JP6274819B2

JP6274819B2 - 被検部位情報取得装置

Info

Publication number: JP6274819B2
Application number: JP2013227238A
Authority: JP
Inventors: 貴暁中林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: US20150119714A1; JP2015085015A; EP2868265A1; US10398408B2; CN109091116A; CN104586354B; CN104586354A

Description

本発明は、被検部位情報取得装置に関し、特に光音響効果を利用した被検部位情報取得装置に関する。

生体組織に透過特性が良い波長６００−１５００ｎｍ程度の光を用いて、血液中に含まれるヘモグロビンの光吸収特性から、腫瘍の成長に伴う新生血管の形成やヘモグロビンの酸素代謝を判定して腫瘍の診断に利用する技術がある。このような技術の一つとして、光音響効果を用いるものがある。

光音響効果とは、ナノ秒程度のパルス光を物質に照射すると、物質は光吸収特性に対応して光エネルギーを吸収し、物質が瞬間的に膨張することにより弾性波が発生する現象である。この弾性波を超音波探触子で検出し、受信信号を得る。この受信信号を数学的に解析処理することにより、光音響効果により発生した弾性波の音圧分布をもとに生体内の吸収特性を画像化することができる。ヘモグロビンは生体組織を構成する水や脂肪やタンパク質に比較して近赤外光の吸収率が高いため、前述した新生血管や酸素代謝を測定する方法として好適なものである。このような光音響効果を用いて、乳がんなどの診断に応用する臨床研究が積極的に進められている。

光音響装置として、複数の音響素子を配列した半球状の音響波検出器と、被検体の被検部位を入れるカップ状の容器を有する装置が特許文献１に開示されている。この装置は、容器の下に半球状の音響波検出器が備えられ、半球状の音響波検出器の下部には、被検部位に対して光を照射する光照射部を有する。この装置構成では、被検部位からの音響波を多数の方向で受信することで取得した情報画像の解像度向上を実現している。

国際公開第２０１０／０３０８１７号

特許文献１に記載の装置を乳房の被検部位情報取得装置に適用した場合、カップ状容器が装置に固定されているため、被検者はカップ状容器の位置に合わせ、乳房をカップに挿入しなければならない。

しかし、カップ状容器に対して乳房の位置がずれた状態で挿入された場合、カップ状容器と乳房との位置を合わせるために、被検者に再度姿勢を変えて乳房をカップ状容器に挿入してもらわなければならい。そして、カップ状容器と乳房との位置合わせが許容の範囲に収まるまで、その動作が繰り返される。結果、被検者に負担を強いるという課題があった。また、カップ状容器と乳房との位置合わせが許容範囲にない状態で画像情報の取得を行った場合には、画像情報の信頼性を低下させるという課題があった。具体的には、乳房内の測定対象部位の撮像範囲からの逸脱等が挙げられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被検者への負担を軽減するとともに、信頼性の高い画像取得を行い得る被検部位情報取得装置の提供を目的とする。

本発明の一様態に係る被検部位情報取得装置は、被検者の被検部位が挿入される開口が設けられた支持部材と、前記開口に挿入された被検部位を保持するカップ状の保持部材と、前記被検部位からの音響波を受信する音響波検出器と、前記開口に対して前記音響波検出器を走査させる走査機構と、前記保持部材の前記支持部材に対する相対位置を調整可能に構成された位置合わせ機構と、前記保持部材と前記被検部位との相対位置を検知する手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、被検者に移動してもらうことなく、乳房等の被検部位とカップ状保持部材とを精度良く位置合わせすることが可能となる。この結果、被検者への負担を軽減でき、且つ、信頼性の高い画像取得を行うことが可能となる。

実施例１における被検部位情報取得装置の斜視図実施例１における被検部位情報取得装置の内部構成を示した側面図実施例１における音響波検出器の概略図実施例１におけるカメラとカップ状容器の位置合わせを示した図実施例１における乳房とカップ状容器の位置合わせを示した図実施例１におけるカメラ画像のイメージ図実施例２における被検部位情報取得装置の内部構成を示した側面図実施例２におけるカメラ画像のイメージ図実施例２における乳房とカップ状容器の位置合わせを示した図実施例２におけるカップ状容器に対する音響波検出器の位置合わせを示した図保持ユニットの変形例を示した図

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に説明される構成は、この発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、これに限定されるものではない。

また、本実施形態では、被検部位に光を照射し、被検部位から発生する音響波（典型的には超音波）を検出器で受信して被検部位情報を取得する装置の例について説明する。取得される被検部位情報とは、光照射によって生じた音響波の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や、吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布等を反映した特性情報である。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布や酸化あるいは還元ヘモグロビン濃度分布などである。また、被検部位情報は、数値データとしてだけではなく、被検部位内の各位置の分布情報として取得しても良い。つまり、吸収係数分布や酸素飽和度分布等の分布情報を画像データとして取得しても良い。

尚、本実施形態の被検部位情報取得装置としては、被検部位に超音波を送信し、被検部位内部で反射した反射波を受信して、被検部位情報を取得する超音波エコー技術を利用した装置であっても良い。この超音波エコー技術を利用した装置の場合、取得される被検部位情報とは、被検部位内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した特性情報である。

次に、本実施形態を構成するユニットについて、図１乃至３を用いて説明する。図１は被検部位情報取得装置の斜視図である。図２は被検部位情報取得装置の内部構成を示した側面図である。

（ベッドユニット１００）
ベッドユニットは被検者をうつ伏せ（伏臥位）に載せるためのユニットである。ベッドユニット１００は、被検者の体勢を維持する支持部材である寝台１１０と、寝台を支える寝台支柱１２０、ベース１３０から構成されている。寝台１１０（被検体支持部材）には被検体の被検部位である乳房１を挿入するための開口１１１が設けられている。開口１１１より挿入された乳房１は、重力により下垂される。

（測定ユニット２００）
測定ユニット２００は音響波検出ユニットであって、乳房１に対して光を照射し、乳房１から発生する超音波を検出器で受信するユニットである。測定ユニット２００は、図２に示すように、乳房１へ光を照射する光照射部２１０、乳房１からの超音波を受信する半球状の音響波検出器２２０、光照射部２１０及び音響波検出器２２０を２次元走査するための走査ステージ２３０、測定ユニットベース２６０で構成されている。

図３は音響波検出器２２０の概略図である。音響波検出器２２０は半球形状の曲率中心が、後述するカップ３１０の内部に位置するようにそれの開口がカップ３１０に対向するように配置されている。その形状は、半球状でなくても、１／ｎ球状（ｎは整数）、複数の平面のつなぎ合せにより半球状或いは１／ｎ球状に近似できる形状でも良い。また、音響波検出器２２０の内面には複数の音響検出素子２２３が設けられている。また、この複数の音響検出素子２２３は、半球状の音響波検出器２２０の中心軸周りに略スパイラル状に等間隔に設けられている。また、各音響検出素子２２３の指向方向は前記半球の曲率中心に向かって固定されている。このように音響検出素子２２３を配置することにより、被検部位から発した超音波をより広い角度で取得することができ、且つ音響検出素子２２３の指向感度をカップ３１０内の狭い領域に集中できるため高感度な検出を行うことができる。その結果、取得した音響検出素子の出力信号から精度の高い画像再構成が可能となる。

音響波検出器２２０の下部には後述の光照射部２１０とカメラ２７０が設けられている。音響検出素子２２３は光音響波を受信して電気信号に変換する素子である。音響検出素子２２３を構成する部材としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック材料や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電膜材料などを用いることができる。また、圧電素子以外の素子を用いても良い。例えば、ＣＭＵＴ（ＣａｐａｃｉｔｉｖｅＭｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）などの静電容量型の素子を用いることができる。

光照射部２１０は、音響波検出器２２０の下部から乳房へ向けて光を照射するように設けられている。光照射部２１０には図示していない光源から光学系を通して光が導かれる。光源は、特定波長のナノ秒オーダーのパルス光を発する。光源が発する光の波長は、生体組織を構成する水、脂肪、タンパク質、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、などの光吸収特性に応じた波長を選定する。一例としては、生体内部組織の主成分である水の吸収が小さいため光が良く透過し、脂肪、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンの光吸収特性に特徴がある６００−１５００ｎｍ範囲が適当である。具体的な光源の例としては、異なる波長を発生する半導体レーザー、波長可変レーザーなどで構成すると良い。光学系は、音響波検出器２２０の走査に追従するように構成され、例えば光ファイバーや、ミラーを用いて光を空間伝搬させる多関節アームが適用できる。

音響波検出器２２０は、図２に示すように、音響波検出器２２０と後述の乳房１の保持部材であるカップ３１０（カップ状容器）との音響整合を取るためのマッチング液を保持するマッチング容器２２１が一体化されている。音響波検出器２２０とマッチング容器には図示していないポンプ、マッチング液循環系によりマッチング液が供給、排出される。マッチング液は光音響波に対して高透過特性と低減衰特性を有する油や水などが好適である。

走査ステージ２３０は、音響波検出器２２０を保持部材であるカップ３１０に対して相対的に移動させる移動機構である。走査ステージ２３０は、光照射部２１０及び音響波検出器２２０をＸ方向に走査するＸ走査ステージ２４０と、Ｙ方向に走査するＹ走査ステージ２５０からなる。ここで、Ｘ方向は被検者をうつ伏せの姿勢で支持している状態で、被検者に対して体軸と直交する方向である。Ｙ方向は同様の状態で被検者に対して体軸方向である。Ｚ方向は重力方向であり、乳房１を下垂させる方向であり、乳房を挿入、保持する方向である。Ｘ走査ステージはＹ走査ステージの上に設けられ、Ｘ走査ステージに対して音響波検出器２２０は支柱２２４により固定されている。ＸＹそれぞれの走査ステージは、モーター２４１（２５１）、リニアガイド２４２（２５２）、ボールねじ２４３（２５３）により、後述の演算ユニット４００からの指令により制御される。この構成により、音響波検出器２２０をＸＹの方向へ２次元走査（乳房１を挿入する（下垂する）方向と垂直を成す面内で走査）することができる。走査ステージは前述の機構に限定されるものではなく、音響波検出器２２０を走査駆動させることができる機構であれば、リンク機構、ギア機構、油圧機構、など何を用いても良い。さらには、リニアガイドによる直線駆動ではなく、回転機構を用いて走査しても良い。また、音響波検出器２２０を、更にＸ方向、Ｙ方向と垂直なＺ方向に走査する、Ｚ走査ステージを有していてもよい。

Ｘ走査ステージ２４０とＹ走査ステージ２５０は、それぞれ図示していない原点センサとリニアエンコーダを有している。そのため、測定ユニット２００に対する音響波検出器２２０の相対位置を検出することが可能な構成となっている。

（保持ユニット３００）
乳房１を保持する保持ユニット３００は、乳房１に押し当てられるカップ３１０とカップ３１０を取り付けるためのカップ取付部材３１１で構成される。カップ３１０の形状は、被検部位である乳房１の少なくとも一部を収納可能な形状ならば良いが、乳房１の大きさ、形状に合わせたものが好ましい。例えば、半球状、円柱状等が好ましい。カップ３１０は乳房１との音響インピーダンス（１．５〜１．６×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓｅｃ）が略等しく、更に光音響効果を利用した装置においては光の透過率が高い（好ましくは９０％以上）光透過性部材を用いることが好ましい。これに該当する具体的な材料としては、ポリメチルペンテン、ＰＥＴ、ポリカーボネート、エラストマーなどがある。カップ３１０の厚みは、超音波の減衰が低減できるように薄いものが良い。より好適には、超音波の反射を防止でき、画像再構成に有害なノイズを低減することが可能な、超音波の波長の１／４以下の厚みで構成すると良い。また、測定の際には、乳房１とカップ３１０の音響整合を取るために、カップ３１０にジェルや水などのマッチング剤を入れることが好ましい。

（演算ユニット４００）
演算ユニット４００には、典型的にはワークステーションなどが用いられる。演算ユニット４００は、不図示であるが、ｄｉｓｐｌａｙ等の表示機器、マウスやｋｅｙｂｏｒｄ等の入力機器、音響検出素子２２３を含む各音響波検出器、モーター等の制御対象構成が接続されている。そして、演算ユニット４００は、受信された超音波の各種信号処理（画像再構成を含む）、各構成の駆動制御等の装置全般の制御を司っている。

（音響波検出器２２０の測定時の軌道）
走査ステージによる測定時の検出器２２０の走査軌跡について説明する。

検出器２２０は、ＸＹ平面において、略直線状に走査されてもよい。例えば、検出器２２０は、ＸＹ平面内の測定領域において、Ｘ方向に走査され（走査１）、Ｙ方向に移動され（移動１）、Ｘ方向において走査１と逆方向に走査され（走査２）、更にＹ方向に移動される（移動２）。上記走査１、移動１、走査２、移動２の工程を繰り返すことで、測定領域全体の測定がおこなわれる。音響波検出器２２０は、カップと接触しないように走査、移動される。

また、検出器２２０の軌道（検出器２２０の位置の移動軌跡）は、ＸＹ平面において円軌道であってもよい。円軌道とは、軌道が正円の場合だけでなく、楕円の場合も含む。
更に、検出器２２０の軌道は、ＸＹ平面において、渦巻きバターン（ＳｐｉｒａｌＰａｔｔｅｒｎ）であってもよい。渦巻き軌道とは、軌跡の回転中心に対する動径方向（ｒａｄｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の座標が増加あるいは減少のいずれか一方に変化するように移動させる走査軌道である。検出器２２０の移動軌跡上のある位置ｐ点の極座標における位置座標（ｘ、ｙ）は、下記式（１）にて表現される。
ｘ＝ｒ（ｔ）ｃｏｓΦ
ｙ＝ｒ（ｔ）ｓｉｎΦ・・・・式（１）

ここでｒ（ｔ）は動径方向の座標（移動半径）で、φはＸ軸と原点からｐ点に向かう線とがなす角度である。本実施形態においては、検出器２２０の移動軌跡上の動径方向の座標：ｒ（ｔ）が増加あるいは減少のいずれか一方に変化するように検出器２２０が走査される。

なお、走査ステージは、検出器２２０の軌跡の接線方向の速度が一定になるように、検出器２２０を移動することが好ましい。通常、光音響波の検出タイミングは、光源から発せられるパルス光の繰り返し周波数で決まる。そのため、検出器２２０の軌跡の接線方向の速度を一定として光音響波の検出を行うことで、空間に対して均一にサンプリングすることが可能となる。また、走査ステージは、検出器２２０を、軌跡の原点方向に向かう加速度を考慮して、移動平面の外側から移動させることが好ましい。すなわち、移動の初期段階の加速度が大きいと、装置全体の揺れが大きくなり、その揺れが測定に影響を与えることがある。そのため、軌跡の原点方向に向かう加速度が小さい外周から移動を開始し、内周に向かって移動を行うことで、装置の揺れを軽減できる。

更に、検出器２２０は、Ｚ方向にＺ走査ステージにより移動されてもよい。

なお、測定に関する測定ユニット２００の動作や超音波の信号処理は、公知の技術により行われる。

次に保持部材であるカップ３１０と被検部位である乳房の位置合わせの例について説明する。

本実施例では、図２に示すように、測定ユニット２００と保持ユニット３００は固定部材３２０により連結され、一体（互いに固定されている）となっている。具体的には、測定ユニットベース２６０とカップ取付部材３１１が固定部材３２０で固定されている。測定ユニット２００の下部には保持ユニット３００を乳房に対して位置合わせするための移動機構である調整ステージ５００（保持ユニットステージ）が設けられている。調整ステージ５００は、保持ユニット３００をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に調整するＸ調整ステージ５１０、Ｙ調整ステージ５２０、Ｚ調整ステージ５３０で構成されている。Ｙ調整ステージ５２０はベース１３０に搭載され、その上にＸ調整ステージ５１０、さらに上にＺ調整ステージ５３０が設けられている。Ｘ調整ステージ５１０とＹ調整ステージ５２０の駆動機構はリニアガイド５１１（５２１）とボールねじ５１２（５２２）で構成される。ボールねじ５１２（５２２）には、ギア５１３（５２３）や軸５１４（５２４）を介して術者が操作するハンドル５１５（５２５）と連結されている。従って、術者が、ハンドル５１５（５２５）を回転させることにより、測定ユニット２００及びそれと一体となっている保持ユニット３００をＸ方向とＹ方向に駆動させることが可能である。この機構により、被検者の支持部材である寝台１１０と、保持部材であるカップ３１０が相対的に移動可能となる。つまり、開口１１１から挿入された乳房１に対してカップ３１０を相対的に移動可能である。ハンドル５１５（５２５）の位置や向きは図２に限定されるものではなく、術者が操作しやすい位置に設けられることが好ましい。Ｚ調整ステージ５３０は、Ｘリンク式機構であり、モーター５３１の駆動によりＺ方向に駆動される。モーターの駆動は演算ユニット４００からの指令により制御される。保持ユニット３００には、寝台１１０の位置を検出する接触センサ３３０が設けられている。保持ユニット３００が寝台１１０の方向へ移動し、接触センサ３３０が寝台１１０に接触することで寝台１１０を検出すると、Ｚ調整ステージ５３０の駆動が停止する。ここで、乳房の情報取得の際に寝台１１０とカップ３１０の隙間が多いと、カップ３１０またはカップ取付部材３１１と乳房１の胸壁が離れてしまう。それにより、乳房１の胸壁近傍の情報取得ができない可能性があるため、接触センサ３３０による寝台１１０の検出位置は、寝台１１０とカップ３１０がなるべく近くなるように設定すると良い。寝台１１０との距離は、接触センサ３３０による検出に限らず、光学式や磁気式による被接触センサを用いても良いし、保持ユニット３００のＺ方向の位置を検知するエンコーダを設けてフィードバック制御を行っても良い。また、Ｘ、Ｙ調整ステージの駆動は、モーターを用いて演算ユニット４００により制御しても良い。あるいは、調整ステージ駆動用のコントローラを設け、それぞれの調整ステージを移動させたい方向のボタンを押すと、押している間、調整ステージが移動し続ける制御にしても良い。

本実施例では、被検部位である乳房１を検出する被検部位検出手段として、カメラ２７０を音響波検出器２２０に備えている。カメラ２７０は、音響波検出器２２０の下方から乳房１（より詳細には後述の乳頭）を撮影するように設けられている。カメラ２７０の光軸２７１（図４に記載）はＺ方向に向けられており、カップ３１０を通して乳房１を撮影する。カメラ２７０により撮影された画像は、術者に認識可能なように不図示のモニタにリアルタイムで表示される。カメラ２７０の位置は、カップ３１０の中心軸３１２とカメラ２７０の軸が一致させた時に、音響波検出器２２０が撮影初期位置となるようにすると、撮影開始までの時間が短縮できるため好ましい。ここで、カップ３１０の中心軸３１２は、カップ３１０の形状のＺ軸方向における中心軸であり、カップ３１０が半球状の場合は曲率中心を通るＺ方向の軸である。また、カメラ２７０の光軸２７１はＺ方向に限らず、乳房とカップ３１０を位置合わせできる場所であればどの向きでも良いし、複数設けても良い。

次に乳房とカップの位置合わせについて説明する。

図４はカメラ２７０とカップ３１０の軸合わせについて説明した図である。乳房挿入前には、カメラ２７０の光軸２７１とカップ３１０の中心軸３１２の軸合わせが実行される。図４（ａ）のように、カメラ２７０の光軸２７１とカップ３１０の中心軸３１２がずれていた場合、走査ステージ２３０の駆動により図４（ｂ）のように軸が一致する位置に駆動される。本実施例では、前述のとおり測定ユニット２００と保持ユニット３００が一体となっている。つまり、測定ユニット２００に対する音響波検出器２２０の位置と、保持ユニット３００に設けられたカップ３１０の位置は、走査ステージ２３０に設けられた原点センサとリニアエンコーダから検出可能である。

図５は乳房１とカップ３１０との位置関係を示した図である。図５（ａ）は、被検者が寝台１１０にうつ伏せになり、乳房１を開口に挿入した時の位置関係である。図５（ｂ）はＹ調整ステージ５２０により、乳房１とカップ３１０の位置を合わせた時の位置関係の図である。図５（ｃ）はＺ調整ステージ５３０によって、カップ３１０を乳房１へ押し当てた時の位置関係の図である。図５（ａ）において、カップ３１０の位置は、被検者が寝台１１０にうつ伏せになり乳房１が寝台１１０の開口から挿入されて下垂しても、乳房と接触しない距離となるように制御されている。また、乳房１とカップ３１０はＹ方向にｔ１のずれ量を有している。図６はモニタに表示されたカメラ２７０により撮影した画像のイメージ図である。図６（ａ）は図５（ａ）の状態でのカメラ２７０による撮影画像である。図６（ｂ）は図５（ｂ）の状態でのカメラ２７０による撮影画像である。本実施例では乳頭１１を位置合わせの指標としている。モニタ中心はカメラの光軸２７１に相当する位置である。

術者はカメラ２７０の光軸２７１と乳頭１１の位置関係をモニタにより確認しながらハンドル５２５を操作し、Ｙ調整ステージ５２０を移動させて、図６（ｂ）のように乳頭１１とカメラ２７０の光軸２７１の位置合わせを行う。ここではＹ方向のみについて記載したが、Ｘ調整ステージ５１０によりＸ方向の位置合わせも可能であり、ずれが発生している方向の全てにおいて同様の位置合わせを行う。前述のとおり、カメラ２７０の光軸２７１はカップ３１０の中心軸３１２と一致しているため、乳房１とカップ３１０の位置合わせが可能である。ここで、乳房１の位置合わせの指標として乳頭１１を利用したが、乳房１にマーカーを付けてそれを指標にしても良い。また、Ｘ調整ステージ５１０とＹ調整ステージ５２０をモーター駆動とし、演算ユニット４００により図６の画像（カメラ２７０の出力）から乳房１とカップ３１０の位置合わせを、周知の画像認識技術を利用して自動で行うことも可能である。

Ｘ方向、Ｙ方向ともに乳房１とカップ３１０の位置合わせが完了した後、演算ユニットを介してＺ調整ステージ５３０の駆動を開始する。保持ユニット３００が寝台１１０に向けて移動し、カップ３１０が乳房１へ押し当てられる。保持ユニット３００に設けられた接触センサ３３０が寝台１１０を検出するとＺ調整ステージ５３０の駆動が停止し、図５（ｃ）の状態となる。以上の操作により測定前の乳房保持が完了し、測定開始が可能な状態となる。

以上の構成により、乳房１が所望の位置に収まるようにカップ３１０を動かすことができるため、被検者に負担を強いることなく乳房１とカップ３１０の精度の良い位置合わせが可能となる。

Ｚ調整ステージ５３０は、駆動をスタートさせると接触センサ３３０が寝台１１０を検出するまで駆動し続ける構成としたが、途中の位置でも停止できる制御としても良い。その場合、例えば乳房１をカップ３１０が接触した時に、Ｚ調整を一時停止し、ＸＹ方向の位置を確認、調整することで、より精度の良い位置合わせが可能となる。

なお、測定ユニット２００の下に調整ステージ５００を設け、測定ユニット２００と保持ユニット３００を寝台１１０に対して移動可能な構成としたが、寝台１１０を測定ユニット２００と保持ユニット３００に対して移動可能な構成としても良い。

実施例２では、保持ユニット３００と測定ユニット２００をさらに相対的に移動可能とすることで、寝台１１０に対して保持ユニット３００のみを相対的に移動可能な構成としている。実施例１と同様の構成の部品については詳細な説明は省略する。図７は実施例２における被検部位情報取得装置の内部構成を示した側面図である。測定ユニット２００は、ベース１３０にＺステージ２８０を介してＹ走査ステージ２５０、Ｘ走査ステージ２４０、音響波検出器２２０が設けられている。マッチング容器２２１の外面には、接触式のセンサであり、保持ユニット３００を検出するための保持ユニット検知センサ２２２を備えている。保持ユニット３００はベース１３０の上にＹ調整ステージ５２０、Ｘ調整ステージ５１０、Ｚ調整ステージ５３０が測定ユニット２００を覆うように構成されている。測定ユニット２００を移動させるための走査ステージと、保持ユニット３００を移動させるための調整ステージとは互いに独立なため、測定ユニット２００と保持ユニット３００は相対的に移動可能である。Ｘ調整ステージ５１０とＹ調整ステージ５２０は図示していないアブソリュート型のエンコーダを有している。したがって、ベース１３０に対する保持ユニット３００の位置を検出可能である。Ｚ調整ステージ５３０は軸５３２と、それと嵌合する穴を有するガイド５３３によりスライドする。ＸＹＺの各調整ステージは図示していないモーターにより駆動される。寝台１１０の保持ユニット３００側には、乳房１とカップ３１０の位置を検出するためのカメラが設けられている。カメラはＸ軸方向から撮影し、Ｙ軸方向の乳房１とカップ３１０の位置を検出するＹ方向カメラ２７３と、Ｙ軸方向から撮影し、Ｘ方向の位置を検出するＸ方向カメラ２７２からなる。

図８はカメラで撮影された画像をモニタに表示した時のイメージ図である。図８（ａ）は被検者が乳房１を開口に挿入した時の図である。図８（ｂ）は、乳房１とカップ３１０の位置合わせ後の図である。Ｘ方向カメラ２７２の画像には、寝台１１０の開口に挿入され下垂された乳房１と、カップ３１０、カップ３１０のカップ取付部材３１１が表示されている。Ｙ方向も同様である。このモニタ画像から術者は保持ユニット３００の位置合わせを行う。術者は乳房１の略中心とカップ３１０の略中心が合うようにＸ調整ステージとＹ調整ステージを操作する。操作は演算ユニットを介して制御される。操作方法は、術者がコントローラから操作しても良いし、調整スタートの操作だけ行い、以降は画像処理により自動で行われるようにしても良い。また、乳房１の位置合わせ指標は、実施例１と同様に乳頭を用いても良いし、位置合わせ用のマーカーを乳房１に付けても良い。図９（ａ）は、上述の操作によりカップ３１０と乳房の位置合わせが完了した後の内部構成図である。カップのＸ方向とＹ方向の位置合わせ完了後は、実施例１と同様に保持ユニット３００に設けられた接触センサ３３０が寝台１１０を検出する位置までＺ方向に移動し、カップ３１０によって乳房１が保持される。図９（ｂ）は、カップ３１０による乳房１の保持が完了した時の内部構成図である。

カップ３１０の位置合わせ後のベース１３０に対する位置は、Ｘ調整ステージ５１０、Ｙ調整ステージ５２０に設けられた不図示のエンコーダにより検知可能である。音響波検出器２２０は、エンコーダが検知したカップ３１０の位置情報に基づき測定開始位置へ移動可能である。また、音響波検出器２２０を走査する走査ステージは、Ｘ方向、Ｙ方向ともに、想定されるカップ３１０の位置合わせ移動範囲と、さらに測定に必要な移動範囲を移動可能に構成されている。

図１０（ａ）は、カップ３１０による乳房１の保持が完了し、更に、音響波検出器２２０が測定開始位置であるＸ方向、Ｙ方向に移動完了後の内部構成図である。その後、Ｚステージ２８０を駆動させて音響波検出器２２０を保持ユニット３００の方向に移動させる。図１０（ｂ）は、音響波検出器２２０がＺ方向に移動した後の内部構成図である。保持ユニット検知センサ２２２による保持ユニット３００の検知位置で、音響波検出器２２０のＺ方向の移動が停止する。音響波検出器２２０のＺ方向の移動は、Ｚステージにエンコーダを設けて移動量を制御する方法、駆動にパルスモータを用いてパルス数により移動量を制御する方法など、別の方法でも良い。

乳房１とカップ３１０の位置合わせとして、Ｘ方向カメラ２７２とＹ方向カメラ２７３を用いたが、カメラの位置や個数などはこれに限定されるものではない。また、カメラではなく物体を検知するセンサを用いて乳房１の位置を検知して位置合わせを行っても良い。

音響波検出器２２０の走査ステージは、測定に必要な領域だけの走査範囲を有し、カップ３１０の位置合わせによる移動は、さらに測定ユニット２００の下にステージを設けて別に移動させても良い。

実施例１のように、保持ユニット３００と測定ユニット２００が一体化している状態では、音響波検出器２２０によってカップ３１０が覆われてしまうため、直接カップ３１０を視認することができない。しかし、本実施例の構成では、カップ３１０が音響波検出器２２０から離れるため、カップ３１０を術者が目視することが可能である。よって、カメラを用いずに術者による目視で乳房１とカップ３１０の位置合わせを行うことも可能である。

以上の構成により、乳房１が所望の位置に収まるようにカップ３１０を動かすことができるため、被検者に移動してもらうことなく乳房１とカップ３１０の精度の良い位置合わせが可能となる。また、本実施例では、カップ３１０と音響波検出器２２０がさらに相対的に移動可能で離れるため、カップ３１０を乳房１に位置合わせする際に、カップ３１０と乳房１との位置関係を確認し易い。

実施例２では保持ユニット３００と測定ユニット２００を相対的に移動可能にする構成として、保持ユニット３００の調整ステージをベース１３０に対して設けたが、寝台１１０側に設けても良い。次にその変形例について説明する。

図１１は保持ユニット３００のＸ調整ステージ５１０、Ｙ調整ステージ５２０を寝台１１０に設けた場合の装置内部の構成を簡易的に示した図である。図１１（ａ）は、寝台１１０にＸ調整ステージ５１０、Ｙ調整ステージ５２０、Ｚ調整ステージ５３０を介して、保持ユニット３００が測定ユニット２００と寝台１１０に対して相対的に移動可能に構成されている。各調整ステージの駆動方法は前述の実施例と同様である。各調整ステージにはリニアエンコーダが備えられている。寝台１１０とベース１３０は寝台支柱１２０により一体であるため、この例においても、保持ユニット３００のベース１３０に対する位置の検出が可能である。したがって、カップ３１０を乳房１に位置合わせし、検出されたカップ３１０の位置に音響波検出器２２０を移動させることが可能である。図１１（ｂ）は、寝台１１０からアーム５４０を用いて保持ユニット３００を支持した例の構成図である。アーム５４０の関節部には角度センサが設けられており、角度からカップ３１０の位置が検出可能である。保持ユニット３００は、モーター駆動に限らず、ハンドル操作による駆動としても良い。また、手で自在に移動させる方法を用いても良い。

この例においても、カップ３１０の位置を検出して音響波検出器２２０を移動させることが可能である。以上の変形例のように保持ユニット３００を寝台１１０に設けた場合でも、乳房１が所望の位置に収まるようにカップ３１０を動かすことができるため、被検者に移動してもらうことなく乳房１とカップ３１０の精度の良い位置合わせが可能となる。

１乳房
１００ベッドユニット
１１０寝台
２００測定ユニット
２２０音響波検出器
２３０走査ステージ
２７０カメラ
２７２Ｘ方向カメラ
２７３Ｙ方向カメラ
２８０Ｚステージ
３００保持ユニット
３１０カップ
５１０Ｘ調整ステージ
５２０Ｙ調整ステージ
５３０Ｚ調整ステージ

Claims

被検者の被検部位が挿入される開口が設けられた支持部材と、前記開口に挿入された被検部位を保持するカップ状の保持部材と、前記被検部位からの音響波を受信する音響波検出器と、前記開口に対して前記音響波検出器を走査させる走査機構と、前記保持部材の前記支持部材に対する相対位置を調整可能に構成された位置合わせ機構と、前記保持部材と前記被検部位との相対位置を検知する手段と、を備えることを特徴とする被検部位情報取得装置。
前記相対位置を検知する手段の出力に基づいて、前記保持部材と前記被検部位との位置合わせを行うように前記位置合わせ機構を制御する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の被検部位情報取得装置。
前記相対位置を検知する手段はカメラであることを特徴とする請求項１または２に記載の被検部位情報取得装置。
前記位置合わせ機構は、前記走査機構とは独立に前記保持部材を移動させるように構成さ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項に記載の被検部位情報取得装置。
前記位置合わせ機構は、前記被検部位が挿入される方向に、前記支持部材と前記保持部材が相対的に移動可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の被検部位情報取得装置。
前記位置合わせ機構は、前記被検部位が挿入される方向と垂直を成す面内で移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の被検部位情報取得装置。
前記音響波検出器は、複数の音響検出素子を有し、前記複数の音響検出素子が、曲率中心を有する１／ｎ球（ｎは２以上の整数）の内面に沿って、前記曲率中心に指向方向を向けるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の被検部位情報取得装置。
前記位置合わせ機構が搭載されたベースを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の被検部位情報取得装置。
前記保持部材、音響波検出器を搭載した測定ユニットベースを有し、前記保持部材は前記測定ユニットベースに固定され、前記位置合わせ機構は前記測定ユニットベースを移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の被検部位情報取得装置。
前記位置合わせ機構は、前記被検部位が挿入される方向と垂直を成す面内で前記保持部材の移動を行う前に、前記被検部位が挿入される方向において、前記保持部材を前記被検部位から遠ざける方向に移動させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の被検部位情報取得装置。
前記音響波検出器を前記保持部材に対して相対的に移動させる検出器位置合わせ機構を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の被検部位情報取得装置。
前記検出器位置合わせ機構は、前記被検部位が挿入される方向及びその方向と垂直を成す面内で前記音響波検出器を移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の被検部位情報取得装置。
前記検出器位置合わせ機構は、前記被検部位が挿入される方向と垂直を成す面内で前記保持部材の移動を行う前に、前記被検部位が挿入される方向において、前記保持部材を前記被検部位から遠ざける方向に移動させることを特徴とする請求項１１または１２に記載の被検部位情報取得装置。
前記音響波検出器は、光照射部を有し、前記音響波は前記光照射部による前記被検部位への光照射により発生する光音響波であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の被検部位情報取得装置。
前記相対位置を検知する手段からの出力に基づいて、前記保持部材の位置と前記被検部位の位置とをそれぞれ画像認識する演算を行う演算部をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の被検部位情報取得装置。
前記位置合わせ機構は、前記演算部の出力に基づいて、前記保持部材の前記支持部材に対する相対位置を調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の被検部位情報取得装置。
前記被検部位が乳房であるとき、前記演算部は、乳頭を前記被検部位の位置合わせの指標として画像認識することを特徴とする請求項１５または１６に記載の被検部位情報取得装置。
前記演算部は、前記カップ状の保持部材の中心軸を、前記保持部材の位置合わせの指標として画像認識することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の被検部位情報取得装置。
前記被検部位と前記保持部材の位置を術者に表示する表示部と、前記術者からの指令を入力する入力部と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の被検部位情報取得装置。