JP5959803B2 - 被検体情報取得装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
ところが、非特許文献1には、照明光の放出面と被検体との接触について記載されていない。そのため、照明光は被検体だけでなく空間内にも照射される可能性があり、照明光に対する安全性は改善の余地がある。
非特許文献1は照明光の放出面と被検体との接触について記載されていないため、被検体以外の空間内に照明光が照射される可能性がある。そのため、照明光に対する安全性の確保は不十分である。従って、空間内に照明光が照射されないよう、術者や使用者は相当の注意を払わなければならない。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、光源からの光を被検体に導く光出射部と、前記光出射部により光を照射された前記被検体から発生する光音響波を受信し、前記被検体に超音波を送信し反射波を受信する探触子と、を含むプローブと、前記光出射部からの光の照射を制御する制御部と、を有し、前記光出射部は、周期的な照射タイミングで光を照射し、前記制御部は、周期的に到来する照射タイミング間において、前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを、前記反射波を用いて判定し、前記光出射部は前記探触子よりも外側に設けられており、前記探触子の超音波送受信面は、前記光出射部よりも前記被検体から離れた位置にあることを特徴とする被検体情報取得装置である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、光源からの光を被検体に導く光出射部と、前記光出射部により光を照射された前記被検体から発生する光音響波を受信し、前記被検体に超音波を送信し反射波を受信する探触子と、を含むプローブと、前記光出射部からの光の照射を制御する制御部と、を有し、前記光出射部は、周期的な照射タイミングで光を照射し、前記制御部は、周期的に到来する照射タイミング間において、前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを、前記反射波を用いて判定し、前記探触子は前記光出射部よりも外側に設けられており、前記光出射部の出射端は、前記被検体に対して、前記探触子の超音波送受信面と同じ面か、前記探触子の超音波送受信面よりも離れた位置にあることを特徴とする被検体情報取得装置である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、光源からの光を被検体に導く光出射部と、前記光出射部により光を照射された前記被検体から発生する光音響波を受信し、前記被検体に超音波を送信し反射波を受信する探触子と、を含むプローブと、前記光出射部からの光の照射を制御する制御部と、を有し、前記光出射部は、周期的な照射タイミングで光を照射し、前記制御部は、周期的に到来する照射タイミング間において、前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを、前記反射波を用いて判定し、前記探触子の超音波送受信面には音響整合剤が設けられており、前記光出射部の出射端は前記音響整合剤と接していることを特徴とする被検体情報取得装置である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、光源からの光を被検体に導く光出射部と、前記光出射部により光を照射された前記被検体から発生する光音響波を受信し、前記被検体に超音波を送信し反射波を受信する探触子と、を含むプローブと、前記光出射部からの光の照射を制御する制御部と、を有し、前記光出射部は、周期的な照射タイミングで光を照射し、前記制御部は、周期的に到来する照射タイミング間において、前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを、前記反射波を用いて判定し、前記プローブは、前記探触子及び前記光出射部の外側に設けられた遮光壁をさらに含んでおり、前記探触子の超音波送受信面および前記光出射部の出射端は、前記被検体に対して、前記遮光壁の端よりも離れた位置にあることを特徴とする被検体情報取得装置である。
被検体情報取得装置を後者の超音波エコー装置として見ると、取得される被検体情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。
ブ1は、被検体(不図示)から発せられた光音響波を受信する探触子2と、被検体へ近赤外線からなる照明光を照射する照射端からなる。一例として、照射端にバンドルファイバ3を設けた。図1ではバンドルファイバの出射端3aから被検体への照明光学系を不図示としたが、バンドルファイバ3の出射端3aから直接被検体を照射しても良いし、レンズや拡散板など任意の光学素子を設けても良い。出射端は本発明の光出射部に相当する。
光音響プローブ1は、探触子2の超音波送受信部が被検体11と音響整合されているときに、照明光13の出射端が被検体と接する必要がある。もしくは出射端の周囲の別の部材が被検体と接する必要がある。こうすることによって、光音響プローブ1と被検体11との間から放出される照明光13を著しく低減させることが可能となる。図3(a)から図3(e)を用いて、それぞれの構成について説明する。
プローブの出射端からの光は被検体に照射され、かつ、探触子は被検体と音響整合している状態となる。このとき、接触状態が十分な第一の接触状態であると言える。
図4(a)は制御装置8の照射制御を説明するフロー図である。処理装置6は探触子2内の振動子に対して、超音波画像取得のための送信ビームフォーミングを行う。そして、被検体を介して探触子2が受信した信号を処理装置6は受信ビームフォーミングし、超音波画像を取得する。その一方処理装置6は超音波受信信号(rf信号)を制御装置8へ送る。
そして、接触状態が十分だと判定された場合(S41=YES)に照射を許可する(ステップS42)。
反対に、その接触状態が不十分の場合(S41=NO)には照明光の照射を停止させるように、照射制御信号を光源4へ送る(ステップS43)。
れない。例えば、光源1と照明光学系2との間に外部シャッタを設け、そのシャッタ開閉を制御しても良い。
図5は探触子2の受信波形(整相加算後のrf信号)である。図5(a)は探触子2が何にも接触していないときの受信波形である。図5(b)は探触子2表面にソナーゲルのみが付着しているときの受信波形である。そして図5(c)は探触子2表面がソナーゲルを介して被検体と接触しているときの受信波形である。ソナーゲルは音響整合剤として機能し、整合層を構成する。探触子はさらに、超音波を取得する際に音響部材として機能する音響レンズと接している。
f信号をフーリエ変換し、所定の周波数成分の有無を調べることにより判定できる。例えば、探触子2の振動子から音響レンズまでの平均音速を2000m/s、厚さを0.25mmとしたとき、超音波伝播距離である往復分の0.5mmに相当する周波数成分(2000m/s/0.5mm=4MHz)が検出される。これは、図5(a)をフーリエ変換した図5(d)では、3.8MHz付近にフーリエ変換のピークが表れていることからわかる。
なお、判定する周波数成分は、例えば図5(d)の例では3MHzから4MHzの間と、幅を持たせても良い。また、ここで述べた周波数は探触子の構造に起因するのでこの数値に限定されない。またこの他にも多重反射信号を検出するいずれの方法を用いても構わない。
制御装置8は実施例1で説明した接触判定にしたがい、rf信号から光音響プローブ1と被検体との接触が十分か否かの判定を行う(ステップS61)。
接触十分な場合(S61=YES)、つぎに、被検体内部の任意の組織からのrf信号を抽出する(ステップS62)。任意の組織とは、例えば皮膚下の脂肪層のように広く被検体内に存在する組織とすることが好ましい。一方接触が十分でない場合(S61=NO)、照射停止する(ステップS65)。
送受信の時間が短くなる場合、あるいは変化がない場合は、図5(a)における光音響プローブに近づく方向または動かないとみなす。すなわち、離れる方向ではない(S63=NO)とみなし、照明光の照射を許可する(ステップS64)。
一方、送受信の時間が長くなる場合、すなわち図5(a)中の光音響プローブから遠ざかる方向に同組織が動く場合は、光音響プローブ1が離れそうな状態と予見し(S63=YES)、あらかじめ照射を停止するよう照射制御する(ステップS65)。さらに、その動く量の時間微分、すなわち動く速度に閾値を設け、その閾値を超えた場合に照射を停止するよう照射制御するとなお良い。
Claims (14)
- 光源からの光を被検体に導く光出射部と、前記光出射部により光を照射された前記被検体から発生する光音響波を受信し、前記被検体に超音波を送信し反射波を受信する探触子と、を含むプローブと、
前記光出射部からの光の照射を制御する制御部と、
を有し、
前記光出射部は、周期的な照射タイミングで光を照射し、
前記制御部は、周期的に到来する照射タイミング間において、前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを、前記反射波を用いて判定し、かつ、
前記探触子と前記被検体とが音響整合している状態にある場合に、前記プローブと被検体とが相対的に離れる方向に動いているかどうかを判定し、相対的に離れる方向に動いていると判定した場合、次の照射タイミングにおける前記光出射部からの光の照射を停止する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記探触子は、前記被検体に繰り返し超音波を送信して反射波を受信し、
前記制御部は、前記反射波から前記被検体内部の組織に相当する信号を抽出し、当該抽出した信号を得るのに要する時間が後の超音波送受信ほど長くなる場合、前記プローブと被検体とが相対的に離れる方向に動いていると判定する
ことを特徴とする、請求項1に記載の被検体情報取得装置。 - 光源からの光を被検体に導く光出射部と、前記光出射部により光を照射された前記被検体から発生する光音響波を受信し、前記被検体に超音波を送信し反射波を受信する探触子と、を含むプローブと、
前記光出射部からの光の照射を制御する制御部と、
を有し、
前記光出射部は、周期的な照射タイミングで光を照射し、
前記制御部は、周期的に到来する照射タイミング間において、前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを、前記反射波を用いて判定し、
前記光出射部は前記探触子よりも外側に設けられており、
前記探触子の超音波送受信面は、前記光出射部よりも前記被検体から離れた位置にある
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 光源からの光を被検体に導く光出射部と、前記光出射部により光を照射された前記被検体から発生する光音響波を受信し、前記被検体に超音波を送信し反射波を受信する探触子と、を含むプローブと、
前記光出射部からの光の照射を制御する制御部と、
を有し、
前記光出射部は、周期的な照射タイミングで光を照射し、
前記制御部は、周期的に到来する照射タイミング間において、前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを、前記反射波を用いて判定し、
前記探触子は前記光出射部よりも外側に設けられており、
前記光出射部の出射端は、前記被検体に対して、前記探触子の超音波送受信面と同じ面か、前記探触子の超音波送受信面よりも離れた位置にある
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 光源からの光を被検体に導く光出射部と、前記光出射部により光を照射された前記被検体から発生する光音響波を受信し、前記被検体に超音波を送信し反射波を受信する探触子と、を含むプローブと、
前記光出射部からの光の照射を制御する制御部と、
を有し、
前記光出射部は、周期的な照射タイミングで光を照射し、
前記制御部は、周期的に到来する照射タイミング間において、前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを、前記反射波を用いて判定し、
前記探触子の超音波送受信面には音響整合剤が設けられており、前記光出射部の出射端は前記音響整合剤と接している
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 光源からの光を被検体に導く光出射部と、前記光出射部により光を照射された前記被検体から発生する光音響波を受信し、前記被検体に超音波を送信し反射波を受信する探触子と、を含むプローブと、
前記光出射部からの光の照射を制御する制御部と、
を有し、
前記光出射部は、周期的な照射タイミングで光を照射し、
前記制御部は、周期的に到来する照射タイミング間において、前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを、前記反射波を用いて判定し、
前記プローブは、前記探触子及び前記光出射部の外側に設けられた遮光壁をさらに含んでおり、前記探触子の超音波送受信面および前記光出射部の出射端は、前記被検体に対して、前記遮光壁の端よりも離れた位置にある
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記制御部は、前記探触子と前記被検体とが音響整合していると判定した場合に、次の照射タイミングにおける、前記光出射部からの光の照射を可能にする
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記制御部は、前記探触子と前記被検体とが音響整合していないと判定した場合に、次の照射タイミングにおける、前記光出射部からの光の照射を停止する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記制御部は、前記探触子が前記光音響波を受信してから、次の照射タイミングが到来
するまでの期間において、前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを判定する
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記照射タイミングから、次の照射タイミングまでの期間において、
前記探触子は前記被検体に超音波を送信して反射波を受信し、前記制御部は前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを判定する
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記制御部は、前記プローブと前記被検体の境界に相当する位置から得られる前記反射波が、音響整合している被検体から得られる信号より大きい場合に、前記探触子が前記被検体と音響整合していないと判定する
ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記制御部は、前記被検体内部に相当する位置から得られる前記反射波が、前記探触子及び、受信した光音響波に基づいて前記被検体内の特性情報を生成する処理部のノイズよりも大きい場合に、前記探触子が前記被検体と音響整合していると判定する
ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記制御部は、前記被検体内部に相当する位置から得られる前記反射波に、前記探触子及び、受信した光音響波に基づいて前記被検体内の特性情報を生成する処理部のノイズに相当する周波数成分以外の周波数成分が含まれる場合に、前記探触子が前記被検体と音響整合していると判定する
ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 光源からの光を被検体に導く光出射部と、前記光出射部により光を照射された前記被検体から発生する光音響波を受信し、前記被検体に超音波を送信し反射波を受信する探触子と、を含むプローブと、
前記光出射部からの光の照射を制御する制御部と、を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記光出射部が、周期的な照射タイミングで光を照射する工程と、
前記制御部が、周期的に到来する照射タイミング間において、前記探触子と前記被検体とが音響整合しているかどうかを、前記反射波を用いて判定する工程と、
前記探触子と前記被検体とが音響整合している状態にある場合に、前記制御部が、前記プローブと被検体とが相対的に離れる方向に動いているかどうかを判定し、相対的に離れる方向に動いていると判定した場合、次の照射タイミングにおける前記光出射部からの光の照射を停止する工程と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
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