| 【発明の名称】 |
生体組織の検査装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】トーマス メルテルマイヤー
【氏名】ベルンハルト ショルツ
|
| 【要約】 |
【課題】生体組織をＸ線及び電気的インピーダンス測定により検査する装置において、被検体生体に対してできるだけ優しくかつ同時に信頼性のある検査が可能になるように形成する。
【解決手段】一方でＸ線源２及びＸ線受波装置３を、他方で被検体組織に電流信号或いは電圧信号を加えるための手段１１と誘起された電位もしくは電流を測定するための手段１２とを、Ｘ線像の形成及び誘起された電位もしくは電流の測定が同時に或いは継時的に行われるように、選択的に動作させる制御装置を備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】生体組織をＸ線放射及び電気的インピーダンス測定により検査する装置であって、・Ｘ線源（２）と、・このＸ線源（２）に対向して配置され、Ｘ線源（２）から出たＸ線を受けるＸ線受波装置（３）と、・被検体組織の挟持装置（３、４）と、・この挟持装置（３、４）に、個別電極（７１〜７１２）が装置の動作中挟圧された組織と電気的に相互作用するように設けられた電極装置（５、６）と、・個別電極（７１〜７１２）の少なくとも一部に電流信号或いは電圧信号を加えるための手段（１１）と、・この電流信号もしくは電圧信号によって検査装置の動作中に挟圧された組織に誘起される個別電極（７１〜７１２）の一部と少なくとも作用する電位もしくは電流を測定するための手段と、・一方でＸ線源（２）及びＸ線受波装置（３）を、他方で電流信号或いは電圧信号を加えるための手段（１１）及び誘起された電位もしくは電流を測定するための手段（１２）を、Ｘ線像の形成及び誘起された電位もしくは電流の測定が同時に或いは継時的に行われるように、選択的に動作させる制御装置とを備えたことを特徴とする生体組織の検査装置。
【請求項２】個別電極（７１〜７１２）がＸ線を殆ど弱めない物質から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】電極装置（５、６）が電気的に作用しない範囲（９）を備え、この範囲が、Ｘ線源（２）から出るＸ線によりＸ線受波装置（３）に写像する際に個別電極（７１〜７１２）の像に反転し、個別電極（７１〜７１２）の像と少なくともほぼ同一の写真濃度を持つ像を生ずるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】Ｘ線源（２）から出るＸ線の有効光線路にある挟持装置（３、４）の範囲がＸ線を殆ど弱めないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】誘起された電位もしくは電流を測定するための手段により測定された電位もしくは電流に相当するデジタルデータを基礎にしてインピーダンス値の分布を算出する計算装置（１５）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】計算装置（１５）がインピーダンス値の３次元分布を算出することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】計算装置（１５）がインピーダンス値の分布を再現法により算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】計算装置（１５）がＸ線像を作るため及びインピーダンス値の３次元分布を検出するために基礎となる座標系（ＸＥＩ、ＹＥＩ、ＺＥＩ、ＸＲ、ＹＲ）を考慮してインピーダンス値の３次元分布の少なくとも一部とＸ線像に相当するデジタルデータとを融合して融像を形成することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】計算装置（１５）が融像をインピーダンス値の３次元分布をＸ線像に投影することにより形成することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】計算装置（１５）が融像をインピーダンス値の３次元分布の１つ或いは複数の層をＸ線像に投影することにより形成することを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】計算装置（１５）がインピーダンス値の３次元分布の層の１つにＸ線像を挿入することにより融像を形成することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】Ｘ線受波装置（３）がＸ線像に相当するデジタルデータを提供し、このデータが計算装置（１５）に供給されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、生体組織の検査装置に関する。
【０００２】かかる装置は、例えば女性胸部の腫瘍を検査するために使用される。
【０００３】
【従来の技術】米国特許第４２９１７０８号明細書により公知の装置においては、被検体組織と電気的に相互作用する電極装置が設けられている。更にこの電極装置に電流信号を加えるための手段及びこの電流信号によって被検体組織に誘起される電位を測定するための手段が設けられ、これらが同様に電極装置と共に動作する。このようにして求められた測定値から胸部の種々の範囲に対して比誘電率が求められ、この比誘電率の変化から腫瘍があるか否かを決定する。
【０００４】この装置において有利なことは、この装置がイオン化する放射を伴うことなくそして生体を侵すことなく動作することである。しかしながら、このような装置における経験では、古典的なＸ線乳腺撮影に比較して、感度及び固有性について問題が残っていることが示されている。
【０００５】公知の乳腺撮影Ｘ線装置は、Ｘ線源と、このＸ線源に対向して配置されＸ線源から発するＸ線を受けるためのＸ線受波装置と、このＸ線受波装置とＸ線源との間に配置され、被検体組織を挟圧する挟持装置とを備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、冒頭に挙げた種類の装置を、被検体組織に対してできるだけ優しくかつ同時に確実な検査が可能となるように形成することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、この発明によれば、請求項１による装置によって解決される。
【０００８】即ち、この発明により、唯一の装置で生体組織を選択的にただＸ線放射にによって或いは電気的インピーダンス測定によって、或いはまたＸ線放射及び電気的インピーダンス測定によって検査することが可能で、特に後者の場合Ｘ線放射及び電気的インピーダンス測定による検査が選択的に継時的に或いは少なくともほぼ同時的に行うことができる。
【０００９】従って、被検体の負担及び信頼性に関してその都度の検査事例によく適合した検査手順を実行することができる。これに関連して、Ｘ線放射によって並びに電気的インピーダンス測定によって検査が行われる場合において、被検体組織が挟持装置においてその位置を保持することができるので、両検査結果を最適に比較することができるという特別な利点がある。このようなことは、２つの別々の装置によって検査が行われねばならない場合には明らかに不可能である。被検体組織を２つの装置において同じように挟圧することは実際上不可能であるからである。
【００１０】インピーダンス測定は、電流信号を加え、誘起された電位を測定するか、或いは、電圧信号を加え、誘起された電流を測定するか、どちらかによって行うことができる。
【００１１】インピーダンス測定のために必要な個別電極がＸ線像に不利に影響することを回避するために、この発明の１つの構成によれば、個別電極はＸ線を殆ど弱めない物質から形成される。電極装置のＸ線像に対する不利な影響を完全に回避するために、この発明の特に好ましい構成によれば、電極装置は電気的に作用しない範囲を備え、この範囲が、Ｘ線源から出るＸ線によりＸ線受波装置に写像する際に個別電極の像に反転した、個別電極の像と同一の写真濃度を持つ像を生ずるように形成される。即ち、この場合、確かに電極装置によりＸ線にある程度の減衰が起きるが、電極装置の存在がＸ線像には殆ど認められない。
【００１２】さらに、この発明の好ましい構成においては、誘起された電位を測定するための手段により求められた電位もしくは誘導された電流を測定するための手段により測定された電流に相当するデジタルデータを基礎にして、インピーダンス値の特に３次元分布を算出する計算装置を備える。そして、この計算装置は、好ましくは再現法により、インピーダンス値の３次元分布を算出する。適切な再現法は、「電気的インピーダンス断層撮影のイメージ再現技法のレビュー (A review of image reconstruction techniques for electrical impedance tomography)」、Ｄ．Ｃ．バーバー（Barber）、医療物理(Med.Phys.)、第１６巻、第２号、１９８９年３／４月、アメリカ物理医学協会、第１６２〜１６９頁に記載されている。
【００１３】この発明のさらに好ましい構成は、計算装置が、Ｘ線像の形成及びインピーダンス値の３次元分布の検出に基礎となる座標系を考慮して、インピーダンス値の３次元分布の少なくとも一部をＸ線像に相当するデジタルデータと融合して融像を形成するようにする。その場合、融像の形成は、好ましくは、計算装置がインピーダンス値の３次元分布をＸ線像に投影するようにして行われる。なお、その際、インピーダンス値の３次元分布のただ１層を或いは複数層をＸ線像に投影することもできる。
【００１４】さらに、この発明の変形例によれば、計算装置はＸ線像をインピーダンス値の３次元分布の層の１つに挿入することによって融像を形成することができる。
【００１５】特に、Ｘ線受波装置は、Ｘ線像に相当するデジタルデータを発生し、これを計算装置に供給するようにしたＸ線受波装置であるのがよい。しかしまた、このＸ線受波装置はＸ線像に相当するアナログ信号を発生し、このアナログ信号をＸ線像に相当するデジタルデータに変換する装置を設けて、これを計算装置に供給するようにすることもできる。さらにまた、このＸ線受波装置はＸ線像用フィルムにより形成することができる。なお、その際デジタル化装置を設け、これにより照射されたフィルムを走査して、Ｘ線像に相当するデジタルデータを作り、これを計算装置に供給するようにすることもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】この発明の実施例を添付の図面において説明する。
【００１７】図１に示された装置は生体組織における腫瘍を検出するためのものであり、スタンド１を備え、このスタンドに、Ｘ線源２とこのＸ線源２から出るＸ線の受波装置としてのＸ線受波器３とが、Ｘ線源２の焦点Ｆから出る、破線で示されるＸ線束がＸ線受波器３に当たるように互いに対向して配置されている。
【００１８】Ｘ線受波器３は、受波されたＸ線像に相当するデジタル信号を発信する型のものであり、例えば非晶質シリコン（ａ：Ｓｉ）をベースとする平面画像変換器である。
【００１９】Ｘ線源２とＸ線受波器３との間には、例えばＸ線に対して良透過性の物質から形成された挟持板４がスタンド１に、被検体組織、例えば図１に示すように、腫瘍を含む女性乳房ＭがＸ線受波器３と挟持板４との間に挟圧されるように、変位可能に配置されている。挟持板４とＸ線受波器３とは、それ故、挟持装置を形成する。
【００２０】Ｘ線受波器３及び挟持板４の互いに対向する面には、図２乃至４に詳しく図解された電極装置５、６が設けられ、これらはＸ線受波器３及び挟持板４の間において挟圧された組織と電気的に相互作用している。この電気的相互作用は例えばゲルによって保証される。
【００２１】図４から電極装置５の例（電極装置６も同様に構成されている）で示されるように、電極装置５は３つの層から形成され、挟持板４に取付けられている。図４における最下層７は電気的に作用する個別電極であり、これはなお詳しく説明される方法で電気的インピーダンス測定に使用される。個別電極７１乃至７１２のこのような配置の例は図２に示されている。
【００２２】この層７に続いて、個別電極７１乃至７１２を電極装置５の第三の層を形成し電気的に作用しない範囲９から分離する絶縁層８が設けられている。この範囲９は、図３に示されるように、個別電極７１乃至７１２の配置に対して反転するように形成されている。
【００２３】個別電極７１乃至７１２は、電極装置５の電気的に作用しない範囲９と同様に、例えば炭素の箔状導電材料から形成されている。絶縁層８もまた、箔状の材料、例えばセロファンである。電極装置５を、挟持板４に、例えば接着により、結合されている箔状の印刷回路として考えることもできる。これに適した電極は、例えばヨイコ(Joiko)社（ドイツ）及びメディコテスト(Medicotest)社（デンマーク）から売り出されている。
【００２４】個別電極７１乃至７１２及び電極装置５の電気的に作用しない範囲９は同一の材料から形成されるだけでなく、同一の厚さを持っているので、電気的に作用しない範囲９をＸ線源２から出るＸ線により写像する際に、個別電極７１乃至７１２の像と同一の写真濃度を持ち、個別電極７１乃至７１２の像に対して反転した像が得られる。電極装置５は薄い箔からなり、即ち、全体として非常に薄いので、俯瞰的にＸ線投影しても不可視にはならない。
【００２５】同様に構成された電極装置６についても同じことが言えるが、電極装置５は、それ故Ｘ線源２及びＸ線受波器３により形成されたＸ線像に見えることはない。
【００２６】図１に模式的に示されるように、電極装置５及び６、即ちその個別電極は、制御ユニット１１により操作され得る切り換えユニット１０を介して、選択的に個別電極の少なくとも一部に電気信号を加えるための手段、即ちパルス発生器１２と、或いはこの電気信号により被検体組織に誘起された電気信号を測定するための手段、即ち検出回路１３に切り換え接続することができる。図１においてこの構成は、分かり易くする理由から、単線で図示されているが、実際には多線に構成されねばならない。なおその線の数は最大の場合個別電極の数に一致する。
【００２７】制御ユニット１１に接続されているキーボード１４により、パルス発生器１２が電流信号を出し、検出回路１３がこの電流信号により誘起された電位を測定する動作様式を設定することができる。これとは代わり、キーボード１４により他の動作様式、即ち、パルス発生器１２が電圧信号を出し、検出ユニット１３がこの電圧信号により誘起された電流を測定する他の動作様式を選択することができる。
【００２８】電極装置５、６、制御ユニット１１、切り換えユニット１０、パルス発生器１２及び検出ユニット１３は制御バス２０を介して検査の実行に作用し、順次切り換えユニットにより個別電極の異なる組合せがパルス発生器１２に接続され、これによりパルス状の電気信号が与えられ、一方他の個別電極は切り換えユニット１０を介して検出ユニット１３に接続され、検出ユニット１３の出力側に、被検体組織にパルス状電気信号により誘起された電気信号に相当する信号が出されるようにする。パルス状電気信号はそれ自体公知のように単一或いは多重周波数であり得る。
【００２９】順次個別電極にパルス状電気信号が加えられるパターンはキーボード１４により与えられるか、もしくは制御ユニット１１に記憶されている多数のパターンから選択されることができる。
【００３０】検出ユニット１３の出力信号はアナログ／デジタル変換器１５及びデータ線２１を介して電子計算装置、即ち画像計算機１６に送られ、この画像計算機は、検出ユニット１３の出力信号に相当するデジタルデータから、それ自体公知の再現法のアルゴリズムに従って、インピーダンス値、例えば比誘電率、導電性等の３次元分布を計算し、記憶する。
【００３１】インピーダンス値のこの３次元分布或いは特にインピーダンス値の３次元分布の平らな層は、インピーダンス値が画像計算機１６により対応する灰色或いは色値に変換された後に、画像計算機１６に接続された表示装置１７に表示される。
【００３２】Ｘ線源２、これに付属する高電圧発生器１８、Ｘ線受波器３及び制御ユニット１１は制御バス２０を介して動作し、高電圧発生器１８がＸ線源２を、キーボード１４を介して設定可能な或いはキーボード１４により選択可能な、制御ユニット１１に記憶されている上述の動作パラメータのための複数のパラメータ組の１つに相当する動作パラメータ、即ちＸ線電圧、Ｘ線電流及びｍＡｓ積で作動させる。その時Ｘ線受波器３の出力側に提供される、撮影されたＸ線像に相当するデジタルデータはデータ選別回路１９及びデータ線２２を介して画像計算機１６に達し、この画像計算機１６はＸ線像に相当するデジタルデータを蓄積し、必要に応じて画像処理を行った後表示装置１７に灰色値或いは色値として表示することができる。
【００３３】キーボード１４によりこの装置の種々の動作状態、即ち、専ら電気的インピーダンス測定が行われる第一の動作状態、専らＸ線検査が行われる第二の動作状態及びＸ線検査及び電気的インピーダンス測定が同時に実行される第三の動作状態が選択可能である。
【００３４】従って、その都度の検査事例によく適合した検査行程を作成し、これを実行することが可能である。
【００３５】画像計算機１６にはインピーダンス値の３次元分布もまたＸ線像に相当するデジタルデータも記憶されているから、画像計算機１６は、Ｘ線像の形成及びインピーダンス値の３次元分布の検出にその基礎となる座標系を考慮して、インピーダンス値の３次元分布の少なくとも一部とＸ線像に相当するデジタルデータとを融合して融像を作ることができる。
【００３６】図５から明らかなように、インピーダンス値の３次元分布の個々の値は軸ＸＥＩ、ＹＥＩ及びＺEI並びに原点ＯＥＩを持つ空間的な直角座標系に関係する。Ｘ線像に相当するデジタルデータは、軸ＸＥＩ及びＹＥＩに対して平行で、これと同じ面にある軸ＸＲ及びＹＲ並びに原点ＯＲを持つ直角平面座標系における画素の平面分布である。この２つの座標系は、即ち変換ベクトルＴを介して関連している。
【００３７】融像を作るために、画像計算機１６はインピーダンス値の３次元分布の値を、中心投影の法則に従って、そのＸＲ−ＹＲ平面に対して相対的な位置がＸ線受波器３に対する相対的なＸ線源２の焦点Ｆの位置に相当する投影中心Ｚから出発して、図５においてインピーダンス値の３次元分布の値ＰＥＩに対して図示されているように、Ｘ線像に投影し、この値はＸ線像において位置ＰＲに写像される。
【００３８】それ故、言わば、インピーダンス値の３次元分布の、Ｘ線源２によるＸ線受波器３への写像に相当する効果が得られる。
【００３９】その場合、キーボード１４による対応した入力に関係して、インピーダンス値の３次元分布を全体として或いはインピーダンス値の３次元分布の３次元部分集合のみをＸ線像に投影することができる。さらに、インピーダンス値の３次元分布の２次元部分集合を、特にＸ線像の平面に平行に延びる、３次元インピーダンス値の層を、Ｘ線像に投影することができ、その際投影されるべき層の座標ＺＥＩはキーボード１４により選択することができる。
【００４０】これとは代わり、画像計算機１６は、Ｘ線像を利用者によりキーボード１４を介して予め与えることができる、その座標ＺＥＩがキーボード１４により選択できるインピーダンス値の３次元分布の面に挿入することによって融像を形成することができる。その場合、画像計算機１６は予めＸ線像に相当するデジタルデータを、得られたデータが選択された層に相当する平面におけるＸ線像の表現に相当するように変換する。
【００４１】どのようにして融像が形成されるかどうかに無関係に、この発明によれば、従来のＸ線像に対して或いは電気的インピーダンス測定により得られた従来の像に較べて、Ｘ線像における異常がインピーダンス値の３次元分布における同様な異常に相当するかどうかを直ちに認識できるという拡大された診断の可能性が提供される。
【００４２】その場合、得られた融像は、この発明による装置の場合、被検体組織範囲がＸ線検査の間及びインピーダンス測定の間に挟持装置において同じ位置を取るが故に、特に決定力がある。このことは、Ｘ線検査とインピーダンス測定とが同時に行われる場合には、特に高い程度で認められる。
【００４３】なお、挟持装置４及びＸ線受波器３に付加して、電極を備えた横方向の今一つの挟持板を設け、インピーダンス値の３次元分布の再現が腹部から背部にかける軸（乳頭と肋骨の当たる点）に関して２面側だけでなく、全面側にわたっても可能となるようにすることもできる。
【００４４】図示の実施例の場合この発明による装置は女性胸部の検査のために用いたが、この発明による装置により、任意の生体の任意の他の組織範囲を検査することもできる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】３９００３９４１３
【氏名又は名称】シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト
【氏名又は名称原語表記】ＳＩＥＭＥＮＳ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ
|
| 【出願日】 |
平成１１年（１９９９）３月２４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 巖
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−３１３８１４ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１１月１６日 |
| 【出願番号】 |
特願平１１−７９９４２ |
|