光‐音響撮像アプリケーションにおいて、流れを検出し、ＳＮＲ特性を改良するシステム及び方法
本発明は、光-音響撮像/熱-音響撮像を、パワー・ドップラー信号処理と組み合わせるシステム及び方法を供する。とりわけ、開示されたシステム及び方法は、生体内での血液の流れを検出、撮像するために、符号化されたドップラー信号を含む。開示された流れの検知システム及び方法は、信号対雑音比（SNR)特性と感度特性とを実現、言い換えれば改良するために、PDを用いた光-音響撮像で使用される。目標領域での流れを検出する方法は、(i) 目標領域に対する光-音響撮像データを含んでいる符号化された信号を、光-音響撮像システムを使用して取得するステップと、(ii) 符号化信号を復号化するステップと、(iii) 前記復号化信号を復調器及びローパスフィルタに通し、結果としてベースバンド信号を生じるステップと、(iv) 前記ベースバンド信号をウォールフィルタに通し、結果としてクラッタが除去された信号を生じるステップと、(v) 前記クラッタが除去された信号のパワースペクトルを積分することによって、R0値を推定するステップと、を含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2007年6月29日に出願され、出願番号 60/947,078が割り当てられた、同一出願人による「光‐音響撮像、及び熱‐音響撮像用の符号化励起」という題名の暫定的な特許出願に関する。同出願は現在係属中である。前述の暫定特許出願の全コンテンツが、本願明細書で引用され、組み込まれている。
【０００２】
本発明は、光‐音響撮像、及び熱‐音響撮像に関する。とりわけ、本発明は、光‐音響撮像、及び熱‐音響撮像アプリケーションにおいて、流れの空間分布を生成するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
血液流は、栄養分、酸素、及び調節タンパク質を生物組織へ担送し、代謝の排出物を戻す、基本的なメカニズムである。脈管形成は、現在、癌の成長及び増殖を継続する唯一の最も重要な要因として、よく認知されている（例えば、J. Folkmanによる、 Tumor脈管形成：治療の含蓄。N Engl J Med.誌、巻285：頁1182‐1186、1971、を参照）。概して、この種類の充血状態は、様々な疾患、例えば関節炎、黄斑部変性、子宮内膜症、及び同類のものに付随する。斯様な状態の生体内での撮像は、広範囲の意味合いをもっている。しかしながら、斯様な撮像アプリケーションは、手腕を問われるものでもある。
【０００４】
生体内の血液流の撮像に対する従来の超音波アプローチは、赤血球からの超音波後方散乱信号の、先天的に低い信号対雑音比（SNR）のレベルによって複雑で困難になっていた。当該SN比は、組織からの超音波信号よりも通常10dB乃至20dB低い（例えば、K. Shungによる、血液による超音波の散乱、IEEE Trans．Biomed．英；巻23：頁460‐467、1976 を参照）。比較的弱い超音波後方散乱信号は、しばしばノイズフロアのレベルか又はそれ以下で、見えなくなってしまう。斯様な弱い信号の検出を援助するために、超音波開発者及び超音波製造業者は、 実験に基づく経験をし、膨大な量の文献を表した（例えば、C. Kasai、K. Namekawa、A. Koyano、及びR. Omotoによる、自己相関法を用いた実時間の二次元血液流の撮像、IEEE Trans．UFFC、巻 su-32、No.3、1985 を参照）。
【０００５】
超音波では、大きな血管の血液流は概して高速度であり、平均ドップラー周波数シフトを符号化する従来の色ドップラー超音波検査法によって、直ちに検出されることができる一方、微小血管レベルの血液流は低速度であり、この手段によって、直ちに検出できる可能性は低い。本願明細書では、微小血管流が、充血状態に対処する際の関心事である。従来の色ドップラー超音波検査とは区別されるように、パワー・ドップラー（PD）超音波検査は、ドップラー信号のパワースペクトル密度の振幅を符号化する（例えば、J.M. Rubin、 R.O. Bude、 P.L. Carson、 R.L. Bree、及び R.S. Adlerによる、 パワー・ドップラー超音波検査：平均周波数ベースの色ドップラー超音波検査に対する潜在的に有用な代替案、Radiology誌、巻190：頁853‐856、1994、を参照）。PD超音波検査は、このように、小さな血管内の血液流の存在を示すためのデリケートな方法である。PD信号は、実際のところ特定のレベルで動いている反射物の密度の測度であり、したがって微小な脈管量の密度の測度である（例えば、P. C. Taylorによる、慢性関節リウマチにおけるデリケートな撮像モダリティの値、Arthritis Res Ther．巻 5(5)：頁210-213、2003年 参照）。
【０００６】
それでも、他の超音波技術と同様に、PD超音波は1 mm以下の血管の流れには反応せず、したがって、毛細血管の流れの測定に対しては、間接的な代用物に過ぎない。この限界は、主に血液からの超音波後方散乱が組織からの信号よりも非常に（10dB乃至20dB）弱いという、これまでに言及された事実から生じている。結果として生じるより弱い信号は、血液中のエコー源性の赤血球の濃度が、例えば、肝臓組織を構成しているエコー源性のセルと比較して、密度で一桁低いオーダーであることに、主に起因する（例えば、K. Shungによる、血液による超音波の散乱、を参照）。弾性的な後方散乱（パワー 6）の周波数依存性もある（例えば、P. Morse, K. Ingardによる、理論的音響論、プリンストン大学出版、を参照）。しかしながら、高周波（例えば、40MHz）においてさえ、マウスの心室が、心筋筋肉とは対照的に、依然として空所として現れる（http://www.visualsonicscom）。斯様な高周波では、超音波の浸透は、非常に限定される。
【０００７】
近年の光‐音響撮像の出現は、新次元の技術的発達の機会を加えた（例えば、X. Wang、 Y. Pang、G. Ku、 G. Stoica、及びL. Wangによる、皮膚を有し、頭蓋骨無傷のマウスの脳の、3次元レーザによって誘起される光‐音響断層撮影法、Optical会報、巻28、No.19、頁1739‐1741、2003 を参照）。概して、光‐音響撮像は目標被検者の（光吸収に起因する）急速な加熱、及びこれに続く緩和を誘起するために、短いレーザパルスを使用する。被検者の、この機械的な変形は、次に超音波変換器によって検出され、吸収体（アブソーバ）の分布及び強度のマップを形成するために利用される音波を生じる。従来の超音波アプローチとは対照的に、光‐音響撮像の間に、目標とされる赤血球に対して生じる吸収信号の強度は、組織に対して生じる吸収信号の強度よりも非常に高い。このように、光‐音響撮像を用いた微小血管の流れ検出を改善するために、新しいチャンスが存在する。しかしながら、従来の超音波アプローチに付随する、上手く開発された信号処理技術と比較すると、光‐音響撮像アプリケーションにおける弱い信号の信号処理は、比較的未発達の分野である。同じことが、レーザ光源がマイクロ波のアンテナと置き換えられた熱‐音響撮像アプリケーションに対しても言うことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光‐音響撮像及び熱‐音響撮像のために、ドップラー信号処理（より詳しくは、ドップラー周波数シフト）を利用する現行のシステム及び方法は、アプリケーションで限定され、多くの欠点を含んでいる（例えば、これ以降「Beardのアプリケーション」と呼ばれる、P. Beardによる、血液流の流速測定、米国特許公開公報 US 2005/0150309 A1参照）。Beardのアプリケーションは、概して、ドップラー周波数シフトを利用した光‐音響的な流れの撮像に関する。しかしながら、Beardのアプリケーションは、低い流速での流れの検出に付随する問題に対処することに失敗する。光‐音響撮像の浸透能力を考えると、灌流型の流れが、はるかにより一般的であり、斯様なゆっくりとした動きに対する検出感度が最も重要である四肢の撮像、及び/又は浅い深さでの撮像は、光‐音響撮像の有望なアプリケーションを提供する。したがって、低い流速領域の撮像を対象とするBeardのアプリケーションの失敗は、明らかに都合が悪い。Beardのアプリケーションの更なる限定事項は、組織の動きから生じるフラッシュ・アーチファクトの発生である。フラッシュ・アーチファクトを減じる、又は除去することに対するBeardのアプリケーションの能力の無さは、主にドップラー周波数シフトへの依存に起因する。ドップラー信号処理に関する他の懸念は、より速い流速における検出角度の依存性と、潜在的なエリアジング効果とを含んでいる。
【０００９】
このように、より速い流速でのフラッシュ・アーチファクトを回避すると共に、角度の依存性を減じ、エリアジング効果を補正する一方、ゆっくりした流速の検出を含むドップラー信号処理を光‐音響撮像アプリケーションに広範囲に適用するシステム及び方法が必要とされる。比較的弱い信号の信号処理において有効である光‐音響撮像システムとその方法とに対して、更なる必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、光‐音響撮像及び熱‐音響撮像のアプリケーションにおいて、SNR特性を都合よく改良するシステム及び方法を供する。とりわけ、本発明のシステム及び方法は、生体内での流れ、例えば血液の流れを検出し撮像するために、符号化されたドップラー信号の生成及び使用を含む。概して、超音波アプリケーションで使用されるものと同様のパワー・ドップラー（PD）技術が、ドップラー信号のパワースペクトル密度の振幅を符号化する本発明によって用いられている。
【００１１】
本発明の例示的な実施例は、SNR特性と感度特性とを改良する目的で、ドップラーの流れ信号を得るための符号化励起の使用に関する。開示されたシステム及び方法は広範囲にわたるアプリケーションをもち、なかでも（例えば、慢性関節リウマチ、年齢関連性黄斑部変性、皮膚癌／黒色腫、食道癌、バレットの食道、血管炎、良性前立腺増殖、前立腺癌、乳癌、子宮内膜症、頸動脈のアテローム硬化と関連した初期の炎症反応、スポーツ医学の筋肉灌流などの）、（特に低い流速での）流れの検出、疾患、障害、又は状態の診断を含む。
【００１２】
計画的に、本願明細書において開示されているシステム及び方法は、（血液による顕著な光学的な吸収を好都合に得る）光‐音響撮像の長所を、臨床診断用超音波において日常的に用いられてきたPD技術の利点と組み合わせている。結果として生れたシステム及び方法は、ユーザが光‐音響撮像を使用して、低い流速（例えば灌流タイプの流れ）でさえも、効果的な流れの検出及び/又は流れの測定を実施することを可能にする。これに加え、本発明の例示的な方法は、目標関心部分、例えば血管の流れを検出するのに効果的である。開示された方法の実施は、(i)目標領域に対する光‐音響撮像データを含む符号化された信号を、光‐音響撮像システムを用いて取得するステップと、(ii) 2007年6月29日に出願され、出願番号60/947,078が割り当てられ（これまでに、復号化された信号が、ベースバンド信号、解析信号及び/又は生の無線周波数信号という形態を概してとる可能性がある、と本願明細書に引用）「光‐音響撮像及び熱‐音響撮像用の符号化励起」と名付けられた、係属中の、同一出願人による暫定特許出願の開示部分と一致する態様で、前記符号化信号を復号化するステップと、(iii) 符号化信号を（当該信号が無線周波数信号である場合）復調器及びローパスフィルタに通すことで、超音波撮像システム及び電気通信システムで普通に使われているようなベースバンド信号を生じるステップと、(iv) ベースバンド信号をウォールフィルタに通し、これにより、時間の経過にかかわらず実質的に一定であるすべての静止信号を取り除くステップと、(v) ウォールフィルタから生じた信号のパワースペクトルを積分することによって、R0値を推定するステップと、を好都合にも含むことができる。
【００１３】
開示されたウォールフィルタは、ベースバンドの復号化信号から（超音波撮像及びレーダ撮像の文献では時折、クラッタと呼ばれている）組織の信号を取り除くために、概して効果的である。本発明の例示的な実施例では、R0値は、好都合にもバルクの血液の流れの評価量として機能する。実際、R0値は、充血の状態を検知するために用いることができる。本願明細書では、R0値は以下の計算式を用いて推定することができる：
ここでzはクラッタが除去された信号、及びz(t)=x(t)+iy(t)であり、Pはクラッタが除去された信号のパワースペクトルである。
【００１４】
本発明は、有益な光‐音響撮像システム及び熱‐音響撮像システムを更に供する。本願明細書の例示的な実施例では、光‐音響撮像システム/熱-音響撮像システムは、(i) 目標の場所を照射するよう適応された、１つ以上の光線のパワースペクトルが符号化された、1つ以上の、例えばレーザ及び/又はマイクロ波である電磁ビーム源と、(ii) 目標試料から生じたベースバンド信号を含む光-音響信号を検出するよう適応された、1つ以上の超音波検出器と、(iii) 照射機能及び検出機能の同期をとるための手段と、(iv) 目標の場所に関する流れの情報を抽出するために、光-音響信号を処理するための手段と、を含んでいる。
【００１５】
光-音響信号/熱-音響信号を処理するための手段が、復調器、ローパスフィルタ、ウォールフィルタ、及びR0推定用の手段を含んでもよい。復調器及びローパスフィルタは、光-音響信号のベースバンド信号を抽出し、復調することに概して適応されている。ウォールフィルタは、光-音響信号のベースバンド信号から組織のクラッタを取り除くことに通常適応されている。R0推定のための手段は、概して処理ユニット/コンピュータに付随しており、当該手段は、クラッタが除去されたベースバンド信号のパワースペクトルを積分することによって、バルクの流れを推定するよう適応されている。
【００１６】
1つ以上の電磁ビーム源は、概して（複数の）レーザ、例えば、半導体ベースのレーザ光源、及び/又は（複数の）マイクロ波、例えばラジオ周波数のマイクロ波アンテナという形態をとる。通常、電磁ビーム源は、低いパルス繰返し周波数で作動する。超音波検出器は、1つ以上の変換器のアレイを含む。同期用の手段、及び処理用の手段は、処理ユニット/コンピュータに通常記憶され、作動される。実際、同期用の手段及び処理用の手段は、ハードウェア・ベース及び/又はソフトウェア・ベースでもよい。
【００１７】
本発明の例示的な実施例では、目標試料は血管であり、R0値は充血状態を検知するために使用される。しかしながら、開示されたシステム/方法は、幅広いアプリケーションをもち、本発明で説明されている従来技術に対して、多くの利点を提供している。特に添付の図と関連して読む場合、開示されたシステム及び方法の追加の特徴、機能、及び長所が、後続する説明から明らかであろう。
【００１８】
当業者が、開示されたシステム及び方法を作成、使用するのを援助するために、添付の図についての説明がなされよう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による光-音響撮像を伴うパワー・ドップラーを実行する例示的な技術を概観的に表す。
【図２】典型的なパワー・ドップラー処理のシーケンスを表す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
上記の本願明細書にて強調されているように、本発明は、例えばゆっくりした流速を、改良された信号対雑音比（SNR）特性で検出するために、光-音響撮像及び熱-音響撮像をパワー・ドップラー（PD）技術と好都合に組み合わせるシステム及び方法を供する。
【００２１】
本願明細書では、符号化励起が、例えば電気通信分野で、送信された信号のSNRを増すために使用されている。特に、2進値のシーケンスが、信号を符号化するために用いられ、同シーケンスはノイズ又は干渉を受け易い媒体を通じて送信される。信号が受信され、媒体の情報を復元するために復号化される。（特に光-音響撮像アプリケーションにおいて）符号化励起の使用を、周知のドップラー効果の利点と組み合わせるシステム及び方法は、微弱な信号処理に対して非常に有益であると立証することができる。この点に関して、2007年6月29日に出願され、出願番号60/947,078が割り当てられ（これまでに本願明細書に引用されている）「光‐音響撮像及び熱‐音響撮像用の符号化励起」と名付けられている、係属中の、同一出願人による暫定特許出願について説明しよう。
【００２２】
先ず図1を参照すると、生体内での組織撮像を実施するための光-音響システムの典型的なセットアップが概観的に表されている。記録された光-音響信号に対する時間の原点がレーザ照射の瞬間と揃うよう、レーザ照射は、超音波受信素子と同期している。一旦光が照射されると、発色団（例えば、流れる血液中の赤血球）はエネルギを吸収する。斯様な光のエネルギ（例えば、レーザ照射）の吸収があると、発色団は、速やかに膨張し、次に弛緩する。この現象は、媒体内での乱れを引き起こし、超音波検出器によって検出されることができる光-音響波を生成する、及び/又は生じる。
【００２３】
本発明のシステム及び方法によれば、記録された光-音響信号/熱-音響信号は、光/熱の吸収部の空間地図を形成するためにビーム形成され、次に、図2の機能線図に従って処理される。実際には図2に示すように、連続するフレームからビーム形成された信号は、先ず復調され、ベースバンド信号を抽出するためにローパスフィルタへと送られる。本発明によれば、（記録された光-音響信号の片側ヒルベルト変換である）解析信号か、又は生のラジオ周波数（RF）信号の何れかが使われることができる。復調及びローパスフィルタリングの後、ウォールフィルタが、この被処理信号から組織のクラッタを取り除くために通常用いられる。最後に、R0推定部が、バルクの流れの特性/パラメータに翻訳されることができる、又は関連するパワー評価値を生成する。
【００２４】
本発明のシステム及び方法では、ゆっくりした流れに対する感度は、上述のR0推定に概して由来する。診断用超音波では、この計算は、無線周波数信号、ベースバンド信号、又は解析信号に基づく。したがって、信号のゼロ遅延自己相関が、連続的な観察から演算される。本発明によれば、R0は、式（1）に示すようにパワースペクトルを積分することによって演算される：
ここで、zは信号で、z(t)=x(t)+iy(t)であり、Pは当該信号のパワースペクトルである（例えば、C. Kasai、K. Namekawa、A. Koyano、及びR. Omotoによる、自己相関法を用いた実時間の二次元血液流の撮像、IEEE Trans．UFFC、巻 su-32、No.3、1985 を参照）。
【００２５】
このように、（小さな周波数シフトだけというよりはむしろ）信号の全スペクトルが考慮されるので、算出されたR0はゆっくりした流速に対して優れた感度を示した。PDの超音波アプリケーションでも観察される、付随する利点が、表示の増大したダイナミックレンジであり、利得制御が電子ノイズのレベルまで低くされることができる（例えばP. C. Taylorによる、慢性関節リウマチの敏感な撮像モダリティの値、Arthritis Res Ther．巻 5(5)：頁210-213、2003年 参照）。
【００２６】
PD技術を光-音響撮像に適応させることにより、本発明は、より従来からあるドップラー超音波測定とは異なる。実際に本発明は、血液の速度の検出よりもむしろ、概してバルクの流れの存在の検出に関する。本発明のシステム及び方法は、このように従来技術/通常の技術及びシステムに対して多くの長所を提供し、これらの幾つかがこれ以降説明されている。
(i) 本願明細書のシステム及び方法では、エリアジング効果が実質的に減じられるか、又は除去される。欠点であるエリアジング効果は、より速い流速に対処するにはパルス繰返し周波数（PRF）が十分に高くない、例えば、パルス波によるドップラー撮像において直面する。
(ii) 開示されたシステム及び方法はバルクの流れを測定し、速度は測定しないので、実質的に角度依存性がなく、したがって、周波数シフトを誘起するドップラー角度に対する依存性がない。周波数シフトのアプローチと比べて、本発明のシステム及び方法は、可視散乱物体の数及び強度を測定し、これらはいずれも速度及びずり速度に依存しない。わずかな角度依存性が、本発明によれば、依然として存在する可能性がある。何故ならば、ゼロに近い周波数シフトを伴う流れの信号、例えば流れに直角な観察角度での流れの信号は、例えばウォールフィルタによって減衰されるか、又は除去されるからである。このウォールフィルタの潜在的な影響にもかかわらず、実際的な実施においては、例えば、軟組織の動きのクラッタを除去又は弱めるために、ウォールフィルタを含むことが概して望ましい。開口部/走査ヘッド、流れのプロフィール、及び信号帯域から生じるスペクトルの広がりに起因して、角度依存性に対するウォールフィルタの全体効果は、しかしながら、非常に小さいことが予想される。
(iii) 本願明細書において開示されたシステム及び方法は、最も低いと考えられるパルス繰返し周波数（PRF）を使用することが可能であり、これにより、ドップラー周波数シフトに依存する技術と比較して、組織の動きからのフラッシュ・アーチファクトの可能性を減じている。
(iv) 本発明のシステム及び方法は、少なくとも一部は、血液による光-音響信号の光学的な吸収は、対応する組織に対する光学的な吸収よりも、通常一桁大きいとの事実に基づいた好ましいSNR特性も生じる。
(v) パワー・ドップラー（PD）技術は周波数シフトに基づいていないので、本発明のシステム及び方法は、従来技術/通常のシステムと比較して、ゆっくりした流速に感応する。この感応は、例えば、四肢、浅い深さの部位、及び灌流タイプの流れが一般的である他のアプリケーション/場所での撮像を可能にする。
(vi) 開示されたシステム及び方法は、光-音響撮像及び熱-音響撮像において存在する皮膚線の消去も容易にする。従来の光-音響撮像では、皮膚線は、結合媒体（例えば、ゲル又は水）と組織との間の非均一性に起因して常に存在する。当該皮膚線は、皮膚の表面に隣接するか又は皮膚の表面の近くにある、関心のある目標の視覚化を妨げる。PDを使用する光-音響撮像は可動目標のみを視覚化するので、皮膚線消去は好都合に実現することができる。
【００２７】
本願明細書で開示されたシステム及び方法に対する多くの可能なアプリケーションが存在する。1つの特に好都合なアプリケーションは、通常、充血状態に関連する灌流タイプの流れの視覚化及び定量化に関する。光-音響撮像の浸透能力を考えると、視覚化及び定量化の対象となる目標領域は、概して比較的浅い（深さは、例えば内視鏡/腹腔鏡技術に基づいて、外部又は内部に位置する検出計器から測定される）。本発明により検出され、モニタされ、及び/又は測定されることができる疾患、障害、及び状態は、慢性関節リウマチ、年齢関連性黄斑部変性、皮膚癌/黒色腫、食道癌、バレットの食道、血管炎、良性前立腺増殖、前立腺癌、乳癌、子宮内膜症、頸動脈のアテローム硬化と関連した初期の炎症反応、スポーツ医学の筋肉灌流などを含むが、これらに限定されることはない。
【００２８】
本発明の例示的な実施によれば、光-音響撮像に対する浸透深さは、組織状態などの要因に依存し、概して数cmのオーダーである。斯様な深さでは、通常、灌流タイプの流れが、より妥当である。これに加えて、固体レーザ技術/実装と関連する低いパルス繰返し周波数（PRF）が、ゆっくりした流れの撮像を、より現実的にする。半導体ベースのレーザ光源、例えばレーザダイオードは、光-音響（撮像）に対して高いPRF動作を可能にすることができ、これは本願明細書において説明された画質を改善するために用いることができる。さらに、本開示は、マイクロ波源が用いられる熱-音響撮像にも適用できる。
【００２９】
本発明が例示的な実施例、及び当該実施例の実装を参照して説明されたにもかかわらず、開示されたシステム及び方法は、斯様な例示的な実施例/実装に限定されることはない。それよりむしろ、本願明細書に供されている説明から、当業者にとっては直ちに明らかであるように、開示されたシステム及び方法は、本発明の意図又は範囲を逸脱しない範囲で修正、変更、及び改良を受けることが可能である。したがって、本発明は、当該開示の範囲内での斯様な修正、変更、及び改良を明確に含んでいる。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2007年6月29日に出願され、出願番号 60/947,078が割り当てられた、同一出願人による「光‐音響撮像、及び熱‐音響撮像用の符号化励起」という題名の暫定的な特許出願に関する。同出願は現在係属中である。前述の暫定特許出願の全コンテンツが、本願明細書で引用され、組み込まれている。
【０００２】
本発明は、光‐音響撮像、及び熱‐音響撮像に関する。とりわけ、本発明は、光‐音響撮像、及び熱‐音響撮像アプリケーションにおいて、流れの空間分布を生成するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
血液流は、栄養分、酸素、及び調節タンパク質を生物組織へ担送し、代謝の排出物を戻す、基本的なメカニズムである。脈管形成は、現在、癌の成長及び増殖を継続する唯一の最も重要な要因として、よく認知されている（例えば、J. Folkmanによる、 Tumor脈管形成：治療の含蓄。N Engl J Med.誌、巻285：頁1182‐1186、1971、を参照）。概して、この種類の充血状態は、様々な疾患、例えば関節炎、黄斑部変性、子宮内膜症、及び同類のものに付随する。斯様な状態の生体内での撮像は、広範囲の意味合いをもっている。しかしながら、斯様な撮像アプリケーションは、手腕を問われるものでもある。
【０００４】
生体内の血液流の撮像に対する従来の超音波アプローチは、赤血球からの超音波後方散乱信号の、先天的に低い信号対雑音比（SNR）のレベルによって複雑で困難になっていた。当該SN比は、組織からの超音波信号よりも通常10dB乃至20dB低い（例えば、K. Shungによる、血液による超音波の散乱、IEEE Trans．Biomed．英；巻23：頁460‐467、1976 を参照）。比較的弱い超音波後方散乱信号は、しばしばノイズフロアのレベルか又はそれ以下で、見えなくなってしまう。斯様な弱い信号の検出を援助するために、超音波開発者及び超音波製造業者は、 実験に基づく経験をし、膨大な量の文献を表した（例えば、C. Kasai、K. Namekawa、A. Koyano、及びR. Omotoによる、自己相関法を用いた実時間の二次元血液流の撮像、IEEE Trans．UFFC、巻 su-32、No.3、1985 を参照）。
【０００５】
超音波では、大きな血管の血液流は概して高速度であり、平均ドップラー周波数シフトを符号化する従来の色ドップラー超音波検査法によって、直ちに検出されることができる一方、微小血管レベルの血液流は低速度であり、この手段によって、直ちに検出できる可能性は低い。本願明細書では、微小血管流が、充血状態に対処する際の関心事である。従来の色ドップラー超音波検査とは区別されるように、パワー・ドップラー（PD）超音波検査は、ドップラー信号のパワースペクトル密度の振幅を符号化する（例えば、J.M. Rubin、 R.O. Bude、 P.L. Carson、 R.L. Bree、及び R.S. Adlerによる、 パワー・ドップラー超音波検査：平均周波数ベースの色ドップラー超音波検査に対する潜在的に有用な代替案、Radiology誌、巻190：頁853‐856、1994、を参照）。PD超音波検査は、このように、小さな血管内の血液流の存在を示すためのデリケートな方法である。PD信号は、実際のところ特定のレベルで動いている反射物の密度の測度であり、したがって微小な脈管量の密度の測度である（例えば、P. C. Taylorによる、慢性関節リウマチにおけるデリケートな撮像モダリティの値、Arthritis Res Ther．巻 5(5)：頁210-213、2003年 参照）。
【０００６】
それでも、他の超音波技術と同様に、PD超音波は1 mm以下の血管の流れには反応せず、したがって、毛細血管の流れの測定に対しては、間接的な代用物に過ぎない。この限界は、主に血液からの超音波後方散乱が組織からの信号よりも非常に（10dB乃至20dB）弱いという、これまでに言及された事実から生じている。結果として生じるより弱い信号は、血液中のエコー源性の赤血球の濃度が、例えば、肝臓組織を構成しているエコー源性のセルと比較して、密度で一桁低いオーダーであることに、主に起因する（例えば、K. Shungによる、血液による超音波の散乱、を参照）。弾性的な後方散乱（パワー 6）の周波数依存性もある（例えば、P. Morse, K. Ingardによる、理論的音響論、プリンストン大学出版、を参照）。しかしながら、高周波（例えば、40MHz）においてさえ、マウスの心室が、心筋筋肉とは対照的に、依然として空所として現れる（http://www.visualsonicscom）。斯様な高周波では、超音波の浸透は、非常に限定される。
【０００７】
近年の光‐音響撮像の出現は、新次元の技術的発達の機会を加えた（例えば、X. Wang、 Y. Pang、G. Ku、 G. Stoica、及びL. Wangによる、皮膚を有し、頭蓋骨無傷のマウスの脳の、3次元レーザによって誘起される光‐音響断層撮影法、Optical会報、巻28、No.19、頁1739‐1741、2003 を参照）。概して、光‐音響撮像は目標被検者の（光吸収に起因する）急速な加熱、及びこれに続く緩和を誘起するために、短いレーザパルスを使用する。被検者の、この機械的な変形は、次に超音波変換器によって検出され、吸収体（アブソーバ）の分布及び強度のマップを形成するために利用される音波を生じる。従来の超音波アプローチとは対照的に、光‐音響撮像の間に、目標とされる赤血球に対して生じる吸収信号の強度は、組織に対して生じる吸収信号の強度よりも非常に高い。このように、光‐音響撮像を用いた微小血管の流れ検出を改善するために、新しいチャンスが存在する。しかしながら、従来の超音波アプローチに付随する、上手く開発された信号処理技術と比較すると、光‐音響撮像アプリケーションにおける弱い信号の信号処理は、比較的未発達の分野である。同じことが、レーザ光源がマイクロ波のアンテナと置き換えられた熱‐音響撮像アプリケーションに対しても言うことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光‐音響撮像及び熱‐音響撮像のために、ドップラー信号処理（より詳しくは、ドップラー周波数シフト）を利用する現行のシステム及び方法は、アプリケーションで限定され、多くの欠点を含んでいる（例えば、これ以降「Beardのアプリケーション」と呼ばれる、P. Beardによる、血液流の流速測定、米国特許公開公報 US 2005/0150309 A1参照）。Beardのアプリケーションは、概して、ドップラー周波数シフトを利用した光‐音響的な流れの撮像に関する。しかしながら、Beardのアプリケーションは、低い流速での流れの検出に付随する問題に対処することに失敗する。光‐音響撮像の浸透能力を考えると、灌流型の流れが、はるかにより一般的であり、斯様なゆっくりとした動きに対する検出感度が最も重要である四肢の撮像、及び/又は浅い深さでの撮像は、光‐音響撮像の有望なアプリケーションを提供する。したがって、低い流速領域の撮像を対象とするBeardのアプリケーションの失敗は、明らかに都合が悪い。Beardのアプリケーションの更なる限定事項は、組織の動きから生じるフラッシュ・アーチファクトの発生である。フラッシュ・アーチファクトを減じる、又は除去することに対するBeardのアプリケーションの能力の無さは、主にドップラー周波数シフトへの依存に起因する。ドップラー信号処理に関する他の懸念は、より速い流速における検出角度の依存性と、潜在的なエリアジング効果とを含んでいる。
【０００９】
このように、より速い流速でのフラッシュ・アーチファクトを回避すると共に、角度の依存性を減じ、エリアジング効果を補正する一方、ゆっくりした流速の検出を含むドップラー信号処理を光‐音響撮像アプリケーションに広範囲に適用するシステム及び方法が必要とされる。比較的弱い信号の信号処理において有効である光‐音響撮像システムとその方法とに対して、更なる必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、光‐音響撮像及び熱‐音響撮像のアプリケーションにおいて、SNR特性を都合よく改良するシステム及び方法を供する。とりわけ、本発明のシステム及び方法は、生体内での流れ、例えば血液の流れを検出し撮像するために、符号化されたドップラー信号の生成及び使用を含む。概して、超音波アプリケーションで使用されるものと同様のパワー・ドップラー（PD）技術が、ドップラー信号のパワースペクトル密度の振幅を符号化する本発明によって用いられている。
【００１１】
本発明の例示的な実施例は、SNR特性と感度特性とを改良する目的で、ドップラーの流れ信号を得るための符号化励起の使用に関する。開示されたシステム及び方法は広範囲にわたるアプリケーションをもち、なかでも（例えば、慢性関節リウマチ、年齢関連性黄斑部変性、皮膚癌／黒色腫、食道癌、バレットの食道、血管炎、良性前立腺増殖、前立腺癌、乳癌、子宮内膜症、頸動脈のアテローム硬化と関連した初期の炎症反応、スポーツ医学の筋肉灌流などの）、（特に低い流速での）流れの検出、疾患、障害、又は状態の診断を含む。
【００１２】
計画的に、本願明細書において開示されているシステム及び方法は、（血液による顕著な光学的な吸収を好都合に得る）光‐音響撮像の長所を、臨床診断用超音波において日常的に用いられてきたPD技術の利点と組み合わせている。結果として生れたシステム及び方法は、ユーザが光‐音響撮像を使用して、低い流速（例えば灌流タイプの流れ）でさえも、効果的な流れの検出及び/又は流れの測定を実施することを可能にする。これに加え、本発明の例示的な方法は、目標関心部分、例えば血管の流れを検出するのに効果的である。開示された方法の実施は、(i)目標領域に対する光‐音響撮像データを含む符号化された信号を、光‐音響撮像システムを用いて取得するステップと、(ii) 2007年6月29日に出願され、出願番号60/947,078が割り当てられ（これまでに、復号化された信号が、ベースバンド信号、解析信号及び/又は生の無線周波数信号という形態を概してとる可能性がある、と本願明細書に引用）「光‐音響撮像及び熱‐音響撮像用の符号化励起」と名付けられた、係属中の、同一出願人による暫定特許出願の開示部分と一致する態様で、前記符号化信号を復号化するステップと、(iii) 符号化信号を（当該信号が無線周波数信号である場合）復調器及びローパスフィルタに通すことで、超音波撮像システム及び電気通信システムで普通に使われているようなベースバンド信号を生じるステップと、(iv) ベースバンド信号をウォールフィルタに通し、これにより、時間の経過にかかわらず実質的に一定であるすべての静止信号を取り除くステップと、(v) ウォールフィルタから生じた信号のパワースペクトルを積分することによって、R0値を推定するステップと、を好都合にも含むことができる。
【００１３】
開示されたウォールフィルタは、ベースバンドの復号化信号から（超音波撮像及びレーダ撮像の文献では時折、クラッタと呼ばれている）組織の信号を取り除くために、概して効果的である。本発明の例示的な実施例では、R0値は、好都合にもバルクの血液の流れの評価量として機能する。実際、R0値は、充血の状態を検知するために用いることができる。本願明細書では、R0値は以下の計算式を用いて推定することができる：
ここでzはクラッタが除去された信号、及びz(t)=x(t)+iy(t)であり、Pはクラッタが除去された信号のパワースペクトルである。
【００１４】
本発明は、有益な光‐音響撮像システム及び熱‐音響撮像システムを更に供する。本願明細書の例示的な実施例では、光‐音響撮像システム/熱-音響撮像システムは、(i) 目標の場所を照射するよう適応された、１つ以上の光線のパワースペクトルが符号化された、1つ以上の、例えばレーザ及び/又はマイクロ波である電磁ビーム源と、(ii) 目標試料から生じたベースバンド信号を含む光-音響信号を検出するよう適応された、1つ以上の超音波検出器と、(iii) 照射機能及び検出機能の同期をとるための手段と、(iv) 目標の場所に関する流れの情報を抽出するために、光-音響信号を処理するための手段と、を含んでいる。
【００１５】
光-音響信号/熱-音響信号を処理するための手段が、復調器、ローパスフィルタ、ウォールフィルタ、及びR0推定用の手段を含んでもよい。復調器及びローパスフィルタは、光-音響信号のベースバンド信号を抽出し、復調することに概して適応されている。ウォールフィルタは、光-音響信号のベースバンド信号から組織のクラッタを取り除くことに通常適応されている。R0推定のための手段は、概して処理ユニット/コンピュータに付随しており、当該手段は、クラッタが除去されたベースバンド信号のパワースペクトルを積分することによって、バルクの流れを推定するよう適応されている。
【００１６】
1つ以上の電磁ビーム源は、概して（複数の）レーザ、例えば、半導体ベースのレーザ光源、及び/又は（複数の）マイクロ波、例えばラジオ周波数のマイクロ波アンテナという形態をとる。通常、電磁ビーム源は、低いパルス繰返し周波数で作動する。超音波検出器は、1つ以上の変換器のアレイを含む。同期用の手段、及び処理用の手段は、処理ユニット/コンピュータに通常記憶され、作動される。実際、同期用の手段及び処理用の手段は、ハードウェア・ベース及び/又はソフトウェア・ベースでもよい。
【００１７】
本発明の例示的な実施例では、目標試料は血管であり、R0値は充血状態を検知するために使用される。しかしながら、開示されたシステム/方法は、幅広いアプリケーションをもち、本発明で説明されている従来技術に対して、多くの利点を提供している。特に添付の図と関連して読む場合、開示されたシステム及び方法の追加の特徴、機能、及び長所が、後続する説明から明らかであろう。
【００１８】
当業者が、開示されたシステム及び方法を作成、使用するのを援助するために、添付の図についての説明がなされよう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による光-音響撮像を伴うパワー・ドップラーを実行する例示的な技術を概観的に表す。
【図２】典型的なパワー・ドップラー処理のシーケンスを表す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
上記の本願明細書にて強調されているように、本発明は、例えばゆっくりした流速を、改良された信号対雑音比（SNR）特性で検出するために、光-音響撮像及び熱-音響撮像をパワー・ドップラー（PD）技術と好都合に組み合わせるシステム及び方法を供する。
【００２１】
本願明細書では、符号化励起が、例えば電気通信分野で、送信された信号のSNRを増すために使用されている。特に、2進値のシーケンスが、信号を符号化するために用いられ、同シーケンスはノイズ又は干渉を受け易い媒体を通じて送信される。信号が受信され、媒体の情報を復元するために復号化される。（特に光-音響撮像アプリケーションにおいて）符号化励起の使用を、周知のドップラー効果の利点と組み合わせるシステム及び方法は、微弱な信号処理に対して非常に有益であると立証することができる。この点に関して、2007年6月29日に出願され、出願番号60/947,078が割り当てられ（これまでに本願明細書に引用されている）「光‐音響撮像及び熱‐音響撮像用の符号化励起」と名付けられている、係属中の、同一出願人による暫定特許出願について説明しよう。
【００２２】
先ず図1を参照すると、生体内での組織撮像を実施するための光-音響システムの典型的なセットアップが概観的に表されている。記録された光-音響信号に対する時間の原点がレーザ照射の瞬間と揃うよう、レーザ照射は、超音波受信素子と同期している。一旦光が照射されると、発色団（例えば、流れる血液中の赤血球）はエネルギを吸収する。斯様な光のエネルギ（例えば、レーザ照射）の吸収があると、発色団は、速やかに膨張し、次に弛緩する。この現象は、媒体内での乱れを引き起こし、超音波検出器によって検出されることができる光-音響波を生成する、及び/又は生じる。
【００２３】
本発明のシステム及び方法によれば、記録された光-音響信号/熱-音響信号は、光/熱の吸収部の空間地図を形成するためにビーム形成され、次に、図2の機能線図に従って処理される。実際には図2に示すように、連続するフレームからビーム形成された信号は、先ず復調され、ベースバンド信号を抽出するためにローパスフィルタへと送られる。本発明によれば、（記録された光-音響信号の片側ヒルベルト変換である）解析信号か、又は生のラジオ周波数（RF）信号の何れかが使われることができる。復調及びローパスフィルタリングの後、ウォールフィルタが、この被処理信号から組織のクラッタを取り除くために通常用いられる。最後に、R0推定部が、バルクの流れの特性/パラメータに翻訳されることができる、又は関連するパワー評価値を生成する。
【００２４】
本発明のシステム及び方法では、ゆっくりした流れに対する感度は、上述のR0推定に概して由来する。診断用超音波では、この計算は、無線周波数信号、ベースバンド信号、又は解析信号に基づく。したがって、信号のゼロ遅延自己相関が、連続的な観察から演算される。本発明によれば、R0は、式（1）に示すようにパワースペクトルを積分することによって演算される：
ここで、zは信号で、z(t)=x(t)+iy(t)であり、Pは当該信号のパワースペクトルである（例えば、C. Kasai、K. Namekawa、A. Koyano、及びR. Omotoによる、自己相関法を用いた実時間の二次元血液流の撮像、IEEE Trans．UFFC、巻 su-32、No.3、1985 を参照）。
【００２５】
このように、（小さな周波数シフトだけというよりはむしろ）信号の全スペクトルが考慮されるので、算出されたR0はゆっくりした流速に対して優れた感度を示した。PDの超音波アプリケーションでも観察される、付随する利点が、表示の増大したダイナミックレンジであり、利得制御が電子ノイズのレベルまで低くされることができる（例えばP. C. Taylorによる、慢性関節リウマチの敏感な撮像モダリティの値、Arthritis Res Ther．巻 5(5)：頁210-213、2003年 参照）。
【００２６】
PD技術を光-音響撮像に適応させることにより、本発明は、より従来からあるドップラー超音波測定とは異なる。実際に本発明は、血液の速度の検出よりもむしろ、概してバルクの流れの存在の検出に関する。本発明のシステム及び方法は、このように従来技術/通常の技術及びシステムに対して多くの長所を提供し、これらの幾つかがこれ以降説明されている。
(i) 本願明細書のシステム及び方法では、エリアジング効果が実質的に減じられるか、又は除去される。欠点であるエリアジング効果は、より速い流速に対処するにはパルス繰返し周波数（PRF）が十分に高くない、例えば、パルス波によるドップラー撮像において直面する。
(ii) 開示されたシステム及び方法はバルクの流れを測定し、速度は測定しないので、実質的に角度依存性がなく、したがって、周波数シフトを誘起するドップラー角度に対する依存性がない。周波数シフトのアプローチと比べて、本発明のシステム及び方法は、可視散乱物体の数及び強度を測定し、これらはいずれも速度及びずり速度に依存しない。わずかな角度依存性が、本発明によれば、依然として存在する可能性がある。何故ならば、ゼロに近い周波数シフトを伴う流れの信号、例えば流れに直角な観察角度での流れの信号は、例えばウォールフィルタによって減衰されるか、又は除去されるからである。このウォールフィルタの潜在的な影響にもかかわらず、実際的な実施においては、例えば、軟組織の動きのクラッタを除去又は弱めるために、ウォールフィルタを含むことが概して望ましい。開口部/走査ヘッド、流れのプロフィール、及び信号帯域から生じるスペクトルの広がりに起因して、角度依存性に対するウォールフィルタの全体効果は、しかしながら、非常に小さいことが予想される。
(iii) 本願明細書において開示されたシステム及び方法は、最も低いと考えられるパルス繰返し周波数（PRF）を使用することが可能であり、これにより、ドップラー周波数シフトに依存する技術と比較して、組織の動きからのフラッシュ・アーチファクトの可能性を減じている。
(iv) 本発明のシステム及び方法は、少なくとも一部は、血液による光-音響信号の光学的な吸収は、対応する組織に対する光学的な吸収よりも、通常一桁大きいとの事実に基づいた好ましいSNR特性も生じる。
(v) パワー・ドップラー（PD）技術は周波数シフトに基づいていないので、本発明のシステム及び方法は、従来技術/通常のシステムと比較して、ゆっくりした流速に感応する。この感応は、例えば、四肢、浅い深さの部位、及び灌流タイプの流れが一般的である他のアプリケーション/場所での撮像を可能にする。
(vi) 開示されたシステム及び方法は、光-音響撮像及び熱-音響撮像において存在する皮膚線の消去も容易にする。従来の光-音響撮像では、皮膚線は、結合媒体（例えば、ゲル又は水）と組織との間の非均一性に起因して常に存在する。当該皮膚線は、皮膚の表面に隣接するか又は皮膚の表面の近くにある、関心のある目標の視覚化を妨げる。PDを使用する光-音響撮像は可動目標のみを視覚化するので、皮膚線消去は好都合に実現することができる。
【００２７】
本願明細書で開示されたシステム及び方法に対する多くの可能なアプリケーションが存在する。1つの特に好都合なアプリケーションは、通常、充血状態に関連する灌流タイプの流れの視覚化及び定量化に関する。光-音響撮像の浸透能力を考えると、視覚化及び定量化の対象となる目標領域は、概して比較的浅い（深さは、例えば内視鏡/腹腔鏡技術に基づいて、外部又は内部に位置する検出計器から測定される）。本発明により検出され、モニタされ、及び/又は測定されることができる疾患、障害、及び状態は、慢性関節リウマチ、年齢関連性黄斑部変性、皮膚癌/黒色腫、食道癌、バレットの食道、血管炎、良性前立腺増殖、前立腺癌、乳癌、子宮内膜症、頸動脈のアテローム硬化と関連した初期の炎症反応、スポーツ医学の筋肉灌流などを含むが、これらに限定されることはない。
【００２８】
本発明の例示的な実施によれば、光-音響撮像に対する浸透深さは、組織状態などの要因に依存し、概して数cmのオーダーである。斯様な深さでは、通常、灌流タイプの流れが、より妥当である。これに加えて、固体レーザ技術/実装と関連する低いパルス繰返し周波数（PRF）が、ゆっくりした流れの撮像を、より現実的にする。半導体ベースのレーザ光源、例えばレーザダイオードは、光-音響（撮像）に対して高いPRF動作を可能にすることができ、これは本願明細書において説明された画質を改善するために用いることができる。さらに、本開示は、マイクロ波源が用いられる熱-音響撮像にも適用できる。
【００２９】
本発明が例示的な実施例、及び当該実施例の実装を参照して説明されたにもかかわらず、開示されたシステム及び方法は、斯様な例示的な実施例/実装に限定されることはない。それよりむしろ、本願明細書に供されている説明から、当業者にとっては直ちに明らかであるように、開示されたシステム及び方法は、本発明の意図又は範囲を逸脱しない範囲で修正、変更、及び改良を受けることが可能である。したがって、本発明は、当該開示の範囲内での斯様な修正、変更、及び改良を明確に含んでいる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標領域内の流れを検出する方法であって、
a. 目標領域に対する光-音響撮像データを含んでいる符号化された信号を、光-音響撮像システムを使用して取得するステップと、
b. 前記符号化信号を復号化するステップと、
c. 前記復号化信号を復調器及びローパスフィルタに通し、結果としてベースバンド信号を生じるステップと、
d. 前記ベースバンド信号をウォールフィルタに通し、結果としてクラッタが除去されたベースバンド信号を生じるステップと、
e. 前記クラッタが除去されたベースバンド信号のパワースペクトルを積分することによって、R0値を推定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記復号化信号がベースバンド信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記復号化信号が解析信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記復号化信号が、生の無線周波数信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ウォールフィルタが、組織のクラッタを前記復号化信号から取り除く、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記R0値が、バルクの血液の流れの評価値である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記R0値が、充血状態を検知するために用いられる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記R0値は、以下の計算式を使用して推定され、
ここで、zはクラッタが除去された信号、z(t)=x(t)+iy(t)、及び、Pはクラッタが除去された信号のパワースペクトルである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
光-音響撮像システムであって、
a. 目標の場所を照射するよう適応された、1つ以上の光線のパワースペクトルが符号化されている、1つ以上の電磁ビーム源と、
b. 目標試料から生じるベースバンド信号を含む、光-音響信号/熱-音響信号を検出するよう適応された1つ以上の超音波検出器と、
c. 照射機能及び検出機能の同期を取るための手段と、
d. 目標の場所に関する流れの情報を抽出するために、光-音響信号を処理するための手段と、
を含む、光-音響撮像システム。
【請求項１０】
前記光-音響撮像信号を処理するための手段が、復調器、ローパスフィルタ、ウォールフィルタ、及びR0値の推定のための手段を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記復調器及びローパスフィルタが、光-音響信号/熱-音響信号のベースバンド信号を抽出し、復号化するよう適応されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ウォールフィルタが、光-音響信号/熱-音響信号のベースバンド信号から、組織のクラッタを取り除くよう適応されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記R0値の推定のための手段は、クラッタが除去されたベースバンド信号のパワースペクトルを積分することによって、バルクの流れを推定するよう適応されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ベースバンド信号が、(i) 解析信号、及び(ii) 生の無線周波数信号のうちの1つである、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記1つ以上の電磁ビーム源は、レーザ及び/又はマイクロ波を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記1つ以上の電磁ビーム源が、低いパルス繰返し周波数で動作する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
前記1つ以上の電磁ビーム源が、半導体ベースのレーザ光源、及び/又はマイクロ波のアンテナである、請求項９に記載のシステム。
【請求項１８】
前記1つ以上の超音波検出器が、1つ以上の変換器のアレイを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１９】
前記同期を取るための手段、及び前記処理のための手段が、処理ユニット/コンピュータによって記憶され、作動される、請求項９に記載のシステム。
【請求項２０】
前記同期のための手段、及び前記処理のための手段が、ハードウェア・ベースである、請求項９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記目標試料が血管である、請求項９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記R0値が、充血状態を検知するために用いられる、請求項９に記載のシステム。
【請求項１】
目標領域内の流れを検出する方法であって、
a. 目標領域に対する光-音響撮像データを含んでいる符号化された信号を、光-音響撮像システムを使用して取得するステップと、
b. 前記符号化信号を復号化するステップと、
c. 前記復号化信号を復調器及びローパスフィルタに通し、結果としてベースバンド信号を生じるステップと、
d. 前記ベースバンド信号をウォールフィルタに通し、結果としてクラッタが除去されたベースバンド信号を生じるステップと、
e. 前記クラッタが除去されたベースバンド信号のパワースペクトルを積分することによって、R0値を推定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記復号化信号がベースバンド信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記復号化信号が解析信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記復号化信号が、生の無線周波数信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ウォールフィルタが、組織のクラッタを前記復号化信号から取り除く、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記R0値が、バルクの血液の流れの評価値である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記R0値が、充血状態を検知するために用いられる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記R0値は、以下の計算式を使用して推定され、
ここで、zはクラッタが除去された信号、z(t)=x(t)+iy(t)、及び、Pはクラッタが除去された信号のパワースペクトルである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
光-音響撮像システムであって、
a. 目標の場所を照射するよう適応された、1つ以上の光線のパワースペクトルが符号化されている、1つ以上の電磁ビーム源と、
b. 目標試料から生じるベースバンド信号を含む、光-音響信号/熱-音響信号を検出するよう適応された1つ以上の超音波検出器と、
c. 照射機能及び検出機能の同期を取るための手段と、
d. 目標の場所に関する流れの情報を抽出するために、光-音響信号を処理するための手段と、
を含む、光-音響撮像システム。
【請求項１０】
前記光-音響撮像信号を処理するための手段が、復調器、ローパスフィルタ、ウォールフィルタ、及びR0値の推定のための手段を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記復調器及びローパスフィルタが、光-音響信号/熱-音響信号のベースバンド信号を抽出し、復号化するよう適応されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ウォールフィルタが、光-音響信号/熱-音響信号のベースバンド信号から、組織のクラッタを取り除くよう適応されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記R0値の推定のための手段は、クラッタが除去されたベースバンド信号のパワースペクトルを積分することによって、バルクの流れを推定するよう適応されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ベースバンド信号が、(i) 解析信号、及び(ii) 生の無線周波数信号のうちの1つである、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記1つ以上の電磁ビーム源は、レーザ及び/又はマイクロ波を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記1つ以上の電磁ビーム源が、低いパルス繰返し周波数で動作する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
前記1つ以上の電磁ビーム源が、半導体ベースのレーザ光源、及び/又はマイクロ波のアンテナである、請求項９に記載のシステム。
【請求項１８】
前記1つ以上の超音波検出器が、1つ以上の変換器のアレイを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１９】
前記同期を取るための手段、及び前記処理のための手段が、処理ユニット/コンピュータによって記憶され、作動される、請求項９に記載のシステム。
【請求項２０】
前記同期のための手段、及び前記処理のための手段が、ハードウェア・ベースである、請求項９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記目標試料が血管である、請求項９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記R0値が、充血状態を検知するために用いられる、請求項９に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２０１１−５０２６８８（Ｐ２０１１−５０２６８８Ａ）
【公表日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３３７０４（Ｐ２０１０−５３３７０４）
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００８／０５４７７０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０６３４２４
【国際公開日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００８／０５４７７０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０６３４２４
【国際公開日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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