JP6253256B2 - ファントム - Google Patents
ファントム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6253256B2 JP6253256B2 JP2013108701A JP2013108701A JP6253256B2 JP 6253256 B2 JP6253256 B2 JP 6253256B2 JP 2013108701 A JP2013108701 A JP 2013108701A JP 2013108701 A JP2013108701 A JP 2013108701A JP 6253256 B2 JP6253256 B2 JP 6253256B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- phantom
- absorption coefficient
- base material
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0093—Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy
- A61B5/0095—Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy by applying light and detecting acoustic waves, i.e. photoacoustic measurements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/58—Testing, adjusting or calibrating the diagnostic device
- A61B8/587—Calibration phantoms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
- A61B2560/02—Operational features
- A61B2560/0223—Operational features of calibration, e.g. protocols for calibrating sensors
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Pathology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
Description
前記光吸収体は、光吸収体母材中に2種以上の光吸収性化合物を含有し、600nm以上1100nm以下の任意の2波長λ 1 、λ 2 (λ 1 <λ 2 )における前記光吸収性化合物の吸収係数の比率μ[λ 2 ]/μ[λ 1 ]が互いに異なることを特徴とする。
本発明の光吸収体は、少なくとも2波長における生体組織の光吸収係数比、好ましくはヘモグロビンの光吸収係数比を近似している。本発明の光吸収体は、好ましくは、光吸収体母材中に2種以上の光吸収性化合物を含有して成り、より好ましくは、光吸収体母材中に2種以上の光吸収性化合物を含有し、600nm以上1100nm以下の任意の2波長λ1、λ2(λ1<λ2)における前記光吸収性化合物の吸収係数の比率μ[λ2]/μ[λ1]が互いに異なり、下記式(1)から算出されるパラメータSが0以上100以下である。
HbO2[λ2]:波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
Hb[λ1]:波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Hb[λ2]:波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
P’:波長λ1の光を照射して得られる光音響信号強度Pλ1と波長λ2の光を照射して得られる光音響信号強度Pλ2の比(Pλ2/Pλ1)
光吸収体では、ある波長λを有する光が照射された場合、吸収係数に応じて、光吸収体が熱膨張することで、音響波(一般には超音波)が発生する。得られる音響波の強度Pと、その際のレーザー光の強度F、吸収係数μの間には、P=Γ・μ・Fの関係が成り立つ。Γはグリューナイゼン係数と呼ばれ、材料固有の定数である。
光吸収体の光伝播特性を人体組織の光伝播特性に近似させるために、光吸収性化合物の分散により吸収係数を調整する。光吸収性化合物は、近赤外領域において少なくとも2波長の吸収係数比を調整可能な顔料の組み合わせであることが好ましく、600nm以上1100nm以下の任意の2波長λ1、λ2(λ1<λ2)における吸収係数の比率μ[λ2]/μ[λ1]が互いに異なることが好ましい。
HbO2[λ2]:波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
Hb[λ1]:波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Hb[λ2]:波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
P’:波長λ1の光を照射して得られる光音響信号強度Pλ1と波長λ2の光を照射して得られる光音響信号強度Pλ2の比(Pλ2/Pλ1)
HbO2[λ2]:波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
Hb[λ1]:波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Hb[λ2]:波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
μa[λ1]:波長λ1における光吸収体の吸収係数
μa[λ2]:波長λ2における光吸収体の吸収係数
μa[λ1]=CA・μA[λ1]+CB・μB[λ1]+CC・μC[λ1]+・・・
μa[λ2]=CA・μA[λ2]+CB・μB[λ2]+CC・μC[λ2]+・・・
μa[λ2]/μa[λ1]=((S/100)・HbO2[λ2]+(1−S/100)・Hb[λ2])/((S/100)・HbO2[λ1]+(1−S/100)・Hb[λ1])
Smax:パラメータSの上限
HbO2[λ1]:波長λ1におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
HbO2[λ2]:波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
Hb[λ1]:波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Hb[λ2]:波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
μ[λ1]:波長λ1における光吸収性化合物の吸収係数
μ[λ2]:波長λ2における光吸収性化合物の吸収係数
本発明の光吸収体は、光散乱性化合物を適宜必要に応じて添加してもよい。光散乱性化合物は、人体組織の光伝播特性に近似させるために添加し、等価散乱係数を調整することができる。
ファントム母材の光伝播特性および音響伝播特性は、人体組織の光伝播特性および音響伝播特性、好ましくは脂肪組織の音響減衰に近似することが好ましい。
本発明のファントムは、ファントム母材と光吸収体の音響伝播特性が異なる。ファントム母材と光吸収体の音響伝播特性は、ファントム母材の樹脂成分と光吸収体母材に影響され、ファントム母材及び光吸収体に含有される光吸収性化合物及び光散乱性化合物にはほとんど影響されない。そのため、ファントム母材と光吸収体の音響伝播特性を異ならせる方法としては、例えば、ファントム母材の樹脂成分と光吸収体母材の密度や音速を調整し、音響インピーダンスを異ならせる方法が挙げられる。具体的には、硬化剤の種類や量を変更して、両者の分子量を異ならせることにより密度を調整するまたは両者の硬度を異ならせることにより音速を調整する方法が挙げられる。ファントム母材と光吸収体の音響伝播特性の差は特に限定されないが、ファントム母材と光吸収体の音響インピーダンス差が0.1rayl以上であることが好ましい。
以下に、本発明のファントムを光音響波診断装置と超音波診断装置との複合装置の精度管理に適用した例について説明する。
ポリオールを入れたビーカーに、2種の光吸収性化合物、光散乱性化合物を分散し、攪拌した後に真空脱泡を行った。
光吸収性化合物としてカーボンブラック顔料のみを分散させ、硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネートをポリオールに対して3.4重量%添加した。それ以外は、光吸収体12a〜12dの調整と同様にして、ファントム母材用のポリウレタンゲル混合溶液を調整した。
金型内に予め光吸収体12a〜12dを配置した後、ファントム母材用のポリウレタンゲル混合溶液を型に注型し、加熱することにより硬化させた。その後、型を脱型し、図1に示すファントムを得た。
50mm×50mm、光路長5mmの石英セル内に、上記光吸収体用のポリウレタンゲル混合溶液を注入し、90℃にて1時間加熱することによる樹脂硬化を行い、光伝播特性測定用セルを調整した。分光光度計(日本分光株式会社製、V−670)を用いて、このセルの透過率と反射率を求めた。また、別途同様にして樹脂硬化したサンプル(10×10×50mm)の屈折率を、屈折率計(株式会社島津製作所製、KPR−2000)を用いて求めた。これらの結果をモンテカルロシミュレーションにより、測定値と計算値の差が最小となるように変数設定の最適化を行い、各波長(λ1=756nm、λ2=797nm)における等価散乱係数と吸収係数μaを算出した。求めた吸収係数μaを表1に示す。
探触子としての超音波トランスデューサー(送信部)には、オリンパスNDT製、「V303」(中心周波数1MHz)を用いた。ハイドロフォン(受信部)には、Precision Acoustics製、ニードル型ハイドロフォン「PAL−1384」を用いた。治具によりトランスデューサーとハイドロフォンを音軸の中心が一致するように水槽内に固定した。トランスデューサーとハイドロフォンの距離は40mmとした。
Claims (24)
- ファントム母材内に光吸収体を有し、前記光吸収体が、少なくとも2波長における生体組織の光吸収係数比を近似し、且つ前記ファントム母材と前記光吸収体の音響伝播特性が異なり、
前記光吸収体は、光吸収体母材中に2種以上の光吸収性化合物を含有し、600nm以上1100nm以下の任意の2波長λ 1 、λ 2 (λ 1 <λ 2 )における前記光吸収性化合物の吸収係数の比率μ[λ 2 ]/μ[λ 1 ]が互いに異なることを特徴とするファントム。 - 前記光吸収体は、前記吸収係数の比率μ[λ2]/μ[λ1]が下記式(2)、下記式(3)のいずれか一方を満たす光吸収性化合物を少なくとも1つ含有することを特徴とする請求項1または2に記載のファントム。
Smax:パラメータSの上限
HbO2[λ1]:波長λ1におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
HbO2[λ2]:波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
Hb[λ1]:波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Hb[λ2]:波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
μ[λ1]:波長λ1における光吸収性化合物の吸収係数
μ[λ2]:波長λ2における光吸収性化合物の吸収係数 - 前記光吸収体は、更に、前記吸収係数の比率μ[λ2]/μ[λ1]が前記式(2)、前記式(3)の他方を満たす光吸収性化合物を少なくとも1つ含有することを特徴とする請求項3に記載のファントム。
- 前記光吸収体母材の線膨脹係数が100ppm/K以上1000ppm/K以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記光吸収体母材の音速が1300m/s以上1700m/s以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記光吸収体母材が高分子材料からなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記光吸収体母材がポリウレタンゲルであることを特徴とする請求項7に記載のファントム。
- 前記光吸収性化合物の少なくとも1つが、フタロシアニン化合物であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記フタロシアニン化合物を0.000001重量%以上0.1重量%以下で含有していることを特徴とする請求項9に記載のファントム。
- 前記光吸収性化合物の少なくとも1つが、カーボンブラックであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記任意の2波長λ1、λ2が、λ1=756nm、λ2=797nmであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記ファントム母材及び前記光吸収体が、人体組織の光伝播特性および音響伝播特性を近似することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記光伝播特性が光散乱性または光吸収性であることを特徴とする請求項13に記載のファントム。
- 前記光伝播特性は波長600〜1100nmにおける光伝播特性であることを特徴とする請求項13または14に記載のファントム。
- 前記音響伝播特性が音響インピーダンスであることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記ファントム母材と前記光吸収体の音響インピーダンス差が0.1rayl以上であることを特徴とする請求項16に記載のファントム。
- 前記音響伝播特性が音響減衰であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記音響伝播特性は周波数0.5〜10MHzにおける音響伝播特性であることを特徴とする請求項1乃至18のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記生体組織がヘモグロビンであることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記ファントム母材がポリウレタンゲルを含有することを特徴とする請求項1乃至20のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記ファントム母材が光吸収性化合物を含有することを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記ファントム母材及び前記光吸収体が光散乱性化合物を含有することを特徴とする請求項1乃至22のいずれか一項に記載のファントム。
- 前記光散乱性化合物が表面処理を施した酸化チタンであることを特徴とする請求項23に記載のファントム。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013108701A JP6253256B2 (ja) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | ファントム |
US14/891,302 US9955874B2 (en) | 2013-05-23 | 2014-05-20 | Phantom |
PCT/JP2014/063764 WO2014189147A1 (en) | 2013-05-23 | 2014-05-20 | Phantom |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013108701A JP6253256B2 (ja) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | ファントム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014228719A JP2014228719A (ja) | 2014-12-08 |
JP6253256B2 true JP6253256B2 (ja) | 2017-12-27 |
Family
ID=51033453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013108701A Active JP6253256B2 (ja) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | ファントム |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9955874B2 (ja) |
JP (1) | JP6253256B2 (ja) |
WO (1) | WO2014189147A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102188148B1 (ko) * | 2014-01-17 | 2020-12-07 | 삼성메디슨 주식회사 | 광음향 영상 장치 및 광음향 영상 디스플레이 방법 |
JP6548405B2 (ja) * | 2015-02-26 | 2019-07-24 | キヤノン株式会社 | ファントム |
JP7134704B2 (ja) * | 2017-06-01 | 2022-09-12 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム |
CN109512460B (zh) * | 2018-12-30 | 2022-03-08 | 深圳北芯生命科技股份有限公司 | 血管内介入式超声成像测试用的体模 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5799059A (en) * | 1996-07-30 | 1998-08-25 | Stembridge; James H. | Phantom and method for accuracy and repeatability testing of positional mechanisms of computer assisted tomography and magnetic resonance imaging systems |
US6694047B1 (en) * | 1999-07-15 | 2004-02-17 | General Electric Company | Method and apparatus for automated image quality evaluation of X-ray systems using any of multiple phantoms |
JP2004357868A (ja) * | 2003-06-03 | 2004-12-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | Qcファントム |
JP2005152187A (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | 3次元超音波ファントム |
WO2008101019A2 (en) * | 2007-02-13 | 2008-08-21 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Molecular specific photoacoustic imaging |
CN101743578B (zh) * | 2007-07-13 | 2013-02-13 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于超声引导的针插入的体模和用于制作该体模的方法 |
JP2010017324A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Panasonic Corp | 超音波診断装置用ファントム |
WO2010016353A1 (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-11 | テルモ株式会社 | 超音波検査用生体モデル |
JP5322172B2 (ja) * | 2009-09-02 | 2013-10-23 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 模擬眼底 |
JP5812613B2 (ja) | 2010-03-09 | 2015-11-17 | キヤノン株式会社 | 光音響整合材及び人体組織模擬材料 |
WO2013077077A1 (ja) * | 2011-11-22 | 2013-05-30 | 株式会社アドバンテスト | 生体光計測用ファントム、ファントム積層体およびファントムの製造方法 |
-
2013
- 2013-05-23 JP JP2013108701A patent/JP6253256B2/ja active Active
-
2014
- 2014-05-20 WO PCT/JP2014/063764 patent/WO2014189147A1/en active Application Filing
- 2014-05-20 US US14/891,302 patent/US9955874B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014189147A1 (en) | 2014-11-27 |
US20160120412A1 (en) | 2016-05-05 |
JP2014228719A (ja) | 2014-12-08 |
US9955874B2 (en) | 2018-05-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6292846B2 (ja) | 音響波診断装置に用いられるファントム | |
JP5812613B2 (ja) | 光音響整合材及び人体組織模擬材料 | |
US20160125766A1 (en) | Photoacoustic blood model | |
JP6253256B2 (ja) | ファントム | |
CN102083359B (zh) | 光声测量装置 | |
US9782080B2 (en) | Object information acquiring apparatus and control method for the object information acquiring apparatus | |
US9655594B2 (en) | Methods and compositions for tissue-equivalent opto-acoustic phantoms | |
US20140347668A1 (en) | Phantom and method for manufacturing the same, and accuracy control method | |
EP2485634A1 (en) | Photoacoustic spectroscopy with focused light | |
Fonseca et al. | Characterisation of a PVCP based tissue-mimicking phantom for quantitative photoacoustic imaging | |
Jawad et al. | Dynamic blood flow phantom with negative and positive photoacoustic contrasts | |
Braunstein et al. | Characterization of acoustic, cavitation, and thermal properties of poly (vinyl alcohol) hydrogels for use as therapeutic ultrasound tissue mimics | |
Thompson et al. | Laser-induced ultrasound transmitters for large-volume ultrasound tomography | |
US20160025685A1 (en) | Phantom for calibrating object information acquiring apparatus and manufacturing method thereof | |
JP2017148223A (ja) | 光音響波診断装置用精度管理ターゲット | |
JP2015100617A (ja) | 光超音波装置に用いるファントム | |
JP2016214667A (ja) | ファントム | |
Kong | Clinical feasibility of Raman spectroscopy for quantitative blood glucose measurement | |
Bohndiek et al. | Stable phantoms for characterization of photoacoustic tomography (PAT) systems | |
JP2016202835A (ja) | ファントム | |
Caratenuto et al. | Optical Epidermal Mimicry from Ultraviolet to Infrared Wavelengths | |
Vera et al. | A comparison between flat and spherical models of the human head for NIR light propagation | |
Wilson | Photoacoustic imaging beats the diffraction limit | |
Di Bartolo et al. | Penetration Depth Increase of Near Infrared Vortex Light through Turbid Media | |
Liu et al. | Ex vivo hemoglobin status study using photoacoustic computed tomography small animal scanner |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160520 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170328 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170523 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171031 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171128 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6253256 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |