JP6000609B2 - 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
P0=Γ・μa・Φ …(1)
Φ=Φ0・exp(−μeff・d) …(2)
の光量分布Φを用いて式(1)から被検体内の光吸収係数分布μaを得ることができる。
また光学係数取得の被検者への負荷は、被検者の状態(例えば年齢、体力等)によって異なるにも関わらず、光学係数の取得の方法は、被検者によらず一様であった。
そこで、PATにおいて、再構成画像の画質、撮影時間や被検者の負担を考慮し、光学係数の取得方法を選択可能にすることが求められている。
被検体を保持する保持手段と、
前記被検体に光を照射する照射手段と、
前記保持手段により保持された前記被検体に前記照射手段から光が照射されたときに発生する光音響波に基づく光音響波信号を計測する光音響波計測手段と、
前記被検体の光学係数の取得方法をユーザーに選択させる取得方法選択手段と、
前記ユーザーにより選択された取得方法により、前記被検体の光学係数を取得する光学係数取得手段と、
前記光音響波計測手段が計測した光音響波信号と、前記光学係数取得手段が取得した光学係数とを用いて、前記被検体の特性情報を生成する処理手段と、
を有し、
前記光学係数の取得方法には、前記被検体に光を照射して計測される光学係数取得用の信号を用いて光学係数を取得する方法が含まれ、
前記光学係数取得用の信号の計測と前記特性情報の生成に用いられる光音響波信号の計測が異なるタイミングで行われる場合に、前記光学係数取得用の信号の計測と前記特性情報の生成に用いられる光音響波信号の計測が前記保持手段により前記被検体が保持された状態で行われる
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、
被検体に光が照射されたときに発生する光音響波を計測することで得られた光音響波信号と、被検体の光学係数とを用いて、前記被検体の特性情報を生成する処理手段と、
前記被検体の光学係数の取得方法をユーザーに選択させる取得方法選択手段と、
前記ユーザーにより選択された取得方法により、前記被検体の光学係数を取得する光学係数取得手段と、
を有し、
前記処理手段は、前記取得方法選択手段で選択された取得方法を、当該取得方法により取得された光学係数を用いて生成された前記被検体の特性情報とともに、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)フォーマットのデータで記録するものであり、
前記取得方法選択手段で選択された取得方法に関する情報は、DICOMフォーマットのデータにおけるPrivate Tagに記録される
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
被検体を保持する保持手段と、前記被検体に光を照射する照射手段とを有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記保持手段により保持された前記被検体に前記照射手段から光が照射されたときに発生する光音響波に基づく光音響波信号を計測するステップと、
前記被検体の光学係数の取得方法をユーザーに選択させるステップと、
前記ユーザーにより選択された取得方法により、前記被検体の光学係数を取得するステップと、
前記光音響波信号と、前記光学係数を用いて、前記被検体の特性情報を生成するステップと、
を有し、
前記光学係数の取得方法には、前記被検体に光を照射して計測される光学係数取得用の信号を用いて光学係数を取得する方法が含まれ、
前記光学係数取得用の信号の計測と前記特性情報の生成に用いられる光音響波信号の計測が異なるタイミングで行われる場合に、前記光学係数取得用の信号の計測と前記特性情報の生成に用いられる光音響波信号の計測が前記保持手段により前記被検体が保持された状態で行われる
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
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。
光学係数の取得方法を選択可能とすることの意義と、各選択肢の特徴につき、さらに説明する。
光音響波診断装置による撮影は、健康ではない被検者に負担となる場合もある。例えば被検体が***である場合、被検体を圧迫保持するために被検者が痛みを感じることがある。また高齢の被検者にとって、測定が長時間に渡ること自体が負担となる。よって、精度のよい光学係数を得るためとは言え、必ずしも被検者の負担を増加させて良いものではない。
画質は向上する。
本実施形態に係る光音響波診断装置は、画像再構成に適用する光学係数の取得方法を選択可能である。本実施形態においては、撮影時に光学係数の推定値を用いる方法と、撮影時に撮影者により指定された指定値を用いる方法と、撮影時の被検者の年齢などに応じた統計値を用いる方法から選択できる。
図1は、本実施形態に係る光音響波診断装置の概略の機能構成を示すブロック図である。本実施形態に係る光音響波診断装置は、情報処理部1000、光音響波信号計測部1100によって構成される。図2は、本実施形態に係る光音響波診断装置の情報処理部1000を実施する機器構成の一例である。また、図3は、光音響波信号計測部1100を実施する機器構成の一例である。
光音響波信号計測部1100は、情報処理部1000から指示された光音響波計測方法に基づいて光音響波信号計測の制御を行う。そして、音響波検出器1105の各素子で検出された光音響波に基づいて光音響波信号情報を生成し、情報処理部1000に送信する。
次に情報処理部1000の構成要素について説明する。
、光学係数推定用の光音響波信号の計測の対象となる領域は、基本的には、この撮影領域である。例えば、光学係数推定用の光音響波信号は、基本的には、撮影領域内の被検体の全て、または、一部の領域から発生した光音響波を検出したものである。光学係数として測定値を用いる場合にも同様に、基本的にはこの撮影領域にて測定が行われる。
信号情報取得部1006から送られた光音響波信号情報に基づいて、画像再構成を行う。光学係数取得方法が指定値の取得である場合は、撮影指示情報内の光学係数の指定値を用いる。光学係数取得方法が統計値の取得である場合は、撮影指示情報内の被検者に関する情報(例えば年齢、撮影部位)に応じた光学係数の統計値を、統計情報記憶部1014から取得する。光学係数取得方法が推定である場合は、光学係数推定部1007が推定した値を用いる。後述する第2の実施形態のように、測定装置により光学係数の測定が可能で場合、その測定値も用いることができる。
光音響波信号計測部1100の機能は、I/F107を介して実現される。なお、上記各構成要素は共通バス108により互いに通信可能に接続されている。
図3は、本発明の光音響波診断装置の光音響波信号計測部1100の構成の一例を示す図である。
光音響波を取得できる。そのためには、光学装置1104を移動可能に構成する方法や、可動式ミラー等を用いる方法などがある。制御部1102からの指示を受けた位置制御手段1106が、例えばモーター等により、これらの移動を行う。このとき、光を被検体に照射する領域と、音響波検出器1105の受信領域を同期して移動するように制御する。
次に、図4〜図8のフローチャートを用いて、本実施形態の具体的な処理の手順を説明する。図4は、本発明の光音響波診断装置で撮影を行う医師、または、検査技師が、被検者の***を被検体として撮影する場合の概略の撮影手順を示したフローチャートである。本フローは一般的な手順を示すものであり、本発明に特徴的な処理は、後述するように、各ステップに盛り込まれる。本フローは、光音響波診断装置の撮影位置に被検者の***をセットしたところから開始される。
った場合は撮影を中止する。
概略、以上のような手順で、被検体の撮影は実行される。
次に本発明の第1の実施形態において、光学係数取得方法が推定値の取得である場合の光音響波診断装置の動作について説明する。図5のフローチャートは、本実施形態における情報処理部1000の処理手順を示すフローチャートである。また、図6は、本実施形態における光音響波計測部1100の処理手順を示すフローチャートである。
域に基づいて、光学係数推定用光音響波信号の計測制御用の情報(例えば、光学係数推定用の光音響波信号計測範囲)も決定される。また、光音響波計測方法決定部1003は、音響波検出器1005の素子が画像再構成に必要な光音響波信号を検出するための受信領域上の素子位置のピッチも決定する。
態を監視対象とすることができる。
例えば、特許文献2のような推定方法であれば、撮影と同じ保持状態の被検体の光学係数推定用の領域に対して、2方向から光を照射して計測された2種類の光学係数推定用信号を用いて、それぞれの初期音圧分布を算出する。方向としては、例えば、上述したようなフォワード方向およびバックワード方向がある。
つまり、撮影領域内の光学係数の平均値として適用できる、光学係数を推定可能な領域であれば、構わない。
行する。ステップS508における画像再構成は、光学係数を適用せずに実施できるものである。例えば、撮影領域内をボリューム空間で規定した、各ボクセルの光音響波の初期音圧分布の算出である。撮影領域を分割した領域に対応した光音響波信号情報に基づいて算出される。したがって、本ステップの処理は光学係数推定処理が終了前であっても並行して行うことができる。光音響波計測装置から送信された1つの光音響波信号情報に関する画像再構成が終了すると、ステップS509に進む。
514以降の処理を実施できるようになる。
以上の手順により、光学係数取得方法が推定値の取得である場合の撮影を実施することができる。
次に、図6のフローチャートを用いて、情報処理部1000の処理と並行して実行される光音響波信号計測部1100の処理手順について説明する。図6のフローチャートは、情報処理部1000から光音響波信号計測部1100に対し、光音響波信号計測の開始を指示された時点で開始される。このフローチャートは、光学係数取得方法が推定である場合に実行されるものである。情報処理部1000からの指示には、推定用の光音響波信号の計測指示が含まれている。
次に、図7のフローチャートを用いて、光学係数取得方法が統計値の取得である場合の情報処理部1000の処理手順について説明する。なお、統計値の場合の光音響波計測部1100の処理手順は、図6のフローチャートにおけるステップS601、S602を省略したものと考えて良い。
ステップS702において、光学係数取得方法選択部1002は、撮影指示情報に基づいて、画像再構成に適用する光学係数として統計値を選択する。この場合、光音響波信号の計測は、通常の撮影処理として行えば良い。
以上の手順により、光学係数取得方法が統計値の取得である場合の撮影を実施することができる。
次に、図8のフローチャートを用いて、光学係数取得方法が指定値の取得である場合の情報処理部1000の処理手順について説明する。なお、指定値である場合の光音響波計測部1100の処理手順、図6のフローチャートにおけるステップS601、S602を省略したものと考えて良い。
ステップS802において、光学係数取得方法選択部1002は、撮影指示情報に基づいて、画像再構成に適用する光学係数として指定値を選択する。その他の処理は、図7のステップS702と同様である。
ステップS803は、図7のステップ703と同様である。
ステップS805、S806、S807の各処理は、それぞれ図7のステップS705、S706、S707の各処理と同様である。
であるため撮影に要する総時間が短縮されることも、統計値の場合と同様である。さらに、指定値として被検体の過去の光学係数を用いた場合、撮影時の被検体の状態に近い光学係数だと考えられるため、再構成画像の画質の劣化も大きくはならない。連続して、複数回、撮影するような場合には、画質のよい再構成画像を得ることもできる。
以上の手順により、光学係数取得方法が指定値の取得である場合の撮影を実施することができる。
本実施形態では、光学係数を推定により取得する場合、撮影用と推定用の光音響波信号を別々に計測していた。この手順により、撮影者は、被検体の撮影において任意の撮影用設定を適用しながら、被検体の状態に応じた光学係数を取得できる。また、光学係数の推定処理と撮影用の光音響波計測を並列に行うことで、推定処理時間が総撮影処理時間を長くする影響を削減できる。ただし、撮影用光音響波信号の計測の設定や条件が、光学係数推定用の光音響波信号として扱える場合には、撮影用光音響波信号と同じ光音響波信号の一部を用いて光学係数を推定することもできる。条件に差異がある場合には、光音響波計測の各位置において、必要な光学係数推定用の光音響波信号計測を撮影用音響波信号計測の合間に行うようにしてもよい。
第1の実施形態では、光学係数の取得方法が、光音響波信号計測に基づく推定、統計値の取得、指定値の取得の何れかから選択されていた。第2の実施形態では、光音響波診断装置に光学係数の測定装置を追加し、撮影時に保持された被検体の状態変化がないことを確認しながら、被検体の光学係数を測定できるようにする。すなわち、本実施形態では、光学係数の取得方法に、測定装置による測定値の取得という選択肢が追加される。測定値が選択された場合、撮影状態にある被検体の光学係数を測定し、画像再構成に適用する。
本実施形態に係る情報処理部1000の構成、および、コンピュータの基本構成は、第1の実施形態と同様である。
図4の概略の撮影手順は、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
ステップS501は、第1の実施形態と同様の処理であるため、説明を省略する。
ステップS502において、光学係数取得方法選択部1002は、撮影指示情報に基づいて、画像再構成に適用する光学係数の取得方法を選択する。本実施形態では、測定装置を用いた測定により取得する方法が選択される。そして、光学係数測定範囲に関する各種設定を行う。
1000に対して、撮影用の光音響波信号情報よりも先に、光学係数の測定値が送られる場合、画像再構成の開始時から、測定した光学係数を適用する。画像再構成の開始後に光学係数の測定値がもたらされる場合は、第1の実施形態のうち推定値の場合と同様に、光学係数を用いない画像再構成を先行させる。そして、光学係数の測定値の取得後に光学係数を適用する。他の処理は第1の実施形態のうち推定値の場合と同様であるため、説明を省略する。
次に、第2の実施形態のうち測定値が選択された場合に、情報処理部1000の処理と並行して実行される光音響波信号計測部1100の光音響波計測の手順について、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
光学係数としては、上述した測定値の他に、推定値、統計値、指定値を選択することができる。測定値以外を選択した場合の実施手順は、第1の実施形態と同様である。
画像再構成を行うタイミングについても同様である。
Claims (14)
- 被検体を保持する保持手段と、
前記被検体に光を照射する照射手段と、
前記保持手段により保持された前記被検体に前記照射手段から光が照射されたときに発生する光音響波に基づく光音響波信号を計測する光音響波計測手段と、
前記被検体の光学係数の取得方法をユーザーに選択させる取得方法選択手段と、
前記ユーザーにより選択された取得方法により、前記被検体の光学係数を取得する光学係数取得手段と、
前記光音響波計測手段が計測した光音響波信号と、前記光学係数取得手段が取得した光学係数とを用いて、前記被検体の特性情報を生成する処理手段と、
を有し、
前記光学係数の取得方法には、前記被検体に光を照射して計測される光学係数取得用の信号を用いて光学係数を取得する方法が含まれ、
前記光学係数取得用の信号の計測と前記特性情報の生成に用いられる光音響波信号の計測が異なるタイミングで行われる場合に、前記光学係数取得用の信号の計測と前記特性情報の生成に用いられる光音響波信号の計測が前記保持手段により前記被検体が保持された状態で行われる
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記光学係数取得用の信号を計測するときと、前記特性情報の生成に用いられる光音響波信号を計測するときとの間で、前記被検体の保持状態に変化がないかを監視する状態監視手段をさらに有する
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。 - 前記光学係数を取得する処理と、前記特性情報の生成に用いられる光音響波信号を計測する処理とが、並列に実行される
ことを特徴とする請求項1または2に記載の被検体情報取得装置。 - 前記光学係数取得用の信号は、前記保持手段により保持された状態の前記被検体に前記
照射手段から光が照射されたときに発生する光音響波を計測することにより得られる光音響波信号である
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記保持手段により保持された状態の前記被検体に光を照射する投光部と、前記投光部から照射され前記被検体を透過した光を測定する受光部をさらに有し、
前記光学係数取得用の信号は、前記被検体を透過した光を前記受光部が測定することにより得られる信号である
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記被検体は被検者の体の一部であり、
前記光学係数の取得方法には、被検者に関する情報に応じた光学係数の統計値を取得する方法が含まれる
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記光学係数の取得方法には、ユーザーから入力された指定値を取得する方法が含まれる
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記処理手段は、前記取得方法選択手段で選択された取得方法を、当該取得方法により取得された光学係数を用いて生成された前記被検体の特性情報とともに記録する
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記処理手段は、前記取得方法選択手段で選択された取得方法を、当該取得方法により取得された光学係数を用いて生成された前記被検体の特性情報とともに、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)フォーマットのデータで記録するものであり、
前記取得方法選択手段で選択された取得方法に関する情報は、DICOMフォーマットのデータにおけるPrivate Tagに記録される
ことを特徴とする請求項8に記載の被検体情報取得装置。 - 被検体に光が照射されたときに発生する光音響波を計測することで得られた光音響波信号と、前記被検体の光学係数とを用いて、前記被検体の特性情報を生成する処理手段と、
前記被検体の光学係数の取得方法をユーザーに選択させる取得方法選択手段と、
前記ユーザーにより選択された取得方法により、前記被検体の光学係数を取得する光学係数取得手段と、
を有し、
前記処理手段は、前記取得方法選択手段で選択された取得方法を、当該取得方法により取得された光学係数を用いて生成された前記被検体の特性情報とともに、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)フォーマットのデータで記録するものであり、
前記取得方法選択手段で選択された取得方法に関する情報は、DICOMフォーマットのデータにおけるPrivate Tagに記録される
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記被検体を保持する保持手段をさらに有することを特徴とする請求項10に記載の被検体情報取得装置。
- 前記被検体に光を照射する照射手段をさらに有することを特徴とする請求項10または11に記載の被検体情報取得装置。
- 前記光音響波信号を計測する光音響波計測手段をさらに有することを特徴とする請求項10ないし12のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
- 被検体を保持する保持手段と、前記被検体に光を照射する照射手段とを有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記保持手段により保持された前記被検体に前記照射手段から光が照射されたときに発生する光音響波に基づく光音響波信号を計測するステップと、
前記被検体の光学係数の取得方法をユーザーに選択させるステップと、
前記ユーザーにより選択された取得方法により、前記被検体の光学係数を取得するステップと、
前記光音響波信号と、前記光学係数を用いて、前記被検体の特性情報を生成するステップと、
を有し、
前記光学係数の取得方法には、前記被検体に光を照射して計測される光学係数取得用の信号を用いて光学係数を取得する方法が含まれ、
前記光学係数取得用の信号の計測と前記特性情報の生成に用いられる光音響波信号の計測が異なるタイミングで行われる場合に、前記光学係数取得用の信号の計測と前記特性情報の生成に用いられる光音響波信号の計測が前記保持手段により前記被検体が保持された状態で行われる
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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