乳房計測装置
【課題】超音波画像と光ＣＴ画像とを同一の計測条件下で取得することが可能な乳房計測装置を提供する。
【解決手段】乳房計測装置１は、乳房Ｂを囲む容器３と、容器３の内側へ向けて配置され、乳房Ｂに検査光を照射し、乳房Ｂからの透過散乱光を検出するための複数の光ファイバ１１と、透過散乱光の検出信号に基づいて、乳房Ｂに関する光ＣＴ画像を生成する画像生成部５３と、容器３の内側に向けて配置され、乳房Ｂに向けて超音波を走査し、乳房Ｂからの反射波を受信する超音波探触子２１と、反射波に基づいて、乳房Ｂに関する超音波画像を生成する画像生成部２４と、容器３の内側へ液状のインターフェース剤Ｉを注入及び排出する機構とを備える。
【解決手段】乳房計測装置１は、乳房Ｂを囲む容器３と、容器３の内側へ向けて配置され、乳房Ｂに検査光を照射し、乳房Ｂからの透過散乱光を検出するための複数の光ファイバ１１と、透過散乱光の検出信号に基づいて、乳房Ｂに関する光ＣＴ画像を生成する画像生成部５３と、容器３の内側に向けて配置され、乳房Ｂに向けて超音波を走査し、乳房Ｂからの反射波を受信する超音波探触子２１と、反射波に基づいて、乳房Ｂに関する超音波画像を生成する画像生成部２４と、容器３の内側へ液状のインターフェース剤Ｉを注入及び排出する機構とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳房計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、乳がん検査のために普及している一般的なＸ線マンモグラフィ装置では、被検者の検査対象部位にＸ線を照射し、透過したＸ線を撮像することにより当該部位の内部情報を取得して、乳がんの診断情報としている。しかし、Ｘ線照射の生体に及ぼす影響が懸念されるため、近年では、検査対象部位に光や超音波等を照射し、透過散乱光（拡散反射光）や反射超音波の強度を検出することによって当該部位の内部情報を取得する方式が臨床導入、あるいは研究されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】アロカ株式会社製品情報、超音波診断装置イメージギャラリー、平成２２年９月８日検索、インターネット（http://www.aloka.co.jp/products/show_gallery.html）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、近赤外線を使用した拡散光トモグラフィー（光ＣＴ：Computed Tomography）による乳房計測装置を開発しており、次のような課題に直面した。最近の研究成果より、光ＣＴにおいて高い解像度を有する画像が得られるようになったが、その結果として、他の画像診断装置（ＭＲＩや超音波診断装置など）によって得られる画像と光ＣＴ画像との間において、腫瘍等の位置にずれが生じることが見出された。すなわち、光ＣＴ装置では、光散乱係数等の光学係数が乳房とほぼ同等である液状のインターフェース剤を乳房の周囲に配置するが、他の画像診断装置は大気中にて測定を行うので、光ＣＴと他の画像診断装置との間で計測条件が異なってしまうことが原因であると考えられる。したがって、光ＣＴ画像と他の画像診断装置の画像とを正確に比較することが難しく、光ＣＴ画像の評価が困難となる。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を鑑みてなされたものであり、他の画像診断装置の超音波画像と、光ＣＴ画像とを同一の計測条件下で同時取得することが可能な乳房計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明による乳房計測装置は、被検者の乳房の内部画像を取得するための乳房計測装置であって、乳房を囲む容器と、容器の内側へ向けて配置され、乳房に検査光を照射し、乳房からの透過散乱光（拡散反射光）を検出するための複数の光ファイバと、透過散乱光の検出信号に基づいて、乳房に関する第１の内部画像を生成する第１の内部画像生成部と、容器の内側に向けて配置され、乳房に向けて超音波を走査し、乳房からの反射波を受信する探触子と、反射波に基づいて、乳房に関する第２の内部画像を生成する第２の内部画像生成部と、容器の内側へ液状のインターフェース剤を注入及び排出する機構と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この装置においては、乳房を囲む容器に、光ＣＴのための複数の光ファイバに加え、乳房に向けて超音波を走査する探触子が配置されている。これにより、光ＣＴ画像と超音波画像とを同一の計測条件下で同時取得することが可能となる。
【０００８】
また、乳房計測装置は、その容器が、超音波を透過し、且つ検査光に対する光伝播モデルの境界条件を満たす材料を含むことを特徴としてもよい。これにより、光ＣＴ計測および超音波計測の双方を一つの容器内で好適に実現できる。この場合、容器（特に内壁部分）は樹脂など超音波を透過する材料を含むことが好ましい。
【０００９】
さらに、取得した第２の内部画像（超音波画像）から乳房の輪郭を例えば３次元座標として抽出し、この輪郭を光ＣＴ画像再構成の際の先見情報として使用することができる。すなわち容器と乳房との間は、光学特性（例えば吸収係数、等価散乱係数、屈折率など）が既知なインターフェース剤で満たされているため、光ＣＴの画像再構成を行う際、あらかじめ画像化の最小単位（ボクセル）に先見情報としてその光学特性を与えることができる。これにより画像化範囲がさらに限定できるため、乳房内部の画像再構成の精度の向上が期待できる。
【００１０】
また、取得した超音波画像（第２の内部画像）と光ＣＴ画像（第１の内部画像）とを合成（例えばスーパーインポーズ）する画像合成部を乳房計測装置が更に備えることにより、サイズの合った解剖学的画像と機能的画像を医者が同時に観察できるため、乳がんの診断精度の向上が期待できる。
【００１１】
また、乳房計測装置は、探触子と乳房との距離を可変にする機構を更に備えることを特徴としてもよい。また、乳房計測装置は、乳房を通る軸まわりに探触子を回転させる機構を更に備えることを特徴としてもよい。これらにより、容器の内部において超音波診断装置の計測領域から外れる領域を低減できる。
【００１２】
また、乳房計測装置は、インターフェース剤を脱気する脱気装置を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、インターフェース剤中における超音波の雑音の発生を抑制し、超音波計測の精度を高めることができる。一方、泡は光学計測上、インターフェース剤を伝播する計測光に光学的な歪みを与えてしまい、乳房を計測した計測光に誤りを与えてしまう為、泡の除去は光学的にも大切であり、超音波計測サイド、光計測サイドの相互に重要な働きをしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による乳房計測装置によれば、光ＣＴ画像と超音波画像とを同一の計測条件下で取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による乳房計測装置の一実施形態の構成を概念的に示す図である。
【図２】乳房計測装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】容器を拡大して示す斜視図である。
【図４】計測部の側面断面図である。
【図５】計測部が有する超音波探触子の動作の様子を示す図である。
【図６】超音波探触子の内部構成を示す図である。
【図７】インターフェース剤を循環および撹拌するための構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明による乳房計測装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明による乳房計測装置の一実施形態の構成を概念的に示す図である。本実施形態による乳房計測装置１は、被検者の乳房に対して光の照射および超音波の送信を行い、透過散乱光（拡散反射光）や反射超音波の受信を行うことにより乳房の内部画像を取得し、該内部画像に基づいて腫瘍などの有無を検査するための装置である。
【００１７】
図１を参照すると、乳房計測装置１は、被検者Ａが伏臥するためのベッド（基台）１０を備えており、該ベッド１０には被検者Ａの垂下した乳房Ｂを囲む半球状の容器３が取り付けられている。容器３は、複数の光ファイバ１１及び超音波探触子（プローブ）２１を支持するための支持部材である。すなわち、容器３には、検査光を照射および検出するための複数の光ファイバ１１の一端が容器３の内側へ向けて固定されており、また、超音波を走査（スキャン）および検出するための一つの超音波探触子２１が容器３の内側へ向けて取り付けられており、これらは計測部（ガントリー）２を構成している。
【００１８】
また、乳房計測装置１は、光源装置４及び計測装置５を備えている。光源装置４は、容器３内へ照射する光を発生する。計測装置５は、光源装置４から出射される検査光と計測部２から得られる信号とに基づいて、乳房Ｂの光ＣＴ画像（第１の内部画像）を生成する。また、計測装置５は、超音波探触子２１から得られる反射波に関する受信信号に基づいて、乳房Ｂの超音波画像（第２の内部画像）を生成する。
【００１９】
複数の光ファイバ１１の他端は計測装置５に光学的に接続されており、光源装置４と計測装置５とは光ファイバ１２を介して互いに光学的に接続されている。なお、光源装置４と計測装置５とは、電気ケーブルを介して互いに時間整合された形で接続されていても構わない。超音波探触子２１は、信号ケーブル２２を介して計測装置５に電気的に接続されている。
【００２０】
図２は、乳房計測装置１の機能的な構成を示すブロック図である。なお、図２では、説明を容易にするために、複数の光ファイバ１１のうち照射用及び検出用の各々１本のみ代表して図示し、他の光ファイバ１１の図示を省略している。図２に示すように、乳房計測装置１は、波長可変光源４１、光検出器５１、信号処理部５２、画像生成部５３、走査制御部２３、及び画像生成部２４を備えている。これらのうち、光源４１は、例えば光源装置４に内蔵される。また、光検出器５１、信号処理部５２、画像生成部５３、走査制御部２３、及び画像生成部２４は、例えば計測装置５に内蔵される。
【００２１】
光源４１は、例えば検査光としての光Ｐ１を発生させる装置である。光Ｐ１としては、生体の内部情報が計測できる程度に短い時間幅のパルス光が用いられ、通常は例えば数ｎｓ以下の範囲の時間幅が選択される。光源４１としては、発光ダイオード、レーザダイオード、及び各種のパルスダイオード等、様々なものを使用することができ、複数の波長を選択できる。
【００２２】
光源４１から入力された光Ｐ１の波長としては、生体の透過率と定量すべき吸収成分の分光吸収係数との関係等から、７００〜９００ｎｍ程度の近赤外線領域の波長が好ましい。光Ｐ１は、光照射用の光ファイバ１１に入射される。なお、必要に応じて、光源４１は複数の波長成分の光を計測光として入射可能に構成される。
【００２３】
光照射用の光ファイバ１１は、その入力端で光Ｐ１の入力を受け付けて、その出力端から容器３内の乳房Ｂに対して当該光Ｐ１を照射する。この光ファイバ１１の端面は、容器３の内壁における所定の光照射位置に配置されている。また、光検出用の光ファイバ１１は、乳房Ｂから出射された光Ｐ１の透過光をその一端面から入力し、光検出器５１へ該光を出力する。この光ファイバ１１の端面は、容器３の内壁における所定の光検出位置に配置されている。
【００２４】
光検出器５１は、光検出用の光ファイバ１１から入力された光を検出するための装置である。光検出器５１は、検出した光の光強度等を示す光検出信号Ｓ１を生成する。生成された光検出信号Ｓ１は信号処理部５２に入力される。光検出器５１としては、光電子増倍管（ＰＭＴ：Photomultiplier）の他、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード等、様々なものを使用することができる。光検出器５１は、光Ｐ１の波長の光を十分に検出できる分光感度特性を有していることが好ましい。また、乳房Ｂからの透過散乱光が微弱であるときは、高感度あるいは高利得の光検出器を使用することが好ましい。
【００２５】
信号処理部５２は、光検出器５１及び光源４１と電気的に接続されており、光検出器５１により検出された光検出信号Ｓ１、及び光源４１からのパルス光出射トリガ信号Ｓ２に基づいて、透過散乱光の光強度の時間変化を示す計測波形を取得する。信号処理部５２は、取得した計測波形の情報を電子データとして保持し、この電子データＤ１を画像生成部５３へ提供する。
【００２６】
画像生成部５３は、本実施形態における第１の内部画像生成部であり、透過散乱光に基づいて、乳房Ｂに関する光ＣＴ画像（第1の内部画像）を生成する。画像生成部５３は、信号処理部５２と電気的に接続されており、信号処理部５２から電子データＤ１を入力して、当該電子データＤ１に含まれる計測波形の情報を用いて乳房Ｂの光ＣＴ画像を生成する。内部画像の生成は、例えば、検出光の時間分解波形を利用する時間分解計測法（ＴＲＳ法：Time Resolved Spectroscopy）、あるいは、変調光を利用する位相変調計測法（ＰＭＳ法：PhaseModulationSpectroscopy）等による解析演算を適用することにより行われる。また、画像生成部５３は、光源４１や光検出器５１等、上記の各構成要素を制御する機能を更に有するとよい。
【００２７】
走査制御部２３は、超音波探触子２１における超音波の走査（スキャン）を制御する。一例では、走査制御部２３は、超音波の出射方向及び反射波の検出方向を設定する。また、走査制御部２３は、超音波探触子２１から出射される超音波の周波数を設定し、超音波探触子２１が有する複数の超音波送受信子への駆動電圧（すなわち、超音波のパワー）を制御する。また、走査制御部２３は、複数の超音波送受信子を制御する。
【００２８】
画像生成部２４は、本実施形態における第２の内部画像生成部であり、超音波の反射波に基づいて、乳房Ｂに関する超音波画像（第２の内部画像）を算出する。画像生成部２４は、超音波探触子２１と電気的に接続されており、超音波探触子２１から受信信号Ｓ３を入力し、受信信号Ｓ３に基づいて乳房Ｂの超音波画像を生成する。画像生成部２４は、例えば、受信回路と、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）と、画像データ生成部とを含む。受信回路は、複数の超音波送受信子からそれぞれ出力される複数の検出信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器は、受信回路によって増幅されたアナログの検出信号をディジタルの検出信号（ＲＦデータ）に変換する。画像データ生成部は、このＲＦデータに基づいて、超音波画像を生成する。
【００２９】
なお、上述したような画像生成部５３及び２３は、例えば、ＣＰＵ（CentralProcessingUnit）といった演算手段およびメモリ等の記憶手段を有するコンピュータによって実現される。
【００３０】
図２に示すように、容器３の内壁と乳房Ｂとの隙間は、インターフェース剤Ｉで満たされている。インターフェース剤Ｉは、光散乱係数等の光学係数が生体組織（乳房Ｂ）とほぼ同等に調整された液体である。このインターフェース剤Ｉは、予め乳房Ｂの光学係数を計測して調合されるとよい。一実施例では、インターフェース剤Ｉとして、イントラリビッド溶液に着色インクを加えて光学係数を乳房Ｂに整合させたものを用いるとよい。また、このインターフェース剤Ｉは、超音波探触子２１からの超音波を乳房Ｂに効率よく伝播させる為に、音響的な特性も考慮されている。すなわち、インターフェース剤Ｉは、生体に最も多く含まれる水（Ｈ２Ｏ）をベースとした液体であり、より好ましくは、雑音の発生原因となる泡の発生を極力抑えるために脱気された水をベースとした液体である。これにより、超音波探触子２１からの超音波が乳房Ｂに効率良く伝播し、乳房Ｂからの反射波も効率よく収集されて超音波探触子２１に戻る。一方、泡の発生は光学計測上、インターフェース剤を伝播する計測光に光学的な歪みを与えてしまい、乳房を計測した計測光に誤りを与えてしまう為、泡の発生を極力抑える事が出来る脱気水は、超音波計測サイド、光計測サイドの相互に重要な働きをしている。
【００３１】
図３は、容器３を拡大して示す斜視図である。前述した図２では、光照射用の光ファイバ１１および光検出用の光ファイバ１１をそれぞれ１本ずつ代表して説明したが、本実施形態の乳房計測装置１においては、例えば２０本以上の多数の光ファイバ１１が用いられており、それらの一端面１１ａが、図３に示すように容器３の内壁における所定位置にそれぞれ配置されている。そして、一部の光ファイバ１１が光照射用として用いられ、他の光ファイバ１１が光検出用として用いられる。或いは、各光ファイバ１１が、光照射用および光検出用の双方を兼ねてもよい。例えば、各光ファイバ１１は照射用の光ファイバの周囲に検出用のファイバをバンドルした同軸構造を有しており、任意の点に入射点及び受光点を設定することにより、このような光ファイバ１１を好適に実現できる。
【００３２】
また、図３に示すように、超音波探触子２１は、容器３の中央底部に配置されている。超音波探触子２１の先端は半球状を呈しており、超音波は容器３の内側へ向けて放射される様に設置している。
【００３３】
図４は、計測部２の側面断面図である。また、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、計測部２が有する超音波探触子２１の動作の様子を示す図である。図４及び図５を参照しつつ、計測部２の構成について更に詳しく説明する。
【００３４】
計測部２の容器３は、図４に示すように、内側容器３１および外側容器３２を有している。内側容器３１は、半球形を呈しており、被検者の垂下した乳房Ｂを囲むように開口部を上方に向けて配置されている。また、外側容器３２は、内側容器３１よりも大きい半球形を呈しており、内側容器３１の外側を覆うように配置されている。外側容器３２は内側容器３１との間に隙間３４を構成している。
【００３５】
複数の光ファイバ１１のそれぞれは、内側容器３１の内側へ向けて配置され、外側容器３２に固定されている。具体的には、各光ファイバ１１は、外側容器３２の所定の位置に形成された孔に挿通され、インターフェース剤Ｉの漏洩を防止するためのシール構造を有する図示しない保持機構（フォルダ）によって外側容器３２に固定されている。内側容器３１には、複数の光ファイバ１１を通すための複数の孔が形成されており、これら複数の孔は、その内径が対応する光ファイバ１１の径よりも大きくなるように形成されている。
【００３６】
また、超音波探触子２１は、内側容器３１の内側へ向けて配置され、外側容器３２に取り付けられている。超音波探触子２１は、外側容器３２の所定の位置（本実施形態では外側容器３２の中央底部）に形成された孔に挿通されている。また、超音波探触子２１は、インターフェース剤Ｉの漏洩を防止し、且つ超音波のスキャン放射角を妨げないように、円筒状の筒２８に挿入され、この筒２８の内面に密着している。筒２８と超音波探触子２１との間には、インターフェース剤Ｉの漏洩を防止するためのシール２５が設けられている。筒２８と外側容器３２との間には、インターフェース剤Ｉの漏洩を防止するためのシール２９が設けられている。
【００３７】
また、超音波探触子２１の筒２８の周囲には、超音波探触子２１と乳房Ｂとの距離を可変にするための機構として、上下動作用回転リング２６が設けられている。この上下動作用回転リング２６によって、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、超音波探触子２１が上下に移動する。なお、図５（ａ）は超音波探触子２１が下がった状態（乳房Ｂから離れた状態）を示しており、図５（ｂ）は超音波探触子２１が上がった状態（乳房Ｂに接近した状態）を示している。超音波探触子２１は、最も下がった状態では内側容器３１の内面より外側に位置し、最も上がった状態では内側容器３１の内面より内側に位置する。
【００３８】
更に、超音波探触子２１の筒２８の周囲には、回転動作用リング２７が設けられている。この回転動作用リング２７は、乳房Ｂを通る軸まわりに超音波探触子２１を回転させるための機構である。
【００３９】
内側容器３１と外側容器３２との隙間３４には、隔壁３３が設けられている。隔壁３３は、隙間３４を分割するための部材であり、例えば内側容器３１の外面および外側容器３２の内面の双方に対して垂直な面を有する環状の部材によって構成される。隔壁３３の内周面と外周面との幅は、内側容器３１の外面と外側容器３２の内面との間隔と略等しく、隙間３４を完全に仕切るしくみになっている。
【００４０】
隙間３４は、隔壁３３によって上側の分配室３５及び下側の集排室３６に分割されている。分配室３５には配管１３ｅが接続されており、集排室３６には配管１３ａが接続されている。配管１３ｅは、分配室３５へインターフェース剤Ｉを注入するための第１の配管である。また、配管１３ａは、集排室３６からインターフェース剤Ｉを排出するための第２の配管である。インターフェース剤Ｉは、配管１３ｅを通って分配室３５へ流れ込んだのち、内側容器３１と光ファイバ１１との隙間を通って内側容器３１の内側へ滲み出す。そして、インターフェース剤Ｉは、内側容器３１の内側を移動し、内側容器３１と光ファイバ１１との隙間を通って集排室３６へ流れ込み、配管１３ａを通って排出される。
【００４１】
なお、本実施形態では、外側容器３２の開口部の外側にも配管１３ｆが配置されている。この配管１３ｆは、内側容器３１から溢れたインターフェース剤Ｉを排出するために設けられている。
【００４２】
また、光ファイバ１１による光ＣＴ計測と超音波探触子２１による超音波計測とを内側容器３１の内側で行う為に、内側容器３１は、超音波を透過し、且つ検査光に対する光伝播モデルの境界条件（例えば吸収・反射・拡散など）を満たす材料を含むことが望ましい。本実施形態では、このような理由から、内側容器３１が黒色樹脂によって構成されている。
【００４３】
従来の光ＣＴにおいては、外乱光の侵入や容器内での反射を低減する為に、アルミ材などの表面に艶消しのためのアルマイト処理を施した金属材料が内側容器に用いられていた。しかしながら、本実施形態では、超音波計測において、超音波探触子２１から放射された超音波、或いは乳房Ｂから反射して戻される超音波の散乱や反射による雑音が極力低減されることが望まれる。従って、内側容器３１の材質として、金属と比較して音の反射が少ない樹脂が採用されている。また、光学的な遮光性と近赤外光に対する吸収性を実現する為に、内側容器３１は、黒色に着色され、適度な厚さ（例えば概ね５ｍｍ〜２０ｍｍ程度）を有する。なお、一実施例では、内側容器３１は１５ｍｍ厚さの黒色ポリアセタールからなる。
【００４４】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、超音波探触子２１の内部構成を示す図である。本実施形態の超音波探触子２１は、いわゆるコンベックス型の探触子である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、超音波探触子２１は、載置面２１ａ上に設けられた半球形のカバー２１ｂと、該カバー２１ｂ内において、載置面２１ａに沿った軸まわりに回動可能に支持された半円板状の支持部材２１ｃと、支持部材２１ｃの外周面上に並んで配置された複数の送受信子２１ｄとを有する。なお、図６（ａ）は、支持部材２１ｃの回動軸の方向から見た超音波探触子２１の構成を示しており、図６（ｂ）は、支持部材２１ｃの回動軸と直交する方向から見た超音波探触子２１の構成を示している。また、図６（ａ）及び図６（ｂ）において、矢印Ａ１は、支持部材２１ｃの動作範囲（すなわち、支持部材２１ｃの回動軸に垂直な平面内でのスキャン範囲）を示している。
【００４５】
複数の送受信子２１ｄは、支持部材２１ｃの周方向に一列に並んで配置されており、扇状に拡がった超音波を発信するとともに、反射波を受信する。図６（ｂ）の矢印Ａ２は、複数の送受信子２１ｄによって発信される超音波の放射角（すなわち、支持部材２１ｃの回動軸を含む面内でのスキャン範囲）を示している。超音波探触子２１が超音波を出力する際には、最端部に位置する送受信子２１ｄから順に、超音波の発信および受信を行う。或いは、全ての送受信子２１ｄが同時に発信および受信を行う、いわゆる電子セクタ方式を採用してもよい。
【００４６】
続いて、インターフェース剤Ｉの循環システムについて説明する。図４に示したように、容器３の内壁と乳房Ｂとの隙間は、インターフェース剤Ｉで満たされる。このインターフェース剤Ｉにより、乳房Ｂの内外における光学係数を一致させて、画像生成部５３による演算時の境界条件を乳房Ｂの大きさによらず固定することができるので、乳房Ｂの内部情報をより容易に算出できる。また、超音波探触子２１からの超音波が乳房Ｂの表面で反射することを抑制して、超音波探触子２１の乳房Ｂへの接触を不要とし、また乳房Ｂからの反射波の減衰を抑えることができる。このようなインターフェース剤Ｉとしては、例えば、光散乱係数を生体と一致させるために光散乱物質（例えば、静脈注射用脂肪乳剤であるイントラリピッド（登録商標）など）を純水（例えば蒸留水）に適量混合し、また、光吸収係数を生体と一致させるために光吸収物質（例えばカーボンインクなど）を更に適量混合してなる液体が好適に用いられる。また、インターフェース剤Ｉを構成する純水は、脱気装置等によって気泡が除去されたものであることが望ましい。これにより、インターフェース剤Ｉにおける超音波の雑音の発生を抑制し、超音波計測の精度を高めることができる。
【００４７】
イントラリピッドやカーボンインクは疎水性である。インターフェース剤Ｉに含まれるこれらの光散乱物質や光吸収物質が疎水性である場合、容器３内のインターフェース剤Ｉにおいては、時間の経過にしたがって光散乱物質や光吸収物質が沈降し易い。これらの物質が沈降すると、インターフェース剤Ｉの光学係数が不均一となり、透過散乱光の検出精度が低下してしまう。従って、本実施形態の乳房計測装置１は、このような光散乱物質や光吸収物質の沈降を防ぐため、容器３の内外でインターフェース剤Ｉを循環させつつ容器３の外部でインターフェース剤Ｉを撹拌するための構成を更に備えている。
【００４８】
図７は、インターフェース剤Ｉを循環および撹拌するための構成の一例を示す図である。図７に示すように、乳房計測装置１は、インターフェース剤Ｉを循環させるための循環用ポンプ１６と、インターフェース剤Ｉを貯留すると共に撹拌するタンク１７と、インターフェース剤Ｉに溶け込んだ空気や泡を取り除く脱気（脱泡）装置１８と、インターフェース剤Ｉを加温する加温装置１９とを更に備えている。インターフェース剤Ｉは、これらの装置によって加温、循環され、ガントリー内で沈殿、不均一化されてしまうことを防止できる。また、脱気装置１８によってインターフェース剤Ｉの気泡が除去されるので、インターフェース剤Ｉにおける超音波の雑音の発生を抑制し、超音波計測の精度を高めることができる。一方、泡は光学計測上、インターフェース剤を伝播する計測光に光学的な歪みを与えてしまい、乳房を計測した計測光に誤りを与えてしまう為、泡の除去は光学的にも大切であり、超音波計測サイド、光計測サイドの相互に重要な働きをしている。
【００４９】
循環用ポンプ１６は配管１３ａを介して容器３と接続されており、インターフェース剤Ｉは容器３から配管１３ａを通して循環用ポンプ１６に吸い込まれる。また、循環用ポンプ１６は配管１３ｂを介してタンク１７と接続されており、インターフェース剤Ｉは配管１３ｂを通してタンク１７へ送り出される。タンク１７の内部には図示しない撹拌器が取り付けられており、貯留されたインターフェース剤Ｉが撹拌される。タンク１７は配管１３ｃを介して脱気装置１８と接続されており、撹拌されたインターフェース剤Ｉは配管１３ｃを通って脱気装置１８へ送られる。インターフェース剤Ｉは脱気装置１８において減圧され、気泡および溶け込んだ気体成分が取り除かれる。脱気装置１８は配管１３ｄを介して加温装置１９と接続されており、脱泡（および脱気）されたインターフェース剤Ｉは配管１３ｄを通って加温装置１９へ送られる。インターフェース剤Ｉが過度に冷たいと被検者Ａに不快感を与えるので、インターフェース剤Ｉは加温装置１９において体温程度まで加温される。加温装置１９は配管１３ｅを介して容器３と接続されており、インターフェース剤Ｉは配管１３ｅを通って再び容器３へ送られる。このようにして、インターフェース剤Ｉは、撹拌されつつ容器３の内外を循環する。なお、循環ポンプ６、タンク７、脱気装置８、及び加温装置に関しては、必要に応じて接続の順番を変更し、最適化することができる。
【００５０】
本実施形態による乳房計測装置１の作用および効果は次のとおりである。この乳房計測装置１においては、乳房Ｂを囲む容器３に、光ＣＴのための複数の光ファイバ１１に加え、乳房Ｂに向けて超音波を走査（スキャン）する超音波探触子２１が配置されている。これにより、光ＣＴ画像と超音波画像とを同一の計測条件下で取得することが可能となるので、光ＣＴ画像と超音波画像とを正確に比較することができ、光ＣＴ画像の評価を的確に行うことができる。また、乳房計測装置１が、光ＣＴ画像と超音波画像とを合成（例えばスーパーインポーズなど）する画像合成部を更に備えることにより、乳がん等の診断のために更に有用な乳房計測装置を提供できる。
【００５１】
また、本実施形態のように、インターフェース剤Ｉを介して超音波を乳房Ｂに照射することによって、超音波が乳房Ｂの表面で反射することを抑制できる。これにより、超音波探触子２１の乳房Ｂへの接触を不要とし、被検者の不快感を抑制するとともに、計測時の乳房Ｂの変形を少なくすることができる。また、乳房Ｂからの反射波の減衰を抑えることができる。
【００５２】
また、本実施形態のように、容器３の内側容器３１は、検査光及び超音波を吸収し、且つ外部からの光を遮る材料を含むことが好ましい。これにより、光ＣＴ計測および超音波計測の双方を一つの容器３内で好適に実現できる。
【００５３】
また、本実施形態のように、超音波探触子２１と乳房Ｂとの距離を可変にする機構（上下動作用回転リング２６）が設けられることが好ましい。また、本実施形態のように、乳房Ｂを通る軸まわりに超音波探触子２１を回転させる機構（回転動作用リング２７）が設けられることが好ましい。
【００５４】
例えば本実施形態のように、容器３の中央底部に超音波探触子２１が配置される場合、扇状の超音波を或る軸周りに回動させることにより超音波のスキャンを行うと、容器３の内側において超音波計測の計測領域から外れる領域が生じてしまう。上下動作用回転リング２６や回転動作用リング２７を設けることによって、このような領域を小さくすることができる。
【００５５】
本発明による乳房計測装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、超音波探触子としてコンベックス型の探触子を採用しているが、本発明における探触子としては、これに限らず様々なタイプのものを用いることができる。
【００５６】
また、上記実施形態では、内側容器と外側容器との隙間を上下に分割し、上側の隙間を分配室とし、下側の隙間を集排室としているが、これとは逆に、上側の隙間を集排室とし、下側の隙間を分配室としてもよい。このような構成は、例えば容器内で浮き上がる気泡を除去したい場合などに好適である。また、内側容器と外側容器との隙間を上下方向に限らず他の方向に分割してもよく、分配室及び集排室の双方または一方を複数の室に分割してもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、内側容器および外側容器の形態として半球状のものを例示したが、内側容器および外側容器の形状には、これ以外にも例えば円柱や円錐といった他の様々な形状を適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１…乳房計測装置、２…計測部、３…容器、４…光源装置、５…計測装置、１０…ベッド、１１，１２…光ファイバ、１３ａ〜１３ｆ…配管、１６…循環用ポンプ、１７…タンク、１８…脱気装置、１９…加温装置、２１…超音波探触子、３１…内側容器、３２…外側容器、３３…隔壁、３４…隙間、３５…分配室、３６…集排室、Ｉ…インターフェース剤。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳房計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、乳がん検査のために普及している一般的なＸ線マンモグラフィ装置では、被検者の検査対象部位にＸ線を照射し、透過したＸ線を撮像することにより当該部位の内部情報を取得して、乳がんの診断情報としている。しかし、Ｘ線照射の生体に及ぼす影響が懸念されるため、近年では、検査対象部位に光や超音波等を照射し、透過散乱光（拡散反射光）や反射超音波の強度を検出することによって当該部位の内部情報を取得する方式が臨床導入、あるいは研究されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】アロカ株式会社製品情報、超音波診断装置イメージギャラリー、平成２２年９月８日検索、インターネット（http://www.aloka.co.jp/products/show_gallery.html）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、近赤外線を使用した拡散光トモグラフィー（光ＣＴ：Computed Tomography）による乳房計測装置を開発しており、次のような課題に直面した。最近の研究成果より、光ＣＴにおいて高い解像度を有する画像が得られるようになったが、その結果として、他の画像診断装置（ＭＲＩや超音波診断装置など）によって得られる画像と光ＣＴ画像との間において、腫瘍等の位置にずれが生じることが見出された。すなわち、光ＣＴ装置では、光散乱係数等の光学係数が乳房とほぼ同等である液状のインターフェース剤を乳房の周囲に配置するが、他の画像診断装置は大気中にて測定を行うので、光ＣＴと他の画像診断装置との間で計測条件が異なってしまうことが原因であると考えられる。したがって、光ＣＴ画像と他の画像診断装置の画像とを正確に比較することが難しく、光ＣＴ画像の評価が困難となる。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を鑑みてなされたものであり、他の画像診断装置の超音波画像と、光ＣＴ画像とを同一の計測条件下で同時取得することが可能な乳房計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明による乳房計測装置は、被検者の乳房の内部画像を取得するための乳房計測装置であって、乳房を囲む容器と、容器の内側へ向けて配置され、乳房に検査光を照射し、乳房からの透過散乱光（拡散反射光）を検出するための複数の光ファイバと、透過散乱光の検出信号に基づいて、乳房に関する第１の内部画像を生成する第１の内部画像生成部と、容器の内側に向けて配置され、乳房に向けて超音波を走査し、乳房からの反射波を受信する探触子と、反射波に基づいて、乳房に関する第２の内部画像を生成する第２の内部画像生成部と、容器の内側へ液状のインターフェース剤を注入及び排出する機構と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この装置においては、乳房を囲む容器に、光ＣＴのための複数の光ファイバに加え、乳房に向けて超音波を走査する探触子が配置されている。これにより、光ＣＴ画像と超音波画像とを同一の計測条件下で同時取得することが可能となる。
【０００８】
また、乳房計測装置は、その容器が、超音波を透過し、且つ検査光に対する光伝播モデルの境界条件を満たす材料を含むことを特徴としてもよい。これにより、光ＣＴ計測および超音波計測の双方を一つの容器内で好適に実現できる。この場合、容器（特に内壁部分）は樹脂など超音波を透過する材料を含むことが好ましい。
【０００９】
さらに、取得した第２の内部画像（超音波画像）から乳房の輪郭を例えば３次元座標として抽出し、この輪郭を光ＣＴ画像再構成の際の先見情報として使用することができる。すなわち容器と乳房との間は、光学特性（例えば吸収係数、等価散乱係数、屈折率など）が既知なインターフェース剤で満たされているため、光ＣＴの画像再構成を行う際、あらかじめ画像化の最小単位（ボクセル）に先見情報としてその光学特性を与えることができる。これにより画像化範囲がさらに限定できるため、乳房内部の画像再構成の精度の向上が期待できる。
【００１０】
また、取得した超音波画像（第２の内部画像）と光ＣＴ画像（第１の内部画像）とを合成（例えばスーパーインポーズ）する画像合成部を乳房計測装置が更に備えることにより、サイズの合った解剖学的画像と機能的画像を医者が同時に観察できるため、乳がんの診断精度の向上が期待できる。
【００１１】
また、乳房計測装置は、探触子と乳房との距離を可変にする機構を更に備えることを特徴としてもよい。また、乳房計測装置は、乳房を通る軸まわりに探触子を回転させる機構を更に備えることを特徴としてもよい。これらにより、容器の内部において超音波診断装置の計測領域から外れる領域を低減できる。
【００１２】
また、乳房計測装置は、インターフェース剤を脱気する脱気装置を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、インターフェース剤中における超音波の雑音の発生を抑制し、超音波計測の精度を高めることができる。一方、泡は光学計測上、インターフェース剤を伝播する計測光に光学的な歪みを与えてしまい、乳房を計測した計測光に誤りを与えてしまう為、泡の除去は光学的にも大切であり、超音波計測サイド、光計測サイドの相互に重要な働きをしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による乳房計測装置によれば、光ＣＴ画像と超音波画像とを同一の計測条件下で取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による乳房計測装置の一実施形態の構成を概念的に示す図である。
【図２】乳房計測装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】容器を拡大して示す斜視図である。
【図４】計測部の側面断面図である。
【図５】計測部が有する超音波探触子の動作の様子を示す図である。
【図６】超音波探触子の内部構成を示す図である。
【図７】インターフェース剤を循環および撹拌するための構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明による乳房計測装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明による乳房計測装置の一実施形態の構成を概念的に示す図である。本実施形態による乳房計測装置１は、被検者の乳房に対して光の照射および超音波の送信を行い、透過散乱光（拡散反射光）や反射超音波の受信を行うことにより乳房の内部画像を取得し、該内部画像に基づいて腫瘍などの有無を検査するための装置である。
【００１７】
図１を参照すると、乳房計測装置１は、被検者Ａが伏臥するためのベッド（基台）１０を備えており、該ベッド１０には被検者Ａの垂下した乳房Ｂを囲む半球状の容器３が取り付けられている。容器３は、複数の光ファイバ１１及び超音波探触子（プローブ）２１を支持するための支持部材である。すなわち、容器３には、検査光を照射および検出するための複数の光ファイバ１１の一端が容器３の内側へ向けて固定されており、また、超音波を走査（スキャン）および検出するための一つの超音波探触子２１が容器３の内側へ向けて取り付けられており、これらは計測部（ガントリー）２を構成している。
【００１８】
また、乳房計測装置１は、光源装置４及び計測装置５を備えている。光源装置４は、容器３内へ照射する光を発生する。計測装置５は、光源装置４から出射される検査光と計測部２から得られる信号とに基づいて、乳房Ｂの光ＣＴ画像（第１の内部画像）を生成する。また、計測装置５は、超音波探触子２１から得られる反射波に関する受信信号に基づいて、乳房Ｂの超音波画像（第２の内部画像）を生成する。
【００１９】
複数の光ファイバ１１の他端は計測装置５に光学的に接続されており、光源装置４と計測装置５とは光ファイバ１２を介して互いに光学的に接続されている。なお、光源装置４と計測装置５とは、電気ケーブルを介して互いに時間整合された形で接続されていても構わない。超音波探触子２１は、信号ケーブル２２を介して計測装置５に電気的に接続されている。
【００２０】
図２は、乳房計測装置１の機能的な構成を示すブロック図である。なお、図２では、説明を容易にするために、複数の光ファイバ１１のうち照射用及び検出用の各々１本のみ代表して図示し、他の光ファイバ１１の図示を省略している。図２に示すように、乳房計測装置１は、波長可変光源４１、光検出器５１、信号処理部５２、画像生成部５３、走査制御部２３、及び画像生成部２４を備えている。これらのうち、光源４１は、例えば光源装置４に内蔵される。また、光検出器５１、信号処理部５２、画像生成部５３、走査制御部２３、及び画像生成部２４は、例えば計測装置５に内蔵される。
【００２１】
光源４１は、例えば検査光としての光Ｐ１を発生させる装置である。光Ｐ１としては、生体の内部情報が計測できる程度に短い時間幅のパルス光が用いられ、通常は例えば数ｎｓ以下の範囲の時間幅が選択される。光源４１としては、発光ダイオード、レーザダイオード、及び各種のパルスダイオード等、様々なものを使用することができ、複数の波長を選択できる。
【００２２】
光源４１から入力された光Ｐ１の波長としては、生体の透過率と定量すべき吸収成分の分光吸収係数との関係等から、７００〜９００ｎｍ程度の近赤外線領域の波長が好ましい。光Ｐ１は、光照射用の光ファイバ１１に入射される。なお、必要に応じて、光源４１は複数の波長成分の光を計測光として入射可能に構成される。
【００２３】
光照射用の光ファイバ１１は、その入力端で光Ｐ１の入力を受け付けて、その出力端から容器３内の乳房Ｂに対して当該光Ｐ１を照射する。この光ファイバ１１の端面は、容器３の内壁における所定の光照射位置に配置されている。また、光検出用の光ファイバ１１は、乳房Ｂから出射された光Ｐ１の透過光をその一端面から入力し、光検出器５１へ該光を出力する。この光ファイバ１１の端面は、容器３の内壁における所定の光検出位置に配置されている。
【００２４】
光検出器５１は、光検出用の光ファイバ１１から入力された光を検出するための装置である。光検出器５１は、検出した光の光強度等を示す光検出信号Ｓ１を生成する。生成された光検出信号Ｓ１は信号処理部５２に入力される。光検出器５１としては、光電子増倍管（ＰＭＴ：Photomultiplier）の他、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード等、様々なものを使用することができる。光検出器５１は、光Ｐ１の波長の光を十分に検出できる分光感度特性を有していることが好ましい。また、乳房Ｂからの透過散乱光が微弱であるときは、高感度あるいは高利得の光検出器を使用することが好ましい。
【００２５】
信号処理部５２は、光検出器５１及び光源４１と電気的に接続されており、光検出器５１により検出された光検出信号Ｓ１、及び光源４１からのパルス光出射トリガ信号Ｓ２に基づいて、透過散乱光の光強度の時間変化を示す計測波形を取得する。信号処理部５２は、取得した計測波形の情報を電子データとして保持し、この電子データＤ１を画像生成部５３へ提供する。
【００２６】
画像生成部５３は、本実施形態における第１の内部画像生成部であり、透過散乱光に基づいて、乳房Ｂに関する光ＣＴ画像（第1の内部画像）を生成する。画像生成部５３は、信号処理部５２と電気的に接続されており、信号処理部５２から電子データＤ１を入力して、当該電子データＤ１に含まれる計測波形の情報を用いて乳房Ｂの光ＣＴ画像を生成する。内部画像の生成は、例えば、検出光の時間分解波形を利用する時間分解計測法（ＴＲＳ法：Time Resolved Spectroscopy）、あるいは、変調光を利用する位相変調計測法（ＰＭＳ法：PhaseModulationSpectroscopy）等による解析演算を適用することにより行われる。また、画像生成部５３は、光源４１や光検出器５１等、上記の各構成要素を制御する機能を更に有するとよい。
【００２７】
走査制御部２３は、超音波探触子２１における超音波の走査（スキャン）を制御する。一例では、走査制御部２３は、超音波の出射方向及び反射波の検出方向を設定する。また、走査制御部２３は、超音波探触子２１から出射される超音波の周波数を設定し、超音波探触子２１が有する複数の超音波送受信子への駆動電圧（すなわち、超音波のパワー）を制御する。また、走査制御部２３は、複数の超音波送受信子を制御する。
【００２８】
画像生成部２４は、本実施形態における第２の内部画像生成部であり、超音波の反射波に基づいて、乳房Ｂに関する超音波画像（第２の内部画像）を算出する。画像生成部２４は、超音波探触子２１と電気的に接続されており、超音波探触子２１から受信信号Ｓ３を入力し、受信信号Ｓ３に基づいて乳房Ｂの超音波画像を生成する。画像生成部２４は、例えば、受信回路と、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）と、画像データ生成部とを含む。受信回路は、複数の超音波送受信子からそれぞれ出力される複数の検出信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器は、受信回路によって増幅されたアナログの検出信号をディジタルの検出信号（ＲＦデータ）に変換する。画像データ生成部は、このＲＦデータに基づいて、超音波画像を生成する。
【００２９】
なお、上述したような画像生成部５３及び２３は、例えば、ＣＰＵ（CentralProcessingUnit）といった演算手段およびメモリ等の記憶手段を有するコンピュータによって実現される。
【００３０】
図２に示すように、容器３の内壁と乳房Ｂとの隙間は、インターフェース剤Ｉで満たされている。インターフェース剤Ｉは、光散乱係数等の光学係数が生体組織（乳房Ｂ）とほぼ同等に調整された液体である。このインターフェース剤Ｉは、予め乳房Ｂの光学係数を計測して調合されるとよい。一実施例では、インターフェース剤Ｉとして、イントラリビッド溶液に着色インクを加えて光学係数を乳房Ｂに整合させたものを用いるとよい。また、このインターフェース剤Ｉは、超音波探触子２１からの超音波を乳房Ｂに効率よく伝播させる為に、音響的な特性も考慮されている。すなわち、インターフェース剤Ｉは、生体に最も多く含まれる水（Ｈ２Ｏ）をベースとした液体であり、より好ましくは、雑音の発生原因となる泡の発生を極力抑えるために脱気された水をベースとした液体である。これにより、超音波探触子２１からの超音波が乳房Ｂに効率良く伝播し、乳房Ｂからの反射波も効率よく収集されて超音波探触子２１に戻る。一方、泡の発生は光学計測上、インターフェース剤を伝播する計測光に光学的な歪みを与えてしまい、乳房を計測した計測光に誤りを与えてしまう為、泡の発生を極力抑える事が出来る脱気水は、超音波計測サイド、光計測サイドの相互に重要な働きをしている。
【００３１】
図３は、容器３を拡大して示す斜視図である。前述した図２では、光照射用の光ファイバ１１および光検出用の光ファイバ１１をそれぞれ１本ずつ代表して説明したが、本実施形態の乳房計測装置１においては、例えば２０本以上の多数の光ファイバ１１が用いられており、それらの一端面１１ａが、図３に示すように容器３の内壁における所定位置にそれぞれ配置されている。そして、一部の光ファイバ１１が光照射用として用いられ、他の光ファイバ１１が光検出用として用いられる。或いは、各光ファイバ１１が、光照射用および光検出用の双方を兼ねてもよい。例えば、各光ファイバ１１は照射用の光ファイバの周囲に検出用のファイバをバンドルした同軸構造を有しており、任意の点に入射点及び受光点を設定することにより、このような光ファイバ１１を好適に実現できる。
【００３２】
また、図３に示すように、超音波探触子２１は、容器３の中央底部に配置されている。超音波探触子２１の先端は半球状を呈しており、超音波は容器３の内側へ向けて放射される様に設置している。
【００３３】
図４は、計測部２の側面断面図である。また、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、計測部２が有する超音波探触子２１の動作の様子を示す図である。図４及び図５を参照しつつ、計測部２の構成について更に詳しく説明する。
【００３４】
計測部２の容器３は、図４に示すように、内側容器３１および外側容器３２を有している。内側容器３１は、半球形を呈しており、被検者の垂下した乳房Ｂを囲むように開口部を上方に向けて配置されている。また、外側容器３２は、内側容器３１よりも大きい半球形を呈しており、内側容器３１の外側を覆うように配置されている。外側容器３２は内側容器３１との間に隙間３４を構成している。
【００３５】
複数の光ファイバ１１のそれぞれは、内側容器３１の内側へ向けて配置され、外側容器３２に固定されている。具体的には、各光ファイバ１１は、外側容器３２の所定の位置に形成された孔に挿通され、インターフェース剤Ｉの漏洩を防止するためのシール構造を有する図示しない保持機構（フォルダ）によって外側容器３２に固定されている。内側容器３１には、複数の光ファイバ１１を通すための複数の孔が形成されており、これら複数の孔は、その内径が対応する光ファイバ１１の径よりも大きくなるように形成されている。
【００３６】
また、超音波探触子２１は、内側容器３１の内側へ向けて配置され、外側容器３２に取り付けられている。超音波探触子２１は、外側容器３２の所定の位置（本実施形態では外側容器３２の中央底部）に形成された孔に挿通されている。また、超音波探触子２１は、インターフェース剤Ｉの漏洩を防止し、且つ超音波のスキャン放射角を妨げないように、円筒状の筒２８に挿入され、この筒２８の内面に密着している。筒２８と超音波探触子２１との間には、インターフェース剤Ｉの漏洩を防止するためのシール２５が設けられている。筒２８と外側容器３２との間には、インターフェース剤Ｉの漏洩を防止するためのシール２９が設けられている。
【００３７】
また、超音波探触子２１の筒２８の周囲には、超音波探触子２１と乳房Ｂとの距離を可変にするための機構として、上下動作用回転リング２６が設けられている。この上下動作用回転リング２６によって、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、超音波探触子２１が上下に移動する。なお、図５（ａ）は超音波探触子２１が下がった状態（乳房Ｂから離れた状態）を示しており、図５（ｂ）は超音波探触子２１が上がった状態（乳房Ｂに接近した状態）を示している。超音波探触子２１は、最も下がった状態では内側容器３１の内面より外側に位置し、最も上がった状態では内側容器３１の内面より内側に位置する。
【００３８】
更に、超音波探触子２１の筒２８の周囲には、回転動作用リング２７が設けられている。この回転動作用リング２７は、乳房Ｂを通る軸まわりに超音波探触子２１を回転させるための機構である。
【００３９】
内側容器３１と外側容器３２との隙間３４には、隔壁３３が設けられている。隔壁３３は、隙間３４を分割するための部材であり、例えば内側容器３１の外面および外側容器３２の内面の双方に対して垂直な面を有する環状の部材によって構成される。隔壁３３の内周面と外周面との幅は、内側容器３１の外面と外側容器３２の内面との間隔と略等しく、隙間３４を完全に仕切るしくみになっている。
【００４０】
隙間３４は、隔壁３３によって上側の分配室３５及び下側の集排室３６に分割されている。分配室３５には配管１３ｅが接続されており、集排室３６には配管１３ａが接続されている。配管１３ｅは、分配室３５へインターフェース剤Ｉを注入するための第１の配管である。また、配管１３ａは、集排室３６からインターフェース剤Ｉを排出するための第２の配管である。インターフェース剤Ｉは、配管１３ｅを通って分配室３５へ流れ込んだのち、内側容器３１と光ファイバ１１との隙間を通って内側容器３１の内側へ滲み出す。そして、インターフェース剤Ｉは、内側容器３１の内側を移動し、内側容器３１と光ファイバ１１との隙間を通って集排室３６へ流れ込み、配管１３ａを通って排出される。
【００４１】
なお、本実施形態では、外側容器３２の開口部の外側にも配管１３ｆが配置されている。この配管１３ｆは、内側容器３１から溢れたインターフェース剤Ｉを排出するために設けられている。
【００４２】
また、光ファイバ１１による光ＣＴ計測と超音波探触子２１による超音波計測とを内側容器３１の内側で行う為に、内側容器３１は、超音波を透過し、且つ検査光に対する光伝播モデルの境界条件（例えば吸収・反射・拡散など）を満たす材料を含むことが望ましい。本実施形態では、このような理由から、内側容器３１が黒色樹脂によって構成されている。
【００４３】
従来の光ＣＴにおいては、外乱光の侵入や容器内での反射を低減する為に、アルミ材などの表面に艶消しのためのアルマイト処理を施した金属材料が内側容器に用いられていた。しかしながら、本実施形態では、超音波計測において、超音波探触子２１から放射された超音波、或いは乳房Ｂから反射して戻される超音波の散乱や反射による雑音が極力低減されることが望まれる。従って、内側容器３１の材質として、金属と比較して音の反射が少ない樹脂が採用されている。また、光学的な遮光性と近赤外光に対する吸収性を実現する為に、内側容器３１は、黒色に着色され、適度な厚さ（例えば概ね５ｍｍ〜２０ｍｍ程度）を有する。なお、一実施例では、内側容器３１は１５ｍｍ厚さの黒色ポリアセタールからなる。
【００４４】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、超音波探触子２１の内部構成を示す図である。本実施形態の超音波探触子２１は、いわゆるコンベックス型の探触子である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、超音波探触子２１は、載置面２１ａ上に設けられた半球形のカバー２１ｂと、該カバー２１ｂ内において、載置面２１ａに沿った軸まわりに回動可能に支持された半円板状の支持部材２１ｃと、支持部材２１ｃの外周面上に並んで配置された複数の送受信子２１ｄとを有する。なお、図６（ａ）は、支持部材２１ｃの回動軸の方向から見た超音波探触子２１の構成を示しており、図６（ｂ）は、支持部材２１ｃの回動軸と直交する方向から見た超音波探触子２１の構成を示している。また、図６（ａ）及び図６（ｂ）において、矢印Ａ１は、支持部材２１ｃの動作範囲（すなわち、支持部材２１ｃの回動軸に垂直な平面内でのスキャン範囲）を示している。
【００４５】
複数の送受信子２１ｄは、支持部材２１ｃの周方向に一列に並んで配置されており、扇状に拡がった超音波を発信するとともに、反射波を受信する。図６（ｂ）の矢印Ａ２は、複数の送受信子２１ｄによって発信される超音波の放射角（すなわち、支持部材２１ｃの回動軸を含む面内でのスキャン範囲）を示している。超音波探触子２１が超音波を出力する際には、最端部に位置する送受信子２１ｄから順に、超音波の発信および受信を行う。或いは、全ての送受信子２１ｄが同時に発信および受信を行う、いわゆる電子セクタ方式を採用してもよい。
【００４６】
続いて、インターフェース剤Ｉの循環システムについて説明する。図４に示したように、容器３の内壁と乳房Ｂとの隙間は、インターフェース剤Ｉで満たされる。このインターフェース剤Ｉにより、乳房Ｂの内外における光学係数を一致させて、画像生成部５３による演算時の境界条件を乳房Ｂの大きさによらず固定することができるので、乳房Ｂの内部情報をより容易に算出できる。また、超音波探触子２１からの超音波が乳房Ｂの表面で反射することを抑制して、超音波探触子２１の乳房Ｂへの接触を不要とし、また乳房Ｂからの反射波の減衰を抑えることができる。このようなインターフェース剤Ｉとしては、例えば、光散乱係数を生体と一致させるために光散乱物質（例えば、静脈注射用脂肪乳剤であるイントラリピッド（登録商標）など）を純水（例えば蒸留水）に適量混合し、また、光吸収係数を生体と一致させるために光吸収物質（例えばカーボンインクなど）を更に適量混合してなる液体が好適に用いられる。また、インターフェース剤Ｉを構成する純水は、脱気装置等によって気泡が除去されたものであることが望ましい。これにより、インターフェース剤Ｉにおける超音波の雑音の発生を抑制し、超音波計測の精度を高めることができる。
【００４７】
イントラリピッドやカーボンインクは疎水性である。インターフェース剤Ｉに含まれるこれらの光散乱物質や光吸収物質が疎水性である場合、容器３内のインターフェース剤Ｉにおいては、時間の経過にしたがって光散乱物質や光吸収物質が沈降し易い。これらの物質が沈降すると、インターフェース剤Ｉの光学係数が不均一となり、透過散乱光の検出精度が低下してしまう。従って、本実施形態の乳房計測装置１は、このような光散乱物質や光吸収物質の沈降を防ぐため、容器３の内外でインターフェース剤Ｉを循環させつつ容器３の外部でインターフェース剤Ｉを撹拌するための構成を更に備えている。
【００４８】
図７は、インターフェース剤Ｉを循環および撹拌するための構成の一例を示す図である。図７に示すように、乳房計測装置１は、インターフェース剤Ｉを循環させるための循環用ポンプ１６と、インターフェース剤Ｉを貯留すると共に撹拌するタンク１７と、インターフェース剤Ｉに溶け込んだ空気や泡を取り除く脱気（脱泡）装置１８と、インターフェース剤Ｉを加温する加温装置１９とを更に備えている。インターフェース剤Ｉは、これらの装置によって加温、循環され、ガントリー内で沈殿、不均一化されてしまうことを防止できる。また、脱気装置１８によってインターフェース剤Ｉの気泡が除去されるので、インターフェース剤Ｉにおける超音波の雑音の発生を抑制し、超音波計測の精度を高めることができる。一方、泡は光学計測上、インターフェース剤を伝播する計測光に光学的な歪みを与えてしまい、乳房を計測した計測光に誤りを与えてしまう為、泡の除去は光学的にも大切であり、超音波計測サイド、光計測サイドの相互に重要な働きをしている。
【００４９】
循環用ポンプ１６は配管１３ａを介して容器３と接続されており、インターフェース剤Ｉは容器３から配管１３ａを通して循環用ポンプ１６に吸い込まれる。また、循環用ポンプ１６は配管１３ｂを介してタンク１７と接続されており、インターフェース剤Ｉは配管１３ｂを通してタンク１７へ送り出される。タンク１７の内部には図示しない撹拌器が取り付けられており、貯留されたインターフェース剤Ｉが撹拌される。タンク１７は配管１３ｃを介して脱気装置１８と接続されており、撹拌されたインターフェース剤Ｉは配管１３ｃを通って脱気装置１８へ送られる。インターフェース剤Ｉは脱気装置１８において減圧され、気泡および溶け込んだ気体成分が取り除かれる。脱気装置１８は配管１３ｄを介して加温装置１９と接続されており、脱泡（および脱気）されたインターフェース剤Ｉは配管１３ｄを通って加温装置１９へ送られる。インターフェース剤Ｉが過度に冷たいと被検者Ａに不快感を与えるので、インターフェース剤Ｉは加温装置１９において体温程度まで加温される。加温装置１９は配管１３ｅを介して容器３と接続されており、インターフェース剤Ｉは配管１３ｅを通って再び容器３へ送られる。このようにして、インターフェース剤Ｉは、撹拌されつつ容器３の内外を循環する。なお、循環ポンプ６、タンク７、脱気装置８、及び加温装置に関しては、必要に応じて接続の順番を変更し、最適化することができる。
【００５０】
本実施形態による乳房計測装置１の作用および効果は次のとおりである。この乳房計測装置１においては、乳房Ｂを囲む容器３に、光ＣＴのための複数の光ファイバ１１に加え、乳房Ｂに向けて超音波を走査（スキャン）する超音波探触子２１が配置されている。これにより、光ＣＴ画像と超音波画像とを同一の計測条件下で取得することが可能となるので、光ＣＴ画像と超音波画像とを正確に比較することができ、光ＣＴ画像の評価を的確に行うことができる。また、乳房計測装置１が、光ＣＴ画像と超音波画像とを合成（例えばスーパーインポーズなど）する画像合成部を更に備えることにより、乳がん等の診断のために更に有用な乳房計測装置を提供できる。
【００５１】
また、本実施形態のように、インターフェース剤Ｉを介して超音波を乳房Ｂに照射することによって、超音波が乳房Ｂの表面で反射することを抑制できる。これにより、超音波探触子２１の乳房Ｂへの接触を不要とし、被検者の不快感を抑制するとともに、計測時の乳房Ｂの変形を少なくすることができる。また、乳房Ｂからの反射波の減衰を抑えることができる。
【００５２】
また、本実施形態のように、容器３の内側容器３１は、検査光及び超音波を吸収し、且つ外部からの光を遮る材料を含むことが好ましい。これにより、光ＣＴ計測および超音波計測の双方を一つの容器３内で好適に実現できる。
【００５３】
また、本実施形態のように、超音波探触子２１と乳房Ｂとの距離を可変にする機構（上下動作用回転リング２６）が設けられることが好ましい。また、本実施形態のように、乳房Ｂを通る軸まわりに超音波探触子２１を回転させる機構（回転動作用リング２７）が設けられることが好ましい。
【００５４】
例えば本実施形態のように、容器３の中央底部に超音波探触子２１が配置される場合、扇状の超音波を或る軸周りに回動させることにより超音波のスキャンを行うと、容器３の内側において超音波計測の計測領域から外れる領域が生じてしまう。上下動作用回転リング２６や回転動作用リング２７を設けることによって、このような領域を小さくすることができる。
【００５５】
本発明による乳房計測装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、超音波探触子としてコンベックス型の探触子を採用しているが、本発明における探触子としては、これに限らず様々なタイプのものを用いることができる。
【００５６】
また、上記実施形態では、内側容器と外側容器との隙間を上下に分割し、上側の隙間を分配室とし、下側の隙間を集排室としているが、これとは逆に、上側の隙間を集排室とし、下側の隙間を分配室としてもよい。このような構成は、例えば容器内で浮き上がる気泡を除去したい場合などに好適である。また、内側容器と外側容器との隙間を上下方向に限らず他の方向に分割してもよく、分配室及び集排室の双方または一方を複数の室に分割してもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、内側容器および外側容器の形態として半球状のものを例示したが、内側容器および外側容器の形状には、これ以外にも例えば円柱や円錐といった他の様々な形状を適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１…乳房計測装置、２…計測部、３…容器、４…光源装置、５…計測装置、１０…ベッド、１１，１２…光ファイバ、１３ａ〜１３ｆ…配管、１６…循環用ポンプ、１７…タンク、１８…脱気装置、１９…加温装置、２１…超音波探触子、３１…内側容器、３２…外側容器、３３…隔壁、３４…隙間、３５…分配室、３６…集排室、Ｉ…インターフェース剤。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の乳房の内部画像を取得するための乳房計測装置であって、
前記乳房を囲む容器と、
前記容器の内側へ向けて配置され、前記乳房に検査光を照射し、前記乳房からの透過散乱光を検出するための複数の光ファイバと、
前記透過散乱光の検出信号に基づいて、前記乳房に関する第１の内部画像を生成する第１の内部画像生成部と、
前記容器の内側に向けて配置され、前記乳房に向けて超音波を走査し、前記乳房からの反射波を受信する探触子と、
前記反射波に基づいて、前記乳房に関する第２の内部画像を算出する第２の内部画像生成部と、
前記容器の内側へ液状のインターフェース剤を注入及び排出する機構と、
を備えることを特徴とする乳房計測装置。
【請求項２】
前記容器は、前記超音波を透過し、且つ前記検査光に対する光伝播モデルの境界条件を満たす材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の乳房計測装置。
【請求項３】
前記容器は樹脂を含むことを特徴とする、請求項２に記載の乳房計測装置。
【請求項４】
前記探触子と前記乳房との距離を可変にする機構を更に備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の乳房計測装置。
【請求項５】
前記乳房を通る軸まわりに前記探触子を回転させる機構を更に備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の乳房計測装置。
【請求項６】
前記インターフェース剤を脱気する脱気装置を更に備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の乳房計測装置。
【請求項７】
前記第２の内部画像より抽出された前記乳房の輪郭を前記第１の内部画像の先見情報として使用することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の乳房計測装置。
【請求項８】
前記第２の内部画像に前記第１の内部画像を合成する画像合成部を更に備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の乳房計測装置。
【請求項１】
被検者の乳房の内部画像を取得するための乳房計測装置であって、
前記乳房を囲む容器と、
前記容器の内側へ向けて配置され、前記乳房に検査光を照射し、前記乳房からの透過散乱光を検出するための複数の光ファイバと、
前記透過散乱光の検出信号に基づいて、前記乳房に関する第１の内部画像を生成する第１の内部画像生成部と、
前記容器の内側に向けて配置され、前記乳房に向けて超音波を走査し、前記乳房からの反射波を受信する探触子と、
前記反射波に基づいて、前記乳房に関する第２の内部画像を算出する第２の内部画像生成部と、
前記容器の内側へ液状のインターフェース剤を注入及び排出する機構と、
を備えることを特徴とする乳房計測装置。
【請求項２】
前記容器は、前記超音波を透過し、且つ前記検査光に対する光伝播モデルの境界条件を満たす材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の乳房計測装置。
【請求項３】
前記容器は樹脂を含むことを特徴とする、請求項２に記載の乳房計測装置。
【請求項４】
前記探触子と前記乳房との距離を可変にする機構を更に備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の乳房計測装置。
【請求項５】
前記乳房を通る軸まわりに前記探触子を回転させる機構を更に備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の乳房計測装置。
【請求項６】
前記インターフェース剤を脱気する脱気装置を更に備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の乳房計測装置。
【請求項７】
前記第２の内部画像より抽出された前記乳房の輪郭を前記第１の内部画像の先見情報として使用することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の乳房計測装置。
【請求項８】
前記第２の内部画像に前記第１の内部画像を合成する画像合成部を更に備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の乳房計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８５９６５（Ｐ２０１２−８５９６５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３７７２６（Ｐ２０１０−２３７７２６）
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）独立行政法人科学技術振興機構、先端計測分析技術・機器開発事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【出願人】（５０４３００１８１）国立大学法人浜松医科大学 (96)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）独立行政法人科学技術振興機構、先端計測分析技術・機器開発事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【出願人】（５０４３００１８１）国立大学法人浜松医科大学 (96)
【Ｆターム（参考）】
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