JPH0781948B2 - 光ｃｔ装置 - Google Patents
光ｃｔ装置Info
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- JPH0781948B2 JPH0781948B2 JP3244456A JP24445691A JPH0781948B2 JP H0781948 B2 JPH0781948 B2 JP H0781948B2 JP 3244456 A JP3244456 A JP 3244456A JP 24445691 A JP24445691 A JP 24445691A JP H0781948 B2 JPH0781948 B2 JP H0781948B2
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- pulsed light
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0073—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by tomography, i.e. reconstruction of 3D images from 2D projections
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、医療診断、無侵襲・非
破壊診断検査等に用いるための光ＣＴ装置に関するもの
である。
破壊診断検査等に用いるための光ＣＴ装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線が生体内を直進す
る性質を利用して、生体内の密度の違いによるＸ線の吸
収の差を外側から検出し、その結果に基づいて生体の断
層像を得るために利用されている。これに対し、波長が
700〜1000nm付近の近赤外光を用いた光ＣＴ装置は、そ
の近赤外光が比較的生体を透過し易く、しかも動脈血と
静脈血との色の違いに基づいて酸素化度を検出できるな
どの利点があるが、Ｘ線とは異なり、生体によって強く
散乱されるため、直進した光だけを検出することが困難
であり、吸収スペクトル変化等を抽出してＣＴ画像を作
りだすことは、原理的にほとんど不可能である。
る性質を利用して、生体内の密度の違いによるＸ線の吸
収の差を外側から検出し、その結果に基づいて生体の断
層像を得るために利用されている。これに対し、波長が
700〜1000nm付近の近赤外光を用いた光ＣＴ装置は、そ
の近赤外光が比較的生体を透過し易く、しかも動脈血と
静脈血との色の違いに基づいて酸素化度を検出できるな
どの利点があるが、Ｘ線とは異なり、生体によって強く
散乱されるため、直進した光だけを検出することが困難
であり、吸収スペクトル変化等を抽出してＣＴ画像を作
りだすことは、原理的にほとんど不可能である。
【０００３】本発明者らは、このような問題を解決した
光ＣＴ装置の開発を行っているが、測定対象物中を直進
した光だけを検出することが可能になったとしても、測
定対象物の一側からパルス光を投射し、それに対向する
位置で検出器により直進してきた透過光を検出すると、
測定対象物の全体にわたって透過光を検出するためには
非常に長時間を必要とする。
光ＣＴ装置の開発を行っているが、測定対象物中を直進
した光だけを検出することが可能になったとしても、測
定対象物の一側からパルス光を投射し、それに対向する
位置で検出器により直進してきた透過光を検出すると、
測定対象物の全体にわたって透過光を検出するためには
非常に長時間を必要とする。
【０００４】一方、Ｘ線ＣＴ装置やＮＭＲ−ＣＴ装置な
どでは、入射ビ−ムをファン（扇）状にして被験体に照
射し、多方向で検出することにより計測時間を短縮する
方式がとられている。しかし、光を用いる場合には、光
が生体により強く散乱されるため、Ｘ線ＣＴ装置等と同
じ方式で良い画像が得られるとは限らない。
どでは、入射ビ−ムをファン（扇）状にして被験体に照
射し、多方向で検出することにより計測時間を短縮する
方式がとられている。しかし、光を用いる場合には、光
が生体により強く散乱されるため、Ｘ線ＣＴ装置等と同
じ方式で良い画像が得られるとは限らない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、測定対象物中を透過する光から対象物内での吸収変
化を抽出可能にすると共に、対象物中における光の散乱
性を有効に利用して、その吸収変化の抽出処理を広範囲
にわたって一括して行い、それによって光ＣＴ画像を短
時間に得られるようにすることにある。
は、測定対象物中を透過する光から対象物内での吸収変
化を抽出可能にすると共に、対象物中における光の散乱
性を有効に利用して、その吸収変化の抽出処理を広範囲
にわたって一括して行い、それによって光ＣＴ画像を短
時間に得られるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光ＣＴ装置は、測定対象物に微小時間幅の
パルス光を投射して散乱透過させるパルス光源と、測定
対象物において散乱透過し、測定対象物の周囲の多点の
受光部において受光される上記パルス光を超高時間分解
能で同時に検出する光検出装置と、測定対象物の透過光
測定データとそれとは異なる波長での透過光測定デー
タ、またはその対象物の強調部分を欠如した参照体の透
過光測定データとをもとに、光学厚さの差の時間分布を
求め、そのデータを近似曲線であらわした場合における
パルス光の入射点と上記受光部までの距離に対応する当
該近似曲線の切片によって与えられる測定位置の光学厚
さを各透過光の検出位置について求めることにより、Ｃ
Ｔアルゴリズム用データを抽出して画像を再構成する演
算制御装置とを備えることにより構成される。
め、本発明の光ＣＴ装置は、測定対象物に微小時間幅の
パルス光を投射して散乱透過させるパルス光源と、測定
対象物において散乱透過し、測定対象物の周囲の多点の
受光部において受光される上記パルス光を超高時間分解
能で同時に検出する光検出装置と、測定対象物の透過光
測定データとそれとは異なる波長での透過光測定デー
タ、またはその対象物の強調部分を欠如した参照体の透
過光測定データとをもとに、光学厚さの差の時間分布を
求め、そのデータを近似曲線であらわした場合における
パルス光の入射点と上記受光部までの距離に対応する当
該近似曲線の切片によって与えられる測定位置の光学厚
さを各透過光の検出位置について求めることにより、Ｃ
Ｔアルゴリズム用データを抽出して画像を再構成する演
算制御装置とを備えることにより構成される。
【０００７】上記光ＣＴ装置においては、測定対象物中
を散乱透過したパルス光を測定対象物の周囲において検
出する受光部を、パルス光源の光軸を含む平面の両側の
複数平面に配置して、３次元的に透過光を測定すること
もできる。
を散乱透過したパルス光を測定対象物の周囲において検
出する受光部を、パルス光源の光軸を含む平面の両側の
複数平面に配置して、３次元的に透過光を測定すること
もできる。
【０００８】
【作用】上記光ＣＴ装置においては、パルス光源から測
定対象物に超短パルス光、例えばピコ秒程度のオーダー
のパルス光を投射すると、そのパルス光が測定対象物中
を散乱透過するため、入射光をファン状ビームとした
り、ファン状に走査しなくても、光検出装置において測
定対象物の周囲の多点における透過光測定データが検出
される。この多点における透過光測定データは、超高速
光検出装置において超高時間分解能で検出される。演算
制御装置においては、異なる２波長での透過光測定デー
タまたは測定対象物と参照体との透過光測定データをも
とに、光学厚さの差の時間分布を求め、そのデータを近
似曲線であらわした場合におけるパルス光の入射点と上
記受光部までの距離に対応する当該近似曲線の切片によ
って与えられる測定位置の光学厚さを各透過光の検出位
置について求めることにより、ＣＴアルゴリズム用デー
タを抽出し、ファンビーム方式のＸ線ＣＴアルゴリズム
を利用して、測定対象物中の吸収変化のみを表わす光Ｃ
Ｔ画像を得ることができる。従って、測定対象物中を透
過する光から対象物内での吸収変化が抽出可能になり、
しかも対象物中における光の散乱性を有効に利用して、
その吸収変化の抽出処理を広範囲にわたって一括して行
い、光ＣＴ画像を短時間に得ることが可能にある。
定対象物に超短パルス光、例えばピコ秒程度のオーダー
のパルス光を投射すると、そのパルス光が測定対象物中
を散乱透過するため、入射光をファン状ビームとした
り、ファン状に走査しなくても、光検出装置において測
定対象物の周囲の多点における透過光測定データが検出
される。この多点における透過光測定データは、超高速
光検出装置において超高時間分解能で検出される。演算
制御装置においては、異なる２波長での透過光測定デー
タまたは測定対象物と参照体との透過光測定データをも
とに、光学厚さの差の時間分布を求め、そのデータを近
似曲線であらわした場合におけるパルス光の入射点と上
記受光部までの距離に対応する当該近似曲線の切片によ
って与えられる測定位置の光学厚さを各透過光の検出位
置について求めることにより、ＣＴアルゴリズム用デー
タを抽出し、ファンビーム方式のＸ線ＣＴアルゴリズム
を利用して、測定対象物中の吸収変化のみを表わす光Ｃ
Ｔ画像を得ることができる。従って、測定対象物中を透
過する光から対象物内での吸収変化が抽出可能になり、
しかも対象物中における光の散乱性を有効に利用して、
その吸収変化の抽出処理を広範囲にわたって一括して行
い、光ＣＴ画像を短時間に得ることが可能にある。
【０００９】
【実施例】以下に、本発明の実施例について詳述する。
一般的なＸ線ＣＴ装置では、生体等の計測対象物の一方
のＸ線源から強度I0のＸ線を投射し、反対側に配置した
検出器で強度Ｉの透過Ｘ線を検出すると、その強度の比
Ｉ／I0は、 Ｉ／I0＝ｅｘｐ（−τ） として与えられる。ここで、τはＸ線が透過した物体中
の吸収係数の積分値であり、物体中のある部分に吸収係
数がμa の部分（例えば、図４の光吸収部分２２）があ
って、その部分の長さがｘであれば、 τ＝μa ・ｘ によって与えられる。
一般的なＸ線ＣＴ装置では、生体等の計測対象物の一方
のＸ線源から強度I0のＸ線を投射し、反対側に配置した
検出器で強度Ｉの透過Ｘ線を検出すると、その強度の比
Ｉ／I0は、 Ｉ／I0＝ｅｘｐ（−τ） として与えられる。ここで、τはＸ線が透過した物体中
の吸収係数の積分値であり、物体中のある部分に吸収係
数がμa の部分（例えば、図４の光吸収部分２２）があ
って、その部分の長さがｘであれば、 τ＝μa ・ｘ によって与えられる。
【００１０】そこで、投射Ｘ線を平行移動しながら計測
対象物に投射し、あるいは方向を変えて投射し、検出器
により対象物を透過したＸ線を検出してその強度信号を
処理すれば、対象物の断面のＸ線吸収についての画像を
得ることができる。しかし、光を用いる場合には、それ
が生体中において強く散乱され、直進した光だけを検出
することは困難である。
対象物に投射し、あるいは方向を変えて投射し、検出器
により対象物を透過したＸ線を検出してその強度信号を
処理すれば、対象物の断面のＸ線吸収についての画像を
得ることができる。しかし、光を用いる場合には、それ
が生体中において強く散乱され、直進した光だけを検出
することは困難である。
【００１１】そのため、本発明においては、以下に詳述
するように、測定対象物内を散乱して透過してきた光を
検出しながら、直進してきたのと等価な信号を得て、そ
れをＣＴ画像用のデータとし、また、このような透過光
の検出に当って、対象物中における光の散乱性を有効に
利用し、さらに散乱・透過した光を多点においてピコ秒
時間分解能で検出する技術を有効に活用し、測定対象物
中の光の吸収変化の抽出処理を広範囲にわたって一括し
て行い、それによって光ＣＴ画像を短時間に得られるよ
うにしている。
するように、測定対象物内を散乱して透過してきた光を
検出しながら、直進してきたのと等価な信号を得て、そ
れをＣＴ画像用のデータとし、また、このような透過光
の検出に当って、対象物中における光の散乱性を有効に
利用し、さらに散乱・透過した光を多点においてピコ秒
時間分解能で検出する技術を有効に活用し、測定対象物
中の光の吸収変化の抽出処理を広範囲にわたって一括し
て行い、それによって光ＣＴ画像を短時間に得られるよ
うにしている。
【００１２】図面を参照して本発明の光ＣＴ装置につい
て更に具体的に説明するに、図１に示すように、この光
ＣＴ装置は、超短パルス光、例えばピコ秒（１０−１２
秒）のオーダーのパルスレーザ光を生体等の測定対象物
１に投射するパルス光源２と、そのパルス光源２から測
定対象物１の表面にまでパルス光を導く照射用光学系、
例えば入射用ファイバ３と、測定対象物１中を散乱透過
した光を測定対象物１の周囲の多点で抽出するために、
その測定対象物１の周囲に規則的に配列されている多数
の同形小室状の受光部４と、それらの受光部４で受光し
た光を光検出装置に導く導光光学系、例えば検出用ファ
イバ５と、測定対象物１中を散乱透過した光を超高時間
分解能で検出する光検出装置６とを備えている。測定対
象物１は、回転ステージ７上に載置するか、パルス光源
２、受光部４を同一架台に設置し、これを回転させ、全
方向に対する投影データを得る。
て更に具体的に説明するに、図１に示すように、この光
ＣＴ装置は、超短パルス光、例えばピコ秒（１０−１２
秒）のオーダーのパルスレーザ光を生体等の測定対象物
１に投射するパルス光源２と、そのパルス光源２から測
定対象物１の表面にまでパルス光を導く照射用光学系、
例えば入射用ファイバ３と、測定対象物１中を散乱透過
した光を測定対象物１の周囲の多点で抽出するために、
その測定対象物１の周囲に規則的に配列されている多数
の同形小室状の受光部４と、それらの受光部４で受光し
た光を光検出装置に導く導光光学系、例えば検出用ファ
イバ５と、測定対象物１中を散乱透過した光を超高時間
分解能で検出する光検出装置６とを備えている。測定対
象物１は、回転ステージ７上に載置するか、パルス光源
２、受光部４を同一架台に設置し、これを回転させ、全
方向に対する投影データを得る。
【００１３】上記パルス光源２は、演算制御装置８から
のトリガ信号によってレーザ駆動装置９を起動すること
により発振され、入射用ファイバ３を通して超短パルス
レーザ光を測定対象物１内に投射するものである。入射
用ファイバ３の先端は、測定対象物１が光の強い散乱性
を有する場合には、特別の加工等によって入射光をファ
ン状ビ−ムとしたり、ファン状に走査する必要がなく、
単なる平行ビームとして測定対象物１に入射しても、測
定対象物１内において直ちに散乱せしめられる。しか
し、測定対象物１の光散乱性が弱い場合には、入射用フ
ァイバ３から適宜散乱板を介して測定対象物１に入射光
を散乱入射させることができる。従って、パルスレーザ
光を特に平行ビ−ムにしたりする必要がなく、適宜等方
的に入射することができる。
のトリガ信号によってレーザ駆動装置９を起動すること
により発振され、入射用ファイバ３を通して超短パルス
レーザ光を測定対象物１内に投射するものである。入射
用ファイバ３の先端は、測定対象物１が光の強い散乱性
を有する場合には、特別の加工等によって入射光をファ
ン状ビ−ムとしたり、ファン状に走査する必要がなく、
単なる平行ビームとして測定対象物１に入射しても、測
定対象物１内において直ちに散乱せしめられる。しか
し、測定対象物１の光散乱性が弱い場合には、入射用フ
ァイバ３から適宜散乱板を介して測定対象物１に入射光
を散乱入射させることができる。従って、パルスレーザ
光を特に平行ビ−ムにしたりする必要がなく、適宜等方
的に入射することができる。
【００１４】測定対象物１の周囲の多点に設ける受光部
４及び検出用ファイバ５は、入射用ファイバ３の光軸を
含む測定対象物１の一つの断面（図１における紙面内）
の中で２次元的に配列することもできるが、パルス光が
測定対象物内で３次元的に散乱されることを考慮し、図
２に示すように、入射光軸を含む断面を中心に上下の複
数段の平面内に配置し、３次元的に透過光を検出するこ
ともできる。
４及び検出用ファイバ５は、入射用ファイバ３の光軸を
含む測定対象物１の一つの断面（図１における紙面内）
の中で２次元的に配列することもできるが、パルス光が
測定対象物内で３次元的に散乱されることを考慮し、図
２に示すように、入射光軸を含む断面を中心に上下の複
数段の平面内に配置し、３次元的に透過光を検出するこ
ともできる。
【００１５】上記光検出装置６としては、一例として示
すストリーク管を用いることができ、この場合に、受光
部４に接続した検出用ファイバ５群は、そのストリーク
管の光電陰極に対して、ストリーク管の偏向方向に直交
する方向に整列させて導光するように接続している。図
３は、そのストリーク管１０の構成の概要を示すもので
あるが、このストリーク管によって高速現象撮影用のス
トリークカメラを構成させている。
すストリーク管を用いることができ、この場合に、受光
部４に接続した検出用ファイバ５群は、そのストリーク
管の光電陰極に対して、ストリーク管の偏向方向に直交
する方向に整列させて導光するように接続している。図
３は、そのストリーク管１０の構成の概要を示すもので
あるが、このストリーク管によって高速現象撮影用のス
トリークカメラを構成させている。
【００１６】上記ストリーク管１０は、光電陰極１１を
持つイメージ管の集束電子レンズ内に電子偏向電極１３
を備え、これに掃引電圧発生回路１６により単掃引の掃
引電圧を加えて、出力像が一方向に走るようにしたもの
である。電極１２は加速電極であり、光電陰極１１の放
出した初速度の異なる電子を加速して速度を揃えるよう
機能する。また、蛍光面１５の前にはマイクロチャンネ
ルプレート１４を配置し、電子像を増強するように構成
している。
持つイメージ管の集束電子レンズ内に電子偏向電極１３
を備え、これに掃引電圧発生回路１６により単掃引の掃
引電圧を加えて、出力像が一方向に走るようにしたもの
である。電極１２は加速電極であり、光電陰極１１の放
出した初速度の異なる電子を加速して速度を揃えるよう
機能する。また、蛍光面１５の前にはマイクロチャンネ
ルプレート１４を配置し、電子像を増強するように構成
している。
【００１７】上記ストリーク管１０においては、入射光
による光電子がいつ光電陰極１１を出たかによって蛍光
面１５上での像の位置が決まる。即ち、入射光に関する
時間軸が蛍光面１５の縦軸に変換される。多チャンネル
の検出用ファイバ５群の整列方向は、上記掃引の方向と
直角方向である。このようにして、ストリーク管１０の
蛍光面１５には、ストリーク管１０の光電陰極１１に接
続されている多チャンネルの各検出用ファイバ５の出力
に対応する輝度の変化が時間軸方向に現れ、各検出用フ
ァイバ５の出力像相互の時間関係からピコ秒の時間分解
能で透過光を検出することが可能になる。
による光電子がいつ光電陰極１１を出たかによって蛍光
面１５上での像の位置が決まる。即ち、入射光に関する
時間軸が蛍光面１５の縦軸に変換される。多チャンネル
の検出用ファイバ５群の整列方向は、上記掃引の方向と
直角方向である。このようにして、ストリーク管１０の
蛍光面１５には、ストリーク管１０の光電陰極１１に接
続されている多チャンネルの各検出用ファイバ５の出力
に対応する輝度の変化が時間軸方向に現れ、各検出用フ
ァイバ５の出力像相互の時間関係からピコ秒の時間分解
能で透過光を検出することが可能になる。
【００１８】ストリーク管１０の電子偏向電極１３への
単掃引電圧は、図１に示す演算制御装置８において、前
述のパルス光源２を励起するレーザ駆動装置９へのトリ
ガ信号と同期して、掃引電圧発生回路１６へのトリガ信
号を発生させ、このトリガ信号によって掃引電圧発生回
路１６を駆動して発生させるものであり、その単掃引電
圧を電子偏向電極１３に印加し、多チャンネルの検出用
ファイバ５により光電陰極１１に導入された光による電
子像の掃引が行われる。
単掃引電圧は、図１に示す演算制御装置８において、前
述のパルス光源２を励起するレーザ駆動装置９へのトリ
ガ信号と同期して、掃引電圧発生回路１６へのトリガ信
号を発生させ、このトリガ信号によって掃引電圧発生回
路１６を駆動して発生させるものであり、その単掃引電
圧を電子偏向電極１３に印加し、多チャンネルの検出用
ファイバ５により光電陰極１１に導入された光による電
子像の掃引が行われる。
【００１９】蛍光面１５に現れた出力像は、ＳＩＴカメ
ラ１８（図１）により撮像される。このＳＩＴカメラ１
８は、ＳＩＴ管（Silicon intensifier target tube ）
を用いた撮像装置で極めて高い感度をもつものである。
ＳＩＴカメラ１８は、ＡＤ変換器１９を介して演算制御
装置８に接続され、その出力が演算制御装置８にデータ
として蓄積される。そして、演算解析された結果が出力
装置２０により出力される。
ラ１８（図１）により撮像される。このＳＩＴカメラ１
８は、ＳＩＴ管（Silicon intensifier target tube ）
を用いた撮像装置で極めて高い感度をもつものである。
ＳＩＴカメラ１８は、ＡＤ変換器１９を介して演算制御
装置８に接続され、その出力が演算制御装置８にデータ
として蓄積される。そして、演算解析された結果が出力
装置２０により出力される。
【００２０】演算制御装置８における演算解析は、そこ
に蓄積された透過光測定データに基づき、以下に説明す
る時間外挿吸光度法を用いることにより、いわゆるＸ線
ＣＴでのファン（扇）ビ−ムに対応したプロジェクショ
ンデ−タを求め、被検体または光学系を回転させてあら
ゆる方向について収集したプロジェクションデ−タか
ら、Ｘ線ＣＴで用いられているファンビ−ム方式のアル
ゴリズムにより断層像を得るものである。
に蓄積された透過光測定データに基づき、以下に説明す
る時間外挿吸光度法を用いることにより、いわゆるＸ線
ＣＴでのファン（扇）ビ−ムに対応したプロジェクショ
ンデ−タを求め、被検体または光学系を回転させてあら
ゆる方向について収集したプロジェクションデ−タか
ら、Ｘ線ＣＴで用いられているファンビ−ム方式のアル
ゴリズムにより断層像を得るものである。
【００２１】さらに具体的に説明すると、上記光ＣＴ装
置においては、生体等の測定対象物１の表面の１点に、
パルス光源２から入射用ファイバ３を通して方向性の少
ない光をピコ秒程度のパルスとして入射すると、その光
が測定対象物１内で散乱し、拡散しながら多点の受光部
４に到達し、この受光部４から検出用ファイバ５を通っ
て光検出装置６へ入射する。即ち、Ｘ線ＣＴ装置でＸ線
をファン状に入射したことと同等になるため、種々の方
向で同時にピコ秒の時間分解能で測定を行うことがで
き、この測定を近接した異なる２波長で行い、あるいは
その対象物の強調部分を欠如した参照体についての測定
データを参照し、時間外挿吸光度法による被検体内の光
の吸収に関するプロジェクションデ−タを得る。
置においては、生体等の測定対象物１の表面の１点に、
パルス光源２から入射用ファイバ３を通して方向性の少
ない光をピコ秒程度のパルスとして入射すると、その光
が測定対象物１内で散乱し、拡散しながら多点の受光部
４に到達し、この受光部４から検出用ファイバ５を通っ
て光検出装置６へ入射する。即ち、Ｘ線ＣＴ装置でＸ線
をファン状に入射したことと同等になるため、種々の方
向で同時にピコ秒の時間分解能で測定を行うことがで
き、この測定を近接した異なる２波長で行い、あるいは
その対象物の強調部分を欠如した参照体についての測定
データを参照し、時間外挿吸光度法による被検体内の光
の吸収に関するプロジェクションデ−タを得る。
【００２２】上記時間外挿吸光度法は、上述の異なる２
波長での測定データあるいは測定対象物とその対象物の
強調部分を欠如した参照体との透過光測定データをもと
に、光学厚さの差の時間分布を求め、その分布からＣＴ
アルゴリズム用データを抽出するものである。
波長での測定データあるいは測定対象物とその対象物の
強調部分を欠如した参照体との透過光測定データをもと
に、光学厚さの差の時間分布を求め、その分布からＣＴ
アルゴリズム用データを抽出するものである。
【００２３】例えば、測定対象物として、図４に示すよ
うに、外側円筒２１（直径10mm）の内部に光吸収部分２
２（直径 5mm）がある物体を想定する。外側円筒２１
は、散乱係数μs1が1.0/mmで、吸収がなく、吸収係数μ
a1＝0 であるとし、内部の光吸収部分２２は、散乱係数
μs2が同じ1.0/mmであり、吸収係数μa2が0.1 であると
する。また、この測定対象物と実質的には同じである
が、その強調部分、即ち内部の光吸収部分２２も吸収が
ないものを参照体とする。これらについての検出出力を
対比し、例えば両者間の引算をすれば、散乱についての
出力分がキャンセルされ、吸収についての出力分だけが
抽出されることになる。
うに、外側円筒２１（直径10mm）の内部に光吸収部分２
２（直径 5mm）がある物体を想定する。外側円筒２１
は、散乱係数μs1が1.0/mmで、吸収がなく、吸収係数μ
a1＝0 であるとし、内部の光吸収部分２２は、散乱係数
μs2が同じ1.0/mmであり、吸収係数μa2が0.1 であると
する。また、この測定対象物と実質的には同じである
が、その強調部分、即ち内部の光吸収部分２２も吸収が
ないものを参照体とする。これらについての検出出力を
対比し、例えば両者間の引算をすれば、散乱についての
出力分がキャンセルされ、吸収についての出力分だけが
抽出されることになる。
【００２４】上述した条件の下において、図示位置でパ
ルス光を入射した場合に反対側の検出器２３で受ける強
度信号を、電子計算機を用いてモンテカルロ法により計
算した。つまり、投射した光の散乱を逐次乱数計算によ
って時間経過を追って計算した。その結果の一例を図５
に示している。この図５は、パルス光の入射点と検出器
の中心までの距離Ｌｍｉｎ（図４参照）が７．６６ｍｍ
の位置における光の強度を例示するもので、同図におけ
る横軸は、光が進行した距離（光速で除することにより
時間となる。）、縦軸は光の強度（カウント数）であ
り、図中の実線は、吸収が全くない参照体の場合、破線
は吸収がある測定対象物の場合の透過光データを示し、
それらの差だけ吸収により強度が減少することになる。
そして、この減少分が前記τに相当している。
ルス光を入射した場合に反対側の検出器２３で受ける強
度信号を、電子計算機を用いてモンテカルロ法により計
算した。つまり、投射した光の散乱を逐次乱数計算によ
って時間経過を追って計算した。その結果の一例を図５
に示している。この図５は、パルス光の入射点と検出器
の中心までの距離Ｌｍｉｎ（図４参照）が７．６６ｍｍ
の位置における光の強度を例示するもので、同図におけ
る横軸は、光が進行した距離（光速で除することにより
時間となる。）、縦軸は光の強度（カウント数）であ
り、図中の実線は、吸収が全くない参照体の場合、破線
は吸収がある測定対象物の場合の透過光データを示し、
それらの差だけ吸収により強度が減少することになる。
そして、この減少分が前記τに相当している。
【００２５】ここで、上述のτ、即ち、 τ＝μａ・ｘ＝−ｌｎ（Ｉ／Ｉｏ） は、光学厚さ０Ｄと呼ばれ、この光学厚さ０Ｄが求まれ
ば、光ＣＴの逆計算のためのデータとして用いることが
できる。即ち、上式に基づく光学厚さ０Ｄの計算を行う
と、図６に示すようになり、この図６のデータを近似曲
線によってあらわし、パルス光の入射点と検出器の中心
までの距離（図６では７．６６ｍｍ）に対応する上記近
似曲線の切片を求めれば、それが上記測定位置の光学厚
さ０Ｄになる。そして、この光学厚さ０Ｄを各透過光の
検出位置について求め、Ｘ線ＣＴのアルゴリズムで逆計
算すると、中心の光吸収部分だけで吸収係数が大きい画
像を得ることができる。
ば、光ＣＴの逆計算のためのデータとして用いることが
できる。即ち、上式に基づく光学厚さ０Ｄの計算を行う
と、図６に示すようになり、この図６のデータを近似曲
線によってあらわし、パルス光の入射点と検出器の中心
までの距離（図６では７．６６ｍｍ）に対応する上記近
似曲線の切片を求めれば、それが上記測定位置の光学厚
さ０Ｄになる。そして、この光学厚さ０Ｄを各透過光の
検出位置について求め、Ｘ線ＣＴのアルゴリズムで逆計
算すると、中心の光吸収部分だけで吸収係数が大きい画
像を得ることができる。
【００２６】このように、測定対象物と参照体との透過
光測定データをもとに、光学厚さＯＤの差の時間分布を
求め、その分布からＣＴアルゴリズム用データを抽出す
ることにより、測定対象物中の吸収変化のみを表わす光
ＣＴ画像を得ることができ、特に、近赤外光の吸収スペ
クトル変化を測定し、それによって生体内の酸素化度を
測定可能にすることは、生体の活動状況を把握するため
に極めて有効である。
光測定データをもとに、光学厚さＯＤの差の時間分布を
求め、その分布からＣＴアルゴリズム用データを抽出す
ることにより、測定対象物中の吸収変化のみを表わす光
ＣＴ画像を得ることができ、特に、近赤外光の吸収スペ
クトル変化を測定し、それによって生体内の酸素化度を
測定可能にすることは、生体の活動状況を把握するため
に極めて有効である。
【００２７】上記実施例においては、測定対象物が光の
強い散乱性を有する場合、平行ビームとして測定対象物
に入射した光も直ちに散乱せしめられるため、入射用フ
ァイバ３の先端は、特別の加工等の必要がないことを前
提としているが、空間分解能を高めるため、入射用ファ
イバー３の先端に、図７及び図８にによって以下に説明
するような手段を施すこともできる。
強い散乱性を有する場合、平行ビームとして測定対象物
に入射した光も直ちに散乱せしめられるため、入射用フ
ァイバ３の先端は、特別の加工等の必要がないことを前
提としているが、空間分解能を高めるため、入射用ファ
イバー３の先端に、図７及び図８にによって以下に説明
するような手段を施すこともできる。
【００２８】即ち、図７に示す実施例では、入射用ファ
イバー３の先端に、光検出装置の受光部４のある方向の
みに細いビームを出すためのアダプター３１を取付けて
いる。また、図８では、上記アダプター３１を通して投
射する光の強度に分布をもたせ、全体的に一様ではな
く、中心部の光強度を強くし、周辺部は弱くなるように
している。中心部では測定対象物が厚いのが通例で、光
が透過しにくいため、測定対象物に応じてこのようなア
ダプターを付加することにより、効果的に空間分解能を
高めることができる。
イバー３の先端に、光検出装置の受光部４のある方向の
みに細いビームを出すためのアダプター３１を取付けて
いる。また、図８では、上記アダプター３１を通して投
射する光の強度に分布をもたせ、全体的に一様ではな
く、中心部の光強度を強くし、周辺部は弱くなるように
している。中心部では測定対象物が厚いのが通例で、光
が透過しにくいため、測定対象物に応じてこのようなア
ダプターを付加することにより、効果的に空間分解能を
高めることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明の光ＣＴ
装置によれば、測定対象物中を透過する光から対象物内
での吸収変化を抽出可能にすると共に、対象物中におけ
る光の散乱性を有効に利用して、その吸収変化の抽出処
理を広範囲にわたって一括して行い、それによって光Ｃ
Ｔ画像を短時間に得ることができ、特に、入射光をわざ
わざファン状ビ−ムにしたり、ファン状に走査すること
なく、多方向で同時に透過光を検出でき、また時間外挿
吸光度法により散乱と吸収を分離して光ＣＴ画像を得る
ことができる。
装置によれば、測定対象物中を透過する光から対象物内
での吸収変化を抽出可能にすると共に、対象物中におけ
る光の散乱性を有効に利用して、その吸収変化の抽出処
理を広範囲にわたって一括して行い、それによって光Ｃ
Ｔ画像を短時間に得ることができ、特に、入射光をわざ
わざファン状ビ−ムにしたり、ファン状に走査すること
なく、多方向で同時に透過光を検出でき、また時間外挿
吸光度法により散乱と吸収を分離して光ＣＴ画像を得る
ことができる。
【図１】本発明の光ＣＴ装置の実施例の構成を示すブロ
ック構成図である。
ック構成図である。
【図２】測定対象物の周囲に設ける受光部及び検出用フ
ァイバの異なる構成例を示す模式的斜視図である。
ァイバの異なる構成例を示す模式的斜視図である。
【図３】ストリーク管の主要構成を示す構成図である。
【図４】本発明に関するシミュレーション計算に用いた
測定対象物についての説明図である。
測定対象物についての説明図である。
【図５】上記シミュレーション計算の過程についての説
明図である。
明図である。
【図６】上記シミュレーション計算の過程についての説
明図である。
明図である。
【図７】入射用ファイバーの先端に取付けるアダプター
についての実施例を示す断面図である。
についての実施例を示す断面図である。
【図８】入射用ファイバーの先端に取付けるアダプター
の他の実施例を示す断面図である。
の他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】 １ 測定対象物、 ２ パルス光源、
６ 光検出装置、 ８ 演算制御装
置、１０ ストリーク管、 １１ 光電陰
極、１３ 光検出装置。
６ 光検出装置、 ８ 演算制御装
置、１０ ストリーク管、 １１ 光電陰
極、１３ 光検出装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 樋口 宗彦 (56)参考文献 特開 昭62−124443（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−290534（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−209342（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−196538（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−110346（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】測定対象物に微小時間幅のパルス光を投射
して散乱透過させるパルス光源と、測定対象物において散乱透過し、測定対象物の周囲の多
点の受光部において受光される上記パルス光を 超高時間
分解能で同時に検出する光検出装置と、 測定対象物の透過光測定データとそれとは異なる波長で
の透過光測定データ、またはその対象物の強調部分を欠
如した参照体の透過光測定データとをもとに、光学厚さ
の差の時間分布を求め、そのデータを近似曲線であらわ
した場合におけるパルス光の入射点と上記受光部までの
距離に対応する当該近似曲線の切片によって与えられる
測定位置の光学厚さを各透過光の検出位置について求め
ることにより、ＣＴアルゴリズム用データを抽出して画
像を再構成する演算制御装置と、を備えたことを特徴と
する光ＣＴ装置。 - 【請求項２】測定対象物中を散乱透過したパルス光を測
定対象物の周囲において検出する受光部を、パルス光源
の光軸を含む平面の両側の複数平面に配置して、３次元
的に透過光を測定することを特徴とする請求項１に記載
の光ＣＴ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3244456A JPH0781948B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 光ｃｔ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3244456A JPH0781948B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 光ｃｔ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281566A JPH06281566A (ja) | 1994-10-07 |
| JPH0781948B2 true JPH0781948B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=17118925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3244456A Expired - Lifetime JPH0781948B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 光ｃｔ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781948B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006254969A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 放射線画像取得装置及び放射線画像取得方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100476430C (zh) * | 2002-08-30 | 2009-04-08 | 医学研究委员会 | 光学投影体层摄影术装置和仅检测平行光的方法 |
| JP2010512904A (ja) * | 2006-12-19 | 2010-04-30 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 不透明媒体のイメージング |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62124443A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-05 | Hamamatsu Photonics Kk | 光により物体内部の情報を得る装置 |
| JP2956777B2 (ja) * | 1989-02-15 | 1999-10-04 | 株式会社日立製作所 | 生体光計測方法およびそのための装置 |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP3244456A patent/JPH0781948B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006254969A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 放射線画像取得装置及び放射線画像取得方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06281566A (ja) | 1994-10-07 |
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