JPS5932852A - 非破壊検査法及びダイアフアノスコピイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非破壊検査、詳細には、身体の侵食もイオン化
放射の使用も必要としない医学診断法に係る。一層詳細
には、本発明はトランスイルミネーション装置、特に対
象に複数の波長で光を順次に通過させ、異る波長での対
象内の各点に於ける吸収の大きさを表すディスプレイを
形成するための装置に係る。従って本発明の一般的な目
的は、かかる性格の新規にして目改良された方法及び装
置を提供することである。

用途を限定さねる訳ではないが、本発明は乳房検査装置
及び方法としく特に有意義である。現在、医師による触
診以外には乳癌を診断するために患者特に５０才台以下
の患者のルーチン・スクリーニング用に用いられる満足
な診断法は存在しない。現在最も広く用いられている診
断法はマンモグラフィ「乳房撮影法」であるが、この方
法はイオン化即ちＸ線放射を用いる必要があるので、触
診により明らかな以上が発見された後にのみ用いられる
のが普通である。

利用可能な他の非侵襲的検査法はリーモグラフｒ及びエ
コーグラィを含んでいる。これらの方法は何れもその有
用性が非常に制限されているので、マンモグラィの使用
を通じて得られた情報を補足するのに用いられるケース
が大部分である。

異常を診断するために、トランスイルミネーション即ら
組織を通る光の通過を利用することも提案されている。

トランスイルミネーションの方法及び装置については米
国特許（第３，１２７，１１５号第３，３７１，２０２
号、第３，５２７，９３２号、第３，６７４，００８号
、第３，７１１，７００号、第３，７３２，４１６号，
第３，７６９，９６３号、第４，０７７，３９９号、第
４、２１２，３０６号及び第４，２８６，６０２号明細
用に開示されている。ダイアファノフラィまたはダイア
ファノスコピィとしても知られているトランスイルミネ
ーションはロシア特許第２７９，８７９号及び第５９１
，１７８号明細書にも、Ｊ、Ｒａｄｉｌｌ　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｌ、１９７２年、第５３巻、第４月、第２９７〜３
０６頁に記載のＣ．Ｇｒｏｓ他による論文”Ｄｉａｐｈ
ａｎｏｌｏｇｉｅ　ｍａｍｍａｉｒｅ”にもＳｅｎｏｌ
ｏｇｉａ、１９７８年６月、第２号、第６９〜７１頁に
記載のＣ．ＤｉＭａｇｇｉｏ他による論文”Ｅ！ｌ−）
７＝３Ｑ６頁に記載のＧ、ｔｕｄｅ　ｄｉｐｈａｎｏｓ
ｃｏｐｉｑｕｅ　ｄｅｓ　ａｌｐｅｒａｔｉｏｎ　ｄｙ
ｓｔｒｏｐｈｉｑｕｅｓ　ｄｕｓｅｉｎ”にも開示され
ている。前記の他の非侵襲的検査法に対するトランスイ
ルミネーシ ョンの利点は米国特許第４，２８６，６０
２号明細書に詳細に説明されている。

トランスイルミネーションを用いる最初の試みは検査対
象の組織を通過した光の目視観察によるものであったが
、これらの試みは不成功であった。

何故ならば、人間の目は人体組織を通過する波長即ち主
に６００〜１５００ｎｍの範囲の波長に対して高感度で
ないからである。６００ｎｍ以下の波長を有する光は人
体組織に大部分吸収され、他方１５００ｎｍ以上の波長
を有する光は人体組織中の水により大部分吸収される。

検査を暗室内で行わなければならにことは、黙視観察に
より有効な情報を得ることを一層困難にする。何故なら
ば、周知のように、関心のある範囲内の波長を有する光
に対する目の感度は暗い環境内では減少するからである
。

目視観察に付随する主要な問題点は、赤外線に対して感
度を有するフィルムが利用可能になった時に克服された
。しかし、赤外線フィルムを用いる写真法の使用は、Ｘ
線の使用と同様に、実時間での情報を提供しない。更に
、組織内のすべての範囲が観察されることを保証するた
めに、光源及び検査対象組織が操作されなければならな
い。また、もし種々の視角から観察する必要があれば、
フィルム上に撮像を行う検査では多数回の撮像を行わな
ければならないので非常に時間がかかる。

また、最初に撮像した像を現像し目観察した後に、追加
的な撮像を行う必要も生じ得る。

最近の改良されたトランスイルミネーション法では、赤
色及び近赤外領域即５６００〜１２００ｎｍの範囲の光
に感度を有するＴＶカメラを用いている。ＴＶカメラの
使用は実時間撮像を可能にし、マンモグラフィを通じて
得られる結果と比肩可能であると信ぜられるられる結果
を与え、しかもイオン化放射を使用していない。それに
も拘らず、現在利用可能なトランスイルミネーション装
置の能力を向上すること、特に組織変位により特徴付け
られる像を形成すること、即ち照射されている組織のタ
イプを示す出力情報を得られるようにすることが希望さ
れている。

本発明は新規にして且改良されたトランスイルミネーシ
ョン法、特に身体組織の検査によく適したた方法、及び
この新規な方法を実施するための装置を含んでいる。本
発明によれば、検査される組織または他の対象は異る波
長の光で順次に照射される。各照射波長で組織を通過す
る光に対応する情報が記憶され、記憶された情報は、照
射された組織の吸収特性を表す像を形成するために順次
に用いられる。

本発明による装置は異る周波数または予め選択された異
る周波数帯域内での光を発生するトランスイルミネーシ
ョン光源を含んでいる。一つの実施態様によれば、この
光源は赤色及び近赤外領域の光を発生する。検査対象組
織は異る周波数の光により順次に照射される。組織を通
過した光は、光源と同期化されているビデオカメラによ
り検出される。カメラの出力は順次に異る波長の光によ
り照射された組織の像に対応する一連の信号である。こ
れらのビデオ信号に別々に記憶され、複合像を形成する
ために順次に用いられる。

また、二つの別々の周波数帯域の光により組織が交互に
照射される好ましい実施例によれば、記憶された像に対
応する情報が次のようなディスプレイ、即ちディスプレ
イの各点が対応する点で組織を通過した各周波数帯域内
の光の比を示す情報を含むようなディスプレイを形成す
るのに用いられる。こうして、例えば、各比に色が割り
当てられ、多色の像が形成される。

以下の図面のによる説明から当業者により本発明は一層
良く理解され、またその多くの目的及び特徴が明らかに
なろう。

さて図面を参照すると、開示されている実施例では、赤
色及び近赤外スペクトル内の光が人体組織を照射するた
めに用いられている。選定された異なる波長の光は波長
及び組織タイプの関数として組織により吸収されること
になる。本発明の一つの実施例によれば、”白色”光が
一対のストロボ光源１０及び１２により発生される。ス
トロボ光源１０及び１２は、赤色及び近赤外領域を含む
比較的広いスペクトルで発光するフラッシュランプを含
んでいる。ストロボ光線１０及び１２は市販品として入
手可能なキセノン・フラッシュチューブを含んでいて良
い。ストロボ光源１０及び１２は、入力司令に応答して
トリガーパルスをフラッシュチューブに与え、それによ
りチューブ内の気体をイオン化させチューブを通じてコ
ンデンサを放電さけて短時間の光パルスを発生させる電
源１４及び１６によりそれぞれ制御されている。本発明
の一つの実施例によれば、ストロボ光源１０及び１２に
より発生される光パルスの継続時間は１０μｓであり、
またランプの出力は１０であった。

ストロボ光源１０及び１２により発せられた光は、光の
焦点をそれぞれ光ファイバ束２２及び２４の端部に結ぶ
集光レンズ系１８及び２０によりそれぞれ集められる。

フィルタ２６及び２８がストロボ光源１０及び１２のそ
れぞれとそれに組み合わされている光ファイバ束２２及
び２４との間の光路内に配置されている。フィルタ２６
は、ここに説明する実施例では、６５０〜７５０ｎｍ即
ち赤色領域内の波長のみを通過させる。フィルタ２８は
７５０〜８５０ｎｍ即ち近赤外線領域内の光のみを通過
させる。光ファイバ束２２及び２４は単一の東３０とし
て組み合わされている。乳房を検査する際、図面に示さ
れているように、光ファイバ束３０の自由端がトランス
イルミネーション光源として皮膚に接触するようにおか
れる。後で一層詳細に説明するように、ストロボ光源１
０及び１２はビデオシステムと同期して交互に不勢され
、それにより検査対象組織が最初は赤色の光で、次いで
近赤外領域内の光で照射される。

トランスイルミネーションの間、ビデオカメラ３２は乳
房または他の検査対象に焦点を合わされている。ここに
説明する実施例では、カメラ３２は６５０ｎｍから９０
０ｎｍまでの領域の光に応答するシリコン・フェース・
プレート管を含んでいる。

カメラ管は、例えば、商標”Ｕｔｒｉｃｏｎ”でＲＣＡ
から入手可能なシリコン・ダイオードアレイ形式の装置
を含んでいて良い。カメラ３２により受信される光の短
いバーストは種々の度合でビデオカメラ管の表面に放電
を生じさせる。電子ビームによる管表面の操作が、通常
の仕方で、ビデオ出力信号を生ずる。このアナログ出力
信号はアナログ−ディジタル変換器３４に入力として与
えられる。変換器３４によりディジタル符号に変換され
た信号は交互にスイッチ３６を介して一対のフレームメ
モリ３８及び４０に与えられる。メモリ３８及び４０は
、例えば、各絵本に対して８ビットのメモリを有するダ
イナミックメモリ素子を含んでいて良い。

以上に説明した回路の動作は制御ロジック４２より制御
されている。制御ロジック４２は、クロック、ダウンカ
ウンタ及びゲートを含んであり、カメラ３２に垂直及び
水平同期信号を与える。こうして、第２図を参照すると
、カメラ３２内の電子ビームの最初の垂直帰線時間の間
、制御ロジック４２はゲーティングパルス１４′を電源
１４に与え、ストロボ光源１０のフロッシュチューブを
発光させ、それにより数μｓ継続する光のバーストを生
じさせる。前記のように、光は集光レンズ系１８により
集められ、フィルタ２６により濾波され、それにより得
られた”赤色”光が患者と接触している光ファイバ束３
０の端部に供給される制御ロジック４２はスイッチ３６
、典型的には電子スイッチ、の作動を制御して、カメラ
３２内のチューブの走査の一つのフレームの間に得られ
ディジタル符号に変換された信号をメモリ３８の中にロ
ードする。こうして、メモリ３８は検査対象組織を通過
した赤色光に対応する情報を含むことになる。データが
メモリ３８に入力される時間、即ち１フレームの時間、
は第２図に３８′で示されている。次のフレームの間に
ビディコンは、完全に再充電することを許される。

カメラ３２の次回即ち第三の垂直帰線時間の間、制御ロ
ジック４２は第２図に１６′で示されてる出力信号を生
じ、この信号はストロボ光源１２のフラッシュチューブ
を発光させる。従って、乳房は、この帰線の間、赤外領
域内の光で照射されことになり、この光はフィルタ２８
によりストロボ光源１２の出力から得られ、二又状の光
ファィバ束の分岐２４に供給される。カメラ３２のビデ
オ管の光に応答する表面の次回走査の間、制御ロジック
４２はスイッチ３６を駆動して、組織を通過した近赤外
光と対応するディジタル符号に変換された情報をフレー
ムメモリ４２に供給する。

情報がメモリ４０に入力される時間は第２図に４０′で
示されている。こうして、ここに説明する実施例では、
ビデオカメラ３２の走査サイクルの四つのフレームの終
了時に、検査対象組織は二つの異る色の光で照射され、
また組織を通過した各色の光に対応する情報が別々のメ
モリに記憶されることになる。

メモリ３８及び４０内の情報は、全体として４４で示さ
れているエンコーダにより同時に読まれる。実際には、
エンコーダ４４はルックアップテーブルとして作用する
ＲＡＭを含んでいる。この実施例の理解を容易にするた
め、エンコーダ４４は除算器４６及びメモリ４８として
機能的に実施されている。メモリ４８は２８×２８のア
ドレスを有し、またメモリ３８及び４０内の各絵素に記
憶され得る数の比に対応して二つの色、典型的には赤及
び緑、の強さを示す数がメモリ４８内のメモリ場所に記
憶されることになる。メモリ３８及び４０内に記憶され
たデータはメモリ３８及び４０のローディング速度の二
倍の速度でメモリ４８により読まれる。メモリ３８及び
４０内の対応するメモリ場所に記憶された数はメモリ４
８のアドレスを指定するのに用いられ、またメモリ４８
は各絵素に対して色に関係付けられディジタル符号に変
換された一対の出力信号を生ずることになる。

これは、メモリ３８及び４０内のメモリ場所に記憶され
た数を除算器４６で除算し、こうして得られた比をメモ
リ４８のアドレス指定に用いることと機能的に等価であ
る。メモリ４８から読み出される数は、ここに説明する
例では、赤”Ｒ”強度及び緑”Ｇ”強度に対応するディ
ジタル符号化された色信号を含んでいる。

メモリ３８及び４０から読まれる数は加算器５０にも与
えられそこで加算される。加算器５０の出力１／２除算
回路５０に供給される。除算器５２の出力はディジタル
符号化された輝度または”Ｙ”の信号である。

メモリ４８からの”Ｒ”及び”Ｇ”色信号はディジタル
−アナログ変換器５４及び５６によりアナログ信号に変
換され、他方平均輝度信号はディジタル−アナログ変換
器５８によりアナログ信号に変換される。変換器５４及
び５６の出力はそれぞれ差動増幅器６０及び６２に第一
の入力として与えられる。増幅器６０及び６２への第ニ
の入力は変換器５８からの輝度信号である。増幅器６０
及び６２の出力端に現れる複合された輝度及び色信号は
、制御ロジック４２から同期信号を受けている標準ＴＶ
変調器６４に与えられる。変調器６４は複合色ビデオ信
号を生じ、この信号はＴＶモニタ６６に供給される。こ
の複合信号は通常の仕方で、各フレームに対する水平同
期、色バースト及び色変調情報を与える。

尚、ルックアップ・メモリのサイズを減少するため、本
発明の一つの実施例では、エンコーダ４４はメモリ３８
及び４０内に記憶された信号の上位６ビットを対象とし
ており、他方加算器５０は記憶されたデータの全８ビッ
トを対象としている。

また、本発明は、対象とする点に於けるトランスイルミ
ネーション周波数の光の計算対象による吸取の比が読み
出され、モータ６０上に表示される解析手段として用い
られ得る。７０及び７２で解図的に示されいるポテンシ
オメータに結合されたジョイスティック６８がアナログ
−ディジタル変換器７４に入力信号を与えるために用い
られ得る。突然器７４は、それにより、メモリ３８及び
４０にアドレス情報を与える。変換器７４から与えられ
たアドレスとメモリの読み出されたアドレスとが一致り
る時、スポットまたはカーソルがモニタ６６上に表示さ
れ、またメモリの内容がバッファを経てマイクロプロセ
ッサに供給されることになる。マイクロプロセッサは、
その命令に従って、例えば二つの照射光線波長の吸収の
比であって良い英数字ディスプレイを行わせる。

第３図はエンコーダ４４の機能を表すグラフである。検
査対象組織を通過した二つのトランスイルミネーション
波長に於ける光の量に対応する数の比ａ／ｂは直線を定
める。各直線は赤及び緑の信号振幅に対応する色値を割
り当てられている。

異る色の光の吸収の吸収の量は、正常な組織の場合にも
、照射されている組織の性質により変化する。

従って、本発明を実施する際には最初に”ノーマライジ
ング”を行うのが望ましいことが見出されている。赤色
及び近赤外領域の光の吸収は検査対象組織が腔状が脂状
かに関係して変化するので、最初の調節は典型的に、正
常な組織の像が予め選定された色になるように行われる
。こんして典型的な場合には、正常な組織は白黒像とし
て表示され、他方以上は色により表示されることになる
。

白色は予め選定されたａ／ｂ比（第３図）と対応してお
り、従って、調節即ち”ノーマライジング”は、フラッ
シュチューブ１０及び１２（第１図）に与えらえる電圧
を変更して光の二つの色の強度を変更することにより実
現され得る。組織を通過する光を二つのビームに分け、
それらをフィルタにより濾過してから検出し、それによ
り得られた信号に対して調節を行うことも可能である。

別の方法として、二つのビディコンを使用し、それらの
ゲインを選択的に変更して”ノーマライジング”を行う
こともできる。

本発明の好ましい実施態様によれば、上記の"ノーマラ
イジング”の過程は、第１図に示されている一対のフラ
ッシュランプ１０及び１２及びそれらと組み合わされて
いる電源、レンズ及びフィルタの代わりに、第４図及び
第５図の装置を用いて達成される。第４図の装置では電
動機８０が制御器８４により定められる速度で駆動軸８
２を回転し、制御器８４は制御ロジック４２から受ける
出力パルスに応答する。円板８６が軸８２に取付けられ
ており、それと共に回転する。円板８６は同一の大きさ
で逆向きに配置された一対の窓を設けられている。第１
図の実施例のフィルタ２６及び２８にそれぞれ対応する
フィルタがそれぞれ２６′及び２８′で示されているよ
うに円板８６の窓に取付けられている。８８で解図的に
示されている白色光縁が、それから放射される光が円板
８６の回転と共にフィルタ２６′及び２８′を交互に通
過するように配置されている。光ファイバ束３０の端部
は光源８８と一直線上に配置されている。こうして、円
板８６が回転されるにつれて光ファイバ束は赤色及び近
赤外領域の光を交互に受けることになる。電動機８０の
速度は、検査対象組織がカメラ３２の作動と同期して異
る色の光で交互に照射されるように選択されている。即
ち、第一フレームの間は組織が赤色の光で照射され、第
ニフレームの間はビディコンが読み出され、第三フレー
ムの間はビディコンのスクリーンが再充電され、第四フ
レームの間は組織が近赤外領域の光で照射され、第五フ
レームの間は近赤外光によるデータがビディコンから読
み出され、第六フレームの間はスクリーンが再充電され
、これらの過程がその後繰返される。

前記のように、”ノーマライジング″過桿は典型的に、
すべての正常な組織を黒色の背景に白色で表すように行
われる。こうして、各検査の開始時に、装置は、患者の
正常な組織のトランスイルミネーションにより赤色及び
近赤外領域での組織の照射の間の強度と等しい強度の光
をカメラ３２が受けるように調節される。このノーマラ
イジングは、円板８６と共に回転するシャッタ９０を取
付寸法の一対の窓９２及び９３を設けられており、窓９
３はフィルタ２６′及び２８′と寸法及び形状が実施的
に同一である。全体として９４で示されており軸８２か
ら駆動される作動歯車により、シャッタ９０は、フィル
タ２６′または２８′の一方が部分的に覆われ、他方は
完全に覆われない状態で留まるように、円板８６に対し
て相対的に手動で回転可能である。この相対的回転は、
ニつの円盤が同一の速度で回転している状態で円板８６
に対して相対的にシャッタ９０を進ませ、若しくは遅ら
せるのに公知の仕方で用いられ得る制御入力９４を介し
て達成されている。プーリ及びベルトの形態の減速機構
９８が、フィルタを担持する円板と同一の速度でシャッ
タを回転させる目的で、作動歯車９４とシャッタ９０と
の間に配置されている。

二つの異る波長の光で検査対象を交互に照射するものと
して本発明を説明してきたが、本発明が只二つの異なる
色の光によるトランスイルミネーションまたは以上に説
明した周波数領域内の光の使用制限されないことが理解
されよう。従って、好ましい実施例について図示し説明
してきたが、本発明の範囲内でそれに対して種々の変形
及び置換が行われ得る。従って本発明の範囲は以上に説
明してきた実施例により制限されるものではないと理解
されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施態様による装置の機能的ブ
ロック図である。 第２図は第１図の装置の動作を説明するためのタイミン
グダイアグラムである。 第３図は第１図の動作の理解を容易にするためのグラム
である。 第４図は第１図の装置に用いられる光源の解図的側面図
である。 第５Ａ図及び第５Ｂ図はそれぞれ第４図の装置に用いら
れるシャッタ及びフィルタ装置を示す図である。 １０、１２・・・ストロボ光線、１４、１６・・・電源
１８、２０・・・集光レンズ系、２２、２４・・・光フ
ァイバ束、２６、２８・・・フィルタ、３０・・・光フ
ァイバ束、３２・・・ビデオカメラ、３４・・・アナロ
グ・ディジタル変換器、３６・・・スイッチ、３８、４
０・・・メモリ、４２・・・制御ロジック、４４・・・
エンコーダ、４６・・・除算器、４８・・・メモリ、５
０・・・加算器、５２・・・除算器、５４、５６、５８
・・・ディジタル・アナログ変換器，６０，６２・・・
差動増幅器、６４・・・ＴＶ変調器、６６・・・ＴＶモ
ニタ、６８・・・ディスクティック、７０，７２・・・
ポテンシオメータ、７４・・・アナログ−ディジタル変
換器，８０・・・電動機，８２・・・駆動軸、８４・・
・制御器、８４・・・円板、８３・・・光線、９０・・
・シャッタ、９２、９３・・窯，９４・・・作動歯車 ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、、３ ＦＩＧ、５ＡＦＩＧ、５Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非破壊検査法に於て、 少くとも二つの異る波長の光で対象を順次に照射する過
   程と、 各順次照射に用いられた光の対象内の複数の点の各々に
   おける吸収に対応する情報を記録する濾程と、 前記複数の点の各々に対して記録された情報から特性値
   を決定する過程と、 対象の吸収特性を表す像を形成するべく特性値を用いる
   過程と を含んでいることを特徴とする非破壊検査法。
2. （２）ダイアファノスコピィ装置に於て、少くとも二つ
   の異る波長の光を順次に発生するための手段と、 発生された光で身体組織を照射するための手段と、 組織を通過した光を検出し且それに対応する信号を発生
   するための検出器手段と、 異る波長で光が組織を通過した結果として発生された信
   号を別々に記録するため前記検出器手段及び前記光発生
   手段に結合されている手段と、照射光の波長に於ける組
   織の吸収特性を表すディスプレイを形成するため記憶さ
   れた信号に応答する手段と を含んでいることを特徴とするダイアファノスコピィ装
   置。