JP6621819B2 - 音響波を用いた光源および音響レシーバの相対的な向きの検出を伴う光音響撮像システム - Google Patents
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Claims (19)
- 光音響撮像の分野において、第1の音響応答を放出するように構成された第1の基準マーカサイトと第2の音響応答を放出するように構成された第2の基準マーカサイトとを備える光送出ユニットの音響受信ユニットに対する位置および向きを割り出すための方法であって、
被験者のボリュームから、各々が座標基準フレームに対する異なるデータ収集位置において収集される複数の音響信号をサンプリングして記録するステップと、
第1の基準マーカの応答および第2の基準マーカの応答を前記複数の音響信号の各々の音響信号において識別するステップであって、識別された各々の応答は、基準マーカサイトとデータ収集位置との間の隔たりを示しているステップと、
前記第1の基準マーカの前記識別された応答の各々および前記第2の基準マーカの前記識別された応答の各々を使用することにより、前記座標基準フレームにおける前記光送出ユニットの位置および向きを割り出すステップと、
を含む方法。 - 前記第1の基準マーカおよび前記第2の基準マーカは、前記光送出ユニットによってもたらされる光エネルギーの吸収に起因する音響応答を生成する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の基準マーカが生成する応答は、前記光送出ユニットによってもたらされる第1の支配的な光エネルギー波長において、前記光送出ユニットによってもたらされる第2の支配的な光エネルギー波長における応答と比べて、より強い、請求項2に記載の方法。
- 前記第2の基準マーカが生成する応答は、前記第2の支配的な光エネルギー波長において、前記第1の支配的な光エネルギー波長における応答と比べて、より強い、請求項3に記載の方法。
- 前記応答を識別するステップは、
前記第1の支配的な光エネルギー波長についての再構成サイノグラムにおいて比較的高い強度を有し、前記第2の支配的な光エネルギー波長についての再構成サイノグラムにおいて比較的低い強度を有する第1のターゲットの位置を特定するステップと、
前記第1の支配的な光エネルギー波長についての前記再構成サイノグラムにおいて第2の比較的低い強度を有し、前記第2の支配的な光エネルギー波長についての前記再構成サイノグラムにおいて第2の比較的高い強度を有する第2のターゲットの位置を特定するステップと、
前記第1の基準マーカの前記応答を前記位置特定された第1のターゲットからの応答として識別するステップと、
前記第2の基準マーカの前記応答を前記位置特定された第2のターゲットからの応答として識別するステップと、
を含む、請求項4に記載の方法。 - 前記光送出ユニットの位置および向きを割り出すステップは、
前記基準マーカサイトと前記データ収集位置との間の前記隔たりを説明するために適した構成へと、基準マーカ位置についての値を回転および平行移動させるための回転マトリクスおよび並進ベクトルの値を決定するステップ、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記隔たりは、サンプルを単位として測定された時間における隔たりであり、前記ボリュームにおける一定の音速を掛け算し、アナログ−デジタル変換器の一定のサンプリングレートで割り算することによって距離の隔たりに変換される、請求項6に記載の方法。
- 前記第1の基準マーカの前記応答は、前記第2の基準マーカの前記応答から区別することができる音響応答を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の音響信号の各々を処理して、処理済み音響信号を生成するステップと、
前記処理済み音響信号を使用して前記ボリュームの画像を表示装置へと出力するステップと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1の基準マーカの前記識別された応答の各々は、区別可能な音響応答を含み、
前記処理するステップは、前記複数の音響信号の各々から区別可能な音響応答を分離するステップを含む、請求項9に記載の方法。 - 光エネルギーを被験者のボリュームへともたらすように構成された光エネルギー出口ポートを備えている光エネルギー送出ユニットと、
前記ボリュームからの音響信号を受信するように構成された1つ以上の音響レシーバを備えている音響受信ユニットと、
前記音響受信ユニットによって受信される音響応答を放出するように構成された基準マーカサイトと、
前記音響受信ユニットによって受信された信号について、前記基準マーカサイトから放出されて受信される音響応答を用いて、前記音響受信ユニットに対する前記光エネルギー送出ユニットの相対位置を割り出すことを含む処理を実行するように構成された処理ユニットと、
前記ボリュームを表す光音響画像を表示するように構成された表示ユニットと
を備えるシステム。 - 前記光音響画像は、少なくとも部分的には、前記割り出された相対位置を表すデータを使用することによって生成される、請求項11に記載のシステム。
- 前記音響レシーバによって受信される音響応答を放出するように構成された追加の基準マーカサイト
をさらに備え、
前記処理ユニットによる処理は、前記基準マーカサイトから放出されて受信される音響応答および前記追加の基準マーカサイトから放出されて受信される音響応答を用いて、前記音響受信ユニットに対する前記光エネルギー送出ユニットの相対的な向きおよび前記相対位置を割り出すことをさらに含む、請求項11に記載のシステム。 - 前記基準マーカサイトおよび前記追加の基準マーカサイトは、前記光エネルギー送出ユニットの遠位表面に配置される、請求項13に記載のシステム。
- 前記光エネルギー出口ポートは、前記光エネルギー送出ユニットの前記遠位表面に配置される、請求項14に記載のシステム。
- 前記処理ユニットによって実行される処理は、
第1の座標基準フレームに対する位置の値のリストであって、前記基準マーカサイトについての位置および前記追加の基準マーカサイトについての位置を含むリストを読み出すステップと、
前記位置の値のリストを第2の座標基準フレームに対する構成へと回転および平行移動させるための回転マトリクスおよび並進ベクトルの値を決定するステップであって、前記決定された値は、前記音響受信ユニットによって受信された前記信号の基準応答成分の伝播遅延を考慮する解を含むステップと、
前記相対的な向きおよび前記相対位置を前記回転マトリクスおよび前記並進ベクトルによって生成するステップと
をさらに含む、請求項13に記載のシステム。 - 前記処理ユニットは、
前記基準マーカサイトによって放出された区別可能な音響応答成分を、前記音響受信ユニットによって受信された前記信号の残りの成分から分離するステップと、
前記残りの成分を使用して前記ボリュームの光音響画像を生成するステップと
を実行するようにさらに構成されている、請求項11に記載のシステム。 - 前記処理ユニットは、
前記光エネルギー送出ユニットが前記処理ユニットによって割り出されたとおりの前記音響受信ユニットの配置に対する第1の相対配置にあるときの前記ボリュームの第1の光音響表現を生成するステップと、
前記光エネルギー送出ユニットが前記処理ユニットによって割り出されたとおりの前記音響受信ユニットの前記配置に対する第2の相対配置にあるときの前記ボリュームの第2の光音響表現を生成するステップと、
前記ボリュームの前記第1の光音響表現と前記ボリュームの前記第2の光音響表現との間の差を計算するステップと、
前記計算された差を表示するための画像を生成するステップと
を実行するようにさらに構成されている、請求項11に記載のシステム。 - 前記処理ユニットは、前記光エネルギー送出ユニットおよび音響受信ユニットが光音響画像を形成するための適切な近さにある場合を判断するようにさらに構成されている、請求項11に記載のシステム。
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