JP2009540904A - 光音響及び超音波合成撮像器のタイミング制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
タイミング制御装置の動作:
この例では、1つのタイミング制御装置を使用する。タイミング制御装置によって生成される信号のタイミングは図2に略示する。信号Aはレーザ・トリガ制御信号であり、信号Bは超音波発信を制御し、信号Cは受信ビーム形成器制御信号である。信号Aは、特定の周波数(例えば、10Hz:D1=100ms)で生じる。D2は、レーザのトリガと、次の超音波発信との間の遅延である。D2=(レーザ・トリガと、標本の照射との間の時間)+(超音波が標本からトランスデューサに伝搬するために必要な時間)+(光音響(PA)デッドタイム)である。
D3=(パルスエコー発信間の時間)=2d/c+(パルスエコー・デッドタイム)
になる。ここで、dは最大撮像深度であり、cは標本内の音速である。例えば、d=10cm、c=1540m/sの場合、2d/c=130μsになる。パルスエコー・デッドタイムにより、規定された撮像領域よりも深い、標本の部分からの反響又は反射が、パルスエコー信号の出力内にあいまいに表されないことが確実になる。
タイミング制御装置の構成を図3に示す。図4は、タイミング制御装置のハードウェア実現形態の遅延時間を示す。例示的な実施例では、クロックは約40MHzの周期(クロック時間(Tc)=25ns)を有する。カウンタ1は、周波数分割器として機能し、D1/Tcの値までカウントし、次いでその出力でパルスを生成する。したがって、出力はD1の周期を有する。出力信号は、D3の値を有する遅延素子によって遅延させる。この遅延信号は、信号A(レーザ・トリガ信号)である。
Claims (25)
- 合成撮像システムであって、
光音響撮像システムと、
超音波撮像システムと、
信号干渉が阻止されるように撮像システムのタイミングを制御するよう適合された、前記光音響撮像システム及び前記超音波撮像システムと通信する少なくとも1つのタイミング制御装置とを備える合成撮像システム。 - 合成撮像システムであって、
光音響信号を生成する手段と、
(i)超音波を発信し、(ii)前記超音波から生成される超音波信号を受信し、
(iii)光音響信号手段から生成される光音響信号を受信するよう適合された少なくとも第1のトランスデューサと、
光音響信号手段及びトランスデューサと通信するよう適合されたタイミング制御装置とを備え、前記タイミング制御装置は、信号干渉が阻止されるように前記光音響信号手段及び前記トランスデューサのタイミングを制御するよう適合される合成撮像システム。 - 撮像システムであって、
光音響信号を生成する手段と、
(i)超音波を発信し、(ii)前記超音波から生成される超音波信号を受信し、
(iii)光音響信号手段から生成される光音響信号を受信するよう適合された少なくとも第1のトランスデューサと、
(i)時間基準信号を生成するよう適合された少なくとも1つのクロック、(ii)前記光音響信号手段、及び(iii)トランスデューサと通信するよう適合されたタイミング制御装置とを備え、前記タイミング制御装置は、(i)前記超音波が前記光音響信号間に発信されるように前記光音響信号のタイミング及び前記超音波のタイミングを制御し、(ii)前記超音波信号と前記光音響信号との間の信号干渉が阻止されるよう適合される撮像システム。 - 請求項3記載のシステムであって、前記光音響信号手段は、標本内に光音響信号を生成するよう適合された照射システムによって実現されるシステム。
- 請求項4記載のシステムであって、前記照射システムはエネルギ・ビームによって特徴付けられるシステム。
- 請求項5記載のシステムであって、前記エネルギ・ビームは、標本を照射するよう適合された光発出システムに結合されるレーザであり、ミラー及び発散レンズを有する前記光発出システムは、前記ビームの領域を増加させて前記標本を更に照射するよう適合されたシステム。
- 請求項5記載のシステムであって、前記エネルギ・ビームは、導波管伝達システムに結合されたマイクロ波パルス周波数放射源であるシステム。
- 請求項3記載のシステムであって、前記超音波は、集束ビーム、誘導された平面波、有限回折ビーム、合成開口ビーム、及びそれらの組合せを有する群から選択される構成の形態を呈することが可能であるシステム。
- 請求項5記載のシステムであって、前記超音波信号及び前記光音響信号は、超音波画像及び光音響画像それぞれを生成するよう適合されたシステム。
- 請求項9記載のシステムであって、前記超音波画像及び前記光音響画像が合成され、表示システム上に表示されるシステム。
- 請求項5記載のシステムであって、前記タイミング制御装置は、(i)前記照射システムと通信するよう適合された信号A、(ii)発信ビーム形成器と通信するよう適合された信号B、及び(iii)受信ビーム形成器と通信するよう適合された信号Cによって特徴付けられる複数の通信信号を生成するよう適合されたシステム。
- 請求項11記載のシステムであって、前記トランスデューサは圧電素子アレイを有し、前記発信ビーム形成器は、前記圧電素子アレイと通信するよう適合されるシステム。
- 請求項12記載のシステムであって、前記トランスデューサ、前記発信ビーム形成器、及び前記受信ビーム形成器の間での通信を容易にするよう適合された多重化器(MUX)を有するシステム。
- 請求項13記載のシステムであって、前記受信ビーム形成器は、前記圧電素子アレイそれぞれからの信号を記憶するよう適合され、前記信号がどのようにして生成されたかに応じて適切な処理を施すシステム。
- 請求項14記載のシステムであって、前記受信ビーム形成器は、前記超音波画像及び前記光音響画像それぞれを記憶するよう適合された超音波フレーム・バッファ及び光音響フレーム・バッファに前記信号を発信するよう適合され、フレーム・バッファは、合成画像を生成するよう適合された画像合成器に画像を発信するよう適合され、前記画像合成器は、合成画像を表示するよう適合された表示システムに前記合成画像を発信するよう適合されるシステム。
- 請求項11記載のシステムであって、前記タイミング制御装置は、
(i)(a)クロックと通信し、(b)第1の周波数分割器であり、第1の出力パルスを生成するD1/Tcの値までカウントし、前記第1の出力パルスの第1の部分を遅延期間D3だけ遅延させ、前記遅延出力パルスの第1の部分が信号Aであり、前記遅延出力パルスの第2の部分を、信号Cを生成するモノステーブル2の期間D5だけ更に遅延させ、(c)モノステーブル1の期間D2だけ、前記第1の出力パルスの第2の部分を遅延させるよう適合されたカウンタ1と、
(ii)(a)前記クロックと通信し、(b)モノステーブル1から、遅延出力パルスの第1の部分を受信し、(c)第2の周波数分割器であり、第2の出力パルスを生成するD3/Tcの値までカウントするよう適合されたカウンタ2と、
(iii)(a)カウンタ2出力パルス、及び(b)信号Bを生成するモノステーブル1遅延出力パルスの第2の部分を受信するよう適合されたANDゲートとを含むシステム。 - 請求項3記載のシステムであって、前記トランスデューサは、単一の集束エレメント、エレメント・アレイ、合成開口アレイ、マイクロビーム形成アレイ、及びそれらの組合せを含む群から選択することが可能であるシステム。
- 請求項17記載のシステムであって、前記合成開口アレイは、前記合成開口アレイを標本上の別々の位置に移動させ、位置それぞれにおいて測定を行うことにより、前記超音波信号を形成するよう適合されたシステム。
- 請求項3記載のシステムであって、複数の測定値の組を有する前記超音波信号を生成するよう適合された複数のトランスデューサが使用され、前記タイミング制御装置は、前記複数の測定値の組間の音響干渉を阻止するために使用するよう適合されるシステム。
- 請求項16記載のシステムであって、前記タイミング制御装置は、信号干渉が阻止されるような複数の遅延時間を生成するようプログラムされるよう適合されるシステム。
- 請求項3記載のシステムであって、前記タイミング制御装置は、脈管構造、甲状腺、皮膚、胸、肢及びそれらの組合せを含む群のうちの構成要素の医療撮像に適用するよう適合されたシステム。
- 撮像システムであって、
光音響信号を生成する手段と、
超音波信号を生成する手段と、
前記光音響信号及び前記超音波信号を受信するよう適合された受信手段と、(i)時間基準信号を生成するよう適合された少なくとも第1のクロック、(ii)光音響信号手段、
(iii)超音波信号手段、及び(iv)前記受信手段と通信するよう適合されたタイミング制御装置とを備え、前記タイミング制御装置は、前記光音響信号生成手段のタイミング及び前記超音波信号生成手段のタイミングを制御して、前記超音波信号と前記光音響信号との間の信号干渉を阻止するよう適合された撮像システム。 - 請求項22記載の撮像システムであって、
前記光音響信号を生成する手段は標本を照射するよう適合された照射システムであり、
前記超音波信号を生成する手段は、超音波を前記標本に発信するよう適合された少なくとも第1のトランスデューサであり、
前記受信手段は、(i)前記超音波信号の少なくとも一部分を受信するよう適合された少なくとも第2のトランスデューサと、(ii)前記光音響信号の少なくとも一部分を受信するよう適合された少なくとも第3のトランスデューサとを含む撮像システム。 - 撮像システムであって、
少なくとも1つの光音響撮像システムを少なくとも1つの超音波撮像システムと合成することによって実現される合成撮像システムであって、前記光音響撮像システムは光音響信号を生成するよう適合され、前記超音波撮像システムは超音波信号を生成するよう適合される合成撮像システムと、
前記光音響撮像システム及び前記超音波撮像システムのタイミングを制御するよう適合された少なくとも第1のタイミング制御装置であって、前記超音波信号は、前記トランスデューサにより、前記光音響信号間に受信され、前記超音波信号及び前記光音響信号は超音波画像及び光音響画像を生成するよう適合される撮像システム。 - 標本の、光音響及び超音波の合成画像を生成する方法であって、
(i)光音響信号を生成するよう適合された照射システム、(ii)超音波を生成するよう適合された超音波撮像手段、及び(iii)受信ビーム形成器と通信するよう適合されたタイミング制御装置をプログラムする工程と、
前記照射システムにより、標本を照射し、少なくとも1つの信号受信手段により、前記光音響信号を受信する工程と、
前記超音波を前記標本に発信し、前記超音波から生じる超音波信号を前記少なくとも1つの信号受信手段によって受信する工程であって、前記受信手段は前記受信ビーム形成器と通信し、前記受信ビーム形成器は前記超音波信号及び前記光音響信号を処理し、前記処理は、光音響画像及び超音波画像を生成するよう適合される工程と、
前記光音響画像及び前記超音波画像を表示システムに発信する工程とを含む方法。
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