JP6532329B2 - Puncture needle and subject information acquisition apparatus using the same - Google Patents
Puncture needle and subject information acquisition apparatus using the sameInfo
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Description
本発明は、穿刺針およびそれを用いた被検体情報取得装置に関する。 The present invention relates to a puncture needle and a subject information acquiring apparatus using the same.
被検体情報取得装置の研究が医療分野で積極的に進められている。照射光としてパルスレーザ光を生体に照射すると、照射光が生体内の組織で吸収され、その際に音響波が発生する。この音響波(例えば超音波)を超音波探触子で受信し、解析することにより、生体内部の光学特性に関連した情報を画像化することができる。このような音響波を光音響波と呼び、光音響波を用いて解析することで画像化する技術は、光音響トモグラフィ(PAT:Photoacoustic Tomography)と呼ばれている。
一方、医療分野においては、穿刺針を用いて病変部の確定診断に使用する人体の組織片を採取することが行われており、この行為を針生検あるいはニードルバイオプシと呼ぶ。針生検は、目的の病変部に針先端が確実に届いていることを確認するため、あるいは針の挿入経路にある重要器官(血管、臓器、骨など)を避けるために、しばしば超音波装置などの医療機器のガイド下で行われる。この時、針の視認性が重要となっており、これを改善するための数々の技術が開発されている。
特許文献1には、被検体情報取得装置における穿刺針の視認性を上げるために、穿刺針の表面に光散乱部分や光吸収部分を設けた構成が開示されている。さらに、特許文献2では、超音波装置用の穿刺針において、穿刺針の表面に凹部と、凹部を覆う音波屈折性のコーティング層とを設けることで、超音波の反射を強めて穿刺針像のコントラストを向上させる技術が開示されている。
Research on object information acquisition devices is actively advanced in the medical field. When a pulse laser beam is irradiated to the living body as the irradiation light, the irradiation light is absorbed by the tissue in the living body, and an acoustic wave is generated at that time. By receiving this acoustic wave (for example, an ultrasonic wave) by an ultrasonic probe and analyzing it, it is possible to image the information related to the optical characteristic inside the living body. A technology that calls such an acoustic wave a photoacoustic wave and analyzes it by using the photoacoustic wave is called photoacoustic tomography (PAT).
On the other hand, in the medical field, it is practiced to use a puncture needle to collect a piece of human tissue to be used in a definitive diagnosis of a lesion, and this action is called needle biopsy or needle biopsy. Needle biopsy is often performed with an ultrasound device, etc., to confirm that the needle tip has reliably reached the target lesion, or to avoid important organs (blood vessels, organs, bones, etc.) in the insertion path of the needle. Under the guidance of medical devices. At this time, the visibility of the needle is important, and a number of techniques have been developed to improve this.
Patent Document 1 discloses a configuration in which a light scattering portion and a light absorbing portion are provided on the surface of a puncture needle in order to increase the visibility of the puncture needle in a subject information acquisition apparatus. Furthermore, according to
特許文献1に記載の構成では、光超音波用穿刺針の視認性を上げるために針の表面に光散乱部位や光吸収部位を縞状に配置している。光音響波は、それを発した物体の表面から主に垂直方向に伝搬する。このことは、その物体の面が探触子の音響波受信面に対し垂直に近づくほど光音響画像上で描出されにくくなる要因となる。このため、上記構成は、穿刺針における長手方向と探触子の音響波受信面とが成す角度が平行に近い時にはその効果を発揮するが、角度が垂直に近づくとその効果が薄れてしまうという課題を有する。
また、特許文献2では、超音波用穿刺針の表面に凹部を設置することで、超音波探触子の受信面に対する穿刺針における長手方向の角度が垂直に近づいても穿刺針を明瞭に画像化できる構成が開示されている。さらには、凹部上に超音波を集音するコーティング層を設ける構成が開示されている。
In the configuration described in Patent Document 1, in order to increase the visibility of the light and ultrasound puncture needle, light scattering sites and light absorption sites are arranged in stripes on the surface of the needle. The photoacoustic wave propagates mainly in the vertical direction from the surface of the object that emitted it. This becomes a factor which becomes difficult to be drawn on a photoacoustic image, as the surface of the object approaches perpendicular to the acoustic wave receiving surface of a probe. For this reason, the above configuration exerts the effect when the angle formed by the longitudinal direction of the puncture needle and the acoustic wave receiving surface of the probe is close to parallel, but the effect is weakened when the angle approaches perpendicular. Have a problem.
Further, in
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光音響波を取得し易く、かつ、被検体内部へ挿入し易い穿刺針を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a puncture needle which is easy to acquire a photoacoustic wave and to be easily inserted into the inside of a subject.
上記課題を達成するため、本発明は、針状の本体と、所定の波長の光を吸収することにより音響波を発生する凹部を有するとともに前記本体に設けられる伝搬部と、前記凹部に前記所定の波長の光を略透過する材料が埋められるように形成され、前記伝搬部を覆うことにより被検体へ挿入されるときの前記被検体から受ける抵抗を低減するとともに前記所定の波長の光を略透過するカバーと、を有する穿刺針を提供する。
また、本発明の別態様は、針状の本体と、所定の波長の光を吸収することにより音響波を発生する、前記本体の長手方向と交差する方向に突出した凸部を有するとともに前記本体に設けられる伝搬部と、前記伝搬部を覆うことにより被検体へ挿入されるときの前記被検体から受ける抵抗を低減するとともに前記所定の波長の光を略透過するカバーと、を有する穿刺針を提供する。
To achieve the above object, the present invention includes a needle-like body, and a propagating portion provided in the main body and having a recess that occur acoustic waves by absorbing light of a predetermined wavelength, the said recess A material that substantially transmits light of a predetermined wavelength is formed to be buried, and covering the propagation portion reduces resistance received from the object when inserted into the object and also reduces light of the predetermined wavelength. And a substantially transparent cover.
Another aspect of the present invention is a needle-like main body, and a convex portion which generates an acoustic wave by absorbing light of a predetermined wavelength and which protrudes in a direction intersecting the longitudinal direction of the main body. A puncturing needle having: a propagation part provided in the housing; and a cover for reducing resistance received from the subject when inserted into the subject by covering the propagation part and substantially transmitting light of the predetermined wavelength. provide.
上記のように、本発明によれば、光音響波を取得し易く、かつ、被検体内部へ挿入し易い穿刺針が提供される。 As described above, according to the present invention, there is provided a puncture needle which is easy to obtain a photoacoustic wave and easy to insert into a subject.
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。ただし、以下に記載されている詳細な計算式、計算手順などは、発明が適用されるものの構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same reference numerals are attached to the same components in principle, and the description is omitted. However, the detailed calculation formulas, calculation procedures, and the like described below are to be appropriately changed depending on the configuration of the application to which the present invention is applied and various conditions, and the scope of the present invention is limited to the following description. It is not
説明中の被検体情報取得装置には、被検体(生体およびファントムを含む)に近赤外線等の光(電磁波)を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した装置を含む。説明中の被検体情報取得装置には、例えば、光音響波診断装置等が含まれる。光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、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を示す。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布、トータルヘモグロビン濃度分布、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。また、複数位置の被検体情報である特性情報を、2次元または3次元の特性分布として取得するものでも良い。特性分布は被検体内の特性情報を示す画像データとして生成され得る。説明中の音響波とは、例えば超音波であり、音波、超音波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。音響検出器(例えば探触子)は、被検体内で発生または反射した音響波を受信する。 The subject information acquiring apparatus described herein receives an acoustic wave generated in the subject by irradiating the subject (including a living body and a phantom) with light (electromagnetic wave) such as near-infrared light, and receives the subject information. Includes an apparatus using a photoacoustic effect that acquires as image data. The subject information acquisition apparatus in the description includes, for example, a photoacoustic wave diagnostic apparatus and the like. In the case of a device using a photoacoustic effect, the subject information to be acquired is the light source derived from the source distribution of the acoustic wave generated by the light irradiation, the initial sound pressure distribution in the subject, or the initial sound pressure distribution. It shows the absorption density distribution, the absorption coefficient distribution, and the concentration distribution of substances that constitute the tissue. The concentration distribution of the substance is, for example, an oxygen saturation distribution, a total hemoglobin concentration distribution, or an oxygenated / reduced hemoglobin concentration distribution. Further, characteristic information which is object information at a plurality of positions may be acquired as a two-dimensional or three-dimensional characteristic distribution. The characteristic distribution may be generated as image data indicating characteristic information in the subject. The acoustic waves in the description are, for example, ultrasonic waves, and include acoustic waves and elastic waves called ultrasonic waves. The acoustic wave generated by the photoacoustic effect is called a photoacoustic wave or an optical ultrasonic wave. An acoustic detector (e.g., a probe) receives an acoustic wave generated or reflected in a subject.
なお、本発明の特徴をより明確にするため、本発明と比較される技術を以下に説明する。すなわち、この比較技術は、超音波装置用の穿刺針において、穿刺針の表面に凹部と、凹部を覆う音波屈折性のコーティング層とを設け、超音波の反射を強めて穿刺針像のコントラストを向上させる。さらに、コーティング層は、光を透過しない材料から構成するようにし、このコーティング層を穿刺針に用いるようにするものである。しかし、この場合、凹部への光の到達が阻害されることで、発生する光超音波が減弱し、穿刺針の位置の把握を妨げてしまうこととなる。さらに、穿刺針は、被検体へ挿入される時に、被検体から受ける摩擦抵抗値等(以下、「穿刺抵抗」と略称する)が小さく構成される必要がある。被検体へスムーズに挿入できることが求められるからである。 In order to clarify the features of the present invention, techniques to be compared with the present invention will be described below. That is, according to this comparative technique, in the puncture needle for an ultrasonic device, the surface of the puncture needle is provided with a recess and a sonic-refractive coating layer covering the recess to enhance the reflection of the ultrasonic wave and to contrast the puncture needle image. Improve. Furthermore, the coating layer is made of a material that does not transmit light, and this coating layer is used for a puncture needle. However, in this case, the reaching of the light to the concave portion is inhibited, and the generated optical ultrasonic wave is attenuated, which hinders the grasp of the position of the puncture needle. Furthermore, the puncture needle needs to be configured to have a small frictional resistance value (hereinafter abbreviated as "puncture resistance") received from the subject when inserted into the subject. This is because smooth insertion into a subject is required.
<実施例1>
図1は、本発明の実施の形態に係る穿刺針の実施例1を示す模式図である。図1は、被検体情報取得装置100(以下、「装置100」と略称する)が、被検体109を撮像している状態を示すものである。被検体109は、実施例1の穿刺針108が挿入されている。X軸、Y軸、およびZ軸は、互いに直交し、探触子102の音響波を受信する面は、
XY平面と平行である。a軸、b軸、およびc軸は、互いに直交し、a軸は、穿刺針108の長手方向と平行であり、b軸は、穿刺針108の短手方向の一つと平行であり、c軸は、その短手方向の他の一つと平行である。被検体109は、内部にターゲット部位110を有する。ターゲット部位110は、例えば乳癌である。
Example 1
FIG. 1 is a schematic view showing Example 1 of a puncture needle according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state in which a subject information acquisition apparatus 100 (hereinafter, abbreviated as “
It is parallel to the XY plane. The a-axis, b-axis, and c-axis are orthogonal to one another, the a-axis is parallel to the longitudinal direction of the
(装置100の構成)
装置100は、被検体109へ光113を照射する照射部101、その照射に基づき被検体109から伝搬する音響波114を受信して電気信号に変換するとともにそれを後段に送出(出力)する探触子102を有する。さらに、探触子からの電気信号に基づき信号処理を行うことで画像データを形成するとともにそれを後段に送出する信号処理部103を有する。さらに、信号処理部103からの画像データを入力するとともにそれに基づき視認可能な画像を表示する表示部104を有する。
(Configuration of device 100)
The
≪照射部101≫
照射部101では、光源(不図示)により射出されたパルス光が光伝送部(不図示であり、例えばバンドルファイバ)を経由して照射部101まで導かれ、照射部101の光照射端からそのパルス光を被検体109に向けて照射する。光源は、レーザが好ましいが、レーザの代わりに発光ダイオードなどから構成されても良い。光源は、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなどから適宜構成される。光源から射出されるパルス光は、被検体109が生体の場合、近赤外線であることが好ましい。この近赤外線の波長は、例えば650nmから1100nm程度までの範囲内のものが選択される。しかしこれに限られず、バンドルファイバは、光源からのパルス光を被検体109まで導くとともに被検体109へ照射するようにしても良い。バンドルファイバは、この場合、照射部および光伝送部を兼任するものとして構成される。また、光源と被検体109との間に拡散板などから成る任意の光学系を設け、光源からのパルス光を被検体109まで導き、そのパルス光を被検体109に照射する構成としても良い。光伝送部は、また、ミラーや反射プリズムから構成されても良い。
«
In the
≪探触子102≫
照射部101により照射された光は、被検体109の内部で拡散、伝搬する。この拡散、伝搬した光は、被検体109内の吸収体に吸収される。これにより、その吸収体は、光音響効果により音響波を発生する。探触子102は、この被検体109内で発生した音響波を受信し、その受信した音響波をアナログの電気信号に変換し、その電気信号を信号処理部103に送出する。探触子102は、トランスデューサとも呼ばれる。探触子102は、具体的には、ピエゾ素子やCMUT(容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ)などの音響波受信部から構成される。探触子102は、単一の音響波受信部から構成されても良いし、複数の光音響受信部の集合体から構成されても良い。探触子102は、照射部101と一体化させて筐体111の内部に設けられている。筐体111は、医師等が手で持つことができるように持ち手部112が設けられている。これにより、医師等が持ち手部112を手で握って、探触子102および照射部101を被検体109に押し当てられるように構成できる。これにより、探触子102および照射部101は、被検体109に密着した状態で光の照射およびそれに基づく音響波の受信を行うことが可能である。これにより、探触子102、照射部101、を筐体111一体化して形成される構造物は、ハンドヘルドに構成される。
«Probe 102»
The light irradiated by the
≪信号処理部103≫
信号処理部103は、探触子102から送出されたアナログ電気信号を増幅するとともにアナログ/デジタル変換してデジタル信号を生成し、そのデジタル信号に対して画像再構成処理を行うことで画像データを生成(再構成)するものである。信号処理部103は、例えば、増幅器、アナログ/デジタルコンバータ(A/D変換器)、FPGA(Fie
ld Programmable Gate Array)チップなどから構成される。信号処理部103は、探触子102から送出される電気信号が複数である場合、その複数の電気信号を同時にパラレル処理できることが好ましい。しかしこれに限られず、増幅器は、探触子102に内蔵されていてもよい。信号処理部103により実行される画像再構成方法は、例えば、フーリエ変換法、ユニバーサルバックプロジェクション法やフィルタードバックプロジェクション法、逐次再構成法などの種々の画像再構成方法である。
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The
It consists of an ld Programmable Gate Array chip and the like. When a plurality of electrical signals are sent from the
≪表示部104≫
表示部104は、信号処理部103で生成された画像データを画像として表示するものである。表示部104は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、FED(Field Emission Display)などから構成される。表示部104は、装置100の操作を行えるように構成されても良く、この場合、タッチパネル等から構成されても良い。
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The
(穿刺針108)
穿刺針108は、被検体109へ挿入可能な硬度を有するとともに管状かつ針状の本体105を有する。さらに、本体105の表面に設けられ、球形(凸形状の一つ)であり、照射部101からの所定の波長の光を吸収することで音響波を発生する材料で構成される、伝搬部107を有する。さらに、伝搬部107の表面を覆い、照射部101から照射される所定の波長の光に対して透過性を持つカバー106を有する。本体105の先端は、被検体109に挿入可能に構成されていれば、必ずしも鋭利な形状でなくともよい。しかしこれに限られず、伝搬部107の形状は、凹形状または凹凸形状であっても良い。伝搬部107の形状は、本体105から伝搬する音響波と平行でない方向に音響波の一部が伝搬するような形状であっても良い。
(Puncture needle 108)
The
≪本体105≫
本体105を構成する材料は、例えば、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、またはこれらの合金からなる各種の金属材料、ポリフェニレンサルファイドなどからなる各種の硬度の高い樹脂である。本体105を構成する材料は、被検体109の吸収係数を大幅に逸脱しないものであることが好ましい。画像として表示したときに発生するアーチファクトを低減できるからである。本体105を構成する材料の光吸収係数は、例えば756nmの照射光を用いる場合、血液と略同等である0.309/mm〜0.858/mmの範囲内のものが好ましい。
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The material constituting the
≪カバー106≫
カバー106を構成する材料は、照射部101により照射される光を実質的に透過するものである。この材料は、照射される光に対して80%以上の透過性を有することが好ましい。この材料は、例えば、透明ポリオレフィン、透明セラミックス、透明ポリウレタン、透明フッ素樹脂、透明ポリエステルに代表される透明な樹脂等から構成されることが好ましい。上記透明ポリオレフィンは、ポリメチルペンテンなどを含み、透明セラミックスは、アルミン酸イットリウムなどを含み、透明フッ素樹脂は、アモルファスフッ素樹脂などを含み、透明ポリエステルは、ポリ乳酸などを含む。上記透明樹脂は、照射される光に対して顕著な吸収性を有さない場合、色を付けても良い。上記透明樹脂は、例えば、照射部101により照射される光の波長が756nmである場合には、可視域から近赤外領域にかけて吸収が少ない赤色顔料で着色しても良い。カバー106を構成する材料は、被検体109とカバー106との界面での音響波の反射を抑えるものが好ましい。被検体109内のカバー106内で伝搬部107から生じた音響波を、カバー106内からその外側の被検体109内へスムーズに通過させることができるからである。この材料は、被検体109との音響インピーダンスの差が小さいものが好ましく、例えば、ポリメチルペンテンなどの樹脂材料である。カバー106のb軸方向の厚みは、伝搬部107の直径(b軸
方向の厚み)と略等しく、かつ、カバー106の表面115は、a軸と略平行である。表面115は、さらにc軸とも平行であっても良い。表面115は、a軸およびb軸に平行である略平坦な形状であっても良い。
«
The material forming the
カバー106の厚みは、より薄いものが好ましい。伝搬部107から発生した音響波がカバー106を通過する際に、その厚みが厚いほど音響波の減衰が大きくなるからである。また、その厚みが厚いほど穿刺針108が太くなり、穿刺抵抗が増加するからである。したがって、その厚みは、カバー106の内部に封入する伝搬部107を覆うことのできる最も薄い厚みであることが好ましい。カバー106は、伝搬部107がある箇所のみを覆うように設けられることで、穿刺針108全体が太くなるのを抑えることができる。カバー106の形状は、穿刺針108の表面の算術平均粗さ(Ra)または算術平均うねり(Wa)を減少させる形状が好ましい。穿刺抵抗が減少するからである。
The thickness of the
≪伝搬部107≫
伝搬部107の材料は、照射部101から照射される光に吸収性を持つ材料を用いる。この材料は、例えば、照射部101から発せられるパルス光を吸収する顔料である。この顔料の吸収係数は、被検体の吸収係数から大幅に逸脱しないことが好ましい。画像として表示させたときのアーチファクトを抑制できるからである。この顔料は、血液に近い光吸収係数を示すものであって、カーボンブラックを0.024wt%に分散希釈した材料から構成されても良い。
<<
As a material of the
伝搬部107の大きさは、探触子102が好適に取得可能な中心周波数の音響波が生じるような大きさであることが好ましい。伝搬部107を画像として表示させた際に、その表示がその周りの表示と区別して視認できるからである。ある吸収体から生じる音響波の周波数は、その吸収体が埋まっている材質の音速値とその吸収体の大きさによって決定される。伝搬部107の大きさは、以下の前提の下では1.10mm直径であることが好ましい。その前提は、例えば、以下の(1)−(3)を満たすものである。(1)2MHzの中心周波数の探触子102を用いた装置100で音響波を検出するものであること。(2)伝搬部107が図1に示すような凸形状の略球形であること。(3)カバー106がポリメチルペンテン(音速2200m/s)から構成されること。伝搬部107は、この場合、図1に示すような凸形状かつ略球形の構造を有する凸部であっても良い。
The size of the
カバー106の音速は、材料によって変化する。したがって、伝搬部107の直径は、カバー106の種類ごとに異なることが好ましい。伝搬部107を画像化(再構成)した際に、それを、よりはっきりと表示部104に表示させることが可能だからである。伝搬部107は、単一で設けられても良いが、複数設けられるのが好ましい。伝搬部107は、本体105に複数設けられる場合、本体105周りの回転方向であってその長手方向を回転軸とする回転方向に一周するように複数設けられるようにしても良い。穿刺針108の、その長手方向を軸とする回転に関わらず、伝搬部107からの音響波を探触子102により取得できるからである。しかしこれに限られず、伝搬部107の形状や配置は、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更可能である。伝搬部107の形状は、例えば、球形としたが、三角錐、四角錐などの角錐、円錐、円錐台、三角柱、立方体などの角柱、円柱、ドーナツ型、その他多面体などでも良い。伝搬部107の形状は、また、探触子102の音響波受信面116方向とa軸方向とが垂直であっても、伝搬部107から発生した音響波の少なくとも一部が実質的にその音響波受信面116に向かって伝搬するように構成されていれば良い。
The speed of sound of the
伝搬部107は、例えば、本体105の表面に、その長手方向の周りの回転方向に進むとともにその長手方向にも進むようにして描かれるような螺旋状に巻きつくようにして配置されても良い。または、伝搬部107は、本体105の表面全体に敷き詰めて配置され
ても良い。伝搬部107の表面の接平面の少なくとも一つは、穿刺針108の長手方向と平行でなければ良い。すなわち、この接平面と穿刺針108の長手方向とが成す角度は、180°の整数倍でなければ良い。伝搬部107の表面は、フラットな平面よりも曲面で形成されることが好ましい。より多くの方向に音響波を伝搬できるからである。また、装置100により穿刺針108のような棒状の構造物を画像として表示した際、その表示の鮮明度合が半分以下に落ちるのは、以下のような場合である。すなわち、探触子102の音響波受信面116と棒状構造物の長手方向とが成す角度が、探触子102の指向角の半分の角度以上であり、かつ、90°以下のものとなる場合である。このため、伝搬部107の接平面と穿刺針108の長手方向とが成す角度は、少なくとも探触子102の指向角の半分の角度以上、かつ、90°以下であるように構成するのが好ましい。
For example, the
<穿刺針を用いた穿刺方法>
図2は、上記本発明の実施例1における図1の穿刺針108の穿刺方法を示すフローチャートである。フローは、装置100が給電されてスタンバイ状態にされ、例えば、乳癌等の診断を行う場合は、被検体109は乳房であり、診断がしやすいように被検体109を固定する等して開始する。
<Puncture method using a puncture needle>
FIG. 2 is a flow chart showing a puncture method of the
ステップS2で、医師等により持ち手部112が握られて、探触子102および照射部101が被検体109の表面であって最初の音響波受信位置に押し付けられ、その状態でパルス光が被検体109に向けて直接照射される。そして、被検体109の内部を伝搬した光のエネルギーの一部が血液などの光吸収体に吸収されることで、その光吸収体が熱膨張させられる。そして、光吸収体から音響波が発生させられ、ステップS4に移行する。ステップS4で、被検体109内から発生した音響波が、探触子102が上記音響波受信位置に密着させられている状態で探触子102により受信される。そして、その受信された音響波がアナログの電気信号に変換され、それが増幅されるとともにアナログ/デジタル変換される。そして、この変換によりデジタル信号が生成され、信号処理部103に内蔵されているメモリ(主記憶装置)に格納され、ステップS6に移行する。ステップS6で、音響波を受信したい位置での受信が行われたか否かが判断される。そして、全ての受信位置で音響波の受信が終了されたと判断されれば、ステップS8に移行し、そうでなければステップS2に移行して、他の受信位置で同様の処理が行われる。なお、この音響波を受信したい位置は、医師等が音響波を受信したいと思う箇所であり、必ずしも被検体109の表面全体をその受信位置としてまんべんなく音響波の受信が行われる必要はない。
In step S2, the doctor or the like grasps the
ステップS8で、受信位置毎に格納されているデジタル信号がメモリから読み出されてそのデジタル信号に対して画像再構成処理が施される。そして画像データが形成されてこの画像データがメモリに格納され、ステップS10に移行する。この画像データは、被検体109の特性情報であり、例えば、初期音圧分布や吸収係数分布を表す画像データである。ステップS10で、この画像データがメモリから読み出され、表示部104に送出される。そして、表示部104によりこの画像データに基づいて人間の肉眼を通じて視認可能な画像が表示され、ステップS11に移行する。この画像は、光音響画像とも称し、例えば、三次元データであっても良いし、二次元データであっても良い。三次元データは、ボクセルデータであっても良い。ステップS11で、被検体109に既に穿刺針108が挿入されているか否かが判断され、挿入されていると判断されたときはステップS15に移行し、そうでないと判断されたときはステップS12に移行する。ステップS15で、穿刺針108とターゲット部位110との位置関係が医師等(操作者)による画像の視認により確認され、穿刺針108が正しくターゲット部位110に向かうようにその位置関係が微調整され、ステップS16に移行する。この場合、a軸方向と、XY平面方向とが垂直である場合であっても、伝搬部107により、穿刺針108の位置が正確に把握される。これにより、常に穿刺針108の位置が特定され、医師等が画像を見て、穿刺針108と、ターゲット部位110との位置関係を把握しやすくなる。
At step S8, the digital signal stored for each reception position is read out from the memory, and the image reconstruction processing is performed on the digital signal. Then, image data is formed, and the image data is stored in the memory, and the process proceeds to step S10. The image data is characteristic information of the
ステップS12で、表示部104の表示画面に表示されている上記の画像が医師等により確認されながらターゲット部位110が判別される。このターゲット部位110は、例えば、悪性腫瘍が挙げられる。悪性腫瘍の新生血管は、他の正常部の血液と同様に光を吸収する。しかし、悪性腫瘍の新生血管は、密集度合が高く、他の正常部と比較して光を特異的に吸収することで、音響波を発生する。これにより、ターゲット部位110が画像として表示され、それが医師等の視認により判別される。そして、上記の判別が行われ、ステップS14に移行する。ステップS14で、判別されたターゲット部位110を目がけ、穿刺針108が被検体109内部へ挿入され、ステップS16に移行する。ステップS16で、ターゲット部位110に穿刺針108が到達したか否かが判断され、到達したと判断されたときはステップS18へ移行し、そうでないと判断されたときはステップS2へ移行する。ステップS18で、穿刺針108の先端から、ターゲット部位110のサンプルが吸引などで取得され、ステップS20に移行する。ステップS20で、穿刺針108が被検体109から抜き出され、フローを終了する。
In step S12, the
(効果の確認)
図3は、実施例1における穿刺針108の効果を示す図である。図1に対応する部分には同一の番号を付して必要のない限り説明を省略する。図3(a)は、図1におけるa軸とXY平面とが垂直の場合であって、被検体109であるファントムの内部に穿刺針108を挿入し、その断面図を示すものである。
(Confirmation of effect)
FIG. 3 is a view showing the effect of the
図3(b)は、図1におけるa軸とXY平面とが垂直の場合であって、被検体109であるファントムの内部に穿刺針108を挿入して装置100で撮像した場合を示すものである。図3(b)は、また、その被検体109を装置100で撮像して形成した表示画像である。図3(a)、図3(b)からわかるように、図1におけるa軸とXY平面とが垂直の場合であっても、伝搬部107に基づく表示画像306とその周囲画像302とが区別し得るように表示されている。ここで、「区別し得るように表示されている」とは、画像306の輝度が画像302の輝度に比べて視認可能な程度に低いか、または高いように表示されていることを意味するものとしても良い。あるいは、画像306と画像302とのコントラストが、視認可能な程度の値となるように表示されていることを意味するものとしても良い。以下においても同様である。
FIG. 3B shows the case where the
図3(c)は、本発明と比較される例であり、図1におけるa軸とXY平面とが垂直の場合であって、被検体109であるファントムの内部に、カバー106および伝搬部107を除いた本体105のみを挿入し、その断面図を示すものである。
FIG. 3C is an example to be compared with the present invention, in which the a-axis and the XY plane in FIG. Only the
図3(d)は、本発明と比較される例であり、図3(c)における被検体109を装置100で撮像して形成した表示画像である。図3(c)、図3(d)からわかるように、図1におけるa軸とXY平面とが垂直の場合、画像においては、本体105は、その周囲画像304と区別して視認することができない結果となった。
FIG. 3D is an example to be compared with the present invention, and is a display image formed by imaging the
このように、本発明によれば、穿刺針108の長手方向と探触子102の音響波受信面116とがなす角度が垂直に近い場合であっても、伝搬部107である光吸収体の立体的な配置によって、画面上でその個所が表示可能である。これにより、表示部104の画面上で穿刺針108の位置を把握することができる。さらには、穿刺針108の画像化に影響しない(実質的に画像に映りこまない)部材からなるカバー106を設けて穿刺針108の穿刺抵抗を減らすことで、穿刺針108を被検体109にスムーズに挿入可能である。
As described above, according to the present invention, even when the angle between the longitudinal direction of the
<実施例2>
図4は、本発明の実施の形態に係る穿刺針の実施例2を示す模式図である。また、説明の便宜のため装置100の図示は省いているが、同様の装置100を用いて撮像したものとする。実施例2の穿刺針408は、本体405、カバー406、伝搬部407をベースに構成される。なお、図4のa軸、b軸、およびc軸は、図1のものと同様とする。
Example 2
FIG. 4 is a schematic view showing Example 2 of the puncture needle according to the embodiment of the present invention. Moreover, although illustration of the
本体405は、黒色ポリフェニレンサルファイドなどの照射部101から照射される光に対し吸収性を有する材料から構成される。実施例1と異なる点は、本体405の表面に設置された球形の伝搬部407が本体405と同じ素材で一体形成されていることである。実施例1と異なる他の点は、本体405の周囲を囲うようにカバー406が設けられていることである。これにより、穿刺針108と比較した場合、伝搬部407と本体405とが一体的に形成可能であり、かつ、それを囲うカバー406の形状がより単純なものである。これにより、穿刺針408の生産が容易となる。
The
なお、穿刺針408を用いた穿刺方法は、実施例1と同様である。
The puncture method using the
(効果の確認)
穿刺針408の効果を以下に説明する。ここでも図3の場合と同様に被検体109であるファントムに、伝搬部407およびカバー406を有さず、本体405のみの穿刺針を挿入したものと、ファントムに穿刺針408を挿入したものとを準備する。そして、それらのファントムを装置100で撮像して画像を表示させる。これにより、上記の穿刺針108と同様の結果が得られた。
(Confirmation of effect)
The effects of the
<実施例3>
図5は、本発明の実施の形態に係る穿刺針の実施例3を示す模式図であり、図1乃至図3のいずれかと対応する部分には同一の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。また、説明の便宜のため装置100の図示は省いているが、同様の装置100を用いて撮像したものとする。
Example 3
FIG. 5 is a schematic view showing Example 3 of the puncture needle according to the embodiment of the present invention, in which parts corresponding to any one of FIG. 1 to FIG. I omit explanation. Moreover, although illustration of the
図5(a)は実施例3における穿刺針508の構成を示す断面図である。実施例3の穿刺針508は、本体505、カバー506、伝搬部507をベースに構成される。なお、図5(a)のa軸、b軸、およびc軸は、図1のものと同様とする。伝搬部507は、実施例1と異なり、本体505の表面の一部が半球状に陥没するように凹部が形成されて構成される。この凹部は、少なくとも一部に光吸収体を含むように形成される。伝搬部507は、照射部101から照射される光を略透過するカバー506で覆われている。伝搬部507の大きさは、探触子102の受信可能な中心周波数およびカバー506の音速によって定まるものである。なお、本体505のb、c軸方向の長さは、本体105のb、c軸方向の長さとそれぞれ等しいものとする。
FIG. 5A is a cross-sectional view showing the configuration of the
なお、穿刺針508を用いた穿刺方法は実施例1の場合と同様であるのでここでは説明を省略する。
In addition, since the puncture method using the
(効果の確認)
図5(b)乃至図5(e)は、実施例3における穿刺針508の効果を示す図である。図5(b)は、図5(a)におけるa軸方向と受信面116とが垂直の場合であって、被検体109であるファントムの内部に穿刺針508を挿入し、その断面図を示すものである。
(Confirmation of effect)
5 (b) to 5 (e) are diagrams showing the effect of the
図5(c)は、a軸と受信面116とが垂直の場合であって、被検体109であるファントムの内部に穿刺針508を挿入して装置100で撮像した場合を示すものである。図5(c)は、また、その被検体109を装置100で撮像して形成した表示画像である。
図5(b)、図5(c)からわかるように、a軸と受信面116とが垂直の場合であっても、伝搬部507に基づく表示画像524とその周囲画像523とが区別し得るように表示されている。
FIG. 5C shows the case where the
As can be seen from FIGS. 5B and 5C, even when the a-axis and the
図5(d)は、図3(c)と同一の図であり、図5(e)は、図3(d)と同一の図であるためここではその説明を省略する。 FIG. 5 (d) is the same as FIG. 3 (c), and FIG. 5 (e) is the same as FIG. 3 (d), so the description is omitted here.
(効果の確認)
このように、本発明によれば、穿刺針508の長手方向と探触子102の音響波受信面116とがなす角度が垂直に近い場合であっても、伝搬部507である光吸収体の立体的な配置によって、画面上でその個所が表示可能である。これにより、表示部104の画面上で穿刺針508の位置を把握することができる。さらには、穿刺針508の画像化に影響しない部材からなるカバー506を設けて穿刺針508の穿刺抵抗を減らすことで、穿刺針508を被検体109にスムーズに挿入可能である。
(Confirmation of effect)
As described above, according to the present invention, even when the angle between the longitudinal direction of the
さらに、本実施例の伝搬部507は、本体505の表面をくり抜くように凹部を形成する。これにより、実施例1および実施例2の穿刺針108、408が有する凸形状の伝搬部107,407と比較した場合、穿刺針全体の太さを抑えることができる。すなわち、穿刺針508の全体の太さを本体505の太さと等しく形成できる。これにより、穿刺針508の穿刺抵抗をより減少可能である。
Furthermore, the
このように、本実施例の穿刺針508によれば、穿刺針508のa軸方向(長手方向)と図1におけるXY平面(探触子102の音響波受信面116)とが成す角度が垂直に近くなっても、以下のことが可能となる。すなわち、光音響画像上で穿刺針508の位置を把握することが可能となる。光吸収体の立体的な配置によって、探触子102が穿刺針508からの音響波を取得しやすくなるからである。また、穿刺針508の画像化に影響しない部材からなるカバー506を設けて穿刺抵抗を減らすことでスムーズな挿入を行うことができる。
Thus, according to the
なお、本発明の種々の特徴の実施は上記に説明した実施例に限るものではない。例えば、穿刺針108は、装置100の構成に含まれるようにしても良い。装置100は、この場合、穿刺針108を操作者の指示に基づいて装置100により自動的に制御されても良い。この場合、医師等が予め被検体109に対して光音響画像を取得し、その画像を見ながら、表示部104の画面上でターゲット110の場所を見つけて指定する。この指定に基づいて装置100が穿刺針108をそのターゲット110が存在する箇所まで移動させるようにする。その後、そのターゲット110が穿刺されると、装置100が自動的に穿刺針108を抜き去るように移動させるようにしても良い。
The implementation of the various features of the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the
本発明は、以下の処理でも実現可能である。すなわち、上記の実施例の1以上の機能を実現するプログラムが、ネットワークまたは記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給される。そして、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーによりプログラムが読出され実行される処理である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention can also be realized by the following processing. That is, a program that implements one or more functions of the above embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or a storage medium. Then, the program is read and executed by one or more processors in the computer of the system or apparatus. It can also be implemented by a circuit (eg, an ASIC) that implements one or more functions.
101 光照射部、105 本体、106 カバー、107 伝搬部 101 light irradiation unit, 105 main body, 106 cover, 107 propagation unit
Claims (11)
所定の波長の光を吸収することにより音響波を発生する凹部を有するとともに前記本体に設けられる伝搬部と、
前記凹部に前記所定の波長の光を略透過する材料が埋められるように形成され、前記伝搬部を覆うことにより被検体へ挿入されるときの前記被検体から受ける抵抗を低減するとともに前記所定の波長の光を略透過するカバーと、
を有する穿刺針。 Needle-like body,
A propagating section provided in the main body and having a recess that occur acoustic waves by absorbing light of a predetermined wavelength,
A material that substantially transmits the light of the predetermined wavelength is formed to be embedded in the recess, and the propagation portion is covered to reduce resistance received from the object when inserted into the object and to reduce the resistance. A cover that substantially transmits wavelength light,
Puncture needle.
所定の波長の光を吸収することにより音響波を発生する、前記本体の長手方向と交差する方向に突出した凸部を有するとともに前記本体に設けられる伝搬部と、A propagating portion provided in the main body, having a convex portion projecting in a direction intersecting the longitudinal direction of the main body, which generates an acoustic wave by absorbing light of a predetermined wavelength;
前記伝搬部を覆うことにより被検体へ挿入されるときの前記被検体から受ける抵抗を低減するとともに前記所定の波長の光を略透過するカバーと、A cover that reduces resistance received from the subject when inserted into the subject by covering the propagation part, and which substantially transmits light of the predetermined wavelength;
を有する穿刺針。Puncture needle.
前記カバーは前記所定の波長の光を略透過する材料から形成される請求項1乃至5のいずれか1項に記載の穿刺針。 The propagation portion is formed of a material that absorbs light of the predetermined wavelength,
The puncture needle according to any one of claims 1 to 5, wherein the cover is formed of a material substantially transmitting the light of the predetermined wavelength.
前記所定の波長の光を略透過する材料は透明樹脂である請求項6に記載の穿刺針。 The material absorbing light of the predetermined wavelength is a pigment,
The puncture needle according to claim 6 , wherein the material substantially transmitting the light of the predetermined wavelength is a transparent resin.
前記所定の波長の光を被検体へ照射する照射部と、
前記照射部が前記所定の波長の光を照射することにより前記被検体から発生する音響波を受信して電気信号を出力する探触子と、
前記探触子から出力される電気信号に基づいて画像データを形成する信号処理部と、を有し、
前記穿刺針の長手方向と前記探触子の前記音響波を受信する面とが成す角度が垂直である場合であっても、前記探触子が前記穿刺針から発生する前記音響波を受信可能である被検体情報取得装置。
A puncture needle according to any one of claims 1 to 10;
An irradiation unit for irradiating the subject with the light of the predetermined wavelength;
A probe which receives the acoustic wave generated from the subject by irradiating the light of the predetermined wavelength by the irradiation unit, and outputs an electric signal;
A signal processing unit that forms image data based on the electrical signal output from the probe;
Even when the angle between the longitudinal direction of the puncture needle and the surface of the probe receiving the acoustic wave is perpendicular, the probe can receive the acoustic wave generated from the puncture needle. An object information acquisition apparatus that is
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