JP2014113497A - 対象体の断層光音響撮像用の手持ち式装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質光音響画像を簡単かつ確実に取得できる手持ち式装置及び対応する方法を提供すること。
【解決手段】本発明による手持ち式装置（１０）は，電磁放射（５），特に光で対象体を照射する照射ユニット（２ｂ）と，光照射によって対象体から発せられる超音波を検出する検出ユニット（１ａ，１ｂ）とを備え，検出器ユニットは検出器素子の配列を有する。対象体内の種々の深度から高品質断層光音響画像を得るために，手持ち式装置は陥凹部（６）を備え，陥凹部には照射ユニット及び検出器素子の配列が設けられる。検出器素子は，検出器素子の少なくとも一部の面法線が対象体の上又は内部の関心領域に向けられるように陥凹部に配置される。
【選択図】図１４

Description

本発明は，本願の独立請求項による対象体の光音響撮像用の手持ち式装置及び方法に関する。

光音響撮像は光音響効果に基づいている。光音響効果によれば，対象体，例えば生体組織が電磁放射を吸収すると超音波が発生し，その後，対象体の熱弾性膨張が生じる。

生体組織の光音響撮像は，スペクトル依存の光吸収に基づいて，高空間解像度及び強いコントラストの独特に組合せを提供する。したがって，多スペクトル光音響断層撮像（ＭＳＯＴ）のような技法は，複数の光波長で組織を励起することによって，解剖学的，機能的及び分子的造影画像を同時に生成することができ，それによって分子撮像及び診断，医薬開発及び治療監視における非常に有望な応用を可能にする。

米国特許出願公開第２００８／００７１１７２ Ａ１号は，パルスエコー超音波撮像と光音響撮像とを組み合わせた装置であって従来型の線形超音波プローブ及び付属品を備え，上述の付属品は対象体内で光音響信号を励起するために用いられる照明アセンブリと，任意選択で光音響誘起信号を検出するようにした追加超音波検出素子セットを含む。上記装置の概略目標はパルスエコー超音波撮像と，光音響撮像との組合せであるが，対象体の上又は内部の関心領域から，高品質，特に高信号対雑音比，定量化及び空間解像度を有する光音響画像が得られるかどうかは保証できない。

本発明の目的は，対象体の改良された高信頼の光音響撮像を可能にする，特に，対象体の上又は内部の関心領域から，特に高信号対雑音比を示す高品質光音響画像を簡単かつ確実に取得できる手持ち式装置及び対応する方法を提供することである。

この目的は，本願の独立請求項による手持ち式装置及び方法によって達成される。

本発明による対象体の光音響撮像のための手持ち式装置は，電磁放射，特に光で対象体を照射する照射ユニットと，電磁放射による照射の際に対象体内で発生する音響波，特に超音波を検出する検出器ユニットとを備え，検出器ユニットは検出器素子の配列を有する。この手持ち式装置は照射ユニット及び検出器素子の配列が設けられた陥凹部を更に備え，検出器素子は，検出器素子の少なくとも一部の面法線が対象体の上又は内部の関心領域に向くように，陥凹部内に配置される。

本発明による対象体の光音響撮像のための方法においては，対象体は照射ユニットによって電磁放射，特に光で照射され，電磁放射による照射の際に対象体内で発生する音響波，特に超音波が検出器素子の配列によって検出され，照射ユニット及び検出器素子の配列は陥凹部に設けられ，検出器素子は，検出器素子の少なくとも一部の面法線が対象体の上又は内部の関心領域に向くように，陥凹部内に配置される。

本発明で意味するところの「手持ち式装置」の用語は，当該装置を検査下の対象体の上に配置，及び／又は検査下の対象体に対して手で移動，特に当該装置を対象体の上に配置又は対象体の外面，例えば患者の皮膚に沿って移動するために，指及び／又は手でつかむことによって捉え，保持できるようにした，任意の光音響撮像装置に関係する。「手持ち式装置」の用語はまた，部品，特に照射ユニット及び／又は検出ユニットを備えた手持ち式プローブだけを，同じ目的にために指及び／又は手でつかむことによって捉え，保持できるようにした光音響撮像装置にも関係する。本発明で意味するところの手持ち式装置又は対応する手持ち式プローブのサイズは，幅，及び／又は奥行き，及び／又は高さが１５ｃｍ未満であることが好ましい。「手持ち式装置」の用語はさらに，手持ち式装置又は手持ち式プローブそれぞれの任意の方向で断層光音響画像を取得するように設計された任意の光音響撮像装置に関係する。例えば，対象体の画像を取得するとき，手持ち式装置又はプローブの方向は，中間の任意方向，特に水平方向を含む，垂直上方から垂直下方までの方向に変化することができる。

本発明は，手持ち式光音響撮像装置に，照射ユニット及び検出器ユニット双方が配置された陥凹部を提供する方法に基いており，検出器ユニットは超音波トランスジューサ，すなわち検出器素子の湾曲した配列を備えることが好ましく，手持ち式装置の次に掲げる要素又はパラメータのうち少なくとも一つが，対象体の上又は内部の関心領域から，高品質光音響画像を簡単かつ確実に取得できるように設計又は選択されている。要素又はパラメータは，陥凹部の形状，対象体に対する陥凹部の位置，陥凹部内の照射ユニットの配置，検出器素子の配列の形状，陥凹部内の検出器素子の配列の配置，及び／又は検出器素子の少なくとも一部の面法線の方向である。特に，検出器素子の面法線は，検出器素子が超音波に対して高感度を有する方向に対応し，対象体の上又は内部の関心領域に向けられる。検出器素子の面法線は，画像が取得される関心領域にある交点又は交差領域で交差することが好ましい。さらに，照射ユニットは陥凹部に配置され，電磁放射で照射される対象体の上又は内部の関心領域が，関心領域及び／又は検出器素子の法線の交点又は交差領域と一致又は重複するように設計される。これによって，対象体内の種々の深度から取得される画像の信号対雑音比が改善されることが保証される。

要約すれば，本発明は，総体的に単純かつ効率的な設計の手持ち式装置によって対象体の高品質な光音響画像が取得できるようにする。

本発明は，臨床撮像応用のための軟組織の断面光音響撮像のための手持ち式装置に関する。この装置は，多スペクトル光音響断層撮像の原理，すなわち，撮像される対象体を光，好適には多波長の光で照明し，次いで発生された高周波超音波（光音響）応答を検出することを用いる。光音響効果を用いる好適な撮像装置は本質的にレーザ及び検出システムから成る。レーザ放射は撮像領域に届けられ，吸収光は熱に変換されて熱膨張，すなわち，伝ぱする音響波（超音波）を発生する。このような音響信号の検出によって，吸収体の空間定位が可能になる。撮像される対象体の周囲に配置された複数の検出器によって検出が行われるときは，走査した対象体の断層再構成が可能になる。したがってこのような撮像の様相は，光吸収係数に基づいて組織解剖の画像を提供する。造影能力が物質の音響特性に由来する純粋な超音波スキャナに比べて，光音響の様相は光励起の色に応じて組織の光吸収に関する情報を提供する。組織を波長可変光源に順次露出することによって，再構成された画像のスペクトル分解ができる。この動作モードは，応用の範囲（ｐａｌｅｔｔｅ）を，血液酸素化並びに内在性生体標識の定量化及び外的に与えられた造影剤のような，機能的組織パラメータの空間解像撮像に拡張する。

組織に進入する光は散乱及び吸収の影響を受ける。これらの効果は光音響信号の発生に強く影響し，したがって，どの光音響撮像システムでも励起光の伝達に適したシステムが本質的な部分である。同時に，効率的かつ高感度な超音波検出のために，撮像装置は音響結合を提供しなければならない。

本発明は，手持ち式断層光音響プローブ及び対応する断層光音響撮像方法の新規な設計に関する。好適な実施例は，照明領域が超音波検出視野と重複して良好なコントラストの画像が得られるように設計される。さらに，画像歪（ａｒｔｉｆａｃｔ）の主な原因である撮像面外波を抑圧しつつ，最適な光学及び音響の結合を得るために液体室（ｌｉｑｕｉｄ ｃｈａｍｂｅｒ）が提供される。

好適な実施例において，手持ち式装置は容器を備え，容器には陥凹部並びに照射ユニット及び検出器ユニットが設けられ，対象体から画像を取得する際，容器が対象体に向かって，及び／又は遠ざかるように移動できるように，容器はキャリアの上又は内部に移動可能に取り付けられており，関心領域の位置，特に検出器素子の法線の交点又は交差領域，及び／又は対象体の照射領域は変更できる。このようにして，手持ち式装置自体を対象体に対して移動させる必要なく，対象体の上又は内部の種々の深度の種々の領域から高品質光音響断層画像を取得することができる。後者は画像取得処理の際の手持ち式装置の取扱いを相当容易にする。

更なる好適な実施例において，陥凹部はカバーエレメントを備え，特に該カバーエレメントで密閉されて，陥凹部がカバーエレメントと共に空洞を構成し，空洞は結合媒質，特に水が入っている。この実施例においては，陥凹部が閉じた空洞の第１部を成し，カバーエレメントが第２部を成す。空洞は，対象体から発せられ，カバーエレメントを通過し，検出器素子に入射する音響波の反射が最小化又は除去される音響インピーダンスを有する結合媒質で満たされる。また，結合媒質は，照射ユニットから現れて陥凹部に入り，カバーエレメントを通過し，対象体に入る電磁放射の反射が最小化又は除去される屈折率を有することが望ましい。音響インピーダンス及び／又は結合媒質の屈折率は，対象体の音響インピーダンス及び／又は屈折率に等しいか，近いことが望ましい。この実施例において，照射ユニット及び検出器ユニットが統合されている陥凹部はまた，結合媒質を入れる容器を構成する。この実施例は手持ち式装置の非常に小型の設計を表し，したがって，高品質光音響画像が得られる手持ち式応用において特に有利である。

対象体の関心領域，特に検出器素子の法線の交点又は交差領域は，カバーエレメントの周囲，又はカバーエレメントを超えたところにあることが望ましい。代替として，又は追加として，対象体の照射領域はカバーエレメントの周囲又はカバーエレメントを超えたところにある。この実施例によれば，対象体の表面又は対象体の内部から，単純かつ確実に高品質断層画像を得ることができる。

好適には，カバーエレメントは，画像を対象体から取得する際，カバーエレメントの少なくとも一部が対象体と接触するように配置及び／又は設計されることが好ましい。すなわち，光音響画像が対象体から取得されるとき，手持ち式装置は，カバーエレメントが調査下の対象体の表面に接触するように，調査下の対象体の上に配置される。

特に好適な実施例において，カバーエレメントは機械的に可撓性のエレメント，特に膜又は薄膜である。その可撓性によって，カバーエレメントの形状は調査下の対象体の表面に容易に適応させることができる。これによって，手持ち式装置の遠端と対象体との密着が達成され，これは，一方で照射ユニットと検出器ユニットとの間，他方では照射ユニットと対象体と間の良好な光学的及び音響的な結合を保証する。これによって高品質画像の取得が更に保証される。

カバーエレメントの少なくとも一部は凸状，特にクッション様の形状をしていることが好ましい。特に，カバーエレメントが機械的に可撓性であり，空洞が結合媒質で満たされているとき，カバーエレメントはクッション様の振舞を示し，それによって調査下の対象体の種々の表面形状に，特に確実に，容易に適応する。上述の利点も同様に当てはまる。

本発明の更なる実施例によれば，結合媒質を陥凹部に出し入れするための少なくとも一つの搬送ユニットが提供される。搬送ユニットは，ポンプを介して結合媒質で満たされた貯蔵槽へ接続している管又はパイプを有することが好ましい。連続的に結合媒質を循環させる，すなわち，陥凹部から媒質を除去し，貯蔵槽から陥凹部に媒質を搬送することによって，陥凹部内の結合媒質内で放出されるガス泡が効率的に除去されることが望ましい。結果として，音響の散乱，減衰及び反射のような音響波の検出に関するガス泡の不利な影響を効率的に避けて，簡単かつ効率的に高画像品質を保証することができる。

更なる好適な実施例によれば，検出器素子の配列は，検出器素子の湾曲した配列又は検出器素子の二次元配列である。湾曲した配列の場合，検出器素子は弧又は弓，特に円弧に沿って配置され，配列内の検出器素子の面法線はそれぞれ，弧又は円の曲率中心で交差する。このようにして，検出器素子は，曲率中心の周りにある対象体の上又は内部の領域からの音響波は効率よく収集する。例えば，検出器素子が球状の湾曲した二次元面，特に凹面及び／又はキャロット（ｃａｌｏｔｔｅ）に沿って配置されているとき，検出器素子は球の中心の周りにある物体の領域から音響波を収集する。

陥凹部は少なくとも一つの湾曲した，特に凹状の面を有するか，及び／又は該面から成ることが好ましい。追加として又は代替として，検出器素子の湾曲した配列が陥凹部の湾曲面に設けられるか，及び／又は陥凹部の湾曲面の一部を構成する。追加として又は代替として，照射ユニットが陥凹部の湾曲面に設けられる。これらの手段のうち１又は複数によって，手持ち式装置で取得される光音響画像の品質に不利に影響することなく，非常に小型に設計された手持ち式装置が達成される。

更なる好適な実施例によれば，陥凹部の湾曲面の少なくとも一部は，検出器素子の配列に向かう，陥凹部の湾曲面に入射する音響波の反射が減少又は避けられるように，特定の形状で設計される。このようにして，対象体から直接発せられる直接音響波だけが検出器素子によって検出され，陥凹部の表面で反射された間接音響波の検出が効率的に減少又は除去されることが保証される。

本発明の更なる好適な実施例において，検出器素子の配列の形状，特に曲率，及び／又はサイズ，及び／又は撮像範囲角度（ａｎｇｕｌａｒ ｃｏｖｅｒａｇｅ）は，対象体のサイズ，及び／又は対象体の関心領域に依存する。このようにして，任意の種類の対象体，例えば，人体の大きな領域又は小さな組織標本に関して，対象体の撮像領域の周囲の可能な限り広い立体角度範囲で，検出器素子の配列によって，音響波が検出される。検出器素子の検出された光音響応答，すなわち音響波を増加させ，音響屈折及び表面不整合の影響を最小限にするため，検出器素子の配列の形状によって，撮像領域に対する個々の検出器素子の方向を最適化し，及び／又は上記の領域からの検出器素子の距離を最小化することができる。

本発明の更なる利点，特徴及び実施例は，次の図面に関する以降の説明から明らかになるであろう。

本発明による手持ち式装置の第１実施例の側断面図である。 本発明による手持ち式装置の第１実施例の前面図である。 本発明による手持ち式装置の第２実施例の側断面図である。 本発明による手持ち式装置の第３実施例の前面図である。 本発明による手持ち式装置の第４実施例の側断面図である。 本発明による手持ち式装置の第５実施例の側断面図である。 本発明による手持ち式装置の第６実施例の側断面図である。 本発明による手持ち式装置の第６実施例の前面図である。 第１動作状態における本発明による手持ち式装置の第６実施例の側断面図である。 第２動作状態における本発明による手持ち式装置の第６実施例の側断面図である。 本発明による手持ち式装置の第１プロトタイプの例の側断面図である。 本発明による手持ち式装置の第１プロトタイプの例の透視図である。 本発明による手持ち式装置の第２プロトタイプの例の側断面図である。 本発明による手持ち式装置の第２プロトタイプの例の透視図である。

図１は，本発明による手持ち式装置１０の第１実施例の側断面図である。手持ち式装置１０は，面１７を有する陥凹部１２が設けられた容器１１を備える。容器１１は金属でできていることが望ましい。容器１１内の陥凹部１２は球の一部，特にキャロット，又は楕円体の一部の形状を有する。

陥凹部１２には超音波検出器素子１４の配列が設けられる。所与の例においては，配列１４内の検出器素子は陥凹部１２の面１７の上又は面に沿って配置される。図から明らかなように，配列は陥凹部１２の底の領域に設けられる。検出器素子の配列１４は線形配列であることが望ましい。

陥凹部１２は，ファイバ束１６の端面が設けられた開口部を有する。ファイバ束１６の端面は，ファイバ束の個々のファイバ１７の複数の端面を含み，そのうちいくつかのファイバ１７だけが図１に示されている。ファイバ１７は光源（図示していない），特にレーザと接続されている。

陥凹部１２には二つの穴１３及び１３’が設けられており，その穴を通じて液体，特に音響及び／又は光学の結合媒質が陥凹部１２に満たされ，及び／又は陥凹部１２から吸い出される。液体は，管又は通路のような搬送手段１５及び１５’によって，それぞれ穴１３及び１３’を通って搬送される。結合媒質は貯蔵槽（図示していない）から，第１搬送手段１５（右矢印）及び第１穴１３を介して陥凹部１２に搬送され，陥凹部１２にある結合媒質は第２穴１３’及び第２搬送手段１５’（左矢印）を介して陥凹部１２から吸い出され，貯蔵槽に戻されることが好ましい。このようにして，結合媒質の連続的な循環が達成され，それによって，陥凹部１２にある結合媒質内で発生する泡が効率的に除去される。

陥凹部１２が気密及び／又は液密に密閉され，結合媒質を入れた閉じた空洞が得られるように，陥凹部１２の開放端に，可撓性膜１８を有する容器１１が設けられる。

空洞を満たしている結合媒質及び膜１８の可撓性によって，後者は，図１に示すようにわずかに湾曲した，特に凸の形状を示す。

図２は，本発明による手持ち式装置１０の第１実施例の全面図である。明瞭にするため，膜１８（図１参照）は図２には示していない。

この図における陥凹部１２の楕円形及び図１の側面図に示す円形から明らかなように，第１実施例の陥凹部１２は楕円又は楕円様の物体の一部の形態をしている。また，図２から明らかなように，検出器素子の配列１４は，例えば１２８又は２５６個の直線に沿って並んだ個別検出器素子の線形配列である。

ファイバ束１６の端面は，検出器素子の配列１４から一定の横方向オフセットを有して，陥凹部１２に配置されている。穴１３及び１３’についても同様であり，それぞれの穴を通じて結合媒質が陥凹部へ，又は陥凹部から導かれる。

図３は，本発明による手持ち式装置１０の第２実施例の側断面図である。図１及び２に示した第１実施例と異なり，配列１４内の検出器素子は陥凹部１２の面１７には配置されず，検出器素子の配列１４は陥凹部１２の面の一部を成している。これは，陥凹部１２の面１７に配列１４が組み込まれた更なる陥凹部を設けることによって達成されることが好ましい。配列１４の複数の検出器素子の面は，図３に示すとおり，陥凹部１２の面１７と揃うことが望ましい。この実施例においては，配列１４は陥凹部１２の面１７の一部を成す。

ファイバ束１６の端面，穴１３及び１３’，搬送手段（図示していない）及び膜１８，並びに空洞を満たしている結合媒質に関しては，図１及び２に関してした説明が同様に適用される。

図４は，本発明による手持ち式装置１０の第３実施例の前面図である。この実施例においては，検出器素子の配列１４は検出器素子の湾曲した二次元配列であり，複数の検出器素子が，輪郭が好適には例えば楕円の形態をしている湾曲面に沿って配置されている。

図１〜３に示した第１及び第２の実施例のように，図４に示す第３実施例の二次元配列内の検出器素子は，陥凹部１２の面１７の上又は面に沿って配置してもよいし，陥凹部１２の面１７の一部に組み込まれ，若しくは一部を成してもよい。それ以外は，図１〜３に関してした説明が同様に適用される。

図５は，本発明による手持ち式装置１０の第４実施例の側断面図である。

またこの実施例においては，検出器素子の配列１４は容器１１内の陥凹部１２の面１７の底の領域に配置されているか，又は面に統合されており，配列１４内の検出器素子は面１７の方向と揃っている。この実施例における陥凹部１２の深さは，図１及び３に示した実施例の陥凹部の深さより小さい。この点を除けば，図１〜４についてした説明が同様に適用される。

手持ち式装置１０の遠端は調査下の対象体の湾曲面９と接触している。容器１１の結合媒質で満たされた陥凹部１２を密閉する膜１８の機械的可撓性によって，膜は対象体の表面９の形状に容易に適応する。このようにして，手持ち式装置１０を調査下の対象体の上に非常に安定して配置できることが保証される。

配列１４内の検出器素子の超音波に対する感度は，対象体の画像が取得される関心領域を規定する焦点又は焦点領域に合焦される。所与の実施例においては，配列１４内の検出器素子それぞれの面法線２１は交点Ｐで交差する。明瞭にするため，本図には三本の面法線２１だけが示されている。対象体内の関心領域を規定するために，すべての面法線２１が交点Ｐで交差する必要はない。唯一の本質的な条件は，配列内の検出器素子の面法線２１が関心領域に向けられていることである。

図示した実施例において，ファイバ束１６の端面から放射される光は平べったい円錐形を形成しており，その境界を破線で示す。配列１４内の検出器素子の面法線２１の交点Ｐは，光束１６から発せられ，対象体の表面９に入射する光円錐２０内に入ることが望ましい。

上述のとおり，可撓性膜１８によって手持ち式装置１０は調査下の対象体の上に非常に安定して配置することができる。さらに，膜１８は手持ち式装置１０を対象体に対して，すなわち，対象体の表面９に沿って，及び／又は対象体の表面９に向かって，若しくは遠ざかるように，容易に移動させることができる。したがって，手持ち式装置１０を対象体の表面９に沿って，及び／又は対象体の表面９に向かって，若しくは遠ざかるように移動させることによって，検出器素子の面法線２１の方向，及び／又は光束１６から放射される光の円錐２０によって規定される，対象体の上又は内部の関心領域を容易かつ確実に規定することができる。

追加として又は代替として，対象体の画像を取得する対象体の上又は内部の関心領域は，調査下の対象体の表面９からの検出器素子の配列１４の距離，及び／又はファイバ束１６の端面からの距離を変化させることによって規定してもよい。

図６は，本発明による手持ち式装置１０の第５実施例の側断面図であって，この実施例によって，対象体の上又は内部の関心領域は，対象体から検出器素子の配列１４までの距離を変更することによって変えることができる。このため，配列１４は陥凹部１２に移動可能に取り付けられる。配列１４を前後に，すなわち対象体から遠ざかって，又は向かって（双矢印参照）移動させることができる移動機構１９を設けることが好ましい。図６の表現においては，移動機構１９は容器１１内に設けられた案内に移動可能に取り付けられた一つの棒によって概略示されている。もちろん，配列１４の前後移動を実現するために，更なる，より複雑な移動機構１９を設けてもよい。

追加として又は代替として，ファイバ束１６の端面から発せられる光の円錐２０が対象体に向かって，及び／又は遠ざかるように移動できるように，ファイバ束１６の端面もまた，陥凹部１２に移動可能に取り付けてよい。

手持ち式装置１０の残りの部品及び機能，特に膜１８，搬送手段，交点Ｐ及び光円錐２０に関しては，図１〜５の実施例に関して上述した説明が同様に適用される。

図７は，本発明による手持ち式装置１０の第６実施例の側断面図であって，この実施例によれば，対象体からの検出器素子の配列１４の距離及びファイバ束１６の端面の距離を変更することによって，対象体の上又は内部の関心領域を変えることができる。このため，容器１１を対応する移動機構（図示していない）によって前後（双矢印参照）に移動できるように，容器１１が移動可能，好適には摺動可能に取り付けられるキャリア２２が備えられる。図８は，対応する本発明の第６実施例の前面図である。図から明らかなように，キャリア２２は，容器１１の前後移動を制限することなく，人が手で手持ち式装置１０を容易につかむことができるように，容器１１を囲む。手持ち式装置１０の残りの部品及び機能，特に膜１８，搬送手段，交点Ｐ及び光円錐２０に関しては，図１〜６の実施例に関して上述した説明が同様に適用される。

図９は，第１動作状態にある本発明による手持ち式装置１０の第６実施例の側断面図であって，移動可能に取り付けられた容器１１がキャリア２２及び対象体８に対して第１位置にある。図５に示した実施例によれば，線形二次元配列１４内の検出器素子の面法線２１は，対象体８内の第１深度ｄ１に，膜１８を超えて位置する交点Ｐで交差する。交点Ｐは検出器素子の配列１４の曲率中心にある。例えば配列１４が球面状をしているとき，交点Ｐは球の中心にある。

さらに，交点Ｐは対象体８の照明された領域，すなわち，ファイバ束１６の端面から発せられる光ビームの円錐２０の中にある。図示した例において，円錐２０はわずかに収束する光ビームである。代替として，任意のほかの種類の光ビーム，例えば，鉛筆のような平行光ビーム２０’又は図５に示すようなわずかに発散する円錐もあり得る。

容器１１を対象体８から遠ざかるように（矢印参照）移動させることによって，交点Ｐ及び円錐２０又は２０’はそれぞれ，対象体８の中で対象体８の中の第２深度ｄ２に移動し，ここで第２深度ｄ２は第１深度ｄ１よりも小さい。これは，第２動作状態にある本発明による手持ち式装置１０の第６実施例の側断面図を示す図１０に示されている。手持ち式装置１０の残りの部品及び機能に関しては，図１〜９の実施例に関して上述した説明が同様に適用される。

図９及び１０に示した実施例において，膜１８はキャリア２２に備えられ，陥凹部１２と共に，結合媒質で満たされた空洞を形成する。代替として，図１，３及び５に示した実施例のように，膜１８は対象体８に向かって，及び／又は遠ざかるように容器１１と共に移動するように，容器１１に貼り付けてもよい。

図１１は，本発明による手持ち式装置１０の第１プロトタイプの例の側断面図である。図１２は，本発明による手持ち式装置１０の第１プロトタイプの例の透視図である。

装置１０は，高周波円筒焦点断層超音波トランスジューサ配列１ａ〜１ｃと，ファイバ束２ａ及び２ｃと，液体充てん機構３ａ〜３ｃと，結合膜４と，ケース７と，ケース７内に設けられた陥凹部６とを備える。

トランスジューサ配列は，圧電複合材料感知面１ａと，トランスジューサ配列のケーシング１ｂと，トランスジューサ配列内の個々のトランスジューサと接続された電気ケーブル１ｃとを備える。トランスジューサ配列の感知面１ａはケース７の陥凹部６に設けられる。ファイバ束はそれぞれ，フェルール２ａと，複数の多モードファイバを含むファイバケーブルとを備える。液体充てん機構は室（ｃｈａｍｂｅｒ）の通路出口３ａと，室筐体を通過する二つの通路３ｂと，二つのパイプコネクタと，弁３ｃとを備え，第１出口は室に液体を入れるために設けられ，第２出口は残留ガスを除去するために設けられる。

電磁放射，特に光はファイバケーブル２ｂそれぞれの遠端から発せられ，フェルール２ａに対して同軸状に延びるわずかに平べったい円錐５の形態をしている。円錐５は組織面（図示していない）を照明する光ビームを表す。

装置１０は，ほとんどが凸状をした人体の種々の部分，例えば，特に肢，胴又は首に都合よく接近できるように特に設計される。

複数の円筒焦点検出器を含む超音波配列１ａ〜１ｃは，好適には金属又はプラスチックでできたケース７を用いて四つの光導波路２ａ及び２ｂと共に組み立てられる。ケース７の前面，すなわち手持ち式装置１０の遠端には，液体，特に音響及び／又は光学の結合媒質で満たされ，膜４（明瞭にするため，図１２には示していない）によって密閉された室を形成するために，陥凹部６が設けられている。陥凹部６は密閉膜４と共に，結合媒質で満たされた閉空洞を形成する。

膜４は，ファイバケーブル２ｂから発せられる電磁放射，特に光の少なくとも一部に対して透明であることが好ましい。膜４は，組織の音響特性に音響的に整合することが好ましい。

手持ち式装置１０の前開口部，すなわち，膜４で密閉された陥凹部６の開放端は，組織と接触するように設計される。可撓性又は代替として剛性の膜４は凹状とみなすことができるように設計され，この形状は所与の検出器配置に対する放射状の超音波伝ぱに最適である。ケース７の前枠を交換することによって，アセンブリ内で別の形態の膜４を用いてもよい。

図示した実施例において，ケース７は可撓性膜４で密閉された凹み（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）４ａを有し，凹み４ａの領域内の膜４の一部が凹みを呈する。膜４の機械的可撓性によって，膜４の凹みの形態は対象体の表面曲率に従う。このようにして，対象体は膜の凹みに安全かつ確実に配置され，照射光円錐５で照明することができる。

光伝達システムは，四つのフェルール２ａに囲まれた６４０本の多モードファイバからなるファイバ束を備える。このファイバは，膜に付着した組織面に照明を伝達する。使用されるファイバのコアの直径及び二つのクラッドはそれぞれ，１８９，１及び２００μｍである。

光導波路２ａ及び２ｂと，超音波トランスジューサの配列１ａと，膜４のアセンブリは，屈折率整合液用の室が形成されているケースに固定されている。上述の液は，調査下の組織に類似した音響特性を有することが好ましい。さらに，励起放射を吸収しないことが好ましい。

ケース７に設けられた陥凹部６は半球状をしている。良好な光反射を得るために，表面は研磨されていることが望ましい。このようにして，組織面又は膜４から反射した電磁放射は，より高い照明効率，より良い信号対雑音比，及びしたがってより良い画像品質が得られるように，撮像された関心領域に導かれる。

図１３は，本発明による手持ち式装置１０の第２プロトタイプの例の側断面図である。図１４は，本発明による手持ち式装置１０の第２プロトタイプの例の透視図である。

上記の好適に湾曲した，又は二次元のトランスジューサ配列１ａと光ファイバ束２ｂとは重ねられて，二つの部分からなる金属ケーシング７に包まれる。配列１ａは，弧，好適には円弧に沿って配列された１２８個のトランスジューサ素子からなり，素子が配置されている弧の中心に円筒状に合焦される。すなわち，トランスジューサ素子それぞれの面法線（図示していない）は，弧の中心，又は，弧若しくは曲率の中心の周囲の領域内で交差する。

ファイバ束２ｂは，直径２８３μｍのコア及び直径３００μｍのクラッドを有する２５６本の個別多モードファイバからなる。ファイバの先端は，光ビーム５を対象体の上又は内部の撮像される関心領域に向けるために，フェルール（図示していない）及びトランスジューサ素子の切羽面に対する法線に対して３３°曲げられる。

液で満たされた陥凹部６及び撮像される対象体の間の結合膜４は，半剛性プラスチックでできていることが好ましい。膜の面は，ケーシング７の凸面に感圧性接着剤で糊付けされることが好ましい。

図１４に示した手持ち式装置１０はまた，液体を陥凹部６から除去し，液体を陥凹部６に再導入する液体再循環器を備えてもよい。図１〜１２に示した実施例によれば，対応する陥凹部６の穴と，液体，特に結合媒質を陥凹部６との間で搬送する適切な搬送手段を備える必要があろう。

さらに，図１〜１４について説明した実施例は，陥凹部６及び１２にそれぞれ入れられた液体の温度を制御する液温制御ユニット，液体からガスを除去する脱ガス器，及び／又は個々の放射パルスのエネルギを測定する光検出器を更に備えてもよい。上述のファイバ束２ｂ又は１６それぞれの後に，合焦若しくはコリメート用のレンズ又はプリズムがあってもよい。

明示的には言及しなかったが，配列１ａが調査下の対象体に向かって，及び／又は遠ざかるように移動し，それによってトランスジューサ素子と対象体，したがって対象体の上又は内部の関心領域との距離を変えることができるように，図１１〜１４に示した実施例のケーシング１ｂをトランスジューサ配列１ａと共にケース７に移動可能に取り付けてもよい。このため，トランスジューサ配列１ａ及び／又は照明ユニット２ｂ，すなわちファイバ束の端２ｂを図６，９又は１０のそれぞれ示した移動機構１９に類似して前後に移動させるための移動機構が提供される。図５，６，９及び１０に関して，特に面法線２１の交点Ｐ及び光円錐２０に関して上述した説明は同様に適用される。

１ａ，１ｂ，１ｃ 超音波素子配列
２ａ，２ｂ，１６ ファイバ束
７ ケーシング
８ 対象体
１０ 手持ち式装置
１１ 容器
６，１２ 陥凹部
１４ 検出器素子配列
１７ 表面
４，１８ 膜
１９ 移動機構
２０ 光円錐

Claims (15)

1. 対象体（８）の光音響撮像のための手持ち式装置（１０）であって，
   前記対象体（８）を電磁放射（５，２０），特に光で照射する照射ユニット（２ｂ，１６）と，
   電磁放射（５，２０）で照射したとき，前記対象体（８）内に発生する音響波，特に超音波を検出する，検出器素子の配列を有する検出器ユニット（１ａ，１４）とを備え，
   前記照射ユニット（２ｂ，１６）及び前記検出器素子の配列が設けられる陥凹部（６，１２）であって，前記検出器素子の少なくとも一部の面法線（２１）が前記対象体（８）の上又は内部の関心領域に向けられるように，前記検出器素子が配置される陥凹部を特徴とする，手持ち式装置。
2. 前記照射ユニット（１６）及び前記検出器ユニット（１４）と共に前記陥凹部（１２）が設けられた容器（１１）と，
   キャリア（２２）であって，特に画像を前記対象体（８）から取得するとき，前記容器（１１）が，前記対象体（６）に向かって，及び／又は前記対象体（８）から遠ざかるように移動できるように，前記キャリアの上又は中に移動可能に取り付けられ，前記関心領域及び／又は前記対象体（８）の照射された領域の位置を変えることができる，キャリアと，を備える，請求項１に記載の手持ち式装置。
3. 前記陥凹部（６，１２）にカバーエレメント（４，１８）が設けられ，特に該カバーエレメントで密閉されて，前記陥凹部（６，１２）が前記カバーエレメント（４，１８）と共に空洞を構成し，該空洞が結合媒質，特に水を収容する，請求項１又は２に記載の手持ち式装置。
4. 前記対象体（８）の前記関心領域は前記カバーエレメント（４，１８）の周囲に，又は前記カバーエレメント（４，１８）を超えて存在する，請求項３に記載の手持ち式装置。
5. 前記カバーエレメント（４，１８）は機械的に可撓性のエレメント，特に膜又は薄膜である，請求項３又は４に記載の手持ち式装置。
6. 前記カバーエレメント（４，１８）の少なくとも一部が凸状，特にクッション様の形状をしている，請求項３〜５のいずれか一項に記載の手持ち式装置。
7. 前記カバーエレメント（４，１８）は，画像を前記対象体（８）から取得する際に，前記カバーエレメント（４，１８）の少なくとも一部が前記対象体（８，９）に接触するように配置及び／又は設計されている，請求項３〜６のいずれか一項に記載の手持ち式装置。
8. 前記結合媒質を前記陥凹部（６，１２）に，及び／又は前記陥凹部から搬送するために，少なくとも一つの搬送ユニット（３ｂ，１５，１５’）を設けた，請求項３〜７のいずれか一項に記載の手持ち式装置。
9. 前記検出器素子の配列（１ａ，１４）は検出器素子の湾曲した配列である，請求項１〜８のいずれか一項に記載の手持ち式装置。
10. 前記陥凹部（１２）は，少なくとも一つの湾曲した，特に凹状の面（１７）を有するか，及び／又は少なくとも一つの湾曲した，特に凹状の面で構成されている，請求項１〜９のいずれか一項に記載の手持ち式装置。
11. 検出器素子の前記湾曲した配列（１４）は，前記陥凹部（１２）の前記湾曲した面（１７）に設けられるか，及び／又は前記陥凹部（１２）の前記湾曲した面（１７）の一部を成す，請求項９及び１０に記載の手持ち式装置。
12. 前記照射ユニット（１６）は，前記陥凹部（１２）の前記湾曲した面（１７）に設けられる，請求項１０又は１１に記載の手持ち式装置。
13. 前記陥凹部（１２）の前記湾曲した面（１７）の少なくとも一部は，前記検出器素子の配列（１４）に向かう，前記陥凹部（１２）の前記湾曲した面（１７）に入射する音響波の反射が減少又は避けられるように設計，特に形成される，請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の手持ち式装置。
14. 前記検出器素子の配列（１４）の形状，特に曲率，及び／又はサイズ，及び／又は撮像範囲角度は，前記対象体（８）のサイズ及び／又は前記対象体（８）の前記関心領域に依存する，請求項１〜１３のいずれか一項に記載の手持ち式装置。
15. 対象体（８）の光音響撮像の方法であって，
    照射ユニット（２ｂ，１６）によって，前記対象体（８）を電磁放射（５，２０），特に光で照射するステップと，
    電磁放射（５，２０）で照射したとき，前記対象体（８）内に発生する音響波，特に超音波を検出器素子の配列（１ａ，１４）で検出するステップと，を有し，
    前記照射ユニット（２ｂ，１６）及び前記検出器素子の配列（１ａ，１４）が陥凹部（６，１２）に設けられ，前記検出器素子の少なくとも一部の面法線（２１）が前記対象体（８）の上又は内部の関心領域に向けられるように，前記検出器素子が前記陥凹部（６，１２）に配置される，方法。

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