JP2013248239A - Subject information acquisition device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検体情報取得装置に関する。 The present invention relates to a subject information acquisition apparatus.
レーザーなどの光源から生体に光を照射し、入射した光に基づいて得られる生体内の情報を画像化する光音響画像装置の研究が医療分野で積極的に進められている。この光音響技術の一つとして、Photoacoustic Tomography(PAT:光音響トモグラフィ)が提案されている。光音響トモグラフィは、光源から発生したパルス光を生体に照射し、生体内で伝播・拡散したパルス光のエネルギーを吸収した生体組織から発生した音響波(典型的に超音波である)を検出し、その検出信号に基づき生体情報を画像化するものである。 Research on a photoacoustic imaging apparatus that irradiates light to a living body from a light source such as a laser and images in vivo information obtained based on incident light has been actively promoted in the medical field. As one of the photoacoustic techniques, photoacoustic tomography (PAT: photoacoustic tomography) has been proposed. Photoacoustic tomography irradiates a living body with pulsed light generated from a light source, and detects acoustic waves (typically ultrasonic waves) generated from living tissue that absorbs the energy of pulsed light that has propagated and diffused in the living body. The biological information is imaged based on the detection signal.
非特許文献1には、乳がんの検査用に開発された光音響画像装置が開示されている。図11は非特許文献1の概略を示したものである。本装置は、ガラスプレートと音響波探触子で被検体(乳房)を圧迫し、ガラスプレート越しに、Nd:YAGレーザーを光源とする照明光を乳房に照射する。そして、被検体で発生する音響波を音響波探触子で信号として検出して、該検出信号を処理することで、被検体内部の組織、特に乳がんにおける血管新生の画像データを取得する。
Non-Patent
しかしながら、非特許文献1の装置では、被検体の一部に音響波探触子と接触できない領域を発生させてしまう(図11中に符号Aで示す)。この接触できない領域は、空気が介在する間隙となるため、音響インピーダンスが被検体と著しく異なってしまう。これにより、被検体内で発生した音響波の大部分は、被検体と間隙の界面で反射されてしまう。そのため、前記領域において、音響波探触子で検出する信号の強度が低下する。これに伴い、信号処理による画像データを取得できない領域が生じてしまう。
However, in the apparatus of Non-Patent
この問題は、被検体を平行平板で圧迫し、被検体内部の画像データを取得する装置であれば生じ得る問題である。例えば、光音響トモグラフィを用いる装置に限らず、超音波を送信しその反射波から生体情報を画像化する装置においてもこの問題は生じ得る。 This problem can occur with any apparatus that compresses a subject with parallel plates and acquires image data inside the subject. For example, this problem may occur not only in an apparatus using photoacoustic tomography but also in an apparatus that transmits ultrasonic waves and images biological information from the reflected waves.
この問題の原因は、圧迫する機構が被検体を2枚の平行平板で挟む形式である事と、圧迫する対象が丸みを帯びたものである事に起因する。また、被検体形状に個体差があることから、空気が介在する間隙の形状も多様なものとなっており、問題を複雑化している。 The cause of this problem is due to the fact that the pressing mechanism is a form in which the subject is sandwiched between two parallel flat plates, and the target to be pressed is rounded. In addition, since there are individual differences in the shape of the subject, the shapes of the gaps through which air intervenes are diverse, complicating the problem.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、音響波を検出する被検体情報取得装置において、保持プレートと被検体の接触面積を増大させて、音響波の信号強度の低下を抑制することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to increase the contact area between the holding plate and the subject in the subject information acquisition device for detecting acoustic waves, thereby increasing the signal intensity of the acoustic waves. It is in suppressing the decrease.
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、被検体から伝播する音響波に基づいて前記被検体内の情報を取得する被検体情報取得装置であって、第一の保持部材と、前記第一の保持部材との間で前記被検体を保持する複数の第二の保持部材と、前記第一の保持部材を介して前記被検体からの音響波を受信する探触子と、前記複数の第二の保持部材を、それぞれ独立に並進して移動させて前記被検体に当接させる移動機構と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。 The present invention employs the following configuration. That is, a subject information acquisition device that acquires information in the subject based on an acoustic wave propagating from the subject, the subject being between the first holding member and the first holding member A plurality of second holding members for holding the probe, a probe for receiving an acoustic wave from the subject via the first holding member, and the plurality of second holding members are independently translated. And a moving mechanism that makes the moving object come into contact with the object.
本発明によれば、音響波を検出する被検体情報取得装置において、保持プレートと被検体の接触面積を増大させて、音響波の信号強度の低下を抑制することができる。 According to the present invention, in the subject information acquiring apparatus that detects acoustic waves, it is possible to increase the contact area between the holding plate and the subject and suppress a decrease in the signal strength of the acoustic waves.
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described below should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the following description.
本発明の被検体情報取得装置には、被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した反射波(エコー波)を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用した装置を含む。また、被検体に光(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。 The subject information acquisition apparatus of the present invention transmits ultrasonic waves to a subject, receives reflected waves (echo waves) reflected inside the subject, and acquires subject information as image data. Includes devices that use. Further, the apparatus includes a device using a photoacoustic effect that receives acoustic waves generated in the subject by irradiating the subject with light (electromagnetic waves) and acquires subject information as image data.
前者の超音波エコー技術を利用した装置の場合、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。後者の光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、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、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。 In the case of the former apparatus using the ultrasonic echo technique, the acquired object information is information reflecting the difference in acoustic impedance of the tissue inside the object. In the case of an apparatus using the latter photoacoustic effect, the acquired object information is derived from the source distribution of acoustic waves generated by light irradiation, the initial sound pressure distribution in the object, or the initial sound pressure distribution. Light energy absorption density distribution, absorption coefficient distribution, and concentration distribution of substances constituting the tissue are shown. The concentration distribution of the substance is, for example, an oxygen saturation distribution or an oxidized / reduced hemoglobin concentration distribution.
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、音響波と呼ばれる弾性波を含む。例えば、被検体内部に近赤外線等の光を照射した時に、被検体内部で発生する音響波が挙げられる。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、被検体内で発生又は反射した音響波を受信する。 The acoustic wave referred to in the present invention is typically an ultrasonic wave, and includes an elastic wave called a sound wave, an ultrasonic wave, or an acoustic wave. For example, an acoustic wave generated inside the subject when the subject is irradiated with light such as near infrared rays can be mentioned. An acoustic wave generated by the photoacoustic effect is called a photoacoustic wave or an optical ultrasonic wave. An acoustic detector (for example, a probe) receives an acoustic wave generated or reflected in a subject.
まず、図1(A)、図1(B)を参照して、本発明の被検体情報取得装置の一例として、光音響画像装置を用いたシステムについて説明する。 First, with reference to FIGS. 1A and 1B, a system using a photoacoustic image apparatus will be described as an example of the subject information acquisition apparatus of the present invention.
(装置の構成)
符号1は探触子側の保持プレート(第一の保持部材に相当)、符号2(2a,2b,2c)は非探触子側の保持部材(複数の第二の保持部材に相当)である。符号3(3a,3b,3c)は、非探触子側の複数の保持部材2を、それぞれ独立に保持プレート1の側に並進して移動させる事ができる移動機構である。保持部材2は、それぞれが被検体8に当接する位置まで移動可能であり、さらに被検体8を圧迫して保持プレート1との接触状況を高めることができる。
(Device configuration)
符号9は被検体へ光を照射するための光源である。符号4は被検体内からの音響波を検出する探触子である。符号10は探触子4に含まれる圧電素子であり、音響波とアナログ信号の変換を行っている。なお、音響波を信号に変換できるものであれば、圧電素子に限られない。符号5は検出されたアナログ信号を処理し画像データを再構成する信号処理部である。符号6は信号処理部5で処理された画像データを表示する画像表示部である。
(画像作成部の構成と動作)
被検体8からの音響波を画像化する画像作成部について説明する。画像作成部は光源9、探触子4、信号処理部5、画像表示部6を備える。
(Configuration and operation of image creation unit)
An image creation unit that images acoustic waves from the subject 8 will be described. The image creation unit includes a
まず、光源9から被検体8に対してパルス光が照射される。光源としてはレーザーが好ましいが、レーザーの代わりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。レーザーとしては、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が挙げられ、適宜利用できる。また、光源からの光は近赤外線が好ましく用いられ、波長に関しても650nmから1100nm程度の波長が利用できる。
First, pulse light is irradiated from the
光源から照射された光は、被検体8内を伝播して吸収される。例えば、被検体8が生体の場合に、上述の近赤外線を照射すると、生体内の血液および血管において特異的に吸収され、熱膨張により音響波が発生する。生体内にがんが存在する場合は、がんの新生血管において他血管と同様に光が特異的に吸収され、音響波が発生する。
The light emitted from the light source propagates through the
発生した音響波は、探触子4を構成する圧電素子10に到達しアナログ信号に変換される。各圧電素子10からのアナログ信号は、信号処理部5においてデジタル信号に変換された後、画像データが再構成される。この一連の工程を、探触子4を走査させながら行うことで、被検体8全域の画像データが取得できる。
The generated acoustic wave reaches the
画像表示部6は、信号処理部5で再構成された画像データを表示する。画像表示部6としては、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、FEDなどを利用することができる。
The
(保持機構の構成)
次に、被検体8の保持機構について説明する。
保持プレート1の材料としては、被検体8内で発生した音響波を通過させる必要があるため、被検体8と保持プレート1の界面での音響波の反射を抑える材料が好ましい。具体的には、被検体8との音響インピーダンスの差が小さい材料が好ましい。例えば、ポリメチルペンテンなどの樹脂材料が挙げられる。
(Configuration of holding mechanism)
Next, a holding mechanism for the subject 8 will be described.
As the material of the holding
保持プレート1の厚みについては、音響波が保持プレート1を通過する際に、厚みが厚
いほど減衰が大きくなるため、より薄いものが好ましい。その一方、保持によるプレートの変形を抑える強度を有する厚さが必要である。典型的には5mm〜10mm程度が好ましく用いられる。サイズは、被検体8を保持できればどのようなサイズでも問題ないが、被検体と同サイズのものが好ましい。
The thickness of the holding
複数の保持部材2の材料としては、被検体8を保持するのに耐えうる程度の剛性が必要である。例えば、ガラス、ポリメチルペンテン、ポリカーボネート、アクリルなどが挙げられる。被検体8が乳房の場合、ヤング率は1〜100kPaであるため、これ以上のヤング率を有する材料が好適である。
The material of the plurality of holding
また、図1(B)に示すように、被検体8と光源9との間に保持部材2が存在する場合、保持部材2には透明度の高い材料が適している。目安としては、厚さ10mm当たりの透過率が目標波長領域において60%以上のものが好適である。なお、ここでの目標波長領域とは、被検体に照射される光のスペクトル半値幅にあたる波長領域を意味する。
Further, as shown in FIG. 1B, when the holding
保持部材2の厚みは保持によるプレートの変形が抑えられる強度を保てれば、どのような厚さでも良いが、典型的には10mm以上が好ましく用いられる。サイズは、保持部材2全体で被検体8を保持できればどのようなサイズでも問題ない。1つ当りのサイズとしては移動機構3の形態にもよるが、幅が20mm〜100mm程度が好ましい。
The thickness of the holding
移動機構3は、各保持部材2を探触子4の方向に、並進して移動させることができる機構である。まず、保持部材2の可動方向を規定するものとして、リニアガイドのような直進方向に規定する機構を各保持部材2の側面に配置するのが望ましい。また、直進方向が規定できれば、保持部材2の背面にピストンのような押し出し機構を配置する事も可能である。移動させる距離に関しては、少なくとも各保持部材2が被検体8に当接する位置まで到達できるものとする。
The moving
移動の方向(角度)としては、保持プレート1の面に対して垂直な方向が好ましい。しかし、各保持部材2が並進して被検体8に当接し、おのおの被検体8を保持プレート1に向かって圧迫できれば、完全に垂直でなくとも構わない。
The direction (angle) of movement is preferably a direction perpendicular to the surface of the holding
保持部材2を移動させる動力としてはリニアガイドに付加されたリニアモータを利用するのが望ましい。リニアモータ以外にもエアシリンダや油圧シリンダ、エアバックやウォータバックによる押し出し機構、ボールねじとパルスモータの組み合わせた押し出し機構なども利用できる。また、動力を利用せずに操作者が手動で押し出す機構でも構わない。
As power for moving the holding
被検体8を保持する機構としては、モータの保持力を利用する事や空圧・水圧の調整、またはネジ止めやストッパーによる物理的な固定機構が利用できる。
As a mechanism for holding the
(保持機構による効果)
続いて、図2(A)および図2(B)、図3Aないし図3C、ならびに、図4(A)ないし図4(C)を用いて、本発明を用いることによる保持プレート1と被検体8の接触面積が増大する効果を説明する。
(Effects of holding mechanism)
2A and 2B, FIGS. 3A to 3C, and FIGS. 4A to 4C, the holding
図2は従来の、図3A〜図3Cは本発明における、被検体8の圧迫・保持の状態を表した図である。図4は、図3のZ方向から、被検体8を透過して複数の保持部材2の配置を見た様子を示しており、図4(A)は図3Aに、図4(B)は図3Bに、図4(C)は図3Cにそれぞれ対応する。各図において、保持プレート1の面をXY平面とし、保持プレート1から複数の保持部材2に向かう方向をZ方向とする。
FIG. 2 shows a conventional state, and FIGS. 3A to 3C are views showing a state of compression / holding of a subject 8 in the present invention. 4 shows a state in which the plurality of holding
従来は第二の保持プレート11が一律に被検体8を押し付けるため、保持プレート1と被検体8の先端、および両側に間隙(図2の斜線エリア)が生じる。
それに対し、本発明ではこの間隙部分に位置する保持部材2のみをさらに移動させる事でこの間隙を無くすことができる。この様子を、図3A〜図3Cの斜線エリアに示す。
Conventionally, since the
On the other hand, in the present invention, the gap can be eliminated by further moving only the holding
例えば、被検体8が乳房であり、図3Aおよび図4(A)に示したような、保持部材2をY方向で3分割する配置パターンについて検討する。このとき、図3A(X)、図3A(Y)に示す通り、複数の保持部材2を、移動量の比率が2a≧2b≧2cとなるように移動させる事で、乳房先端部に生じる間隙を減少させることができる。
For example, consider an arrangement pattern in which the
また、図3Bおよび図4(B)に示したような、保持部材2をX方向で3分割する配置パターンについても検討する。このとき、図3B(X)、図3B(Y)に示す通り、複数の保持部材2を、移動量の比率が2b≒2c≧aとなるように移動させる事で、乳房両側
に生じる間隙を減少させることができる。
Further, an arrangement pattern in which the holding
前記2つのパターンを用いて基本的な構成を説明したが、図4(C)のように、各保持部材2を被検体8の中央部(2c)、先端部(2a)、両側面部(2b、2d)に配置することがさらに好適である。このパターンでは、図3C(X)、図3C(Y)に示すように、被検体8中央部の保持部材2cに対し、先端部、両側面部に配置された保持部材2(a、b、d)をより多くの移動量で圧迫すると良い。これにより、被検体8の中央部に過度な負担をかけずに、乳房先端部および両側部の間隙を同時に減少させられる。
Although the basic configuration has been described using the two patterns, as shown in FIG. 4C, each holding
また、図5に示すように、保持部材2をより細分化することで、圧迫の場所制御性を向上させることができる。この制御については後述する。
Moreover, as shown in FIG. 5, the location controllability of the compression can be improved by further subdividing the holding
保持部材2は、被検体8と当接する側の接触面を加工するのが好ましい。保持部材2が被検体8に対して高剛性の場合には、面取り加工や表面に丸みを持たせる事が効果的である。また、被検体8への負担を和らげるために、保持部材2の先端(被検体と当接する部分)にクッション材を取り付けることも効果的である。クッション材の材料として、ゴム、ゲル、シリコンなどの素材や、小型のエアバック、ウォータバックなどの部材も利用できる。
The holding
(保持機構の動作)
複数の保持部材2の制御方法について説明する。
実際の被検体8は個体差がある。そのため、間隙の位置やその厚みに変化が生じる。本発明では、複数の保持部材2を独立に可動できるため、個体差のある間隙に対しても対応できる。
(Operation of holding mechanism)
A method for controlling the plurality of holding
The
図5を用いて説明する。図5は保持部材2を2aから2gまで細分化したものであり、図5(A)は被検体8が大きい場合、図5(B)は被検体8が小さい場合を示している。図5(A)の場合、間隙が生じる個所は保持部材2a、2c、2gの位置となるので、これらの保持部材の移動量を他よりも多くすれば良い。一方、図5(B)の場合、間隙が生じる個所は保持部材2b、2d、2fの位置となるので、これらの保持部材の移動量を被検体8の中央部2eよりも多くするのが良い。その時、保持部材2a、2c、2gは移動させる必要は無い。このように被検体8の大きさに応じた制御を行うことで、先端部や両側部が保持プレート1に密着する。
This will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the holding
被検体の厚みの違いに起因する間隙の大きさの違いについては、各保持部材2の移動量を、その間隙に対応した値にすることで対応できる。
このように、各保持部材2を独立に制御できる事で、被検体8の個体差に応じて移動量
を変化させ、保持プレートと被検体の間隙を減少させることができる。
Differences in the size of the gap caused by differences in the thickness of the subject can be dealt with by setting the movement amount of each holding
Thus, since each holding
また、被検体8は個体差によって弾性率も異なる。被検体8が乳房の場合、一般的に若い女性では弾性率が高い。弾性率の高い被検体8を保持部材1に確実に押し付けるためには、被検体8を保持プレート1に対して、垂直方向に押しあてるのが好適である。また各保持部材2を並進させる事で、被検体8全体を逃がすことなく保持プレート1に押しつける事が可能となる。
In addition, the elastic modulus of the subject 8 varies depending on individual differences. When the subject 8 is a breast, the elastic modulus is generally high in young women. In order to reliably press the subject 8 having a high elastic modulus against the holding
また、被検体8の形状に対して圧迫の順序を制御する事も有効である。被検体8が乳房の場合を、図5を用いて説明する。間隙を可及的に減少させるための圧迫の順序として、まず被検体8の中央部の保持部材2eから圧迫を開始し、次に保持部材2b、2d、2fを移動させ、最後に外側の保持部材2a、2c、2gを移動するのが好適である。丸みを帯びた被検体8において外側から圧迫すると、被検体8が保持プレート1上で逃げてしまい、保持ができない恐れがある。圧迫面と平行に近い中央部から圧迫することで、被検体8が固定できる。その後外側を順次圧迫する事で、間隙である空気層を外側に追い出すことができる。
It is also effective to control the order of compression on the shape of the
以上本発明では、複数の保持部材2を保持プレート1の方向に独立に並進する機構を有する事で、個体差のある被検体8と保持プレート1間の間隙を減らし、画像データ取得領域を拡大できる。
As described above, in the present invention, by having a mechanism that independently translates the plurality of holding
<実施例1>
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。
本実施例では、被検体情報取得装置として光音響画像装置を作成して被検体の計測を実施した。本実施例の被検体情報取得装置のシステム概略図を図6(A)に示す。
<Example 1>
Hereinafter, the present invention will be described in detail with specific examples.
In this example, a photoacoustic image device was created as the subject information acquisition device, and the subject was measured. FIG. 6A shows a system schematic diagram of the subject information acquisition apparatus of the present embodiment.
(装置の構成)
被検体情報取得装置は、画像作成部と被検体保持部から構成される。画像作成部は光源9、探触子4、信号処理部5、画像表示部6を備える。被検体保持部は保持プレート1、複数の保持部材2、複数の移動機構3、モータ制御部12を備える。
(Device configuration)
The subject information acquisition apparatus includes an image creation unit and a subject holding unit. The image creation unit includes a
(装置の動作)
光源9としては固体レーザーの一種であるチタンサファイアレーザーを、被検体8に光を照射できる領域に設置した。また、チタンサファイアレーザーの波長は750nmに設定される。計測においては、光源9からパルス光を照射し、被検体8内で発生した音響波を探触子4で検出する。音響波は探触子4を構成する各圧電素子10にてアナログ信号に変換される。アナログ信号は信号処理部5において画像データに再構成される。探触子4を保持プレート1上に移動させることで被検体8全域の画像データを再構成できる。再構成された画像データは画像表示部6である液晶ディスプレイにて確認される。
(Device operation)
As the
次に被検体保持部について説明する。
保持プレート1として、横250mm、縦150mm、厚さ10mmのポリメチルペンテンからなる樹脂プレートを用意した。なお、保持プレート1および保持部材2において、厚さとは、被検体を圧迫したときに応力が働く方向であり、例えば図6(A)で言えばZ方向の距離を指す。
Next, the subject holding unit will be described.
A resin plate made of polymethylpentene having a width of 250 mm, a length of 150 mm, and a thickness of 10 mm was prepared as the holding
保持部材2として、厚さ20mmのアクリル部材を用意した。各保持部材2の形状と配置を図6(B)に示す。被検体8先端部に位置する保持部材2aは1枚であり、サイズは横250mm、縦50mmである。両側面部に位置する保持部材は2b、2dの2枚であり、サイズは横90mm、縦50mmである。被検体の中央部などに位置する保持部材は
1枚であり、T字型の2cである。そして4つの保持部材を組み合わせると、横250mm、縦150mmになる。これら4つの保持部材を、第一の保持プレート1と図6に示したXY平面に沿って、対向するように配置した。
An acrylic member having a thickness of 20 mm was prepared as the holding
各保持部材2の側面には移動機構3としてリニアモータを取り付けた。このリニアモータにより、保持部材2が保持プレート1側に移動する。モータ制御部12とリニアモータを配線することで、各保持部材2を自由に移動・停止できるようにした。
A linear motor was attached as a moving
以上のシステムを実際に使用した。乳房を被検体8として保持プレート1と保持部材2の間に設置し圧迫・保持を行った。モータ制御部12の操作は、保持プレート1と被検体8間の間隙の状態と被検者の状態を目視で確認し、被検者が苦痛を伴わない範囲で行った。従来の手法との比較した結果、間隙は減り、画像データ取得領域も従来の2割程度拡大する事を確認できた。
The above system was actually used. The breast was placed between the holding
<実施例2>
図7を用いて、被検体情報取得装置の実施例2について説明する。
<Example 2>
Example 2 of the subject information acquisition apparatus will be described with reference to FIG.
(装置の構成)
本実施例の被検体情報取得装置は、実施例1の被検体保持部に圧力センサ13、圧力計測部14を付加したものである。その他の構成要素については同じ符号を付し、説明を簡略化する。
(Device configuration)
The subject information acquisition apparatus according to the present embodiment is obtained by adding a
(装置の動作)
実施例2が実施例1と異なる点は、保持部材2にかかる圧力を計測し、その情報を基に保持部材2の移動量を調整する点である。
(Device operation)
The second embodiment differs from the first embodiment in that the pressure applied to the holding
圧力センサ13は、各保持部材2に取り付けられたシリンダ式圧力センサである。各圧力センサ13は圧力計測部14に接続され、各保持部材2にかかる圧力値を取得する。モータ制御部12は、この圧力値を読み込み、その値に基づいて各移動機構3のリニアモータを制御する。すなわち、各圧力値が規定値になるまでモータを移動させる。規定値は設定可能であり、例えば製品出荷時に設定しても良いし、被検体8の状態により利用者が値を設定しても構わない。
The
圧力センサ13としては、被検体8との接触面に加圧センサを設置しても良い。また移動機構3の駆動にエアシリンダ、ウォータバックのような押し出し機構を用いた場合は、専用のエア圧力計や水圧計を利用する事も可能である。
なお、保持部材2の移動量は1mm/s程度にモータ制御部12にて設定し、被検者が苦痛を訴えた場合に緊急停止できる機能を付け加えることが好ましい。
As the
The moving amount of the holding
このように圧力値を計測することには2つの利点が存在する。まず、安全な加圧範囲内で被検体8を圧迫できる点である。被検体8が生体の場合、一般的に圧迫力に対する安全基準値が設定され、この値を超えない範囲で圧迫が行われる。保持部材2の移動方式に関わらず、被検体8にかかる圧力を把握することで、圧迫行為が安全かどうかを確認する事ができる。特に設定した規定値まで自動で圧迫を行うシステムの場合、被検者に対し安全な範囲で最大限に被検体8を圧迫できる。
There are two advantages to measuring the pressure value in this way. First, the subject 8 can be compressed within a safe pressurizing range. When the subject 8 is a living body, generally, a safety reference value for the compression force is set, and compression is performed within a range not exceeding this value. Regardless of the movement method of the holding
もう1つの利点として、被検体8全体に均一に近い分布の圧力値で圧迫を行える点がある。図2に示すような従来の第二の保持プレートでは、被検体8の中央部にのみ圧力がかかり、周辺部には圧力が付加されていない。そのため、間隙を減らそうと中央部に過度な負担がかかる事が多かった。本実施例では被検体8の中央部と周辺部にかかる圧力を個別
に調整できるため、被検体8の一部のみに過度な圧力がかかる事が無く、被検者の負担の軽減になる。
Another advantage is that compression can be performed with pressure values having a distribution that is nearly uniform over the
以上のシステムを実際に使用した結果、実施例1と同様に、画像データ取得領域は従来の2割程度拡大する事を確認できた。また、一連の工程を自動で実施できることを確認できた。 As a result of actually using the above system, it was confirmed that the image data acquisition area was expanded by about 20% as in the first embodiment. Moreover, it was confirmed that a series of steps could be automatically performed.
<実施例3>
図8を用いて、被検体情報取得装置の実施例3について説明する。
<Example 3>
A third embodiment of the subject information acquiring apparatus will be described with reference to FIG.
(装置の構成)
本実施例の被検体情報取得装置は、実施例1の被検体保持部に変位計15、変位計測部16を付加したものである。その他の構成要素については同じ符号を付し、説明を簡略化する。
(Device configuration)
The subject information acquiring apparatus according to the present embodiment is obtained by adding a
(装置の動作)
実施例3が実施例1と異なる点は、保持部材2の移動量を計測し、その情報を基に探触子4の走査領域と画像データの深さを決定する点である。
(Device operation)
The third embodiment is different from the first embodiment in that the movement amount of the holding
変位計15は、各保持部材2に取り付けられたレーザー変位計である。各変位計15は変位計測部16に接続され、各保持部材2の移動量を取得する。そして、各保持部材2に接している被検体8の厚みが算出される。保持部材2が被検体8に当接している場合、厚みは、保持プレート1と保持部材2の距離に相当する。信号処理部5は、その厚みデータを受信し、再構成する画像データの深さや探触子4の走査領域を決定する。
The
変位計15に関しては、接触型の変位計も利用できる。また、移動機構3の駆動系がエアシリンダ、ウォータバックのような押し出し機構を用いた場合は、空気や水の流量計を利用し変位量を見積もることも可能である。また、この変位計15を使用せずにモータのステップ数等を変位計測部16に送信し、変位量を見積もることも可能である。
As for the
以上のシステムを実際に使用した。結果、実施例1の時と同様に、画像データ取得領域は従来の2割程度拡大する事を確認できた。また、画像データの再構成の計算量も従来よりも抑制できることを確認できた。 The above system was actually used. As a result, as in the case of Example 1, it was confirmed that the image data acquisition area was expanded by about 20%. It was also confirmed that the amount of calculation for reconstructing image data can be suppressed more than before.
<実施例4>
図9を用いて、被検体情報取得装置の実施例4について説明する。
<Example 4>
(装置の構成)
本実施例の被検体情報取得装置は、実施例1の装置にカメラ17、画像モニタ18、画像処理部19を付加したものである。その他の構成要素については同じ符号を付し、説明を簡略化する。
(Device configuration)
The subject information acquisition apparatus of this embodiment is obtained by adding a
(装置の動作)
実施例4が実施例1と異なる点は、保持プレート1と被検体8の接触面をカメラ17にて撮影し、画像モニタ18に表示する点と、画像処理部19によって接触領域を算出し、探触子4の走査領域を決定する点である。
(Device operation)
The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the contact surface between the holding
保持プレート1の探触子4側に、保持プレート1全領域を撮影できるカメラ17を設置する。カメラ17にはCCDカメラを利用できる。カメラ17からの撮影画像が表示される画像モニタ18には液晶ディスプレイを利用し、リアルタイムで保持プレート1と被検
体8の接触領域を確認できる。
A
カメラ17に関しては、CCDカメラ以外にCMOSカメラなどが利用できる。また、画像モニタ18もプラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、FEDなどが利用できる。操作者は画像モニタ18を確認しながら圧迫作業を実施する。
As for the
次に、取得した画像データを画像処理部19に送信し、二値化処理を行う。これにより、保持プレート1と被検体8との接触領域を算出できる。そして接触領域に基づいて探触子4の走査領域を決定することにより、走査に要する時間が限定され、計測時間を短縮できる。
Next, the acquired image data is transmitted to the
以上のシステムを実際に使用した。結果、実施例1の時と同様に、画像データ取得領域は従来の2割程度拡大する事を確認できた。また、計測時間は従来よりも30%程度短縮する事を確認できた。 The above system was actually used. As a result, as in the case of Example 1, it was confirmed that the image data acquisition area was expanded by about 20%. It was also confirmed that the measurement time was reduced by about 30% compared to the conventional method.
<実施例5>
本実施例では、超音波画像装置を作成して、被検体の計測を実施した。本実施例の被検体情報取得装置のシステム概略図を図10に示す。
<Example 5>
In this example, an ultrasonic imaging apparatus was created and the subject was measured. FIG. 10 shows a system schematic diagram of the subject information acquisition apparatus of the present embodiment.
(装置の構成)
本実施例の被検体情報取得装置は、実施例1の装置から光源9が無くなり、送信信号処理部7を付加したものである。その他の構成要素については同じ符号を付し、説明を簡略化する。
(Device configuration)
The subject information acquisition apparatus according to the present embodiment is obtained by eliminating the
(装置の動作)
実施例5が実施例1と異なる点は、パルス光を照射する代わりに、探触子4から超音波を被検体8に照射する点である。
(Device operation)
The fifth embodiment is different from the first embodiment in that an ultrasonic wave is irradiated from the
探触子4には中心周波数が7MHz、圧電素子10がPZTで構成されたリニアプローブを用いる。まず、送信信号制御部7において、被検体内の任意の場所に超音波の送信フォーカスを合わせるための遅延タイミングを算出する。この遅延タイミングは、保持プレート1と被検体8内の音速、フォーカス位置、探触子4の圧電素子10ピッチ等から算出した。送信信号制御部7から64素子の圧電素子10に対して、算出されたタイミングでアナログ信号を送信し、被検体8内に向けて超音波を照射する。照射された超音波は被検体8内にて反射され、音響信号として再び各圧電素子10に到達し、アナログ信号に変換される。
The
変換されたアナログ信号は信号処理部5において画像データに再構成される。信号処理部5での処理内容は、フィルタ処理、整相遅延処理、ヒルベルト変換、LOG圧縮の順で行った。
The converted analog signal is reconstructed into image data in the
以上のシステムを実際に使用した。結果、実施例1の時と同様に、画像データ取得領域は従来の2割程度拡大する事を確認できた。 The above system was actually used. As a result, as in the case of Example 1, it was confirmed that the image data acquisition area was expanded by about 20%.
1:保持プレート(第一の保持部材),2:保持部材(複数の第二の保持部材),3:移動機構,4:探触子,5:信号処理部,10:圧電素子 1: holding plate (first holding member), 2: holding member (a plurality of second holding members), 3: moving mechanism, 4: probe, 5: signal processing unit, 10: piezoelectric element
Claims (14)
第一の保持部材と、
前記第一の保持部材との間で前記被検体を保持する複数の第二の保持部材と、
前記第一の保持部材を介して前記被検体からの音響波を受信する探触子と、
前記複数の第二の保持部材を、それぞれ独立に並進して移動させて前記被検体に当接させる移動機構と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。 A subject information acquisition apparatus for acquiring information in the subject based on an acoustic wave propagating from the subject,
A first holding member;
A plurality of second holding members for holding the subject with the first holding member;
A probe for receiving an acoustic wave from the subject via the first holding member;
A plurality of second holding members that are each independently translated and moved to contact the subject; and
A subject information acquisition apparatus characterized by comprising:
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。 2. The subject according to claim 1, wherein the plurality of second holding members include a member that abuts on a central portion of the subject and a member that abuts on a peripheral portion of the subject. Information acquisition device.
ことを特徴とする請求項2に記載の被検体情報取得装置。 The movement mechanism controls the movement so that a movement amount of a member contacting the central part of the subject is smaller than a movement amount of a member contacting the peripheral part of the subject. 2. The subject information acquisition apparatus according to 2.
ことを特徴とする請求項2に記載の被検体情報取得装置。 In the moving mechanism, a distance between the first holding member and a member that contacts the central portion of the subject is larger than a distance between the first holding member and a member that contacts the peripheral portion of the subject. The subject information acquiring apparatus according to claim 2, wherein the movement is controlled to be
ことを特徴とする請求項2に記載の被検体情報取得装置。 The moving mechanism performs control so as to move the member that contacts the peripheral part of the subject after moving the member that contacts the central part of the subject when holding the subject. 3. The subject information acquisition apparatus according to claim 2, wherein
ことを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 The subject information according to any one of claims 2 to 5, wherein the subject is a breast of the subject, and peripheral portions of the subject are a front end portion and both side portions of the breast. Acquisition device.
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。 The subject information acquisition according to claim 1, wherein the moving mechanism moves the plurality of second holding members in a direction perpendicular to the first holding member. apparatus.
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。 The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the plurality of second holding members are made of a material having higher rigidity than the object.
前記移動機構は、前記圧力に応じて前記第二の保持部材の移動を制御する
ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 A pressure sensor for measuring pressure applied to the plurality of second holding members;
The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the moving mechanism controls movement of the second holding member according to the pressure.
前記被検体内の情報を取得する深さは、前記厚みに基づいて決定される
ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 A displacement meter for measuring the thickness of the subject at a portion where each of the plurality of second holding members abuts;
9. The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein a depth at which the information in the object is acquired is determined based on the thickness. 10.
前記探触子の走査領域は、前記接触状況に基づき決定される
ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 A camera that captures a contact state between the subject and the first holding member;
The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein a scanning region of the probe is determined based on the contact state.
ことを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the acoustic wave propagating from the subject is a photoacoustic wave generated from the subject irradiated with light.
ことを特徴とする請求項13に記載の被検体情報取得装置。 The plurality of second holding members are made of a material having a transmittance of 60% or more per 10 mm thickness in a wavelength region corresponding to a spectral half-value width of light irradiated to a subject. The subject information acquisition apparatus described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012126123A JP2013248239A (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Subject information acquisition device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2012126123A JP2013248239A (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Subject information acquisition device |
Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016053482A (en) * | 2014-09-02 | 2016-04-14 | キヤノン株式会社 | Photoacoustic wave measuring apparatus and photoacoustic wave measuring method |
| JP2020074838A (en) * | 2018-11-06 | 2020-05-21 | 株式会社リコー | Ultrasonic wave propagation member and manufacturing method thereof |
-
2012
- 2012-06-01 JP JP2012126123A patent/JP2013248239A/en active Pending
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