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組織の粘弾性を断層可視化する装置および方法

国内特許コード	P200017145
整理番号	(S2017-0748-N0)
掲載日	2020年8月11日
出願番号	特願2019-518761
出願日	平成30年5月14日(2018.5.14)
国際出願番号	JP2018018455
国際公開番号	WO2018212115
国際出願日	平成30年5月14日(2018.5.14)
国際公開日	平成30年11月22日(2018.11.22)
優先権データ	特願2017-096134 (2017.5.15) JP
発明者	佐伯壮一
出願人	公立大学法人大阪
発明の名称	組織の粘弾性を断層可視化する装置および方法
発明の概要	ある態様の装置１は、ＯＣＴを用いる光学系を含み、対象Ｓにおける組織の粘弾性を断層可視化する。この装置は、光源２からの光を対象Ｓの組織に導いて走査させるための光学機構８と、組織に対して変形エネルギーを付与するための負荷装置１３と、負荷装置１３および光学機構８の駆動を制御し、それらの駆動に基づいて上記光学系による光干渉信号を処理することにより、組織の粘弾性の断層分布を演算する制御演算部１４と、組織の粘弾性を断層可視化する態様で表示する表示装置１６と、を備える。負荷装置１３は、対象Ｓの内部に設定された焦点に向けて超音波を出力することにより、組織に対して音響放射圧を負荷する非接触負荷装置である。
従来技術、競合技術の概要	近年、医療診断技術の更なる発展に向けて光干渉断層画像法（Optical Coherence Tomography：以下「ＯＣＴ」という）の臨床応用が進められている。ＯＣＴは、低コヒーレンス光干渉を利用した断層画像法であり、マイクロスケールの高空間分解能にて生体組織の形態分布を可視化できる。また、２次元ＯＣＴの取得レートはビデオレート以上であり、高時間分解能も有している。そこで、発明者らは、ＯＣＴを用いて生体組織の力学特性を断層可視化する手法を提案している（特許文献１）。軟骨や皮膚等の生体組織では基質量の変化よりも組織の力学特性の変化が有意に現れるため、組織内部のマイクロバイオメカニクスの定量評価が診断技術の向上に寄与すると考えたものである。本手法は、生体組織の特性（粘弾性）を評価可能なＯＣＴシステムの開発を目指したものである。
産業上の利用分野	本発明は、測定対象の組織の粘弾性をマイクロスケールにて断層表示可能な装置および方法に関する。
特許請求の範囲	【請求項1】光コヒーレンストモグラフィーを用いる光学系を含み、測定対象における組織の粘弾性を断層可視化する粘弾性可視化装置であって、前記組織に対して変形エネルギーを付与するための負荷装置と、前記測定対象を経由するオブジェクトアームに設けられ、光源からの光を前記測定対象に導いて走査させる第１光学機構と、前記測定対象を経由しないリファレンスアームに設けられ、前記光源からの光を参照鏡に導いて反射させる第２光学機構と、前記測定対象にて反射した物体光と前記参照鏡にて反射した参照光とが重畳された干渉光を検出する光検出装置と、前記負荷装置および各光学機構の駆動を制御し、それらの駆動に基づいて前記光検出装置から入力された光干渉信号を処理することにより、前記組織の粘弾性の断層分布を演算する制御演算部と、前記組織の粘弾性を断層可視化する態様で表示する表示装置と、を備え、前記負荷装置が、前記測定対象の内部に設定された焦点に向けて超音波を出力することにより、前記組織に対して音響放射圧を負荷する非接触負荷装置であり、前記制御演算部は、前記光検出装置から入力された光干渉信号に対して周波数解析を実行し、ドップラー周波数を用いて前記組織の変形速度を算出し、その変形速度に基づいて得られるひずみ情報と、前記負荷装置による音響放射圧情報とに基づいて前記組織の粘弾性を演算することを特徴とする粘弾性可視化装置。【請求項2】前記測定対象に向けて照射される光の軸が、前記測定対象における前記音響放射圧の焦点を通るように設定されることを特徴とする請求項１に記載の粘弾性可視化装置。【請求項3】前記制御演算部は、前記組織の変形によって生じる所定の力学特徴量、又は前記組織の変形に伴う所定の力学特徴量の変化を、測定対象の断層位置に対応づけて演算し、その演算結果に基づいて前記組織の粘弾性の断層分布を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の粘弾性可視化装置。【請求項4】前記光学機構は、前記測定対象の表面側から光を照射し、前記負荷装置は、前記測定対象の裏面側から超音波を出力することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の粘弾性可視化装置。【請求項5】前記測定対象として再生組織を収容するための透光性および音波透過性を有する容器を支持する支持台を備え、前記支持台は、前記容器の裏面側を露出させるための孔を有することを特徴とする請求項４に記載の粘弾性可視化装置。【請求項6】前記制御演算部は、前記音響放射圧による加振力の位相と、前記ひずみの位相との位相差に基づき、前記組織の粘弾性を演算することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の粘弾性可視化装置。【請求項7】測定対象の組織の粘弾性を断層可視化する粘弾性可視化方法であって、前記組織に対して超音波の音響放射圧にて荷重を負荷する負荷工程と、光コヒーレンストモグラフィーを用いることにより、前記荷重の負荷により変形する前記組織からの後方散乱光に基づく光干渉信号を取得する干渉信号取得工程と、前記光干渉信号を処理し、前記組織の変形に伴う所定の力学特徴量の変化に基づいて前記組織の粘弾性の断層分布を演算する演算工程と、前記組織の粘弾性を断層可視化する表示工程と、を備え、前記演算工程は、前記光干渉信号に対して周波数解析を実行し、ドップラー周波数を用いて前記組織の変形速度を算出し、その変形速度に基づいて得られるひずみ情報と、前記音響放射圧の情報とに基づいて前記組織の粘弾性を演算することを特徴とする粘弾性可視化方法。
国際特許分類(IPC)	G01N 21/17 調査される材料の特性に応じて入射光が変調されるシステム
Fターム	2G059AA03 光学的特性以外の材料特性の測定 2G059BB12 生体試料 2G059EE02 光反射，光散乱，回折 2G059EE09 光干渉の利用 2G059FF02 ３次元分布，立体的分布を測定するもの 2G059FF05 試料に変化を加えてその前後で比較 2G059GG02 半導体光源（例，ＬＥＤ，ＥＬ） 2G059JJ17 光ファイバー，導光路，光ロッド 2G059JJ19 偏光要素 2G059JJ22 ビームスプリッタ，コンバイナ，セクター 2G059KK01 光電検出器 2G059LL01 光軸合せ，焦点合せ，位置合せ，光路長設定 2G059MM01 演算を行うもの（和，積，微分，対数など）
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出願権利状態	公開