蛍光ＣＴ装置
【課題】 被計測体内における蛍光射出量の分布を求め、かつ該蛍光射出量の分布に基づいた蛍光断層画像を生成する。
【解決手段】 予め蛍光試薬が投与された被検者の乳房４へ、第１極短パルス光L2を照射し、光検出部３２により乳房４内を伝播した極短パルス光L4の光量の空間分布および時間変化を検出し、光学特性値分布算出部４７により、光検出部３２の検出結果に基づいて乳房４内における光学特性値の分布を算出する。また、第２極短パルス光L3を乳房４へ射出し、光検出部３２により第２極短パルス光L3を照射されることにより乳房４内から発せられ、乳房４内を伝播した蛍光L4の光量の空間分布および時間変化を検出し、蛍光分布算出部４８において、この検出結果と、光学特性値分布とに基いて、乳房４内における蛍光射出量の分布を算出する。この蛍光射出量の分布に基いて、乳房４の蛍光断層画像を生成して表示する。
【解決手段】 予め蛍光試薬が投与された被検者の乳房４へ、第１極短パルス光L2を照射し、光検出部３２により乳房４内を伝播した極短パルス光L4の光量の空間分布および時間変化を検出し、光学特性値分布算出部４７により、光検出部３２の検出結果に基づいて乳房４内における光学特性値の分布を算出する。また、第２極短パルス光L3を乳房４へ射出し、光検出部３２により第２極短パルス光L3を照射されることにより乳房４内から発せられ、乳房４内を伝播した蛍光L4の光量の空間分布および時間変化を検出し、蛍光分布算出部４８において、この検出結果と、光学特性値分布とに基いて、乳房４内における蛍光射出量の分布を算出する。この蛍光射出量の分布に基いて、乳房４の蛍光断層画像を生成して表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ＣＴ装置、すなわち蛍光を用いたＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線を用いたＸ線ＣＴ装置が、医療等の分野で実現されており、近年では、光を使った断層撮影法（光ＣＴ）を生体に適用するための研究が盛んに行なわれている。生体は高散乱体であるため生体に照射された光は多重散乱を繰り返しながら吸収されて生体の外部に出てくる。このようにして生体の外部に出射した光を検出することにより生体の吸収係数分布または散乱係数分布等の光学特性値分布を得ることができる。このような検出を行う方法の一例として、時間幅の極めて狭い、ピコ秒程度の極短パルス光を用いるピコ秒時間分解計測法を用いたシステムが提案されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
一般に生体等の被計測体内での光伝播を記述する方程式として、下記の光拡散方程式が知られている。
【数１】
【０００４】
ここで、ｃは被計測体内における光速、φ（ｒ，ｔ）は光の積分強度で位置ｒおよび時間ｔの関数、Ｄ（ｒ）は拡散係数で等価散乱係数μ’ｓ（ｒ）を用いて、Ｄ（ｒ）＝１／３μ’ｓ（ｒ）で与えられ、μａ（ｒ）は吸収係数である。Ｓ（ｒ，ｔ）は、被計測体内の光源であるが、蛍光などの発光がなければ０である。
【０００５】
発光がない被計測体内において、等価散乱計数μ’ｓ（ｒ）および吸収計数μａ（ｒ）の分布が与えられれば上式を有限要素法などの数値計算手法を用いて解くことができ、その結果、被測定体の表面で測定される光量の空間分布および時間変化を求めることができる。このように与えられた条件下で、上記の光拡散方程式を解いて、測定される光量を得るプロセスを順問題解析という。
【０００６】
また、ピコ秒時間分解計測法を用いたシステムでは、被計測体へ入射させる入射光として、ピコ秒程度の極短パルス光を用い、被計測体内を伝播した光を複数点においてピコ秒の時間分解計測法を用いて検出する。この検出により、被計測体の表面の複数位置における光量の空間分布および時間変化を取得できる。一方で、被計測体内の光学特性値の分布、例えば吸収計数分布または散乱計数分布等を推定し、上記の入射光を被測定体へ入射させた場合の被計測体表面で測定される光量の空間分布および時間変化を光拡散方程式に基づいて、すなわち順問題計算を行って計算する。この計算結果と実際に測定した測定結果とが一致すれば、推定した光学特性値分布は正しいと考えられる。通常計算結果と測定結果は一致しないため、その誤差に基づいて光学特性値分布を推定しなおし、再度計算を行う。このプロセスを繰り返し、計算結果と測定結果の誤差が許容値以下になれば、そのときの光学測定値分布が解となる。また、このような光学測定値分布に基づいて、被計測体の光断層画像を生成することができる。このようなプロセスは逆問題解析と呼ばれている。なお、光路長を検出することにより、より高精度に光断層画像を生成することができる。
【非特許文献１】APPLIED OPTICS Vol.41, No.4 P778〜P791 by Fing Gao, et al.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記のように、順問題解析を行う際には、被計測体内に光源がないこと、すなわち蛍光などの発光がないことを前提としている。このため、上記のような逆問題解析では、被計測対内に蛍光を発する部位が存在する場合には、光学特性値分布を求めることができず、ましてや蛍光射出量の分布を求め、該蛍光射出量の分布に基づいて蛍光断層画像を生成することはできないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて、被計測体内における蛍光射出量の分布を求め、かつ該蛍光射出量の分布に基づいた蛍光断層画像を生成する蛍光ＣＴ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】
【０００９】
本発明による蛍光ＣＴ装置は、第１の極短パルス光を被計測体へ照射する第１の光照射手段と、
第２の極短パルス光を前記被計測体へ照射する第２の光照射手段と、
前記被計測体内部を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の空間分布および時間変化を検出する光検出手段と、
該光検出手段の検出結果に基づいて前記被計測体内における光学特性値の分布を算出する光学特性値分布算出手段と、
前記第２の極短パルス光を照射されることにより前記被計測体内から発せられ、前記被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化を検出する蛍光検出手段と、
該蛍光検出手段の検出結果と、前記光学特性値分布算出手段により算出された前記光学特性値分布とに基いて、前記被計測体内における蛍光射出量の分布を算出する蛍光分布算出手段と、
該蛍光分布算出手段により算出された前記蛍光射出量の分布に基いて、前記被計測体の蛍光断層画像を生成する蛍光断層画像生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、「極短パルス光」とは、パルス長が５００ｐｓ以下のパルス光を意味している。第１の極短パルス光と第２の極短パルス光は、波長およびパルス長が等しい同一のパルス光であってもよく、異なるパルス光であってもよい。また、「第１の極短パルス光」の波長は、被計測体内を伝播する波長を選択する必要がある。さらに、「第２の極短パルス光」の波長は、「第２の極短パルス光」を被計測体へ照射した場合に、被計測体から蛍光が発せられる波長である必要がある。例えば被計測体が蛍光試薬を投与された生体であれば、「第２の極短パルス光」の波長は、投与された蛍光試薬から蛍光を発生させる波長帯域のである必要がある。また、被計測体が蛍光試薬が投与されていない生体であれば、「第２の極短パルス光」の波長は、生体から自家蛍光を発生させる波長帯域の波長である必要がある。また、第１の極短パルス光と蛍光の波長は近いことが好ましい。
【００１１】
ここで、「光量の空間分布および時間変化を検出する」とは、被計測体の周囲の複数の位置において、被計測体内を伝播し、周囲に射出された光の光量を高い時間分解能で検出することを意味している。例えば、時間分解能が非常に大きい光検出装置であるＴＡＣ（Time-to-Amplitude-Converter）等を用いて、被計測体周囲の複数の位置において検出を行うことである。また前記被計測体内を透過した前記第１の極短パルス光の空間分布および時間変化を検出する際には、被計測体から発せられる蛍光をカットする蛍光カットフィルタ等を用いて蛍光の影響を受けないようにする必要がある。また同様に、前記被計測体を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化を検出する際には、第２の極短パルス光をカットするカットフィルタ等を用いて、第２の極短パルス光の影響を受けないようにする必要がある。
【００１２】
なお、「光学特性値」とは、例えば散乱係数や吸収係数等である。
【００１３】
また、前記被計測体の画像情報を担持する放射線を検出し、前記被計測体の放射線画像を生成する放射線画像取得手段と、
前記蛍光断層画像および前記放射線画像を同時に表示する表示手段とを備えたものであってもよい。
【００１４】
前記光検出手段および前記光照射手段と、前記被計測体とを相対的に螺旋状に移動させる移動手段を備え、
前記光学特性値算出手段が、複数位置で検出した、被計測体内を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の前記空間分布および前記時間変化に基づいて前記被計測体内における３次元光学特性値分布を算出するものであり、
前記蛍光分布算出手段が、前記３次元光学特性値分布と、複数位置で検出した、前記被計測体内を伝播した前記蛍光の前記空間分布および前記時間変化とに基いて、前記蛍光射出量の３次元分布を算出するものであれば、
前記蛍光断層画像生成手段は、前記蛍光射出量の前記３次元分布に基いて、前記被計測体の３次元蛍光断層画像を生成するものであってもよい。
【００１５】
前記被計測体が乳房であり、前記第１の極短パルス光および第２の極短パルス光が近赤外光であり、前記蛍光断層画像が、前記乳房の胸壁と平行な断面における蛍光断層画像であってもよい。なお、ここで「近赤外光」とは、波長７００nm以上１５００nm以下の光を意味している。
【００１６】
前記乳房には、異常組織に対する親和性を有する蛍光試薬が予め投与され、前記蛍光が前記蛍光試薬から主に発せられるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の蛍光ＣＴ装置は、第１の極短パルス光を被計測体へ照射する第１の光照射手段と、第２の極短パルス光を前記被計測体へ照射する第２の光照射手段と、前記被計測体内部を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の空間分布および時間変化を検出する光検出手段と、該光検出手段の検出結果に基づいて前記被計測体内における光学特性値の分布を算出する光学特性値分布算出手段と、前記第２の極短パルス光を照射されることにより前記被計測体内から発せられ、前記被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化を検出する蛍光検出手段と、該蛍光検出手段の検出結果と、前記光学特性値分布算出手段により算出された前記光学特性値分布とに基いて、前記被計測体内における蛍光射出量の分布を算出する蛍光分布算出手段と、該蛍光分布算出手段により算出された前記蛍光射出量の分布に基いて、前記被計測体の蛍光断層画像を生成する蛍光断層画像生成手段とを備えたことにより、被計測体の蛍光断層画像を取得することができる。すなわち、まず、極短パルス光を用いて、被計測体の光学特性値分布、例えば等価散乱係数逸数μ’ｓ（ｒ）の分布および吸収係数μａ（ｒ）の分布を算出する。さらに、被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化を測定により求める。この算出した光学特性値分布と、測定した被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化が与えられれば、上述の光拡散方程式を解くことができ、その結果、被計測体内の光源Ｓ（ｒ，ｔ）の分布、すなわち蛍光射出量の分布を得ることができ、該蛍光射出量の分布に基いて蛍光断層画像を生成することができる。
【００１８】
なお、「光量の空間分布および時間変化を検出する」際には、複数位置での検出を行うことが好ましく、検出位置数が増加することにより、光学特性値の分布あるは蛍光射出量の分布を高精度で算出することができる。
【００１９】
また、前記被計測体の画像情報を担持する放射線を検出し、前記被計測体の放射線画像を生成する放射線画像取得手段と、前記蛍光断層画像および前記放射線画像を同時に表示する表示手段とを備えたことにより、観察者は前記蛍光断層画像と放射線画像とを容易に比較することができる。
【００２０】
前記光検出手段および前記光照射手段と、前記被計測体とを相対的に螺旋状に移動させる移動手段を備え、前記光学特性値算出手段が、複数位置で検出した、被計測体内を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の前記空間分布および前記時間変化に基づいて前記被計測体内における３次元光学特性値分布を算出するものであり、前記蛍光分布算出手段が、前記３次元光学特性値分布と、複数位置で検出した、前記被計測体内を伝播した前記蛍光の前記空間分布および前記時間変化とに基いて、前記蛍光射出量の３次元分布を算出するものであり、前記蛍光断層画像生成手段が、前記蛍光射出量の前記３次元分布に基いて、前記被計測体の３次元蛍光断層画像を生成するものであれば、３次元蛍光断層画像を高分解能で取得することができる。
【００２１】
前記被計測体が乳房であり、前記第１の極短パルス光および第２の極短パルス光が近赤外光であり、前記蛍光断層画像が、前記乳房の胸壁と平行な断面における蛍光断層画像であれば、近赤外光は乳房を透過しやすいため、高精度に蛍光断層画像を取得することができる。
【００２２】
前記乳房に、予め異常組織に対する親和性を有する蛍光試薬が投与され、前記蛍光が前記蛍光試薬から主に発せられるものであれば、蛍光断層画像を観察することにより、容易に異常組織を視認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明による第１の実施形態である蛍光ＣＴ装置である。本蛍光ＣＴ装置は、乳房の蛍光断層画像およびＸ線断層画像を同時に取得できる装置である。
【００２４】
蛍光ＣＴ装置は、図１に示すように、Ｘ線源２１、Ｘ線検出部２２およびＸ線断層画像取得部２３からなるＸ線ＣＴ部と、極短パルス光を射出する光照射部３１、光検出部３２および蛍光断層画像取得部３３とからなる蛍光ＣＴ部とが、回転リング１０を中心に設けられている。また、回転リング１０は、図２に示すように、台１に設けられた空間２内に、水平に配置されている。被検者３は、蛍光診断画像を取得する方の乳房４が回転リング１０の内側に収容されるように、台１にうつ伏せる。なお、被検者３には、異常組織、例えば癌組織に対する親和性を有する蛍光試薬が予め投与されている。この蛍光試薬は、波長７５０nmの光を照射されることにより、波長８００nm近傍の蛍光を発するものである。
【００２５】
Ｘ線源２１は、Ｘ線L1を射出するものであり、回転リング１０の一端へ配置されている。回転リング１０のＸ線源２１とほぼ対向した位置に、Ｘ線検出部２２が設けられている。Ｘ線検出部２２は、多数のＸ線検出素子２４a、２４ｂ、２４ｃ・・・からなり、各Ｘ線検出素子２４a、２４ｂ、２４ｃ・・・は、Ｘ線が入射すると入射量に応じた可視光を射出するシンチレータと各シンチレータから射出された可視光の光強度を検出するフォトダイオードとから構成されている。
【００２６】
光照射部３１は、一端が回転リング１０内へ開放され、他端が半導体レーザへ接続されているファイバ３５、ファイバ３５へ波長８００nm、パルス幅１００ｐｓの第１極短パルス光Ｌ２を射出する半導体レーザ３６およびファイバ３５へ波長７５０nm、パルス幅１００ｐｓの第２極短パルス光Ｌ３を射出する半導体レーザ３７とからなる。なお、半導体レーザ３６および半導体レーザ３７は、不図示の切り替え部によりどちらか一方がファイバ３５へ接続される。
【００２７】
光検出部３２は、時間分解能が１００ｐｓの光検出装置であるＴＡＣ（Time-to-Amplitude-Converter）４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・と、一端が回転リング１０内へ開放され、他端がそれぞれＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・へ接続されている３２本のファイバ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ・・・と、ファイバ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ・・・とＴＡＣ（Time-to-Amplitude-Converter）４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・との間にそれぞれ設けられた切り替えフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ・・・とからなる。各切り替えフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ・・・は、図３に示すように波長８５０nm以上の光をカットするフィルタ４３と、波長８００nm以下の光をカットするフィルタ４４とが組み合わされたものであり、不図示の切り替え部により適宜切り替えて使用される。各ファイバ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ・・・は、回転リング１０の光照射部３１と対向している部位を中心に等間隔に配置されている。
【００２８】
蛍光断層画像取得部３３は、検出毎に各ＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・の検出結果を記憶するメモリ４６と、乳房４内における光学特性値の分布を算出する光学特性値分布算出部４７と、乳房４内における蛍光射出量の分布を算出する蛍光分布算出部４８と、該蛍光分布算出部４８により算出された蛍光射出量の分布に基いて、乳房４の蛍光断層画像を生成する蛍光断層画像生成部４９と、３次元蛍光断層画像を生成する３次元蛍光断層画像生成部５０とからなる。
【００２９】
また、回転リング１０は移動機構１１により水平回転、上下移動、または螺旋状に回転しながらの上下移動を行うものである。
【００３０】
以下、まずＸ線画像の取得方法について説明する。被検者の乳房４を回転リング１０の内側に収容した状態で、Ｘ線源２１からＸ線L1を射出する。Ｘ線検出部２２の各Ｘ線検出素子２４a、２４ｂ、２４ｃ・・・では、乳房４を透過したＸ線が入射すると各シンチレータから入射量に応じた可視光が射出され、各フォトダイオードによりこの可視光の光強度が検出されて、Ｘ線断層画像生成部２３へ出力される。その後、回転リング１０が、移動機構１１により僅かに回転され、再度Ｘ線源２１からＸ線L1が射出され、次の検出が行われる。回転リング１０を回転させる毎に、このようなＸ線源２１からのＸ線L1の射出および検出が繰り返される。回転リング１０が３６０度回転された後に、Ｘ線断層画像生成部２３では、Ｘ線断層画像を生成する。また、必要であれば、回転リング１０の上下位置を僅かに下降させ、同様にＸ線断層画像を生成する。乳房４全体のＸ線断層画像を生成後、乳房４の３次元Ｘ線断層画像を生成する。また、このように多数枚に輪切り状の断層画像を取得するのではなく、回転リング１０を螺旋状に回転させながら下降する、すなわちヘリカルスキャンを行うことにより、３次元Ｘ線断層画像を生成するデータを取得すれば、高分解能で３次元Ｘ線断層画像を生成することができる。
【００３１】
次に蛍光断層画像の取得方法について説明する。まず、半導体レーザ３６をファイバ３５へ接続し、波長８００nm、パルス幅１００ｐｓの第１極短パルス光Ｌ２を乳房４へ射出する。なお、光検出部３２のファイバ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ・・・の端部とＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・との間にそれぞれ設けられた切り替えフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ・・・は、波長８５０nm以上の光をカットするフィルタ４３が各ＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・の前面に配置されている。波長８００nmの光が乳房４へ入射されると、乳房４の異常組織に蛍光試薬が集まっている場合には、蛍光試薬から蛍光が発せられる。通常発せられる蛍光の波長は、照射される光の波長から長波長側へずれるため、フィルタ４３をＴＡＣの前面へ配置することにより、ＴＡＣへ蛍光が入射することはない。
【００３２】
各ＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・により、図４に示すように、各測定点において異なる時間分解曲線が検出され、蛍光断層画像取得部３３のメモリ４６へ出力され、検出位置データと組み合わせて記憶される。なお、この検出位置データおよび時間分解曲線が、本発明における「被計測体内部を伝播した第１の極短パルス光の光量の空間分布および時間変化」と対応するものである。
【００３３】
その後、回転リング１０が、移動機構１１により僅かに回転され、同様の検出が行われる。検出を繰り返しながら、回転リング１０が３６０度回転された後に、光学特性値分布算出部４７では、メモリ４６に記憶された検出位置データおよび時間分解曲線に基いて、すなわち乳房４内を伝播した第１極短パルス光の光量の空間分布と時間変化に基いて、逆問題解析手法により光拡散方程式を解いて、光学特性値の分布、すなわち等価散乱計数μ’ｓ（ｒ）および吸収計数μａ（ｒ）の分布を求める。
【００３４】
次に、半導体レーザ３7をファイバ３５へ接続し、波長７５０nm、パルス幅１００ｐｓの第２極短パルス光Ｌ３を乳房４へ射出する。なお、切り替えフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ・・・では、波長８００nm以下の光をカットするフィルタ４４が各ＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・の前面に配置されている。波長７５０nmの光が乳房４へ入射されると、乳房４の異常組織に蛍光試薬が集まっている場合には、蛍光試薬から波長８５０nm近傍の蛍光が発せられる。フィルタ４４をＴＡＣの前面へ配置することにより、ＴＡＣへ第２極短パルス光Ｌ３が入射することはない。
【００３５】
各ＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・により、各測定点における時間分解曲線が検出され、蛍光断層画像取得部３３のメモリ４６へ出力され、検出位置データと組み合わせて記憶される。なお、この検出位置データおよび時間分解曲線が、本発明における「被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化」と対応するものである。
【００３６】
その後、回転リング１０が、移動機構１１により僅かに回転され、同様の検出が行われる。検出を繰り返しながら、回転リング１０が３６０度回転された後に、蛍光分布算出部４８では、蛍光検出部３２の検出結果、すなわち乳房４内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化と、光学特性値分布算出部４７により算出された光学特性値分布（等価散乱計数μ’ｓ（ｒ）および吸収計数μａ（ｒ）の分布）とに基いて、逆問題解析手法により光拡散方程式を解いて、乳房４内における蛍光射出量の分布を算出する
また、蛍光断層画像生成部４９は、蛍光分布算出部４８により算出された蛍光射出量の分布に基いて、乳房４の蛍光断層画像を生成する。また、必要であれば、回転リング１０の上下位置を僅かに下降させ、同様に蛍光断層画像を生成する。乳房４全体の蛍光断層画像を生成後、乳房４の３次元蛍光断層画像を生成する。また、このように多数枚に輪切り状の断層画像を取得するのではなく、回転リング１０を螺旋状に回転させながら下降する、すなわちヘリカルスキャンを行うことにより、３次元蛍光断層画像を生成するデータを取得すれば、高分解能で３次元蛍光断層画像を生成することができる。なおこの場合には、蛍光分布算出部４７において、３次元光学特性値分布を算出し、蛍光分布算出部４８が、光検出部３２の検出結果と、３次元光学特性値分布に基いて、蛍光射出量の３次元分布を算出し、蛍光断層画像生成部４９は、該蛍光射出量の３次元分布に基いて３次元蛍光断層画像を生成するものである。
【００３７】
なお、説明を簡単にするためにＸ線断層画像と蛍光断層画像の取得動作を別個に説明したが、これらの動作は並行して行われる。例えば１回ヘリカルスキャンを行うのみで、３次元Ｘ線断層画像および３次元蛍光断層画像を取得することができる。
【００３８】
観察者は、Ｘ線断層画像および蛍光断層画像を取得後に図５に示すように不図示の表示部へ各画像を表示する。この際、Ｘ線断層画像６１の隣に、同じ位置において取得した蛍光断層画像６２を表示する。観察者は、同一断面から取得したＸ線断層画像と蛍光断層画像を同時に観察でき、容易に比較することができる。また、Ｘ線断層画像を読影する場合とほぼ同じ感覚で、蛍光断層画像を読影することができ、容易に発光している異常組織６３を視認することができる。
【００３９】
さらに、Ｘ線断層画像と蛍光断層画像とを重畳した重畳画像６５を形成して表示してもよい。重畳画像６５を観察することにより、石灰化６４の状態および蛍光を発している異常組織６３の状態を同時に視認することができる。
【００４０】
３次元Ｘ線断層画像および３次元蛍光断層画像も同時にあるいは重畳して表示することができ、観察者は容易に異常組織の３次元分布状態を認識することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、予め蛍光試薬を投与したが、これに限定されものではない。ある種の、例えば癌等の異常組織は正常組織に比べ僅かではあるが強い蛍光（自家蛍光）を発する傾向がある。第２極短パルス光の強度および波長を適切に選択し、かつ光検出部の検出感度を上げることにより、蛍光試薬を投与せずに蛍光画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態の蛍光ＣＴ装置
【図２】蛍光断層画像の取得状態の説明図
【図３】切り替えフィルタの説明図
【図４】時間分解曲線の説明図
【図５】蛍光断層画像およびＸ線断層画像の説明図
【符号の説明】
【００４３】
３ 被検者
４ 乳房
１０ 回転リング
１１ 移動機構
２１ Ｘ線源
２２ Ｘ線検出部
２３ Ｘ線断層画像取得部
３１ 光照射部
３２ 光検出部
３３ 蛍光断層が像取得部
３５ ファイバ
３６、３７ 半導体レーザ
４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・ ＴＡＣ
４１a、４１ｂ、４１ｃ・・・ ファイバ
４２a、４２ｂ、４２ｃ・・・ 切り替えフィルタ
４６ メモリ
４７ 光学特性値分布算出部
４８ 蛍光分布算出部
４９ 蛍光断層画像生成部
５０ ３次元蛍光断層画像生成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ＣＴ装置、すなわち蛍光を用いたＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線を用いたＸ線ＣＴ装置が、医療等の分野で実現されており、近年では、光を使った断層撮影法（光ＣＴ）を生体に適用するための研究が盛んに行なわれている。生体は高散乱体であるため生体に照射された光は多重散乱を繰り返しながら吸収されて生体の外部に出てくる。このようにして生体の外部に出射した光を検出することにより生体の吸収係数分布または散乱係数分布等の光学特性値分布を得ることができる。このような検出を行う方法の一例として、時間幅の極めて狭い、ピコ秒程度の極短パルス光を用いるピコ秒時間分解計測法を用いたシステムが提案されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
一般に生体等の被計測体内での光伝播を記述する方程式として、下記の光拡散方程式が知られている。
【数１】
【０００４】
ここで、ｃは被計測体内における光速、φ（ｒ，ｔ）は光の積分強度で位置ｒおよび時間ｔの関数、Ｄ（ｒ）は拡散係数で等価散乱係数μ’ｓ（ｒ）を用いて、Ｄ（ｒ）＝１／３μ’ｓ（ｒ）で与えられ、μａ（ｒ）は吸収係数である。Ｓ（ｒ，ｔ）は、被計測体内の光源であるが、蛍光などの発光がなければ０である。
【０００５】
発光がない被計測体内において、等価散乱計数μ’ｓ（ｒ）および吸収計数μａ（ｒ）の分布が与えられれば上式を有限要素法などの数値計算手法を用いて解くことができ、その結果、被測定体の表面で測定される光量の空間分布および時間変化を求めることができる。このように与えられた条件下で、上記の光拡散方程式を解いて、測定される光量を得るプロセスを順問題解析という。
【０００６】
また、ピコ秒時間分解計測法を用いたシステムでは、被計測体へ入射させる入射光として、ピコ秒程度の極短パルス光を用い、被計測体内を伝播した光を複数点においてピコ秒の時間分解計測法を用いて検出する。この検出により、被計測体の表面の複数位置における光量の空間分布および時間変化を取得できる。一方で、被計測体内の光学特性値の分布、例えば吸収計数分布または散乱計数分布等を推定し、上記の入射光を被測定体へ入射させた場合の被計測体表面で測定される光量の空間分布および時間変化を光拡散方程式に基づいて、すなわち順問題計算を行って計算する。この計算結果と実際に測定した測定結果とが一致すれば、推定した光学特性値分布は正しいと考えられる。通常計算結果と測定結果は一致しないため、その誤差に基づいて光学特性値分布を推定しなおし、再度計算を行う。このプロセスを繰り返し、計算結果と測定結果の誤差が許容値以下になれば、そのときの光学測定値分布が解となる。また、このような光学測定値分布に基づいて、被計測体の光断層画像を生成することができる。このようなプロセスは逆問題解析と呼ばれている。なお、光路長を検出することにより、より高精度に光断層画像を生成することができる。
【非特許文献１】APPLIED OPTICS Vol.41, No.4 P778〜P791 by Fing Gao, et al.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記のように、順問題解析を行う際には、被計測体内に光源がないこと、すなわち蛍光などの発光がないことを前提としている。このため、上記のような逆問題解析では、被計測対内に蛍光を発する部位が存在する場合には、光学特性値分布を求めることができず、ましてや蛍光射出量の分布を求め、該蛍光射出量の分布に基づいて蛍光断層画像を生成することはできないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて、被計測体内における蛍光射出量の分布を求め、かつ該蛍光射出量の分布に基づいた蛍光断層画像を生成する蛍光ＣＴ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】
【０００９】
本発明による蛍光ＣＴ装置は、第１の極短パルス光を被計測体へ照射する第１の光照射手段と、
第２の極短パルス光を前記被計測体へ照射する第２の光照射手段と、
前記被計測体内部を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の空間分布および時間変化を検出する光検出手段と、
該光検出手段の検出結果に基づいて前記被計測体内における光学特性値の分布を算出する光学特性値分布算出手段と、
前記第２の極短パルス光を照射されることにより前記被計測体内から発せられ、前記被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化を検出する蛍光検出手段と、
該蛍光検出手段の検出結果と、前記光学特性値分布算出手段により算出された前記光学特性値分布とに基いて、前記被計測体内における蛍光射出量の分布を算出する蛍光分布算出手段と、
該蛍光分布算出手段により算出された前記蛍光射出量の分布に基いて、前記被計測体の蛍光断層画像を生成する蛍光断層画像生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、「極短パルス光」とは、パルス長が５００ｐｓ以下のパルス光を意味している。第１の極短パルス光と第２の極短パルス光は、波長およびパルス長が等しい同一のパルス光であってもよく、異なるパルス光であってもよい。また、「第１の極短パルス光」の波長は、被計測体内を伝播する波長を選択する必要がある。さらに、「第２の極短パルス光」の波長は、「第２の極短パルス光」を被計測体へ照射した場合に、被計測体から蛍光が発せられる波長である必要がある。例えば被計測体が蛍光試薬を投与された生体であれば、「第２の極短パルス光」の波長は、投与された蛍光試薬から蛍光を発生させる波長帯域のである必要がある。また、被計測体が蛍光試薬が投与されていない生体であれば、「第２の極短パルス光」の波長は、生体から自家蛍光を発生させる波長帯域の波長である必要がある。また、第１の極短パルス光と蛍光の波長は近いことが好ましい。
【００１１】
ここで、「光量の空間分布および時間変化を検出する」とは、被計測体の周囲の複数の位置において、被計測体内を伝播し、周囲に射出された光の光量を高い時間分解能で検出することを意味している。例えば、時間分解能が非常に大きい光検出装置であるＴＡＣ（Time-to-Amplitude-Converter）等を用いて、被計測体周囲の複数の位置において検出を行うことである。また前記被計測体内を透過した前記第１の極短パルス光の空間分布および時間変化を検出する際には、被計測体から発せられる蛍光をカットする蛍光カットフィルタ等を用いて蛍光の影響を受けないようにする必要がある。また同様に、前記被計測体を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化を検出する際には、第２の極短パルス光をカットするカットフィルタ等を用いて、第２の極短パルス光の影響を受けないようにする必要がある。
【００１２】
なお、「光学特性値」とは、例えば散乱係数や吸収係数等である。
【００１３】
また、前記被計測体の画像情報を担持する放射線を検出し、前記被計測体の放射線画像を生成する放射線画像取得手段と、
前記蛍光断層画像および前記放射線画像を同時に表示する表示手段とを備えたものであってもよい。
【００１４】
前記光検出手段および前記光照射手段と、前記被計測体とを相対的に螺旋状に移動させる移動手段を備え、
前記光学特性値算出手段が、複数位置で検出した、被計測体内を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の前記空間分布および前記時間変化に基づいて前記被計測体内における３次元光学特性値分布を算出するものであり、
前記蛍光分布算出手段が、前記３次元光学特性値分布と、複数位置で検出した、前記被計測体内を伝播した前記蛍光の前記空間分布および前記時間変化とに基いて、前記蛍光射出量の３次元分布を算出するものであれば、
前記蛍光断層画像生成手段は、前記蛍光射出量の前記３次元分布に基いて、前記被計測体の３次元蛍光断層画像を生成するものであってもよい。
【００１５】
前記被計測体が乳房であり、前記第１の極短パルス光および第２の極短パルス光が近赤外光であり、前記蛍光断層画像が、前記乳房の胸壁と平行な断面における蛍光断層画像であってもよい。なお、ここで「近赤外光」とは、波長７００nm以上１５００nm以下の光を意味している。
【００１６】
前記乳房には、異常組織に対する親和性を有する蛍光試薬が予め投与され、前記蛍光が前記蛍光試薬から主に発せられるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の蛍光ＣＴ装置は、第１の極短パルス光を被計測体へ照射する第１の光照射手段と、第２の極短パルス光を前記被計測体へ照射する第２の光照射手段と、前記被計測体内部を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の空間分布および時間変化を検出する光検出手段と、該光検出手段の検出結果に基づいて前記被計測体内における光学特性値の分布を算出する光学特性値分布算出手段と、前記第２の極短パルス光を照射されることにより前記被計測体内から発せられ、前記被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化を検出する蛍光検出手段と、該蛍光検出手段の検出結果と、前記光学特性値分布算出手段により算出された前記光学特性値分布とに基いて、前記被計測体内における蛍光射出量の分布を算出する蛍光分布算出手段と、該蛍光分布算出手段により算出された前記蛍光射出量の分布に基いて、前記被計測体の蛍光断層画像を生成する蛍光断層画像生成手段とを備えたことにより、被計測体の蛍光断層画像を取得することができる。すなわち、まず、極短パルス光を用いて、被計測体の光学特性値分布、例えば等価散乱係数逸数μ’ｓ（ｒ）の分布および吸収係数μａ（ｒ）の分布を算出する。さらに、被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化を測定により求める。この算出した光学特性値分布と、測定した被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化が与えられれば、上述の光拡散方程式を解くことができ、その結果、被計測体内の光源Ｓ（ｒ，ｔ）の分布、すなわち蛍光射出量の分布を得ることができ、該蛍光射出量の分布に基いて蛍光断層画像を生成することができる。
【００１８】
なお、「光量の空間分布および時間変化を検出する」際には、複数位置での検出を行うことが好ましく、検出位置数が増加することにより、光学特性値の分布あるは蛍光射出量の分布を高精度で算出することができる。
【００１９】
また、前記被計測体の画像情報を担持する放射線を検出し、前記被計測体の放射線画像を生成する放射線画像取得手段と、前記蛍光断層画像および前記放射線画像を同時に表示する表示手段とを備えたことにより、観察者は前記蛍光断層画像と放射線画像とを容易に比較することができる。
【００２０】
前記光検出手段および前記光照射手段と、前記被計測体とを相対的に螺旋状に移動させる移動手段を備え、前記光学特性値算出手段が、複数位置で検出した、被計測体内を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の前記空間分布および前記時間変化に基づいて前記被計測体内における３次元光学特性値分布を算出するものであり、前記蛍光分布算出手段が、前記３次元光学特性値分布と、複数位置で検出した、前記被計測体内を伝播した前記蛍光の前記空間分布および前記時間変化とに基いて、前記蛍光射出量の３次元分布を算出するものであり、前記蛍光断層画像生成手段が、前記蛍光射出量の前記３次元分布に基いて、前記被計測体の３次元蛍光断層画像を生成するものであれば、３次元蛍光断層画像を高分解能で取得することができる。
【００２１】
前記被計測体が乳房であり、前記第１の極短パルス光および第２の極短パルス光が近赤外光であり、前記蛍光断層画像が、前記乳房の胸壁と平行な断面における蛍光断層画像であれば、近赤外光は乳房を透過しやすいため、高精度に蛍光断層画像を取得することができる。
【００２２】
前記乳房に、予め異常組織に対する親和性を有する蛍光試薬が投与され、前記蛍光が前記蛍光試薬から主に発せられるものであれば、蛍光断層画像を観察することにより、容易に異常組織を視認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明による第１の実施形態である蛍光ＣＴ装置である。本蛍光ＣＴ装置は、乳房の蛍光断層画像およびＸ線断層画像を同時に取得できる装置である。
【００２４】
蛍光ＣＴ装置は、図１に示すように、Ｘ線源２１、Ｘ線検出部２２およびＸ線断層画像取得部２３からなるＸ線ＣＴ部と、極短パルス光を射出する光照射部３１、光検出部３２および蛍光断層画像取得部３３とからなる蛍光ＣＴ部とが、回転リング１０を中心に設けられている。また、回転リング１０は、図２に示すように、台１に設けられた空間２内に、水平に配置されている。被検者３は、蛍光診断画像を取得する方の乳房４が回転リング１０の内側に収容されるように、台１にうつ伏せる。なお、被検者３には、異常組織、例えば癌組織に対する親和性を有する蛍光試薬が予め投与されている。この蛍光試薬は、波長７５０nmの光を照射されることにより、波長８００nm近傍の蛍光を発するものである。
【００２５】
Ｘ線源２１は、Ｘ線L1を射出するものであり、回転リング１０の一端へ配置されている。回転リング１０のＸ線源２１とほぼ対向した位置に、Ｘ線検出部２２が設けられている。Ｘ線検出部２２は、多数のＸ線検出素子２４a、２４ｂ、２４ｃ・・・からなり、各Ｘ線検出素子２４a、２４ｂ、２４ｃ・・・は、Ｘ線が入射すると入射量に応じた可視光を射出するシンチレータと各シンチレータから射出された可視光の光強度を検出するフォトダイオードとから構成されている。
【００２６】
光照射部３１は、一端が回転リング１０内へ開放され、他端が半導体レーザへ接続されているファイバ３５、ファイバ３５へ波長８００nm、パルス幅１００ｐｓの第１極短パルス光Ｌ２を射出する半導体レーザ３６およびファイバ３５へ波長７５０nm、パルス幅１００ｐｓの第２極短パルス光Ｌ３を射出する半導体レーザ３７とからなる。なお、半導体レーザ３６および半導体レーザ３７は、不図示の切り替え部によりどちらか一方がファイバ３５へ接続される。
【００２７】
光検出部３２は、時間分解能が１００ｐｓの光検出装置であるＴＡＣ（Time-to-Amplitude-Converter）４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・と、一端が回転リング１０内へ開放され、他端がそれぞれＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・へ接続されている３２本のファイバ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ・・・と、ファイバ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ・・・とＴＡＣ（Time-to-Amplitude-Converter）４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・との間にそれぞれ設けられた切り替えフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ・・・とからなる。各切り替えフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ・・・は、図３に示すように波長８５０nm以上の光をカットするフィルタ４３と、波長８００nm以下の光をカットするフィルタ４４とが組み合わされたものであり、不図示の切り替え部により適宜切り替えて使用される。各ファイバ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ・・・は、回転リング１０の光照射部３１と対向している部位を中心に等間隔に配置されている。
【００２８】
蛍光断層画像取得部３３は、検出毎に各ＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・の検出結果を記憶するメモリ４６と、乳房４内における光学特性値の分布を算出する光学特性値分布算出部４７と、乳房４内における蛍光射出量の分布を算出する蛍光分布算出部４８と、該蛍光分布算出部４８により算出された蛍光射出量の分布に基いて、乳房４の蛍光断層画像を生成する蛍光断層画像生成部４９と、３次元蛍光断層画像を生成する３次元蛍光断層画像生成部５０とからなる。
【００２９】
また、回転リング１０は移動機構１１により水平回転、上下移動、または螺旋状に回転しながらの上下移動を行うものである。
【００３０】
以下、まずＸ線画像の取得方法について説明する。被検者の乳房４を回転リング１０の内側に収容した状態で、Ｘ線源２１からＸ線L1を射出する。Ｘ線検出部２２の各Ｘ線検出素子２４a、２４ｂ、２４ｃ・・・では、乳房４を透過したＸ線が入射すると各シンチレータから入射量に応じた可視光が射出され、各フォトダイオードによりこの可視光の光強度が検出されて、Ｘ線断層画像生成部２３へ出力される。その後、回転リング１０が、移動機構１１により僅かに回転され、再度Ｘ線源２１からＸ線L1が射出され、次の検出が行われる。回転リング１０を回転させる毎に、このようなＸ線源２１からのＸ線L1の射出および検出が繰り返される。回転リング１０が３６０度回転された後に、Ｘ線断層画像生成部２３では、Ｘ線断層画像を生成する。また、必要であれば、回転リング１０の上下位置を僅かに下降させ、同様にＸ線断層画像を生成する。乳房４全体のＸ線断層画像を生成後、乳房４の３次元Ｘ線断層画像を生成する。また、このように多数枚に輪切り状の断層画像を取得するのではなく、回転リング１０を螺旋状に回転させながら下降する、すなわちヘリカルスキャンを行うことにより、３次元Ｘ線断層画像を生成するデータを取得すれば、高分解能で３次元Ｘ線断層画像を生成することができる。
【００３１】
次に蛍光断層画像の取得方法について説明する。まず、半導体レーザ３６をファイバ３５へ接続し、波長８００nm、パルス幅１００ｐｓの第１極短パルス光Ｌ２を乳房４へ射出する。なお、光検出部３２のファイバ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ・・・の端部とＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・との間にそれぞれ設けられた切り替えフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ・・・は、波長８５０nm以上の光をカットするフィルタ４３が各ＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・の前面に配置されている。波長８００nmの光が乳房４へ入射されると、乳房４の異常組織に蛍光試薬が集まっている場合には、蛍光試薬から蛍光が発せられる。通常発せられる蛍光の波長は、照射される光の波長から長波長側へずれるため、フィルタ４３をＴＡＣの前面へ配置することにより、ＴＡＣへ蛍光が入射することはない。
【００３２】
各ＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・により、図４に示すように、各測定点において異なる時間分解曲線が検出され、蛍光断層画像取得部３３のメモリ４６へ出力され、検出位置データと組み合わせて記憶される。なお、この検出位置データおよび時間分解曲線が、本発明における「被計測体内部を伝播した第１の極短パルス光の光量の空間分布および時間変化」と対応するものである。
【００３３】
その後、回転リング１０が、移動機構１１により僅かに回転され、同様の検出が行われる。検出を繰り返しながら、回転リング１０が３６０度回転された後に、光学特性値分布算出部４７では、メモリ４６に記憶された検出位置データおよび時間分解曲線に基いて、すなわち乳房４内を伝播した第１極短パルス光の光量の空間分布と時間変化に基いて、逆問題解析手法により光拡散方程式を解いて、光学特性値の分布、すなわち等価散乱計数μ’ｓ（ｒ）および吸収計数μａ（ｒ）の分布を求める。
【００３４】
次に、半導体レーザ３7をファイバ３５へ接続し、波長７５０nm、パルス幅１００ｐｓの第２極短パルス光Ｌ３を乳房４へ射出する。なお、切り替えフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ・・・では、波長８００nm以下の光をカットするフィルタ４４が各ＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・の前面に配置されている。波長７５０nmの光が乳房４へ入射されると、乳房４の異常組織に蛍光試薬が集まっている場合には、蛍光試薬から波長８５０nm近傍の蛍光が発せられる。フィルタ４４をＴＡＣの前面へ配置することにより、ＴＡＣへ第２極短パルス光Ｌ３が入射することはない。
【００３５】
各ＴＡＣ４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・により、各測定点における時間分解曲線が検出され、蛍光断層画像取得部３３のメモリ４６へ出力され、検出位置データと組み合わせて記憶される。なお、この検出位置データおよび時間分解曲線が、本発明における「被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化」と対応するものである。
【００３６】
その後、回転リング１０が、移動機構１１により僅かに回転され、同様の検出が行われる。検出を繰り返しながら、回転リング１０が３６０度回転された後に、蛍光分布算出部４８では、蛍光検出部３２の検出結果、すなわち乳房４内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化と、光学特性値分布算出部４７により算出された光学特性値分布（等価散乱計数μ’ｓ（ｒ）および吸収計数μａ（ｒ）の分布）とに基いて、逆問題解析手法により光拡散方程式を解いて、乳房４内における蛍光射出量の分布を算出する
また、蛍光断層画像生成部４９は、蛍光分布算出部４８により算出された蛍光射出量の分布に基いて、乳房４の蛍光断層画像を生成する。また、必要であれば、回転リング１０の上下位置を僅かに下降させ、同様に蛍光断層画像を生成する。乳房４全体の蛍光断層画像を生成後、乳房４の３次元蛍光断層画像を生成する。また、このように多数枚に輪切り状の断層画像を取得するのではなく、回転リング１０を螺旋状に回転させながら下降する、すなわちヘリカルスキャンを行うことにより、３次元蛍光断層画像を生成するデータを取得すれば、高分解能で３次元蛍光断層画像を生成することができる。なおこの場合には、蛍光分布算出部４７において、３次元光学特性値分布を算出し、蛍光分布算出部４８が、光検出部３２の検出結果と、３次元光学特性値分布に基いて、蛍光射出量の３次元分布を算出し、蛍光断層画像生成部４９は、該蛍光射出量の３次元分布に基いて３次元蛍光断層画像を生成するものである。
【００３７】
なお、説明を簡単にするためにＸ線断層画像と蛍光断層画像の取得動作を別個に説明したが、これらの動作は並行して行われる。例えば１回ヘリカルスキャンを行うのみで、３次元Ｘ線断層画像および３次元蛍光断層画像を取得することができる。
【００３８】
観察者は、Ｘ線断層画像および蛍光断層画像を取得後に図５に示すように不図示の表示部へ各画像を表示する。この際、Ｘ線断層画像６１の隣に、同じ位置において取得した蛍光断層画像６２を表示する。観察者は、同一断面から取得したＸ線断層画像と蛍光断層画像を同時に観察でき、容易に比較することができる。また、Ｘ線断層画像を読影する場合とほぼ同じ感覚で、蛍光断層画像を読影することができ、容易に発光している異常組織６３を視認することができる。
【００３９】
さらに、Ｘ線断層画像と蛍光断層画像とを重畳した重畳画像６５を形成して表示してもよい。重畳画像６５を観察することにより、石灰化６４の状態および蛍光を発している異常組織６３の状態を同時に視認することができる。
【００４０】
３次元Ｘ線断層画像および３次元蛍光断層画像も同時にあるいは重畳して表示することができ、観察者は容易に異常組織の３次元分布状態を認識することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、予め蛍光試薬を投与したが、これに限定されものではない。ある種の、例えば癌等の異常組織は正常組織に比べ僅かではあるが強い蛍光（自家蛍光）を発する傾向がある。第２極短パルス光の強度および波長を適切に選択し、かつ光検出部の検出感度を上げることにより、蛍光試薬を投与せずに蛍光画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態の蛍光ＣＴ装置
【図２】蛍光断層画像の取得状態の説明図
【図３】切り替えフィルタの説明図
【図４】時間分解曲線の説明図
【図５】蛍光断層画像およびＸ線断層画像の説明図
【符号の説明】
【００４３】
３ 被検者
４ 乳房
１０ 回転リング
１１ 移動機構
２１ Ｘ線源
２２ Ｘ線検出部
２３ Ｘ線断層画像取得部
３１ 光照射部
３２ 光検出部
３３ 蛍光断層が像取得部
３５ ファイバ
３６、３７ 半導体レーザ
４０a、４０ｂ、４０ｃ・・・ ＴＡＣ
４１a、４１ｂ、４１ｃ・・・ ファイバ
４２a、４２ｂ、４２ｃ・・・ 切り替えフィルタ
４６ メモリ
４７ 光学特性値分布算出部
４８ 蛍光分布算出部
４９ 蛍光断層画像生成部
５０ ３次元蛍光断層画像生成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の極短パルス光を被計測体へ照射する第１の光照射手段と、
第２の極短パルス光を前記被計測体へ照射する第２の光照射手段と、
前記被計測体内部を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の空間分布および時間変化を検出する光検出手段と、
該光検出手段の検出結果に基づいて前記被計測体内における光学特性値の分布を算出する光学特性値分布算出手段と、
前記第２の極短パルス光を照射されることにより前記被計測体内から発せられ、前記被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化を検出する蛍光検出手段と、
該蛍光検出手段の検出結果と、前記光学特性値分布算出手段により算出された前記光学特性値分布とに基いて、前記被計測体内における蛍光射出量の分布を算出する蛍光分布算出手段と、
該蛍光分布算出手段により算出された前記蛍光射出量の分布に基いて、前記被計測体の蛍光断層画像を生成する蛍光断層画像生成手段とを備えたことを特徴とする蛍光ＣＴ装置。
【請求項２】
前記被計測体の画像情報を担持する放射線を検出し、前記被計測体の放射線画像を生成する放射線画像取得手段と、
前記蛍光断層画像および前記放射線画像を同時に表示する表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の蛍光ＣＴ装置。
【請求項３】
前記光検出手段および前記光照射手段と、前記被計測体とを相対的に螺旋状に移動させる移動手段を備え、
前記光学特性値算出手段が、複数位置で検出した、前記被計測体内を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の前記空間分布および前記時間変化に基づいて前記被計測体の３次元光学特性値分布を算出するものであり、
前記蛍光分布算出手段が、前記３次元光学特性値分布と、複数位置で検出した、前記被計測体内を伝播した前記蛍光の前記空間分布および前記時間変化とに基いて、前記蛍光射出量の３次元分布を算出するものであり、
前記蛍光断層画像生成手段が、前記蛍光射出量の前記３次元分布に基いて、前記被計測体の３次元蛍光断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光ＣＴ装置。
【請求項４】
前記被計測体が乳房であり、前記第１の極短パルス光および第２の極短パルス光が近赤外光であり、前記蛍光断層画像が、前記乳房の胸壁と平行な断面における蛍光断層画像であることを特徴とする請求項１から３いずれか1項記載の蛍光ＣＴ装置。
【請求項５】
前記乳房には、異常組織に対する親和性を有する蛍光試薬が予め投与され、前記蛍光が前記蛍光試薬から主に発せられるものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の蛍光ＣＴ装置。
【請求項１】
第１の極短パルス光を被計測体へ照射する第１の光照射手段と、
第２の極短パルス光を前記被計測体へ照射する第２の光照射手段と、
前記被計測体内部を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の空間分布および時間変化を検出する光検出手段と、
該光検出手段の検出結果に基づいて前記被計測体内における光学特性値の分布を算出する光学特性値分布算出手段と、
前記第２の極短パルス光を照射されることにより前記被計測体内から発せられ、前記被計測体内を伝播した蛍光の光量の空間分布および時間変化を検出する蛍光検出手段と、
該蛍光検出手段の検出結果と、前記光学特性値分布算出手段により算出された前記光学特性値分布とに基いて、前記被計測体内における蛍光射出量の分布を算出する蛍光分布算出手段と、
該蛍光分布算出手段により算出された前記蛍光射出量の分布に基いて、前記被計測体の蛍光断層画像を生成する蛍光断層画像生成手段とを備えたことを特徴とする蛍光ＣＴ装置。
【請求項２】
前記被計測体の画像情報を担持する放射線を検出し、前記被計測体の放射線画像を生成する放射線画像取得手段と、
前記蛍光断層画像および前記放射線画像を同時に表示する表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の蛍光ＣＴ装置。
【請求項３】
前記光検出手段および前記光照射手段と、前記被計測体とを相対的に螺旋状に移動させる移動手段を備え、
前記光学特性値算出手段が、複数位置で検出した、前記被計測体内を伝播した前記第１の極短パルス光の光量の前記空間分布および前記時間変化に基づいて前記被計測体の３次元光学特性値分布を算出するものであり、
前記蛍光分布算出手段が、前記３次元光学特性値分布と、複数位置で検出した、前記被計測体内を伝播した前記蛍光の前記空間分布および前記時間変化とに基いて、前記蛍光射出量の３次元分布を算出するものであり、
前記蛍光断層画像生成手段が、前記蛍光射出量の前記３次元分布に基いて、前記被計測体の３次元蛍光断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光ＣＴ装置。
【請求項４】
前記被計測体が乳房であり、前記第１の極短パルス光および第２の極短パルス光が近赤外光であり、前記蛍光断層画像が、前記乳房の胸壁と平行な断面における蛍光断層画像であることを特徴とする請求項１から３いずれか1項記載の蛍光ＣＴ装置。
【請求項５】
前記乳房には、異常組織に対する親和性を有する蛍光試薬が予め投与され、前記蛍光が前記蛍光試薬から主に発せられるものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の蛍光ＣＴ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２６０１７（Ｐ２００６−２６０１７Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０７７６８（Ｐ２００４−２０７７６８）
【出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
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