、位置ずれ量に対して変化させるべき画像空間分解能の量は、分解能を変化させる手法ごとに異なるので、あらかじめ分解能を変化させる手法ごとに位置ずれ量と分解能を変化させる量との関係をテーブル化もしくは関係式化しておき、このあらかじめ用意されたテーブルもしくは関係式を用いて分解能変化量を決定してもよい。
酸素飽和度の算出方法は後述する。
この結果を、表示装置12で表示する(S11)。
得られる吸収係数分布の画像空間分解能を低減させて第2のデータを得るために、[実施形態1]で述べた空間フィルターに代わる手段として、音響波検出器で得られた信号に帯域制限を加える手法について図2および図5を用いて述べる。
複数の光を用いた測定の間に光吸収体の位置ずれがない場合、位置ずれがあるが位置ずれに関する処理を行わない場合、位置ずれがあるが[実施形態1]を実施した場合のそれぞれについて酸素飽和度を算出するシミュレーションをした。
実施例1と同様のシミュレーションを行い、吸収係数分布のボクセル空間分解能の低減手法として、複数の位置で得られた音響信号を足し合わせて一箇所の信号として扱う方法を用いた例について説明する。
このときの計算時間は従来手法に比べて無視できるほどの増加しかなかった。
2 光
3 被検体
4 光学部品
5 光吸収体
6 音響波
7 音響検出器
8 制御装置
9 電気信号処理回路
10 データ処理装置
11 ずれ量入力装置
12 表示装置
Claims (30)
- 第1の光が被検体に照射されることにより発生する第1の音響波に由来する第1の画像データを取得し、前記第1の光とは波長の異なる第2の光が前記被検体に照射されることにより発生する第2の音響波に由来する第3の画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記第3の画像データの画像空間分解能を低減することにより第2の画像データを取得する分解能低減手段と、
前記第1の画像データおよび前記第2の画像データを用いて機能情報を取得する機能情報取得手段と、を有し、
前記分解能低減手段は、前記第1の画像データと前記第2の画像データとにおける光吸収体に対応する像が重なるように、前記第3の画像データの画像空間分解能を低減する
ことを特徴とする処理装置。 - 第1の光が被検体に照射されることにより発生する第1の音響波に由来する第1の画像データを取得し、前記第1の光とは波長の異なる第2の光が前記被検体に照射されることにより発生する第2の音響波に由来する第3の画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記第1の画像データの画像空間分解能を低減することにより第4の画像データを取得し、前記第3の画像データの画像空間分解能を低減することにより第2の画像データを取得する分解能低減手段と、
前記第2の画像データおよび前記第4の画像データを用いて機能情報を取得する機能情報取得手段と、を有し、
前記分解能低減手段は、前記第2の画像データと前記第4の画像データとにおける光吸収体に対応する像が重なるように、前記第1の画像データおよび前記第3の画像データの画像空間分解能を低減する
ことを特徴とする処理装置。 - 前記分解能低減手段は、前記第1の画像データにおける光吸収体に対応する像の領域が、前記第3の画像データにおける光吸収体に対応する像に含まれるように、前記第3の画像データに対する画像空間分解能の変化量を決定する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の処理装置。 - 前記分解能低減手段は、前記第1の画像データと前記第3の画像データとの位置ずれ量を取得し、前記位置ずれ量に基づいて前記第3の画像データに対する画像空間分解能の変化量を決定する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の処理装置。 - 前記分解能低減手段は、前記第3の画像データにフィルターを畳み込むことにより前記第2の画像データを取得する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の処理装置。 - 前記フィルターは移動平均フィルターまたはガウスフィルターである
ことを特徴とする請求項5に記載の処理装置。 - 前記第1の画像データは、前記第1の音響波に由来する光吸収係数分布を示すデータであり、
前記第3の画像データは、前記第2の音響波に由来する光吸収係数分布を示すデータである
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の処理装置。 - 前記機能情報と、前記第1の画像データまたは前記第3の画像データとを表示手段に重畳して表示させる表示制御手段を更に有する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の処理装置。 - 前記機能情報の値と、前記第1の画像データまたは前記第3の画像データの値とを色相、明度、及び彩度のうち互いに異なる少なくとも1つに対応させた画像を表示手段に表示させる表示制御手段を更に有する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の処理装置。 - 前記表示制御手段は、前記第1の画像データまたは前記第3の画像データの値を明度に、前記機能情報の値を色相または彩度に対応させた画像を前記表示手段に表示させる
ことを特徴とする請求項9に記載の処理装置。 - 前記第1の画像データまたは前記第3の画像データにおいて所定の閾値以上の値を持つピクセルまたはボクセルに対応する前記機能情報を示す画像を表示手段に表示させる表示制御手段を更に有する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の処理装置。 - 前記表示制御手段は、前記第1の画像データまたは前記第3の画像データにおいて前記所定の閾値より値が低いピクセルまたはボクセルに対応する前記機能情報を表示しないような前記画像を前記表示手段に表示させる
ことを特徴とする請求項11に記載の処理装置。 - 第1の光が被検体に照射されることにより発生する第1の音響波に由来する第1の信号を取得し、前記第1の光とは異なる第2の光が前記被検体に照射されることにより発生する第2の音響波に由来する第3の信号を取得する信号取得手段と、
前記第3の信号の分解能を低減することにより第2の信号を取得する分解能低減手段と、
前記第1の信号および前記第2の信号を用いて機能情報を取得する機能情報取得手段と、を有し、
前記分解能低減手段は、前記第1の信号と前記第2の信号とにおける光吸収体から発生する光音響波に対応する信号が重なるように、前記第3の信号の分解能を低減する
ことを特徴とする処理装置。 - 第1の光が被検体に照射されることにより発生する第1の音響波に由来する第1の信号を取得し、前記第1の光とは異なる第2の光が前記被検体に照射されることにより発生する第2の音響波に由来する第3の信号を取得する信号取得手段と、
前記第1の信号の分解能を低減することにより第4の信号を取得し、前記第3の信号の分解能を低減することにより第2の信号を取得する分解能低減手段と、
前記第2の信号および前記第4の信号を用いて機能情報を取得する機能情報取得手段と、を有し、
前記分解能低減手段は、前記第2の信号と前記第4の信号とにおける光吸収体から発生する光音響波に対応する信号が重なるように、前記第1の信号および前記第3の信号の分解能を低減する
ことを特徴とする処理装置。 - 前記第4の信号を用いて第4の画像データを取得し、前記第2の信号を用いて第2の画像データを取得する画像データ取得手段を更に有し、
前記機能情報取得手段は、前記第4の画像データと前記第2の画像データを用いて前記機能情報を取得する
ことを特徴とする請求項14に記載の処理装置。 - 前記第4の画像データは、前記第1の音響波に由来する光吸収係数分布を示すデータであり、
前記第2の画像データは、前記第2の音響波に由来する光吸収係数分布を示すデータである
ことを特徴とする請求項15に記載の処理装置。 - 前記分解能低減手段は、前記第1の信号と前記第3の信号との位置ずれ量を取得し、前記位置ずれ量に基づいて前記第3の信号に対する画像空間分解能の変化量を決定する
ことを特徴とする請求項13から16のいずれか1項に記載の処理装置。 - 前記分解能低減手段は、前記第3の信号にフィルターを畳み込むことにより前記第2の信号を取得する
ことを特徴とする請求項13から17のいずれか1項に記載の処理装置。 - 前記フィルターは移動平均フィルターまたはガウスフィルターである
ことを特徴とする請求項18に記載の処理装置。 - 前記機能情報を表示手段に表示させる表示制御手段を更に有する
ことを特徴とする請求項13から19のいずれか1項に記載の処理装置。 - 前記機能情報は、酸素飽和度分布を示す情報である
ことを特徴とする請求項1から20のいずれか1項に記載の処理装置。 - 前記第2の光の波長は、前記第1の光の波長とは異なる
ことを特徴とする請求項13から21のいずれか1項に記載の処理装置。 - 第1の光が被検体に照射されることにより発生する第1の音響波に由来する第1の画像データを取得する工程と、
前記第1の光とは異なる第2の光が前記被検体に照射されることにより発生する第2の音響波に由来する第3の画像データを取得する工程と、
前記第3の画像データの画像空間分解能を低減することにより第2の画像データを取得する工程と、
前記第1の画像データおよび前記第2の画像データを用いて機能情報を取得する工程と、を有し、
前記第1の画像データと前記第2の画像データとにおける光吸収体に対応する像が重なるように、前記第3の画像データの画像空間分解能が低減される
ことを特徴とする処理方法。 - 第1の光が被検体に照射されることにより発生する第1の音響波に由来する第1の画像データを取得する工程と、
前記第1の光とは異なる第2の光が前記被検体に照射されることにより発生する第2の音響波に由来する第3の画像データを取得する工程と、
前記第1の画像データの画像空間分解能を低減することにより第4の画像データを取得する工程と、
前記第3の画像データの画像空間分解能を低減することにより第2の画像データを取得する工程と、
前記第2の画像データおよび前記第4の画像データを用いて機能情報を取得する工程と、を有し、
前記第2の画像データと前記第4の画像データとにおける光吸収体に対応する像が重なるように、前記第1の画像データおよび前記第3の画像データの画像空間分解能が低減される
ことを特徴とする処理方法。 - 第1の光が被検体に照射されることにより発生する第1の音響波に由来する第1の信号を取得する工程と、
前記第1の光とは異なる第2の光が前記被検体に照射されることにより発生する第2の音響波に由来する第3の信号を取得する工程と、
前記第3の信号の分解能を低減することにより第2の信号を取得する工程と、
前記第1の信号および前記第2の信号を用いて機能情報を取得する工程と、を有し、
前記第1の信号と前記第2の信号とにおける光吸収体から発生する光音響波に対応する信号が重なるように、前記第3の信号の分解能が低減される
ことを特徴とする処理方法。 - 第1の光が被検体に照射されることにより発生する第1の音響波に由来する第1の信号を取得する工程と、
前記第1の光とは異なる第2の光が前記被検体に照射されることにより発生する第2の音響波に由来する第3の信号を取得する工程と、
前記第1の信号の分解能を低減することにより第4の信号を取得する工程と、
前記第3の信号の分解能を低減することにより第2の信号を取得する工程と、
前記第2の信号および前記第4の信号を用いて機能情報を取得する工程と、を有し、
前記第2の信号と前記第4の信号とにおける光吸収体から発生する光音響波に対応する信号が重なるように、前記第1の信号および前記第3の信号の分解能が低減される
ことを特徴とする処理方法。 - 前記機能情報の値と、前記第1の画像データまたは前記第3の画像データの値とを色相、明度、及び彩度のうち互いに異なる少なくとも1つに対応させた画像を表示手段に表示させる工程を更に有する、
ことを特徴とする請求項23または24に記載の処理方法。 - 前記機能情報は、酸素飽和度分布を示す情報である、
ことを特徴とする請求項23から27のいずれか1項に記載の処理方法。 - 前記第2の光の波長は、前記第1の光の波長とは異なる、
ことを特徴とする請求項23から28のいずれか1項に記載の処理方法。 - 請求項23から29のいずれか1項に記載の処理方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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