ES2918590T3

ES2918590T3 - Método de obtención de imágenes y aparato de obtención de imágenes

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Publication number: ES2918590T3
Application number: ES16851695T
Authority: ES
Original assignee: Kobe University NUC; Integral Geometry Science Inc
Current assignee: Kobe University NUC; Integral Geometry Science Inc
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2036-09-28
Also published as: EP3358338A1; CN108139340B; HUE059413T2; US20180308259A1; EP3358338B1; EP3358338A4; PT3358338T; WO2017057524A1; PL3358338T3; JP6752473B2; CN108139340A; DK3358338T3; JPWO2017057524A1; US10586354B2

Abstract

Un método de imagen incluye un paso de irradiar una onda a un objeto objetivo (10), un paso de recibir una onda dispersa como resultado de que la onda se dispersa en el objeto objetivo (10) y un paso de reconstruir una imagen con respecto a Información del objeto objetivo (10) Sobre la base de datos de onda dispersos que indican la onda dispersa. En el paso de reconstruir la imagen, se deriva una función de reconstrucción resolviendo una ecuación diferencial parcial utilizando los datos de onda dispersos y un modelo de análisis que indica una forma, y la imagen con respecto a la información interna del objeto objetivo (10) se reconstruye por Usando la función de reconstrucción. Aquí, la ecuación diferencial parcial es una ecuación satisfecha por la función de reconstrucción para reconstruir la imagen con respecto a la información interna del objeto objetivo (10). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de obtención de imágenes y aparato de obtención de imágenes

Campo técnico

La presente invención se refiere a una técnica de adquisición y obtención de imágenes de información interna de un objeto, utilizando ondas y, especialmente, a un método de obtención de imágenes y un aparato de obtención de imágenes capaz de adquirir información interna de un objeto utilizando un fenómeno de dispersión de ondas.

Antecedentes de la técnica

En la técnica relacionada, como método de obtención de imágenes de información interna de un objeto, tal como un organismo vivo o un edificio, hay un método que utiliza tomografía computarizada de rayos X (TC de rayos X), obtención de imágenes por resonancia magnética (IRM) o tomografía por emisión de positrones (PET). Específicamente, las ondas, por ejemplo, ondas electromagnéticas, tales como luz, ondas de terahercios, ondas milimétricas, o microondas, u ondas ultrasónicas, se irradian a un organismo vivo, un objeto o plasma que sea un objeto de destino de observación, se observan y analizan ondas dispersas (ondas reflejadas) de los mismos y, se obtiene, por lo tanto, una imagen de información interna de un organismo vivo, un sólido o plasma. En los últimos años, se han obtenido imágenes de información interna de un organismo vivo o un objeto, utilizando campos magnéticos en lugar de ondas.

De forma general, tal método emplea una técnica en la que una onda, tal como una onda electromagnética o una onda ultrasónica, se irradia a un objeto O, se observan ondas dispersas p que se dispersan desde el objeto O en una pluralidad de localizaciones alrededor del objeto O y se obtienen imágenes de los datos obtenidos (por ejemplo, véase el Documento de Patente 1 y el Documento de no Patente 1).

En la técnica descrita en el Documento de Patente 1, se obtienen imágenes de la información interna de un objeto utilizando una onda eléctrica. Los datos se adquieren repetidamente para la obtención de imágenes, mientras los datos relativos a las ondas dispersas observadas por elementos sensores dispuestos en una circunferencia, se corrigen con parámetros tales como conductividad o permitividad.

La técnica descrita en el Documento de no Patente 1 es una técnica relacionada con un radar de matriz lineal multitrayectoria y es para obtener imágenes de información con respecto a defectos o similares de hormigón. Los elementos sensores (antena lineal multimatriz) que están dispuestos en una forma lineal o curvada están dispuestos sobre una superficie de un objeto de destino, las ondas dispersadas de ondas irradiadas son observadas por los sensores y se obtienen imágenes de los datos observados mediante análisis.

En un campo médico, se espera que un método de observación que utilice tales ondas se utilice, por ejemplo, para un aparato de mamografía que detecte el cáncer de mama.

DOCUMENTO RELACIONADO

Documento de patente

[Documento de Patente 1] Patente japonesa abierta a inspección pública, n.° de publicación 2003-177656.

[Documento de Patente 2] Documento WO 2015/136936 A1, solicitud de patente internacional que describe un método de tomografía de dispersión y un dispositivo de tomografía de dispersión.

[Documento de Patente 3] Documento DE 10 2009 007255, que describe una antena con un único emisor/receptor utilizado para escanear un objeto, donde el elemento de antena puede moverse linealmente y el ensamblaje puede rotarse alrededor de un cono.

Documento de no patente

[Documento de no Patente 1] Development of the 3D Imaging Radar for Inspection of Tunnel Lining Concrete, Mitsui Engineering & Shipbuilding Technical Report, n.° 184, pág. 24, febrero de 2005.

Resumen de la invención

Problema técnico

En las técnicas descritas en el Documento de Patente 1 y en el Documento de no Patente 1, por ejemplo, siempre que se cambie una condición, tal como una forma de superficie curva de un objeto, los datos se adquieren nuevamente o los datos adquiridos se corrigen cambiando la teoría o una estructura interna de un aparato y, por lo tanto, las técnicas son difíciles de utilizar de forma versátil. Especialmente, dado que en un objeto de destino, tal como un organismo vivo que tiene una forma flexible, la curvatura de una forma o un aspecto exterior del objeto de destino es con frecuencia inconstante, es difícil utilizar de un modo uniforme la antena lineal multimatriz de la técnica relacionada o una antena de matriz con un objeto de destino que tiene una forma constante como modelo. Dado que se requiere que los datos se obtengan de nuevo o se corrijan, hay un problema, tal como el retraso de una velocidad de cálculo o el uso de un gran volumen de memoria.

En cuanto a la técnica relacionada en un caso donde un objeto de destino es un organismo vivo, hay un aparato, como un aparato de mamografía, que utiliza rayos X. Sin embargo, en el aparato de mamografía que utiliza rayos X, especialmente, con respecto a mamas de alta densidad que tienen la mayoría de asiáticos, un cáncer puede diagnosticarse indirectamente mediante imágenes de carbonato de calcio, siendo, por lo tanto, difícil identificar directamente el escaso tejido de cáncer de mama entre los otros tejidos.

En los últimos años se ha propuesto un método que utiliza dispersión de rayos X de alta luminancia, pero midiendo la luz dispersa con la intensidad de una entre varias millonésimos de la intensidad de la luz transmitida, siendo, por lo tanto, necesario aumentar la intensidad de los rayos X, para llevar a cabo un diagnóstico preciso. En este caso, se hace referencia a la influencia de rayos X sobre un organismo vivo.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un método de examen y un aparato de examen que pueda obtener imágenes de forma versátil de información interna de un objeto, fácilmente y a alta velocidad.

Solución al problema

Para resolver el problema, según la presente invención, se proporciona un método de obtención de imágenes según la reivindicación 1.

En la presente invención, en el modelo de análisis en el que se realiza la observación (examen) de información interna de un objeto de destino mientras que el elemento sensor que incluye el elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción se mueve libremente en el objeto de destino, se establece una ecuación diferencial parcial para el problema inverso y pueden obtenerse imágenes de la información interna del objeto de destino de forma versátil y a velocidad elevada, resolviendo la ecuación. En la etapa de reconstrucción de una imagen, la función de reconstrucción $ se establece en un espacio tridimensional y, por lo tanto, es posible obtener imágenes de información interna del objeto de destino con alta precisión y a alta velocidad, en tres dimensiones. El objeto de destino puede observarse directamente, en vez de observar el objeto de destino, utilizando un resultado de observación de otro objeto.

Cuando se compara con un aparato de examen que utiliza tomografía de dispersión según un método multiestático que incluye una pluralidad de unidades de transmisión y unidades de recepción, este método de examen es un método de examen que utiliza tomografía de dispersión según un método monoestático y es posible medir incluso un objetivo de examen que tenga una forma flexible, con alta precisión.

La ecuación diferencial parcial se expresa utilizando variables independientes que indican posiciones de un punto de transmisión y de un punto de recepción en el objeto de destino, y una ecuación diferencial parcial lineal que tiene, como solución, una función de campo de dispersión que es una función de una localización donde la onda dispersa se genera en cada punto en un espacio que tiene el mismo orden que el número de variables independientes y, en la etapa de reconstrucción de la imagen, se deriva una función de obtención de imágenes que es un valor limitante de una variable de tiempo de la función de reconstrucción, y la imagen referente a la información interna del objeto de destino se reconstruye utilizando la función de obtención de imágenes.

Por lo tanto, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino, con mayor precisión y a alta velocidad.

La forma indicada por el modelo de análisis puede ser una forma de un cono o de un cono sustancial que tiene una generatriz curva, o de una pirámide asimétrica. En el primer caso, la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (A) y, en la etapa de reconstrucción de la imagen, la imagen referente a la información interna del objeto de destino se reconstruye utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (B), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con 0.

.

[Mat. 2]

Aquí, x es una coordenada x de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; y es una coordenada y de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; z es una coordenada z de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; (X, Y, Z) es una coordenada en un caso donde se establece un vértice de la pirámide en el origen, se establece una dirección dirigida desde el origen hacia el centro de una base de la pirámide en una dirección Z, se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base en una dirección X y se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base y ortogonal a la dirección X en una dirección Y; p es una función de la permitividad; $ es la función de reconstrucción; $R es una función que satisface $ = $R5 (x); kx, ky y kz son, respectivamente, componentes x, y, z de un número de onda; k es un número de onda de tiempo; y 0 es un ángulo de rotación con un eje del cono como eje de rotación.

Por lo tanto, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino que tenga una forma aproximadamente cónica, con mayor precisión y a alta velocidad.

Cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma de cono sustancial con una generatriz curva, la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (C) y, en la etapa de reconstrucción de la imagen, la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, se reconstruye utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (D), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con 0.

[Mat. 3]

[Mat. 4]

2 n

^{P(X, Y,Z)= p(x7y,z,0)d0}

u

(D )

Aquí, x es una coordenada x de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; y es una coordenada y de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; z es una coordenada z de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; (X, Y, Z) es una coordenada en un caso donde se establece un vértice de la pirámide en el origen, se establece una dirección dirigida desde el origen hacia el centro de una base de la pirámide en una dirección Z, se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base en una dirección X y se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base y ortogonal a la dirección X en una dirección Y; p es una función de la permitividad; $ es la función de reconstrucción; ae es un coeficiente; kx, ky y kz son, respectivamente, componentes x, y, z de un número de onda; k es un número de onda de tiempo; y e es un ángulo de rotación con un eje del cono sustancial como eje de rotación.

Por lo tanto, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino que tenga una forma sustancialmente cónica, con mayor precisión y a alta velocidad.

Cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma de una pirámide asimétrica, la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (F), en un caso donde cada uno de ,^ n y Z es una variable que satisface la siguiente Ecuación (E) y, en la etapa de reconstrucción de la imagen, la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino puede reconstruirse utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (G), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con e.

[Mat. 5]

kx — — $ eos 0 — j] sin Q

ky = (£ sinQ — rj eos 9) eos a (9) — <; sin a (9)

kz = (£ sin 9 — r] eos 9) sin a (0) <; eos a (9 )

(E )

[Mat. 6]

[Mat. 7]

Aquí, x es una coordenada x de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; y es una coordenada y de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; z es una coordenada z de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; (X, Y, Z) es una coordenada en un caso donde se establece un vértice de la pirámide en el origen, se establece una dirección dirigida desde el origen hacia el centro de una base de la pirámide en una dirección Z, se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base en una dirección X y se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base y ortogonal a la dirección X en una dirección Y; p es una función de la permitividad; $ es la función de reconstrucción; $R es una función que satisface $ = $R5 (x); ae es un coeficiente; kx, ky y kz son, respectivamente, componentes x, y, z de un número de onda; k es un número de onda de tiempo; e es un ángulo de rotación con un eje de la pirámide como eje de rotación; y a es un ángulo inclinado con la dirección Z como referencia.

Por lo tanto, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino que tenga una forma piramidal sustancialmente asimétrica, con mayor precisión y a alta velocidad.

En la etapa de irradiación, la onda puede irradiarse al objeto de destino utilizando una sonda en la que se proporciona integrado un elemento de antena de recepción que recibe la onda dispersa y un elemento de antena de transmisión que irradia la onda al objeto de destino, y una parte de absorción de onda eléctrica está situada entre el elemento de antena de recepción y el elemento de antena de transmisión y, en la etapa de recepción, la onda dispersa puede recibirse utilizando la sonda.

Por lo tanto, es posible reducir la magnitud de una onda que es recibida directamente por el elemento de antena de recepción entre las ondas transmitidas desde el elemento de antena de transmisión y, por lo tanto, aumentar la relación de la magnitud de una onda dispersa de un objeto de destino recibida por el elemento de antena de recepción, respecto a la magnitud de la onda recibida directamente. Por lo tanto, es posible obtener una imagen más clara del interior de un objeto de destino.

Cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma de un cono, el elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción pueden moverse íntegramente a lo largo de una línea correspondiente a una generatriz de un cono en el objeto de destino.

Por lo tanto, en un modelo de análisis en el que el elemento sensor se mueve en una generatriz de un cono, se establece una ecuación diferencial parcial para el problema inverso y pueden obtenerse imágenes de la información interna de un objeto de destino de forma versátil y a alta velocidad al resolver la ecuación. Especialmente, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino que tenga una forma cónica, con mayor precisión y a alta velocidad.

Cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma de un cono sustancial que tiene una generatriz curva, el elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción pueden moverse íntegramente a lo largo de una línea correspondiente a una generatriz curva de un cono sustancial en el objeto de destino.

Por lo tanto, en un modelo de análisis en el que el elemento sensor se mueve en una generatriz curva, se establece una ecuación diferencial parcial para el problema inverso y pueden obtenerse imágenes de la información interna de un objeto de destino de forma versátil y a alta velocidad, resolviendo la ecuación. Especialmente, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino que tenga una forma sustancialmente cónica, por ejemplo, una forma semiesférica o de cúpula, con mayor precisión y a alta velocidad.

Cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma de pirámide asimétrica, el elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción pueden moverse íntegramente a lo largo de una línea correspondiente a una generatriz de una pirámide asimétrica en el objeto de destino.

Por lo tanto, en un modelo de análisis en el que el elemento sensor se mueve en una generatriz de una forma piramidal asimétrica, se establece una ecuación diferencial parcial para el problema inverso y se pueden obtener imágenes de la información interna de un objeto de destino de forma versátil y a alta velocidad resolviendo la ecuación. Especialmente, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino que tiene una forma en la que se omite una parte de una forma cónica o una forma sustancialmente cónica, o un objeto de destino que tiene una forma flexible con mayor precisión y a alta velocidad.

La onda puede ser una microonda.

Por lo tanto, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino según un método versátil y simple, independientemente de una cantidad de agua.

La onda puede ser una onda de pulso o una onda periódica con una frecuencia predeterminada.

Por lo tanto, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino que tenga una forma flexible según un método versátil y simple.

Para resolver el problema, según la presente invención, se proporciona un aparato de obtención de imágenes según la reivindicación 6.

En la presente invención, se establece, en el modelo de análisis en el que se realiza la observación (examen) de un objeto de destino mientras el elemento sensor que incluye el elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción se mueve libremente en el objeto de destino, una ecuación diferencial parcial para el problema inverso y pueden obtenerse imágenes de la información interna del objeto de destino de forma versátil y a una velocidad alta al resolver la ecuación. Al reconstruir una imagen, la función de reconstrucción $ se establece en un espacio tridimensional y, por lo tanto, es posible obtener imágenes de información interna del objeto de destino con alta precisión y a alta velocidad, en tres dimensiones. El objeto de destino puede observarse directamente, en vez de observar el objeto de destino, utilizando un resultado de observación de otro objeto.

Cuando se compara con un aparato de examen que utiliza tomografía de dispersión según un método multiestático que incluye una pluralidad de unidades de transmisión y de unidades de recepción, este aparato de examen es un aparato de examen que utiliza tomografía de dispersión según un método monoestático y es posible medir incluso un objetivo de examen que tenga una forma flexible, con alta precisión.

La ecuación diferencial parcial se expresa utilizando variables independientes que indican posiciones de un punto de transmisión y un punto de recepción en el objeto de destino y una ecuación diferencial parcial lineal que tiene, como solución, una función de campo de dispersión que es una función de una localización donde la onda dispersa se genera en cada punto en un espacio que tiene el mismo orden que el número de variables independientes, y la unidad de reconstrucción de imágenes obtiene una función de obtención de imágenes que es un valor limitante de una variable de tiempo de la función de reconstrucción y reconstruye la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, utilizando la función de obtención de imágenes.

La forma indicada por el modelo de análisis es una forma de cono, de un cono con una generatriz curva, o de una pirámide asimétrica. Cuando la forma tiene forma de cono, la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (A), y la unidad de reconstrucción de imágenes reconstruye la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (B), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con 0.

[Mat. 8]

[Mat. 9]

Aquí, x es una coordenada x de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; y es una coordenada y de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; z es una coordenada z de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; (X, Y, Z) es una coordenada en un caso donde se establece un vértice de la pirámide en el origen, se establece una dirección dirigida desde el origen hacia el centro de una base de la pirámide en una dirección Z, se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base en una dirección X y se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base y ortogonal a la dirección X en una dirección Y; p es una función de la permitividad; $ es la función de reconstrucción; $^res una función que satisface $ = $^r5 (x); kx, ky y kz son, respectivamente, componentes x, y, z de un número de onda; k es un número de onda de tiempo; y 0 es un ángulo de rotación con un eje del cono como eje de rotación.

Cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma de un cono sustancial que tiene una generatriz curva, la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (C), y la unidad de reconstrucción de imágenes reconstruye la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (D), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con 0.

[Mat. 10]

(D )

Cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma de pirámide asimétrica, la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (F) en un caso en el que cada uno de ,^ n y Z es una variable que satisface la siguiente Ecuación (E), y la unidad de reconstrucción de imágenes reconstruye la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (G), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con e.

at.

[Mat. 13]

[Mat. 14]

El aparato de obtención de imágenes puede incluir, además, una sonda en la que el elemento de antena de recepción y el elemento de antena de transmisión se proporcionan integrados, y una parte de absorción de onda eléctrica puede estar situada entre el elemento de antena de recepción y el elemento de antena de transmisión.

La forma indicada por el modelo de análisis puede tener una forma de cono, y el elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción pueden moverse íntegramente a lo largo de una línea correspondiente a una generatriz de un cono en el objeto de destino.

La forma indicada por el modelo de análisis puede ser una forma de un cono sustancial que tiene una generatriz curva, y el elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción pueden moverse íntegramente a lo largo de una línea correspondiente a una generatriz curva de un cono sustancial en el objeto de destino.

Por lo tanto, en un modelo de análisis en el que el elemento sensor se mueve en una generatriz de un cono sustancial que tiene una generatriz curva, se establece una ecuación diferencial parcial para el problema inverso y se pueden obtener imágenes de la información interna de un objeto de destino de forma versátil y a alta velocidad al resolver la ecuación. Especialmente, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino que tenga una forma sustancialmente cónica, por ejemplo, una forma semiesférica o de cúpula, con mayor precisión y a alta velocidad.

La forma indicada por el modelo de análisis puede ser una forma de pirámide asimétrica, y el elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción pueden moverse íntegramente a lo largo de una línea correspondiente a una generatriz de una pirámide asimétrica en el objeto de destino.

Por lo tanto, en un modelo de análisis en el que el elemento sensor se mueve en una generatriz de una forma piramidal asimétrica, se establece una ecuación diferencial parcial para el problema inverso y se pueden obtener imágenes de la información interna de un objeto de destino de forma versátil y a alta velocidad, resolviendo la ecuación. Especialmente, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino que tenga una forma en la que se omite una parte de una forma cónica o una forma sustancialmente cónica, u objetos de destino que tengan diversas formas curvas, con mayor precisión y a alta velocidad.

La onda puede ser una microonda.

Por lo tanto, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino según un método versátil y simple, independientemente de una cantidad de agua de un objeto de destino.

Por lo tanto, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino que tenga diversas formas curvas, según un método versátil y simple.

Efectos ventajosos de la invención

Según la presente invención, es posible realizar el análisis de un problema inverso de forma versátil y a alta velocidad, y obtener imágenes fácilmente de la información interna de objetos que tengan diversas formas curvas. Es posible obtener imágenes de información interna de objetos de destino que tengan diversas formas curvas, con mayor precisión y a alta velocidad.

Breve descripción de las figuras

El objeto descrito anteriormente y otros objetos, características y ventajas, serán más evidentes sobre la base de las realizaciones preferidas descritas a continuación y de los dibujos adjuntos que siguen.

La Figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración de un aparato de mamografía según la Realización 1.

La Figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración de una sonda en el aparato de mamografía según la Realización 1.

La Figura 3 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un método de uso de la sonda ilustrada en la Figura 2.

La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra una operación del aparato de mamografía según la Realización 1.

La Figura 5 ilustra un modelo de análisis para explicar un principio de un método de mamografía según la Realización 1.

La Figura 6 ilustra un modelo de análisis para explicar un principio del método de mamografía según la Realización 1.

La Figura 7 ilustra un modelo de análisis para explicar un principio del método de mamografía según la realización 1.

La Figura 8 es un diagrama esquemático que ilustra un modelo de ensayo para un ensayo de medición que utiliza el aparato de mamografía según la Realización 1.

La Figura 9 es un diagrama que ilustra un resultado de medición de la medición del modelo de ensayo ilustrado en la Figura 8 con el aparato de mamografía.

La Figura 10 ilustra un modelo de análisis para explicar un principio de un método de mamografía según la Realización 2.

La Figura 11 ilustra un modelo de análisis para explicar un principio del método de mamografía según la Realización 2.

La Figura 12 ilustra un modelo de análisis para explicar un principio de un método de mamografía según la Realización 3.

Descripción de las realizaciones

(Hallazgos como base de la presente invención)

Antes de la descripción de las realizaciones de la presente invención, se hará una descripción de una técnica que proporciona una base de la presente invención.

Un método de examen y un aparato de examen según la presente invención, son técnicas de examen que utilizan tomografía de dispersión.

La tomografía de dispersión es una técnica de obtención de imágenes de información interna de un objeto, observando y analizando ondas dispersas de cuando se irradian las ondas al objeto. En otras palabras, el aparato de examen y el método de examen según la presente invención, son técnicas para detectar un defecto o similar de un objeto de forma no destructiva, analizando las ondas dispersas generadas por la irradiación de ondas al objeto. Un principio detallado de la tomografía de dispersión es el siguiente.

De forma general, el fenómeno de dispersión que se produce cuando las ondas se irradian a un objeto, puede expresarse utilizando operadores. Por ejemplo, una ecuación física representada por un objeto O, una onda de radiación u y datos de observación p, puede expresarse como p = A ^u[O], utilizando un operador A. Aquí, en un caso donde el objeto O, la onda de radiación u y el operador (función de sistema) A son conocidos, el problema de obtener los datos de observación p se denomina problema directo.

En contraste, un problema importante en términos de atención o industria médica es el problema de obtener un estado del objeto O en un caso donde se conocen la onda de radiación u, la función de sistema A y los datos de observación p. Este problema se denomina problema inverso en el sentido de que la relación causal de fenómenos físicos se traza en una dirección inversa y puede expresarse como O = A^u-1[p]. La tomografía de dispersión utiliza el problema inverso.

Como ejemplo que utiliza la tomografía de dispersión, hay un radar de matriz lineal multitrayectoria (radar MPLA). En este método, por ejemplo, un elemento de antena, como elemento sensor, está unido a un objeto de destino, incluso el objeto de destino con una curvatura se aproxima a un plano, y un defecto o similar del objeto de destino se detecta de forma no destructiva sobre la base de una relación entre una onda electromagnética irradiada desde el elemento de antena y una onda reflejada (onda dispersa) reflejada en el objeto de destino.

Los elementos de antena utilizados en el radar MPLA están formados por una pluralidad de elementos de antena de transmisión que irradian ondas a un objeto de destino, y una pluralidad de elementos de antena de recepción que reciben ondas dispersas generadas en el objeto de destino. Se determina una posición de disposición de cada elemento de antena en un modelo de análisis que se supone de antemano. Una onda dispersa de una onda irradiada desde un elemento de antena de transmisión dispuesto en una determinada posición, se recibe por un elemento de antena de recepción dispuesto en otra posición. Por lo tanto, en el radar MPLA, el análisis multiestático se realiza utilizando ondas dispersas recibidas por los elementos de antena de recepción y se obtiene una imagen de la información interna de un objeto.

Aquí, pueden obtenerse imágenes de la información interna de un organismo vivo, suponiendo un modelo de organismo vivo como modelo de análisis. Por ejemplo, si se utiliza la mama como modelo de análisis, esto puede utilizarse como mamografía para medir una posición y un tamaño de tejido canceroso dentro de la mama.

En un caso donde se obtiene una imagen de la información interna utilizando un organismo vivo como objeto de destino, una forma del objeto de destino no siempre coincide con un modelo de análisis supuesto. Especialmente, en un caso donde un objeto de destino tiene una forma flexible, la forma del objeto de destino cambia dependiendo de una posición o dirección de disposición, apareciendo, por lo tanto, un problema por el que un elemento de antena de recepción en el modelo de análisis supuesto no puede recibir, normalmente, una onda dispersa. Por lo tanto, una posición del elemento de antena y la intensidad de una señal recibida pueden no estar especificadas con precisión y, por lo tanto, la información interna precisa puede no reconocerse en un caso donde se realiza el análisis.

En el método de examen y en el aparato de examen de la presente invención, el análisis se realiza mientras se mueven libremente elementos de antena formados por un par de un elemento de antena de transmisión y un elemento de antena de recepción, en un objeto de destino en un modelo de análisis del objeto de destino asumido previamente. En otras palabras, en el método de examen y en el aparato de examen de la presente invención, se irradia una onda del par del elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción, al objeto de destino desde el elemento de antena de transmisión y una onda dispersa del mismo es recibida por el elemento de antena de recepción que forma el par con la antena de transmisión que irradia la onda. Por lo tanto, en la mamografía, el análisis monoestático se lleva a cabo utilizando la onda dispersa recibida por el elemento de antena de recepción y, por lo tanto, se obtiene una imagen de la información interna del objeto.

A continuación, en la memoria, con referencia a los dibujos, se describirán realizaciones de la presente invención. En las siguientes realizaciones, como ejemplo, se hará una descripción de una mamografía para medir una posición y un tamaño de tejido canceroso dentro de la mama, utilizando la mama como objeto de destino de examen. En los dibujos, un elemento constituyente con el mismo número de referencia indica el mismo o similar elemento constituyente.

Una realización descrita a continuación, indica un ejemplo específico preferible de la presente invención. Los valores numéricos, formas, materiales, elementos constituyentes, posiciones de disposición de los elementos constituyentes, formas de conexión, etapas y orden de etapas descritas en la siguiente realización, son únicamente ejemplos y no pretenden limitar la presente invención. Entre los elementos constituyentes en la siguiente realización, los elementos constituyentes no citados en una reivindicación independiente que muestran el concepto superior de la presente invención se describirán como cualquier elemento constituyente que configure un aspecto más preferible.

(Realización 1)

<Configuración de aparato de examen>

A continuación, en la memoria, se hará una descripción de una configuración del aparato de examen según la Realización 1 con referencia a las Figuras 1 a 3. En la presente realización, como ejemplo de obtención de imágenes de información interna de un organismo vivo, especialmente, la información de posición de tejido defectuoso, se utiliza como modelo un cono que tiene una generatriz lineal. Específicamente, como ejemplos, se describirá un aparato de mamografía como aparato de examen, la mama se describirá como un objeto de destino que tiene una forma sustancialmente cónica y el tejido canceroso en la mama se describirá como tejido defectuoso. En este aparato, un elemento de antena de transmisión y un elemento de antena de recepción que forman una sonda que es un elemento sensor, se mueven a lo largo de una generatriz de un cono. En otras palabras, el elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción se mueven íntegramente a lo largo de una línea correspondiente a una generatriz de un cono en un objeto de destino. Aquí, la línea correspondiente a la generatriz del cono es una línea correspondiente a una generatriz de un cono, en un caso donde una forma de un objeto 10 de destino se considera una forma cónica.

La Figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración de un aparato de mamografía según la presente realización. La Figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración de una sonda en el aparato de mamografía según la presente realización. La Figura 3 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un método de uso de la sonda ilustrada en la Figura 2.

Primero, se hará una descripción de una configuración de un aparato 1 de mamografía según la presente realización.

Como se ilustra en la Figura 1, el aparato 1 de mamografía incluye una sonda 36 y un detector 20.

La sonda 36 es un elemento sensor que mide la información interna del objeto 10 de destino y está formado por un par de un elemento 36a de antena de transmisión y un elemento 36b de antena de recepción, como se ilustra en la Figura 2. El elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción pueden ser matrices de antenas respectivas que tienen una pluralidad de puntos de transmisión y puntos de recepción.

Como se ilustra en la Figura 2, la sonda 36 tiene una configuración en la que el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción se unen a través de una parte 38 de absorción de onda (parte de absorción de onda eléctrica). El elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción están conectados, respectivamente, a cables coaxiales 34a y 34b. La parte de absorción de onda es una parte que absorbe una onda recibida por el elemento 36a de antena de transmisión y es una parte de absorción de onda eléctrica, en un caso donde una onda es una onda eléctrica, tal como una microonda. Aquí se hará una descripción de un ejemplo en el que la parte de absorción de onda es una parte de absorción de onda eléctrica, pero la presente invención no se limita a este ejemplo.

Las posiciones relativas entre el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción están fijas en la sonda 36. Sin embargo, una configuración de la sonda 36 no se limita a esta configuración. Preferiblemente, el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción se proporcionan íntegramente a través de la parte 38 de absorción de onda eléctrica. En otras palabras, preferiblemente, en la sonda 36, el elemento 36b de antena de recepción y el elemento 36a de antena de transmisión se proporcionan íntegramente, y la parte 38 de absorción de onda eléctrica está situada entre el elemento 36b de antena de recepción y el elemento 36a de antena de transmisión.

La expresión “ proporcionado íntegramente” indica un estado en el que el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción se proporcionan en la sonda 36, y el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción se mueven juntos. Un caso donde el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción se proporcionan íntegramente, incluye no solo un caso donde el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción están dispuestos para estar próximos entre sí, a través de la parte 38 de absorción de onda eléctrica, sino también en un caso donde hay huecos entre los elementos de antena y la parte 38 de absorción de onda eléctrica. El caso donde hay huecos entre los elementos de antena y la parte 38 de absorción de onda eléctrica, es un caso donde la parte de absorción de onda eléctrica está dispuesta en un estado en el que hay un hueco al menos en uno de entre el elemento 36a de antena de transmisión y la parte 38 de absorción de onda eléctrica, y entre el elemento 36b de antena de recepción y la parte 38 de absorción de onda eléctrica. La parte 38 de absorción de onda eléctrica puede emplear un absorbedor de ondas eléctricas (absorbedor de ondas) dispuesto entre el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción.

La expresión “ a través de la parte 38 de absorción de onda eléctrica” también incluye un caso donde un material absorbente de ondas eléctricas (material absorbente de ondas) está unido a una superficie del elemento 36a de antena de transmisión dirigida hacia el elemento 36b de antena de recepción, o una superficie del elemento 36b de antena de recepción dirigida hacia el elemento 36a de antena de transmisión, en una forma de película según un método, tal como revestimiento, o un caso donde un componente tabular hecho del material absorbente de ondas eléctricas se adhiere y fija sobre la superficie. La parte 38 de absorción de onda eléctrica puede reducir la magnitud de una microonda (onda) que es recibida directamente por el elemento 36b de antena de recepción entre microondas (ondas) transmitidas desde el elemento 36a de antena de transmisión. El material absorbente de ondas eléctricas es un material conductor y es, específicamente, metal, carbono o similar. Con esta configuración, es posible reducir la magnitud de una microonda (onda) que es recibida directamente por el elemento 36b de antena de recepción, entre microondas (ondas) transmitidas desde el elemento 36a de antena de transmisión y, por lo tanto, aumentar una relación de la magnitud de una onda reflejada (onda dispersa) desde el objeto 10 de destino recibido por el elemento 36b de antena de recepción a la magnitud de la microonda (onda) recibida directamente. En otras palabras, es posible obtener una imagen más clara del interior de un objeto de destino proporcionando la parte 38 de absorción de onda eléctrica.

Un código generado por un generador 32a de códigos se propaga al elemento 36a de antena de transmisión, a través del cable coaxial 34a.

Una señal recibida por el elemento 36b de antena se propaga hasta un circuito receptor 32b, a través del cable coaxial 34b. Por lo tanto, el circuito receptor 32b detecta la señal recibida.

Como se ilustra en la Figura 3, la sonda 36 mide la información interna del objeto 10 de destino mientras se mueve sobre el objeto 10 de destino, en respuesta a una instrucción (operación) de un usuario. La sonda 36 está configurada para moverse libremente con respecto al objeto 10 de destino. El elemento 36a de antena de transmisión transmite una onda hacia el objeto 10 de destino, y el elemento 36b de antena de recepción recibe una onda dispersa que se dispersa en un dispersor 10a dentro del objeto 10 de destino. En la presente memoria se describe una microonda como ejemplo de una onda, pero una onda no se limita a una microonda y puede utilizarse una onda eléctrica o una onda ultrasónica con otros anchos de banda.

Como se ilustra en la Figura 1, el detector 20 incluye un dispositivo 30 de control, una unidad 40 de reconstrucción de imágenes, el generador 32a de códigos y el circuito receptor 32b.

El dispositivo 30 de control controla la transmisión de una onda al objeto 10 de destino desde el generador 32a de códigos, la recepción de una onda dispersa en el circuito receptor 32b y el análisis de una onda dispersa recibida en la unidad 40 de reconstrucción de imágenes. El dispositivo 30 de control hace que una señal de activación se propague al generador 32a de códigos.

Bajo el control del dispositivo 30 de control, el aparato 1 de mamografía transmite una onda al objeto de destino desde el elemento 36a de antena de transmisión, recibe una onda dispersa desde el dispersor 10a con el elemento 36b de antena de recepción y analiza la onda dispersa con la unidad 40 de reconstrucción de imágenes para generar una imagen.

El generador 32a de códigos genera una onda irradiada desde el elemento 34a de antena de transmisión como un código sobre la base de una señal de activación desde el dispositivo 30 de control y lleva el código al elemento 34a de antena de transmisión. El generador 32a de códigos genera, como código, por ejemplo, una temporización de transmisión de una onda irradiada desde el elemento 36a de antena de transmisión, el número de veces de lo mismo y una ganancia de transmisión. Una onda irradiada al objeto 10 de destino del elemento 36a de antena de transmisión es, por ejemplo, una microonda.

El circuito receptor 32b lleva datos referentes a una onda dispersa de la microonda recibida por el elemento 36b de antena de recepción a la unidad 40 de reconstrucción de imágenes. En este caso, los datos referentes a la onda dispersa recibida pueden ser amplificados por el circuito receptor 32b o pueden experimentar un procesamiento de señales, tal como la conversión AD en el dispositivo 30 de control.

La unidad 40 de reconstrucción de imágenes analiza los datos referentes a la onda dispersa llevada desde el circuito receptor 32b y obtiene imágenes de los datos referentes a la onda dispersa según un algoritmo de reconstrucción de imágenes que se describirá más adelante. Por lo tanto, se reproduce un vídeo correspondiente a información interna del objeto 10 de destino, en una pantalla 50 de imágenes.

La pantalla 50 de imágenes es una pantalla de monitor y produce datos calculados por la unidad 40 de reconstrucción de imágenes como un vídeo.

Como modelo de análisis utilizado para el algoritmo de reconstrucción de imágenes, puede asumirse un modelo de análisis que tenga una forma cónica o una forma sustancialmente cónica. Por ejemplo, en la presente realización, como ejemplo, se asume un modelo de análisis cónico cuyo diámetro del círculo de la base es 30 cm. En el modelo de análisis, la sonda 36 puede moverse linealmente a lo largo de una generatriz dirigida hacia la base desde el vértice del cono. En otras palabras, el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción pueden moverse linealmente en la misma dirección que un eje de simetría rotacional del cono, cuando se ve en una vista en planta desde al menos una dirección. Aquí, el eje de simetría rotacional del cono indica una línea recta que conecta el vértice del cono al centro de la base del cono. El algoritmo de reconstrucción de imágenes se describirá más adelante en detalle.

El elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción se mueven en un par.

A continuación, en la memoria, se hará una descripción de procedimientos de observación (obtención de imágenes) de información interna de un organismo vivo, es decir, información de posición de tejido canceroso en la mama en el aparato 1 de mamografía según la presente realización.

La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un funcionamiento del aparato 1 de mamografía según la presente realización ilustrada en la Figura 1.

Como se ilustra en la Figura 4, el un método de obtención de imágenes de información interna de la información interna de la mama, que es el objeto 10 de destino en el aparato 1 de mamografía, es como sigue.

Primero, la sonda 36 está dispuesta en el objeto 10 de destino (S10). Se irradia una onda hacia el objeto 10 de destino desde el elemento 36a de antena de transmisión (S11). Por ejemplo, se utiliza una microonda como la onda. Una longitud de onda, amplitud y similares de la microonda, se ajustan en el generador 32a de códigos y la microonda se irradia al objeto 10 de destino desde el elemento 36a de antena de transmisión.

A continuación, se reciben ondas dispersas (ondas dispersas) reflejadas en tejido normal y tejido canceroso del interior del objeto 10 de destino por el elemento 36b de antena de recepción (S12). El tejido normal y el tejido canceroso corresponden al dispersor 10a ilustrado en la Figura 3. En un caso donde una onda es una onda electromagnética, tal como una microonda, la permitividad difiere entre el tejido normal y el tejido canceroso y, por lo tanto, las intensidades de las ondas dispersas son diferentes entre sí. La onda dispersa recibida puede amplificarse en el circuito receptor 32b, o puede convertirse para tener un formato apropiado para el análisis en la unidad 40 de reconstrucción de imágenes, a través de, por ejemplo, conversión AD.

A continuación, los datos de onda dispersa que indican la onda dispersa recibida se llevan desde el circuito receptor 32b a la unidad 40 de reconstrucción de imágenes. La unidad 40 de reconstrucción de imágenes analiza los datos de onda dispersa transportados (S13). En la presente memoria, los datos de onda dispersa se analizan según el algoritmo de reconstrucción de imágenes descrito a continuación. Específicamente, se deriva una función de obtención de imágenes. Por lo tanto, se reconstruyen (S14) los vídeos (imágenes) correspondientes al tejido normal y al tejido canceroso del interior del objeto 10 de destino. La sonda 36 se mueve para disponerse en otra posición de observación en el objeto 10 de destino (S10) y los procedimientos descritos anteriormente se llevan a cabo de forma repetida. No se requiere que los datos obtenidos a través de la reconstrucción que utiliza la función de obtención de imágenes sean una imagen en movimiento, pudiendo ser una imagen, es decir, una imagen fija.

Los datos relativos a un vídeo reconstruido se transportan desde la unidad 40 de reconstrucción de imágenes al monitor 50 y se muestran en el monitor 50. Por lo tanto, es posible reconocer la presencia, una posición, una forma y un tamaño del tejido canceroso del interior del objeto 10 de destino.

Como se ha descrito anteriormente, la unidad 40 de reconstrucción de imágenes reconstruye una imagen con respecto a la información interna del objeto 10 de destino sobre la base de los datos de onda dispersa que indican la onda dispersa recibida por el elemento 36b de antena de recepción. Específicamente, la unidad 40 de reconstrucción de imágenes obtiene una función de reconstrucción, resolviendo una ecuación diferencial parcial utilizando los datos de onda dispersa y un modelo de análisis que indica una forma. Se reconstruye una imagen con respecto a la información interna del objeto 10 de destino, utilizando la función de reconstrucción. Aquí, la ecuación diferencial parcial es una ecuación satisfecha por la función de reconstrucción para reconstruir una imagen con respecto a la información interna del objeto de destino.

Específicamente, la ecuación diferencial parcial es una ecuación expresada utilizando variables independientes que indican posiciones de puntos de transmisión y puntos de recepción dentro del objeto de destino. La ecuación diferencial parcial es una ecuación diferencial parcial lineal que tiene, como solución, una función de campo de dispersión que es una función de un campo donde se genera una onda dispersa en cada punto en un espacio que tiene el mismo orden que el número de variables independientes. La unidad de reconstrucción de imágenes obtiene una función de obtención de imágenes que es un valor limitante de una variable de tiempo de la función de reconstrucción y reconstruye una imagen referente a la información interna del objeto de destino, utilizando de la función de obtención de imágenes.

A continuación, en la memoria, se describirá el algoritmo de reconstrucción de imágenes ejecutado por la unidad 40 de reconstrucción de imágenes. El algoritmo de reconstrucción de imágenes corresponde a un principio de reconstrucción de imágenes del aparato 1 de mamografía que utiliza una pirámide que tiene una generatriz lineal como modelo de análisis según la presente realización.

Las Figuras 5 a 7 ilustran modelos de análisis para explicar un principio de un método de tomografía de dispersión según la presente realización.

En el algoritmo de reconstrucción de imágenes (teoría) descrito a continuación, se asume que un objetivo de obtención de imágenes es un cono que tiene una generatriz lineal. Utilizando el cono como modelo de análisis, se proporcionan en cualquier posición en la generatriz un punto de irradiación (elemento 36a de antena de transmisión) y un punto de recepción (elemento 36b de antena de recepción) de una onda. En otras palabras, se forma un modelo de análisis, de modo que la sonda 36 se mueve en la generatriz del cono. En este algoritmo de reconstrucción de imágenes, se lleva a cabo un análisis monoestático en el que se supone que el punto de irradiación y el punto de recepción están situados en la misma posición. Se obtienen imágenes de la información interna de un objetivo de obtención de imágenes utilizando datos de transmisión que indican una onda irradiada que se irradia desde el punto de irradiación y los datos de onda dispersa que indican una onda dispersa recibida en el punto de recepción.

Cuando el algoritmo de reconstrucción de imágenes se describe brevemente en términos de matemáticas, en el algoritmo, se resuelve un problema inverso; es decir, se establece primero una solución (función) que es necesaria para la obtención de imágenes, se construye una ecuación sobre la base de la solución y se obtiene una solución más precisa, utilizando datos de transmisión y datos de recepción.

En otras palabras, primero se establece una función de Green (función de reconstrucción) que es necesaria para la obtención de imágenes. Se construye una ecuación diferencial parcial referente a un espacio tridimensional formado por cuatro variables, tales como (t,x,y,z), de las cuales la función es una solución (función). La ecuación diferencial parcial se resuelve utilizando datos de transmisión irradiados desde el elemento 36a de antena de transmisión, y datos de recepción (datos de dispersión) recibidos por el elemento 36b de antena de recepción como condiciones límite. Por lo tanto, se obtiene la función de obtención de imágenes y pueden obtenerse imágenes de la información interna de un objeto con alta calidad y a alta velocidad.

La descripción detallada es la siguiente.

1. Problema inverso de la dispersión y función de Green

En la Figura 5, se considera una situación en la que se refleja una onda emitida desde un punto r-i en un punto £, de modo que se devuelva a un punto r². Aquí, en el aparato 1 de mamografía según la presente realización, el punto ri y el punto r²están en la misma posición. Con la condición de que una frecuencia w sea constante, el punto de transmisión ri y el punto de recepción r²de una onda se mueven libremente dentro de una x sección D (una superficie lateral de un cono 60a). Si los datos obtenidos en este caso se indican mediante G (r¹,r²,w), esta función se refiere a una distribución de puntos de reflexión en una región. Aquí, w es una frecuencia angular y w = 2nf. G(ri,r²,w) es una suma de las señales reflejadas de todos los puntos £ y, dado que hay muchos puntos de reflexión en la región, y G(r1,r2,w) puede escribirse como en la siguiente Ecuación (1).

[Mat. 15]

0(Xí , r2, <u) = fffD <Kr i -> f -» r 2, <y) d f

( 1 )

Aquí,

[Mat. 16]

indica una intensidad de señal de una onda que se emite desde el punto r¹y se refleja en el punto £, de modo que se devuelva al punto r². Los parámetros n y r²en la expresión son vectores y están en negrita en la expresión.

Aquí, las coordenadas del punto de transmisión r1 y el punto de recepción r2 de una onda son iguales entre sí en todo momento.

Se hará una descripción de una estructura teórica de un problema inverso de dispersión utilizando la función G(r,w) = G(r1,r2,w).

Se indica una región parcial de un espacio tridimensional, mediante D, y un límite de la misma se indica mediante dD. En este caso, la función G(r,w) es una solución de una ecuación diferencial, como se muestra en la siguiente Ecuación (2) en la región D.

[Mat. 17]

^Aquí, G(rj) ^{es una función obtenida llevando a cabo la transformada de Fourier en G(r,w) con respecto a w.}

Se supone que los valores de G(r,w) en el límite dD son valores medidos (datos de transmisión y datos de recepción) en la sonda 36. La ecuación se resuelve bajo la condición límite y se define una función p(r) con respecto a un gradiente de permitividad en la región D a obtener sobre la base del resultado. En realidad, se requiere obtener los operadores diferenciales L(5/5t,5/5r1,5/5r2) que aparecen aquí.

2. Teoría de dispersión inversa multitrayectoria sobre superficie curva rotacionalmente simétrica, utilizando un cono como modelo de análisis

A continuación se hará una descripción de un método para obtener los operadores diferenciales descritos anteriormente. Las Figuras 6 y 7 ilustran modelos de análisis para explicar un método para obtener los operadores diferenciales.

En un modelo de análisis según la presente realización, como se ilustra en la Figura 6, se asume que un objetivo de obtención de imágenes es el cono 60a que tenga una generatriz lineal. La sonda 36 se mueve linealmente a lo largo de la generatriz del cono 60a. La sonda 36 puede moverse rotacionalmente centrada en un eje que pasa a través del vértice del cono 60a y el centro de la base del cono 60a. En otras palabras, la medición se hace mientras el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción se mueven linealmente en la misma dirección que un eje de simetría rotacional del cono 60a, utilizado como modelo de análisis cuando se ve en una vista en planta desde al menos una dirección. Aquí, el eje de simetría rotacional del cono indica una línea recta que conecta el vértice del cono al centro de la base del cono.

Específicamente, se asume supuesto un plano tangencial 80a del cono 60a en una posición de la sonda 36, se gira el plano tangencial 80a virtual y se obtienen datos de onda dispersa con respecto a todos los ángulos 0 de rotación. Se reconstruye una estructura interna tridimensional del cono 60a sobre la base de datos de series temporales monoestáticas en la superficie del cono 60a. A continuación se describirá una teoría de lo mismo.

En este modelo de análisis, como se ilustra en la Figura 6, el vértice del cono 60a se indica mediante un punto O y el centro del círculo de la base del cono 60a se indica mediante un punto O'. Se establece una dirección dirigida desde el punto O hasta el punto O', en una dirección Z (dirección del eje Z). Se establece un plano que pasa a través del punto O y es paralelo a la base del cono 60a en un plano 70a de referencia. Se establece una dirección en el plano 70a de referencia en una dirección X (dirección del eje X) y se establece una dirección perpendicular a la dirección X en el plano 70a de referencia en una dirección Y (dirección del eje Y).

En la base del cono 60a, se establece una dirección que es paralela a la dirección X en una dirección X' (dirección del eje X') y una dirección que es paralela a la dirección del eje Y en una dirección Y' (dirección del eje Y').

En la superficie lateral del cono 60a, se establece un plano que está en contacto con el cono 60a en una posición de la sonda 36 en el plano tangencial 80a. Se establece una dirección de una línea de intersección en la que el plano tangencial 80a interseca el plano 70a de referencia en una dirección x (dirección del eje x). En el plano tangencial 80a, se establece una dirección dirigida desde el punto O hacia la base del cono 60a en una dirección y (dirección del eje y). Se establece una dirección perpendicular a la dirección x y la dirección y en una dirección z (dirección del eje z).

En el plano 70a de referencia, se asume que el eje x gira centrado en el eje Z y se indica con 0 un ángulo formado entre el eje X y el eje x. Se indica con a un ángulo formado entre el eje Z y el eje z.

La Figura 7 es un diagrama esquemático parcialmente ampliado de un lugar de la sonda 36 que se mueve en la generatriz del cono 60a ilustrado en la Figura 6.

En la Figura 7, si se definen las coordenadas monoestáticas y ⁱy y²(yⁱ= y²= y) en el eje y, se establece la siguiente teoría de reconstrucción. En la siguiente teoría se obtienen datos referentes a un solo punto (x = 0,y ⁱ,y²) con respecto a una coordenada x en el plano tangencial 80a.

Como se ilustra en la Figura 7, se refleja una onda irradiada desde la antena 36a de transmisión en un punto P¹(x,y¹,z) = (x,y,z) de la sonda 36 en un punto P y es recibida por la antena 36b de recepción en un punto P²(x,y²,z) = Pⁱ(x,y,z) de la antena 36 de matriz lineal. Se asume que los puntos de medición Pⁱy P²se mueven en cualquier línea recta donde esté dispuesta la antena 36 de matriz lineal.

En cualquier línea recta, las coordenadas x, y, z de rⁱy r²se expresan como rⁱ= (x,y ⁱ,z) y r²= (x,y²,z). En este caso, la función G se define como en la siguiente Ecuación (3).

[Mat. i8 ]

A continuación, como ecuación satisfecha por la función G(r,w) = G(rⁱ,r²,w), se introduce una función $ como en la siguiente Ecuación (4). En otras palabras, cuando se mueve el punto Pⁱa través de toda la región, puede expresarse una señal recibida en el punto Pⁱ, como en la siguiente Ecuación (4). Aquí c es una velocidad de propagación y k es un número de onda y, si se indica una longitud de onda con A, se obtienen relaciones de w = ck y

i8

k = 2n/A. Además, $ en la Ecuación (4) corresponde a una función de reconstrucción (solución) para reconstruir una imagen referente a la información interna de un objeto en la presente invención. Además, ,^ n y Z son, respectivamente, una coordenada x, una coordenada y, y una coordenada z del punto P(^,n,Z) ilustrado en las Figuras 6 y 7. El punto P(^,n,Z) es cualquier punto de dispersión en la región. Con respecto al vector r-i y el vector r2, se establece una relación de ri = r²= r(x,y,z).

[Mat. 19]

Aquí, se asume que un factor temporal es proporcional a exp(-iwt). La función Núcleo en el término integrando de la ecuación anterior se sustituye con O.

[Mat. 20]

Se obtiene una ecuación diferencial parcial que tiene esta ecuación y resulta de la diferenciación e integración de la ecuación con respecto a ,^ n y Z como soluciones. Para ello, pueden descartarse términos de orden alto relacionados con 1/p, generados como resultado de la diferenciación, y puede realizarse el cálculo.

Aquí, las funciones rápidas en diferenciación se definen como en la siguiente Expresión (5).

[Mat. 21]

(5 ) Si la diferenciación de O en cada orden se obtiene utilizando la Expresión (5), se obtiene la siguiente Ecuación (6).

.

En las siguientes ecuaciones, se omite el término complejo de o(*). Aquí, * indica cualquier variable. Si se toma una suma de cuatro ecuaciones con respecto a la diferenciación de segundo orden, se obtiene la siguiente Ecuación (7).

[Mat. 23]

Si se resume la Ecuación (7), se obtiene la Ecuación (8).

( B ) La Ecuación (8) anterior se obtiene asumiendo un estado estacionario, pero se expande fácilmente a un caso de un estado no estacionario. Para expandir la Ecuación (8) al caso de un estado no estacionario, se lleva a cabo la sustitución de una variable como en la siguiente Expresión (9) en la Ecuación (8).

[Mat. 25]

O )

De la forma descrita anteriormente, se obtiene, por último, una ecuación expresada en la siguiente Ecuación (10). La Ecuación (10) corresponde a una ecuación diferencial parcial en la presente invención.

[Mat. 26]

La diferenciación en la Ecuación (10) se aplica al núcleo integral y, por lo tanto, $ también satisface la ecuación diferencial parcial. La ecuación es una ecuación tridimensional de pseudoonda, formada por cuatro variables, incluyendo t, x, y, z. La Ecuación (10) se resuelve utilizando la transformada de Fourier. Primero, si se lleva a cabo una transformada de Fourier múltiple en $ con respecto a t, x e y, se obtiene la siguiente Ecuación (11).

[Mat. 27]

Si la diferenciación con respecto a z se escribe como Dz en la Ecuación (11), se obtiene la siguiente Ecuación (12).

[Mat. 28]

Aquí, si se utiliza la relación de w = ck, dos soluciones elementales de la Ecuación (12) son las siguientes.

[Mat. 29]

En la Ecuación (13), teniendo en cuenta que un factor de tiempo es e-iwt, se añade una fase en la trayectoria de una onda eléctrica irradiada y una onda eléctrica reflejada desde un objeto rebota hacia una superficie de medición, E¹es únicamente una solución significativa. Por lo tanto, se obtiene la siguiente Ecuación (14).

[Mat. 30]

Se realiza la transformada de Fourier en esta ecuación y, por lo tanto, la solución $ de la ecuación de onda (10) se obtiene como en la siguiente Ecuación (15).

[Mat. 31]

Los datos medidos son únicamente para x = 0 y, por lo tanto, se establece la siguiente Ecuación (16).

.

Si esta ecuación se aplica a la ecuación anterior, en la que z se asigna con 0, se obtiene la siguiente Ecuación (17).

[Mat. 33]

Si se hace la transformada de Fourier en ambos lados de la Ecuación (17) con respecto a (x,y), se obtiene a(kx,ky,k) como sigue.

[Mat. 34]

Del modo descrito anteriormente, se obtiene la solución $(x,y,z,k) de la ecuación diferencial parcial.

[Mat. 35]

Para realizar la integración con respecto a k, se realiza la transformación de variables según la siguiente Ecuación (20).

.

⁽20 ⁾

A continuación, si se realiza la transformada de Fourier en la Ecuación (20) con respecto a k y se aplica t = 0, como se muestra en la Ecuación (21), se obtiene una función de obtención de imágenes p(r,0) en un sistema de coordenadas local en el ángulo 0.

Aquí, dado que

[Mat. 37]

depende de 0, para aclarar la dependencia de 0, se utiliza la siguiente expresión.

[Mat. 38]

[Mat. 39]

Se integra un resultado obtenido en cada ángulo 0 y, por lo tanto, se obtiene una imagen reconstruida tridimensional mostrada en la Ecuación (22).

2 71

P(X,Y,Z)= j p(x,y, Z, 0)d0

0

( 22 )

A continuación, se convierte un resultado calculado con respecto a un espacio tangencial en toda la coordenada (X,Y,Z). Si la proyección del eje y en un plano (X,Y) se indica mediante y', se establece la siguiente Ecuación (23).

[Mat. 41]

123) Una ecuación para transformar (x,y') a (X,Y) es como en la siguiente Ecuación (24).

[Mat. 42]

Si se resume el contenido anterior, x, y, z se obtienen como en la siguiente Ecuación (25).

[Mat. 43]

x = X cos/9 7 sin <9

y = - X eos a sin 0 Y eos a eos 0 + Z sin a

z = X sin a sin 6 - Y ú n a c o s d Z cosa

(25) Esta fórmula de transformada se aplica a la siguiente Ecuación (26).

En una región espectral, la transformación de variables se hace según la siguiente Ecuación (27).

Las variables ,^ n y Z utilizadas en las siguientes Ecuaciones (27) y (28), no son la coordenada (^,n,Z) del punto P utilizado en la Figura 7, la Ecuación (22) y similares y son variables nuevas para la transformación de variables. [Mat. 45]

La transformada inversa es según la siguiente Ecuación (28).

[Mat. 46]

kx = —£ eos 0- i] sin 6

ky = (^smO-f fcosO)cosa-gs ina

kz = ( f sin 9-r¡ eos 6) sin a + g eos a

⁽ 28 ⁾ Se obtiene una función de reconstrucción en el ángulo 0 como en la siguiente Ecuación (29).

[Mat. 47]

Aquí, k^x, k^y, k^zy similares, son funciones de ,^ n y Z como en las Ecuaciones (26) y (28) y, por lo tanto, los datos en coordenadas locales del ángulo 0 pueden transformarse a las coordenadas totales, utilizando únicamente la transformada de Fourier.

Por último, se obtiene una imagen reconstruida, es decir, una función de obtención de imágenes como se muestra en la Ecuación (30), por integración con respecto al ángulo 0.

[Mat. 48]

Es posible reconstruir una imagen con respecto a la información interna de un objeto, utilizando la función de obtención de imágenes.

Se hará una descripción de un efecto de obtención de una imagen reconstruida en el aparato 1 de mamografía descrito anteriormente.

El aparato 1 de mamografía según la presente realización, es eficaz en la observación del tejido defectuoso, especialmente en la mama.

Como método para observar tejido defectuoso en la mama, en la técnica relacionada, hay un método de observación que utiliza rayos X, una onda ultrasónica o IRM, si bien la observación que utiliza rayos X tiene el problema de que el tipo de tejido orgánico es difícil de identificar utilizando rayos X y, por lo tanto, los rayos X no son adecuados para la observación de tejido defectuoso en la mama. La observación que utiliza una onda ultrasónica tiene el problema de que una onda ultrasónica se atenúa mucho en el lípido que ocupa la gran parte de una región, por lo tanto, es difícil mejorar la S/R de una imagen construida y, por lo tanto, la onda ultrasónica no es adecuada para la observación de tejido defectuoso en la mama. La observación que utiliza IRM tiene el problema de que es necesario un agente de contraste, se obtiene una imagen construida clara, pero el tejido defectuoso es difícil de identificar a partir de la imagen construida y, por lo tanto, la IRM no es adecuada para la observación de tejido defectuoso en la mama. Una bobina superconductora y un sistema de enfriamiento de la misma requeridos para generar un campo magnético fuerte, son de gran tamaño y costosos.

En vez de ello, se utiliza una microonda de banda ultraancha (UWB) con 1 a 10 GHz para la observación en el aparato 1 de mamografía según la presente realización. Una microonda apenas se atenúa en un organismo vivo, especialmente, en el lípido y similares, por lo que la microonda es eficaz en la observación del tejido defectuoso en la mama. Una configuración del aparato es más simple que la IRM, no son necesarias otras sustancias, tales como un agente de contraste, por lo que el aparato de mamografía puede utilizarse de forma versátil. El aparato 1 de mamografía según la presente realización, obtiene imágenes de un elemento constituyente tridimensional del interior de un organismo vivo, tal como la mama, basándose datos de onda dispersa monoestática de una microonda, utilizando la teoría de dispersión inversa descrita anteriormente, por lo que es posible obtener imágenes de información interna (configuración) del organismo vivo, de forma versátil y a alta velocidad.

Como ejemplo de ensayo de verificación para el aparato 1 de mamografía descrito anteriormente, se ha realizado hasta ahora, por ejemplo, la observación en un modelo de organismo vivo en el que se llena una caja con bolas de alúmina y la observación de la mama de un animal. A continuación, en la memoria, se describirá un resultado de observación.

La Figura 8 es un diagrama esquemático que ilustra un modelo de ensayo para un ensayo de medición utilizando el aparato 1 de mamografía según la Realización 1. La Figura 9 es un diagrama que ilustra un resultado de medición de la medición del modelo de ensayo ilustrado en la Figura 8 en el aparato de mamografía.

Se utiliza la mama de un cerdo como modelo 100 de ensayo, como se ilustra en las Figuras 8(a) y 8(b), bolas 100b de alúmina, con un diámetro de 1 mm cada una y una permitividad relativa de 6, rellenan un recipiente 100a de plástico en el que un diámetro interior es de 30 cm y una altura es de aproximadamente 10 cm, habiendo dispuestas cinco tubos flexibles 100c de caucho que contienen agua y cada una con un diámetro en sección de 5 mm, que se entierran en las bolas 100b de alúmina. Específicamente, en (b) de la Figura 8, una altura d es d = 34 mm, una altura h es h = 54,6 mm y un ángulo a es a = 20°.

Como ejemplo de una condición de medición, se utilizó una microonda con 10 GHz o menos, como microonda transmitida desde la antena de transmisión. En este caso, una antena de la que un tamaño de una parte puesta en contacto con el modelo 100 de ensayo es aproximadamente 15 mm x 15 mm, como cada una de la antena 36a de transmisión y la antena 36b de recepción. En esta condición, el modelo 100 de ensayo se observó por el aparato 1 de mamografía según la presente realización y, como se ilustra en la Figura 9, podrían observarse los cinco tubos flexibles 100c de caucho que contienen agua dispuestos en el modelo 100 de ensayo. Aunque no se ilustra, la observación podría realizarse mientras se cambia una posición de observación en la dirección de la profundidad, cambiando una frecuencia de la microonda. En el resultado de observación ilustrado en la Figura 9, los tubos flexibles 100c de caucho que contienen agua se observaron en una localización de la que una profundidad desde la superficie es de aproximadamente 54 mm. Este resultado de observación es apropiado para el modelo en la Figura 8. Del resultado de la observación, se confirmó que se obtiene una imagen reconstruida con mayor precisión que la de una imagen obtenida a través de la observación utilizando los rayos X, la onda ultrasónica y la IRM descritas anteriormente.

Como se ha mencionado anteriormente, el aparato 1 de mamografía según la presente realización, es eficaz, especialmente, en la observación del tejido defectuoso en la mama.

Como se ha descrito anteriormente, según el aparato 1 de mamografía de la presente realización, en el modelo de análisis en el que la sonda 36 se mueve linealmente a lo largo de la generatriz del cono 60a, se establece una ecuación diferencial parcial para el problema inverso y se obtiene una función de obtención de imágenes, resolviendo la ecuación. Por lo tanto, en el aparato 1 de mamografía según la presente realización, es posible obtener imágenes de información interna del objeto 10 de destino, de forma versátil y a alta velocidad.

Con respecto a los efectos específicos, el aparato 1 de mamografía según la presente realización, utiliza una microonda como onda y, por lo tanto, no hay probabilidad de exposición a radiación cuando se irradian rayos X a un organismo vivo y son seguros, en comparación con un método de observación que utiliza rayos X. Dado que una relación de contraste entre el tejido canceroso y el tejido normal es alta en una imagen, es posible realizar la observación con alta sensibilidad en un corto período de tiempo, en comparación con un método de observación que utiliza rayos X. Dado que la observación puede realizarse en un estado en el que la sonda se pone en contacto con una localización objetivo de examen, es posible lograr la miniaturización y bajo coste de un aparato.

Dado que el análisis de imágenes puede realizarse sin depender de subjetividad o de una habilidad de un usuario, es decir, un especialista en diagnóstico, tal como un médico, es posible realizar un diagnóstico preciso, incluso en un caso donde un especialista en diagnóstico discrepe.

Dado que la observación puede realizarse en un estado en el que la sonda se pone en contacto con una localización objetivo de examen, sin presionar la localización objetivo de examen, es posible realizar fácilmente la observación en un estado en el que un paciente no sienta dolor con prendas de vestir.

Las fórmulas de cálculo descritas anteriormente y los procedimientos para derivar las fórmulas de cálculo, son solo ejemplos y pueden utilizarse otras fórmulas de cálculo y otros procedimientos de derivación.

En la presente realización, se utiliza una microonda como una onda, pero una onda no se limita a una microonda y puede ser una onda electromagnética con frecuencias en otro intervalo de frecuencias, y puede ser una onda ultrasónica. En la presente realización, dado que se utiliza una microonda, se utiliza una onda periódica con una frecuencia predeterminada, pero una onda no se limita a una onda periódica y puede utilizarse una onda de pulso.

En la presente realización, la mama se ha descrito como ejemplo de un objeto de destino, pero un objeto de destino no se limita a la mama y puede ser otros organismos u objetos vivos, por ejemplo, un soporte de hormigón cónico.

(Realización 2)

A continuación, se describirá la Realización 2 de la presente invención.

Una configuración de un aparato 1 de mamografía según la presente realización, es sustancialmente la misma que la configuración del aparato 1 de mamografía según la Realización 1, pero es distinta del aparato 1 de mamografía según la Realización 1, en que una generatriz de un cono en el modelo de análisis del cono descrito en la Realización 1, es curva y el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción se mueven a lo largo de la generatriz curva. Por lo tanto, un algoritmo de reconstrucción de imágenes ejecutado en una unidad de reconstrucción de imágenes del aparato 1 de mamografía según la presente realización, es distinto de aquel en el aparato 1 de mamografía según la Realización 1.

En el aparato 1 de mamografía según la Realización 2, el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción se mueven íntegramente a lo largo de una línea correspondiente a una generatriz curva de un cono sustancial en el objeto 10 de destino. Aquí, el “ cono sustancial” es un cono que tiene una generatriz curva y la “ línea correspondiente a la generatriz del cono sustancial” es una línea correspondiente a una generatriz curva de un cono sustancial, en un caso donde una forma de un objeto 10 de destino se considera una forma sustancialmente cónica que tiene una generatriz curva.

A continuación, en la memoria, se realizará una descripción del algoritmo de reconstrucción de imágenes en el aparato 1 de mamografía según la presente realización.

Las Figuras 10 y 11 ilustran modelos de análisis para explicar un principio de un método de tomografía de dispersión según la presente realización. A continuación, en la memoria, se realizará una descripción de la derivación de una función de obtención de imágenes en el aparato de mamografía según la presente realización, utilizando un modelo ilustrado en las Figuras 10 y 11, como modelo de análisis.

En el algoritmo de reconstrucción de imágenes (teoría) descrito a continuación, se supone que un objetivo de obtención de imágenes (objeto 10 de destino) es un cono que tiene una generatriz curva, es decir, un cono semiesférico o un cono en forma de cúpula. Utilizando el cono como modelo de análisis, se proporcionan en cualquier posición en la generatriz un punto de irradiación (único elemento 36a de antena de transmisión) y un punto de recepción (único elemento 36b de antena de recepción) de una onda. En otras palabras, se forma un modelo de análisis, de forma que la sonda 36 se mueve en la generatriz del cono que tiene la generatriz curva. En este algoritmo de reconstrucción de imágenes, se lleva a cabo un análisis monoestático en el que se supone que el punto de irradiación y el punto de recepción están situados en la misma posición. Se obtienen imágenes de la información interna de un objetivo de obtención de imágenes utilizando de datos de transmisión que indican una onda irradiada que se irradia desde el punto de irradiación y los datos de onda dispersa que indican una onda dispersa recibida en el punto de recepción.

Específicamente, en un modelo de análisis según la presente realización, como se ilustra en la Figura 10, se supone que un objetivo de obtención de imágenes es un cono 60b (cono sustancial) que tiene una generatriz curva. La sonda 36 se mueve a lo largo de la generatriz del cono 60b. La sonda 36 puede moverse rotacionalmente centrada en un eje que pasa a través del vértice del cono 60b y el centro de la base del cono 60b. En otras palabras, la medición se realiza mientras la sonda 36 formada por una pluralidad de elementos 36a de antena de transmisión y una pluralidad de elementos 36b de antena de recepción se mueven linealmente en la misma dirección que un eje de simetría rotacional del cono 60b utilizado como modelo de análisis cuando se ve en una vista en planta desde al menos una dirección. Aquí, el eje de simetría rotacional del cono indica una línea recta que conecta el vértice del cono al centro de la base del cono.

Específicamente, se asume un plano tangencial 80b del cono 60b en una posición de la sonda 36, el plano tangencial 80b virtual gira centrado en el eje que pasa a través del vértice del cono 60b y el centro de la base del cono 60b y se obtienen datos de onda dispersa con respecto a todos los ángulos de rotación 0. Una estructura interna tridimensional del cono 60b se reconstruye sobre la base de datos de series temporales monoestáticas en la superficie del cono 60b. A continuación, se describirá una teoría de lo mismo.

En este modelo de análisis, como se ilustra en la Figura 10, el vértice del cono 60b se indica por un punto O y el centro del círculo de la base del cono 60b se indica por un punto O'. Se establece una dirección dirigida desde el punto O hasta el punto O', en una dirección Z (dirección del eje Z). En la superficie lateral del cono 60b, un plano que está en contacto con el cono 60b en una posición se establece en el plano tangencial 80b. Un plano que incluye un punto en el que el plano tangencial 80b interseca el eje Z y es paralelo a la base del cono 60b, se establece en un plano 70b de referencia. Una dirección en el plano 70b de referencia se establece en una dirección X (dirección del eje X) y una dirección perpendicular a la dirección X en el plano 70b de referencia se establece en una dirección Y (dirección del eje Y).

En la base del cono 60b, una dirección que es paralela a la dirección X se establece en una dirección X' (dirección del eje X') y una dirección que es paralela a la dirección del eje Y se establece en una dirección Y' (dirección del eje Y').

Una dirección de una línea de intersección en la que el plano tangencial 80b interseca el plano 70b de referencia, se establece en una dirección x (dirección del eje x). En el plano tangencial 80b, una dirección dirigida desde el punto O hacia la base del cono 60b, se establece en una dirección y (dirección del eje y). Se establece una dirección perpendicular a la dirección x y la dirección y en una dirección z (dirección del eje z).

En el plano 70b de referencia, se asume que el eje x gira centrado en el eje Z y un ángulo formado entre el eje X y el eje x se indica mediante 0. Se indica con a un ángulo formado entre el eje Z y el eje z.

La Figura 11 es un diagrama esquemático parcialmente ampliado de un lugar de la sonda 36 que se mueve en la generatriz del cono 60b ilustrado en la Figura 10. Como se ilustra en la Figura 11, las coordenadas x e y están situadas en una superficie del objeto de destino y una coordenada z está situada en una dirección normal a la superficie del objeto de destino. En el modelo de análisis, la sonda 36 se mueve para curvarse en una superficie curva en el espacio xyz.

En el algoritmo de reconstrucción de imágenes según la presente realización, de la misma forma que en el aparato 1 de mamografía según la Realización 1, primero, se establece una función de Green (función de reconstrucción) que es necesaria para la obtención de imágenes. Se construye una ecuación diferencial parcial referente a un espacio tridimensional formado por cuatro variables, tales como (t,x,y,z), de las cuales la función es una solución (función). La ecuación diferencial parcial se resuelve utilizando datos de transmisión irradiados desde el elemento 36a de antena de transmisión y datos de recepción (datos de dispersión) recibidos por el elemento 36b de antena de recepción, como condiciones límite, y se obtiene la función estricta de obtención de imágenes. Por lo tanto, pueden obtenerse imágenes de la información interna de un objeto, con alta calidad y a alta velocidad.

La descripción detallada es la siguiente.

1. Problema inverso de la dispersión y la función de Green

En la Figura 10, se considera una situación en la que se refleja una onda emitida desde un punto n en un punto ,^ de forma que se devuelva a un punto r2. Aquí, en el aparato 1 de mamografía según la presente realización, el punto r1 y el punto r2 están en la misma posición. Con la condición de que una frecuencia u> es constante, el punto de transmisión r1 y el punto de recepción r²de una onda se mueven libremente en la superficie curva (una superficie lateral de un cono 60b) mientras se satisface una cierta condición de restricción. Si los datos obtenidos en este caso se indican mediante G (Pi,r²,w), esta función se refiere a una distribución de puntos de reflexión en una región. Aquí, u> es una frecuencia angular y es 2nf. G(n,r²,w) es una suma de las señales reflejadas de todos los puntos ^ y, dado que hay muchos puntos de reflexión en la región, y G(n,r²,w) puede verse de la misma forma que en la Ecuación (1) descrita en la Realización 1.

Sin embargo, en la presente realización, la condición de restricción impuesta en el punto de transmisión n y el punto de recepción r²de una onda, es una condición en que el punto n y el punto r²se mueven en una determinada superficie curva, y el punto n y el punto r²están situados en la posición sustancialmente igual (coordenada).

Se hará una descripción de una estructura teórica de un problema inverso de dispersión utilizando la función G(n,r2,w).

2. Teoría de dispersión inversa monoestática en superficie curva rotacionalmente simétrica, utilizando un cono que tiene una generatriz curva como modelo de análisis

A continuación, se realizará una descripción de un método para obtener estos operadores diferenciales. En el modelo de análisis según la presente realización, como se ilustra en las Figuras 10 y 11, la generatriz del cono en el modelo de análisis de la Realización 1 es curva, y la antena de transmisión y la antena de recepción se mueven a lo largo de la generatriz curva. La matriz de antenas puede moverse rotacionalmente centrada en el eje Z. En la generatriz curva, se expresan las coordenadas x, y, z de las coordenadas de n y r²como n = (x,y¹,z¹) (=(x,y,z)) y r²= (x,y²,z²) (=(x,y,z)).

Aquí, la función G se define de la misma forma que en la Ecuación (3) descrita en la Realización 1, y se obtiene una ecuación satisfecha por la función G(n,r²,w) sobre la base de n = (x,y¹,z¹) y r²= (x,y²,z²). A continuación, como ecuación que satisface la función G(n,r²,w), se introduce una función $ en la siguiente Ecuación (31).

Además, $ en la Ecuación (34) corresponde a una función de reconstrucción (solución) para reconstruir una imagen con respecto a la información interna de un objeto en la presente invención.

En la Figura 11, con respecto a una onda irradiada desde un punto PI en una curva S en sección, reflejada en un punto P y, luego, recibida en el punto PI, la función $ puede escribirse como en la siguiente Ecuación (31). Con respecto al vector ri y el vector r², se establece una relación de ri = r²= r(x,y,z).

[Mat. 49]

Aquí, se supone que un factor de tiempo es proporcional a exp-iWt y un número de onda se indica mediante k. La función Núcleo en el término integrando de la ecuación anterior se sustituye con $.

[Mat. 50]

Aquí, las funciones rápidas en diferenciación se definen como en la siguiente Expresión (33).

[Mat. 51]

(3 3} Si la diferenciación de O en cada orden se obtiene utilizando la Expresión (33), se obtiene la siguiente Ecuación (34).

En las siguientes ecuaciones, se omite el término complejo de o(*). Aquí, * indica cualquier variable. Si se toma una suma de cuatro ecuaciones con respecto a la diferenciación de segundo orden, se obtiene la siguiente Ecuación (35).

[Mat. 53]

Por lo tanto, se obtiene la siguiente ecuación.

[Mat. 54]

Se resumen las ecuaciones y, por lo tanto, se obtiene finalmente la siguiente Ecuación (37). La Ecuación (37) corresponde a una ecuación diferencial parcial en la presente invención.

[Mat. 55]

Una solución de la Ecuación (37) se obtiene suponiendo que un factor de tiempo de $ es proporcional a exp-iwt. Primero, si se hace una transformada de Fourier múltiple en $ con respecto a t, x e y, se obtiene la siguiente Ecuación (38).

[Mat. 56]

¹38 }

Si las diferencias parciales con respecto a zi y Z²se escriben respectivamente como D^Z1y Dz², se obtiene la siguiente ecuación.

[Mat. 57]

Aquí, si la relación de w = ck se utiliza para resolver la ecuación, se dan dos soluciones elementales de la ecuación anterior como en la siguiente Ecuación (40).

[Mat. 58]

Aquí, teniendo en cuenta que un factor de tiempo es e-iwt, se añade una fase en la trayectoria de una onda eléctrica irradiada y una onda eléctrica reflejada desde un objeto rebota hacia una superficie de medición, Ei es solo una solución significativa. Por lo tanto, la solución de la Ecuación (37) puede reescribirse como en la siguiente Ecuación (41) a través de la transformada de Fourier inversa.

[Mat. 59]

Se asume que una ecuación de la curva S en sección en la que x es fija, es la siguiente Ecuación (42).

[Mat. 60]

Una condición límite dada en la curva S en sección es como en la siguiente Ecuación (43).

[Mat. 61]

Aquí, se obtiene una solución de la ecuación integral (56). Una función O obtenida realizando la transformada de Fourier en los datos de series temporales $(x,yI,zI,t) medido el punto PI en la superficie curva, puede escribirse como en la siguiente Ecuación (44).

[Mat. 62]

(44 } Aquí, zI y zJ satisfacen la siguiente expresión.

[Mat. 63]

Dado que no hay datos, excepto x = 0, $ puede escribirse como sigue.

[Mat. 64]

¡46)

A continuación, la Ecuación (44) se proporciona como sigue.

[Mat. 65]

(47)

Aquí, kx no está incluida en el lado derecho de la Ecuación (47). Sin embargo, el lado derecho se expresa mediante una función como la siguiente Ecuación (48), teniendo en cuenta que se obtienen datos sobre un ángulo 0 determinado.

[Mat. ⁶⁶]

Se utiliza este símbolo y, por lo tanto, se obtiene la siguiente Ecuación (49).

La Ecuación (49) se reescribe como la siguiente Ecuación (50).

[Mat. ⁶⁸]

Si se aplica la transformada de Fourier a ambos lados, se obtiene la siguiente Ecuación (51).

[Mat. 69]

Si se integra la ecuación, se obtiene la siguiente ecuación.

[Mat. 70]

Aquí, se obtiene una (kx,ky,k) como en la siguiente Ecuación (53).

[Mat. 71]

Si se obtiene una suma con respecto a toda I, se obtiene la siguiente Ecuación (54).

[Mat. 72]

Se obtiene una solución de la ecuación (37) diferencial parcial como en la siguiente Ecuación (55).

[Mat. 73]

La ecuación se modifica adicionalmente y, por lo tanto, se obtiene la siguiente Ecuación (56).

[Mat. 74]

Se integra un resultado obtenido en cada ángulo 0 y, por lo tanto, se obtiene una imagen reconstruida tridimensional, mostrada en la siguiente Ecuación (57).

[Mat. 75]

A continuación, se convierte un resultado calculado en un espacio tangencial en toda la coordenada (X,Y,Z). Si la proyección del eje y en un plano (X,Y) se indica mediante y', se establece la siguiente Ecuación (58).

[Mat. 76]

Una ecuación para transformar (x,y') en (X,Y) es como en la siguiente Ecuación (59).

.

Esta fórmula de transformada se aplica a la siguiente Ecuación (60).

[Mat. 78]

Si se resumen las ecuaciones anteriores, la Ecuación (60) anterior se reescribe como la siguiente Ecuación (61). [Mat. 79]

⁽61 ⁾

En una región espectral, la transformación de variables (transformación inversa) se realiza según la siguiente Ecuación (62).

Las variables £, n y Z utilizadas en las siguientes Ecuaciones (62) y (63), no son la coordenada (£,n,Z) del punto P utilizado en la Figura 10, la Ecuación (31) y similares, y son variables nuevas para la transformación de variables.

[Mat. 80]

La transformada inversa es según la siguiente Ecuación (63).

.

kx = — ( eos 6 —rj sin 6

ky = (£ sin 6 — rj eos 6) eos a — q sin a

kz — (£ sin 0 — rj eos 8) sin a + q eos a

⁽ 63 ⁾

Una función de reconstrucción en el ángulo 0 se obtiene como en la siguiente Ecuación (64).

[Mat. 82]

Aquí, la función en el término integrando se proporciona como en la siguiente Ecuación (65).

[Mat. 83]

Aquí, kx, ky y kz son funciones de ,^ n y Z como en la Ecuación (28) y, por lo tanto, los datos en coordenadas locales del ángulo ⁰pueden transformarse en las coordenadas totales, utilizando únicamente la transformada de Fourier. La siguiente Ecuación (^{6 6}) se utiliza para la transformación en las coordenadas totales. Es decir, se obtiene, por último, una función de obtención de imágenes a través de la integración con respecto al ángulo ⁰.

[Mat. 84]

2a

P( X , Y , Z ) = j p(x,y,z.8)d0

0

{ ^{6 6})

Se reconstruye una imagen con respecto a la información interna del objeto 10 de destino, utilizando la función de obtención de imágenes. Por lo tanto, es posible generar una imagen con respecto a la información interna del objeto ¹⁰de destino, tal como un defecto interno y similares del objeto ¹⁰de destino, de forma versátil y a alta velocidad. En la etapa de reconstrucción de una imagen, la función $ se establece en un espacio tridimensional y, por lo tanto, es posible obtener imágenes de información interna del objeto ¹⁰de destino, que tiene una superficie curva con una gran curvatura, con mayor precisión y a alta velocidad.

Como se ha mencionado anteriormente, en el aparato de mamografía según la presente realización, se establece una ecuación diferencial parcial para el problema inverso, en un modelo de análisis en el que la sonda 36 se mueve para curvarse en una superficie curva y se obtiene una función de obtención de imágenes resolviendo la ecuación. Por lo tanto, en el aparato de mamografía que analiza una onda dispersa de una onda irradiada a un organismo vivo que es un objeto de destino, es posible obtener imágenes de información interna de un objeto de destino, que tiene una superficie curva con una gran curvatura, de forma versátil y a alta velocidad.

(Realización 3)

A continuación, se realizará una descripción de la Realización 3. Un aparato de mamografía según la presente realización, es diferente del aparato 1 de mamografía según la Realización 1, en que se utiliza un objeto de destino que tiene una forma cónica asimétrica como modelo de análisis.

En el aparato 1 de mamografía según la Realización 3, el elemento 36a de antena de transmisión y el elemento 36b de antena de recepción se mueven íntegramente a lo largo de una línea correspondiente a una generatriz de una pirámide asimétrica en el objeto 10 de destino. Aquí, la “ línea correspondiente a la generatriz de la pirámide asimétrica” es una línea correspondiente a una generatriz de una pirámide, en un caso donde una forma de un objeto ¹⁰de destino se considera una forma piramidal asimétrica.

En un caso donde un organismo vivo es un objetivo de observación, una forma del organismo vivo coincide parcialmente con una forma de un cono o una forma de un cono sustancial que tiene una forma rotacionalmente simétrica, tal como los modelos de análisis descritos en las Realizaciones 1 y 2, pero pudiendo no coincidir completamente con estas formas. En este caso, puede utilizarse un modelo de análisis en el aparato 1 de mamografía según la presente realización.

A continuación, en la memoria, se realizará una descripción del aparato de mamografía, utilizando una pirámide rotacionalmente asimétrica como modelo de análisis. La Figura 12 ilustra un modelo de análisis para explicar un principio de un método de tomografía de dispersión según la presente realización.

Un algoritmo de reconstrucción de imágenes del aparato de mamografía según la presente realización, es sustancialmente igual que el algoritmo de reconstrucción de imágenes del aparato de mamografía según la Realización 1, pero es distinto del aparato 1 de mamografía según la Realización 1, en que el ángulo a en el modelo de análisis ilustrado en la Figura 2 depende del ángulo de rotación 0 de la generatriz. En otras palabras, el objeto 10 de destino tiene una forma piramidal rotacionalmente asimétrica y también tiene una forma de la cual se omite una parte.

A continuación, en la memoria, se realizará una descripción solo de una diferencia con respecto al aparato 1 de mamografía según la Realización 1, en el algoritmo de reconstrucción de imágenes.

Con respecto a la Ecuación (26) descrita en la Realización 1, una fórmula de transformada variable utilizada para la transformación de variables en la región espectral y una fórmula de transformada inversa de la misma se expresan en la siguiente Ecuación (67).

[Mat. 85]

Una función de reconstrucción en el ángulo 0 se obtiene como en la siguiente Ecuación (⁶⁸).

[Mat. 86]

Aquí, kx, ky y kz son funciones de ,^ n y Z y, por lo tanto, los datos en coordenadas locales del ángulo ⁰pueden transformarse en las coordenadas totales, utilizando únicamente la transformada de Fourier. Por último, se obtiene una imagen reconstruida mostrada en la Ecuación (69) a través de la integración, utilizando el ángulo 0.

[Mat. 87]

Como se ha mencionado anteriormente, según el aparato de mamografía según la presente realización, incluso en un caso donde una forma de un organismo vivo que es un objetivo de observación, no coincide completamente con una forma de un cono o una forma de un cono sustancial que tenga una forma rotacionalmente simétrica, se establece una ecuación diferencial parcial para el problema inverso y puede obtenerse una función de obtención de imágenes, resolviendo la ecuación. Por lo tanto, en el aparato de mamografía que analiza una onda dispersa de una onda irradiada a un objeto, incluso en un caso donde un objeto de destino es flexible o no es un cono perfecto o un cono sustancial, es posible obtener imágenes de información interna del objeto de destino, de forma versátil y a alta velocidad.

En la realización descrita anteriormente, el modelo de análisis obtenido, omitiendo una parte del modelo de análisis de la pirámide descrita en la Realización 1, se ha descrito como ejemplo, pero puede utilizarse un modelo de análisis que omita una parte del modelo de análisis de la pirámide descrita en la Realización 2. También en este caso puede obtenerse una función de obtención de imágenes, cambiando una fórmula de transformada variable utilizada para la transformación de variables en la región espectral y una fórmula de transformada inversa de la misma con respecto a las ecuaciones, de la misma forma que en el algoritmo de reconstrucción de imágenes en el modelo de análisis del aparato de mamografía según la presente realización.

(Ejemplos de modificación y similares)

Como se ha mencionado anteriormente, el aparato de examen y el método de examen según la presente invención, se han descrito basándose en una pluralidad de realizaciones mediante mamografía de ejemplo, pero la presente invención no se limita a las realizaciones. La presente invención es definida por las reivindicaciones adjuntas.

Por ejemplo, en las realizaciones, la mamografía se ha descrito como ejemplo y, por lo tanto, un organismo vivo, específicamente, la mama se ha descrito como ejemplo de un objeto de destino, pero un objeto de destino no se limita a la mama y pueden ser estructuras de otros organismos vivos. Un objeto de destino no se limita a un organismo vivo y pueden ser estructuras de objetos distintos de un organismo vivo. Por ejemplo, un objeto de destino puede ser una estructura, tal como un soporte de hormigón cónico. En este caso, puede construirse un modelo de análisis apropiado para una forma de objeto de destino según proceda.

En la presente realización, se usó una microonda como una onda, pero una onda no se limita a una microonda y ondas electromagnéticas con frecuencias en otro intervalo de frecuencias o una onda ultrasónica. En la presente realización, dado que se utiliza una microonda, se utiliza una onda periódica con una frecuencia predeterminada, pero una onda no se limita a una onda periódica y puede utilizarse una onda de pulso.

Un ordenador puede ejecutar una etapa de observación de información interna de un objeto de destino en el aparato de examen de la presente invención.

Una pluralidad de elementos constituyentes incluidos en el aparato de examen, puede realizarse como un LSI, que es un circuito integrado. Los elementos constituyentes pueden formarse por separado como un chip y algunos o todos de los mismos pueden incluirse en un chip. Aquí, se menciona un LSI, pero puede llamarse circuito integrado (IC), un sistema LSI, un súper LSI o un ultra LSI, dependiendo de una diferencia en el grado de integración.

Una técnica para un circuito integrado no se limita a un LSI y puede realizarse por un circuito dedicado o un procesador de propósito general. Puede utilizarse una matriz de puertas programables en campo (FPGA) que sea programable o un procesador reconfigurable en el que pueda reconstruirse la conexión y el ajuste de las celdas de circuito del LSI en el interior.

En un caso donde una técnica para un circuito integrado que sustituye al LSI aparecerá con el avance de una técnica de semiconductores o una técnica separada obtenida de los mismos, los elementos constituyentes incluidos en el aparato de mamografía pueden conformarse naturalmente como circuitos integrados, utilizando la técnica.

Como se ha mencionado anteriormente, las realizaciones de la presente invención se han descrito con referencia a los dibujos, pero solo son ejemplos de la presente invención y pueden emplearse diversas configuraciones distintas de las configuraciones descritas anteriormente.

Aplicabilidad industrial

El aparato de examen y el método de examen según la presente invención, son útiles para el examen de un objeto de destino que tenga una forma flexible, y son aplicables, por ejemplo, a un aparato médico, tal como un aparato de mamografía.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método de obtención de imágenes, que comprende:

una etapa de irradiación de una onda a un objeto de destino;

una etapa de recepción de una onda dispersa, como resultado de que la onda se disperse en el objeto de destino; y

una etapa de reconstrucción de una imagen con respecto a información interna del objeto de destino, basándose en datos de onda dispersa que indican la onda dispersa,

en donde, en la etapa de reconstrucción de la imagen,

se deriva una función de reconstrucción para reconstruir la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, resolviendo una ecuación diferencial parcial utilizando los datos de onda dispersa y un modelo de análisis que indica una forma,

se deriva una función de obtención de imágenes que es un valor limitante de una variable de tiempo de la función de reconstrucción, y

se reconstruye la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, utilizando la función de obtención de imágenes,

en donde la ecuación diferencial parcial es

una ecuación satisfecha por la función de reconstrucción,

expresada utilizando variables independientes que indican posiciones de un punto de transmisión y un punto de recepción que están situados en la misma posición en el objeto de destino, y

una ecuación diferencial parcial lineal que tiene, como solución, una función de campo de dispersión que es una función de un campo donde la onda dispersa se genera en cada punto en un espacio que tiene el mismo orden que el número de las variables independientes, caracterizado por que

en la etapa de irradiación y la etapa de recepción, un elemento de antena de transmisión que radia la onda al objeto de destino y un elemento de antena de recepción que recibe la onda dispersa se mueven en un par, y

en donde se utiliza la tomografía de dispersión según un método monoestático en el método de obtención de imágenes, y

la forma indicada por el modelo de análisis es una forma de un cono, o de un cono sustancial que tiene una generatriz curva o de una pirámide asimétrica, de modo que,

cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma del cono,

la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (A), y en donde, en la etapa de reconstrucción de la imagen, la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino se reconstruye utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (B), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con respecto a 0: [Mat. 1]

aquí, x es una coordenada x de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; y es una coordenada y de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; z es una coordenada z de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; (X, Y, Z) es una coordenada en un caso donde se establece un vértice del cono en el origen, se establece una dirección dirigida desde el origen hacia el centro de una base del cono en una dirección Z, se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base se establece en una dirección X y una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base y ortogonal a la dirección X en una dirección Y; p es una función de la permitividad; $ es la función de reconstrucción; $r es una función que satisface $ (x, y, ⁰, k) = $r (y, k) 5 (x); kx, ky, y kz son, respectivamente, componentes x, y, z de un número de onda; k es un número de onda de tiempo; y ⁰es un ángulo de rotación con un eje del cono como eje de rotación, cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma del cono sustancial que tiene una generatriz curva,

la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (C), y en donde, en la etapa de reconstrucción de la imagen, la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino se reconstruye utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (D), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con respecto a 0: [Mat. 3]

aquí, x es una coordenada x de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; y es una coordenada y de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; z es una coordenada z de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; (X, Y, Z) es una coordenada en un caso donde se establece un vértice del cono sustancial en el origen, se establece una dirección dirigida desde el origen hacia el centro de una base del cono sustancial en una dirección Z, se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base en una dirección X y se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base y ortogonal a la dirección X en una dirección Y; p es una función de la permitividad; $ es la función de reconstrucción; a⁰es un coeficiente; kx, ky, y kz son, respectivamente, componentes x, y, z de un número de onda; k es un número de onda de tiempo; y ⁰es un ángulo de rotación con un eje del cono sustancial como eje de rotación, cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma de la pirámide asimétrica, la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (F), en un caso donde cada una de ,^ n y Z, es una variable que satisface la siguiente Ecuación (E), y en donde, en la etapa de reconstrucción de la imagen, la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino se reconstruye utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (G), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con respecto a 0:

[Mat. 5]

kx = — f eos 0 — r] sin 6

ky = (£ sin 9 — 7] eos tí) eos a (í?) — ^sin a (tí)

kz = (f sin Q — rj eos tí) sin a (tí) f eos a (tí)

(E)

[Mat. ⁶]

[Mat. 7]

2tt

?{X,Y,Z) = J pix,y,z,ff)d6

0

( G )

aquí, x es una coordenada x de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; y es una coordenada y de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; z es una coordenada z de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; (X, Y, Z) es una coordenada en un caso donde se establece un vértice de la pirámide en el origen, se establece una dirección dirigida desde el origen hacia el centro de una base de la pirámide en una dirección Z, se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base en una dirección X, y se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base y ortogonal a la dirección X en una dirección Y; p es una función de la permitividad; $ es la función de reconstrucción; $^res una función que satisface $ (x, y, ⁰, k) = $^r(y, k) ⁸(x); ae es un coeficiente; kx, ky, y kz son, respectivamente, componentes x, y, z de un número de onda; k es un número de onda de tiempo; e es un ángulo de rotación con un eje de la pirámide como eje de rotación; y a es un ángulo inclinado con la dirección Z como referencia.

2. Método de obtención de imágenes según la reivindicación 1,

en donde el elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción se mueven íntegramente a lo largo de una línea correspondiente a una generatriz del cono, cuando la función de obtención de imágenes se expresa mediante la Ecuación (A), o una generatriz curva del cono sustancial, cuando la función de obtención de imágenes se expresa mediante la Ecuación (C) o una generatriz de la pirámide asimétrica, cuando la función de obtención de imágenes se expresa mediante la Ecuación (F), respectivamente, en el objeto de destino.

3. Método de obtención de imágenes según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2,

en donde, en la etapa de irradiación, la onda se irradia al objeto de destino, utilizando una sonda en la que el elemento de antena de recepción y el elemento de antena de transmisión se proporcionan íntegramente y una parte de absorción de onda eléctrica está situada entre el elemento de antena de recepción y el elemento de antena de transmisión, y

en donde, en la etapa de recepción, la onda dispersa se recibe utilizando la sonda.

4. Método de obtención de imágenes según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,

en donde la onda es una microonda.

5. Método de obtención de imágenes según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

en donde la onda es una onda de pulso o una onda periódica con una frecuencia predeterminada.

6. Aparato de obtención de imágenes, que comprende:

un elemento de antena de transmisión configurado para irradiar una onda a un objeto de destino; un elemento de antena de recepción que está configurado para recibir una onda dispersa, como resultado de que la onda radiada desde el elemento de antena de transmisión se disperse en el objeto de destino; y

una unidad de reconstrucción de imágenes que está configurada para reconstruir una imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, basándose en datos de onda dispersa que indican la onda dispersa recibida por el elemento de antena de recepción,

en donde la unidad de reconstrucción de imágenes está configurada para:

obtener una función de reconstrucción para reconstruir la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, resolviendo una ecuación diferencial parcial utilizando los datos de onda dispersa y un modelo de análisis que indica una forma, obtener una función de obtención de imágenes que es un valor limitante de una variable de tiempo de la función de reconstrucción, y

reconstruir la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, utilizando la función de obtención de imágenes,

en donde la ecuación diferencial parcial es

una ecuación satisfecha por la función de reconstrucción,

expresada utilizando variables independientes que indican posiciones de un punto de transmisión y un punto de recepción que están situados en la misma posición en el objeto de destino, y

una ecuación diferencial parcial lineal que tiene, como solución, una función de campo de dispersión que es una función de un campo donde la onda dispersa se genera en cada punto en un espacio que tiene el mismo orden que el número de las variables independientes,

caracterizado por que, el aparato de obtención de imágenes comprende, además:-el elemento de antena de transmisión, dispuesto para irradiar la onda al objeto de destino, y el elemento de antena de recepción, dispuesto para recibir la onda dispersa, que están configurados para moverse en un par, y

en donde el aparato de obtención de imágenes está configurado para utilizar tomografía de dispersión según un método monoestático, y

la forma indicada por el modelo de análisis es una forma de un cono, O de un cono sustancial que tiene una generatriz curva, O de una pirámide asimétrica, de modo que, cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma del cono,

la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (A), y en donde la unidad de reconstrucción de imágenes está configurada para reconstruir la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (B), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con respecto a ⁰:

[Mat. ⁸]

[Mat. 9]

2 jt

^?(X,Y,Z)=

0 ^p(x,y,z,0)d0

(B)

aquí, x es una coordenada x de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; y es una coordenada y de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; z es una coordenada z de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; (X, Y, Z) es una coordenada en un caso donde se establece un vértice del cono en el origen, se establece una dirección dirigida desde el origen hacia el centro de una base del cono en una dirección Z, se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base en una dirección X y se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base y ortogonal a la dirección X en una dirección Y; p es una función de la permitividad; $ es la función de reconstrucción; $^res una función que satisface $ (x, y, ⁰, k) = $r (y, k) 5 (x); kx, ky, y kz son, respectivamente, componentes x, y, z de un número de onda; k es un número de onda de tiempo; y ⁰es un ángulo de rotación con un eje del cono como eje de rotación,

cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma del cono sustancial que tiene una generatriz curva,

la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (C), y en donde la unidad de reconstrucción de imágenes está configurada para reconstruir la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (D), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con respecto a ⁰:

[Mat. 10]

aquí, x es una coordenada x de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; y es una coordenada y de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; z es una coordenada z de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; (X, Y, Z) es una coordenada en un caso donde se establece un vértice del cono sustancial en el origen, se establece una dirección dirigida desde el origen hacia el centro de una base del cono sustancial en una dirección Z, se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base en una dirección X y se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base y ortogonal a la dirección X en una dirección Y; p es una función de la permitividad; $ es la función de reconstrucción; ae es un coeficiente; kx, ky, y kz son, respectivamente, componentes x, y, z de un número de onda; k es un número de onda de tiempo; y e es un ángulo de rotación con un eje del cono sustancial como eje de rotación,

cuando la forma indicada por el modelo de análisis es una forma de una pirámide asimétrica,

la función de obtención de imágenes se expresa mediante la siguiente Ecuación (F), en un caso donde cada una de ,^ n y Z, es una variable que satisface la siguiente Ecuación (E), y

en donde la unidad de reconstrucción de imágenes está configurada para reconstruir la imagen con respecto a la información interna del objeto de destino, utilizando una función expresada por la siguiente Ecuación (G), que se obtiene integrando la función de obtención de imágenes con respecto a e:

[Mat. 12]

(E)

[Mat. 13]

aquí, x es una coordenada x de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; y es una coordenada y de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; z es una coordenada z de cada una de las posiciones del punto de transmisión y del punto de recepción; (X, Y, Z) es una coordenada en un caso donde se establece un vértice de la pirámide en el origen, se establece una dirección dirigida desde el origen hacia el centro de una base de la pirámide en una dirección Z, se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base en una dirección X, y se establece una dirección que pasa a través del origen en paralelo a la base y ortogonal a la dirección X en una dirección Y; p es una función de la permitividad; $ es la función de reconstrucción; $r es una función que satisface $ (x, y, ⁰, k) = $R (y, k) 5 (x); ae es un coeficiente; kx, ky, y kz son, respectivamente, componentes x, y, z de un número de onda; k es un número de onda de tiempo; e es un ángulo de rotación con un eje de la pirámide como eje de rotación; y a es un ángulo inclinado con la dirección Z como referencia.

Aparato de obtención de imágenes según la reivindicación ⁶,

en donde el elemento de antena de transmisión y el elemento de antena de recepción están configurados para moverse íntegramente a lo largo de una línea correspondiente a una generatriz del cono, cuando la función de obtención de imágenes se expresa mediante la Ecuación (A), o una generatriz curva del cono sustancial, cuando la función de obtención de imágenes se expresa mediante la Ecuación (C) o una generatriz de la pirámide asimétrica, cuando la función de obtención de imágenes se expresa mediante la Ecuación (F), respectivamente, en el objeto de destino.

⁸. Aparato de obtención de imágenes según una cualquiera de las reivindicaciones ⁶o 7, que comprende, además:

una sonda en la que se proporcionan íntegramente el elemento de antena de recepción y el elemento de antena de transmisión,

estando configurada la sonda para radiar la onda al objeto de destino y para recibir la onda dispersa,

en donde una parte de absorción de onda eléctrica está situada entre el elemento de antena de recepción y el elemento de antena de transmisión.

9. Aparato de obtención de imágenes según una cualquiera de las reivindicaciones ⁶a ⁸,

en donde la onda es una microonda.

10. Aparato de obtención de imágenes según una cualquiera de las reivindicaciones ⁶a 9,

en donde la onda es una onda de pulso o una onda periódica con una frecuencia predeterminada.