張 海崇¹, 近藤 健悟¹, 山川 誠², 椎名 毅¹

Haichong ZHANG¹, Kengo KONDO¹, Makoto YAMAKAWA², Tsuyoshi SHIINA¹

¹京都大学大学院医学研究科, ²京都大学先端医工学研究ユニット

¹Graduate School of Medicine, Kyoto University, ²Advanced Biomedical Engineering Research Unit, Kyoto University

キーワード :

【背景・目的】
光超音波イメージングは,ナノ秒のパルス幅をもつ近赤外レーザー光を生体に照射し,組織の断熱膨張より発生する光音響波をもとに,光の吸収分布を画像化する計測技術である．これは,非侵襲的に組織の光の吸収量やそのスペクトル等の機能的情報と,超音波による視野深度や解像度を併せ持つ新しい画像診断法として期待されており,近年,乳がん診断への応用を目指した研究も進められている．一方,通常,光超音波イメージングでは,入射光の減衰により,深部からの光音響信号のSN比が低下するため,多数回送信による加算平均処理が行われる場合が多い．また,血中酸素飽和度を得る場合などは,複数波長で送受信を個別に行う必要があり,さらに計測時間がかかるため,フレームレート低下の要因となっている．本研究では,符号化パルス変調法を用いて,少ない照射回数でも,高SN比でかつ多波長計測を実現する方法を検討した．
【方法】
符号化パルス変調法は符号化されたパルスを送信し,受信信号を符号で畳み込むことによって,少ない送信時間で加算平均と同等の効果を得ることができる．さらに,今回,提案する方法では,Gold符号の持つ低い相互相関特性を利用することで,多波長信号を同時に送信した場合でも,復号化処理により各波長に対する光音響信号を分離することができ,送信時間を大幅に低減することが可能である．本報告では,Gold符号を用いた符号化パルス変調法について,これまで行ってきたシミュレーションによる基本特性の評価結果を基に,ファントム実験による光超音波画像を構築し,その有効性を検証した．
【結果・考察】
励起レーザーは,Nd:YVO4レーザーを用いた．光音響信号は,ハイドロフォンを用いて1 mm間隔の102点で信号を受信し,リニアスキャンによる光超音波像を構成した．符号化していない画像とGold符号を用いて符号化を適用した画像を作成し,SN比向上や符号化の際に生じるサイドローブの視覚的効果,影響を分析した．511-bitの符号化画像において,23.06 dBとSN比の大幅な向上が確認でき,サイドローブに関しても影響のない程度に抑えられることを確認した．これらの結果から,光超音波イメージングでの多波長同時送信において,Gold符号を用いた符号化パルス変調法が有用であることが示唆された．