WO2013080773A1 - 乳房撮像装置 - Google Patents

Abstract

　乳房撮像装置１は、被検者Ａの乳房Ｂに光を照射し、拡散光を検出することにより乳房Ｂの内部情報を取得する装置であって、乳房Ｂを囲む容器３と、容器３の内側へ向けて取り付けられ光の照射及び検出を行う複数の光ファイバ１１とを備える。容器３は、開口３０ａを有するベース部材３０と、開口３０ａと連通して連続配置された複数の環状部材４０と、ベース部材３０から最も離れた環状部材４０の内側に配置された底部部材５０とを有する。各環状部材４０及び底部部材５０は、ベース部材３０側に隣接する環状部材４０若しくはベース部材３０に対して相対的に連通方向に変位可能に構成されている。複数の光ファイバ１１の少なくとも一部は、複数の環状部材４０に取り付けられている。

Description

乳房撮像装置

　本発明は、乳房撮像装置に関するものである。

　特許文献１及び２には、被検者の乳房に光を照射し、拡散光を検出することにより乳房の内部情報を取得する乳房撮像装置が開示されている。特許文献１及び２に記載された装置は、乳房を囲む容器と、光の照射及び検出を行うために容器の内側へ向けて配置された複数の光ファイバとを備えている。

特開２００８－０９９８１０号公報 特開２００９－１８９７２６号公報

　現在普及している一般的なマンモグラフィ（乳房撮像）装置では、乳癌等の検査を行うため、被検者の乳房を圧迫しつつＸ線を照射し、透過したＸ線を撮像することにより乳房の内部情報を取得している。しかし、Ｘ線の照射が乳房および乳癌に及ぼす影響が懸念されるため、近年では、被検者の乳房に複数の位置から光を照射し、拡散光の強度を複数の位置で検出することにより乳房の内部情報を取得する方式が研究されている。

　このような方式の乳房撮像装置において、本発明者は次のような課題を見出した。すなわち、被検者の乳房の形状や大きさ（体積）は各被検者毎に異なるが、被検者の乳房への光の照射や拡散光の検出を行う光ファイバの位置が固定されていると、乳房の体積が大きい場合と小さい場合とで乳房内に入射される光量が異なってしまい、内部情報の精度に差が生じてしまう。

　このような問題について、更に詳しく説明する。図１２は、特許文献１に記載された乳房撮像装置の容器付近の構成を示す断面図である。この乳房撮像装置１００は、乳房Ｂを囲む内側容器１０３と、内側容器１０３の外側に配置され内側容器１０３との間に隙間１０５を構成する外側容器１０４と、隙間１０５を流入室１０５ａ及び流出室１０５ｂに分割する隔壁１０６と、内側容器１０３の内側へ向けて配置され、光の照射及び検出を行うための複数の光ファイバ１０７と、流入室１０５ａへ液状のインターフェース剤１０８を注入する配管１０９と、流出室１０５ｂからインターフェース剤１０８を排出する配管１１０とを備えている。なお、インターフェース剤１０８は、生体組織とほぼ同等の光学係数を有する液体で、内側容器１０３を通して容器内面に配設された光ファイバ１０７のファイバ端と乳房Ｂとの間の光吸収計数や光散乱係数等の光学係数を乳房Ｂと一致させるために、内側容器１０３と乳房Ｂとの隙間を満たす。これにより、内側容器１０３の内側形状に合わせた境界条件を使用して再構成画像を構築できる。

　このような構成を備える乳房撮像装置１００において、或る光ファイバ１０７から照射された光は、乳房Ｂの内部に入射して拡散したのち、別の光ファイバ１０７に入射して検出される。ここで、図１３は、乳房Ｂの体積が大きい場合における光の伝搬の様子を示す図であり、図１４は、乳房Ｂの体積が小さい場合における光の伝搬の様子を示す図である。図１３に示されるように、乳房Ｂの体積が大きい場合には、乳房Ｂが各光ファイバ１０７に近接するので、光ファイバ１０７から照射された光Ｐの多くが乳房Ｂに入射する。そして、光Ｐは、乳房Ｂ内で拡散されたのち、乳房Ｂから出射して別の光ファイバ１０７に入射する。

　一方、図１４に示されるように、乳房Ｂの体積が小さい場合には、乳房Ｂが各光ファイバ１０７から離れてしまうので、光ファイバ１０７から照射された光Ｐの多くが、乳房Ｂに入射せずにインターフェース剤１０８のみを伝搬する。そして、光Ｐはインターフェース剤１０８内で拡散されたのち、別の光ファイバ１０７に入射する。したがって、図１３に示された場合と比較して、検出される拡散光に含まれる乳房Ｂの内部情報が少なく、最終的に得られる内部情報の精度が低下してしまう。このような内部情報の精度の低下は、例えば再構成画像の解像度の低下となって現れるおそれがある。

　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、乳房の形状や大きさ（体積）の違いによる内部情報の精度への影響を小さくすることができる乳房撮像装置を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る乳房撮像装置は、被検者の乳房に光を照射し、拡散光を検出することにより乳房の内部情報を取得する乳房撮像装置である。この乳房撮像装置は、乳房を囲むように構成された容器と、容器の内側へ向けて容器に取り付けられ光の照射及び検出を行うための複数の光ファイバとを備えている。容器は、被検者が乳房を挿入するための開口を有するベース部材と、開口と連通するように、被検者とは反対側に連続して配置された複数の環状部材と、複数の環状部材のうちベース部材から最も離れた環状部材の内側に配置された底部部材とを有している。各環状部材の内径は、ベース部材側に隣接する環状部材の内径若しくはベース部材の開口の内径よりも小さく、各環状部材及び底部部材が、ベース部材側に隣接する環状部材若しくはベース部材に対して相対的に連通方向に変位可能に構成されている。複数の光ファイバの少なくとも一部は、複数の環状部材に取り付けられている。

　この一態様に係る乳房撮像装置では、複数の光ファイバが取り付けられる容器が複数の環状部材と底部部材とを有しており、各環状部材及び底部部材は、ベース部材側に隣接する部材（ベース部材若しくは環状部材）に対して相対的に連通方向に変位可能に構成されている。このような構成によって、容器の内側の容積を被検者の乳房の形状や大きさ（体積）に合わせて変化させることができる。また、複数の光ファイバの少なくとも一部が複数の環状部材に取り付けられているので、複数の環状部材の変位と共に複数の光ファイバの位置も変化する。これにより、乳房の形状や大きさの違いに起因する複数の光ファイバと乳房との距離の変動を抑制し、乳房に入射する光の量を乳房の大きさに拘わらず一定量に近づけることができる。したがって、この乳房撮像装置によれば、乳房の形状や大きさの違いによる内部情報の精度への影響を小さくすることができる。

　乳房撮像装置は、ベース部材、複数の環状部材及び底部部材が、隣接するベース部材、環状部材若しくは底部部材と対向し連通方向に延びる面をそれぞれ有していてもよい。前述したように、乳房撮像装置においては、容器と乳房との隙間が液状のインターフェース剤で満たされる場合がある。このような場合、ベース部材、複数の環状部材及び底部部材が、隣接するベース部材、環状部材若しくは底部部材と対向し連通方向に延びる面をそれぞれ有することによって、複数の環状部材の変位に際して互いに隣接する部材同士を密着させ、隙間が生じることを防止できる。

　乳房撮像装置は、ベース部材と該ベース部材に隣接する環状部材との間、互いに隣接する環状部材の間、及び底部部材と該底部部材に隣接する環状部材との間にシール部材が設けられていてもよい。これらの面間にシール部材が設けられていることによって、インターフェース剤が容器から漏れることを好適に防ぐことができる。

　乳房撮像装置は、複数の環状部材及び底部部材の連通方向における変位を制御する制御部を更に備え、制御部は、ベース部材の開口から底部部材までの距離を連続的に変化させるようにしてもよい。これにより、乳房の様々な形状や大きさに合わせて容器の内側の容積を細かく変化させることができるので、乳房の形状や大きさの違いによる内部情報の精度への影響をより一層小さくすることができる。

　乳房撮像装置は、複数の環状部材及び底部部材の連通方向における変位を制御する制御部を更に備え、制御部は、ベース部材の開口から底部部材までの距離を、予め定められた複数の段階に変化させるようにしてもよい。乳房撮像装置では、検出された乳房からの拡散光に基づいて乳房の内部情報を取得する際、容器内面の境界条件から再構成画像を演算することがある。このような場合、被検者毎に容器の容積が細かく変化すると、境界条件をその都度演算する必要が生じ、再構成画像の演算に長時間を要してしまう。これに対し、上記した乳房撮像装置のように、制御部がベース部材の開口から底部部材までの距離を予め定められた複数の段階に変化させることによって、境界条件が予め定められた複数の条件に限定されるので、境界条件を測定の度に演算する必要がなく、再構成画像の演算時間を短縮することができる。

　乳房撮像装置は、容器の内側に向けて配置され、乳房に向けて超音波を走査し、乳房からの反射波を受信するように構成された超音波探触子を更に備えていてもよい。これにより、乳房の超音波画像を作成して、ベース部材の開口から底部部材までの距離（すなわち容器の容積）や容器内の乳房の配置や容積を予め確認することができ、乳房の形状や大きさに合わせて容器の大きさを複合的に最適化することが可能となる。これにより、光により計測される乳房からの信号の大きさが、乳房の大きさに左右されること無く略等しくなり、再構成画像間のバラツキを小さくすることができる。更に、当該光計測により得られた再構成画像と超音波画像とを組み合わせることにより、より情報量の多い診断画像を提供できる。

　乳房撮像装置が探触子を備える場合、探触子は底部部材に取り付けられてもよい。これにより、乳房の正面から超音波を照射することができ、超音波画像を好適に作成することができる。

　上記乳房撮像装置において、複数の光ファイバの一部は、底部部材に取り付けられてもよい。また、複数の光ファイバの一部は、ベース部材の開口に取り付けられてもよい。このように、複数の環状部材以外の部材にも複数の光ファイバの一部が取り付けられることにより、乳房の周囲に複数の光ファイバを満遍なく配置することができ、内部情報の精度をより高めることができる。

　乳房撮像装置では、複数の光ファイバが、複数の環状部材それぞれにおいて周方向に並んで配置されており、連通方向を基準とする複数の光ファイバの取り付け角度が複数の環状部材毎に異なっていてもよい。これにより、光ファイバの取り付け位置に応じた角度でもって、乳房へ向けて光を正確に照射することができる。

　本発明の一態様による乳房撮像装置によれば、乳房の形状や大きさ（体積）の違いによる影響を小さくすることができる。

乳房撮像装置の一実施形態の全体構成を示す図である。 乳房撮像装置の機能的な構成を示すブロック図である。 容器を斜め上方から見た斜視図である。 容器を乳房挿入方向に切断した様子を示す切り欠き斜視図である。 複数の環状部材および底部部材の変位の様子を示す図である。 各環状部材及び底部部材を変位させるための構成を示すブロック図である。 容器の深さをＳサイズに設定した場合における、乳房に対する光の照射及び検出の様子を模式的に示す断面図である。 容器の深さをＭサイズに設定した場合における、乳房に対する光の照射及び検出の様子を模式的に示す断面図である。 容器の深さをＬサイズに設定した場合における、乳房に対する光の照射及び検出の様子を模式的に示す断面図である。 第１変形例として、容器付近の構成を示す断面図である。 第２変形例として、インターフェース剤の循環システムの構成を示す図である。 特許文献１に記載された乳房撮像装置の容器付近の構成を示す断面図である。 乳房の体積が大きい場合における光の伝搬の様子を示す図である。 乳房の体積が小さい場合における光の伝搬の様子を示す図である。

　以下、添付図面を参照しながら本発明による乳房撮像装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

　図１は、乳房撮像装置の一実施形態の全体構成を示す図である。本実施形態による乳房撮像装置１は、被検者Ａの乳房Ｂに光を照射し、拡散光（戻り光）を検出することにより乳房Ｂの内部情報を取得し、該内部情報に基づいて腫瘍や癌などの有無を検査するための装置である。図１を参照すると、乳房撮像装置１は、被検者Ａが伏臥するためのベッド（基台）１０を備えており、該ベッド１０には被検者Ａの垂下した乳房Ｂを囲む半球状の容器３（計測カップ）が取り付けられている。容器３には、光を照射および検出するための複数の光ファイバ１１の一端が容器３の内側へ向けて固定されており、計測部（ガントリー）２を構成している。乳房撮像装置１は、容器３内へ照射するパルス状の光を発生する光源装置４と、該光源装置４から出射される光と照射後の拡散光とに基づいて乳房Ｂの内部情報を算出する計測装置５とを備えている。複数の光ファイバ１１の他端は計測装置５に光学的に接続されており、光源装置４と計測装置５とは光ファイバ１２を介して互いに光学的に接続されている。光源装置４と計測装置５とは、電気ケーブルを介して互いに時間整合された形で接続されてもよい。

　図２は、乳房撮像装置１の機能的な構成を示すブロック図である。図２では、説明を容易にするために、複数の光ファイバ１１のうち照射用及び検出用の各々１本のみ代表して図示し、他の光ファイバ１１の図示を省略している。図２に示すように、乳房撮像装置１は、光源２１、波長選択器２２、光検出器２３、信号処理部２４、及び演算処理部２５を備えている。これらのうち、光源２１及び波長選択器２２は、例えば光源装置４に内蔵される。光検出器２３、信号処理部２４、及び演算処理部２５は、例えば計測装置５に内蔵される。

　光源２１は、パルス光Ｐ１を発生させる装置である。パルス光Ｐ１としては、生体の内部情報が計測できる程度に短い時間幅のパルス光が用いられ、通常は例えば１ｎｓ以下の範囲の時間幅が選択される。光源２１から発生したパルス光Ｐ１は、波長選択器２２に入力される。光源２１としては、発光ダイオード、レーザダイオード、及び各種のパルスダイオード等、様々なものを使用することができる。

　波長選択器２２は、光源２１から入力されたパルス光Ｐ１を、所定波長に波長選択する装置である。波長選択器２２により選択される波長としては、生体の透過率と定量すべき吸収成分の分光吸収係数との関係等から、７００～９００ｎｍ程度の近赤外線領域の波長が好ましい。但し、選択波長はこの領域に限定されない。波長選択器２２により波長選択されたパルス光Ｐ２は、光照射用の光ファイバ１１に入射される。複数の成分についての内部情報を計測する場合等、必要に応じて、光源２１及び波長選択器２２は、複数の波長成分のパルス光を計測光として入射可能に構成される。波長選択を行う必要がない場合等には、波長選択器２２については、設置を省略してもよい。

　光照射用の光ファイバ１１は、波長選択器２２からパルス光Ｐ２の入力を受け付けて、その端面から容器３内の乳房Ｂに対して当該パルス光Ｐ２を照射する。この光ファイバ１１の端面は、容器３の内壁における所定の光照射位置に配置されている。光検出用の光ファイバ１１は、乳房Ｂから出射されたパルス光Ｐ２の拡散光をその一端面から入力し、光検出器２３へ該拡散光を出力する。この光ファイバ１１の端面は、容器３の内壁における所定の光検出位置に配置されている。容器３の内壁と乳房Ｂとの隙間は、インターフェース剤Ｉで満たされている。インターフェース剤Ｉは、光散乱係数等の光学係数が生体組織とほぼ同等の液体である。

　光検出器２３は、光検出用の光ファイバ１１から入力された光を検出するための装置である。光検出器２３は、検出した光の光強度等を示す光検出信号Ｓ１を生成する。生成された光検出信号Ｓ１は信号処理部２４に入力される。光検出器２３としては、光電子増倍管（ＰＭＴ：Ｐｈｏｔｏ－Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ　Ｔｕｂｅ）の他、フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、アバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ　Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、ＰＩＮフォトダイオード等、様々なものを使用することができる。光検出器２３は、パルス光Ｐ２の波長の光を十分に検出できる分光感度特性を有していることが好ましい。乳房Ｂからの拡散光が微弱であるときは、高感度あるいは高利得の光検出器を使用することが好ましい。

　信号処理部２４は、光検出器２３及び光源２１と電気的に接続されており、光検出器２３により検出された光検出信号Ｓ１、及び光源２１からのパルス光出射トリガ信号Ｓ２に基づいて、拡散光の光強度の時間変化を示す計測波形を取得するための手段である。信号処理部２４は、取得した計測波形の情報を電子データとして保持し、この電子データＤ１を演算処理部２５へ提供する。

　演算処理部２５は、信号処理部２４と電気的に接続されており、信号処理部２４から電子データＤ１を入力して、当該電子データＤ１に含まれる計測波形の情報を用いて乳房Ｂの内部情報を算出するための手段である。内部情報は、例えば、乳房Ｂ内部の散乱係数及び吸収係数、並びに乳房Ｂに含まれている各成分の濃度である。内部情報の算出は、例えば、検出光の時間分解波形を利用する時間分解計測法（ＴＲＳ法：Ｔｉｍｅ　Ｒｅｓｏｌｖｅｄ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、あるいは、変調光を利用する位相変調計測法（ＰＭＳ法：Ｐｈａｓｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）等による解析演算を適用することにより行われる。演算処理部２５は、光源２１や光検出器２３等、上記の各構成要素を制御する機能を更に有するとよい。このような演算処理部２５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）といった演算手段およびメモリ等の記憶手段を有するコンピュータによって実現される。

　図２では、光照射用の光ファイバ１１および光検出用の光ファイバ１１をそれぞれ１本ずつ代表して説明したが、本実施形態の乳房撮像装置１においては、例えば２０本以上の多数の光ファイバ１１が用いられており、それらの端部が、容器３の内面における所定位置にそれぞれ配置される。そして、一部の光ファイバ１１が光照射用として用いられ、他の光ファイバ１１が光検出用として用いられる。或いは、各光ファイバ１１が、光照射用および光検出用の双方を兼ねてもよい。例えば、各光ファイバ１１が二重のコアを有し、一方のコアから光を照射し、他方のコアで光を検出することにより、このような光ファイバ１１を好適に実現できる。

　図３は、本実施形態の容器３を斜め上方から見た斜視図である。図４は、容器３を乳房挿入方向に切断した様子を示す切り欠き斜視図である。図３及び図４に示されるように、容器３は、ベース部材３０、複数（図では３個）の環状部材４０（計測リング）、及び底部部材５０（計測センターフランジ）を有している。図３及び図４では、理解の容易のため、容器３に取り付けられる複数の光ファイバ１１の図示を省略しており、複数の光ファイバ１１がそれぞれ挿通固定される複数の貫通孔６０が図示されている。

　ベース部材３０は、図１に示されたベッド１０に取り付けられる部材である。ベース部材３０は、被検者Ａが接する表面３１ａと、被検者Ａとは反対側の裏面３１ｂとを有する略円盤環状の板状部３１を含む。ベース部材３０は、板状部３１の裏面３１ｂ側に設けられた環状部３２を含む。板状部３１及び環状部３２は、被検者Ａが乳房Ｂを挿入するための略円形の開口３０ａを有している。開口３０ａの内周面は、容器３の内側面の一部を構成する。環状部３２には、光ファイバ１１が挿通固定されるための複数の貫通孔６０が、開口３０ａの内側へ向けて形成されている。複数の貫通孔６０は環状部３２の周方向に略均等間隔に並んで形成されており、したがって、複数の光ファイバ１１は、環状部３２の周方向に略均等間隔に並んで配置される。ベース部材３０は、表面３１ａにおいて開口３０ａの周囲に形成された円形溝３１ｃを更に有している。円形溝３１ｃは、計測中に容器３と乳房Ｂとの隙間より溢れ出たインターフェース剤Ｉを受け止める。インターフェース剤Ｉは、円形溝３１ｃに接続される図示しない吸引ポンプにより吸い取られる。ベース部材３０がこのような円形溝３１ｃを有することによって、開口３０ａの周辺がインターフェース剤Ｉによって汚れることを防止できる。

　複数の環状部材４０は、ベース部材３０に対して被検者Ａとは反対側（すなわち裏面３１ｂ側）に配置されており、それぞれがベース部材３０の開口３０ａと連通するように、開口３０ａの開口面と直交する軸線Ｃの方向に連続して（隙間無く）配置されている。複数の環状部材４０は、容器３の内側面の一部を構成する内周面４１と、容器３の外側面の一部を構成する外周面４２とを有している。ベース部材３０に隣接する環状部材４０の内径は、ベース部材３０の開口３０ａの内径よりも小さい。また、他の環状部材４０の内径は、ベース部材３０側に隣接する環状部材４０の内径よりも小さい。このように、環状部材４０がベース部材３０から離れている程、その内径が小さくなっている。これにより、容器３の内部を略半球状とすることができる。

　各環状部材４０には、複数の貫通孔６０が形成されている。各環状部材４０の複数の貫通孔６０は、外周面４２から内周面４１を貫通するように形成されており、容器３の内側へ向かう方向に延びている。複数の貫通孔６０は環状部材４０の周方向に略均等間隔に並んで形成されており、したがって、複数の光ファイバ１１は、環状部材４０の周方向に略均等間隔に並んで配置される。

　再構成画像を演算する際、容器３の内側面は境界条件を規定する。このため、複数の環状部材４０の内周面４１の形状や傾斜角は、好適な境界条件に合わせて設定されている。複数の光ファイバ１１の取り付け位置に応じた角度でもって、乳房Ｂへ向けて光を正確に照射する為に、複数の環状部材４０の連通方向（すなわち軸線Ｃの方向）を基準とする複数の光ファイバ１１の取り付け角度が、複数の環状部材４０毎に異なっている。このため、図４に示されるように、軸線Ｃの方向を基準とする複数の貫通孔６０の中心軸方向の角度（図４に、或る一つの貫通孔６０についての角度θを例示）もまた、複数の環状部材４０毎に異なっている。例えば、本実施形態では、ベース部材３０から環状部材４０までの距離が遠くなる程、軸線Ｃと貫通孔６０の中心軸方向（すなわち光ファイバ１１の光軸方向）とのなす角が次第に小さくなっている。

　底部部材５０は、複数の環状部材４０のうちベース部材３０から最も離れた環状部材４０の内側に配置されており、当該環状部材４０の内周面４１により形成される開口を塞いでいる。底部部材５０は、容器３の内面の一部を構成する上面５１と、容器３の外側面の一部を構成する下面５２とを有している。底部部材５０には、一つの貫通孔６０が形成されている。底部部材５０の貫通孔６０は、下面５２から上面５１を貫通するように形成されており、容器３の内側へ向かう方向に延びている。本実施形態において、底部部材５０の貫通孔６０は、容器３の最深部に形成されている。そして、底部部材５０の貫通孔６０の中心軸線は軸線Ｃと一致しており、この貫通孔６０は軸線Ｃの方向に延びている。

　図４に示されるように、ベース部材３０、複数の環状部材４０及び底部部材５０は、隣接するベース部材３０、環状部材４０若しくは底部部材５０と対向し、且つ複数の環状部材４０の連通方向（軸線Ｃの方向）に延びる面をそれぞれ有している。具体的には、ベース部材３０は面３３を有しており、面３３は、隣接する環状部材４０と対向しており且つ軸線Ｃの方向に延びている。同様に、底部部材５０は面５３を有しており、面５３は、隣接する環状部材４０と対向しており且つ軸線Ｃの方向に延びている。

　複数の環状部材４０は、面４３及び面４４をそれぞれ有している。ベース部材３０と隣接する環状部材４０の面４３は、ベース部材３０の面３３と対向しており、且つ軸線Ｃの方向に延びている。そして、当該環状部材４０の面４４は、隣接する環状部材４０の面４３と対向しており、且つ軸線Ｃの方向に延びている。同様に、底部部材５０と隣接する環状部材４０の面４４は、底部部材５０の面５３と対向しており、且つ軸線Ｃの方向に延びている。そして、当該環状部材４０の面４３は、隣接する環状部材４０の面４４と対向しており、且つ軸線Ｃの方向に延びている。他の環状部材４０の面４３及び４４それぞれは、隣接する環状部材４０の面４４及び４３それぞれと対向しており、且つ軸線Ｃの方向に延びている。

　ベース部材３０、複数の環状部材４０及び底部部材５０の間には、シール部材（Ｏリング）７０が設けられている。具体的には、一つのシール部材７０は、ベース部材３０の面３３と、ベース部材３０に隣接する環状部材４０の面４３との間に設けられており、本実施形態では、ベース部材３０の面３３に形成された溝に収容されている。別のシール部材７０は、底部部材５０の面５３と、底部部材５０に隣接する環状部材４０の面４４との間に設けられており、本実施形態では、底部部材５０の面５３に形成された溝に収容されている。その他のシール部材７０は、環状部材４０の面４３と、隣接する環状部材４０の面４４との間に設けられており、本実施形態では、互いに対向する面４３及び４４の何れか一方に形成された溝に収容されている。

　以上に述べた構成を備える容器３では、各環状部材４０及び底部部材５０が、ベース部材３０側に隣接する環状部材４０若しくはベース部材３０に対して相対的に連通方向（軸線Ｃの方向）に変位可能に構成されている。図５は、このような変位の様子を示す図である。図５では、ベース部材３０に隣接する環状部材４０が、ベース部材３０に対して軸線Ｃの方向に変位しており、この環状部材４０とベース部材３０との距離が拡がっている。また、底部部材５０が、隣接する環状部材４０に対して軸線Ｃの方向に変位しており、この環状部材４０と底部部材５０との距離が拡がっている。これらと同様に、他の環状部材４０が、ベース部材３０側に隣接する環状部材４０に対して軸線Ｃの方向に変位しており、互いに隣接する環状部材４０間の距離が拡がっている。このように、各環状部材４０及び底部部材５０が軸線Ｃの方向に変位することにより、容器３の容積が大幅に増加する。複数の環状部材４０の内周面４１同士の間隔が拡がることによって、或る環状部材４０に配置される複数の光ファイバ１１と、他の環状部材４０に配置される複数の光ファイバ１１との間隔が拡がることとなる。

　図５に示されるように、各環状部材４０及び底部部材５０を変位させると容器３の内面に段差が生じる。乳房撮像装置１は、この段差を埋めて容器３の内面を滑らかにするためのスペーサを更に備えても良い。これにより、画像再構成の際の境界条件を単純化することができる。

　図６は、各環状部材４０及び底部部材５０を変位させるための構成を示すブロック図である。図６に示されるように、乳房撮像装置１は、センサ８１と、制御部８２と、アクチュエータ８３とを更に備えても良い。すなわち、センサ８１は、各環状部材４０及び底部部材５０の軸線Ｃ方向における位置を検出する。センサ８１は、各環状部材４０及び底部部材５０の位置に関する情報を含む位置信号Ｓｐを、制御部８２へ送る。制御部８２は、位置信号Ｓｐに基づいて、容器３の容積が所望の大きさとなるように、駆動信号Ｓｄをアクチュエータ８３へ送る。アクチュエータ８３は、駆動信号Ｓｄに応じて各環状部材４０及び底部部材５０を変位させる。

　本実施形態において、制御部８２は、容器３の深さ、すなわちベース部材３０の開口３０ａから底部部材５０までの距離を連続的に変化させるか、或いは、該距離を予め定められた複数の段階に変化させる。ここで、予め定められた複数の段階とは、例えば２段階や３段階、或いは４段階であり、被検者Ａの乳房Ｂの形状や大きさに応じて選択される。一例では、ベース部材３０の開口３０ａから底部部材５０までの距離を３段階（Ｓサイズ、Ｍサイズ及びＬサイズ）とするとよい。この場合、Ｓサイズ、Ｍサイズ及びＬサイズのそれぞれにおける容器３の深さを例えば４９ｍｍ、６４ｍｍ、及び８６ｍｍとするとよい。開口３０ａの直径が例えば１２８ｍｍであるとき、容器３の容積は、４２５ｃｃ、５５９ｃｃ、及び７７５ｃｃといった大きさとなる。

　以上に説明した、本実施形態に係る乳房撮像装置１によって得られる効果について説明する。この乳房撮像装置１では、複数の光ファイバ１１が取り付けられる容器３が複数の環状部材４０と底部部材５０とを有しており、各環状部材４０及び底部部材５０は、ベース部材３０側に隣接する部材（ベース部材３０若しくは環状部材４０）に対して相対的に連通方向に変位可能に構成されている。このような構成によって、容器３の内側の容積を被検者Ａの乳房Ｂの形状や大きさ（体積）に合わせて変化させることができる。また、複数の光ファイバ１１の少なくとも一部が複数の環状部材４０に取り付けられているので、複数の環状部材４０の変位と共に複数の光ファイバ１１の位置も変化する。

　ここで、図７～図９は、容器３の深さをＳサイズ、Ｍサイズ、及びＬサイズのそれぞれに設定した各場合における、乳房Ｂに対する光の照射及び検出の様子を模式的に示す断面図である。すなわち、図７は、容器３の深さをＳサイズに設定した場合を示しており、容器３の内側の容積を比較的小さな乳房Ｂに合わせて変化させている。図８は、容器３の深さをＭサイズに設定した場合を示しており、容器３の内側の容積を平均的な大きさの乳房Ｂに合わせて変化させている。図９は、容器３の深さをＬサイズに設定した場合を示しており、容器３の内側の容積を比較的大きな乳房Ｂに合わせて変化させている。これらの図に示されるように、容器３の深さを可変とすることで、乳房Ｂと各光ファイバ１１との距離を、乳房Ｂの大きさに拘わらずほぼ一定とすることができる。このように、乳房撮像装置１によれば、乳房Ｂの形状や大きさの違いに起因する複数の光ファイバ１１と乳房Ｂとの距離の変動を抑制し、乳房Ｂに入射するパルス光Ｐ２の量を乳房Ｂの大きさに拘わらず一定量に近づけることができる。したがって、乳房Ｂが比較的小さい場合であっても、検出される拡散光には乳房Ｂの十分な内部情報量が含まれるので、最終的に得られる内部情報の精度を高めることができる。すなわち、この乳房撮像装置１によれば、乳房Ｂの形状や大きさの違いによる内部情報の精度への影響を小さくすることができるので、再構成画像の画質や解像度を向上させ、画像歪みを低減し、且つ位置情報の精度を高めることができる。

　ベース部材３０の開口３０ａの直径は、乳房Ｂの形状や大きさには殆ど無関係である。乳房Ｂの形状や大きさが異なると、容器３の深さ方向における乳房Ｂの先端位置が主に変化する。したがって、本実施形態のように容器３の深さを可変とすることにより、上記した効果を好適に得ることができる。また、容器の深さを一定として光ファイバの位置のみを可変とする構成も考えられるが、このような構成では、光ファイバと乳房とが互いに接触して乳房が変形してしまうおそれがあり、好ましくない。

　本実施形態のように、ベース部材３０、複数の環状部材４０及び底部部材５０は、面３３，４３，４４，及び５３をそれぞれ有していることが好ましい。前述したように、乳房撮像装置１では、容器３と乳房との隙間が液状のインターフェース剤Ｉで満たされる。このとき、ベース部材３０、複数の環状部材４０及び底部部材５０が、隣接するベース部材３０、環状部材４０若しくは底部部材５０と対向し連通方向に延びる面をそれぞれ有することによって、複数の環状部材４０の変位に際して互いに隣接する部材同士を密着させ、隙間が生じることを防止できる。

　本実施形態のように、ベース部材３０と該ベース部材３０に隣接する環状部材４０との間、互いに隣接する環状部材４０の間、及び底部部材５０と該底部部材５０に隣接する環状部材４０との間には、シール部材７０が設けられていることが好ましい。これらの面間にシール部材７０が設けられていることによって、インターフェース剤Ｉが容器３から漏れることを好適に防ぐことができる。

　前述したように、制御部８２は、ベース部材３０の開口３０ａから底部部材５０までの距離（すなわち容器３の深さ）を連続的に変化させてもよい。これにより、乳房Ｂの様々な形状や大きさに合わせて容器３の容積を細かく変化させることができるので、乳房Ｂの形状や大きさの違いによる内部情報の精度への影響をより一層小さくすることができる。

　或いは、本実施形態のように、制御部８２は、ベース部材３０の開口３０ａから底部部材５０までの距離（すなわち容器３の深さ）を、予め定められた複数の段階に変化させてもよい。乳房撮像装置１では、検出された乳房Ｂからの拡散光に基づいて乳房Ｂの内部情報を取得する際、容器３の内面を境界条件として再構成画像を演算する。このとき、被検者Ａ毎に容器３の容積が細かく変化すると、境界条件をその都度演算する必要が生じ、再構成画像の演算に長時間を要してしまう。これに対し、本実施形態の乳房撮像装置１のように、制御部８２が容器３の深さを予め定められた複数の段階に変化させることによって、境界条件が予め定められた複数の条件に限定されるので、境界条件を測定の度に演算する必要がなく、再構成画像の演算時間を短縮することができる。

　本実施形態のように、複数の光ファイバ１１の一部は、底部部材５０に取り付けられてもよい。複数の光ファイバ１１の他の一部は、ベース部材３０の開口３０ａに取り付けられてもよい。このように、複数の環状部材４０以外の部材にも複数の光ファイバ１１の一部が取り付けられることにより、乳房Ｂの周囲に複数の光ファイバ１１を満遍なく配置することができ、内部情報の精度をより高めることができる。

　本実施形態のように、複数の光ファイバ１１は、複数の環状部材４０それぞれにおいて周方向に並んで配置されており、連通方向を基準とする複数の光ファイバ１１の取り付け角度が複数の環状部材４０毎に異なってもよい。これにより、光ファイバ１１の取り付け位置に応じた角度でもって、乳房Ｂへ向けて光を正確に照射することができる。各環状部材４０が或る所定の位置（例えばＭサイズの位置）にあるときに、各環状部材４０に設けられた複数の光ファイバ１１の光軸が軸線Ｃ上の一点で交わるように、軸線Ｃに対する複数の光ファイバ１１の角度が設定されるとよい。

　（第１の変形例）
図１０は、上記実施形態の第１変形例として、容器３付近の構成を示す断面図である。本変形例の構成と上記実施形態との相違点は、容器の底部構造である。すなわち、本変形例では、容器３の所定の位置（例えば底部部材５０）に、光ファイバに代えて超音波探触子（プローブ）９０が取り付けられている。超音波探触子９０は、容器３の内側に向けて配置され、乳房Ｂに向けて超音波を走査（スキャン）し、乳房Ｂからの反射波を受信する。この受信信号は、例えば図１に示された計測装置５に送られる。計測装置５は、超音波探触子９０から得られる受信信号に基づいて、乳房Ｂの超音波画像を生成する。

　本変形例において、超音波探触子９０は、底部部材５０に形成された孔に挿通されている。超音波探触子９０は、インターフェース剤Ｉの漏洩を防止し、且つ超音波のスキャン放射角を妨げないように、円筒状の筒９２に挿入され、この筒９２の内面に密着している。筒９２と超音波探触子９０との間には、インターフェース剤Ｉの漏洩を防止するためのシール９４が設けられている。筒９２と底部部材５０との間には、インターフェース剤Ｉの漏洩を防止するためのシール９６が設けられている。

　超音波探触子９０の筒９２の周囲には、超音波探触子９０と乳房Ｂとの距離を可変にするための機構として、上下動作用回転リング９８が設けられている。この上下動作用回転リング９８によって、超音波探触子９０が上下に移動する。超音波探触子９０は、最も下がった状態では容器３の内面より外側に位置し、最も上がった状態では容器３の内面より内側に位置する。更に、超音波探触子９０の筒９２の周囲には、回転動作用リング９９が設けられている。この回転動作用リング９９は、乳房Ｂを通る軸まわりに超音波探触子９０を回転させるための機構である。

　本変形例のように、乳房撮像装置は、超音波探触子９０を更に備えてもよい。これにより、乳房Ｂの超音波画像を作成して、ベース部材３０の開口３０ａから底部部材５０までの距離（すなわち容器３の深さ）や容器３内の乳房Ｂの配置や容積を予め確認することができ、乳房Ｂの形状や大きさに合わせて容器３の大きさを複合的に最適化することが可能となる。これにより、光により計測される乳房Ｂからの信号の大きさは、乳房Ｂの大きさに左右されること無く略等しくなるので、再構成画像間のバラツキを小さくすることができる。更に、当該光計測により得られた再構成画像と超音波画像とを組み合わせることにより、より情報量の多い診断画像を提供できる。

　また、本変形例のように、超音波探触子９０は底部部材５０に取り付けられることが好ましい。これにより、乳房Ｂの正面から超音波を照射することができ、超音波画像を好適に作成することができる。

　（第２の変形例）
図１１は、上記実施形態の第２変形例として、インターフェース剤Ｉの循環システム１Ａの構成を示す図である。図１１では、容器３を簡略化して示している。図２に示されたように、容器３の内面と乳房Ｂとの隙間は、インターフェース剤Ｉで満たされる。このインターフェース剤Ｉにより、乳房Ｂと計測光ファイバ１１との間の光学係数を乳房Ｂと一致させて、演算処理部２５による演算時の境界条件を乳房Ｂの大きさによらず固定することができるので、乳房Ｂの内部情報をより容易に算出できる。インターフェース剤Ｉとしては、例えば、光散乱係数を生体と一致させるために光散乱物質（例えば、静脈注射用脂肪乳剤であるイントラリピッド（登録商標）など）を純水（例えば蒸留水）に適量混合し、また、光吸収係数を生体と一致させるために光吸収物質（例えばカーボンインクなど）を更に適量混合してなる液体が好適に用いられる。

　イントラリピッドやカーボンインクは疎水性である。インターフェース剤Ｉに含まれるこれらの光散乱物質や光吸収物質が疎水性である場合、容器３内のインターフェース剤Ｉにおいては、時間の経過にしたがって光散乱物質や光吸収物質が沈降し易い。これらの物質が沈降すると、インターフェース剤Ｉの光学係数が不均一となり、透過散乱光の検出精度が低下してしまう。従って、本変形例の乳房計測装置は、このような光散乱物質や光吸収物質の沈降を防ぐため、容器３の内外でインターフェース剤Ｉを循環させつつ容器３の外部でインターフェース剤Ｉを撹拌するための循環システム１Ａを更に備えている。

　図１１に示されるように、本変形例の循環システム１Ａは、インターフェース剤Ｉを循環させるための循環用ポンプ１６と、インターフェース剤Ｉを貯留すると共に撹拌するタンク１７と、インターフェース剤Ｉに溶け込んだ空気や泡を取り除く脱気（脱泡）装置１８と、インターフェース剤Ｉを加温する加温装置１９とを備えている。インターフェース剤Ｉは、これらの装置によって加温、循環され、ガントリー内で沈殿、不均一化されてしまうことを防止できる。脱気装置１８によってインターフェース剤Ｉの気泡が除去されるので、インターフェース剤を伝播する計測光に光学的な歪みが生じることを防止できる。

　循環用ポンプ１６は配管１３ａを介して容器３と接続されており、インターフェース剤Ｉは容器３から配管１３ａを通して循環用ポンプ１６に吸い込まれる。また、循環用ポンプ１６は配管１３ｂを介してタンク１７と接続されており、インターフェース剤Ｉは配管１３ｂを通してタンク１７へ送り出される。タンク１７の内部には図示しない撹拌器が取り付けられており、貯留されたインターフェース剤Ｉが撹拌される。タンク１７は配管１３ｃを介して脱気装置１８と接続されており、撹拌されたインターフェース剤Ｉは配管１３ｃを通って脱気装置１８へ送られる。インターフェース剤Ｉは脱気装置１８において減圧され、気泡および溶け込んだ気体成分が取り除かれる。脱気装置１８は配管１３ｄを介して加温装置１９と接続されており、脱泡（および脱気）されたインターフェース剤Ｉは配管１３ｄを通って加温装置１９へ送られる。インターフェース剤Ｉが過度に冷たいと被検者Ａに不快感を与えるので、インターフェース剤Ｉは加温装置１９において体温程度まで加温される。加温装置１９は配管１３ｅを介して容器３と接続されており、インターフェース剤Ｉは配管１３ｅを通って再び容器３へ送られる。このようにして、インターフェース剤Ｉは、撹拌されつつ容器３の内外を循環する。循環ポンプ１６、タンク１７、脱気装置１８、及び加温装置１９に関しては、必要に応じて接続の順番を変更し、最適化することができる。

　本発明による乳房撮像装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、容器の形態として半球状のものを例示したが、容器の形状には、これ以外にも例えば円錐、円柱といった他の様々な形状を適用できる。また、上記実施形態では、複数の環状部材の連通方向（複数の環状部材の変位方向）が複数の環状部材の中心軸（軸線Ｃ）の方向と一致しているが、連通方向は環状部材の中心軸に対して傾斜していてもよい。

　本発明は、乳房へ照射した光の拡散光の強度を検出することで、乳房の内部情報を取得する乳房撮像装置に利用できる。

　１…乳房撮像装置、１Ａ…循環システム、３…容器、４…光源装置、５…計測装置、１０…ベッド、１１，１２…光ファイバ、３０…ベース部材、３１…板状部、３２…環状部、４０…環状部材、５０…底部部材、６０…貫通孔、７０…シール部材、８１…センサ、８２…制御部、８３…アクチュエータ、９０…超音波探触子、Ａ…被検者、Ｂ…乳房、Ｃ…軸線、Ｉ…インターフェース剤、Ｐ１，Ｐ２…パルス光、Ｓｄ…駆動信号、Ｓｐ…位置信号。

Claims (10)

1. 　被検者の乳房に光を照射し、拡散光を検出することにより前記乳房の内部情報を取得する乳房撮像装置であって、
   　前記乳房を囲むように構成された容器であって、前記被検者が前記乳房を挿入するための開口を有するベース部材と、前記開口と連通するように、前記被検者とは反対側に連続して配置された複数の環状部材と、前記複数の環状部材のうち前記ベース部材から最も離れた前記環状部材の内側に配置された底部部材とを有する容器と、
   　前記容器の内側へ向けて前記容器に取り付けられ、光の照射及び検出を行うための複数の光ファイバと、を備え、
   　各環状部材の内径は、前記ベース部材側に隣接する前記環状部材の内径若しくは前記ベース部材の前記開口の内径よりも小さく、
   　各環状部材及び前記底部部材が、前記ベース部材側に隣接する前記環状部材若しくは前記ベース部材に対して相対的に連通方向に変位可能に構成されており、
   　前記複数の光ファイバの少なくとも一部が前記複数の環状部材に取り付けられている、乳房撮像装置。
2. 　前記ベース部材、前記複数の環状部材及び前記底部部材が、隣接する前記ベース部材、前記環状部材若しくは前記底部部材と対向し前記連通方向に延びる面をそれぞれ有している、請求項１に記載の乳房撮像装置。
3. 　前記ベース部材と該ベース部材に隣接する前記環状部材との間、互いに隣接する前記環状部材の間、及び前記底部部材と該底部部材に隣接する前記環状部材との間にシール部材が設けられている、請求項１または２に記載の乳房撮像装置。
4. 　前記複数の環状部材及び前記底部部材の前記連通方向における変位を制御する制御部を更に備え、
   　前記制御部は、前記ベース部材の開口から前記底部部材までの距離を連続的に変化させる、請求項１～３のいずれか一項に記載の乳房撮像装置。
5. 　前記複数の環状部材及び前記底部部材の前記連通方向における変位を制御する制御部を更に備え、
   　前記制御部は、前記ベース部材の開口から前記底部部材までの距離を、予め定められた複数の段階に変化させる、請求項１～３のいずれか一項に記載の乳房撮像装置。
6. 　前記容器の内側に向けて配置され、前記乳房に向けて超音波を走査し、前記乳房からの反射波を受信するように構成された超音波探触子を更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の乳房撮像装置。
7. 　前記探触子が前記底部部材に取り付けられている、請求項６に記載の乳房撮像装置。
8. 　前記複数の光ファイバの一部が前記底部部材に取り付けられている、請求項１～５のいずれか一項に記載の乳房撮像装置。
9. 　前記複数の光ファイバの一部が前記ベース部材の前記開口に取り付けられている、請求項１～８のいずれか一項に記載の乳房撮像装置。
10. 　前記複数の光ファイバが、前記複数の環状部材それぞれにおいて周方向に並んで配置されており、
    　前記連通方向を基準とする前記複数の光ファイバの取り付け角度が前記複数の環状部材毎に異なる、請求項１～９のいずれか一項に記載の乳房撮像装置。

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