管壁の硬度測定方法および装置
【課題】血管等の管状の被検体の管壁硬度を、容易に測定する。
【解決手段】管状の被検体に吸収される波長のパルス光を光源１３から照射し、それにより被検体から発せられた音響波を音響波検出手段１１により検出する。そして、検出された音響波のうち、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して音響波検出手段１１に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定する演算手段４４を設ける。
【解決手段】管状の被検体に吸収される波長のパルス光を光源１３から照射し、それにより被検体から発せられた音響波を音響波検出手段１１により検出する。そして、検出された音響波のうち、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して音響波検出手段１１に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定する演算手段４４を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は血管等の管壁の硬度を測定する方法、およびその方法を実施する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１や非特許文献１に示されているように、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響画像化装置が知られている。この光音響画像化装置においては、例えばパルスレーザ光等のパルス光が生体に照射される。このパルス光の照射を受けた生体内部では、パルス光のエネルギーを吸収した生体組織が熱によって体積膨張し、音響波を発生する。そこで、この音響波を超音波プローブなどで検出し、それにより得られた電気的信号（光音響信号）に基づいて生体内部を可視像化することが可能となっている。光音響画像化方法は、特定の吸光体から放射される音響波のみに基づいて画像を構築するようにしているので、生体における特定の組織、例えば血管等を画像化するのに好適である。
【０００３】
光音響画像には、光吸収体である生体中の血管等を抽出して表示できる利点があり、例えば特許文献２には、このように抽出した血管を表示する技術が示されている。
【０００４】
他方、臨床あるいは医学研究の場においては、動脈硬化の危険性を把握する等のために、血管壁特に動脈血管壁の硬度を正確に測定する要求が存在する。従来、血管壁の硬度測定は、主に腕から足首までの脈波の伝達速度を測るいわゆるＰＷＶ(脈波伝播速度 Pulse Wave Velocity) 検査によってなされている。
【０００５】
一方、例えば癌転移の有無を検査するためにリンパ管壁の硬度を調べることもなされているが、従来、その硬度は医師等の触診により、あるいは特許文献３に示されるようにカテーテルを使用して調べられるのが一般的となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１３８０号公報
【特許文献２】特表２０１０−５１２９２９号公報
【特許文献３】特開２００８−１４２２５３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】A High-Speed Photoacoustic Tomography System based on a Commercial Ultrasound and a Custom Transducer Array, Xueding Wang, Jonathan Cannata, Derek DeBusschere, Changhong Hu, J. Brian Fowlkes, and Paul Carson, Proc. SPIE Vol. 7564, 756424 (Feb.23, 2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述したＰＷＶ検査には、測定に時間を要する点で問題がある。また、触診やカテーテル使用によりリンパ管壁の硬度を調べる方法には、熟達が必要であるという難点が認められる。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、血管壁やリンパ管壁等の管壁の硬度を短時間で簡単に測定することができる方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また本発明は、そのような方法を実施することができる装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による管壁の硬度測定方法は、
管状の被検体に吸収される波長のパルス光を光源から照射し、
それにより被検体から発せられた音響波を音響波検出手段により検出し、
この検出された音響波のうち、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して前記音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定することを特徴とするものである。
【００１２】
この本発明による管壁の硬度測定方法においては、検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定することが望ましい。
【００１３】
そしてそのようにする場合は、音響波検出手段により検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波と、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波との強度比に基づいて被検体管壁の硬度を測定することが特に望ましい。
【００１４】
また上記のように、検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定する場合は、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射した音響波を、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波が音響波検出手段に入射した後の経過時間に基づいて判別することが好ましい。
【００１５】
そして本発明による管壁の硬度測定方法は、被検体が生体の血管や、あるいは生体のリンパ管である場合に特に好適に実施されるものである。なお、リンパ管を被検体とする場合は、リンパ管に造影剤を注入した状態で音響波の検出を行うことが望ましい。
【００１６】
また、本発明による管壁の硬度測定方法においては、測定した被検体管壁の硬度を表示および／または記録することが望ましい。
【００１７】
他方、本発明による管壁の硬度測定装置は、
管状の被検体に対して、該被検体に吸収される波長のパルス光を照射する光源と、
それにより被検体から発せられた音響波をパルス光照射側から検出する音響波検出手段と、
この検出された音響波のうち、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して前記音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定する演算部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
なお上記演算部は、前記検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定するものであることが望ましい。
【００１９】
演算部を上述のような構成とする場合、その演算部はより望ましくは、前記音響波検出手段により検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波と、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波との強度比に基づいて前記硬度を測定するように構成される。
【００２０】
そして、上記のように演算部が、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定するように構成される場合、その演算部はより望ましくは、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射した音響波を、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波が音響波検出手段に入射した後の経過時間に基づいて判別するものとされる。
【００２１】
また、本発明による管壁の硬度測定装置は、測定された被検体管壁の硬度を表示および／または記録する手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
管壁部分で発生した後に、他の管壁部分で反射してから音響波検出手段に検出される音響波は、反射することにより減衰して音響波検出手段に入射することになる。そしてその減衰の程度は、管壁硬度がより高いほど小さいものとなる。つまり、管壁がより硬いほど、検出される反射音響波の強度は高いものとなる。
【００２３】
この知見に鑑みて本発明による管壁の硬度測定方法は、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定するようにしたので、本方法によれば管壁の硬度を短時間で簡単に測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態による管壁の硬度測定装置の概略構成を示すブロック図
【図２】血管壁における光音響信号の発生を説明する概略図
【図３】図１の装置において検出される音響波の波形を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である光音響画像化装置１０の基本構成を示すブロック図である。この光音響画像化装置１０は、光音響画像と超音波画像の双方を取得可能で、それに加えて、血管壁の硬度を測定する機能も備えたものであり、超音波探触子（プローブ）１１、超音波ユニット１２、レーザ光源ユニット１３、および画像表示手段１４を備えている。
【００２６】
上記レーザ光源ユニット１３は所定波長のパルスレーザ光を発するもので、そこから射出されたパルスレーザ光は被検体に照射される。このパルスレーザ光は、図１では出射方向については概略的に示してあるが、例えば複数の光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ１１まで導光され、プローブ１１の部分から被検体に向けて照射されるのが望ましい。
【００２７】
プローブ１１は、被検体に対する超音波の出力（送信）、および被検体から反射して戻って来た反射超音波の検出（受信）を行う。そのためにプローブ１１は、例えば一次元に配列された複数の超音波振動子を有する。またプローブ１１は、被検体内の観察対象物がレーザ光源ユニット１３からのレーザ光を吸収することで生じた超音波（音響波）を、複数の超音波振動子によって検出する。プローブ１１は、上記音響波を検出して音響波検出信号を出力し、また上記反射超音波を検出して超音波検出信号を出力する。
【００２８】
なお、プローブ１１に上述した導光手段が結合される場合は、その導光手段の端部つまり複数の光ファイバの先端部等が、複数の超音波振動子の並び方向（図１中の左右方向）に沿って配置され、そこから被検体に向けてレーザ光が照射される。以下では、このように導光手段がプローブ１１に結合される場合を例に取って説明する。
【００２９】
被検体の光音響画像あるいは超音波画像を取得する際、プローブ１１は複数の超音波振動子が並ぶ一次元方向に対してほぼ直角な方向に移動され、それにより被検体がレーザ光および超音波によって二次元走査される。この走査は、検査者が手操作でプローブ１１を動かして行ってもよく、あるいは、走査機構を用いてより精密な二次元走査を実現するようにしてもよい。
【００３０】
超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、データ分離手段２４、光音響画像再構成手段２５、検波・対数変換手段２６、および光音響画像構築手段２７を有している。
【００３１】
上記受信回路２１は、プローブ１１が出力した前記音響波検出信号および超音波検出信号を受信する。ＡＤ変換手段２２はサンプリング手段であり、受信回路２１が受信した音響波検出信号および超音波検出信号をサンプリングして、それぞれデジタル信号である光音響データおよび超音波データに変換する。このサンプリングは、例えば外部から入力されるＡＤクロック信号に同期して、所定のサンプリング周期でなされる。
【００３２】
また超音波ユニット１２は、上記データ分離手段２４の出力を受ける超音波画像再構成手段４０に加えて、検波・対数変換手段４１、超音波画像構築手段４２、この超音波画像構築手段４２および前記光音響画像構築手段２７の出力を受ける画像合成手段４３を有している。この画像合成手段４３の出力は、例えばＣＲＴや液晶表示装置等からなる画像表示手段１４に入力される。さらに超音波ユニット１２は、送信制御回路３０、および超音波ユニット１２内の各部等の動作を制御する制御手段３１を有している。
【００３３】
上記ＡＤ変換手段２２が出力した光音響データあるいは超音波データは、一旦受信メモリに格納された後、データ分離手段２４に入力される。データ分離手段２４は入力された光音響データと超音波データとを互いに分離し、光音響データは光音響画像再構成手段２５に入力させ、超音波データは超音波画像再構成手段４０に入力させる。
【００３４】
レーザ光源ユニット１３は、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ等からなるＱスイッチパルスレーザ３２と、その励起光源であるフラッシュランプ３３とを備えた固体レーザユニットである。なお以下では、特に血管を示す光音響画像を取得する場合を例に挙げて説明するが、その場合レーザ光源ユニット１３としては、血管において良好に吸収される波長のパルスレーザ光を発するものが選択利用される。
【００３５】
このレーザ光源ユニット１３は、上記制御手段３１から光出射を指示する光トリガ信号を受けると、フラッシュランプ３３を点灯させてＱスイッチパルスレーザ３２を励起する。制御手段３１は、例えばフラッシュランプ３３がＱスイッチパルスレーザ３２を十分に励起させると、Ｑスイッチトリガ信号を出力する。Ｑスイッチパルスレーザ３２は、Ｑスイッチトリガ信号を受けるとそのＱスイッチをオンにし、パルスレーザ光を出射させる。
【００３６】
ここで、フラッシュランプ３３の点灯からＱスイッチパルスレーザ３３が十分な励起状態となるまでに要する時間は、Ｑスイッチパルスレーザ３３の特性などから見積もることができる。なお、上述のように制御手段３１からＱスイッチを制御するのに代えて、レーザ光源ユニット１３内において、Ｑスイッチパルスレーザ３２を十分に励起させた後にＱスイッチをオンにしてもよい。その場合は、Ｑスイッチをオンにしたことを示す信号を超音波ユニット１２側に通知してもよい。
【００３７】
また制御手段３１は、送信制御回路３０に、超音波送信を指示する超音波トリガ信号を入力する。送信制御回路３０はこの超音波トリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。制御手段３１は、先に前記光トリガ信号を出力し、その後、超音波トリガ信号を出力する。光トリガ信号が出力されることで被検体に対するレーザ光の照射、および音響波の検出が行われ、その後、超音波トリガ信号が出力されることで被検体に対する超音波の送信、および反射超音波の検出が行われる。
【００３８】
制御手段３１はさらに、ＡＤ変換手段２２に対して、サンプリング開始を指示するサンプリングトリガ信号を出力する。このサンプリングトリガ信号は、前記光トリガ信号が出力された後で、かつ超音波トリガ信号が出力される前、より好ましくは被検体に実際にレーザ光が照射されるタイミングで出力される。そのためにサンプリングトリガ信号は、例えば制御手段３１がＱスイッチトリガ信号を出力するタイミングに同期して出力される。ＡＤ変換手段２２は上記サンプリングトリガ信号を受けると、プローブ１１が出力して受信回路２１が受信した音響波検出信号のサンプリングを開始する。
【００３９】
制御手段３１は、光トリガ信号を出力した後、音響波の検出を終了するタイミングで超音波トリガ信号を出力する。このとき、ＡＤ変換手段２２は音響波検出信号のサンプリングを中断せず、サンプリングを継続して実施する。言い換えれば、制御手段３１は、ＡＤ変換手段２２が音響波検出信号のサンプリングを継続している状態で、超音波トリガ信号を出力する。超音波トリガ信号に応答してプローブ１１が超音波送信を行うことで、プローブ１１の検出対象は、音響波から反射超音波に変わる。ＡＤ変換手段２２は、検出された超音波検出信号のサンプリングを継続することで、音響波検出信号と超音波検出信号とを連続的にサンプリングする。
【００４０】
ＡＤ変換手段２２は、サンプリングして得られた光音響データおよび超音波データを、共通の受信メモリ２３に格納する。受信メモリ２３に格納されたサンプリングデータは、ある時点までは光音響データであり、ある時点からは超音波データとなる。データ分離手段２４は、受信メモリ２３に格納された光音響データと超音波データとを分離し、光音響データを光音響画像再構成手段２５に入力し、超音波データを超音波画像再構成手段４０に入力する。
【００４１】
以下、超音波画像および光音響画像の生成、表示について説明する。超音波画像再構成手段４０は、プローブ１１が有する複数の超音波振動子毎のデータとなっている上記超音波データを加算して、１ライン分の超音波断層画像データを生成する。検波・対数変換手段４１はこの超音波断層画像データの包絡線を生成し、次いでその包絡線を対数変換してダイナミックレンジを広げた後、このデータを超音波画像構築手段４２に入力する。超音波画像構築手段４２は、検波・対数変換手段４１が出力した各ラインのデータに基づいて超音波断層画像（超音波エコー画像）を生成する。すなわちこの超音波画像構築手段４２は、例えば前述した超音波検出信号のピーク部分の時間軸方向の位置が、断層画像における深さ方向の位置に変換されるようにして超音波断層画像を生成する。
【００４２】
以上の処理は、プローブ１１の走査移動に伴って逐次なされ、それにより、被検体の走査方向に亘る複数箇所に関する超音波断層画像が生成される。そしてこれらの超音波断層画像を担持する画像データは、画像合成手段４３に入力される。なお、超音波断層画像のみを単独で表示したい場合は、超音波断層画像を担持する上記画像データが画像合成手段４３を素通りさせて画像表示手段１４に送られ、この画像表示手段１４に超音波断層画像が表示される。
【００４３】
次に、光音響画像の生成および表示について説明する。光音響画像再構成手段２５には、データ分離手段２４において超音波データと分離された光音響データ、つまり、血管に吸収される波長のパルスレーザ光を被検体に照射して得られた光音響データが入力される。光音響画像再構成手段２５は、プローブ１１が有する複数の超音波振動子毎のデータとなっている上記光音響データを加算して、１ライン分の光音響画像データを生成する。検波・対数変換手段２６はこの光音響画像データの包絡線を生成し、次いでその包絡線を対数変換してダイナミックレンジを広げた後、このデータを光音響画像構築手段２７に入力する。光音響画像構築手段２７は、各ライン毎の光音響画像データに基づいて光音響画像を生成する。すなわちこの光音響画像構築手段２７は、例えば光音響画像データのピーク部分の時間軸方向の位置が、断層画像における深さ方向の位置に変換されるようにして光音響画像を生成する。
【００４４】
以上の処理は、プローブ１１の走査移動に伴って逐次なされ、それにより、被検体の走査方向に亘る複数箇所に関する光音響画像が生成される。そしてこれらの光音響画像を担持する画像データは画像合成手段４３に入力され、そこで前述の超音波断層画像を担持する画像データと合成され、合成されたデータが担持する画像が画像表示手段１４に表示される。この合成されたデータに基づいて表示される画像は、超音波断層画像内に、光音響画像である血管画像が示されたものとなる。なお、この血管画像は所定の色で着色して、他の部分と明確に区別されるようにしてもよい。
【００４５】
次に、血管壁の硬度を測定する点について説明する。図２は、血管壁の部分から音響波が発生する様子を概略的に示すものである。ここでは、前述したように複数の光ファイバの先端部等からなる導光手段１５がプローブ１１に結合されていて、そこからパルスレーザ光Ｌが血管に向けて照射されるものとする。なお同図では、血管壁の部分をＢＶとして示している。このようにパルスレーザ光Ｌが照射されると、血管内の血液がそれを吸収して膨張することにより、血管壁ＢＶの部分が振動して音響波が発せられる。
【００４６】
このとき、パルスレーザ光Ｌの照射後に最も早くプローブ１１に直接検出される音響波、つまり音響波検出手段側（プローブ１１）に最も近い血管壁部分で発生する音響波Ｓｆと、音響波検出手段側（プローブ１１）から最も遠い血管壁部分で発生して最も遅くプローブ１１に直接検出される音響波Ｓｒについて、それらの検出タイミングを図３に示す。同図における横軸は時間、縦軸は音響波の強度つまり音圧（これはプローブ１１が出力する音響波検出信号の電圧と対応する）である。ここに示される通り、プローブ１１が上記音響波Ｓｆを直接検出してから時間Ｔが経過した後に上記音響波Ｓｒが直接検出される。この時間Ｔは、音響波Ｓｒが血管の直径を進行するのに要する時間であり、つまりＴ＝音速／血管直径となる。
【００４７】
上記音響波Ｓｆはプローブ１１に直接検出される他、プローブ１１とは反対方向に進行して、プローブ１１から最も遠い血管壁部分で反射してからプローブ１１に検出されることもある。この反射した音響波を図３においてはＳｆ′として示す。この音響波Ｓｆ′は、血管を１往復してからプローブ１１に到達するので、音響波Ｓｆと比べると時間２Ｔだけ遅れてプローブ１１に検出される。なお、音響波Ｓｆが反射する際にその位相は反転する。また、血管壁ＢＶが例えば膨張するとき、プローブ１１に最も遠い血管壁部分はプローブ１１側に動き、プローブ１１から最も遠い血管壁部分はプローブ１１と反対側に動くので、音響波Ｓｆと音響波Ｓｒも位相が互いに逆になる。
【００４８】
一方、音響波Ｓｒも、プローブ１１に直接検出される他、プローブ１１側に進行して、プローブ１１に最も近い血管壁部分で反射し、さらにプローブ１１に最も遠い血管壁部分で反射してからプローブ１１に検出されることもある。この反射した音響波を図３においてはＳｒ′として示す。この音響波Ｓｒ′は、直接プローブ１１に入射する音響波Ｓｒと比べると、血管直径の１往復分だけ長い距離を進行してからプローブ１１に到達するので、音響波Ｓｒと比べると時間２Ｔだけ遅れてプローブ１１に検出される。
【００４９】
以上述べたように直接検出される音響波Ｓｆおよび、反射してから検出される音響波Ｓｆ′の強度つまり音圧に着目すると、音響波Ｓｆ′は反射する際に減衰するので、直接検出される音響波Ｓｆよりも音圧が低いものとなる。そして音響波Ｓｆ′は、血管壁ＢＶの硬度が高いほどより良好に反射するから、プローブ１１に検出される音響波Ｓｆ′の音圧に基づいて、血管壁ＢＶの硬度を測定することが可能になる。
【００５０】
そこで本実施形態では図１に示されるように、データ分離手段２４が出力した光音響データが演算手段４４に入力され、そしてこの演算手段４４が、音響波Ｓｆ、Ｓｆ′の各ピーク値を示す光音響データに基づいて、音圧比＝（検出された音響波Ｓｆ′の音圧）／（検出された音響波Ｓｆの音圧）の値から、血管壁ＢＶの硬度を演算する。なお上記音響波Ｓｆのピーク値を示す光音響データは、プローブ１１が出力する音響波検出信号の中で最初にピーク値を示した信号に対応するものであり、また音響波Ｓｆ′のピーク値を示す光音響データは、上記最初にピーク値を示した信号から時間２Ｔだけ遅れてプローブ１１が出力したピーク値を示す信号に対応するものである。演算手段４４は上記時間２Ｔに基づいて、音響波Ｓｆ、Ｓｆ′の各ピーク値を示す光音響データを判別する。
【００５１】
上述のようにして測定された血管壁ＢＶの硬度を示す情報は、一例として前記画像合成手段４３に入力され、そこで、光音響画像を担持する画像データ並びに超音波断層画像を担持する画像データと合成される。それにより、画像表示手段１４に表示される画像中において、測定された血管壁の硬度が数値等で表示される。この硬度は、例えばＰＷＶ(脈波伝播速度 Pulse Wave Velocity)等、従来から一般的となっている指標に換算して示すことができるが、それに限らず、固有の硬度指標で示すようにしてもよい。
【００５２】
以上の説明から明らかな通り本実施形態においては、レーザ光源ユニット１３および導光手段１５が、被検体にパルス光を照射する光源を構成し、プローブ１１が、被検体から発せられた音響波を検出する手段を構成している。
【００５３】
なお上記実施形態では、音圧比＝（検出された音響波Ｓｆ′の音圧）／（検出された音響波Ｓｆの音圧）の値に基づいて血管壁硬度を測定しているが、プローブ１１から測定対象の血管壁ＢＶまでの距離やパルスレーザ光Ｌの強度等の測定条件が常に一定に保たれる場合等においては、検出された音響波Ｓｆ′の音圧のみに基づいて血管壁の硬度を測定することも可能である。しかし上記の音圧比に基づいて測定するのであれば、測定条件がまちまちになっている場合でも正確に血管壁硬度を測定可能となるので、より好ましいと言える。
【００５４】
上記のように、検出された音響波Ｓｆ′の音圧のみに基づいて血管壁の硬度を測定する場合も、前述したように、最初にピーク値を示したプローブ１１の出力信号から時間２Ｔだけ遅れてプローブ１１が出力したピーク値を示す信号が、音響波Ｓｆ′のピーク値を示すものであると判別可能である。
【００５５】
また、プローブ１１から最も遠い血管壁部分で発生した音響波Ｓｒを利用して血管壁硬度を測定することも可能である。そうする場合も、音圧比＝（検出された音響波Ｓｒ′の音圧）／（検出された音響波Ｓｒの音圧）の値や、検出された音響波Ｓｒ′の音圧の値に基づいて血管壁硬度を測定することができる。
【００５６】
さらに、プローブ１１に最も近い血管壁部分で発生した音響波Ｓｆや、プローブ１１から最も遠い血管壁部分で発生した音響波Ｓｒを利用する他に、その他の血管壁部分で発生した後に別の血管壁部分で反射した音響波を利用して血管壁硬度を測定することも可能である。
【００５７】
以上、本発明の一つの実施形態について説明したが、本発明の光音響画像化装置および方法は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正および変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【００５８】
例えば、硬度を測定する対象の管壁は血管壁に限られるものではなく、本発明方法によれば、癌の転移の有無等を調べるために、リンパ管壁の硬度を測定することも可能である。なおその場合は、パルス光が良好に吸収されるように、リンパ管内に造影剤を注入することが望ましい。
【００５９】
また、測定した血管壁等の管壁の硬度は、所定の数値で表示手段に表示する他、記録手段を用いて用紙に記録するようにしてもよいし、さらには、数値で直接的に表示あるいは記録する代わりに、硬度に対応した「正常」、「異常」、「要経過観察」、「要精密検査」等の表示あるいは記録を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 光音響画像化装置
１１ プローブ
１２ 超音波ユニット
１３ レーザ光源ユニット
１４ 画像表示手段
１５ 導光手段
２１ 受信回路
２２ ＡＤ変換手段
２３ 受信メモリ
２４ データ分離手段
２５ 光音響画像再構成手段
２６、４１ 検波・対数変換手段
２７ 光音響画像構築手段
３０ 送信制御回路
３１ 制御手段
３２ Ｑスイッチレーザ
３３ フラッシュランプ
４０ 超音波画像再構成手段
４２ 超音波画像構築手段
４３ 画像合成手段
４４ 演算手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は血管等の管壁の硬度を測定する方法、およびその方法を実施する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１や非特許文献１に示されているように、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響画像化装置が知られている。この光音響画像化装置においては、例えばパルスレーザ光等のパルス光が生体に照射される。このパルス光の照射を受けた生体内部では、パルス光のエネルギーを吸収した生体組織が熱によって体積膨張し、音響波を発生する。そこで、この音響波を超音波プローブなどで検出し、それにより得られた電気的信号（光音響信号）に基づいて生体内部を可視像化することが可能となっている。光音響画像化方法は、特定の吸光体から放射される音響波のみに基づいて画像を構築するようにしているので、生体における特定の組織、例えば血管等を画像化するのに好適である。
【０００３】
光音響画像には、光吸収体である生体中の血管等を抽出して表示できる利点があり、例えば特許文献２には、このように抽出した血管を表示する技術が示されている。
【０００４】
他方、臨床あるいは医学研究の場においては、動脈硬化の危険性を把握する等のために、血管壁特に動脈血管壁の硬度を正確に測定する要求が存在する。従来、血管壁の硬度測定は、主に腕から足首までの脈波の伝達速度を測るいわゆるＰＷＶ(脈波伝播速度 Pulse Wave Velocity) 検査によってなされている。
【０００５】
一方、例えば癌転移の有無を検査するためにリンパ管壁の硬度を調べることもなされているが、従来、その硬度は医師等の触診により、あるいは特許文献３に示されるようにカテーテルを使用して調べられるのが一般的となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１３８０号公報
【特許文献２】特表２０１０−５１２９２９号公報
【特許文献３】特開２００８−１４２２５３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】A High-Speed Photoacoustic Tomography System based on a Commercial Ultrasound and a Custom Transducer Array, Xueding Wang, Jonathan Cannata, Derek DeBusschere, Changhong Hu, J. Brian Fowlkes, and Paul Carson, Proc. SPIE Vol. 7564, 756424 (Feb.23, 2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述したＰＷＶ検査には、測定に時間を要する点で問題がある。また、触診やカテーテル使用によりリンパ管壁の硬度を調べる方法には、熟達が必要であるという難点が認められる。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、血管壁やリンパ管壁等の管壁の硬度を短時間で簡単に測定することができる方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また本発明は、そのような方法を実施することができる装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による管壁の硬度測定方法は、
管状の被検体に吸収される波長のパルス光を光源から照射し、
それにより被検体から発せられた音響波を音響波検出手段により検出し、
この検出された音響波のうち、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して前記音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定することを特徴とするものである。
【００１２】
この本発明による管壁の硬度測定方法においては、検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定することが望ましい。
【００１３】
そしてそのようにする場合は、音響波検出手段により検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波と、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波との強度比に基づいて被検体管壁の硬度を測定することが特に望ましい。
【００１４】
また上記のように、検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定する場合は、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射した音響波を、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波が音響波検出手段に入射した後の経過時間に基づいて判別することが好ましい。
【００１５】
そして本発明による管壁の硬度測定方法は、被検体が生体の血管や、あるいは生体のリンパ管である場合に特に好適に実施されるものである。なお、リンパ管を被検体とする場合は、リンパ管に造影剤を注入した状態で音響波の検出を行うことが望ましい。
【００１６】
また、本発明による管壁の硬度測定方法においては、測定した被検体管壁の硬度を表示および／または記録することが望ましい。
【００１７】
他方、本発明による管壁の硬度測定装置は、
管状の被検体に対して、該被検体に吸収される波長のパルス光を照射する光源と、
それにより被検体から発せられた音響波をパルス光照射側から検出する音響波検出手段と、
この検出された音響波のうち、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して前記音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定する演算部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
なお上記演算部は、前記検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定するものであることが望ましい。
【００１９】
演算部を上述のような構成とする場合、その演算部はより望ましくは、前記音響波検出手段により検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波と、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波との強度比に基づいて前記硬度を測定するように構成される。
【００２０】
そして、上記のように演算部が、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定するように構成される場合、その演算部はより望ましくは、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射した音響波を、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波が音響波検出手段に入射した後の経過時間に基づいて判別するものとされる。
【００２１】
また、本発明による管壁の硬度測定装置は、測定された被検体管壁の硬度を表示および／または記録する手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
管壁部分で発生した後に、他の管壁部分で反射してから音響波検出手段に検出される音響波は、反射することにより減衰して音響波検出手段に入射することになる。そしてその減衰の程度は、管壁硬度がより高いほど小さいものとなる。つまり、管壁がより硬いほど、検出される反射音響波の強度は高いものとなる。
【００２３】
この知見に鑑みて本発明による管壁の硬度測定方法は、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定するようにしたので、本方法によれば管壁の硬度を短時間で簡単に測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態による管壁の硬度測定装置の概略構成を示すブロック図
【図２】血管壁における光音響信号の発生を説明する概略図
【図３】図１の装置において検出される音響波の波形を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である光音響画像化装置１０の基本構成を示すブロック図である。この光音響画像化装置１０は、光音響画像と超音波画像の双方を取得可能で、それに加えて、血管壁の硬度を測定する機能も備えたものであり、超音波探触子（プローブ）１１、超音波ユニット１２、レーザ光源ユニット１３、および画像表示手段１４を備えている。
【００２６】
上記レーザ光源ユニット１３は所定波長のパルスレーザ光を発するもので、そこから射出されたパルスレーザ光は被検体に照射される。このパルスレーザ光は、図１では出射方向については概略的に示してあるが、例えば複数の光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ１１まで導光され、プローブ１１の部分から被検体に向けて照射されるのが望ましい。
【００２７】
プローブ１１は、被検体に対する超音波の出力（送信）、および被検体から反射して戻って来た反射超音波の検出（受信）を行う。そのためにプローブ１１は、例えば一次元に配列された複数の超音波振動子を有する。またプローブ１１は、被検体内の観察対象物がレーザ光源ユニット１３からのレーザ光を吸収することで生じた超音波（音響波）を、複数の超音波振動子によって検出する。プローブ１１は、上記音響波を検出して音響波検出信号を出力し、また上記反射超音波を検出して超音波検出信号を出力する。
【００２８】
なお、プローブ１１に上述した導光手段が結合される場合は、その導光手段の端部つまり複数の光ファイバの先端部等が、複数の超音波振動子の並び方向（図１中の左右方向）に沿って配置され、そこから被検体に向けてレーザ光が照射される。以下では、このように導光手段がプローブ１１に結合される場合を例に取って説明する。
【００２９】
被検体の光音響画像あるいは超音波画像を取得する際、プローブ１１は複数の超音波振動子が並ぶ一次元方向に対してほぼ直角な方向に移動され、それにより被検体がレーザ光および超音波によって二次元走査される。この走査は、検査者が手操作でプローブ１１を動かして行ってもよく、あるいは、走査機構を用いてより精密な二次元走査を実現するようにしてもよい。
【００３０】
超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、データ分離手段２４、光音響画像再構成手段２５、検波・対数変換手段２６、および光音響画像構築手段２７を有している。
【００３１】
上記受信回路２１は、プローブ１１が出力した前記音響波検出信号および超音波検出信号を受信する。ＡＤ変換手段２２はサンプリング手段であり、受信回路２１が受信した音響波検出信号および超音波検出信号をサンプリングして、それぞれデジタル信号である光音響データおよび超音波データに変換する。このサンプリングは、例えば外部から入力されるＡＤクロック信号に同期して、所定のサンプリング周期でなされる。
【００３２】
また超音波ユニット１２は、上記データ分離手段２４の出力を受ける超音波画像再構成手段４０に加えて、検波・対数変換手段４１、超音波画像構築手段４２、この超音波画像構築手段４２および前記光音響画像構築手段２７の出力を受ける画像合成手段４３を有している。この画像合成手段４３の出力は、例えばＣＲＴや液晶表示装置等からなる画像表示手段１４に入力される。さらに超音波ユニット１２は、送信制御回路３０、および超音波ユニット１２内の各部等の動作を制御する制御手段３１を有している。
【００３３】
上記ＡＤ変換手段２２が出力した光音響データあるいは超音波データは、一旦受信メモリに格納された後、データ分離手段２４に入力される。データ分離手段２４は入力された光音響データと超音波データとを互いに分離し、光音響データは光音響画像再構成手段２５に入力させ、超音波データは超音波画像再構成手段４０に入力させる。
【００３４】
レーザ光源ユニット１３は、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ等からなるＱスイッチパルスレーザ３２と、その励起光源であるフラッシュランプ３３とを備えた固体レーザユニットである。なお以下では、特に血管を示す光音響画像を取得する場合を例に挙げて説明するが、その場合レーザ光源ユニット１３としては、血管において良好に吸収される波長のパルスレーザ光を発するものが選択利用される。
【００３５】
このレーザ光源ユニット１３は、上記制御手段３１から光出射を指示する光トリガ信号を受けると、フラッシュランプ３３を点灯させてＱスイッチパルスレーザ３２を励起する。制御手段３１は、例えばフラッシュランプ３３がＱスイッチパルスレーザ３２を十分に励起させると、Ｑスイッチトリガ信号を出力する。Ｑスイッチパルスレーザ３２は、Ｑスイッチトリガ信号を受けるとそのＱスイッチをオンにし、パルスレーザ光を出射させる。
【００３６】
ここで、フラッシュランプ３３の点灯からＱスイッチパルスレーザ３３が十分な励起状態となるまでに要する時間は、Ｑスイッチパルスレーザ３３の特性などから見積もることができる。なお、上述のように制御手段３１からＱスイッチを制御するのに代えて、レーザ光源ユニット１３内において、Ｑスイッチパルスレーザ３２を十分に励起させた後にＱスイッチをオンにしてもよい。その場合は、Ｑスイッチをオンにしたことを示す信号を超音波ユニット１２側に通知してもよい。
【００３７】
また制御手段３１は、送信制御回路３０に、超音波送信を指示する超音波トリガ信号を入力する。送信制御回路３０はこの超音波トリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。制御手段３１は、先に前記光トリガ信号を出力し、その後、超音波トリガ信号を出力する。光トリガ信号が出力されることで被検体に対するレーザ光の照射、および音響波の検出が行われ、その後、超音波トリガ信号が出力されることで被検体に対する超音波の送信、および反射超音波の検出が行われる。
【００３８】
制御手段３１はさらに、ＡＤ変換手段２２に対して、サンプリング開始を指示するサンプリングトリガ信号を出力する。このサンプリングトリガ信号は、前記光トリガ信号が出力された後で、かつ超音波トリガ信号が出力される前、より好ましくは被検体に実際にレーザ光が照射されるタイミングで出力される。そのためにサンプリングトリガ信号は、例えば制御手段３１がＱスイッチトリガ信号を出力するタイミングに同期して出力される。ＡＤ変換手段２２は上記サンプリングトリガ信号を受けると、プローブ１１が出力して受信回路２１が受信した音響波検出信号のサンプリングを開始する。
【００３９】
制御手段３１は、光トリガ信号を出力した後、音響波の検出を終了するタイミングで超音波トリガ信号を出力する。このとき、ＡＤ変換手段２２は音響波検出信号のサンプリングを中断せず、サンプリングを継続して実施する。言い換えれば、制御手段３１は、ＡＤ変換手段２２が音響波検出信号のサンプリングを継続している状態で、超音波トリガ信号を出力する。超音波トリガ信号に応答してプローブ１１が超音波送信を行うことで、プローブ１１の検出対象は、音響波から反射超音波に変わる。ＡＤ変換手段２２は、検出された超音波検出信号のサンプリングを継続することで、音響波検出信号と超音波検出信号とを連続的にサンプリングする。
【００４０】
ＡＤ変換手段２２は、サンプリングして得られた光音響データおよび超音波データを、共通の受信メモリ２３に格納する。受信メモリ２３に格納されたサンプリングデータは、ある時点までは光音響データであり、ある時点からは超音波データとなる。データ分離手段２４は、受信メモリ２３に格納された光音響データと超音波データとを分離し、光音響データを光音響画像再構成手段２５に入力し、超音波データを超音波画像再構成手段４０に入力する。
【００４１】
以下、超音波画像および光音響画像の生成、表示について説明する。超音波画像再構成手段４０は、プローブ１１が有する複数の超音波振動子毎のデータとなっている上記超音波データを加算して、１ライン分の超音波断層画像データを生成する。検波・対数変換手段４１はこの超音波断層画像データの包絡線を生成し、次いでその包絡線を対数変換してダイナミックレンジを広げた後、このデータを超音波画像構築手段４２に入力する。超音波画像構築手段４２は、検波・対数変換手段４１が出力した各ラインのデータに基づいて超音波断層画像（超音波エコー画像）を生成する。すなわちこの超音波画像構築手段４２は、例えば前述した超音波検出信号のピーク部分の時間軸方向の位置が、断層画像における深さ方向の位置に変換されるようにして超音波断層画像を生成する。
【００４２】
以上の処理は、プローブ１１の走査移動に伴って逐次なされ、それにより、被検体の走査方向に亘る複数箇所に関する超音波断層画像が生成される。そしてこれらの超音波断層画像を担持する画像データは、画像合成手段４３に入力される。なお、超音波断層画像のみを単独で表示したい場合は、超音波断層画像を担持する上記画像データが画像合成手段４３を素通りさせて画像表示手段１４に送られ、この画像表示手段１４に超音波断層画像が表示される。
【００４３】
次に、光音響画像の生成および表示について説明する。光音響画像再構成手段２５には、データ分離手段２４において超音波データと分離された光音響データ、つまり、血管に吸収される波長のパルスレーザ光を被検体に照射して得られた光音響データが入力される。光音響画像再構成手段２５は、プローブ１１が有する複数の超音波振動子毎のデータとなっている上記光音響データを加算して、１ライン分の光音響画像データを生成する。検波・対数変換手段２６はこの光音響画像データの包絡線を生成し、次いでその包絡線を対数変換してダイナミックレンジを広げた後、このデータを光音響画像構築手段２７に入力する。光音響画像構築手段２７は、各ライン毎の光音響画像データに基づいて光音響画像を生成する。すなわちこの光音響画像構築手段２７は、例えば光音響画像データのピーク部分の時間軸方向の位置が、断層画像における深さ方向の位置に変換されるようにして光音響画像を生成する。
【００４４】
以上の処理は、プローブ１１の走査移動に伴って逐次なされ、それにより、被検体の走査方向に亘る複数箇所に関する光音響画像が生成される。そしてこれらの光音響画像を担持する画像データは画像合成手段４３に入力され、そこで前述の超音波断層画像を担持する画像データと合成され、合成されたデータが担持する画像が画像表示手段１４に表示される。この合成されたデータに基づいて表示される画像は、超音波断層画像内に、光音響画像である血管画像が示されたものとなる。なお、この血管画像は所定の色で着色して、他の部分と明確に区別されるようにしてもよい。
【００４５】
次に、血管壁の硬度を測定する点について説明する。図２は、血管壁の部分から音響波が発生する様子を概略的に示すものである。ここでは、前述したように複数の光ファイバの先端部等からなる導光手段１５がプローブ１１に結合されていて、そこからパルスレーザ光Ｌが血管に向けて照射されるものとする。なお同図では、血管壁の部分をＢＶとして示している。このようにパルスレーザ光Ｌが照射されると、血管内の血液がそれを吸収して膨張することにより、血管壁ＢＶの部分が振動して音響波が発せられる。
【００４６】
このとき、パルスレーザ光Ｌの照射後に最も早くプローブ１１に直接検出される音響波、つまり音響波検出手段側（プローブ１１）に最も近い血管壁部分で発生する音響波Ｓｆと、音響波検出手段側（プローブ１１）から最も遠い血管壁部分で発生して最も遅くプローブ１１に直接検出される音響波Ｓｒについて、それらの検出タイミングを図３に示す。同図における横軸は時間、縦軸は音響波の強度つまり音圧（これはプローブ１１が出力する音響波検出信号の電圧と対応する）である。ここに示される通り、プローブ１１が上記音響波Ｓｆを直接検出してから時間Ｔが経過した後に上記音響波Ｓｒが直接検出される。この時間Ｔは、音響波Ｓｒが血管の直径を進行するのに要する時間であり、つまりＴ＝音速／血管直径となる。
【００４７】
上記音響波Ｓｆはプローブ１１に直接検出される他、プローブ１１とは反対方向に進行して、プローブ１１から最も遠い血管壁部分で反射してからプローブ１１に検出されることもある。この反射した音響波を図３においてはＳｆ′として示す。この音響波Ｓｆ′は、血管を１往復してからプローブ１１に到達するので、音響波Ｓｆと比べると時間２Ｔだけ遅れてプローブ１１に検出される。なお、音響波Ｓｆが反射する際にその位相は反転する。また、血管壁ＢＶが例えば膨張するとき、プローブ１１に最も遠い血管壁部分はプローブ１１側に動き、プローブ１１から最も遠い血管壁部分はプローブ１１と反対側に動くので、音響波Ｓｆと音響波Ｓｒも位相が互いに逆になる。
【００４８】
一方、音響波Ｓｒも、プローブ１１に直接検出される他、プローブ１１側に進行して、プローブ１１に最も近い血管壁部分で反射し、さらにプローブ１１に最も遠い血管壁部分で反射してからプローブ１１に検出されることもある。この反射した音響波を図３においてはＳｒ′として示す。この音響波Ｓｒ′は、直接プローブ１１に入射する音響波Ｓｒと比べると、血管直径の１往復分だけ長い距離を進行してからプローブ１１に到達するので、音響波Ｓｒと比べると時間２Ｔだけ遅れてプローブ１１に検出される。
【００４９】
以上述べたように直接検出される音響波Ｓｆおよび、反射してから検出される音響波Ｓｆ′の強度つまり音圧に着目すると、音響波Ｓｆ′は反射する際に減衰するので、直接検出される音響波Ｓｆよりも音圧が低いものとなる。そして音響波Ｓｆ′は、血管壁ＢＶの硬度が高いほどより良好に反射するから、プローブ１１に検出される音響波Ｓｆ′の音圧に基づいて、血管壁ＢＶの硬度を測定することが可能になる。
【００５０】
そこで本実施形態では図１に示されるように、データ分離手段２４が出力した光音響データが演算手段４４に入力され、そしてこの演算手段４４が、音響波Ｓｆ、Ｓｆ′の各ピーク値を示す光音響データに基づいて、音圧比＝（検出された音響波Ｓｆ′の音圧）／（検出された音響波Ｓｆの音圧）の値から、血管壁ＢＶの硬度を演算する。なお上記音響波Ｓｆのピーク値を示す光音響データは、プローブ１１が出力する音響波検出信号の中で最初にピーク値を示した信号に対応するものであり、また音響波Ｓｆ′のピーク値を示す光音響データは、上記最初にピーク値を示した信号から時間２Ｔだけ遅れてプローブ１１が出力したピーク値を示す信号に対応するものである。演算手段４４は上記時間２Ｔに基づいて、音響波Ｓｆ、Ｓｆ′の各ピーク値を示す光音響データを判別する。
【００５１】
上述のようにして測定された血管壁ＢＶの硬度を示す情報は、一例として前記画像合成手段４３に入力され、そこで、光音響画像を担持する画像データ並びに超音波断層画像を担持する画像データと合成される。それにより、画像表示手段１４に表示される画像中において、測定された血管壁の硬度が数値等で表示される。この硬度は、例えばＰＷＶ(脈波伝播速度 Pulse Wave Velocity)等、従来から一般的となっている指標に換算して示すことができるが、それに限らず、固有の硬度指標で示すようにしてもよい。
【００５２】
以上の説明から明らかな通り本実施形態においては、レーザ光源ユニット１３および導光手段１５が、被検体にパルス光を照射する光源を構成し、プローブ１１が、被検体から発せられた音響波を検出する手段を構成している。
【００５３】
なお上記実施形態では、音圧比＝（検出された音響波Ｓｆ′の音圧）／（検出された音響波Ｓｆの音圧）の値に基づいて血管壁硬度を測定しているが、プローブ１１から測定対象の血管壁ＢＶまでの距離やパルスレーザ光Ｌの強度等の測定条件が常に一定に保たれる場合等においては、検出された音響波Ｓｆ′の音圧のみに基づいて血管壁の硬度を測定することも可能である。しかし上記の音圧比に基づいて測定するのであれば、測定条件がまちまちになっている場合でも正確に血管壁硬度を測定可能となるので、より好ましいと言える。
【００５４】
上記のように、検出された音響波Ｓｆ′の音圧のみに基づいて血管壁の硬度を測定する場合も、前述したように、最初にピーク値を示したプローブ１１の出力信号から時間２Ｔだけ遅れてプローブ１１が出力したピーク値を示す信号が、音響波Ｓｆ′のピーク値を示すものであると判別可能である。
【００５５】
また、プローブ１１から最も遠い血管壁部分で発生した音響波Ｓｒを利用して血管壁硬度を測定することも可能である。そうする場合も、音圧比＝（検出された音響波Ｓｒ′の音圧）／（検出された音響波Ｓｒの音圧）の値や、検出された音響波Ｓｒ′の音圧の値に基づいて血管壁硬度を測定することができる。
【００５６】
さらに、プローブ１１に最も近い血管壁部分で発生した音響波Ｓｆや、プローブ１１から最も遠い血管壁部分で発生した音響波Ｓｒを利用する他に、その他の血管壁部分で発生した後に別の血管壁部分で反射した音響波を利用して血管壁硬度を測定することも可能である。
【００５７】
以上、本発明の一つの実施形態について説明したが、本発明の光音響画像化装置および方法は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正および変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【００５８】
例えば、硬度を測定する対象の管壁は血管壁に限られるものではなく、本発明方法によれば、癌の転移の有無等を調べるために、リンパ管壁の硬度を測定することも可能である。なおその場合は、パルス光が良好に吸収されるように、リンパ管内に造影剤を注入することが望ましい。
【００５９】
また、測定した血管壁等の管壁の硬度は、所定の数値で表示手段に表示する他、記録手段を用いて用紙に記録するようにしてもよいし、さらには、数値で直接的に表示あるいは記録する代わりに、硬度に対応した「正常」、「異常」、「要経過観察」、「要精密検査」等の表示あるいは記録を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 光音響画像化装置
１１ プローブ
１２ 超音波ユニット
１３ レーザ光源ユニット
１４ 画像表示手段
１５ 導光手段
２１ 受信回路
２２ ＡＤ変換手段
２３ 受信メモリ
２４ データ分離手段
２５ 光音響画像再構成手段
２６、４１ 検波・対数変換手段
２７ 光音響画像構築手段
３０ 送信制御回路
３１ 制御手段
３２ Ｑスイッチレーザ
３３ フラッシュランプ
４０ 超音波画像再構成手段
４２ 超音波画像構築手段
４３ 画像合成手段
４４ 演算手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の被検体に吸収される波長のパルス光を光源から照射し、
それにより被検体から発せられた音響波を音響波検出手段により検出し、
この検出された音響波のうち、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して前記音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定することを特徴とする管壁の硬度測定方法。
【請求項２】
前記検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定することを特徴とする請求項１記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項３】
前記音響波検出手段により検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波と、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波との強度比に基づいて被検体管壁の硬度を測定することを特徴とする請求項２記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項４】
前記音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射した音響波を、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波が音響波検出手段に入射した後の経過時間に基づいて判別することを特徴とする請求項２または３記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項５】
前記管状の被検体を生体の血管とすることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項６】
前記管状の被検体を生体のリンパ管とし、該リンパ管に造影剤を注入した状態で前記音響波の検出を行うことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項７】
前記測定した被検体管壁の硬度を表示および／または記録することを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項８】
管状の被検体に対して、該被検体に吸収される波長のパルス光を照射する光源と、
それにより被検体から発せられた音響波をパルス光照射側から検出する音響波検出手段と、
この検出された音響波のうち、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して前記音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定する演算部とを備えてなる管壁の硬度測定装置。
【請求項９】
前記演算部が、前記検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定するものであることを特徴とする請求項８記載の管壁の硬度測定装置。
【請求項１０】
前記演算部が、前記音響波検出手段により検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波と、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波との強度比に基づいて前記硬度を測定するものであることを特徴とする請求項９記載の管壁の硬度測定装置。
【請求項１１】
前記演算部が、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射した音響波を、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波が音響波検出手段に入射した後の経過時間に基づいて判別するものであることを特徴とする請求項９または１０記載の管壁の硬度測定装置。
【請求項１２】
前記測定された被検体管壁の硬度を表示および／または記録する手段を備えたことを特徴とする請求項８から１１いずれか１項記載の管壁の硬度測定装置。
【請求項１】
管状の被検体に吸収される波長のパルス光を光源から照射し、
それにより被検体から発せられた音響波を音響波検出手段により検出し、
この検出された音響波のうち、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して前記音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定することを特徴とする管壁の硬度測定方法。
【請求項２】
前記検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定することを特徴とする請求項１記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項３】
前記音響波検出手段により検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波と、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波との強度比に基づいて被検体管壁の硬度を測定することを特徴とする請求項２記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項４】
前記音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射した音響波を、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波が音響波検出手段に入射した後の経過時間に基づいて判別することを特徴とする請求項２または３記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項５】
前記管状の被検体を生体の血管とすることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項６】
前記管状の被検体を生体のリンパ管とし、該リンパ管に造影剤を注入した状態で前記音響波の検出を行うことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項７】
前記測定した被検体管壁の硬度を表示および／または記録することを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の管壁の硬度測定方法。
【請求項８】
管状の被検体に対して、該被検体に吸収される波長のパルス光を照射する光源と、
それにより被検体から発せられた音響波をパルス光照射側から検出する音響波検出手段と、
この検出された音響波のうち、ある被検体管壁部分で発生した後に別の被検体管壁部分で反射して前記音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定する演算部とを備えてなる管壁の硬度測定装置。
【請求項９】
前記演算部が、前記検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波の強度に基づいて被検体管壁の硬度を測定するものであることを特徴とする請求項８記載の管壁の硬度測定装置。
【請求項１０】
前記演算部が、前記音響波検出手段により検出された音響波のうち、音響波検出手段に最も近い管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射して音響波検出手段に検出された音響波と、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波との強度比に基づいて前記硬度を測定するものであることを特徴とする請求項９記載の管壁の硬度測定装置。
【請求項１１】
前記演算部が、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生した後に音響波検出手段から最も遠い被検体管壁で反射した音響波を、音響波検出手段に最も近い被検体管壁で発生して直接音響波検出手段に検出された音響波が音響波検出手段に入射した後の経過時間に基づいて判別するものであることを特徴とする請求項９または１０記載の管壁の硬度測定装置。
【請求項１２】
前記測定された被検体管壁の硬度を表示および／または記録する手段を備えたことを特徴とする請求項８から１１いずれか１項記載の管壁の硬度測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−２７５２２（Ｐ２０１３−２７５２２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５２０３（Ｐ２０１１−１６５２０３）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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