(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的インピーダンスを画像再現アルゴリズムを用いて画像化する方法であって、
被画像化物とは接触しないが、被画像化物を少なくとも部分的に浸漬させる導電性流体を介して被画像化物と各々電気的に連結される多数の後退された電極を使用すること、
後退された電極用のハウジングを使用して流体を収納し、ハウジングの容積を、被画像化物のサイズに一致させるように変化させること、
を含み、
前記ハウジングが受け具内で可動のカップを含み、
前記カップが複数の後退された第１電極を有し、受け具が複数の後退された第２電極を有し、カップが動作することにより、被画像化物を少なくとも部分的に浸漬させる導電性流体と電気的に連結する複数の後退された第２電極の露呈割合が変化する、前記方法。
【請求項２】
導電性流体がイオンを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
導電性流体がモル濃度の制御された水性塩溶液である請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
流体温度がサーモスタット制御される請求項１〜３の何れかに記載の方法。
【請求項５】
ハウジングがキャビティを画定する表面を含み、後退された電極が該表面から後退される請求項１〜４の何れかに記載の方法。
【請求項６】
ハウジングの容積を変化させてキャビティを画定する表面を被画像化物と接触させることを更に含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
被画像化物から抵抗を受けるようになるまでハウジングの容積を減少させ、次いでハウジングの容積を増大させることを更に含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ハウジングの容積を変化させると後退された電極の数及び又は配列が変化する請求項１〜７の何れかに記載の方法。
【請求項９】
被画像化物が人間の乳房であり、受け具が円筒状の受け具を含む請求項１〜８の何れかに記載の方法。
【請求項１０】
帯域幅が１ＭＨｚ以上である複数の周波数で入力電気信号を印加することを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
電気的インピーダンスを画像再現アルゴリズムを用いて画像化する装置であって、
被画像化物を少なくとも部分的に浸漬させ得る流体を収納するキャビティを画定する表面を有するハウジングと、
キャビティの周囲位置に位置決めされ且つ前記表面に関して後退した複数の電極にして、その使用時には被画像化物とは接触しないが、被画像化物を浸漬させた流体を介して被画像化物と電気的に連結される複数の後退された電極と、
前記ハウジングの受け具に関してハウジングのカップを移動させることによりキャビティの容積を被画像化物の大きさに一致させるように変化させる手段と、
を含む前記装置。
【請求項１２】
多数の後退された電極を含み、ハウジングのキャビティ容積が変化すると、該多数の後退された電極の、キャビティの周囲位置に位置決めした複数の後退された電極として作用するべき電極配置が変化する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
各後退された電極が受け具の表面上の第１電極列と、キャビティの寸法形状を変化させるべく前記受け具に関して可動のカップの表面上の第２電極列として配置される請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
カップが複数の後退された第１電極を有し、受け具が複数の後退された第２電極を有し、カップが動作すると、複数の後退された第２電極の露出度が変化する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
ハウジングのキャビティの容積が被画像化物の大きさとぴったり一致するようにキャビティの容積を調節するフィードバック回路を更に含む請求項１１〜１４の何れかに記載の装置。
【請求項１６】
被画像化物が人間の乳房である請求項１１〜１５の何れかに記載の装置。
【請求項１７】
使用時における、流体を介しての各後退された電極と被画像化物との間の距離が、５ｍｍ未満であることが好ましい請求項１１〜１６の何れかに記載の装置。
【請求項１８】
ハウジングのキャビティ内の流体の温度を維持するためのサーモスタット制御システムを更に含む請求項１１〜１７の何れかに記載の装置。
【請求項１９】
キャビティ内で流体を移動させて流体の一様性を維持する手段を更に含む請求項１１〜１８の何れかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の各実施例は、電気的インピーダンスを非接触的に画像化する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的インピーダンスマンモグラフィー法（ＥＩＭ）又は電気的インピーダンス画像化法（ＥＩＩ）は、電気的インピーダンストモグラフィー法（ＥＩＴ）、電気的インピーダンススキャン法（ＥＩＳ）、適用された電位トモグラフィー法（ＡＰＴ）とも称されるが、特に医療用途で使用する画像化技法である。
この技法は人体のような物体内の電気的インピーダンスの空間分布を画像化するものであって、非侵襲性であり、Ｘ線トモグラフィーのように電離放射線を使用したり磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）のように強力且つ非常に一様な磁界を発生させることも無いことから医療用診断器具として魅力的なものである。
【０００３】
被画像化物の関心部位に沿って等間隔で、代表的には二次元（２Ｄ）又は三次元（３Ｄ）的に電極を配列する。“入口”電極対を横断する入口電圧を印加して“出口”電極位置で出口電流を測定するか、又は“入口”電極対間に入口電流を印加して“出口”電極位置又は出口電極対間で出口電圧を測定する。例えば、“入口”電極対間に微弱な交流電流を印加する場合は、その他全ての“出口”電極対間の電位差を測定し、次いで別の“入口”電極対間に電流を印加し、その他全ての“出口”電極対間での電位差を測定する。そして適宜の画像再構成技法を用いて画像を生成する。
健康な組織と病的な組織との間のインピーダンス相違、異なる細胞や器官どうし間でのインピーダンス相違、又は、例えば筋肉の整合により生じる異方性効果、によって見掛け上のインピーダンスが変化すると電気的インピーダンス画像が空間的に変化する。
癌に関連する組織又は細胞の変化は電気的インピーダンスを局所的に著しく変化させるのでこれを画像化することができる。ＷＯ００／１２００５号には、胸癌その他の癌に対して使用できる電気的インピーダンス画像化装置の例が記載される。
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ００／１２００５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インピーダンス画像化に関する最も一般的な問題は、被画像化物のものとは別の、予想外で且つ未知の電気的インピーダンスが出現することである。予想外で且つ未知の電気的インピーダンスは画像化用の電極センサシステムから生じ得、その変化が被画像化物内の電気的インピーダンス及びその変化よりもずっと大きいと被画像化物内の電気的インピーダンスの局所変化又はそうしたインピーダンス変化が隠される恐れがある。例えば、電極と被画像化物との間の接触が不完全であると各電極にインピーダンスが生じ得るが、このインピーダンスは、電極間で未知の態様下に、又は時間的に、又は被画像化物への電極の取付け方法によって変化し、画像の再現性を失わせる思わぬ重大エラーを生成画像に生じさせ得、例えば、発現する病的組織の正確な検出及び監視を妨げる。
従って、解決しようとする課題は、被画像化物から提供されるそれとは別の、予想外で且つ未知の電気的インピーダンスを生じない、電気インピーダンスを非接触的に画像化する装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１実施例によれば、多数の電極を使用した電気的インピーダンス画像化方法が提供される。本方法では、多数の電極の各々は被画像化物とは接触しないが、被画像化物を少なくとも部分的に浸漬させる特別の導電性流体を介して電気的に接続される。各電極を被画像化物と直接接触させるのではなく、それらの間部分に流体を連続的に介在させることで、各電極と被画像化物との間のインピーダンスが実質的に標準化されるばかりでなく、各電極と被画像化物とが“サイズレス”イオンによって“完全に”接触するようになる利益がある。これにより画像の信頼性がより高まるようになる。
流体は代表的には導電性の、イオンを含む液体（またはゲル）であり得る。流体の導電性はイオン濃度を管理することで注意深く制御され得る。イオンは、Ｎａ+のようなグループ１金属イオンを含み得、Ｃｌ-のようなグループＶＩＩハロゲン化イオンを含み得る。
【０００７】
イオンを含む流体を使用する利点は、“サイズレス”イオンによって、電極と被画像化物との間に“電極-イオン-被画像化物”の流れの導電メカニズムが生じることである。この導電メカニズムは、選択した電極物質の既知の“半電池”電位を伴う“完全“接触を提供する。この導電メカニズムは一般的な“電極-皮膚インターフェース”ではないので、“接触”ベースの“電極-皮膚インターフェース”に関連する不利益を生じない。“接触”ベースの“電極-皮膚インターフェース”は、この“電極-皮膚インターフェース”からの関連する静電容量を含む未知の接触インピーダンスを提供する接触有効面積なのである。“電極-イオン-被画像化物”の流れの導電メカニズムは、電極と被画像化物との間の接触面積には依存しないのでずっと小型の電極を使用可能であり、物体画像化用の電極を多数使用できるようになり、かくして生成画像の解像度が一層高まる。
【０００８】
流体温度は、サーモスタットを使用して体温に近い固定温度に制御する。温度を一定値に保つことによる利益は、各電極と被画像化物との間のインピーダンスが長時間一定に維持されることである。これにより、エラー原因を導く流体のインピーダンス変動が防止される。
電極配列は代表的にはハウジングの容積変化に応じて変り、大型のハウジングでは使用する電極数は多くなることから、電極配列を決めるハウジング容積は被画像化物の大きさ次第のものとなる。
【０００９】
ハウジングの容積値は、物体画像化に使用するアルゴリズムの１入力値であり得る。ハウジング容積は既知の特定電極配列と関連するので、この配列知識をアルゴリズムに用いれば生成画像精度を改善することができる。選択した画像再現アルゴリズムで画像を高品位に再現するには、各電極の正確な位置と被画像化物との関連性を把握し、各電極のアルゴリズム上の理想位置と実際位置との間の誤差を有意に最小化する必要があるのに加え、同型のＥＩＭ装置を用いて測定し、別の時間に収集した画像や別の病院から収集した画像の互換性を高めるよう、被画像化物の測定毎の幾何寸法及び三次元位置を類似化させて、診断用再生画像の再現性を高める必要もある。そのため、同じ患者に一連の別個の画像化手順を実施する場合はハウジング容積、従って電極配列を同じにして、手順毎に生成される各画像に互換性を持たせるようにする。これにより画像化プロセスの再現性が改善され、正確な検出及び長時間観察するための、例えば乳房の病的組織を発現させ得るようになり、また特には、熟練者又はオペレーターが、健康及び病的な各組織の別個の２つの部分を識別し且つその発達を監視することができるようになる。
【００１０】
本発明の他の実施例によれば、電気的インピーダンス画像化用装置であって、被画像化物を少なくとも部分的に浸漬させる流体を収納するキャビティと、キャビティ周囲に位置決めした複数の電極とを含むハウジングを有し、各電極が、装置使用時には複数の電極の各々が被画像化物とは接触しないが、被画像化物を浸漬させる前記流体を介して被画像化物と電気的に連結される装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
被画像化物から提供されるそれとは別の、予想外で且つ未知の電気的インピーダンスを生じない、電気インピーダンスを非接触的に画像化する装置及び方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１には被画像化物２の電気的インピーダンスを画像化するための装置１０が例示され、被画像化物２を少なくとも部分的に浸漬させる流体３０を収納するキャビティ７０と、このキャビティ７０の周囲に位置決めした複数の電極２６、２６Ａとを有するハウジング２０を備えている。これらの電極２６、２６Ａは装置使用時には被画像化物２とは接触しないが、流体３０を介して電極と電気的に連結される。
以下に説明する装置１０は女性の胸部、特には乳房の電気的インピーダンスを画像化するために使用するようにしたものである。
女性がテーブル７２上で横臥してキャビティ７０に乳房を入れる。キャビティ７０には流体３０を予め充填し又は乳房を入れた後で流体を充填し得る。キャビティ７０は、画像化するべき乳房２のサイズにそのサイズを合致させるべくその容積を変化自在である。
キャビティ７０は、固定サイズの円筒管状の壁部分２２と、可動のカップ部分２４とを有し、カップ部分２４は代表的には長円又は半球の１セクションを構成する。
【００１３】
カップ部分２４を上下させてキャビティ７０の容積を乳房２のサイズに合うように変化させる駆動機構６０を使用する。駆動機構６０は、受けた乳房２のサイズにぴったり合うようにキャビティ容積を自動調節するフィードバック回路を含む。駆動機構６０は、乳房２を受けている間にカップ部分２４を乳房２から若干抵抗を受けるようになるまで上昇させ、この抵抗がフィードバックされると、カップ部分２４と乳房皮膚２Ａとの間に、流体３０で満たされた小間隙３０を生じさせる標準量、カップ部分２４を下降させる。
別の実施例では、円筒管状の壁部分の直径が同様に又は選択的に、変化され得る。キャビティの幅のみならず深さを、そこに受けた乳房に確実にぴったりと合わせるためのフィードバック機構も使用され得る。
【００１４】
各電極２６は既知の位置に固定され、カップ部分２４の表面から後退され、各電極２６Ａは既知の位置に固定され、円筒状管の壁部分２２の表面から後退される。この後退により、乳房皮膚２Ａと電極２６、２６Ａとの接触防止が助長される。
電極２６はカップ部分２４の表面上に一定間隔で列状に配置され、電極２６Ａは円筒状管の壁部分２２の表面上に一定間隔で列状に配置される。カップ部分２４が降下するとキャビティ７０に入り込む電極２６Ａの数が増え、カップ部分２４が上昇するとキャビティ内の電極２６Ａの数が減る。各電極２６及び２６Ａと乳房皮膚２Ａとの間の、流体３０を介しての間隔は、隣り合う電極２６又は２６Ａどうしの間隔よりもずっと小さく、代表的には５ｍｍ未満である。
全ての電極の表面の大きさ及び表面（流体と接触する界面）粗さは同じであることが好ましい。
【００１５】
各電極２６には画像制御回路７４を接続する。画像制御回路７４は２つの電極からなる第１の電極セットを介して電流を通過させる一方、第２の電極セット位置での出口電位差を測定する電気信号発生回路を含む。電流は代表的には、複数の異なる周波数と、１ＭＨｚ以上の少なくとも幾つかの周波数とを含む。周波数帯域幅が１ＭＨｚを越える状態下に１００〜１ＭＨｚ（好ましくは１０ＭＨｚ）の周波数が使用されている。他の実施例では電気的信号発生用回路が、２つの電極からなる第１の電極セットを横断する入口電位差を提供し、その間、電極２６の第２の電極セット位置での出口電流値を測定する。印加した電位差には、代表的には複数の異なる周波数と、１ＭＨｚを越える少なくとも幾つかの周波数とが含まれる。
【００１６】
組織又は細胞群の合計インピーダンスは細胞内パラレルインピーダンス及び細胞外パラレルインピーダンスとしてモデル化させ得るものであり、細胞内インピーダンスはキャパシタンスＣ1と抵抗Ｒ1とを直列結合したものとしてモデル化され得、細胞外インピーダンスは抵抗Ｒxとしてモデル化され得る。合計インピーダンスは、低周波数部分ではＲxにより、また高周波数部分ではＲ1//Ｒxにより夫々支配される。周波数特性はＣ1、Ｒ1、Ｒxの変化に左右されやすいのでこれを利用して異常組織を識別することができる。
【００１７】
画像制御回路７４が、電極２６の第１及び第２の各セットを連続的に変化させて、乳房２を画像化するための出口データを収集する。測定したアナログの出口値を、例えば、市販入手可能なソフトウェアを使用してデジタル値に変換し、乳房の２Ｄ又は３Ｄ画像を生成する。癌のような細胞異常部が、代表的には画像の対比部分として出現する。
流体３０はイオンを含む導電性のものであり、好適なものは水性の塩溶液であるがその他の電解液を使用することもできる。塩溶液の濃度は、流体の導電性が乳房２のそれ未満又は等しくなるように、又は別様には、乳房の導電性と合致するように制御され得る。衛生上の理由から、流体３０は抗バクテリア剤及び又は抗黴剤を含み得る。
【００１８】
流体３０はリザーバ４０から入口逆止弁４２を経てハウジングのキャビティ７０に送られる。測定後、流体３０は入口弁５４ｂと出口弁５４ａとを介してキャビティから排出される。オーバーフロー出口５６が、乳房２により排斥された流体がテーブル７２上にオーバーフローするのを防止する。
キャビティ７０は、キャビティ７０内の流体３０の温度を一定に保つサーモスタット制御システム５０をも有する。
キャビティ７０内にはミキサー５２も位置付けられる。ミキサーはキャビティ内で流体３０を移動させて流体３０の内部温度及び濃度を一様に維持する。
【００１９】
装置を別の被画像化物に使用する合間に、空になったキャビティ７０を、抗バクテリア剤及び抗黴剤を使用して洗浄機構６２で洗浄する。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。例えば、本発明の方法及び装置を乳房画像化用のものとして説明したが、単に心筋画像化用に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】被画像化物の電気的インピーダンスを画像化するための装置の概略図である。
【符号の説明】
【００２１】
２  被画像化物
２Ａ  乳房皮膚
１０  装置
２０  ハウジング
２２  壁部分
２４  カップ部分
２６、２６Ａ  電極
３０  流体
４０  リザーバ
４２  入口逆止弁
５０  サーモスタット制御システム
５２  ミキサー
５４ａ  出口弁
５４ｂ  入口弁
５６  オーバーフロー出口
６０  駆動機構
６２  洗浄機構
７０  キャビティ
７２  テーブル
７４  画像制御回路
【図１】
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