JP5275830B2 - 光超音波断層画像化装置および光超音波断層画像化方法 - Google Patents
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Description
測定光を射出するレーザパルス光源を含む光発生手段と、測定光を被検部に照射する光照射手段と、測定光の照射によって被検部内に生じる超音波を検出する超音波検出手段と、この超音波検出手段により検出された超音波の受信信号に基づいて、被検部の断層画像を取得する断層画像取得手段とを備える光超音波断層画像化装置において、
超音波検出手段によって検出された超音波のアナログ信号を、このアナログ信号の検出されたままの情報を保持するデジタル信号に変換するA/D変換手段と、
上記デジタル信号のデータをRAWデータとして記憶する第1の記憶手段とを備え、
断層画像取得手段が、RAWデータに基づいて被検部の断層画像を取得するものであることを特徴とするものである。
レーザパルスの測定光を射出し、測定光を被検部に照射し、測定光の照射によって被検部内に生じる超音波を検出し、検出された超音波の受信信号に基づいて、被検部の断層画像を取得する光超音波断層画像化方法において、
検出された超音波のアナログ信号を、このアナログ信号の検出されたままの情報を保持するデジタル信号に変換し、
上記デジタル信号のデータをRAWデータとして記憶させ、
RAWデータに基づいて被検部の断層画像を取得することを特徴とするものである。
被検部の断層画像を取得する工程の中で、RAWデータについての位相整合演算処理を行うことが好ましい。
<第1の実施形態>
本発明による光超音波断層画像化(PAI:photoacoustic imaging)装置の第1の実施形態について説明する。図1は、本実施形態のPAI装置101の全体構成を示す概略図である。
本発明によるPAI装置の第2の実施形態について説明する。図7は、本実施形態のPAI装置102の全体構成を示す概略図である。本実施形態に係るPAI装置102は、測定光Lの一部を参照光として分岐させる分岐手段と、参照光を検出することによってレーザパルス光源についての光源情報を取得する情報取得手段とをさらに備える点で、第1の実施形態と異なる。したがって、その他の同様の構成要素についての詳細な説明は、必要のない限り省略する。
実施例1についての条件は、観察深度:5mm、分解能:25um、アレイ素子の超音波振動子数:64個、被検部のパルス照射範囲:1cm2(1cm×1cm)、パルス光のエネルギー(パルス1つ当たりのエネルギー):0.52mJ、パルス光の繰返し周波数:60Hzである。上記のような条件の実施例1では、必要な光源の平均パワーは0.016Wであった。
比較例1についての条件は、観察深度:5mm、分解能:25um、アレイ素子の超音波振動子数:64個、被検部のパルス照射範囲:1cm2(1cm×1cm)、パルス光のエネルギー(パルス1つ当たりのエネルギー):0.52mJ、パルス光の繰返し周波数:15400Hzである。上記のような条件の比較例1では、必要な光源の平均パワーは4.1Wであった。
実施例2についての条件は、観察深度:30mm、分解能:150um、アレイ素子の超音波振動子数:128個、被検部のパルス照射範囲:10cm2(2cm×5cm)、パルス光のエネルギー(パルス1つ当たりのエネルギー):17.37mJ、パルス光の繰返し周波数:60Hzである。上記のような条件の実施例2では、必要な光源の平均パワーは0.521Wであった。
比較例2についての条件は、観察深度:30mm、分解能:150um、アレイ素子の超音波振動子数:128個、被検部のパルス照射範囲:10cm2(2cm×5cm)、パルス光のエネルギー(パルス1つ当たりのエネルギー):17.37mJ、パルス光の繰返し周波数:15400Hzである。上記のような条件の比較例2では、必要な光源の平均パワーは132.2Wであった。
110 制御手段
111 画像表示装置
120 ファンクションジェネレータ
121 光発生手段
122 光照射手段(光ファイバ)
123 ファイバカプラ
124 光ファイバ
126 光検出器
130 断層画像取得手段
131 相関処理手段
132 超音波検出手段
133 超音波振動子
134 記憶メモリ
136 変換手段
140 RAWデータ
141 フレームデータ
150 被検部
151 生体組織
L 測定光(パルス列)
Lo 入力パルス光
U 超音波
Claims (12)
- 測定光を射出するレーザパルス光源を含む光発生手段と、前記測定光を被検部に照射する光照射手段と、前記測定光の照射によって前記被検部内に生じる超音波を検出する超音波検出手段と、該超音波検出手段により検出された前記超音波の受信信号に基づいて、前記被検部の断層画像を取得する断層画像取得手段とを備える光超音波断層画像化装置において、
前記超音波検出手段が、複数の超音波振動子からなるアレイ振動子を含み、
前記複数の超音波振動子のそれぞれによって検出された前記超音波のアナログ信号を、該アナログ信号の検出されたままの情報を保持するデジタル信号にそれぞれ変換するA/D変換手段と、
複数の前記デジタル信号のデータをRAWデータとして記憶する第1の記憶手段とを備え、
前記断層画像取得手段が、前記第1の記憶手段に記憶された前記RAWデータに基づいて、断層画像を構成する複数ラインの各点について位相整合演算処理を繰り返して、前記被検部の断層画像を取得するものであることを特徴とする光超音波断層画像化装置。 - 前記断層画像取得手段が、前記複数ラインとして、断層画像を構成する全ラインを採用するものであることを特徴とする請求項1に記載の光超音波断層画像化装置。
- 前記断層画像取得手段が、DSP(Digital Signal Processor)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の光超音波断層画像化装置。
- 前記レーザパルス光源が、半導体レーザパルス光源または固体レーザパルス光源を含むことを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の光超音波断層画像化装置。
- 前記レーザパルス光源についての光源情報を予め記憶する第2の記憶手段をさらに備え、
前記超音波検出手段が、前記光源情報に基づき前記測定光の射出に同期して、前記超音波を検出するものであることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の光超音波断層画像化装置。 - 前記測定光の一部を参照光として分岐させる分岐手段と、
前記参照光を検出することによって前記レーザパルス光源についての光源情報を取得する情報取得手段とをさらに備え、
前記超音波検出手段が、前記光源情報に基づき前記測定光の射出に同期して、前記超音波を検出するものであることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の光超音波断層画像化装置。 - 前記アレイ振動子が、14ch以上の超音波振動子からなることを特徴とする請求項1から6いずれかに記載の光超音波断層画像化装置。
- レーザパルスの測定光を射出し、前記測定光を被検部に照射し、複数の超音波振動子からなるアレイ振動子を使用して前記測定光の照射によって前記被検部内に生じる超音波を検出し、検出された前記超音波の受信信号に基づいて、前記被検部の断層画像を取得する光超音波断層画像化方法において、
前記複数の超音波振動子のそれぞれによって検出された前記超音波のアナログ信号を、該アナログ信号の検出されたままの情報を保持するデジタル信号にそれぞれ変換し、
複数の前記デジタル信号のデータをRAWデータとして記憶させ、
記憶された前記RAWデータに基づいて、断層画像を構成する複数ラインの各点について位相整合演算処理を繰り返して、前記被検部の断層画像を取得することを特徴とする光超音波断層画像化方法。 - 前記複数ラインとして、断層画像を構成する全ラインを採用することを特徴とする請求項8に記載の光超音波断層画像化方法。
- 同一の場所における前記測定光の複数回の照射および照射ごとの前記超音波の検出によって得られた前記超音波のアナログ信号を、超音波振動子ごとに平均化し、
複数の平均化された該アナログ信号を前記デジタル信号としてそれぞれ変換することを特徴とする請求項8または9に記載の光超音波断層画像化方法。 - 前記レーザパルス光源についての光源情報を予め記憶させ、
該光源情報に基づき前記測定光の射出に同期して、前記超音波を検出することを特徴とする請求項8から10いずれかに記載の光超音波断層画像化方法。 - 前記測定光の一部を参照光として分岐させ、
該参照光を検出することによって前記レーザパルス光源についての光源情報を取得し、
該光源情報に基づき前記測定光の射出に同期して、前記超音波を検出することを特徴とする請求項8から10いずれかに記載の光超音波断層画像化方法。
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