JP2016123520A - 治療装置 - Google Patents
治療装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016123520A JP2016123520A JP2014265102A JP2014265102A JP2016123520A JP 2016123520 A JP2016123520 A JP 2016123520A JP 2014265102 A JP2014265102 A JP 2014265102A JP 2014265102 A JP2014265102 A JP 2014265102A JP 2016123520 A JP2016123520 A JP 2016123520A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- subject
- unit
- characteristic information
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
- A61F7/08—Warming pads, pans or mats; Hot-water bottles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
- A61B5/0036—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room including treatment, e.g., using an implantable medical device, ablating, ventilating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0075—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0093—Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy
- A61B5/0095—Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy by applying light and detecting acoustic waves, i.e. photoacoustic measurements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
- A61F7/02—Compresses or poultices for effecting heating or cooling
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
- A61F2007/0054—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body with a closed fluid circuit, e.g. hot water
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
- A61F7/007—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body characterised by electric heating
- A61F2007/0071—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body characterised by electric heating using a resistor, e.g. near the spot to be heated
- A61F2007/0072—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body characterised by electric heating using a resistor, e.g. near the spot to be heated remote from the spot to be heated
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
- A61F7/007—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body characterised by electric heating
- A61F2007/0075—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body characterised by electric heating using a Peltier element, e.g. near the spot to be heated or cooled
- A61F2007/0076—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body characterised by electric heating using a Peltier element, e.g. near the spot to be heated or cooled remote from the spot to be heated or cooled
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
- A61F2007/0093—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body programmed
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
- A61F2007/0095—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body with a temperature indicator
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
【課題】患部の治療効果を高めることができる治療装置を提供する。
【解決手段】光源と、光源からの光を被検体に照射する照射部と、照射部が光を照射することにより被検体から伝搬する音響波を受信して電気信号を出力する受信部と、受信部から出力される電気信号に基づいて被検体の特性情報を取得する処理部と、被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、特性情報に基づいて温度調整部を制御する温度制御部と、を有する治療装置を用いる。
【選択図】図1
【解決手段】光源と、光源からの光を被検体に照射する照射部と、照射部が光を照射することにより被検体から伝搬する音響波を受信して電気信号を出力する受信部と、受信部から出力される電気信号に基づいて被検体の特性情報を取得する処理部と、被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、特性情報に基づいて温度調整部を制御する温度制御部と、を有する治療装置を用いる。
【選択図】図1
Description
本発明は、治療装置に関する。
アイシングや温熱療法やクライオキネティックスにおいて、患部を冷やしたり温めたり圧迫したりすることにより、怪我の予防や治療が行われている。例えば、特許文献1には、温度センサーで測定された患者の体温に基づき、患者の体温が予め設定した体温の時間推移に従うように昇温、保温及び降温するように温熱治療を行う装置が開示されている。
しかしながら、患部の温度からは、治療効果に寄与する患部の血液量がどの程度であるかはわからない。そのため、特許文献1のように、測定された患部の温度によって、付与する温度を制御する方法では十分な治療効果が得られない可能性がある。
本発明は上記課題に鑑み、患部の治療効果を高めることができる治療装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、光源と、前記光源からの光を被検体に照射する照射部と、前記照射部が前記光を照射することにより前記被検体から伝搬する音響波を受信して電気信号を出力する受信部と、前記受信部から出力される電気信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する処理部と、前記被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、前記特性情報に基づいて前記温度調整部を制御する温度制御部と、を有する治療装置である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、光源と、前記光源からの光を被検体に照射する照射部と、前記照射部から照射され、前記被検体を伝搬した光を受信して電気信号を出力する光検出部と、前記光検出部から出力される電気信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する処理部と、前記被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、前記特性情報に基づいて前記温度調整部を制御する温度制御部と、を有する治療装置である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、光源と、前記光源からの光を被検体に照射する照射部と、前記照射部から照射され、前記被検体を伝搬した光を受信して電気信号を出力する光検出部と、前記光検出部から出力される電気信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する処理部と、前記被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、前記特性情報に基づいて前記温度調整部を制御する温度制御部と、を有する治療装置である。
上記のように、本発明によれば、患部の治療効果を高めることができる治療装置が提供される。
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。ただし、以下に記載されている詳細な計算式、計算手順などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
本発明の装置には、被検体に近赤外線等の光(電磁波)を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体の特性情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した装置を含む。光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体の特性情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布、トータルヘモグロビン濃度分布、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。また、これらの特性情報から観察部位の炎症度合いを推定し、その情報を特性情報としてもよい。
また、複数位置の被検体の特性情報を、2次元または3次元の特性分布として取得してもよい。特性分布は被検体の特性情報を示す画像データとして生成され得る。
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。音響検出器(例えば探触子)は、被検体内で発生した音響波を受信する。
本発明の装置には、被検体に近赤外線等の光(電磁波)を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体の特性情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した装置を含む。光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体の特性情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布、トータルヘモグロビン濃度分布、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。また、これらの特性情報から観察部位の炎症度合いを推定し、その情報を特性情報としてもよい。
また、複数位置の被検体の特性情報を、2次元または3次元の特性分布として取得してもよい。特性分布は被検体の特性情報を示す画像データとして生成され得る。
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。音響検出器(例えば探触子)は、被検体内で発生した音響波を受信する。
<実施例1>
図1は、本発明の実施の形態に係る治療装置の実施例1を示すブロック図である。実施例1の治療装置100(以下「装置100」と略称する)は、単波長のパルス光11を被検体1に照射する照射部3を有する。さらに、装置100は、被検体1内の吸収体9が照射部3からの光のエネルギーを吸収して発生する光音響波10を検出してアナログ電気信号に変換するとともに、出力する音響波検出部4(受信部に対応する)を有する。さらに、装置100は、音響波検出部4から出力されるアナログ電気信号を入力し、そのアナログ電気信号を増幅するとともに、アナログ/デジタル変換してなるデジタル信号を生成して出力する信号処理装置14を有する。さらに、装置100は、信号処理装置14から出力されるデジタル信号を用いて被検体1の特性情報を算出する計算処理部5(処理部に対応する)を有する。なお、本発明に係る装置で得られる特性情報は、被検体内の血液量を反映した情報を含む。さらに装置100は、被検体1の温度を変えるために被検体1の周りに被検体1と接触するように設けられた溶媒12入りのウォーターバック2を有する。さらに、装置100は、溶媒12の温度を変えることで間接的に被検体1の温度を変える温調部6を有する。さらに、装置100は、操作者がヘモグロビン量などの被検体1の特性情報に関する目標値を入力可能な入力部7を有する。設定部としての計算処理部5は、入力部7により入力された情報に基づいて、被検体1の特性情報の目標値を設定する。さらに、装置100は、計算処理部5により得られた被検体1の特性情報と、計算処理部5により設定された特性情報の目標値とに基づいて温調部6を制御する制御部8を有する。また、装置100は、得られた被検体の特性情報や設定された特性情報の目標値等を表示する表示部を有する。
図1は、本発明の実施の形態に係る治療装置の実施例1を示すブロック図である。実施例1の治療装置100(以下「装置100」と略称する)は、単波長のパルス光11を被検体1に照射する照射部3を有する。さらに、装置100は、被検体1内の吸収体9が照射部3からの光のエネルギーを吸収して発生する光音響波10を検出してアナログ電気信号に変換するとともに、出力する音響波検出部4(受信部に対応する)を有する。さらに、装置100は、音響波検出部4から出力されるアナログ電気信号を入力し、そのアナログ電気信号を増幅するとともに、アナログ/デジタル変換してなるデジタル信号を生成して出力する信号処理装置14を有する。さらに、装置100は、信号処理装置14から出力されるデジタル信号を用いて被検体1の特性情報を算出する計算処理部5(処理部に対応する)を有する。なお、本発明に係る装置で得られる特性情報は、被検体内の血液量を反映した情報を含む。さらに装置100は、被検体1の温度を変えるために被検体1の周りに被検体1と接触するように設けられた溶媒12入りのウォーターバック2を有する。さらに、装置100は、溶媒12の温度を変えることで間接的に被検体1の温度を変える温調部6を有する。さらに、装置100は、操作者がヘモグロビン量などの被検体1の特性情報に関する目標値を入力可能な入力部7を有する。設定部としての計算処理部5は、入力部7により入力された情報に基づいて、被検体1の特性情報の目標値を設定する。さらに、装置100は、計算処理部5により得られた被検体1の特性情報と、計算処理部5により設定された特性情報の目標値とに基づいて温調部6を制御する制御部8を有する。また、装置100は、得られた被検体の特性情報や設定された特性情報の目標値等を表示する表示部を有する。
≪各構成要素の詳細について≫
上記した装置100の各構成要素について、それぞれの詳細な材料、構造、および機能を説明する。
上記した装置100の各構成要素について、それぞれの詳細な材料、構造、および機能を説明する。
(照射部)
照射部3は、図示しない照射光学系を有しており、光源15からのパルス光を照射光学系により光を広げてから被検体1に照射するようにする。光源は、5ナノ秒乃至50ナノ秒のパルス光を発生可能なものである。光源は、大きな出力が得られるレーザーが好ましい。しかしこれに限られず、光源では、レーザーのかわりに発光ダイオードなどを用いる
ことも可能である。光源に用いるレーザーは、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど種々のレーザーが適用できる。光源に用いるレーザーは、理想的には、出力が強く連続的に波長を変えられるものであって、例えばNd:YAG励起のTi:saレーザーや、アレキサンドライトレーザーがよい。光源では、異なる波長の単波長レーザーを複数保有するようにしても良い。
照射部3は、図示しない照射光学系を有しており、光源15からのパルス光を照射光学系により光を広げてから被検体1に照射するようにする。光源は、5ナノ秒乃至50ナノ秒のパルス光を発生可能なものである。光源は、大きな出力が得られるレーザーが好ましい。しかしこれに限られず、光源では、レーザーのかわりに発光ダイオードなどを用いる
ことも可能である。光源に用いるレーザーは、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど種々のレーザーが適用できる。光源に用いるレーザーは、理想的には、出力が強く連続的に波長を変えられるものであって、例えばNd:YAG励起のTi:saレーザーや、アレキサンドライトレーザーがよい。光源では、異なる波長の単波長レーザーを複数保有するようにしても良い。
照射部3は、照射光学系を用いて光源15から射出されたパルス光を被検体に照射する。照射光学系は、典型的には光を反射するミラーや光を拡大するレンズや光を拡散させる拡散板などの光学部品である。光源15からのパルス光は、このような光学部品により所望の照射光分布形状に加工されながら被検体に導かれる。しかしこれに限られず、光源15からのパルス光は、光ファイバなどの導波路などを用いて伝搬させるようにしても良い。光学部品は、光源15から発せられたパルス光が被検体1に所望の形状で照射することができるものであれば、どのようなものを用いてもかまわない。なお、パルス光は、レンズで集光させるよりも、ある程度の面積に広げる方が被検体1への安全性ならびに診断領域を広げられるという観点で好ましい。なお、照射部3では、パルス光11を、被検体1に向けて異なる方向から照射するようにしても良い。この場合には、照射部では、図示しない光照射部走査機構を設けるとともに、光照射部走査機構が被検体1に向けて異なる方向から照射するようにしても良い。
(音響波検出部)
音響波検出部4は、被検体1の表面または内部で発生する光音響波を検出するとともに、その光音響波をアナログ信号である電気信号に変換する。音響波検出部4は、探触子あるいはトランスデューサとも呼ばれる。音響波検出部4は、圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、容量の変化を用いたトランスデューサなど音響波信号を検出できるものであれば、どのようなものを用いてもよい。なお、音響波検出部4は、音響波検出素子が1次元、または2次元に複数並べて配列されてなるようにするとともに、音響波検出部走査機構によって機械的に走査可能に構成されていることが好ましい。こうすることで、複数の位置で音響波を検出することができ、被検体の特性情報の取得精度が向上する。また、音響波検出部4は、音響レンズでフォーカスされた単一素子であっても良く、こうすることで音響波発生源の位置が特定できるようにしても良い。
音響波検出部4は、被検体1の表面または内部で発生する光音響波を検出するとともに、その光音響波をアナログ信号である電気信号に変換する。音響波検出部4は、探触子あるいはトランスデューサとも呼ばれる。音響波検出部4は、圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、容量の変化を用いたトランスデューサなど音響波信号を検出できるものであれば、どのようなものを用いてもよい。なお、音響波検出部4は、音響波検出素子が1次元、または2次元に複数並べて配列されてなるようにするとともに、音響波検出部走査機構によって機械的に走査可能に構成されていることが好ましい。こうすることで、複数の位置で音響波を検出することができ、被検体の特性情報の取得精度が向上する。また、音響波検出部4は、音響レンズでフォーカスされた単一素子であっても良く、こうすることで音響波発生源の位置が特定できるようにしても良い。
(信号処理装置)
信号処理装置14は、音響波検出部4から入力したアナログ電気信号を増幅するとともに、デジタル信号に変換する。信号処理装置14は、典型的には増幅器、A/D変換器、FPGA(Field Programmable Gate Array)チップなどで構成される。信号処理装置14は、音響波検出部4から入力されるアナログ電気信号が複数ある場合は、同時に複数の信号を並列処理できるようにしても良い。それにより、装置100では、被検体1の特性情報を取得するまでの時間を短縮できる。また被検体1と音響波検出部4との相対位置が同一の状態で光音響波が検出されたときは、その検出結果であるアナログ電気信号またはデジタル信号は積算されて、一つの信号にするようにしても良い。積算の方法は、信号同士を足し合わせるだけでも良いし、信号同士を足し合わして足し合わせた数で割る方法でも良いし、信号にそれぞれ重みを付けて足しわせても良い。
信号処理装置14は、音響波検出部4から入力したアナログ電気信号を増幅するとともに、デジタル信号に変換する。信号処理装置14は、典型的には増幅器、A/D変換器、FPGA(Field Programmable Gate Array)チップなどで構成される。信号処理装置14は、音響波検出部4から入力されるアナログ電気信号が複数ある場合は、同時に複数の信号を並列処理できるようにしても良い。それにより、装置100では、被検体1の特性情報を取得するまでの時間を短縮できる。また被検体1と音響波検出部4との相対位置が同一の状態で光音響波が検出されたときは、その検出結果であるアナログ電気信号またはデジタル信号は積算されて、一つの信号にするようにしても良い。積算の方法は、信号同士を足し合わせるだけでも良いし、信号同士を足し合わして足し合わせた数で割る方法でも良いし、信号にそれぞれ重みを付けて足しわせても良い。
(計算処理部)
計算処理部5は、光量分布の算出や画像再構成などを行うことにより被検体の特性情報を取得する。計算処理部5は、典型的にはワークステーションなどを有し、画像再構成処理などがあらかじめプログラミングされたソフトウェアにより画像再構成処理などを行う。計算処理部5では、上記特性情報の算出のための各処理を各別に行う複数のハードウェアを設けるようにしても良い。なお、被検体内で発生する音響波の強度は、被検体の温度
に依存したグリューナイゼン係数に比例した強度になる。そのため、計算処理部5は、後述する温度センサー16によって検出される被検体1の温度に基づいてグリューナイゼン係数を換算し、このようにして得られたグリューナイゼン係数を用いて被検体1の特性情報を取得することが好ましい。
計算処理部5は、光量分布の算出や画像再構成などを行うことにより被検体の特性情報を取得する。計算処理部5は、典型的にはワークステーションなどを有し、画像再構成処理などがあらかじめプログラミングされたソフトウェアにより画像再構成処理などを行う。計算処理部5では、上記特性情報の算出のための各処理を各別に行う複数のハードウェアを設けるようにしても良い。なお、被検体内で発生する音響波の強度は、被検体の温度
に依存したグリューナイゼン係数に比例した強度になる。そのため、計算処理部5は、後述する温度センサー16によって検出される被検体1の温度に基づいてグリューナイゼン係数を換算し、このようにして得られたグリューナイゼン係数を用いて被検体1の特性情報を取得することが好ましい。
(被検体)
被検体1は、装置100の構成ではないが説明の便宜上ここで説明する。被検体1は、特に人間で、肉離れや関節炎などを起こしやすい部位である足首、膝、ふくらはぎ、太もも、肩、ひじ、手首、腕、背中、首などである。しかしこれに限られず、被検体1は、動物であってもよい。
被検体1は、装置100の構成ではないが説明の便宜上ここで説明する。被検体1は、特に人間で、肉離れや関節炎などを起こしやすい部位である足首、膝、ふくらはぎ、太もも、肩、ひじ、手首、腕、背中、首などである。しかしこれに限られず、被検体1は、動物であってもよい。
(吸収体)
吸収体9は、装置100の構成ではないが説明の便宜上ここで説明する。吸収体9は、特に血管や炎症で起きた腫れた部位の血溜まりや、あざなどの内出血の箇所である。吸収体9は、パルス光11が吸収されるものであれば何でもよい。
吸収体9は、装置100の構成ではないが説明の便宜上ここで説明する。吸収体9は、特に血管や炎症で起きた腫れた部位の血溜まりや、あざなどの内出血の箇所である。吸収体9は、パルス光11が吸収されるものであれば何でもよい。
(ウォーターバック)
ウォーターバック2は、被検体1と接触可能に構成されている。ウォーターバック2は、被検体1と接触することで、ウォーターバック2と被検体1と間での熱伝導により被検体1を冷やしたり、温めたりするための溶媒12が封入されたビニールバックである。しかしこれに限られず、ウォーターバック2は、溶媒12を封入し、被検体1に温度を伝搬できれば何でもよい。また、ウォーターバック2は、溶媒を介して、被検体1に圧力を加えることができるようにしても良い。また、ウォーターバック2は、安全性のため、ある圧力以上の圧力がかからないような安全弁といった安全機構を設けるようにしても良い。ウォーターバック2では、このような安全機構により所定の圧力範囲である例えば0mmHgから200mmHg間の圧力範囲でしか圧力をかけられないようにしても良い。また、音響波検出部4では、ウォーターバック2を介して光音響波を音響波検出部4で受信するようにしても良い。この場合は、ウォーターバック2は、被検体1との音響マッチングがよいもので構成されるのが望ましい。ウォーターバック2では、被検体1の温度やウォーターバック2内の溶媒12の温度を測定できる温度センサー16(温度検出部に対応する)を設けるようにしても良い。ウォーターバック2は、被検体1の血圧を測定可能な血圧計を設けるようにしても良い。これにより、血圧計の測定結果を後述の計算処理部5に入力して、その入力結果に応じて溶媒12の温度を調整することができる。
ウォーターバック2は、被検体1と接触可能に構成されている。ウォーターバック2は、被検体1と接触することで、ウォーターバック2と被検体1と間での熱伝導により被検体1を冷やしたり、温めたりするための溶媒12が封入されたビニールバックである。しかしこれに限られず、ウォーターバック2は、溶媒12を封入し、被検体1に温度を伝搬できれば何でもよい。また、ウォーターバック2は、溶媒を介して、被検体1に圧力を加えることができるようにしても良い。また、ウォーターバック2は、安全性のため、ある圧力以上の圧力がかからないような安全弁といった安全機構を設けるようにしても良い。ウォーターバック2では、このような安全機構により所定の圧力範囲である例えば0mmHgから200mmHg間の圧力範囲でしか圧力をかけられないようにしても良い。また、音響波検出部4では、ウォーターバック2を介して光音響波を音響波検出部4で受信するようにしても良い。この場合は、ウォーターバック2は、被検体1との音響マッチングがよいもので構成されるのが望ましい。ウォーターバック2では、被検体1の温度やウォーターバック2内の溶媒12の温度を測定できる温度センサー16(温度検出部に対応する)を設けるようにしても良い。ウォーターバック2は、被検体1の血圧を測定可能な血圧計を設けるようにしても良い。これにより、血圧計の測定結果を後述の計算処理部5に入力して、その入力結果に応じて溶媒12の温度を調整することができる。
(溶媒)
溶媒12は、保冷剤などで使う高吸収性ポリマーに水を含ませてなるものでも良いし、水だけからなるものでも良い。しかしこれに限られず、溶媒12は、被検体1に均一に熱を伝えられる媒質であればどのようなものでもよい。溶媒12は、ポンプなどで圧力がかけられる液体・気体が望ましい。また、音響波検出部4は、ウォーターバック2と溶媒12とを介して光音響波を受信するようにしても良い。この場合は、溶媒12は、音響減衰が低く、ウォーターバック2との音響マッチングがよい液体からなることが望ましい。
溶媒12は、保冷剤などで使う高吸収性ポリマーに水を含ませてなるものでも良いし、水だけからなるものでも良い。しかしこれに限られず、溶媒12は、被検体1に均一に熱を伝えられる媒質であればどのようなものでもよい。溶媒12は、ポンプなどで圧力がかけられる液体・気体が望ましい。また、音響波検出部4は、ウォーターバック2と溶媒12とを介して光音響波を受信するようにしても良い。この場合は、溶媒12は、音響減衰が低く、ウォーターバック2との音響マッチングがよい液体からなることが望ましい。
(温調部)
温調部6は、溶媒12を温めるヒーターと、溶媒12を冷やすペルチェ素子とからなる。温調部6は、溶媒12を温めるヒーターと、溶媒12を冷やすペルチェ素子とを用いることで、温度センサー16での測定結果に基づき、制御部8において指定された温度で、溶媒12の温度を保つものである。また、温調部6では、溶媒12の温度が所定の温度範囲を超えるとき、例えば、摂氏42度以上または摂氏0度以下になると、ヒーターおよびペルチェ素子の駆動を中止する安全機構を設けるようにしても良い。すなわち、このようにすることで、摂氏0度から摂氏42度の範囲内でヒーターおよびペルチェ素子を駆動さ
せることもできる。
本実施例において、ウォーターバック2および温調部6を温度調整部とすることができる。なお、本発明に係る温度調整部は、被検体1の温度を変えることができるものであれば、上記に限らずいかなるものであってもよい。
温調部6は、溶媒12を温めるヒーターと、溶媒12を冷やすペルチェ素子とからなる。温調部6は、溶媒12を温めるヒーターと、溶媒12を冷やすペルチェ素子とを用いることで、温度センサー16での測定結果に基づき、制御部8において指定された温度で、溶媒12の温度を保つものである。また、温調部6では、溶媒12の温度が所定の温度範囲を超えるとき、例えば、摂氏42度以上または摂氏0度以下になると、ヒーターおよびペルチェ素子の駆動を中止する安全機構を設けるようにしても良い。すなわち、このようにすることで、摂氏0度から摂氏42度の範囲内でヒーターおよびペルチェ素子を駆動さ
せることもできる。
本実施例において、ウォーターバック2および温調部6を温度調整部とすることができる。なお、本発明に係る温度調整部は、被検体1の温度を変えることができるものであれば、上記に限らずいかなるものであってもよい。
(制御部)
制御部8は、計算処理部5により取得された被検体の特性情報と、計算取得部により設定された被検体の特性情報の目標値とに基づいて、温調部6が被検体を昇温、保温及び降温するシーケンスを決定する。そして制御部8は、その決定したシーケンスに基づいて温調部6を制御する。
なお、本発明に係る温度制御部は、被検体の特性情報に基づいて、治療のニーズに応じた所望のタイミングで被検体の昇温、保温及び降温を制御することができる。また、本発明に係る温度制御部は、被検体1の温度を変えるように温度調整部を制御することができる限り、温度調整部のいかなるパラメータを制御してもよい。
制御部8は、計算処理部5により取得された被検体の特性情報と、計算取得部により設定された被検体の特性情報の目標値とに基づいて、温調部6が被検体を昇温、保温及び降温するシーケンスを決定する。そして制御部8は、その決定したシーケンスに基づいて温調部6を制御する。
なお、本発明に係る温度制御部は、被検体の特性情報に基づいて、治療のニーズに応じた所望のタイミングで被検体の昇温、保温及び降温を制御することができる。また、本発明に係る温度制御部は、被検体1の温度を変えるように温度調整部を制御することができる限り、温度調整部のいかなるパラメータを制御してもよい。
(入力部)
入力部7は、特性情報の目標値や、溶媒12の温度、その維持時間などの測定パラメータを操作者が入力できる入力装置である。入力部7は、マウスやキーボードでもよいし、タッチパネルでもよい。なお、これに限られず、入力部7は、上記情報を入力可能なものであればどのようなものでもよい。
入力部7は、特性情報の目標値や、溶媒12の温度、その維持時間などの測定パラメータを操作者が入力できる入力装置である。入力部7は、マウスやキーボードでもよいし、タッチパネルでもよい。なお、これに限られず、入力部7は、上記情報を入力可能なものであればどのようなものでもよい。
(表示部)
表示部13は、シーケンスの進み具合や、温調部6の設定温度や実際の被検体1や溶媒12の温度、被検体の特性情報を視認できるように表示するモニターである。表示部13は、被検体1からウォーターバック2を取り外すタイミングを教えるブザーを鳴らすようにしても良い。なお、装置100は、被検体から音響調整部を取り外すタイミングを通知するあらゆる手段の通知部を備えていてもよい。
以下、本発明に係る治療装置を用いた温度制御方法の一例を説明する。
例えば、制御部8は、まず溶媒12の温度を降温用の温度とするように温調部6を制御し、被検体1の温度を下げる。一方、計算処理部5が被検体内のヘモグロビン量を取得する。制御部8は、計算処理部5により取得されたヘモグロビン量が目標値に達したところで、所定の時間、溶媒12の温度を維持するように温調部6を制御する。これにより、ヘモグロビン量が目標値であるときに、被検体の温度が一定に保たれると考えられる。続いて、制御部8は、ヘモグロビン量が目標値に達してから所定の時間が経過したところで、溶媒12の温度を昇温用の温度とするように温調部6を制御し、被検体1の温度を上昇させる。以上のように、制御部8は、被検体の特性情報に基づいて、被検体の昇温、保温及び降温を所望のタイミングで制御することができる。
なお、制御部8は、被検体の特性情報に基づいて、被検体の温度調整に加え、被検体に加える圧力を制御することにより、さらに治療効果を高めてもよい。例えば、上記例の場合、制御部8は、ヘモグロビン量が目標値に達し、被検体の温度を一定に保っている間に、被検体に圧力を加えるように、ウォーターバッグ2への溶媒12の流入量を制御してもよい。
表示部13は、シーケンスの進み具合や、温調部6の設定温度や実際の被検体1や溶媒12の温度、被検体の特性情報を視認できるように表示するモニターである。表示部13は、被検体1からウォーターバック2を取り外すタイミングを教えるブザーを鳴らすようにしても良い。なお、装置100は、被検体から音響調整部を取り外すタイミングを通知するあらゆる手段の通知部を備えていてもよい。
以下、本発明に係る治療装置を用いた温度制御方法の一例を説明する。
例えば、制御部8は、まず溶媒12の温度を降温用の温度とするように温調部6を制御し、被検体1の温度を下げる。一方、計算処理部5が被検体内のヘモグロビン量を取得する。制御部8は、計算処理部5により取得されたヘモグロビン量が目標値に達したところで、所定の時間、溶媒12の温度を維持するように温調部6を制御する。これにより、ヘモグロビン量が目標値であるときに、被検体の温度が一定に保たれると考えられる。続いて、制御部8は、ヘモグロビン量が目標値に達してから所定の時間が経過したところで、溶媒12の温度を昇温用の温度とするように温調部6を制御し、被検体1の温度を上昇させる。以上のように、制御部8は、被検体の特性情報に基づいて、被検体の昇温、保温及び降温を所望のタイミングで制御することができる。
なお、制御部8は、被検体の特性情報に基づいて、被検体の温度調整に加え、被検体に加える圧力を制御することにより、さらに治療効果を高めてもよい。例えば、上記例の場合、制御部8は、ヘモグロビン量が目標値に達し、被検体の温度を一定に保っている間に、被検体に圧力を加えるように、ウォーターバッグ2への溶媒12の流入量を制御してもよい。
<実施例2>
図2は、本発明の実施の形態に係る治療装置の実施例2を示すブロック図であり、図1に対応する部分には同一の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。実施例2の治療装置は、拡散光伝搬を用いる治療装置200(以下「装置200」と略称する)である。装置200は、光源15aが発生した単波長の光を被検体1に照射する照射部3と、吸収体9が光の一部のエネルギーを吸収して、光検出部4aに届いた光を受信してその受信した光をアナログ電気信号に変換する光検出部4aとを有する。さらに装置200は、ア
ナログ電気信号を用いて被検体の特性情報を算出する計算処理部5と、被検体1の温度を変えるために被検体1に接触するとともに被検体1の周りに設けられた溶媒12入りのウォーターバック2とを有する。さらに装置200は、溶媒12の温度を変えることで、被検体1の温度を変える温調部6と、操作者が被検体の特性情報の目標値を入力できる入力部7とを有する。さらに装置200は、計算処理部5により取得された被検体1の特性情報と設定された目標値に基づいて温調部6を制御する制御部8と、被検体の特性情報や特性情報の目標値等を表示する表示部とを有する。本実施例の照射部3、光検出部4a、および計算処理部5以外の構成については実施例1と同様であるため、ここでは説明を省略するとともに実施例1の構成と異にする部分である上記構成についてのみ説明する。
図2は、本発明の実施の形態に係る治療装置の実施例2を示すブロック図であり、図1に対応する部分には同一の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。実施例2の治療装置は、拡散光伝搬を用いる治療装置200(以下「装置200」と略称する)である。装置200は、光源15aが発生した単波長の光を被検体1に照射する照射部3と、吸収体9が光の一部のエネルギーを吸収して、光検出部4aに届いた光を受信してその受信した光をアナログ電気信号に変換する光検出部4aとを有する。さらに装置200は、ア
ナログ電気信号を用いて被検体の特性情報を算出する計算処理部5と、被検体1の温度を変えるために被検体1に接触するとともに被検体1の周りに設けられた溶媒12入りのウォーターバック2とを有する。さらに装置200は、溶媒12の温度を変えることで、被検体1の温度を変える温調部6と、操作者が被検体の特性情報の目標値を入力できる入力部7とを有する。さらに装置200は、計算処理部5により取得された被検体1の特性情報と設定された目標値に基づいて温調部6を制御する制御部8と、被検体の特性情報や特性情報の目標値等を表示する表示部とを有する。本実施例の照射部3、光検出部4a、および計算処理部5以外の構成については実施例1と同様であるため、ここでは説明を省略するとともに実施例1の構成と異にする部分である上記構成についてのみ説明する。
(照射部)
照射部3aは、光源15aおよび照射光学系から成る。光源15aは、発光ダイオードやレーザーなどを用いても良い。光源15aは、なるべく大きな出力が得られるものが好ましい。光源15aに用いるレーザーは、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど種々のレーザーが適用できる。ここで、拡散光伝搬計測では、短パルス測定と、強度変調光測定と、連続光測定がある。短パルス測定に用いる場合の光源は、数十ピコ秒〜100ピコ秒のパルス光を出力できるものが望ましい。強度変調光測定に用いる場合の光源15aは、十MHz〜数百MHzで強度変調できるものが望ましい。連続光測定に用いる場合の光源は、連続的に安定した光を出力できるものが望ましい。光源15aは、パルス光を出力できるものや、単波長レーザーダイオードを測定に用いたい波長分だけ複数有して成るものであって、強度変調光、連続光を出力可能なものが望ましい。照射光学系は、実施例1と同様のものを用いても良い。なお、照射部3aでは、光源15aからの光を、被検体1に向けて異なる方向から照射するようにしても良い。この場合には、照射部3aでは、図示しない光照射部走査機構を設けるとともに、光照射部走査機構が被検体1に向けて異なる方向から照射するようにしても良い。
照射部3aは、光源15aおよび照射光学系から成る。光源15aは、発光ダイオードやレーザーなどを用いても良い。光源15aは、なるべく大きな出力が得られるものが好ましい。光源15aに用いるレーザーは、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど種々のレーザーが適用できる。ここで、拡散光伝搬計測では、短パルス測定と、強度変調光測定と、連続光測定がある。短パルス測定に用いる場合の光源は、数十ピコ秒〜100ピコ秒のパルス光を出力できるものが望ましい。強度変調光測定に用いる場合の光源15aは、十MHz〜数百MHzで強度変調できるものが望ましい。連続光測定に用いる場合の光源は、連続的に安定した光を出力できるものが望ましい。光源15aは、パルス光を出力できるものや、単波長レーザーダイオードを測定に用いたい波長分だけ複数有して成るものであって、強度変調光、連続光を出力可能なものが望ましい。照射光学系は、実施例1と同様のものを用いても良い。なお、照射部3aでは、光源15aからの光を、被検体1に向けて異なる方向から照射するようにしても良い。この場合には、照射部3aでは、図示しない光照射部走査機構を設けるとともに、光照射部走査機構が被検体1に向けて異なる方向から照射するようにしても良い。
(光検出部)
光検出部4aは、被検体1の表面および内部を伝搬してきた光を検出するものである。光検出部4aは、光を検出し、アナログ信号である電気信号に変換する。光検出部4aは、フォトマルチプライヤーやアバランシェフォトダイオード、フォトンカウンティングなどを用いても良い。光検出部4aは、光をある程度集めて受信するために、被検体1から表面および内部を伝搬してきた光をレンズで集光させてから検出するようにしても良い。
光検出部4aは、被検体1の表面および内部を伝搬してきた光を検出するものである。光検出部4aは、光を検出し、アナログ信号である電気信号に変換する。光検出部4aは、フォトマルチプライヤーやアバランシェフォトダイオード、フォトンカウンティングなどを用いても良い。光検出部4aは、光をある程度集めて受信するために、被検体1から表面および内部を伝搬してきた光をレンズで集光させてから検出するようにしても良い。
(信号処理装置)
信号処理装置14aは、光検出部4aから入力したアナログ電気信号を増幅するとともに、デジタル信号に変換する。信号処理装置14aは、典型的には増幅器、A/D変換器、FPGA(Field Programmable Gate Array)チップなどで構成される。信号処理装置14aは、光検出部4aから入力されるアナログ電気信号が複数ある場合は、同時に複数の信号を並列処理できるようにしても良い。それにより、装置200では、被検体1の特性情報を取得するまでの時間を短縮できる。
信号処理装置14aは、光検出部4aから入力したアナログ電気信号を増幅するとともに、デジタル信号に変換する。信号処理装置14aは、典型的には増幅器、A/D変換器、FPGA(Field Programmable Gate Array)チップなどで構成される。信号処理装置14aは、光検出部4aから入力されるアナログ電気信号が複数ある場合は、同時に複数の信号を並列処理できるようにしても良い。それにより、装置200では、被検体1の特性情報を取得するまでの時間を短縮できる。
(計算処理部)
計算処理部5aは、被検体1の特性情報を取得する。計算処理部5aでは、典型的にはワークステーションなどを有し、画像再構成処理などがあらかじめプログラミングされたソフトウェアにより画像再構成処理などを行う。光の検出信号を利用した装置の場合、取得される被検体の特性情報とは、被検体内部の吸収係数分布、散乱係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布、トータルヘモグロビン濃度分布、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。また、これらの特性情報から観察部位の炎症度合いを推定し、その情報を特性情報としてもよい。
なお、計算処理部5aでは、上記特性情報の算出のための各処理を各別に行う複数のハ
ードウェアを設けるようにしても良い。
本実施例において検出される光の強度は、実施例1で発生する音響波の強度のように被検体1の温度に依存しないため、被検体1の温度に基づいて特性情報を取得しなくてもよい。すなわち、本実施例に係る装置は、得られる特性情報の精度を向上させるために、被検体1の温度を検出するための温度センサーを備えていなくてもよい。
(溶媒)
溶媒12は、保冷剤などで使う高吸収性ポリマーに水を含ませてなるものでも良いし、水だけからなるものでも良い。また、比熱の大きい気体でもよい。しかしこれに限られず、溶媒12は、被検体1に均一に熱を伝えられる液体・気体等であればどのようなものでもよい。溶媒12は、ポンプなどで圧力がかけられる液体・気体が望ましい。
計算処理部5aは、被検体1の特性情報を取得する。計算処理部5aでは、典型的にはワークステーションなどを有し、画像再構成処理などがあらかじめプログラミングされたソフトウェアにより画像再構成処理などを行う。光の検出信号を利用した装置の場合、取得される被検体の特性情報とは、被検体内部の吸収係数分布、散乱係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布、トータルヘモグロビン濃度分布、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。また、これらの特性情報から観察部位の炎症度合いを推定し、その情報を特性情報としてもよい。
なお、計算処理部5aでは、上記特性情報の算出のための各処理を各別に行う複数のハ
ードウェアを設けるようにしても良い。
本実施例において検出される光の強度は、実施例1で発生する音響波の強度のように被検体1の温度に依存しないため、被検体1の温度に基づいて特性情報を取得しなくてもよい。すなわち、本実施例に係る装置は、得られる特性情報の精度を向上させるために、被検体1の温度を検出するための温度センサーを備えていなくてもよい。
(溶媒)
溶媒12は、保冷剤などで使う高吸収性ポリマーに水を含ませてなるものでも良いし、水だけからなるものでも良い。また、比熱の大きい気体でもよい。しかしこれに限られず、溶媒12は、被検体1に均一に熱を伝えられる液体・気体等であればどのようなものでもよい。溶媒12は、ポンプなどで圧力がかけられる液体・気体が望ましい。
<実施例3>
図3は、本発明の実施の形態に係る治療装置の実施例3を示すブロック図であり、図1または図2に対応する部分には同一の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。本実施例において、被検体は、人間の被検体101である。本実施例の治療装置300(以下「装置300」と略称する)は、被検体101内のハムストリングの肉離れを起こした患部を冷やす・温める・圧力をかけることにより治療を行うものである。装置300は、光音響画像に基づいて判断可能な患部周辺の血管内の血液量の増減量から被検体の昇温、保温及び降温を行うタイミングや期間を決定する。以下に本実施例の各構成について説明する。
図3は、本発明の実施の形態に係る治療装置の実施例3を示すブロック図であり、図1または図2に対応する部分には同一の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。本実施例において、被検体は、人間の被検体101である。本実施例の治療装置300(以下「装置300」と略称する)は、被検体101内のハムストリングの肉離れを起こした患部を冷やす・温める・圧力をかけることにより治療を行うものである。装置300は、光音響画像に基づいて判断可能な患部周辺の血管内の血液量の増減量から被検体の昇温、保温及び降温を行うタイミングや期間を決定する。以下に本実施例の各構成について説明する。
ウォーターバック102は、被検体101である人間の太股に巻かれている。ウォーターバック102は、自身の内部に溶媒109である水を収容している。ウォーターバック102では、溶媒109の温度を測定できる溶媒温度計111と、被検体101の温度を測定できる被検体温度計110が設けられており、制御部であるワークステーション116に電気的に結合されている。また、ウォーターバック102は、ポンプ付き温調機113と結合されているドレイン114が設けられている。ポンプ付き温調機113内で温度調整された溶媒109は、ドレイン114を介してウォーターバック102内に流入することにより、被検体101に温度を伝えることができる。ポンプ付き温調機113は、ワークステーション116に信号の送受信可能に結合されており、ワークステーションにより設定温度が制御されている。
光源105は、パルス光を発射するものであり、YAGレーザー励起のTi:saレーザーである。光源105から射出された波長797nmのパルス光は、導光波路104である光バンドルファイバーをとおって、照射光学系103に入る。
照射光学系103は、その入った光を広げてパルス光107として被検体101に照射する。照射光学系103は、拡大レンズとパルス光107の一部の光量を測定する光量測定部からなる。被検体101に入ったパルス光107は、被検体101内を散乱しながら伝搬し、患部周辺の吸収体106である血液に吸収されることにより光音響波108を発生させる。
2Dアレイ探触子112は、その発生した光音響波108を受信してアナログ電気信号に変換するとともに、そのアナログ電気信号を信号処理装置115に送出する。2Dアレイ探触子112は、3MHz帯域中心のcMUTで幅が1mmの素子を2次元に20x30個配列してなるものである。
信号処理装置115は、その送出されたアナログ電気信号をアナログ/デジタル変換してデジタル信号を生成する。
ワークステーション116では、信号処理装置115で生成されたデジタル信号を入力し、その入力したデジタル信号と実装されたプログラムとに基づいてUBP法(ユニバーサルバックプロジェクション法)により画像再構成を行う。ワークステーション116は、その画像再構成に基づいて初期音圧を算出する。ワークステーション116はまた、有限要素法で拡散方程式を解くことにより被検体101内部の光量分布を算出する。ワークステーション116は、これらの初期音圧分布P0と、光量分布φと、被検体1のグリューナイゼン定数Γと、式(1)とに基づいて、吸収係数分布μaを算出する。
P0=Γμaφ・・・式(1)
なお、被検体内で発生する音響波の強度は、被検体の温度に依存したグリューナイゼン係数に比例した強度になる。そのため、計算処理部5は、被検体温度計110によって検出される被検体1の温度に基づいてグリューナイゼン係数を換算し、このようにして得られたグリューナイゼン係数を用いて被検体1の特性情報を取得することが好ましい。
P0=Γμaφ・・・式(1)
なお、被検体内で発生する音響波の強度は、被検体の温度に依存したグリューナイゼン係数に比例した強度になる。そのため、計算処理部5は、被検体温度計110によって検出される被検体1の温度に基づいてグリューナイゼン係数を換算し、このようにして得られたグリューナイゼン係数を用いて被検体1の特性情報を取得することが好ましい。
さらに、ワークステーション116は、その算出結果である吸収係数分布μaに基づいて血液量分布やヘモグロビン量分布を算出するものである。光源105では、出力できる光の波長を少なくとも2波長とするようにしても良い。そして、ワークステーション116は、各波長に基づいて各別に光音響測定することにより、吸収係数スペクトルを取得して酸素飽和度や、ある物質の濃度分布を算出するようにしても良い。ワークステーション116は、被検体の特性情報の目標値を操作者が入力するためのキーボード117と信号の送受信可能に結合されている。ワークステーション116は、表示部118であるモニターと信号の送受信可能に結合されている。表示部118であるモニターは、シーケンス、シーケンスにより実行される処理の進捗状況、被検体101内部における患部周辺の吸収係数分布、血液量分布、ヘモグロビン量分布、溶媒109の温度、被検体101の温度などを表示する。
ワークステーションは、被検体の特性情報としてのヘモグロビン量の目標値を設定する。ここでは操作者が入力部を用いて目標値を設定する例を示したが、目標値の設定方法はこれに限定されない。例えば被検体の設置に応じて、ワークステーションが記憶装置に記憶された目標値を取得し、設定してもよい。
図4は、実施例3の治療装置における表示部の画面を示す図である。表示部118に表示されているヘモグロビン量分布画像201では、血管を流れる血液202、肉離れによる内出血などの患部203を見て取ることができる。表示部118では、画像化領域(関心領域)の一部を指定領域204、205として区切り、指定領域204でのヘモグロビン量214、指定領域205でのヘモグロビン量215を表示できる。また、表示部118では、ヘモグロビン量の目標値211も表示できる。また、表示部118に設けられた表示領域207は、指定領域204のヘモグロビン量の時間推移213、指定領域205のヘモグロビン量の時間推移212を表示可能である。また、表示領域207は、キーボード117を用いて入力されたヘモグロビン量の目標値211を表示可能である。表示領域207の横軸は、開始ボタン221を押してからの経過時間であり、一時停止状態でも各推移を順次表示していく。
さらに、表示部118の表示画面では、現在の被検体101の温度を表示する被検体温度表示部216、現在の溶媒109の温度を表示する溶媒温度表示部217、現在の圧力を表示する圧力表示部218が設けられている。表示部118の表示画面では、治療を開始する開始ボタン221、治療を一時停止する一時停止ボタン222、治療を終了する終了ボタン223が設けられている。表示部118の表示画面では、現在の設定温度を表示する設定温度表示部219、現在の設定圧力を表示する設定圧力表示部220、一時停止時に設定温度や設定圧力を変えることができる設定値変更ボタン224が設けられる。設定値変更ボタン224は、指定領域でのヘモグロビン量214、215、指定領域でのヘ
モグロビン量の推移207を見ながら人が温度を設定できるように設けられても良い。
モグロビン量の推移207を見ながら人が温度を設定できるように設けられても良い。
装置300は、安全機構を設けるようにしても良い。例えば、この安全機構は、装置300が2波長の光を被検体101に照射することにより、酸素飽和度を算出できるものである場合において、以下のようにしても良い。すなわち、安全機構は、指定領域204あるいは205での光照射後の血液の量が、その光の照射前のものと比較して10%以上下がったら、圧力をかけるのを中止し、或いは温度を下げることを中止するようにしても良い。
以上の構成を持つ治療装置によれば、特性情報の目標値が設定された上で、被検体の特性情報や現在の温度を操作者または制御装置が参照しながら被検体の温度を調整できる。これにより、被検体の状態に応じて適切な温度制御が行われるので、良好な治療効果が期待できる。
<実施例4>
記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ(またはCPU、MPU等のデバイス)によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、または、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体(つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体)から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ、上記方法、上記プログラム、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。なお、上記コンピュータは、CPU、MPU等のデバイスを含むものであり、上記プログラムは、プログラムコード、プログラムプロダクトを含むものである。
記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ(またはCPU、MPU等のデバイス)によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、または、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体(つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体)から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ、上記方法、上記プログラム、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。なお、上記コンピュータは、CPU、MPU等のデバイスを含むものであり、上記プログラムは、プログラムコード、プログラムプロダクトを含むものである。
<その他の実施例>
上記各実施例における種々の技術を適宜組み合わせて構成された新たなシステムもまた、本発明の範疇に属するものである。
上記各実施例における種々の技術を適宜組み合わせて構成された新たなシステムもまた、本発明の範疇に属するものである。
2 ウォーターバック、3 照射部、4 音響波検出部、5 計算処理部、6 温調部、8 制御部、15 光源
Claims (13)
- 光源と、
前記光源からの光を被検体に照射する照射部と、
前記照射部が前記光を照射することにより前記被検体から伝搬する音響波を受信して電気信号を出力する受信部と、
前記受信部から出力される電気信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する処理部と、
前記被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、
前記特性情報に基づいて前記温度調整部を制御する温度制御部と、
を有する治療装置。 - 前記被検体の温度を検出する温度検出部を更に有し、
前記処理部は、
前記温度検出部により検出された前記被検体の温度に基づいて、前記被検体のグリューナイゼン係数を取得し、
前記グリューナイゼン係数および前記電気信号に基づいて、前記特性情報を取得する
請求項1に記載の治療装置。 - 光源と、
前記光源からの光を被検体に照射する照射部と、
前記照射部から照射され、前記被検体を伝搬した光を受信して電気信号を出力する光検出部と、
前記光検出部から出力される電気信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する処理部と、
前記被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、
前記特性情報に基づいて前記温度調整部を制御する温度制御部と、
を有する治療装置。 - 前記処理部は、前記特性情報として、前記被検体内部のヘモグロビン量を取得する
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の治療装置。 - 前記処理部は、前記被検体の特性情報として、前記被検体内部の血液量についての情報を取得する
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の治療装置。 - 前記温度調整部は溶媒を収容し、前記溶媒の温度を変更させることにより前記被検体の温度を変更できるように構成され、
前記温度制御部は、前記特性情報に基づいて前記溶媒の温度を制御する
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の治療装置。 - 前記温度制御部は、前記溶媒の温度を所定の範囲内とするように前記温度調整部を制御する
請求項6に記載の治療装置。 - 前記温度制御部は、前記溶媒の温度が摂氏0度以下または摂氏42度以上とならないように前記温度調整部を制御する
請求項6または7に記載の治療装置。 - 前記特性情報の目標値を設定する設定部を更に有し、
前記温度制御部は、前記処理部により取得される前記特性情報が前記目標値に近づくように前記温度調整部を制御する
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の治療装置。 - 操作者が前記特性情報に関する情報を入力できるように構成された入力部を更に有し、
前記設定部は、前記入力部により入力された前記特性情報に関する情報に基づいて前記目標値を設定する
請求項9に記載の治療装置。 - 前記特性情報の目標値を設定する設定部を更に有し、
前記温度調整部は溶媒を収容し、前記溶媒の温度を変更させることにより前記被検体の温度を変更できるように構成され、
前記温度制御部は、前記処理部により取得された前記特性情報が前記目標値に達したときに、前記溶媒の昇温、保温、または降温を切り替えるように前記温度調整部を制御する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の治療装置。 - 前記被検体の特性情報を表示する表示部をさらに有する
請求項1乃至11のいずれか1項に記載の治療装置。 - 前記温度調整部は、前記特性情報に基づいて、前記被検体に対して圧力を加えることができるように構成されている
請求項1乃至12のいずれか1項に記載の治療装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014265102A JP2016123520A (ja) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | 治療装置 |
US14/973,865 US20160184133A1 (en) | 2014-12-26 | 2015-12-18 | Therapy device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014265102A JP2016123520A (ja) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | 治療装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016123520A true JP2016123520A (ja) | 2016-07-11 |
Family
ID=56162950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014265102A Pending JP2016123520A (ja) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | 治療装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20160184133A1 (ja) |
JP (1) | JP2016123520A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018015262A (ja) * | 2016-07-28 | 2018-02-01 | 国立大学法人京都大学 | 光音響イメージング装置 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6521761B2 (ja) | 2015-06-23 | 2019-05-29 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置および表示制御方法 |
US10420472B2 (en) | 2015-08-26 | 2019-09-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus and method |
WO2018043193A1 (ja) | 2016-08-30 | 2018-03-08 | キヤノン株式会社 | 情報取得装置および信号処理方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0971625B1 (en) * | 1997-04-03 | 2013-08-21 | National Research Council Of Canada | Method of assessing tissue viability using near-infrared spectroscopy |
WO2001010295A1 (en) * | 1999-08-06 | 2001-02-15 | The Board Of Regents Of The University Of Texas System | Optoacoustic monitoring of blood oxygenation |
JP4739363B2 (ja) * | 2007-05-15 | 2011-08-03 | キヤノン株式会社 | 生体情報イメージング装置、生体情報の解析方法、及び生体情報のイメージング方法 |
US8904871B2 (en) * | 2010-07-23 | 2014-12-09 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Temperature dependent photoacoustic imaging |
US20150327777A1 (en) * | 2014-05-14 | 2015-11-19 | Stryker Corporation | Tissue monitoring apparatus and system |
US20160022478A1 (en) * | 2014-07-25 | 2016-01-28 | Cascade Wellness Technologies, Inc. | Thermal contrast therapy systems, devices and methods |
-
2014
- 2014-12-26 JP JP2014265102A patent/JP2016123520A/ja active Pending
-
2015
- 2015-12-18 US US14/973,865 patent/US20160184133A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018015262A (ja) * | 2016-07-28 | 2018-02-01 | 国立大学法人京都大学 | 光音響イメージング装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20160184133A1 (en) | 2016-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5693043B2 (ja) | 被検体情報取得装置、被検体情報取得方法 | |
US7898649B2 (en) | Measurement method and measurement apparatus | |
JP6251267B2 (ja) | 光音響イメージングのための小型レーザ及び効率的なパルス送出 | |
US20120296192A1 (en) | Photoacoustic imaging apparatus and photoacoustic imaging method | |
JP2010094500A (ja) | 測定装置及び測定方法 | |
KR101583302B1 (ko) | 진단 치료 겸용 광융합형 초음파기기 | |
JP6108902B2 (ja) | 処理装置、光音響装置、処理方法、およびプログラム | |
JP2011160936A (ja) | 光音響画像形成装置及び光音響画像形成方法 | |
JP2016123520A (ja) | 治療装置 | |
JP7314171B2 (ja) | 選択的光熱分解を最適化するための方法および装置 | |
JP2013078463A (ja) | 音響波取得装置 | |
Zhang et al. | Three-dimensional photoacoustic imaging of vascular anatomy in small animals using an optical detection system | |
US20160150967A1 (en) | Photoacoustic device and control method for photoacoustic device | |
KR101344951B1 (ko) | 레이저의 광음향신호 분석을 통한 생체 조직 변화 모니터링 시스템 | |
JP6845182B2 (ja) | 成分濃度測定装置 | |
US20180368696A1 (en) | Object information acquiring apparatus and object information acquiring method | |
JP2016067926A (ja) | 光音響装置、情報処理方法、およびプログラム | |
JP2020069116A (ja) | 治療システム | |
JP6245863B2 (ja) | 被検体情報取得装置、被検体情報取得装置の制御方法 | |
Landa et al. | Four-dimensional optoacoustic temperature mapping in laser-induced thermotherapy | |
JP2016002373A (ja) | 被検体情報取得装置 | |
KR20180106902A (ko) | 광음향장치 및 그 제어 방법, 및 광음향 프로브 | |
Landa et al. | Monitoring of tissue heating with medium intensity focused ultrasound via four dimensional optoacoustic tomography | |
JP2015054132A (ja) | 被検体情報取得装置、被検体情報取得装置の制御方法 | |
Xu et al. | Photoacoustic tomography of water in biological tissue |