(57)【要約】【課題】測定対象物の断層情報をより高い精度で得ることができる。【解決手段】光トモグラフィ装置１では、ＭＲ情報取得部１０によりＭＲ撮像時に発生する誤差を補正したＭＲ画像に基づいた測定対象物の内部構造を示すＭＲ情報を取得し、解析部４０ではＭＲ情報に基づいて測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布が解析される。この解析部４０による解析では、格納部３０に格納される各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値によって規定される範囲に含まれる散乱係数及び吸収係数を支配方程式である輸送方程式に適用することで計算値を算出し、これと測定部２０による測定値とを比較部４２において比較し、その結果が所定の閾値よりも小さくなるまで、散乱係数又は吸収係数を修正部４３による修正及び計算値算出部４１による計算値の算出を繰り返す。【選択図】図１
2011078448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する光トモグラフィ装置であって、
前記測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値を部位毎に格納する格納部と、
撮像時に発生する誤差を補正したＭＲ画像に基づいた前記測定対象物の内部の構造を示すＭＲ情報を取得するＭＲ情報取得部と、
前記測定対象物に対して光を入射し、この光の入射に伴って当該測定対象物から出射する光を受光することで、当該測定対象物からの光についての測定値を取得する測定部と、
前記測定部で取得された前記測定値と、前記ＭＲ情報取得部で取得された前記ＭＲ情報と、前記格納部で格納された前記測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数とに基づいて、前記測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する解析部と、
を備え、
前記解析部は、
前記ＭＲ情報により特定される前記測定対象物の内部の構造と、前記格納部に格納された前記測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値によってそれぞれ規定される範囲に含まれる各部位の散乱係数及び吸収係数と、を前記測定対象物での光伝搬を支配する支配方程式に用いることで、前記測定部によって前記測定対象物に光を入射させた場合に前記測定対象物から出射する光に係る情報についての計算値を算出する計算値算出部と、
前記計算値算出部により算出された計算値と、前記測定部により取得された前記測定値とを比較し、前記計算値と前記測定値との差が所定の閾値よりも大きいか否かを判断する比較部と、
前記比較部により前記計算値と前記測定値との差が所定の閾値よりも大きいと判断された場合に、前記計算値算出部において用いる各成分の散乱係数及び吸収係数のうち一以上の係数を修正する修正部と、
を有し、
前記比較部において前記計算値と前記測定値との差が所定の閾値以下であると判断されるまで、前記計算値算出部、前記比較部、及び前記修正部による前記測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布の解析を繰り返す
ことを特徴とする光トモグラフィ装置。
【請求項２】
前記支配方程式は、輸送方程式であることを特徴とする請求項１記載の光トモグラフィ装置。
【請求項３】
前記支配方程式は、拡散方程式であることを特徴とする請求項１記載の光トモグラフィ装置。
【請求項４】
測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する光トモグラフィ装置による解析方法であって、
前記測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値を部位毎に格納部に格納する格納ステップと、
撮像時に発生する誤差を補正したＭＲ画像に基づいた前記測定対象物の内部の構造を示すＭＲ情報を取得するＭＲ情報取得ステップと、
前記測定対象物に対して光を入射し、この光の入射に伴って当該測定対象物から出射する光を受光することで、当該測定対象物からの光についての測定値を取得する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて取得された前記測定値と、前記ＭＲ情報取得ステップにおいて取得された前記ＭＲ情報と、前記格納ステップにおいて格納された前記測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数とに基づいて、前記測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する解析ステップと、
を備え、
前記解析ステップは、
前記ＭＲ情報により特定される前記測定対象物の内部の構造と、前記格納部に格納された前記測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値によってそれぞれ規定される範囲に含まれる各部位の散乱係数及び吸収係数と、を前記測定対象物での光伝搬を支配する支配方程式に用いることで、前記測定ステップにおいて前記測定対象物に光を入射させた場合に前記測定対象物から出射する光に係る情報についての計算値を算出する計算値算出ステップと、
前記計算値算出ステップにおいて算出された計算値と、前記測定ステップにおいて取得された前記測定値とを比較し、前記計算値と前記測定値との差が所定の閾値よりも大きいか否かを判断する比較ステップと、
前記比較ステップにおいて前記計算値と前記測定値との差が所定の閾値よりも大きいと判断された場合に、前記計算値算出ステップにおいて用いる各成分の散乱係数及び吸収係数のうち一以上の係数を修正する修正ステップと、
を有し、
前記比較ステップにおいて前記計算値と前記測定値との差が所定の閾値以下であると判断されるまで、前記計算値算出ステップ、前記比較ステップ、及び前記修正ステップによる前記測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布の解析を繰り返す
ことを特徴とする解析方法。
【請求項５】
前記支配方程式は、輸送方程式であることを特徴とする請求項４記載の解析方法。
【請求項６】
前記支配方程式は、拡散方程式であることを特徴とする請求項４記載の解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光トモグラフィ装置及びこの光トモグラフィ装置による解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の断層情報を得るための方法として、生体に対して安全であり且つ透過性の高い近赤外光を使用した拡散光トモグラフィが知られている。この拡散光トモグラフィで用いられる近赤外光は、Ｘ線と異なって生体に対する侵襲性が非常に低いことや、生体内の物質はその近赤外光の周波数帯域における分光特性が物質により大きく異なるために酸素を始めとする生体物質の様々な代謝情報を高い時間分解能で収集することができること等の利点がある。また、この拡散光トモグラフィを用いた測定装置は、装置自身が小型且つ安価であり、さらに、測定対象者に対して測定時に姿勢の維持が要求されない等、測定対象者にとっても負担も少ないため、生体機能のより詳細な分析への応用が期待されて種々の研究が進められており、近赤外光を測定対象物に照射することで得られる結果から生体の断層情報を得るための解析方法等が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５２８２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近赤外光は、生体内での吸収・散乱が大きいために、生体内に入射した光が生体内から出射されるまでの間に拡散してしまい、測定対象物である生体から出射された光の受光結果から得られる空間情報が少ないことから、近赤外光の受光結果から生体内の各部位の支配方程式内パラメータ（散乱係数や吸収係数など）を算出するための解析のために必要な時間が長く、且つ、解析結果の精度も低くなる可能性がある。
【０００５】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、測定対象物の断層情報をより高い精度で得ることができる光トモグラフィ装置及びこの光トモグラフィ装置による解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る光トモグラフィ装置は、測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する光トモグラフィ装置であって、測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値を部位毎に格納する格納部と、撮像時に発生する誤差を補正したＭＲ画像に基づいた測定対象物の内部の構造を示すＭＲ情報を取得するＭＲ情報取得部と、測定対象物に対して光を入射し、この光の入射に伴って当該測定対象物から出射する光を受光することで、当該測定対象物からの光についての測定値を取得する測定部と、測定部で取得された測定値と、ＭＲ情報取得部で取得されたＭＲ情報と、格納部で格納された測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数とに基づいて、測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する解析部と、を備え、解析部は、ＭＲ情報により特定される測定対象物の内部の構造と、格納部に格納された測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値によってそれぞれ規定される範囲に含まれる各部位の散乱係数及び吸収係数と、を測定対象物での光伝搬を支配する支配方程式に用いることで、測定部によって測定対象物に光を入射させた場合に測定対象物から出射する光に係る情報についての計算値を算出する計算値算出部と、計算値算出部により算出された計算値と、測定部により取得された測定値とを比較し、計算値と測定値との差が所定の閾値よりも大きいか否かを判断する比較部と、比較部により計算値と測定値との差が所定の閾値よりも大きいと判断された場合に、計算値算出部において用いる各成分の散乱係数及び吸収係数のうち一以上の係数を修正する修正部と、を有し、比較部において計算値と測定値との差が所定の閾値以下であると判断されるまで、計算値算出部、比較部、及び修正部による測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布の解析を繰り返すことを特徴とする。
【０００７】
上記の光トモグラフィ装置によれば、ＭＲ情報取得部により撮像時に発生する誤差を補正したＭＲ画像に基づいた測定対象物の内部の構造を示すＭＲ情報を取得し、解析部では、このＭＲ情報に基づいて測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する。そして、この解析部による解析では、格納部に格納される各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値によって規定される範囲に含まれる散乱係数及び吸収係数を支配方程式に適用することで、計算値を算出し、これと測定部による測定値とを比較し、その結果が所定の閾値よりも小さくなるまで散乱係数又は吸収係数を修正し、計算値の算出を繰り返す。このように、撮像時に発生する誤差を補正した精度の高いＭＲ情報を用いて、散乱係数及び吸収係数の算出を行うため、測定対象物の断層情報をより高い精度で求めることができる。また、測定対象物の内部構造が特定されたＭＲ情報を用いて散乱係数及び吸収係数の算出が行われることから、この散乱係数及び吸収係数の算出をより高速に行うことから可能となる。
【０００８】
また、本発明に係る光トモグラフィ装置による解析方法は、測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する光トモグラフィ装置による解析方法であって、測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値を部位毎に格納部に格納する格納ステップと、撮像時に発生する誤差を補正したＭＲ画像に基づいた測定対象物の内部の構造を示すＭＲ情報を取得するＭＲ情報取得ステップと、測定対象物に対して光を入射し、この光の入射に伴って当該測定対象物から出射する光を受光することで、当該測定対象物からの光についての測定値を取得する測定ステップと、測定ステップにおいて取得された測定値と、ＭＲ情報取得ステップにおいて取得されたＭＲ情報と、格納ステップにおいて格納された測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数とに基づいて、測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する解析ステップと、を備え、解析ステップは、ＭＲ情報により特定される測定対象物の内部の構造と、格納部に格納された測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値によってそれぞれ規定される範囲に含まれる各部位の散乱係数及び吸収係数と、を測定対象物での光伝搬を支配する支配方程式に用いることで、測定ステップにおいて測定対象物に光を入射させた場合に測定対象物から出射する光に係る情報についての計算値を算出する計算値算出ステップと、計算値算出ステップにおいて算出された計算値と、測定ステップにおいて取得された測定値とを比較し、計算値と測定値との差が所定の閾値よりも大きいか否かを判断する比較ステップと、比較ステップにおいて計算値と測定値との差が所定の閾値よりも大きいと判断された場合に、計算値算出ステップにおいて用いる各成分の散乱係数及び吸収係数のうち一以上の係数を修正する修正ステップと、を有し、比較ステップにおいて計算値と測定値との差が所定の閾値以下であると判断されるまで、計算値算出ステップ、比較ステップ、及び修正ステップによる測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布の解析を繰り返すことを特徴とする。
【０００９】
上記の光トモグラフィ装置を用いた解析方法によれば、ＭＲ情報取得ステップにおいて撮像時に発生する誤差を補正したＭＲ画像に基づいた測定対象物の内部の構造を示すＭＲ情報を取得し、解析ステップにおいて、このＭＲ情報に基づいて測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する。そして、この解析ステップでの解析では、格納部に格納される各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値によって規定される範囲に含まれる散乱係数及び吸収係数を支配方程式に適用することで、計算値を算出し、これと測定部による測定値とを比較し、その結果が所定の閾値よりも小さくなるまで散乱係数又は吸収係数を修正し、計算値の算出を繰り返す。このように、撮像時に発生する誤差を補正した精度の高いＭＲ情報を用いて、散乱係数及び吸収係数の算出を行うため、測定対象物の断層情報をより高い精度で求めることができる。また、測定対象物の内部構造が特定されたＭＲ情報を用いて散乱係数及び吸収係数の算出が行われることから、この散乱係数及び吸収係数の算出をより高速に行うことから可能となる。
【００１０】
ここで、上記の光トモグラフィ装置において用いられる支配方程式は、輸送方程式である態様とすることができる。また、支配方程式は、拡散方程式であってもよい。
【００１１】
また、本発明に係る解析方法では、支配方程式は、輸送方程式である態様であってもよく、また、支配方程式は、拡散方程式である態様としてもよい。
【００１２】
このように、輸送方程式や拡散方程式を支配方程式として用いることで、より高い精度での断層情報の解析を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、測定対象物の断層情報をより高い精度で得ることができる光トモグラフィ装置及びこの光トモグラフィ装置による解析方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る光トモグラフィ装置の構成を説明する図である。
【図２】光トモグラフィ装置の測定部について説明する図である。
【図３】格納部に格納される情報の例を示す図である。
【図４】光トモグラフィ装置で取得されるＭＲ情報に用いられるＭＲ画像の撮像を行うＭＲ撮像装置の構成を説明する図である。
【図５】光トモグラフィ装置による解析方法について説明するシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る光トモグラフィ装置の構成を説明する図である。光トモグラフィ装置１は、測定対象物に対して近赤外光を照射し、その結果、測定対象物から出射される光を受光して解析を行い、この解析結果に基づいて測定対象物の断層画像を構成して出力する機能を有する。図１に示すように、本実施形態に係る光トモグラフィ装置１は、ＭＲ情報取得部１０、測定部２０、格納部３０、解析部４０及び出力部５０を含んで構成される。
【００１７】
ＭＲ情報取得部１０は、撮像時に発生する誤差を補正したＭＲ画像に基づいた測定対象物の内部の構造を示すＭＲ情報を取得する。具体的には、ＭＲ画像（３次元ＭＲ画像）を撮像すると共にこのＭＲ画像を補正し、補正後のＭＲ画像に基づいて測定対象の内部構造を特定するＭＲ撮像装置から、測定対象物の内部の構造が特定されたＭＲ情報（３次元構造情報）を取得する。本実施形態の光トモグラフィ装置１により測定を行う測定対象物は、例えば生体の頭部が挙げられ、生体の頭部を測定対象物とする場合には、ＭＲ情報としてこの測定対象物の内部の頭部の内部構造を特定する情報が取得される。測定対象物が生体の頭部である場合、ＭＲ情報には、頭部の外観形状を特定する情報と、表皮、頭蓋骨、脳脊髄液、脳実質（灰白質、白質）、血管構造（動脈、静脈）等の頭部の内部組織の空間分布を特定する情報と、が含まれる。また、ＭＲ情報を取得する際には、撮像時の歪みや信号ムラを補正したＭＲ画像が用いられる。この使用するＭＲ画像としては、３次元Ｔ１強調画像やＭＲアンギオ画像、磁化率強調画像、Ｂａｌａｎｃｅｄ−ＳＳＦＰ（Steady-State Free Precession）画像等が挙げられる。ＭＲ画像の歪みや信号ムラの補正については後述する。ＭＲ情報取得部１０により取得されたＭＲ情報は解析部４０へ送られる。
【００１８】
測定部２０は、測定対象物に対して光を入射し、この光の入射に伴って当該測定対象物から出射する光を受光することで、当該測定対象物からの光についての測定値を取得する。この測定部２０の構成の一例を図２に示す。図２（Ａ）は、測定部２０に含まれるモジュール２０Ａの構成を説明する図であり、図２（Ｂ）は複数のモジュール２０Ａによって構成される測定部２０について説明する図である。図２に示すように、測定部２０は、光ファイバ２２と、光ファイバヘッド２１と、ＲＦ受信コイル１０５と、を含んで構成されるモジュール２０Ａが複数個連結されたものである。
【００１９】
そして、図２（Ａ）に示すように、１つのモジュール２０Ａにおいて、光ファイバ２２と光ファイバヘッド２１とが光学的に接続されている。光ファイバヘッド２１は、光源から出射されて光ファイバ２２を伝播した光を測定対象物に対して出射する出射端２１Ａか、出射端２１Ａから出射されて測定対象物に対して光が照射されることで測定対象物から出射される光を入射する入射端２１Ｂのいずれかとしての機能を有する。光ファイバヘッド２１が入射端２１Ｂとして機能する場合には、光ファイバ２２は受光部と光学的に接続されていて、入射端２１Ｂから光ファイバ２２に入射した光は光ファイバ２２を伝播して受光部で受光される。この光ファイバヘッド２１の出射端２１Ａから測定対象物に対して出射される光は近赤外領域のパルス光である。なお、この各モジュール２０ＡにはそれぞれＲＦ受信コイル１０５がさらに取り付けられている。このＲＦ受信コイル１０５は後述のＭＲ撮像に用いられるコイルである。本実施形態に示すモジュール２０Ａでは、ＭＲ撮像に用いられるＲＦ受信コイル１０５と光トモグラフィ測定に用いる光ファイバヘッド２１とが一体化されていることにより、ＲＦ受信コイル１０５により得られるＭＲ情報と光ファイバヘッド２１により得られる光トモグラフィ測定結果との対応関係が明確になる。ＲＦ受信コイル１０５を用いたＭＲ撮像については後述する。
【００２０】
そして、図２（Ｂ）に示すように、測定部２０は、ｎ個のモジュール２０Ａ１〜２０Ａｎが、ｎ個の光ファイバヘッド２１１〜２１ｎが並列するように連結されたものである。図２（Ｂ）では、ｎ個のモジュール２０Ａは、光ファイバヘッド２１が測定対象物に対して光を出射する出射端２１Ａであるものと、測定対象物からの光を入射する入射端２１Ｂとなるものとが交互に配置されるように連結されている。このように直列状に連結されたｎ個のモジュール２０Ａ１〜２０Ａｎはｎ個の光ファイバヘッド２１１〜２１ｎが測定対象物の特定の断面（断層画像において取得したいスライス画像に対応する断面）に沿って配置される。
【００２１】
このようにｎ個のモジュール２０Ａ１〜２０Ａｎが測定対象物に対して取り付けられ、測定対象物に対して近赤外光を照射することで測定対象物から出射される光を受光し、この受光された光の測定値等の測定結果は、測定部２０から解析部４０に送られる。そして、解析部４０によって測定結果の解析を行うことで、測定対象物の内部の吸収係数及び散乱係数の分布が求められる。
【００２２】
格納部３０は、測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値を部位毎に格納する。格納部３０に格納される情報の例を図３に示す。図３に示すように、格納部３０では、測定対象物の内部に含まれる可能性のある内部組織（部位）（図３では、表皮、頭蓋骨、脳脊髄液…）と、この部位が取り得る散乱係数及び吸収係数の範囲を規定するための最大値及び最小値が部位毎に格納されている。例えば、測定対象物が生体の頭部である場合には、表皮、頭蓋骨、脳脊髄液、脳実質（灰白質、白質）、血管構造（動脈、静脈）等の各組織が内部に含まれる可能性があるので、これらの組織と、各組織の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値が、組織に対応付けて格納されている。この格納部３０に格納される情報は、解析部４０からの要求に応じて適宜解析部４０に対して提供される。
【００２３】
解析部４０は、測定部２０により得られた測定値と、ＭＲ情報取得部１０により取得されたＭＲ情報と、格納部３０で格納された測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数とに基づいて、測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する。この解析部４０は、計算値算出部４１、比較部４２及び修正部４３が含まれる。
【００２４】
計算値算出部４１は、ＭＲ情報により特定される測定対象物の内部構造と、格納部３０に格納された測定対象物の内部の各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値によってそれぞれ規定される範囲に含まれる各部位の散乱係数及び吸収係数と、を測定対象物での光伝搬を支配する支配方程式に用いることで、測定部２０によって測定対象物に光を入射させた場合に測定対象物から出射する光に係る情報についての計算値を算出する。この計算値算出部４１により用いられるＭＲ情報は、ＭＲ情報取得部１０により取得されたものであり、撮像時に発生する誤差を補正したものである。この撮像時に発生する誤差の補正については、後述する。この計算値算出部４１において算出された計算値は、比較部４２へ送られる。
【００２５】
比較部４２は、計算値算出部４１により算出された計算値と、測定部２０により取得された測定値とを比較し、計算値と測定値との差が所定の閾値よりも大きいか否かを判断する。比較部４２による比較の結果、計算値と測定値との差が所定の閾値よりも大きいと判断された場合には、この結果が修正部４３に対して送られる。
【００２６】
修正部４３は、比較部４２により計算値と測定値との差が所定の閾値よりも大きいと判断された場合に、計算値算出部４１において用いる各成分の散乱係数及び吸収係数のうち一以上の係数を修正する。上記の計算値算出部４１、比較部４２及び修正部４３による解析方法については後述する。
【００２７】
そして、出力部５０は、解析部４０による解析結果を外部に出力する。解析結果を外部に出力する方法としては、モニタ等の表示デバイスに対して表示させる方法や、プリンタ等に対して出力する方法、電子データとして出力する方法等が挙げられる。
【００２８】
ここで、ＭＲ情報取得部１０により取得されるＭＲ情報を生成するＭＲ撮像装置と、ＭＲ情報について説明する。図４は、ＭＲ撮像装置１００の構成を説明する図である。図４に示すように、ＭＲ撮像装置１００は、静磁場マグネット部１０２、傾斜磁場コイル部１０３、ＲＦ照射コイル１０４、ＲＦ受信コイル１０５、ＲＦ駆動部１１１、勾配駆動部１１２、データ収集部１１３、制御部１１４、データ処理部１１５、操作部１１６、及び表示部１１７を有する。
【００２９】
測定対象物となる被検者２００の測定対象物が生体の頭部である場合、測定対象物は例えば０．５Ｔの均一な静磁界を発生する静磁場マグネット部１０２のほぼ中心に配置されている。この測定対象物の測定部位を静磁場マグネット部１０２のほぼ中心に配置するために寝台１１０は移動可能とされている。静磁場マグネット部１０２の内側には互いに直交する３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸。Ｚ軸は静磁場マグネット部１０２により作られる静磁場の方向と一致する。なお、この３軸は図示していない）の方向に最大傾斜磁界例えば１０ｍＴ／ｍを発生する傾斜磁場コイル１０３が組み込まれていて、この傾斜磁場コイル１０３は、静磁場マグネット部１０２により形成された静磁場内の測定対象物に対して傾斜磁場を印加させる。この傾斜磁場の印加によって、ＲＦ受信コイル１０５により受信されるＭＲ信号に対して位置情報が付加される。
【００３０】
傾斜磁場コイル１０３の内側には、撮影領域１０１内のプロトンのスピンを励起するための高周波磁場を発生させる照射用高周波（ＲＦ）照射コイル１０４と、ＲＦ照射コイル１０４により発生された磁場によって励起されたプロトンからのＭＲ信号を検出する受信用ＲＦコイル１０５が組み込まれている。なお、本実施形態のＲＦ受信コイル１０５はＲＦ照射コイル１０４とは別体からなり、図２に示すように、光トモグラフィ装置１の測定部２０を構成する光ファイバヘッド２１及び光ファイバ２２と一体化されて、光トモグラフィ装置１の測定部２０として機能する構成とされているが、このＲＦ照射コイル１０４とＲＦ受信コイル１０５とは一つのＲＦコイルを共用してもよい。上記のＲＦ照射コイル１０４により構成される高周波磁場はＲＦ駆動部１１１により制御される。また、傾斜磁場コイル１０３により構成される傾斜磁場の制御は傾斜磁場駆動部１１２により制御される。
【００３１】
そして、データ収集部１１３は、制御部１１４からの制御信号に基づいて、ＲＦ受信コイル１０５により受信されるＭＲ信号を収集する。そして、データ収集部１１３により収集されたＭＲ信号がデータ処理部１１５に対して送られる。ＲＦ駆動部１１１、傾斜磁場駆動部１１２、及びデータ収集部１１３は、制御部１１４からの制御信号に基づいて上記の動作を行う。
【００３２】
データ処理部１１５は、オペレータによる操作部１１６からの操作指示を制御部１１４に対して出力すると共に、この操作指示に基づいて、データ収集部１１３において収集されたＭＲ信号を取得し、この取得したＭＲ信号に対して画像再構成処理を行うことで画像データを生成する機能を有する。また、出力部１１７は、データ処理部１１５により生成された画像データを表示デバイス等に表示すると共に、この画像処理に用いたデータを外部の装置（例えば、本実施形態の光トモグラフィ装置１等）に対して出力する機能を有する。
【００３３】
ここで、データ処理部１１５によるデータ処理について説明する。データ処理部１１５では、ＭＲ撮像装置１００のＲＦ受信コイル１０５により受信されたＭＲ信号からＭＲ画像を生成する際に補正が行われる。ＭＲ撮像装置１００による測定対象物のＭＲ撮像時には、種々の誤差が発生することが知られている。例えば、静磁場マグネット部１０２により形成される静磁場の不均一性や、傾斜磁場コイル１０３により形成される傾斜磁場の非直線性に由来して、空間的な歪みが発生する。また、信号ノイズ比の向上や撮像の高速化を目的として近年ＲＦ受信コイル１０５として一般的に用いられているフェイズドアレイコイル（Phased array coil）は、感度分布が空間的に不均一であるため、得られたＭＲ画像上にも空間的なムラが生じる。このように、ＭＲ撮像装置１００では種々の歪みや誤差を含む画像が撮像されるため、データ処理部１１５においてＭＲ画像の補正が行われる。
【００３４】
具体的には、このＭＲ撮像装置１００を用いて予めファントムを撮像することで、撮像時に発生する傾斜磁場コイル１０３由来の歪みやＲＦ受信コイル１０５由来の信号ムラを計測しておき、測定対象物の撮像結果に対して、ファントム撮像時に発生した歪みや信号ムラを取り消す補正を行う方法等が挙げられる。このように、データ処理部１１５では、ＭＲ撮像装置１００において発生する誤差を補正し、この補正後のＭＲ画像から得られる測定対象物の内部構造に係る情報をＭＲ情報として出力部１１７から光トモグラフィ装置１に対して送信することで、光トモグラフィ装置１のＭＲ情報取得部１０では、撮像時に発生する誤差を補正したＭＲ画像に基づいたＭＲ情報が取得される。
【００３５】
次に、上記の光トモグラフィ装置１による解析方法について、図５を用いて説明する。図５は、光トモグラフィ装置による解析方法について説明するシーケンス図である。まず、光トモグラフィ装置１による測定対象物の測定及び測定結果の解析を行う前提として、格納部３０には、測定対象物の内部に含まれる各部位について、部位毎に散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値を対応付けた表が格納されている（Ｓ０１、格納ステップ）。この部位毎の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値に係る情報は、測定対象物が変わる度に格納部３０に対して格納する態様としてもよいし、予め測定を行う可能性のある測定対象物についての情報を全て格納部３０に格納しておく態様としてもよい。
【００３６】
次に、光トモグラフィ装置１のＭＲ情報取得部１０によりＭＲ情報の取得が行われる（Ｓ０２、ＭＲ情報取得ステップ）。このＭＲ情報取得部１０により取得されたＭＲ情報は、解析部２０に対して送られる。ここで解析部２０に対して送られる情報には、測定対象物の外観形状を特定すると共に、その内部の組織界面を特定する情報（すなわち、内部の構造を特定する情報）が含まれる。次に、解析部４０の計算値算出部４１では、ＭＲ情報を参照し、後段の輸送方程式を用いた光伝搬のシミュレーションの際に用いる係数であってこの測定対象物の内部の各部位に応じた組織の散乱係数及び吸収係数に係る情報を格納部３０から取得する（Ｓ０３、係数の初期化）。ここで格納部３０から取得される散乱係数及び吸収係数は、例えば最大値と最小値とによって規定される範囲のうちの中心値というように予め定めておくことができる。
【００３７】
次に、測定部２０では、測定対象物に対する光トモグラフィ測定が行われる（Ｓ０４、測定ステップ）。ここでは、図２（Ｂ）に示す複数のモジュール２０Ａを測定対象物に対して取り付け、光ファイバヘッド２１の出射端２１Ａから測定対象物に対して光を照射し、この光の照射によって測定対象物から出射される光を入射端２１Ｂで受光することで測定が行われる。この測定部２０による測定結果は、測定部２０から解析部４０へ送られる。
【００３８】
次に、解析部４０の計算値算出部４１では、測定対象物における光伝搬のシミュレーションが行われ、具体的には、格納部３０から取得した散乱係数及び吸収係数を輸送方程式に適用することで計算値を算出する（Ｓ０５、計算値算出ステップ）。ここで、測定対象物の内部を構成する組織の散乱係数及び吸収係数を輸送方程式に対して適用する際には、ＭＲ情報に含まれる測定対象物の内部構成を特定する情報に基づいて、測定対象物の各部位に対応した散乱係数及び吸収係数が輸送方程式に対して適用される。計算値算出部４１によって算出された計算値は、解析部４０の比較部４２へ送られる。
【００３９】
次に、解析部４０の比較部４２では、計算値算出部４１により算出された計算値と測定部２０により得られた測定値との比較が行われる（Ｓ０６、比較ステップ）。そして、計算値と測定値との差が所定の閾値以下であるかどうかが比較部４２により判断される（Ｓ０７、比較ステップ）。
【００４０】
ここで、光トモグラフィ装置１の測定部２０による測定対象物の測定の際に、測定対象物に入射した光の伝搬について説明すると共に、光トモグラフィ装置１の解析部４０による測定結果の解析について説明する。測定対象物に光を入射させた場合の測定対象物内での光の伝搬は、輸送方程式という粒子運動を記述する方程式によって支配されていることが知られている。そして、この輸送方程式を用いることで、測定対象物内に入射させる光と、この光の入射によって測定対象物から出射される光との関係を正確にモデル化することができる。したがって、この輸送方程式に対して、各部位の組織に対応した散乱係数及び吸収係数の正しい値を適用することによって、特定の光を測定対象物に対して入射させたときに測定対象物から出射される光を正確に算出することができるはずである。
【００４１】
しかしながら、測定対象物内の各部位における散乱係数及び吸収係数の分布を予め正確に把握していることはできない。したがって、格納部３０に格納されている部位毎の散乱係数及び吸収係数の範囲から選ばれた値を輸送方程式に適用し、その結果（計算値）と、測定部２０による実測値（測定値）とを比較部４２において比較することで、輸送方程式に代入した散乱係数及び吸収係数が測定対象物内の各部位の散乱係数及び吸収係数と近い値であるか又は大きく異なる値であるかを確認することができる。このとき、比較部４２において予め閾値を決めておき計算値と測定値との差がこの閾値以下である場合には、輸送方程式に代入した各部位の散乱係数及び吸収係数が実際の値に近い値であるとみなし、この計算値の算出に用いた各部位の散乱係数及び吸収係数が解析結果であると判断される。
【００４２】
したがって、比較部４２によって計算値と測定値との差が閾値以下であると判断された場合には、この結果は比較部４２から出力部５０に対して送られ、出力部５０では、計算値の算出に用いられた散乱係数及び吸収係数を用いた解析結果を用いて測定対象物の断層画像を形成して出力する（Ｓ０８）。
【００４３】
一方、比較部４２によって計算値と測定値との差が閾値以下ではない（すなわち、閾値よりも大きい）と判断された場合には、この結果は比較部４２から修正部４３に対して送られ、修正部４３において散乱係数及び吸収係数の少なくとも一つについての修正が行われる（Ｓ０９、修正ステップ）。ここでは、計算値と測定値との差がより小さくなるように輸送方程式に対して適用した散乱係数及び吸収係数の値が修正される。そして、修正部４３により修正された散乱係数及び吸収係数は計算値算出部４１に対して送られると共に、計算値算出部４１において修正後の値を用いて２回目の計算値の算出が行われ（Ｓ０５）、この結果得られた２回目の計算値と測定値との比較が比較部４２において行われ（Ｓ０６、Ｓ０７）、その比較した結果（計算値と測定値との差）が閾値よりも大きい場合には、係数の修正が再度行われる（Ｓ０９）。このように、計算値の算出、計算値と測定値の比較及び係数の修正（Ｓ０５〜Ｓ０７，Ｓ０９）は、計算値と測定値との差が所定の閾値よりも小さくなるまで繰返し行われる。そして、計算値と測定値との差が閾値以下となった場合には、その結果を用いて形成された断層情報が出力部５０から出力される（Ｓ０８）ことで、解析に係る一連の処理が終了される。
【００４４】
このように、本実施形態に係る光トモグラフィ装置１又はこの光トモグラフィ装置１による解析方法によれば、ＭＲ情報取得部１０によりＭＲ撮像時に発生する誤差を補正したＭＲ画像に基づいた測定対象物の内部の構造を示すＭＲ情報を取得し、解析部４０では、このＭＲ情報に基づいて測定対象物の内部の散乱係数又は吸収係数の分布を解析する。そして、この解析部４０による解析では、格納部３０に格納される各部位の散乱係数及び吸収係数の最大値及び最小値によって規定される範囲に含まれる散乱係数及び吸収係数を支配方程式である輸送方程式に適用することで計算値を算出し、これと測定部２０による測定値とを比較部４２において比較し、その結果が所定の閾値よりも小さくなるまで散乱係数又は吸収係数を修正部４３により修正し、計算値算出部４１により計算値の算出を繰り返す。このように、光トモグラフィ装置１では、撮像時に発生する誤差を補正した精度の高いＭＲ情報を用いて、散乱係数及び吸収係数の算出を行うため、測定対象物の断層情報をより高い精度で求めることができる。また、上記の光トモグラフィ装置１による解析では、測定対象物の内部構造が特定されたＭＲ情報に基づいて格納部３０に格納された散乱係数及び吸収係数の範囲の中から計算値に用いる散乱係数及び吸収係数を選択して計算値の算出が行われるため、散乱係数及び吸収係数の算出に係る処理を短時間で行うことから可能となる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、測定対象物の内部での光の散乱及び吸収を支配する支配方程式が輸送方程式であって、光トモグラフィ装置１の計算値算出部４１においてこの輸送方程式に対して散乱係数及び吸収係数を適用することで計算値を算出する態様について説明したが、支配方程式として拡散方程式を用いることもできる。拡散方程式とは、媒体中での光の散乱が完全等方散乱であると仮定することで輸送方程式を簡略化したものである。この拡散方程式を支配方程式として用いた場合、輸送方程式と比較してその取扱いが容易であるため、計算値の算出及び算出結果に基づく係数の補正が容易となり、測定対象物の断層情報に係る解析をより少ない試行回数で行うことが可能となる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、光トモグラフィ装置１の測定機構の一部（光ファイバヘッド２２及び光ファイバ２１）とＭＲ撮像装置１００の測定機構の一部（ＲＦ受信コイル１０５）がモジュール２０Ａとして一体化された場合について説明したが、光トモグラフィ装置１とＭＲ撮像装置１００とは互いに異なる装置とされていてもよいし、光トモグラフィ装置１及びＭＲ撮像装置１００の本体が一体化されていてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１…光トモグラフィ装置、１０…ＭＲ情報取得部、２０…測定部、２１…光ファイバヘッド、２２…光ファイバ、３０…格納部、４０…解析部、４１…計算値算出部、４２…比較部、４３…修正部、５０…出力部、１００…ＭＲ撮像装置。
【図１】
2011078448.tif 000003
【図２】
2011078448.tif 000004
【図３】
2011078448.tif 000005
【図４】
2011078448.tif 000006
【図５】
2011078448.tif 000007