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公開番号2025092196
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207925
出願日2023-12-08
発明の名称超音波撮像システム及び同期制御方法
出願人富士フイルム株式会社
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類A61B 8/13 20060101AFI20250612BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】光音響効果を利用して挿入物の位置を画像化する超音波撮像システムにおいて、光音響波の検出が途絶えた場合に同期状態又はそれに近い状態が維持されるようにする。
【解決手段】生体内に挿入される挿入部材は、光パルスを吸収して光音響波を生成する光吸収素子を有する。演算器202は、整相加算前の受信信号列又はそれに相当する疑似受信信号列に基づいて、同期ずれの実測値を演算する。推定器206は、同期ずれ履歴に基づいて同期ずれの推定値を推定する。同期制御器212は、光音響波の検出時には、実測値に基づいて光パルス周期又は受信周期を変更し、光音響波の不検出時には、推定値に基づいて光パルス周期又は受信周期を変更する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
光パルスを生成する光源と、
前記光パルスを光音響波に変換する光吸収素子を有し生体内に挿入される挿入部材と、
前記光音響波を受信するプローブと、
前記プローブの受信動作により生成された第１受信情報に基づいて、前記光音響波の検出又は不検出を判定する判定器と、
前記光音響波の検出が判定された場合に、前記プローブの受信動作により生成された第２受信情報に基づいて、前記光源における光パルス周期と前記プローブにおける受信周期との間の同期ずれを実測値として演算する演算器と、
前記演算器により順次演算された複数の実測値を含む同期ずれ履歴を記憶するメモリと、
前記光音響波の不検出が判定された場合に、前記同期ずれ履歴に基づいて、前記同期ずれを推定値として推定する推定器と、
前記光音響波の不検出が判定された場合に、前記推定値に基づいて、前記光パルス周期及び前記受信周期の内で少なくとも一方の周期を変更する制御器と、
を含むことを特徴とする超音波撮像システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１記載の超音波撮像システムにおいて、
前記第２受信情報は、前記プローブ内の複数の振動子から出力された複数の受信信号からなる受信信号列、又は、当該受信信号列に相当する疑似受信信号列である、
ことを特徴とする超音波撮像システム。
【請求項３】
請求項２記載の超音波撮像システムにおいて、
前記第１受信情報は、前記第２受信情報と同一の受信情報であり、又は、前記第２受信情報とは異なる受信情報である、
ことを特徴とする超音波撮像システム。
【請求項４】
請求項１記載の超音波撮像システムにおいて、
前記制御器は、前記光音響波の不検出が連続して判定され、これにより累積誤差条件が満たされた場合に、前記少なくとも一方の周期を変更する方法を切り替える、
ことを特徴とする超音波撮像システム。
【請求項５】
請求項４記載の超音波撮像システムにおいて、
前記制御器は、
前記光音響波の不検出が連続して判定された場合であって前記累積誤差条件が満たされるまでは、前記同期ずれ履歴に基づく第１方法により前記少なくとも一方の周期を変更し、
前記光音響波の不検出が連続して判定された場合であって前記累積誤差条件が満たされた以降においては、前記第１方法とは異なる第２方法により前記少なくとも一方の周期を変更する、
ことを特徴とする超音波撮像システム。
【請求項６】
請求項１記載の超音波撮像システムにおいて、
前記プローブの受信動作により生成された第３受信情報に基づいて、前記プローブの当接状態を識別する識別器を含み、
前記制御器は、前記プローブの当接状態に基づいて、前記少なくとも一方の周期を変更する、
ことを特徴とする超音波撮像システム。
【請求項７】
光源からの光パルスを光音響波に変換する光吸収素子を有する挿入部材が生体内に挿入されている状態において、前記光音響波を検出するために設けられたプローブが受信動作を行う工程と、
前記プローブの受信動作により生成された第１受信情報に基づいて、前記光音響波の検出又は不検出を判定する工程と、
前記光音響波の検出が判定された場合に、前記プローブの受信動作により生成された第２受信情報に基づいて、前記光源における光パルス周期と前記プローブにおける受信周期との間の同期ずれを実測値として演算する工程と、
前記光音響波の不検出が判定された場合に、順次演算された複数の実測値を含む同期ずれ履歴に基づいて、前記同期ずれを推定値として推定する工程と、
前記光音響波の検出が判定された場合に前記実測値に基づいて前記光パルス周期及び前記受信周期の内で少なくとも一方の周期を変更し、前記光音響波の不検出が判定された場合に前記推定値に基づいて前記少なくとも一方の周期を変更する工程と、
を含むことを特徴とする同期制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波撮像システム及び同期制御方法に関し、特に、生体内に挿入された挿入物の位置を表示する技術に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
超音波撮像システム（Ultrasonic imaging system）は、超音波撮像装置を用いて患者である生体の治療又は検査を行うためのシステムである。より詳しくは、超音波撮像システムでは、生体内に挿入された挿入部材の位置を表す画像が生成され、それが表示される。そのような画像を参照しながら、生体の治療等が実施される。そのような観点から見て、超音波撮像システムは、生体の治療等を支援するシステムである。
【０００３】
超音波撮像システムにおいては、超音波撮像装置として、通常、超音波診断装置が用いられる。生体内に挿入される挿入部材は、例えば、血管内に挿入されるカテーテルである。一般に、カテーテルの挿入に先立って、ガイドワイヤが血管内に挿入される。ガイドワイヤも挿入部材である。生体の表面に当接された超音波プローブを用いて血管内に挿入される挿入部材を画像化する超音波撮像システムは、ＥＶＵＳ（Extra-vascular ultrasound）システムとも呼ばれる。
【０００４】
光音響効果（Photoacoustic effect）を利用して挿入部材を画像化する先進的な超音波撮像システムが提案されている。かかる超音波撮像システムでは、挿入部材の先端に光吸収素子が設けられている。光パルス生成器で生成された光パルスが光ファイバを通じて挿入物の内部へ導かれ、その光パルスが光吸収素子に照射される。光吸収素子での光パルスの吸収により、生体内において光音響波（Photoacoustic wave）が生じる。その光音響波が生体表面に当接された超音波プローブで受信される。これにより得られる受信情報に基づいて、光吸収素子（つまり音源）の位置を表す画像（以下、光音響画像又はＰＡ画像という。）が形成される。例えば、超音波の送受波により生成された超音波画像（以下、ＵＳ画像ともいう。）に対して、光音響画像が合成される。これにより生成された合成画像が表示される。合成画像の観察を通じて、生体組織を観察しながら、挿入部材の先端の位置を明瞭に特定できる。
【０００５】
上記の先進的な超音波撮像システムにおいては、光パルス生成器における光パルス周期と超音波プローブにおける受信周期とを精密に同期させる必要がある。超音波プローブの下方に音源が位置している場合であっても、音源からの光音響波が超音波プローブに到達したタイミングが受信期間から外れていれば、音源は画像化されないからである。また、同期が確立されていない場合、受信ビームフォーミングが適切に実行されず、画像の品質が低下してしまうからである。同じ理由から、同期確立過程において又は同期確立後において何等かの事情により光音響波の検出が途絶えた場合、光パルス周期と受信周期の間の関係が悪化しないようにすることが望まれる。
【０００６】
特許文献１には、上記の先進的な超音波撮像システムが開示されている。特許文献１には、光音響波の検出の途切れに対処する技術は開示されていない。特許文献２には、光音響診断装置が記載されている。その光音響診断装置は、生体内に挿入された挿入物の位置を画像化するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許５８１９３８７号公報
特開２０１２－２９７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本開示の目的は、光音響波の検出の途切れに対処できる超音波撮像システムを提供することにある。あるいは、本開示の目的は、超音波撮像システムにおいて、光音響波の検出が途切れた場合に、光パルス周期と受信周期の間の関係の悪化を回避又は軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る超音波撮像システムは、光パルスを生成する光源と、前記光パルスを光音響波に変換する光吸収素子を有し生体内に挿入される挿入部材と、前記光音響波を受信するプローブと、前記プローブの受信動作により生成された第１受信情報に基づいて、前記光音響波の検出又は不検出を判定する判定器と、前記光音響波の検出が判定された場合に、前記プローブの受信動作により生成された第２受信情報に基づいて、前記光源における光パルス周期と前記プローブにおける受信周期との間の同期ずれを実測値として演算する演算器と、前記演算器により順次演算された複数の実測値を含む同期ずれ履歴を記憶するメモリと、前記光音響波の不検出が判定された場合に、前記同期ずれ履歴に基づいて、前記同期ずれを推定値として推定する推定器と、前記光音響波の不検出が判定された場合に、前記推定値に基づいて、前記光パルス周期及び前記受信周期の内で少なくとも一方の周期を変更する制御器と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本開示に係る同期制御方法は、光源からの光パルスを光音響波に変換する光吸収素子を有する挿入部材が生体内に挿入されている状態において、前記光音響波を受信するために設けられたプローブが受信動作を行う工程と、前記プローブの受信動作により生成された第１受信情報に基づいて、前記光音響波の検出又は不検出を判定する工程と、前記光音響波の検出が判定された場合に、前記プローブの受信動作により生成された第２受信情報に基づいて、前記光源における光パルス周期と前記プローブにおける受信周期との間の同期ずれを実測値として演算する工程と、前記光音響波の不検出が判定された場合に、順次演算された複数の実測値を含む同期ずれ履歴に基づいて、前記同期ずれを推定値として推定する工程と、前記光音響波の検出が判定された場合に前記実測値に基づいて前記光パルス周期及び前記受信周期の内で少なくとも一方の周期を変更し、前記光音響波の不検出が判定された場合に前記推定値に基づいて前記少なくとも一方の周期を変更する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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