JPH03274443A - 生体組織測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、医療分野において、光の透過画像より生体内
に発生した腫瘍等の診断を行なうために用いる生体組織
測定装置に関するものである。

従来の技術 光を用いて生体内部の組織を測定する方式は、Ｘ線のよ
うな被爆の問題がないという利点があり、医療分野の応
用に適し、例えば、特開昭６１−３７２２７号公報記載
の構成が一般的に知られている。

以下、図面を参照しながら上記従来例について説明する
。第７図は従来の生体組織測定装置を示す概略ブロック
図である。

第７図において、１０１は垂直方向の軸を中心として回
転可能に支持された円盤状の架台、１０２は架台１０１
を上下方向（紙面と垂直方向）に駆動し、かつ回転駆動
する架台駆動部、１０３は光源であり、被検体（生体）
１０４に対して断面積の小さい光ビームを投射する。１
０５は被検体１０４を透過した光ビームを平行光にする
コリメータ、１０６はコリメータ１０５からの光ビーム
を検出する検出器、１０７は光源１０３、コリメータ１
０５および検出器１０６を架台１０１上で相対的配置を
保持しながら水平方向に駆動走査する検出部駆動装置、
１０８は検出器１０６で検出された信号をディジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器、１０９は変換されだディジ
タル信号を送出するためのインタフェース、１１０はイ
ンタフェース１０９を介して送出されるディジタル信号
をもとに被検体１０４の光の透過率を演算する演算装置
、１１１は演算結果を記憶する記憶装置、１１２は演算
結果を画像表示する画像表示装置である。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

光源１０３から被検体１０４へ投射された断面積の小さ
い光ビームは、被検体１０４を透過し、コリメータ１０
５により平行光となって検出器１０６に入力される。し
だがって、検出器１０６に入力される光ビームは、光源
１０３から被検体１０４へ投射された光ビームと光軸が
で致する成分のみに制限され、被検体１０４の内部で散
乱した光の影響を受けない。

検出器１０６で得た信号はＡ／Ｄ変換器１０８でディジ
タル信号に変換され、インターフェース１０９を介して
演算装置１１０に入力される。演算装置１１０では入力
されたディジタル信号をもとに被検体１０４の光の透過
率を演算する。そして、光源１０３、コリメータ１０５
および検出器１０６を検出部駆動装置１０７により相対
的配置を変えることなく架台１０１上で駆動走査し、こ
の走査終了ごとに架台駆動部１０２によシ架台１０１、
光源１０３、コリメータ１０５、検出器１０６等を上下
方向へ移動し、更に、架台１０１等を回転し、上記走査
を繰り返しながら上記のように光の透過率を演算し、そ
の結果を記憶装置１１１に記録すると共に、画像表示装
置１１２上に表示する。

発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような従来例の構成では、光源１０３、
コリメータ１０５および検出器１０６を検出部駆動装置
１０７により駆動走査させたとき、被検体１０４の内部
における光の伝搬距離が異なるため、被検体１０４が生
体のように散乱、減衰の大きい場合には、検出器１０６
の出力が上記伝搬距離の変化により犬・きく変動してし
まい、光の透過率の変化を正しく求めることができない
という問題を有していた。

本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するもの
であり、生体である被検体内の光の伝搬距離が変化して
も被検体の光の透過率を正しく測定することができ、生
体組織を精度良く測定することができるようにした生体
組織測定装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するだめの手段 上記目的を達成するだめの本発明の技術的解決手段は、
光ビームを被検体に投射する光源と、この光源より投射
され、被検体を透過した光ビームの内、投射された光軸
方向と同一軸方向の成分のみを検出する検出器と、上記
光源と上記検出器をその相対的配置を保持しながら走査
する走査手段と、上記光源から投射された光ビームが到
達する被検体までの距離を測定する距離測定手段と、こ
の距離測定手段により測定された上記光源から上記被検
体までの距離より上記検出器の出力を補正する補正手段
を具備したものである。

または、上記補正手段により上記検出器の出力を補正す
るために、上記光源から投射された光ビームが到達する
被検体までの距離を測定する距離測定手段に加え、被検
体を透過した光ビームが被検体を通過した後、上記検出
器に到達するまでの距離を測定する距離測定手段を備え
たものである。

そして、上記光源として励振波長が異なる少なくとも２
つの光源を用い、この複数の光源を切り替え器により切
り替えるようにすることができる。

作用 本発明は、上記構成によシ、光源から光ビームを被検体
に投射し、被検体を透過した光ビームの内、投射された
光軸方向と同一軸方向の成分のみを検出器により検出し
、この検出結果をもとに被検体の光の透過率を測定する
。その際、光源と検出器をその相対的配置を保持しなが
ら走査するが、被検体内部における光の伝搬距離が異な
るため、距離測定手段によシ光源から被検体までの距離
、若しくは光源から被検体までの距離および被検体から
検出器までの距離を測定し、この測定した距離をもとに
補正手段によシ検出器の出力を補正する。したがって、
被検体内の光の伝搬距離が変化しても被検体の光の透過
率を正しく測定することができる。

実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における生体組織測定装
置を示す全体の概略ブロック図である。

第１図において、１は垂直方向の軸を中心として回転可
能に支持された円盤状の架台、２は架台１を上下方向（
紙面と垂直方向）に駆動し、かつ回転駆動する架台駆動
部、３は光源であり、被検体（生体）４に対して断面積
の小さい光ビームを投射する。５は被′検体４を透過し
た光ビームを平行光にするコリメータ、６はコリメータ
５からの光ビームを検出する検出器であり、被検体４に
対し、光源３と反対側で等距離に配置されている。

すなわち、光源３と検出器６の中央に被検体４が位置さ
れている。７は光源３と検出器６を架台１上でその相対
的配置を保持しながら水平面内で円周方向に駆動走査す
る検出部駆動装置、８は光源３から投射された光ビーム
が到達する被検体４までの距離を測定する距離測定装置
、９は補正器であり、距離測定装置８による測定結果を
もとに検出器６の感度を補正し、光源３の光量を補正し
、検出器６の出力の値から後述する演算装置１２で被検
体４の光の透過率を演算する際に補正するなど、検出器
６の出力レベルを補正する。１０は検出器６で検出され
た信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１１
は変換されたディジタル信号を送出するためのインタフ
ェース、１２はインタフェース１１を介して送出される
ディジタル信号をもとに被検体４の光の透過率を演算す
る演算装置、１３は演算結果を記憶する記憶装置、１４
は演算結果を画像表示する画像表示装置である。

第２図は光源３から被検体４″！での距離を測定する距
離測定装置８の一例を示す説明図である。

第２図において、３は光源、４は被検体、８は距離測定
装置であり、リング状に形成され、光源３の光ビームを
放射する部分の外周に中心軸が一致するように配置され
、超音波により光源３から被検体４までの距離を測定す
ることができるように構成されている。

第３図は光源３から被検体４までの距離を測定する距離
測定装置８の他の例を示す説明図である。

第３図において、３は光源、４は被検体、８は距離測定
装置であシ、光源３から投射され、被検体４の表面で反
射した光ビームを集束するレンズ１５と、レンズ１５で
集束された光ビームを検出する距離測定用の検出器１６
を備えている。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

第１図において、光源３から被検体４へ投射された断面
積の小さい光ビームは、被検体４を透過し、コリメータ
５により平行光となって検出器６に入力される。したが
って、検出器６に入力される光ビームは、光源３から投
射された光ビームと光軸が一致する成分のみに制限され
、被検体４の内部で散乱した光の影響を受けない。検出
器６で得た信号はＡ／Ｄ変換器１０でディジタル信号に
変換され、インタフェース１１を介して演算装置１２に
入力され、演算装置１２では入力されたディジタル信号
をもとに被検体４の光の透過率を演算する。

そして、光源３、コリメータ５および検出器６を検出部
駆動装置７によυ相対的配置を変えることなく架台１上
で円周方向に駆動走査し、この走査終了ごとに架台駆動
部２により架台１、光源３、コリメータ５、検出器６等
を上下方向へ移動し、更に、架台１等を回転し、上記走
査を繰り返しながら上記のように演算装置１２で被検体
４の光の透過率を演算するが、この走査の際、被検体４
の内部の伝搬距離は走査位置によって異なり、生体のよ
うに減衰の大きなものでは、各走査線での感度が伝搬距
離によって大きく変化するため、被検体４の内部の伝搬
距離を測定し、その結果に基づいて上記検出器６の出力
を補正する必要がある。

そこで、光源３から投射された光ビームが被検体４に入
射するまでの距離を距離測定装置８で測定する。そして
、上記のように被検体４は光源３と検出器６の中央に配
置されているので、光源３、被検体４間の距離を測定す
ることにより、被検体４の内部での光の伝搬距離を測定
することが可能となる。光源３、被検体４間の距離を測
定するには、第２図に示す例では、距離測定装置８から
バースト状の超音波パルス波を放射する。このパルス波
は光源３から投射された光ビームと同一の径路を通過し
て被検体４の表面で反射され、同一の径路を逆に進み、
距離測定装置８に到達する。距離測定装置８から超音波
パルスが放射され、被検体４の表面で反射されて再び到
達するまでの時間間隔を測定することにより、光源３か
ら被検体４までの距離を測定することができる。そのと
きの測定精度は、使用する超音波の周波数とバースト数
で決まるが、周波数をＩＭＨｚ、バースト数を２とする
と、バースト長が０６２闘で、１闘程度が距離の測定精
度となる。また、第３図に示す例では、光源３から投射
された光ビームは被検体４の表面で反射される。反射さ
れた光ビームはレンズ１５を通して距離測定用の検出器
１６に入射する。このとき、検出器１６の出力は光ビー
ムが検出器１６の表面に対する入射位置によって変化す
る。反射光の検出器１６に対する入射位置は、反射光が
レンズ１５を通過しているだめ、被検体４の表面の反射
位置、すなわち、光源３から被検体４までの距離によっ
て変化する。したがって、検出器１６の出力をもとに光
源３から被検体４までの距離を測定することができる。

このようにして光源３から被検体４までの距離を測定す
ることにより、被検体４がどのような形状であろうとも
、投射された光ビームが被検体４の内部を実際に伝搬し
た距離を測定することが可能となる。

そして、上記測定結果をもとに補正器９により検出器６
の出力レベルを補正する。具体的には、検出器６の感度
を補正し、光源３の光量を補正し、上記のように検出器
６の出力の値から演算装置１２で被検体４の光の透過率
を演算する際に補正する方法があり、それらを全体的に
制御することにより、より感度良く透過率を演算するこ
とができる。

そして、この演算の結果を記憶装置１３に記録すると共
に、画像表示装置１４上に画像表示するが、この画像表
示の際、上記のように検出器６の出力レベルを補正する
ことにより、各走査線間の出力が画像上に表示されたと
き、各走査線間の輝度がほぼ均一化され、被検体４の内
部での各組織における透過率の差による濃淡が画像上に
表わされることになる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第４図および第５図は本発明の第２の実施例における生
体組織測定装置を示し、第４図は全体の概略ブロック図
、第５図は被検体から検出器までの距離を測定する距離
測定装置の一例の説明図である０ 本実施例においては、上記第１の実施例と同一部分につ
いては同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成
について説明する。本実施例の特徴とするところは、被
検体４を透過した光ビームが検出器６に到達するまでの
距離を測定する距離測定装置１７が設けられた点にある
。この距離測定装置１７はその一例として第５図に示す
ように、リング状に形成され、検出器６の中心軸と中心
が一致するように配置され、超音波により被検体４から
検出器６までの距離を測定することができるように構成
されている。

本実施例によれば、上記第１の実施例のように距離測定
装置８で光源３から被検体４までの距離を測定するだけ
でなく、距離測定装置１７で第２図に示す上記距離測定
装置８と同様に超音波を利用して被検体４を透過した光
ビームが被検体４から検出器６に到達するまでの距離を
測定することにより、光ビームが被検体４の内部を伝搬
する距離を更に一層精度良く測定することができる。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。

第６図は本発明の第３の実施例における生体組織測定装
置を示す全体の概略ブロック図でちる。

本実施例においては、上記第１の実施例と同一部分につ
いては同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成
について説明する。本実施例の特徴とするところは、励
振波長が異なる２つの光源３ａ、　３ｂを用い、この光
源３ａ、　３ｂを切り替え器１８により切り替えて使用
するようにした点にある。

本実施例によれば、切り替え器１８により、まず、光源
３ａから光ビームを被検体４を投射すると、被検体４を
透過した光ビームが検出器６に到達し、検出される。こ
のとき、光源３ａの光ビームの放射面から被検体４まで
の距離は距離測定装置８により測定する。次に、切り替
え器１８により光源３ｂに切り替え、上記と同様に測定
を行う。このように波長の異なる光源３ａ、　３ｂを用
いたときの測定結果の差、甘たは比を取ることによシ、
光ビームが被検体４の内部を伝搬する距離の差があって
も、検出器６で得られる検出感度を相対的に補正するこ
とができる。更に光ビームが被検体４の内部を伝搬する
距離を実測することにより、光の透過率を一層精度良く
求めることができる。

本実施例においては、被検体４が光源３ａ、　３ｂと検
出器６の中央に位置しているものとして、光源３ａ、　
３ｂから被検体４″！、での距離を実測しているが、被
検体４から検出器６までの距離を実測することにより、
更に測定精度を高くすることが可能となる。

なお、上記各実施例では、距離測定装置８の例として、
超音波を用いた方法と、被検体４の表面で反射する光を
用いた方法を、捷だ、距離測定装置１７の例として、超
音波を用いた方法を示したが、超音波、あるいは反射光
の利用に限らず、それら以外の距離を測定できる装置に
置き替えても同様の効果を得ることができる。また、距
離測定装置８．１７は距離を正しく測定することが可能
であれば、いずれに配置してもよい。また、上記第３の
実施例では、光源の数を２つとしたが、３つ以上とすれ
ば、より効果的に測定精度を高めることができる。更に
、上記各実施例において、検出部駆動装置７が光源３お
よび検出器６を円周上に駆動するように構成しているが
、検出部駆動装置７は光源３および検出器６を平行に、
若しくはその他の方向に駆動しても同様の効果を得るこ
とができ、架台１の形状も円盤状に限らず、その他の形
状でも同様の効果を得ることができる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、光源から光ビームを
被検体に投射し、被検体を透過した光ビームの内、投射
された光軸方向と同一軸方向の成分のみを検出器により
検出し、この検出結果をもとに被検体の光の透過率を測
定する。その際、光源と検出器をその相対的配置を保持
しながら走査するが、被検体内部における光の伝搬距離
が異なるため、距離測定手段により光源から被検体まで
の距離、若しくは光源から被検体重での距離および被検
体から検出器までの距離を測定し、この測定した距離を
もとに補正手段により検出器の出力を補正することがで
きる。したがって、被検体内の光の伝搬距離が変化して
も被検体の光の透過率を正しく測定することができるの
で、生体組織を精度良く測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例における生
体組織測定装置を示し、第１図は全体の概略ブロック図
、第２図は光源、被検体間の距離測定装置の一例の説明
図、第３図は光源、被検体間の距離測定装置の他の例の
説明図、第４図および第５図は本発明の第２の実施例に
おける生体組織測定装置を示し、第４図は全体の概略ブ
ロック図、第５図は被検体、検出器間の距離測定装置の
−例の説明図、第６図は本発明の第３の実施例における
生体組織測定装置を示す全体の概略ブロック図、第７図
は従来の生体組織装置を示す全体の概略ブロック図であ
る。 １・架台、２・・架台駆動部、３．３ａ、　３ｂ・・・
光源、４・・・被検体、５　・コリメータ、６・・・検
出器、７・検出部駆動装置、８・・距離測定装置、９・
・・補正器、１０・・Ａ／Ｄ変換器、１１・・・インタ
フェース、１２・・演算装置、１３・・記憶装置、１４
・・・画像表示装置、１７・・・距離測定装置、１８・
光源切り替え器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを被検体に投射する光源と、この光源よ
   り投射され、被検体を透過した光ビームの内、投射され
   た光軸方向と同一軸方向の成分のみを検出する検出器と
   、上記光源と上記検出器をその相対的配置を保持しなが
   ら走査する走査手段と、上記光源から投射された光ビー
   ムが到達する被検体までの距離を測定する距離測定手段
   と、この距離測定手段により測定された上記光源から上
   記被検体までの距離より上記検出器の出力を補正する補
   正手段を具備した生体組織測定装置。
2. （２）光ビームを被検体に投射する光源と、この光源よ
   り投射され、被検体を透過した光ビームの内、投射され
   た光軸方向と同一軸方向の成分のみを検出する検出器と
   、上記光源と上記検出器をその相対的配置を保持しなが
   ら走査する走査手段と、上記光源から投射された光ビー
   ムが到達する被検体までの距離を測定する距離測定手段
   と、被検体を透過した光ビームが被検体を通過した後、
   上記検出器に到達するまでの距離を測定する距離測定手
   段と、上記各距離測定手段により測定された上記光源か
   ら上記被検体までの距離および被検体から上記検出器ま
   での距離より上記検出器の出力を補正する補正手段を具
   備した生体組織測定装置。
3. （３）励振波長が異なる少なくとも２つの光源を備え、
   この複数の光源を切り替える切り替え器を備えた請求項
   １または２記載の生体組織測定装置。