JP6679327B2 - 超音波装置 - Google Patents
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Description
図1を参照しながら、本実施形態に係る被検体情報取得装置の構成を説明する。本実施形態に係る被検体情報取得装置は、光源103、複数の探触子102を有する探触子ユニット101、音響波処理部108、超音波発生部材104、被検体保持部材107、装置制御部109を備える。光源103から発せられたパルス光は、光伝送路により導かれ、超音波発生部材104に到達し、超音波が発生する。この超音波の少なくとも一部(送信超音波)が被検体に送信される。被検体保持部材107に保持された被検体の内部を伝播した送信超音波は、被検体内にある超音波散乱体に照射されると、反射、散乱され、反射波が発生する。反射波は、探触子ユニット101の探触子102により受信され、電気信号に変換され、電気信号が音響波処理部108及び装置制御部109で処理されて被検体の超音波画像データ(音響特性値分布情報データ)が取得される。尚、光音響波イメージングを行う際には、超音波発生部材104の吸収体111を被検体と光照射部5との間の光路から退避させ、パルス光が被検体に照射されることで発生した光音響波を探触子102により受信、変換して光音響波信号を取得する。そして、光音響波信号を音響波処理部108と装置制御部109で処理することで、被検体の光音響画像データ(光学特性情報データ)が取得される。このように得られた超音波画像データおよび光音響画像データは画像化され、表示装置に表示される。
101は探触子102を有し、保持するユニットである。本実施形態の被検体情報取得装置は、図1に図示したような半球状の探触子ユニット101を備え、その内面には複数の探触子102が配置されている。図1(b)は、本実施形態に係る被検体情報取得装置を鉛直方向上方(Z軸方向)から観察した模式図である。探触子ユニット101上には、探触子102が半球面に沿う位置でスパイラル状に512個配置されている。
探触子102は、被検体から到来する反射波および光音響波を検出し、電気信号(超音波信号または光音響波信号)に変換する手段である。探触子102は、超音波探触子、音響波探触子、音響波検出器、あるいはトランスデューサとも呼ばれる。なお、本実施形態では、探触子102は、送信超音波の反射波および光音響波の両方を検出して電気信号に変換する必要がある。
音響波処理部108は、増幅器、A/D変換器などを有し、探触子102によって変換された電気信号を増幅し、デジタル信号に変換する手段である。変換後の信号は、装置制御部109に送信される。本実施形態において、音響波処理部108のサンプリング周波数は20MHzであり、サンプリング数は2048とする。また、出力されるデータは符号付きの12ビットとする。
送信超音波を発生させるための超音波発生部材104は、探触子ユニット101と被検体保持部材107の間に配置されている。超音波発生部材104は、駆動機構110によって光の照射範囲に設置することが可能である。なお、超音波発生部材104をアームに取り付け、アームの移動により超音波発生部材を配置してもよい。
超音波発生部材104において、光の照射領域203は光の吸収率が異なる領域を有する。加えて、本実施形態の被検体情報取得装置は、照射領域203内の吸収体111が吸収率の異なる領域を有する。照射領域203に照射される光の強度が均一でない場合、光の照射領域203における吸収体201の面内分布は、照射光の強度分布を減ずるように配置することが望ましい。本装置の照射領域203において、照射光のビームプロファイルはガウシアン形状の強度分布をしている。つまり、吸収体の吸収率の面内分布が均一であれば、送信超音波の強度分布がガウシアン形状の強度分布になる。
被検体保持部材107は、被検体を保持する手段であり、本実施形態においては装置筐体の開口部に設置された円弧型の形状の部材である。また、被検体保持部材107は支持部材112に支持されている。
光源103は、被検体超音波発生部材104に照射するパルス光106を発生させる装置である。また、光源103は、光音響波測定時には被検体に照射するパルス光106を発生させる。
装置制御部109は、被検体情報取得装置が有する各構成を制御する。例えば、光源、XYステージ、探触子の受信、超音波発生部材と光照射部との相対位置などの制御を行う。また、装置制御部109は、探触子102が取得した電気信号に基づいて、画像再構成などを行うことにより、被検体内部の光学特性および音響特性に関連した情報を取得する画像生成手段でもある。
次に、取得した光音響波信号および超音波信号を用いて、画像を再構成する処理について説明する。画像の再構成は、装置制御部109によって行われる。
図3を参照しながら、本実施例に係る被検体情報取得装置が超音波測定と光音響波測定とを行う際の処理フローチャートについて説明する。ここでは、被検体として被検者の乳房を測定する場合について説明をする。
上述の実施形態において、超音波発生部材104は略平面であったため、送信超音波発生領域もほぼ平面であったが、超音波発生部材104および送信超音波発生領域は図4(b)に示すように、曲率を有していてもよい。例えば、超音波発生部材104にて発生する送信超音波が被検体の表面から20mmの地点で焦点を結ぶような曲率にする。これにより、被検体の測定したい領域に送信超音波を集中させることができる。
104 超音波発生部材
102 探触子
111 吸収体
203 照射領域
Claims (9)
- 超音波を受信して電気信号に変換する探触子と、光の吸収率に面内分布を有するように吸収体を含む平面状の超音波発生領域を含む超音波発生部材と、前記超音波発生領域に光を照射するように配置された光照射部と、を備え、
前記吸収体は、前記超音波発生領域に照射される光の強度の面内分布よりも小さい音圧の面内分布を有する超音波を発生させ、前記超音波発生領域は、面音源として機能することを特徴とする超音波装置。 - 前記光照射部と前記探触子とを含む探触子ユニットと、前記超音波発生部材とを一体的に移動させる移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の超音波装置。
- 前記光照射部からの光を反射する反射部材を有し、
前記反射部材は前記超音波発生部材の周りに配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の超音波装置。 - 前記反射部材と前記超音波発生部材とは、前記光照射部と被検体との間に配置されるシート部材に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の超音波装置。
- 前記光照射部は前記超音波発生部材上に照射領域を形成し、
前記吸収体は、前記照射領域よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の超音波装置。 - 前記光照射部から射出される光は、前記超音波発生部材と前記反射部材とに入射することを特徴とする請求項3または4に記載の超音波装置。
- 前記超音波発生部材の吸収率の面内分布は、リング形状を有することを特徴する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の超音波装置。
- 前記超音波発生部材は、複数のシート部材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項に記載の超音波装置。
- 前記光照射部は、光伝送路を介して伝送された光源からの光を射出す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8のいずれか1項に記載の超音波装置。
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