JP5770090B2 - 容量可変検出チャンバ - Google Patents

Description

本発明は対象の画像化のための検出チャンバに関し、
画像化対象を受けるための測定ボリュームを画定する壁構造であって、光源からの光を測定ボリュームの中へ、及び測定ボリュームから発する光を測定ボリュームから外へ結合するように構成される、壁構造と、
画像化対象を測定ボリュームの中に収容するための壁構造内の開口部と、
壁構造に含まれる可動壁部であって、壁構造によって囲まれる測定ボリュームの容量を変えるために移動可能な可動壁部とを有する。

本発明はさらに、かかる検出チャンバを有する対象を画像化するための装置に関する。

本願の文脈において、'対象'又は'画像化対象'という語は混濁媒体を含む。混濁媒体は、例えば脂質内溶液又は生物組織など、高光散乱係数を持つ材料から成る物質を意味すると理解されるべきである。さらに、光は、４００ｎｍから１４００ｎｍの範囲の波長の電磁放射を意味すると理解されるべきである。"光学特性"という語は、低下した散乱係数μ'_ｓ及び吸収係数μ_ａを含む。さらに、"整合光学特性"は、同様の低下した散乱係数μ'_ｓ及び同様の吸収係数μ_ａを持つと理解されるべきである。

近年、例えば女性の乳房組織などの混濁媒体を検査するためのいくつかの方法と装置が開発されている。特に、乳癌の検出と解析のための新たな装置が開発され、既存技術が改良されている。乳癌は最も発生する種類の癌の１つである。例えば２００２年には世界で１１０万人を超える女性が乳癌と診断され、４１０．０００人を超える女性が乳癌で死亡した。光を用いて混濁媒体の内部を画像化するためのいくつかの種類の装置が開発されている。こうした装置の例は、マンモグラフィ装置、及び人又は動物の体の他の部分を検査するための装置である。混濁媒体の内部を画像化するための方法の顕著な例は、拡散光トモグラフィ（ＤＯＴ）である。特に、こうした装置は女性の人体の乳房の一部の乳房組織における不均質性の生体内局在を目的とする。悪性腫瘍はこうした不均質性の一例である。該装置は、例えば癌が早期に検出されることができるように、こうした不均質性がまだ小さいときに検出することを目的とする。こうした装置の特別な利点は、患者が例えばＸ線などの電離放射線を用いる検査のリスクにさらされる必要がないことである。

ＷＯ ００／５６２０６ Ａ１は、混濁媒体に照射するための光源と、混濁媒体を通過した光の一部を測定するための光検出器とを用いることによって、混濁媒体の内部を画像化するための装置を開示する。測定強度に基づいて混濁媒体の内部の画像を再構成するために制御ユニットが設けられる。開示された装置は特に女性の乳房を検査するのに適している。混濁媒体の検査を可能にするために、該装置は、測定ボリュームを囲む受入部として、混濁媒体を受けるように構成される容器を備える。検査される混濁媒体の異なるサイズのために、混濁媒体を受けるための容器のサイズは混濁媒体のサイズに完全に一致せず、すなわち容器と混濁媒体の間に空間が残る。

混濁媒体を検査するために使用される光は、光源から混濁媒体へ、及び混濁媒体から光検出器へ伝えられなければならない。光源に結合する複数の光路と、光検出器に結合する複数の光路は、測定ボリュームを囲む壁にわたって分布し得、例えば光ガイドとしてはたらく光ファイバの先端が測定ボリュームの壁に接続される。ＤＯＴ測定において、光源はその後異なる方向から混濁媒体に照射し、光検出器は混濁媒体を通して伝えられる光の一部を測定する。異なる方向から混濁媒体へ向けられる光を用いて、こうした測定が複数回実行され、測定の結果に基づいて、制御ユニットは検査された混濁媒体の画像を再構成する。

光源によって生成される光エネルギーを、少なくとも光源から、光源によって生成される光エネルギーの少なくとも一部で照射されるべき混濁媒体へと導くための光学的整合媒体は、米国特許５，９０７，４０６から知られている。既知の光学的整合媒体は、拡散光トモグラフィを用いて、生物組織などの混濁媒体の内部を画像化するために使用されることができる。医療診断において、整合媒体は例えば女性の乳房の内部を画像化するために使用され得る。その場合、混濁媒体の少なくとも一部、この場合には女性の乳房が、測定ボリュームの中に収容され得る。

米国特許５，９０７，４０６では、測定ボリュームはカップ状壁部によって囲まれる。しかしながらこれは必ずしも必要ではない。測定ボリュームの内部で、検査下の混濁媒体の一部は整合媒体によって囲まれ、測定ボリュームの内部の空間が一般に画像化対象によって満たされないように、又は混濁媒体が特に整合媒体で満たされるようになっている。整合媒体は、整合媒体の光学特性、例えば吸収及び散乱係数などが、混濁媒体の対応する光学パラメータと実質的に同一であるように選ばれる。このようにして、光が混濁媒体の内外に結合されるときに起こる光学的境界効果から生じる画像アーチファクトが削減されることができる。さらに、整合媒体の使用は、混濁媒体の周りの受入ボリュームにおける光学的短絡の発生を防ぐ。光学的短絡は、光が受入ボリュームの内側であるが混濁媒体の外側の経路に沿って伝播し、結果として、十分に散乱及び減衰されなかったことが検出されるときに発生する。その場合、不十分に散乱及び減衰された検出光の強度は、混濁媒体を通る経路を通って散乱及び減衰された検出光の強度を小さくし得る。

特定の種類の画像化プロセスの場合、例えば特定の種類の女性の乳房の内部の画像化の場合、画像化対象は２つの面の間で圧迫される。そして問題は、画像化対象の圧迫を、整合媒体の使用とどのように組み合わせるかということである。いくつかの方法が提案され、例えばＴｉｍｅ‐Ｄｏｍａｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｙ ＳｏｆｔＳｃａｎ：Ｉｎｉｔｉａｌ Ｒｅｓｕｌｔｓ，Ｘ．Ｉｎｔｅｓ，Ａｃａｄ．Ｒａｄｉｏｌ．２００５，１２：９３４‐９４７及びＤｉｆｆｕｓｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ Ｂｒｅａｓｔ Ｃａｎｃｅｒ ｄｕｒｉｎｇ Ｎｅｏａｄｊｕｖａｎｔ Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒａｐｙ：Ａ Ｃａｓｅ Ｓｔｕｄｙ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｔｏ ＭＲＩ，Ｒ.Ｃｈｏｅ ｅｔ ａｌ．ＭｅｄＰｈｙｓ ３２（４）２００５，１１２８‐１１３９を参照。

後者の方法は、整合媒体の中に沈められる可動板を用いるという欠点を持つ。これは光源も沈められるので、使用可能な光源を制限する。また、これは大量の整合媒体も必要とする。

整合媒体を使用しながら画像化対象の圧迫を可能にする検出チャンバを提供することが本発明の目的である。

本発明によれば、この目的は請求項１に記載の装置で実現される。本発明は、全体の壁構造は流体密封でありながら、その一部は可動式である壁構造が、流体整合媒体などの流体の量を保持することができる可変サイズの測定ボリュームを画定することを可能にするという認識に基づく。こうした検出チャンバにより、整合媒体と接触して光源又は検出器を置く必要がない。これらは、例えば光ガイドを用いて測定ボリュームに光学的に結合されるか、又は測定ボリュームの中へ光学窓の後ろに置かれることができる。

本発明にかかる検出チャンバの一実施形態は、壁構造の少なくとも一部が光源からの光に対して透明であることを特徴とする。この実施形態は、壁の透明部分、例えば窓が、光源からの光の測定ボリュームの中への容易な結合を可能にするという利点を持つ。

本発明にかかる検出チャンバのさらなる実施形態は、壁構造の少なくとも一部が測定ボリュームから発する光に対して透明であることを特徴とする。この実施形態は、壁の透明部分、例えば窓が、測定ボリュームから発する光の光検出器ユニットへの容易な結合を可能にするという利点を持つ。

本発明にかかる検出チャンバのさらなる実施形態は、検出チャンバが、測定ボリュームのサイズの削減中に測定ボリュームから流体を取り込むためのオーバーフロー領域をさらに有することを特徴とする。この実施形態は、測定ボリュームの容量の削減中に測定ボリュームから押し出された流体が検出チャンバから無制限にあふれるのではなく、オーバーフロー領域の中に保持されるという利点を持つ。

本発明にかかる検出チャンバのさらなる実施形態は、検出チャンバが、画像化対象の画像化後に測定ボリュームから流体を除去するための出口をさらに有することを特徴とする。この実施形態は、画像化対象の測定後に測定ボリュームからの流体の容易な除去を可能にするという利点を持つ。

本発明にかかる検出チャンバのさらなる実施形態は、可動壁部が手動で移動可能であることを特徴とする。可動壁部を手動で動かすことは、操作者が測定ボリュームのサイズ調節を直接制御するという利点を持つ。これは、例えば患者の安全の観点から、画像化対象が検出チャンバの中で圧迫される女性の乳房であるとき、有利である。可動壁部を手動で動かすことは、例えば、場合により可動壁部を動かすための変速機に接続されるクランクハンドルの手動操作によって実現されることができる。

本発明はさらに、本発明にかかる検出チャンバを有する対象を画像化するための装置に関する。かかる装置は前述の実施形態のいずれかの利益を享受する。

本発明にかかる検出チャンバを概略的に示す。 本発明にかかる検出チャンバを有する画像装置を概略的に示す。 本発明にかかる検出チャンバを有する医用画像装置を概略的に示す。

図１は本発明にかかる検出チャンバを概略的に示す。検出チャンバ（５）は壁構造（１０）を有する。壁構造（１０）は可動壁部（１５）を有し、これは測定ボリューム（２０）のサイズを変えるために動かされることができる。可動壁部（１５）は、窓（４０）を有する面に垂直な方向にスライド可能なように動かすことができる（図２及び図３における線（６３）も参照）。全体の壁構造（１０）は、壁構造（１０）が流体密封であるように密封される。それ故、及び例として、測定中に画像化対象によって満たされない、測定ボリューム（２０）の内部の空間を満たすために使用される流体整合媒体は、測定ボリューム（２０）から漏れることができない。この特定の実施形態において、壁構造（１０，１５）は２つの円筒（２５，３０）によって形成され、その一方（３０）は他方（２５）の内部で動くことができる。しかしながら、円筒形状は必須ではない。円筒（２５）は、両円筒（２５，３０）の間の空間として画定される測定ボリューム（２０）に画像化対象がアクセスすることを可能にするために、その長手方向軸に沿って開いている。円筒（２５）の実質的に円筒形の形状は、矩形フロントプレート（３３）上の破線の半円によって示される。またこの特定の実施形態において、壁構造（１０）は、光源（図示せず）からの光を測定ボリューム（２０）の中へ、及び、測定ボリュームから発する光（光源からの光を測定ボリューム（２０）の中へ結合するのに応じて）を測定ボリューム（２０）から外へ結合するための窓（３５，４０）も有する。

図２は本発明にかかる検出チャンバを有する画像装置を概略的に示す。画像装置（４５）は患者（５５）を支持するためのベッド状支持構造（５０）を有する。患者（５５）は胸を下にした位置で支持構造（５０）の上に横たわる。支持構造（５０）内の開口部を通して、患者の乳房は本発明にかかる検出チャンバ（６０）の中へ垂れ下がる。かかる検出チャンバ（６０）の一実施形態は前の図面に関連してより詳細に論じられている。両矢印の線（６３）は本発明にかかる検出チャンバ（６０）における可動壁部とその運動方向を示す。光源（６５）からの光は、例えば光源（６５）を図１における窓（３５，４０）の１つの後ろに置くことによって、又は光ガイド（６７）を用いて光源（６５）を測定ボリューム（２０）へ結合することによって、患者の乳房を有する測定ボリューム（２０）の中へ結合される。測定ボリューム（２０）から発する光は測定ボリューム（２０）から外へ結合され（再度、例えば、窓（３５，４０）の１つを通して、又は光ガイド（６９）を用いることによって）、光検出器ユニット（７０）によって検出される。その後、光検出器ユニットの出力は、画像再構成ユニット（７５）を用いて、この場合は女性の乳房である、画像化対象の内部の画像を再構成するために使用される。

図３は本発明にかかる検出チャンバを有する医用画像装置を概略的に示す。医用画像装置（８０）は図２に関連して論じられた画像装置（４５）を有する。図３において画像装置（４５）は患者（５５）と一緒に示される。医用画像装置（８０）は、操作者インターフェース（８５）、例えば操作者が医用画像装置（８０）とインターフェースすることを可能にするキーボード、及び画像化対象の画像を表示するためのディスプレイ（９０）をさらに有する。この画像は、再構成ユニット（７５）、及び検出器ユニット（７０）からの出力を用いて再構成される例えば女性の乳房などの混濁媒体の内部の画像であり得る。

Claims (8)

1. 対象を画像化するための検出チャンバであって、
   前記画像化対象を受けるための測定ボリュームを画定する壁構造であって、光源からの光を前記測定ボリュームの中へ、及び前記測定ボリュームから発する光を前記測定ボリュームから外へ結合する、壁構造と、
   前記測定ボリュームの中に前記画像化対象を収容するための、前記壁構造内の開口部と、
   前記壁構造に含まれる可動壁部であって、前記測定ボリュームに収容された前記画像化対象を圧迫するように、前記壁構造によって囲まれる前記測定ボリュームの容量を変えるためにスライド自在に移動可能な可動壁部とを有し、
   前記可動壁部を有する前記壁構造が流体密封であることを特徴とする、検出チャンバ。
2. 前記壁構造の少なくとも一部が前記光源からの光に対して透明である、請求項１に記載の検出チャンバ。
3. 前記壁構造の少なくとも一部が前記測定ボリュームから発する光に対して透明である、請求項１又は２に記載の検出チャンバ。
4. 前記検出チャンバが、前記測定ボリュームのサイズの削減中に前記測定ボリュームから流体を取り込むためのオーバーフロー領域をさらに有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検出チャンバ。
5. 前記検出チャンバが、画像化対象の画像化後に前記測定ボリュームから流体を放出するための出口をさらに有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の検出チャンバ。
6. 前記可動壁部が手動で移動可能である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の検出チャンバ。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の検出チャンバを有する、対象を画像化するための装置。
8. 前記装置が医用画像装置である、請求項７に記載の対象を画像化するための装置。

Images