JP2001507952A - 光音響胸部スキャナ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 組織内の電磁波の局在化吸収を検出することによって前記組織の三次元 体積内の組織構造を画像化する方法であって、 前記組織に近接して電磁放射源を用意するステップと、 複数の音響センサを用意するステップと、 前記組織に前記複数の音響センサを音響結合するステップと、 前記組織の三次元体積内に合成圧力波形を発生させるために前記源からの電磁 放射のパルスで以て前記組織の三次元体積を照射するステップと、 前記音響センサに到着する前記合成圧力波形を検出しかつ前記波形を表すデー タを記憶するステップと、 或る1つの点で発する圧力波形の測度を導出するために複数の検出された圧力 波形を組み合わせるステップであって、前記導出することが 前記点と或る1つの圧力センサとの距離を決定することと、 前記電磁放射のパルスの後の時間遅延である時刻に前記圧力センサによって 検出された圧力波形の変化速度に関係した値を計算することであって、前記時間 遅延は音が前記組織を通る前記距離を走行するに要する時間に等しい前記計算す ることと、 追加圧力センサと追加圧力センサ波形とについて前記決定することと前記計 算することとを繰り返すことと、 前記点で発する圧力波形の前記測度を形成するために前記計算された値を累 算することと、 によって行われる前記組み合わせるステップと、 前記組織内の構造の画像を発生するために複数の点について前記組み合わせる ステップを繰り返すステップと を含む方法。 2. 請求項1記載の方法において、 複数の音響センサを前記用意するステップが圧力波形に応答して前記圧力波形 の変化速度を表す電気出力を供給する微分音響センサを用意することを含み、 前記圧力波形内の変化速度の値を前記計算するステップが前記微分圧力センサ の前記電気出力の値を計算することを含む 方法。 3. 請求項2記載の方法において、 前記微分音響センサがアナログ信号を発生する圧電結晶を含み、及び 変化速度を表す前記電気出力を発生することが前記電気出力を発生するために 前記アナログ信号の遅延したバージョンを前記アナログ信号と組み合わせること を含む 方法。 4. 請求項1記載の方法において、遅延した圧力波形の変化速度に関係した 値を計算することが前記変化速度に関係した値を発生するために前記遅延に比例 した係数を前記変化速度に乗じることを更に含み、 それによって前記点から発した音響エネルギーの拡散を補償する 方法。 5. 請求項1記載の方法において、前記複数のセンサを用意するステップが 面を用意しかつ前記面を横断して平等に間隔を取って前記センサを位置決めする ことを含む方法。 6. 請求項5記載の方法において、前記組織を前記照射するステップと前記 圧力波形を検出するステップとが前記面と前記センサとが第1位置にある間に遂 行され、かつ前記方法であって、 第2位置へ前記面と前記センサとを移動させるステップと、 前記照射するステップを繰り返すステップと、 前記検出するステップを繰り返すステップと、 前記組織の前記画像を発生するために前記第1位置と前記第2位置とにおいて 前記センサによって収集された波形を組み合わせるステップと を更に含む方法。 7. 請求項6記載の方法において、前記面を移動させるステップが直線状に 前記面を移動させることを含む方法。 8. 請求項6記載の方法であって、前記面と前記センサと同期して前記電磁 用放射源を移動させることを更に含む方法。 9. 請求項6記載の方法において、前記面を移動させることが前記面を回転 させることを含む方法。 10. 請求項9記載の方法において、前記センサがら旋経路に沿って前記面 上に位置決めされる方法。 11. 請求項1記載の方法であって、音響結合媒体に前記センサを浸すこと を更に含み、前記音響結合媒体内へ入射する音響波の前記組織からの反射を減少 させるために前記音響結合媒体が前記組織の音響特性インピーダンスと実質的に 類似している音響特性インピーダンスを有する方法。 12. 請求項11記載の方法であって、 前記音響結合媒体を収容する柔軟性薄膜を用意することと、 前記組織から前記音響結合媒体へ音響波を結合するために前記薄膜へ前記組織 を押し当てることと を更に含む方法。 13. 請求項1記載の方法であって、電磁結合媒体に前記電磁放射源を浸す ことを更に含み、前記組織内へ入射する電磁波の前記電磁結合媒体からの反射を 減少させるために前記電磁結合媒体が前記組織の電磁特性インピーダンスと実質 的に類似している電磁特性インピーダンスを有する方法。 14. 請求項13記載の方法であって、 前記電磁結合媒体を収容する柔軟性薄膜を用意することと、 前記電磁結合媒体から前記組織内へ電磁波を結合するために前記薄膜へ前記組 織を押し当てることと を更に含む方法。 15. 請求項11記載の方法であって、 前記音響結合媒体に前記電磁放射源を浸すことを更に含み、 前記組織内へ入射する電磁波の前記音響結合媒体からの反射を減少させるため に前記音響結合媒体が前記組織の特性電磁インピーダンスと実質的に類似してい る特性電磁インピーダンスを有する方法。 16. 請求項1記載の方法において、前記組織を照射するステップが近赤外 帯域でのレーザ発生電磁放射で以て前記組織を照射することを含む方法。 17. 請求項1記載の方法において、前記組織を前記照射するステップがX 線フラッシュ・ランプで以て前記組織を照射することを含む方法。 18. 請求項1記載の方法において、前記組織を前記照射するステップがマ イクロ波周波数放射を発生する導電コイルで以て前記組織を照射することを含む 方法。 19. 請求項18記載の方法において、前記マイクロ波周波数が実質的に4 33MHzである方法。 20. 請求項18記載の方法において、前記マイクロ波周波数が実質的に9 15MHzである方法。 21. 組織内の電磁波の局在化吸収を検出することによって組織構造を画像 化する方法であって、 前記組織に近接して電磁放射源を用意するステップと、 面を用意しかつ前記面を横断して複数の音響センサを位置決めするステップと 、 前記組織に前記複数の音響センサを音響結合するステップと、 前記面と前記センサとを第1位置に位置決めするステップと、 前記組織内に合成圧力波形を発生させるために前記源からの電磁放射のパルス で以て前記組織を照射するステップと、 前記音響センサに到着する前記合成圧力波形を検出しかつ前記波形を表すデー タを記憶するステップと、 第2位置へ前記面と前記センサとを移動させるステップと、 前記照射するステップを繰り返すステップと、 前記検出するステップを繰り返すステップと、 前記音響センサから距離を取った或る1つの点で発する圧力波形の測度を導出 するために前記第1位置と前記第2位置とで前記センサによって収集された複数 の前記検出された圧力波形を組み合わせるステップと 前記組織内の構造の画像を発生するために複数の点について前記組み合わせる ステップを繰り返すステップと を含む方法。 22. 請求項21記載の方法において、第2位置へ前記面と前記センサとを 前記移動させるステップが前記面と前記センサとを回転させることを含む方法。 23. 請求項22記載の方法において、前記センサがら旋経路に沿って前記面 上に配置される方法。 24. 組織内の電磁波の局在化吸収を検出することによって組織構造を画像 化する方法であって、 前記組織の近労に結合媒体を用意するステップと、 前記結合媒体を閉じ込める柔軟性薄膜を用意するステップと、 前記組織に近接して電磁放射源を用意するステップと、 前記組織に近接して複数の音響センサを用意するステップと、 前記電磁放射源と前記センサとの少なくとも1つが前記結合媒体に浸されるこ とと、 前記結合媒体に前記組織を結合するために前記薄膜へ前記組織を押し当てるス テップと 前記組織内に合成圧力波形を発生させるために前記源からの電磁放射のパルス で以て前記組織を照射するステップと、 前記音響センサに到着する前記合成圧力波形を検出しかつ前記波形を表すデー タを記憶するステップと、 前記音響センサから距離を取った或る1つの点で発する圧力波形の測度を導出 するために複数の前記検出された圧力波形を組み合わせるステップと、 前記組織内の構造の画像を発生するために複数の点について前記組み合わせる ステップを繰り返すステップと を含む方法。 25. 組織内の電磁波の局在化吸収を検出することによって組織構造を画像 化する方法であって、 音響結合媒体内へ入射する音響波の前記組織からの反射を減少させるために前 記組織の音響特性インピーダンスと実質的に類似している音響特性インピーダン スを有する音響結合媒体を前記組織に隣接して用意するステップと、 複数の音響センサを用意しかつ前記組織に前記複数の音響センサを音響結合 するために前記音響結合媒体に前記センサを浸すステップと、 前記組織に隣接して電磁結合媒体を用意するステップであって、前記組織内へ 入射する電磁波の前記電磁結合媒体からの反射を減少させるために前記電磁結合 媒体が前記組織の電磁特性インピーダンスと実質的に類似している電磁特性イン ピーダンスを有する前記電磁結合媒体を前記用意するステップと、 前記組織に近接して電磁放射源を用意しかつ前記組織に前記電磁放射源を電磁 結合するために前記電磁結合媒体に前記源を浸すステップと、 前記組織内に合成圧力波形を発生させるために前記源からの電磁放射のパルス で以て前記組織を照射するステップと、 前記音響センサに到着する前記合成圧力波形を検出しかつ前記波形を表すデー タを記憶するステップと、 前記音響センサから距離を取った或る1つの点で発する圧力波形の測度を導出 するために複数の前記検出された圧力波形を組み合わせるステップと、 前記組織内の構造の画像を発生するために複数の点について前記組み合わせる ステップを繰り返すステップと を含む方法。 26. 組織内の電磁波の局在化吸収を検出することによって前記組織の三次 元体積内の組織構造を画像化する装置であって、 電磁放射源と、 面を横断して配列された複数の音響センサであって、前記面が前記組織に音響 結合されている前記複数の音響センサと、 前記組織の三次元体積内に合成圧力波形を発生させるために前記三次元体積を 照射する前記電磁放射源から電磁放射のパルスを発生するように前記電磁放射源 をパルス駆動する電力回路と、 前記音響センサに到着する前記合成圧力波形を検出し、前記波形を表すデータ を記憶し、前記画像を形成するためにいくつもの点の各々で発する圧力波形の測 度を導出するように複数の検出された圧力波形を組み合わせる計算回路であって 、前記導出することが、各点について前記点と或る1つの圧力センサとの距離を 決定し、前記電磁放射のパルスの後の時間遅延である時刻に前記圧力センサによ っ て検出された圧力波形の変化速度に関係した値を計算することによって行われ、 前記時間遅延は音が前記組織を通る前記距離を走行するに要する時間に等しい前 記計算回路であって、追加圧力センサと追加圧力センサ波形とについて前記決定 しかつ前記計算することを繰り返し、かつ前記点で発する圧力波形の前記測度を 形成するために前記計算された値を累算する前記計算回路と を含む装置。 27. 請求項26記載の装置において、前記センサが前記電磁放射のパルス の持続時間にわたって音が組織内を走行する距離の1/4より小さい最大寸法を 有する圧電トランスジューサである装置。 28. 請求項26記載の装置において、前記センサが前記面を横断して平等 に間隔を取っている装置。 29. 請求項26記載の装置であって、前記組織の前記画像を発生するため に前記面と前記センサとを移動させるように前記面に結合されたモータを更に含 む装置。 30. 請求項29記載の装置であって、前記モータが直線状に前記面を移動 させる装置。 31. 請求項30記載の装置であって、前記面と前記センサと同期して前記 電磁放射源を移動させるために前記源に結合された第2モータを更に含む装置。 32. 請求項29記載の装置において、前記モータが前記面を回転させる装 置。 33. 請求項32記載の装置において、前記センサがら旋経路に沿って前記 面上に位置決めされる装置。 34. 請求項26記載の装置であって、音響結合媒体を閉じ込めるタンクを 更に含み、前記面と前記センサとが前記タンクに浸される装置。 35. 請求項34記載の装置において、前記タンクが開放頂面を含み、それ によって前記組織が前記音響結合媒体に受け入れられる装置。 36. 請求項34記載の装置において、前記タンクが前記音響結合媒体を収 容するように前記タンクを閉じ込める柔軟性薄膜カバーを更に含み、それによっ て、前記音響結合媒体から前記組織内へ音響波を結合するように前記柔軟性薄膜 に前記組織が押し当てられる装置。 37. 請求項34記載の装置であって、音響結合媒体を閉じ込める第2タン クを更に含む装置。 38. 請求項37記載の装置において、前記第2タンクが前記電磁結合媒体 を収容するように前記タンクを閉じ込める柔軟性薄膜カバーを更に含み、それに よって前記電磁結合媒体から前記組織内へ電磁波を結合するように前記組織が前 記柔軟性薄膜上へ押し当てられる装置。 39. 請求項34記載の装置において、前記電磁放射源が前記タンクの内側 に位置決めされかつ前記音響結合媒体に浸され、 それによって前記組織内へ入射する電磁波の前記音響結合媒体からの反射を減 少させるために前記媒体が前記組織の特性電磁インピーダンスと実質的に類似し ている特性電磁インピーダンスを有するように前記タンク内の前記媒体が選択さ れる装置。 40. 請求項26記載の装置において、前記電磁放射源がレーザである装置 。 41. 請求項40記載の装置において、前記レーザが近赤外帯域で電磁放射 を発射する装置。 42. 請求項40記載の装置において、前記レーザがNd:YAGレーザで ある装置。 43. 請求項26記載の装置において、前記電磁放射源がフラッシュ・ラン プである装置。 44. 請求項43記載の装置において、前記フラッシュ・ランプがキセノン ・フラッシュ・ランプである装置。 45. 請求項26記載の装置において、前記電磁放射源が導電コイルである 装置。 46. 請求項45記載の装置において、前記電力回路がマイクロ波周波数で 前記コイルをパルスする装置。 47. 請求項46記載の装置において、前記マイクロ波周波数が実質的に4 33MHzである装置。 48. 請求項46記載の装置において、前記マイクロ波周波数が実質的に9 15MHzである装置。 49. 組織内の電磁波の局在化吸収を検出することによって組織構造を画像 化する装置であって、 電磁放射源と、 面を横断して配列された複数の音響センサであって、前記面が前記組織に音響 結合されている前記複数の音響センサと、 前記面と前記センサとを移動させるために前記面に結合されたモータと、 前記組織内の前記電磁放射源から電磁放射のパルスを発生するように前記電磁 放射源をパルス駆動する電力回路と、 前記センサが多数の異なる位置にあるとき前記音響センサに到着する合成圧力 波形を検出し、前記波形を表すデータを記憶し、画像を導出するために複数の前 記検出された圧力波形を組み合わせる計算回路であって、前記画像内の点が前記 組織内の点で発する圧力波形の測度を組み合わせることによって導出される前記 計算回路と を含む装置。 50. 請求項49記載の装置であって、前記モータが前記面を回転させるこ とによって前記面を移動させる装置。 51. 請求項50記載の装置において、前記センサがら旋経路に沿って前記 面を横断して配列される装置。 52. 組織内の電磁波の局在化吸収を検出することによって前記組織の三次 元体積内の組織構造を画像化する装置であって、 電磁放射源と、 面を横断して配列された複数の音響センサであって、前記面が前記組織に音響 結合されている前記複数の音響センサと、 前記組織の三次元体積内に合成圧力波形を発生させるために前記組織の三次元 体積を照射する前記電磁放射源から電磁放射のパルスを発生するように前記電磁 放射源をパルスする電力回路と、 結合媒体を収容するタンクであって、前記電磁放射源と前記面との少なくとも 1つが前記タンク内の前記結合媒体に浸される前記タンクと、 前記結合媒体を収容するように前記タンクを閉じ込める柔軟性薄膜であって、 それによって前記結合媒体に結合するように前記組織が前記柔軟性薄膜に押し当 てられる前記柔軟性薄膜と、 前記音響センサに到着する合成圧力波形を検出し、前記波形を表すデータを記 憶し、画像を導出するために複数の前記検出された圧力波形を組み合わせる計算 回路であって、前記画像内の点が前記組織内の点で発する圧力波形の測度を組み 合わせることによって導出される前記計算回路と を含む装置。 53. 組織内の電磁波の局在化吸収を検出することによって組織構造を画像 化する装置であって、 音響結合媒体内へ入射する音響波の前記組織からの反射を減少させるために前 記組織の音響特性インピーダンスと実質的に類似している音響特性インピーダン スを有する前記音響結合媒体を含む第1タンクと、 前記組織内へ入射する電磁波の電磁結合媒体からの反射を減少させるために前 記組織の電磁特性インピーダンスと実質的に類似している電磁特性インピーダン スを有する前記電磁結合媒体を含む第2タンクと、 前記第1タンク内に位置決めされかつ前記音響結合媒体に浸された複数の音響 センサと、 前記第2タンク内に位置決めされかつ前記電磁結合媒体に浸せきされた電磁放 射源と、 前記組織内に前記電磁放射源からの電磁放射のパルスを発生するように前記電 磁放射源をパルス駆動する電力回路と、 前記音響センサに到着する合成圧力波形を検出し、前記波形を表すデータを記 憶し、画像を導出するために複数の前記検出された圧力波形を組み合わせる計算 回路であって、前記画像内の点が前記組織内の点で発する圧力波形の測度を組み 合わせることによって導出される前記計算回路と を含む装置。 54. 請求項53記載の装置において、前記タンクの少なくとも1つが前記 結合媒体を収容するように前記タンクを閉じ込める柔軟性薄膜カバーを更に含み 、 それによって前記結合媒体に前記組織を結合するように前記組織が前記柔軟性薄 膜に押し当てられる装置。 55. 組織内の電磁波の局在化吸収を検出することによって組織構造を画像 化する装置であって、 音響結合媒体内へ入射する音響波の前記組織からの反射を減少させるために前 記組織の音響特性インピーダンスと実質的に類似している音響特性インピーダン スを有し、かつ前記組織内へ入射する電磁波の電磁結合媒体からの反射を減少さ せるために前記組織の電磁特性インピーダンスと実質的に類似している電磁特性 インピーダンスを有する結合媒体を収容するタンクと、 前記タンク内側に位置決めされかつ前記結合媒体に浸された電磁放射源と、 前記タンク内側に位置決めされかつ前記結合媒体に浸された複数の音響センサ と、 前記組織内に前記電磁放射源からの電磁放射のパルスを発生するように前記電 磁放射源をパルス駆動する電力回路と、 前記音響センサに到着する合成圧力波形を検出し、前記波形を表すデータを記 憶し、画像を導出するために複数の前記検出された圧力波形を組み合わせる計算 回路であって、前記画像内の点が前記組織内の点で発する圧力波形の測度を組み 合わせることによって導出される前記計算回路と を含む装置。
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