光声图像生成装置及插入物的制作方法
光声图像生成装置及插入物的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据因光照射而产生的光声波生成光声图像的光声图像生成装置。并且，本发明涉及一种用于这种光声图像生成装置的、至少末端部分插入到被检体内的插入物。
【背景技术】
[0002]作为能够以非侵入方式检查活体内部的状态的图像检查法的一种，已知有超声波检查法。在超声波检查中使用能够实现超声波的发送及接收的超声波探针。若从超声波探针向被检体(活体)发送超声波，则该超声波逐渐进入活体内部，并在组织界面上进行反射。超声波探针接收该反射超声波，并根据反射超声波返回到超声波探针所消耗的时间来计算距离，由此能够对内部的状态进行图像化。
[0003]并且，已知有利用光声效果对活体的内部进行图像化的光声成像。通常，在光声成像中，向活体内照射激光脉冲等脉冲激光束。在活体内部，活体组织吸收脉冲激光束的能量并通过基于该能量的绝热膨胀而产生超声波(光声波)。以超声波探头等检测该光声波，并根据检测信号构成光声图像，由此能够基于光声波使活体内部的可视化。
[0004]在此，在专利文献I中提及到利用光声的活体信息成像与使用穿刺针的处理的组合。在专利文献I中，生成光声图像，并通过观察该图像来发现肿瘤等患部、以及有可能是患部的部位等。为了更精密地检查这种部位或者为了对患部进行注射等，使用注射针和细胞诊断针等穿刺针来进行细胞的采取及对患部的注射等。在专利文献I中，能够利用光声图像，一边观察患部一边进行穿刺。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2009-31262号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的技术课题
[0009]通常，在穿刺针的穿刺中，重要的是掌握其末端部分的位置。但是，对被检体进行的光照射通常从被检体的表面开始进行，尤其，当穿刺针的末端穿刺到较深位置(例如，从被检体表面深过3cm的位置)时，从被检体表面照射的光无法充分到达穿刺到较深位置的穿刺针，在光声图像中难以确认穿刺针的末端位置。并且，还存在以下问题:探头处的声波检测特性具有角度依赖性，因此穿刺针穿刺的角度超过50°而越接近垂直，光声波相对于探头的声波检测面越倾斜地入射，难以检测从穿刺针发出的光声波。换言之，还存在以下问题:穿刺角度越接近垂直，在光声图像上越难以确认穿刺针的位置。这些问题并不限于穿刺针，有可能在想要使用光声图像确认插入到被检体内的插入物的位置时发生。
[0010]鉴于上述问题，本申请发明的目的在于提供一种光声图像生成装置，其即使在插入物穿刺到距离被检体的表面较深的位置时或者以接近垂直的角度插入时，也能够在光声图像上确认插入物的位置。
[0011]用于解决技术课题的手段
[0012]为了实现上述目的，本发明提供一种光声图像生成装置，其具备:第I光源；插入物，其至少一部分被插入到被检体内，且该插入物具有:引导从第I光源出射的光的导光部件、出射被导光部件引导的光的光出射部、产生由从光出射部出射的光产生的第I光声波的光声波产生部；声波检测构件，其在插入物的至少一部分被插入到被检体内之后，检测从插入物发出的第I光声波；以及光声图像生成构件，其根据第I光声波生成第I光声图像。
[0013]插入物例如可以具有开口且在内部具有内腔。光出射部可以设置于开口的附近。
[0014]插入物的光声波产生部可以包含光吸收部件，所述光吸收部件吸收从光出射部出射的光而产生光声波。光吸收部件例如可以包含混合有黑色颜料的环氧树脂、氟树脂、硅酮橡胶或聚氨酯树脂。或者，光吸收部件可以包含对从第I光源出射的光具有光吸收性的金属或金属氧化物的膜。
[0015]光吸收部件可以覆盖光出射部的光出射面的至少一部分。
[0016]插入物可以还具有中空管，所述中空管将导光部件沿着内腔而固定于内腔的内壁。
[0017]还可以构成为将光吸收部件设置于内腔的内壁，且光吸收部件兼作为将导光部件的末端部分固定于内壁的固定部件。
[0018]插入物可以是穿刺到被检体中的针。
[0019]上述针可以是能够穿刺到活体的检查对象物而采取检查对象物中的活检部位的组织的活检针。
[0020]优选插入物为穿刺到被检体中的针，针还具有将导光部件容纳于内部的中空管，在中空管的末端具有光吸收部件，且在光出射部与光吸收部件之间具有空隙。中空管例如由氟树脂、聚酰亚胺树脂、不锈钢等金属制成。
[0021]上述中空管、导光部件及光吸收部件可以构成对针主体的内腔的至少一部分进行密封的内针。
[0022]代替此，当插入物为穿刺到被检体中的针时，可以构成为导光部件对针的内腔的至少一部分进行密封的内针，且包含光出射部的导光部件的至少一部分具备具有光吸收性的膜。
[0023]或者，当插入物为穿刺到被检体中的穿刺针时，可以构成为针还具有对针的内腔的至少一部分进行密封的内针，导光部件埋入于内针的内部，且内针兼作为具有光吸收性的光吸收部件。
[0024]还可以构成为插入物为穿刺到被检体中的针，针还具有对内腔的至少一部分进行密封的内针，内针包含中空管和堵塞中空管的至少末端部分的透明树脂，导光部件通过透明树脂埋入于中空管的管内，且在中空管的末端具有光吸收部件。透明树脂例如可以使用光固化型、热固化型或常温固化型的透明树脂。
[0025]如上所述，内针可以通过如下方法来制作:向中空管的管内注入固化前的透明树月旨，以构成光出射部的导光部件的光出射端配置于中空管的末端部分的附近的方式使导光部件插入贯通于中空管的内部，并以导光部件插入贯通于中空管内的状态使透明树脂固化，将中空管及透明树脂的末端切割成适合于针的末端的形状，并以覆盖中空管及透明树脂的切割面的至少一部分的方式对构成光吸收部件的具有光吸收性的树脂进行涂布，并且使该具有光吸收性的树脂固化。
[0026]或者，可以构成为插入物为穿刺到被检体中的针，针还具有对内腔的至少一部分进行密封的内针，内针包含中空管和堵塞中空管的至少末端部分的透明树脂，在构成光出射部的导光部件的光出射端具有光吸收部件，且导光部件通过透明树脂埋入于中空管的管内。
[0027]如上所述，内针可以通过如下方法来制作:使构成光吸收部件的光吸收性树脂以覆盖光出射部的至少一部分的方式进行附着，并使该具有光吸收性的树脂固化，在中空管的管内注入固化前的透明树脂，并以光吸收部件配置于中空管的末端部分的附近的方式将导光部件插入贯通于中空管的内部，以导光部件插入贯通于中空管内的状态使透明树脂固化，并将中空管及透明树脂的末端切割成适合于针的末端的形状。
[0028]中空管例如由聚酰亚胺、氟树脂或金属制成。
[0029]针可以还具备光连接器，所述光连接器以能够装卸的方式连接导光部件和光纤，该光纤对从第I光源出射的光进行引导。
[0030]在本发明中，可以如下，即光出射部能够朝向内腔的内壁出射由导光部件引导的光的至少一部分。
[0031]可以如下，即导光部件为光纤，且光纤的从第I光源观察时的光行进侧的端面构成光出射部。
[0032]插入物可以是插入到血管内的导管，也可以是插入到血管内的导管的导丝。
[0033]并且，插入物可以是将用于射频消融的电极容纳于内部的射频消融用针。此时，可以如下，即电极能够从射频消融用针的内腔突出，且射频消融用针还具有:电极用导光部件，其对从第I光源出射的光进行引导；电极用光出射部，其设置于电极的末端部分，且出射由电极用导光部件引导的光；及电极用光吸收部件，其由从电极用光出射部出射的光而产生光声波。
[0034]插入物可以是激光治疗用光纤，且可以构成为具有吸收从光纤出射的光而产生光声波的光吸收部件，光纤兼作为导光部件。
[0035]在将与光纤的延伸方向平行的方向的角度设为0°，且将与光纤的延伸方向垂直的方向的角度设为90°的情况下，可以将构成光出射部的光纤的端面的角度设为45°以上且小于90° ?
[0036]光纤可以经由光接合部而与第I光源连接，其中，所述光接合部具有按压并固定光纤的机构。
[0037]在本发明中，第I光源可以是半导体激光光源。并且，第I光源可以是将半导体激光光源作为种子光源的光放大型激光光源。
[0038]可以构成为声波检测构件还能够检测针对朝向被检体发送的声波的反射声波，所述光声图像生成装置还具备根据反射声波生成反射声波图像的反射声波图像生成构件。
[0039]本发明的光声图像生成装置可以还具备对第I光声图像和反射声波图像进行合成的图像合成构件。
[0040]可以如下，即所述光声图像生成装置还具备第2光源，声波检测构件还能够在向被检体出射从第2光源出射的光之后，检测由从第2光源出射的光而在被检体内产生的第2光声波，光声图像生成构件还能够根据第2光声波生成第2光声图像。
[0041]可以构成为第2光源兼作为第I光源，从第2光源出射的光的一部分向被检体方向进行分支，从第2光源出射的光的一部分向插入物方向进行分支。
[0042]本发明还提供一种插入物，其至少末端部分被插入到被检体内，且所述插入物具有:导光部件，其对从光源出射的光进行引导；以及光出射部，其出射由导光部件引导的光，所述插入物还具有光声波产生部，所述光声波产生部由从光出射部出射的光而产生光声波。
[0043]插入物可以是在内部具有内腔且穿刺到被检体中的针，插入物可以还具有对针的内腔的至少一部分进行密封的内针。此时，可以构成为内针包含中空管和堵塞中空管的至少末端部分的透明树脂，导光部件通过透明树脂埋入于中空管的管内。
[0044]发明效果
[0045]在本发明的光声图像生成装置中，即使在插入物穿刺到距被检体的表面较深的位置时或者以接近垂直的角度插入时，也能够在光声图像上确认插入物的位置。
【附图说明】
[0046]图1是表示本发明的第I实施方式所涉及的光声图像生成装置的框图。
[0047]图2是表示穿刺针的剖视图。
[0048]图3是表示激光单元的结构例的框图。
[0049]图4是表示激光单元的另一结构例的框图。
[0050]图5(a)至(C)分别是表不光声图像的图。
[0051]图6是表示第I实施方式所涉及的光声图像生成装置的动作顺序的流程图。
[0052]图7是表示本发明的第2实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的穿刺针的剖视图。
[0053]图8是表示本发明的第3实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的穿刺针的剖视图。
[0054]图9是表示本发明的第4实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的穿刺针的剖视图。
[0055]图10是表示本发明的第5实施方式所涉及的光声图像生成装置的框图。
[0056]图11是表示光声波的频率特性的曲线图。
[0057]图12是表示第5实施方式所涉及的光声图像生成装置的动作顺序的流程图。
[0058]图13是表示本发明的第6实施方式中使用的穿刺针的剖视图。
[0059]图14A是表示第6实施方式所涉及的穿刺针的外观的图，图14B是表示穿刺针主体的外观的图，图14C是表示内针的外观的图。
[0060]图15是表示激光单元与穿刺针的连接的图。
[0061]图16是表示本发明的第7实施方式中使用的内针的外观的图。
[0062]图17是表示内针的末端部分的剖视图。
[0063]图18是表示本发明的第8实施方式中使用的内针的剖视图。
[0064]图19是表示本发明的第9实施方式所涉及的穿刺针的剖视图。
[0065]图20是表示本发明的第10实施方式所涉及的穿刺针的剖视图。
[0066]图21是表示第5实施方式的变形例所涉及的光声图像生成装置的光源部分的框图。
[0067]图22A是穿刺针的立体图，图22B是表示图22A的A-A剖面的剖视图。
[0068]图23是表示射频消融用针的一例的剖视图。
[0069]图24是表示射频消融用针的另一例的剖视图。
[0070]图25是表示导管的剖视图。
[0071]图26是表示导丝的剖视图。
[0072]图27是表示激光治疗用光纤的一例的剖视图。
[0073]图28是表示激光治疗用光纤的另一例的剖视图。
[0074]图29是表示活检针的末端部分的剖视图。
[0075]图30是表示激光单元的又一结构例的框图。
[0076]图31是表示包含激光单元的光声图像生成装置的外观的图。
【具体实施方式】
[0077]以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1表示本发明的第I实施方式所涉及的光声图像生成装置。光声图像生成装置(光声图像诊断装置)10包含探头(超声波探针)11、超声波单元12及激光单元13。另外，本发明的实施方式中，使用超声波作为声波，但并不限定于超声波，只要根据被检对象和测定条件等选择适当的频率，则可以使用可听频率的声波。
[0078]激光单元13为第I光源。激光单元13构成为使用例如YAG(钇铝石榴石)或翠绿宝石等的固体激光光源。在本实施方式中，作为至少末端部分插入到被检体内的插入物，可以考虑穿刺到被检体内的穿刺针。穿刺针15在末端具有开口，且在 内部具有内腔。从激光单元13出射的激光束使用例如光纤等导光部件被引导至穿刺针15。
[0079]图2表示穿刺针15的剖面。穿刺针15包含:中空形状的穿刺针主体151，其在形成为锐角的末端具有开口，且在该穿刺针主体151的内部具有内腔；导光部件152，其将从激光单元13出射的光引导至穿刺针的开口的附近；及光出射部153，其设置于开口的附近，且出射由导光部件引导的光。导光部件152及光出射部153配置于穿刺针主体151的内部。导光部件152例如由光纤构成，该光纤的从激光单元13观察时的光行进侧的端面构成光出射部153。从光出射部153出射例如0.2mJ的激光束。
[0080]光出射部153朝向中空针的内壁出射例如由导光部件152引导的光的至少一部分。穿刺针15的内壁本身或设置于内壁的物体构成吸收光而产生光声波的光声波产生部。在穿刺针15穿刺到被检体内的状态时，从光出射部153出射的光的至少一部分反射到构成光声波产生部的穿刺针15的内壁本身或设置于内壁的物体。由该光的照射，从穿刺针15的光声波产生部发出光声波(第I光声波)。
[0081]返回到图1，探头11为声波检测构件，例如具有一维排列的多个超声波振子。探头11在穿刺针15穿刺到被检体之后，检测由从光出射部153 (参考图2)出射的光而产生的光声波。并且，探头11除了进行光声波的检测以外，还进行针对被检体的声波(超声波)的发送、以及针对所发送的超声波的反射声波(反射超声波)的接收。
[0082]超声波单元12具有接收电路21、AD转换构件22、接收存储器23、数据分离构件24、光声图像生成构件25、超声波图像生成构件26、图像合成构件27、控制构件28及发送控制电路29。接收电路21接收由探头11检测出的光声波的检测信号。并且，接收由探头11检测出的反射超声波的检测信号。AD转换构件22将接收电路21所接收的光声波及反射超声波的检测信号转换成数字信号。AD转换构件22例如根据规定周期的采样时钟信号，以规定的采样周期采样光声波及反射超声波的检测信号。AD转换构件22将所采样的光声波及反射超声波的检测信号(采样数据)存储于接收存储器23。
[0083]数据分离构件24将存储于接收存储器23的光声波的检测信号的采样数据和反射超声波的检测信号的采样数据进行分离。数据分离构件24向光声图像生成构件25输入光声波的检测信号的采样数据。并且，向超声波图像生成构件(反射声波图像生成构件)26输入分离出的反射超声波的采样数据。
[0084]光声图像生成构件25根据由探头11检测出的光声波的检测信号生成光声图像(第I光声图像)。光声图像的生成例如包含相位匹配加算等图像再构、检波、对数转换等。超声波图像生成构件26根据由探头11检测出的反射超声波的检测信号生成超声波图像(反射声波图像)。超声波图像的生成也包含相位匹配加算等图像再构、和检波、对数转换等。
[0085]图像合成构件27对光声图像和超声波图像进行合成。图像合成构件27例如通过将光声图像和超声波图像重叠来进行图像合成。合成的图像显示于显示器等图像显示构件14。也可以不进行图像合成而在图像显示构件14上同时显示光声图像和超声波图像，或者切换光声图像和超声波图像。
[0086]控制构件28控制超声波单元12内的各部。控制构件28例如向激光单元13送出触发信号，使激光束从激光单元13出射。并且，根据激光束的照射，向AD转换构件22送出采样触发信号，控制光声波的采样开始定时。
[0087]当获取超声波图像时，控制构件28向发送控制电路29送出指示发送超声波的超声波发送触发信号。若发送控制电路29收到超声波发送触发信号，则从探头11发送超声波。控制构件28根据超声波发送的定时，向AD转换构件22送出采样触发信号，开始进行反射超声波的采样。
[0088]图3表示激光单元13的结构例。激光单元13具有激光棒51、闪光灯52、反射镜53、54及Q开关55。激光棒51为激光介质。激光棒51中例如可以使用翠绿宝石晶体。闪光灯52为激发光源，向激光棒51照射激发光。激发光源并不限定于闪光灯52，也可以将闪光灯52以外的光源用作激发光源。
[0089]反射镜53、54隔着激光棒51而对置，由反射镜53、54构成光学谐振器。反射镜54位于输出侧。在光学谐振器内插入Q开关55。通过Q开关55将光学谐振器内的插入损失从损失大(低Q)快速改变为损失小(高Q)，由此能够得到脉冲激光束。从激光单元13的输出侧的反射镜54出射的脉冲激光束被引导至穿刺针15 (参考图1)。
[0090]另外，激光单元13无需一定是固体激光光源，也可以是其他类型的激光光源。例如，激光单元13可以是激光二极管光源(半导体激光光源)。并且，激光单元13也可以是将激光二极管光源作为种子光源的光放大型激光光源。
[0091]在图4中示出激光单元的另一结构例。在该例子中，激光单元13a构成为光放大型激光光源。激光单元13a包含:半导体激光光源351，其发出作为种子光的脉冲激光束360 ；激发用半导体激光光源353，其发出激发用激光束352 ;合波器354，其将脉冲激光束360及激发用激光束352进行合波；光纤光放大器355，其具有掺杂例如Er (铒)的纤芯，且连接于上述合波器354 ;光隔离器356，其连接于该光纤光放大器355，且用于防止振荡；及光波长转换元件358，其将从该光隔离器356输出的脉冲激光束370转换成波长为1/2的二次谐波。
[0092]若从控制构件28(参考图1)输入触发信号，则作为种子光源的半导体激光光源351出射例如波长为1560nm的脉冲激光束360。该脉冲激光束360入射到光纤光放大器355，在光纤光放大器355的纤芯中传输。此时，从被例如波长为980nm的激发用激光束352激发的铒离子接受能量并被放大。该放大后的脉冲激光束370从光纤光放大器355出射之后，通过光波长转换元件358转换成波长为780nm的二次谐波即脉冲激光束380。从激光单元13a出射的脉冲激光束380被引导至穿刺针15 (参考图1)。
[0093]另外，在连接激光单元和构成导光部件的光纤的光接合部(连接器)可以使用具有按压并固定光纤的机构的部件(插座)。例如，在激光单元13设置这种插座并将从穿刺针15延伸的光纤素线插入到光接合部。光接合部通过例如弹簧等的按压来保持光纤。若使用这种光接合部，则能够防止当光纤被拉长时等一定以上的力施加于插座部分时光纤从插座脱落而使光纤在光接合部部分折断。并且，由于无需在与穿刺针15成一体的光纤侧设置插头(连接器)，因此能够降低穿刺针整体的成本。尤其，当一次性使用穿刺针15时，与穿刺针一同废弃的光纤中不需要连接器，因此成本降低效果较大。
[0094]图5(a)至(C)分别表不光声图像。图5 (a)表不从被检体的表面以45°的角度将穿刺针15穿刺时的光声图像。穿刺针15例如从被检体的表面穿刺至50mm的深度。通过从设置于穿刺针15的末端附近的光出射部向穿刺针的末端部分照射光并在穿刺针15的末端部分产生光声波，由此能够在光声图像中确认穿刺针15的末端位置。
[0095]图5(b)表示从被检体的表面以60°的角度将穿刺针15穿刺时的光声图像。并且，图5(c)表示从被检体的表面以80°的角度将穿刺针15穿刺时的光声图像。在任何情况下，与图5(a)相同，都能够在光声图像中确认穿刺针15的末端位置。
[0096]在此，当从被检体的表面进行光照射时，从表面至20mm左右为能够图像化的范围。当穿刺针15穿刺至50_的深度时，从表面照射的光无法充分到达穿刺针15，难以利用从表面照射的光将穿刺针15图像化。相对于此，在本实施方式中，由于在穿刺针15的内部设置导光部件152，并从设置于穿刺的穿刺针15的末端部分附近的光出射部向穿刺针15的末端部分照射被导光部件152引导的光，因此光不会大幅衰减而能够照射到穿刺针15的末端部分。因此，即使在穿刺针穿刺至较深位置时，也能够确认穿刺针15的位置。
[0097]并且，当从表面进行光照射时且穿刺针15以接近垂直的角度穿刺时，在穿刺针15中产生的光声波相对于探头11的声波检测面倾斜入射，难以检测从穿刺针15发出的光声波。相对于此，在本实施方式中，从穿刺针15的末端附近产生光声波，如图5(b)和图5(c)所示，即使在以接近垂直的角度将穿刺针15穿刺时，也能够在光声图像中确认穿刺针15的位置。
[0098]图6表示动作顺序。由医生等将穿刺针15穿刺到被检体中(步骤Al)。在穿刺针15穿刺后，超声波单元12的控制构件28向激光单元13送出触发信号。若收到触发信号，则激光单元13开始进行激光振荡，出射脉冲激光束。从激光单元13出射的脉冲激光束被导光部件152(参考图2)引导至穿刺针15的末端附近并从光出射部153出射，其至少一部分照射到穿刺针15的末端部分(步骤A2)。
[0099]探头11检测通过激光束的照射在被检体内产生的光声波(步骤A3)。AD转换构件22经由接收电路21接收光声波的检测信号，将光声波的检测信号采样并存储于接收存储器23。数据分离构件24向光声图像生成构件25发送保存于接收存储器23的光声波的检测信号。光声图像生成构件25根据光声波的检测信号生成光声图像(步骤A4)。
[0100]控制构件28向发送控制电路29送出超声波触发信号。发送控制电路29响应于该超声波触发信号而从探头11发送超声波(A5)。在发送超声波之后，探头11检测反射超声波(步骤A6)。另外，超声波的发送接收也可以在分离的位置进行。例如，可以从与探头11不同的位置进行超声波的发送，并由探头11接收针对该发送的超声波的反射超声波。
[0101]探头11检测出的反射超声波经由接收电路21输入到AD转换构件22。在此，从探头11发送的反射超声波在探头11与超声波反射位置之间往复传播，相对于此，光声波在从其产生位置即穿刺针15的末端附近至探头11为止的单方向上传播。因此，与在相同的深度位置产生的光声波的检测相比，反射超声波的检测耗费2倍的时间，因此反射超声波采样时的AD转换构件22的采样时钟可以设为光声波采样时的一半。AD转换构件22将反射超声波的采样数据存储于接收存储器23。
[0102]数据分离构件24向超声波图像生成构件26发送存储于接收存储器23的反射超声波的检测信号。超声波图像生成构件26根据反射超声波的检测信号生成超声波图像(步骤A7)。图像合成构件27对在步骤A4中生成的光声图像和在步骤A7中生成的超声波图像进行合成(步骤AS)。在步骤AS中合成的图像显示于图像显示构件14(步骤A9)。
[0103]在本实施方式中，在穿刺针15的内部设置导光部件152，并且在穿刺针15的末端附近设置光出射部153 (图2)。在穿刺针15的内部引导的光从光出射部153出射，并照射到位于穿刺针15的末端附近的光声波产生部。由照射的光的吸收而在光声波产生部产生的光声波穿过穿刺针15的开口部分，由探头11检测出。通过将该光声波图像化，能够在光声图像中确认穿刺针15的位置。在本实施方式中，通过导光部件152引导至穿刺针15的末端附近，并从穿刺针15向其末端部分进行光照射，即使在穿刺针15穿刺到较深位置时或者穿刺针15以接近垂直的角度穿刺时，也能够在光声图像中确认穿刺针15的位置。在此，穿刺针15的末端附近是指在该位置配置光出射部153及光声波产生部时能够以穿刺工作所需的精确度将穿刺针15的末端位置图像化的能够产生光声波的位置。例如，是指从穿刺针15的末端朝基端侧Omm?3mm的范围内。在之后的实施方式中，末端附近也是相同的含义。
[0104]接着，对本发明的第2实施方式进行说明。图7表示本发明的第2实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的穿刺针的剖面。本实施方式中的穿刺针15a还具有光吸收部件154，在这一点上不同于图2所示的第I实施方式中使用的穿刺针15。光吸收部件154构成穿刺针15a的光声波产生部的至少一部分。光声图像生成装置的结构与图1所示的第I实施方式的光声图像生成装置的结构相同。
[0105]穿刺针15a在被照射从导光部件152的光出射部出射的光的位置具有光吸收部件154。光吸收部件154设置于穿刺针15a的末端附近且设置于穿刺针主体151的内壁，吸收从光出射部出射的光而产生光声波。光吸收部件154例如由混合有黑色颜料的环氧树脂、聚氨酯树脂、氟树脂或硅酮橡胶、对激光束的波长的光吸收性较高的例如黑色涂料构成。在图7中，将光吸收部件154描绘成大于导光部件152，但并不限定于此，光吸收部件154也可以是与导光部件152的直径相同程度的大小。
[0106]代替上述，也可以将对激光束的波长具有光吸收性的金属膜或氧化物的膜作为光吸收部件154。例如，作为光吸收部件154，可以使用对激光束的波长的光吸收性较高的氧化铁、或氧化铬、氧化锰等氧化物的膜。或者，也可以将光吸收性低于氧化物但活体适合性较高的Ti或Pt等的金属膜用作光吸收部件154。并且，供光吸收部件154设置的位置并不限定于穿刺针主体151的内壁。例如，可以通过蒸镀等，将光吸收部件154即金属膜或氧化物的膜以例如10nm左右的膜厚制作在光出射部153 (参考图2)上，并由氧化物的膜覆盖光出射部153。此时，从光出射部153出射的光的至少一部分被覆盖光出射面的金属膜或氧化物的膜吸收，从金属膜或氧化物的膜产生光声波。
[0107]在本实施方式中，穿刺针15具有光吸收部件154。通过从激光单元13出射的光照射到光吸收部 件154，与不具有光吸收部件154的情况相比，能够增强从穿刺针的末端部分产生的光声波。因此，即使在从激光单元13所出射的光的能量较低时，也能够有效地产生光声波。其他效果与第I实施方式相同。
[0108]接着，对本发明的第3实施方式进行说明。图8表示本发明的第3实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的穿刺针的剖面。本实施方式中的穿刺针15b中光吸收部件155兼作为将导光部件152固定于穿刺针的内壁的固定部件，在这一点上不同于图7所示的第2实施方式中使用的穿刺针15a。光声图像生成装置的结构与图1所示的第I实施方式的光声图像生成装置的结构相同。
[0109]还作为固定部件的光吸收部件155由混合有例如黑色颜料的环氧树脂、聚氨酯树月旨、氟树脂或硅酮橡胶等构成。光吸收部件155例如覆盖导光部件152即光纤的光出射端，且将光纤端面固定于穿刺针主体151的内壁。通过如此设定，能够固定导光部件152，且能够以高精确度掌握穿刺针15b的末端与导光部件152的末端(光出射部)之间的位置关系。其他效果与第2实施方式相同。
[0110]接着，对本发明的第4实施方式进行说明。图9表示本发明的第4实施方式所涉及的光声像生成装置中使用的穿刺针的剖面。在本实施方式中，构成光导光部件152的光纤的光出射侧的端面(光出射部153)倾斜形成，在这一点上不同于第I实施方式。光声图像生成装置的结构与图1所示的第I实施方式的光声图像生成装置的结构相同。另外，在本实施方式中，穿刺针也可以与第2实施方式同样具有光吸收部件154(参考图7)。并且，穿刺针可以与第3实施方式同样具有兼作为固定部件的光吸收部件155 (参考图8)。
[0111]在本实施方式中，构成光出射部153的导光部件(光纤)152的端面以角度α倾斜，而并非垂直。更详细而言，当将与光纤的延伸方向平行的方向的角度设为0°，且将与光纤的延伸方向垂直的方向的角度设为90°时，构成导光部件152的光纤的端面的角度为45°以上且小于90°的角度。光纤(纤芯)的折射率为1.45左右，若穿刺针15的内部被空气或水填满，则在光纤中行进过来的光在光纤的光出射侧的端面向穿刺针15的内壁方向折射。通过如此设定，能够向穿刺针15的内壁照射更多的光，能够在穿刺针15的末端部分有效地产生光声波。
[0112]接着，对本发明的第5实施方式进行说明。图10表示本发明的第5实施方式所涉及的光声图像生成装置。本实施方式所涉及的光声图像生成装置除了图1所示的第I实施方式所涉及的光声图像生成装置10以外，还具有激光单元16 (第2光源)。另外，在本实施方式中，穿刺针也可以与第2实施方式同样具有光吸收部件154 (参考图7)，并且，穿刺针也可以与第3实施方式同样具有兼作为固定部件的光吸收部件155 (参考图8)。并且，光纤的光出射端可以与第4实施方式同样倾斜形成(参考图9)。
[0113]激光单元16出射从被检体的表面等照射到被检体的激光束。激光束的波长根据观察对象的活体组织等适当设定即可。激光单元16构成为例如以翠绿宝石为激光介质的固体激光光源。从激光单元16出射的光使用光纤等被引导至探头11，并从设置于探头11的光照射部照射到被检体。也可以从探头11以外的部位照射激光束来代替从探头11进行光照射。探头11在从激光单元16出射的光照射到被检体之后，检测基于该光照射而产生的光声波(第2光声波)。
[0114]从第2光源即激光单元16出射的光照射到被检体的比较宽的范围，因此优选激光单元16出射较高能量的激光束。相对于此，从第I光源即激光单元13出射的光只要能够仅照射到穿刺针15末端的有限范围即可，能量密度也较高，因此第I光源可以不是较高输出的激光光源。例如，当激光单元13和激光单元16同时构成为以闪光灯为激发光源的固体激光光源时，在激光单元13中可以以比激光单元16弱的强度使闪光灯发光。
[0115]关于激光束的波长，在激光单元13和激光单元16中，波长可以不同。例如，在第2光源即激光单元16中可以使用能够有效地将观察对象即血管图像化的波长为700nm?800nm的激光光源。另一方面，在第I光源即激光单元13中可以使用波长为1064nm或532nm的激光光源。从激光单元13出射的激光束的波长尤其优选在从激光单元13出射的光进入到活体时也不会被局部吸收的、活体组织的透射率较高的波长区域(700nm-l10nm)范围。并且，在激光单元13和激光单元16中，激光光源的类型可以不同。例如，在激光单元13中可以使用半导体激光或光放大型激光光源，在激光单元16中可以使用Nd:YAG(钕YAG)或YAG、翠绿宝石等固体激光光源。
[0116]对激光单元13的驱动条件进行考察。从激光单元13出射光之后在穿刺针15的末端部分产生的光声波的频率成分依赖于从激光单元13出射的脉冲激光束的脉冲宽度而发生变化。图11是表示基于脉冲激光束的照射而产生的光声波的频率特性的曲线图。在曲线图中，横轴表示频率，纵轴表示信号强度。在图11中示出针对脉冲宽度为5.7ns的脉冲激光束的光声波的频率特性(a)的实测值。并且，还示出将脉冲宽度设为50ns时可以设想的光声波的频率特性(b)的计算值、将脉冲宽度设为75ns时可以设想的光声波的频率特性(c)的计算值、以及将脉冲宽度设为10ns时可以设想的光声波的频率特性(d)的计算值。纵轴以针对脉冲宽度为5.7ns的光声波的最大强度进行了标准化。激光单元13中使用Nd:YAG的固体激光光源。
[0117]参考图11，可知随着脉冲宽度变窄，光声波的高频成分逐渐变弱。并且，可知光声波的整体强度也逐渐下降。通常的医用探头能够检测的频率范围为2MHz-20MHz。例如，中心频率为8MHz的探头能够检测4MHz-12MHz的范围的声波。为了能够使用通常的医用探头检测在穿刺针15的末端部分产生的光声波，优选激光单元13出射产生在探头能够检测的频率范围内具有足够强度的光声波的脉冲宽度的脉冲激光束。若脉冲激光束的脉冲宽度超过100ns，则2MHZ-20MH的范围的频率成分的信号不具有足够的强度，因此优选脉冲宽度的上限设为100ns。另外，当激光单元13使用激光二极管光源时，脉冲激光束的光强度与脉冲宽度大致成正比，因此脉冲宽度越变窄，激光束的整体强度越下降。为了在穿刺针15的末端部分产生能够由探头11检测的强度的光声波，认为至少需要5ns的脉冲宽度。综上所述，优选从激光单元13出射的脉冲激光束的脉冲宽度在5ns-100ns的范围内。
[0118]关于脉冲激光束的能量，实验结果，若I个脉冲为0.8 μ J以上，则能够实现在穿刺针15的末端产生的光声波的可视化。若考虑加算平均，则加算平均能够进行1000次左右，此时，若I个脉冲为0.03 μ J以上，则成为能够可视化的水平。关于能量的上限，若I个脉冲高于50 μ J，则在200 μ m纤芯光纤中能量密度成为160mJ/cm2以上，在400 μπι纤芯光纤中能量密度也会成为40mJ/cm2以上，成为与活体安全性的基准值相同的水平(在波长750m?1064nm下为20mJ/cm2?100mJ/cm2)。因此，不优选高于50 μ J的能量。综上所述，优选每一脉冲的能量为0.03 μ J以上50 μ J以下。
[0119]在本实施方式中进行2种光照射。I种是从激光单元13出射的光对穿刺针15的末端部分的照射，另I种是从激光单元16出射的光对被检体的照射。本实施方式中，除了由对穿刺针15的末端部分的光照射而产生的第I光声波以外，还检测由对被检体的光照射而产生的第2光声波。光声图像生成构件25除了基于第I光声波的第I光声图像以外，还生成基于第2光声波的第2光声图像。
[0120]图12表示本实施方式中的动作顺序。由医生等将穿刺针15穿刺到被检体中(步骤BI)。在穿刺针15穿刺后，超声波单元12的控制构件28向第I光源即激光单元13送出触发信号。若收到触发信号，则激光单元13开始进行激光振荡，出射脉冲激光束。从激光单元13出射的脉冲激光束被导光部件152 (参考图2)引导至穿刺针15的末端附近，并从光出射部153出射，照射到穿刺针15的末端部分(步骤Β2)。
[0121]探头11检测通过激光束的照射而在被检体内产生的第I光声波(步骤Β3)。AD转换构件22经由接收电路21接收第I光声波的检测信号，将第I光声波的检测信号采样并存储于接收存储器23。数据分离构件24向光声图像生成构件25发送存储于接收存储器23的第I光声波的检测信号，光声图像生成构件25根据第I光声波的检测信号生成第I光声图像(步骤Β4)。到此为止的步骤可以与第I实施方式中说明的动作顺序(参考图6)相同。
[0122]控制构件28对第2光源即激光单元16送出激光振荡触发信号。激光单元16响应于激光振荡触发信号，打开例如闪光灯等激发光源而激发激光介质，之后，通过将Q开关设为ON来出射脉冲激光束。从激光单元16出射的激光束从探头11等照射到被检体的比较宽的范围(步骤Β5)。
[0123]探头11检测由步骤Β5的激光束的照射而产生的第2光声波(步骤Β6)。AD转换构件22经由接收电路21接收第2光声波的检测信号，将第2光声波的检测信号采样并存储于接收存储器23。数据分离构件24向光声图像生成构件25发送存储于接收存储器23的第2光声波的检测信号，光声图像生成构件25根据第2光声波的检测信号生成第2光声图像(步骤Β7) ο
[0124]控制构件28向发送控制电路29送出超声波触发信号，发送控制电路29响应于该超声波触发信号，从探头11发送超声波(Β8)。在发送超声波之后，探头11检测反射超声波(步骤Β9)。AD转换构件22经由接收电路21接收反射超声波的检测信号，将反射超声波的检测信号采样并存储于接收存储器23。数据分离构件24向超声波图像生成构件26发送存储于接收存储器23的反射超声波的检测信号。超声波图像生成构件26根据反射超声波的检测信号生成超声波图像(步骤BlO)。超声波的发送至超声波图像的生成为止的步骤可以与第I实施方式中说明的动作顺序相同。
[0125]图像合成构件27对在步骤B4中生成的第I光声图像、在步骤B7中生成的第2光声图像、在步骤BlO中生成的超声波图像进行合成(步骤BH)。在步骤Bll中合成的图像显示于图像显示构件14(步骤A9)。
[0126]另外，在上面说明了分别进行从第I光源即激光单元13出射的光的照射和从第2光源即激光单元16出射的光的照射，但这些光照射也可以同时进行。此时，探头11同时(一次性)检测由从第I光源即激光单元13出射的光的照射而产生的第I光声波和由从第2光源即激光单元16出射的光的照射而产生的第2光声波。此时，光声图像的生成进行I次即可，与生成2个光声图像之后合成(重叠)的情况相比，能够在短时间内进行图像显不O
[0127]在本实施方式中，向被检体照射从第2光源即激光单元16出射的光，检测第2光声波并生成第2光声图像。通过参考第2光声图像，能够将血液等光吸收体的分布图像化。除了照射从激光单元16出射的光以外，还向穿刺针15的末端部分照射从第I光源即激光单元13出射的光，通过该光产生光声波，由此，即使在穿刺针15的末端位于从激光单元16出射的光无法到达的深部时，也能够在光声图像中确认穿刺针的末端位置。
[0128]接着，对本发明的第6实施方式进行说明。在本实施方式中，穿刺针还具有对穿刺针主体的内腔的至少一部分进行密封的内针。内针例如构成为具有与构成外针的穿刺针主体的内径大致相同大小的外径，且相对于中空的穿刺针主体能够拔插。内针由具有光吸收性的材料例如黑色树脂制成。导光部件埋入于内针的内部。内针尤其是其末端部分兼作为吸收从导光部件的光出射部出射的光而产生声波的光吸收部件。光声图像生成装置整体的结构可以与图1所示的第I实施方式所涉及的光声图像生成装置相同，也可以与图10所示的第5实施方式所涉及的光声图像生成装置相同。
[0129]图13表示本实施方式中使用的穿刺针的末端附近的剖面。穿刺针15c在中空形状的穿刺针主体151的内侧具有内针158，该穿刺针主体在形成为锐角的末端具有开口，且在内部具有内腔。内针158由例如黑色的聚酰胺树脂或PTFE(聚四氟乙烯)等氟树脂制成。内针158的末端与穿刺针主体151的末端同样形成为锐角。导光部件152埋入于内针158的内部。内部具有导光部件152的内针158例如能够通过如下方法制作:在具有与穿刺针主体151的内径相同的内径的管中配置导光部件152之后，使黑色的聚酰胺树脂或氟树脂等流入，并切出末端部分。从导光部件152的光出射部153出射的光照射到具有光吸收性的内针158的末端部分，在内针158的末端部分产生光声波。由探头11 (参考图1)检测所产生的光声波。内针158内部的埋入导光部件152的位置并没有特别限定。可以是内针158的中央附近，也可以与图2等所示同样是靠近穿刺针主体151的内壁的部分。
[0130]图14A表示本实施方式中的穿刺针15c的外观，图14B表示穿刺针主体151的外观，图14C表示内针158的外观。构成外针的穿刺针主体151粘接于外针基座156 (参考图14B)，内针158粘接于内针基座159 (参考图14C)。内针158从外针基座156侧插入到穿刺针主体151的内腔，将穿刺针主体151的内腔的至少一部分密封至防止活体的切片等侵入到内腔的程度。在内针基座159上设有用于对准连接位置的突起部，在外针基座156上设有啮合于内针基座159的突起部的槽。在穿刺针主体151内固定内针158时，使内针基座159的突起和 外针基座156的槽的位置对准之后，使内针基座159嵌合于外针基座156。
[0131]医生将穿刺针15c以内针158固定于穿刺针主体151内的状态(参考图14A)穿刺到被检体中。由于穿刺针主体151的内腔被内针158堵塞，因此能够防止在针穿刺途中卷进肉片等，且能够防止妨碍医生的穿刺感觉。并且，还能够防止水分从穿刺部位流入到穿刺针主体151的内腔。在穿刺到被检体之后，医生解除内针基座159与外针基座156的连接，从穿刺针主体151拔去内针158。在拔去内针158之后，将注射器等安装于外针基座156，例如进行麻醉药等药剂的注入。或者，从被检体的被穿刺有穿刺针15c的部位采取活检试样。
[0132]图15表示激光单元13与穿刺针15c的连接。在激光单元13中例如使用激光二极管光源。激光二极管光源及其驱动电路等容纳于宽度125mm、纵深70mm、高度40mm左右的箱体。激光单元13例如从设置于超声波单元的USB (Universal Serial Bus)端子接受DC (Direct Current)电源的供给。从激光单元13出射的脉冲激光束的脉冲能量例如为0.006mJ，脉冲宽度例如为60ns-100ns。脉冲激光束的每单位时间的重复次数(频率)例如为30Hz以上。
[0133]从激光单元13至穿刺针15c为止的导光中使用光纤30。光纤30在末端(从激光单元13观察时为远端侧)具有光连接器31。在穿刺针15c的内针基座159设有使光连接器31连接的光连接器。被光纤30引导的光从该光连接器31入射到内针158内的导光部件152 (参考图13)，从光出射部153照射到内针158的末端部分。当在内针基座159设有光连接器时，能够分离将从激光单元13出射的光引导至内针的光纤30和内针部分来进行处理，且能够将包含内针158和内针基座159的内针部分进行杀菌处理后装袋。使用时，从杀菌袋中取出内针部分，并连接设置于内针基座159的光连接器和设置于光纤30的光连接器31即可。
[0134]另外，上面说明了在内针基座159设置光连接器的例子，但也可以还在穿刺针15c侧设置从内针基座159延伸的光纤并在该光纤的末端设置光连接器来代替在内针基座159设置光连接器。此时，将包含从内针基座159延伸的光纤在内的内针部分进行杀菌处理后装袋即可。与不具有光连接器的情况相比，在内针基座159设置光连接器时内针基座159的重量会增加相当于光连接器的量。认为若内针基座159过重，则穿刺针15c中的重量平衡变差，难以操作穿刺针15c。在这种情况下，在远离内针基座159的位置设置光连接器即可。
[0135]也可以设为将光纤的端面研磨成能够导光或者将光纤端面平滑地切出的状态，而不在从内针基座159延伸的光纤中设置光连接器。此时，在激光单元13侧插入从内针基座159延伸的光纤的末端，并设置以弹簧力按压被插入的光纤的结构的插座即可。在这种情况下，若一定以上的力施加于光纤则光纤从插座被抜掉，因此不会存在光纤被施加过度的力而折断的情况。并且，无需在从内针基座159侧延伸的光纤中附加光连接器(插头)，能够降低穿刺针的成本。
[0136]在本实施方式中，穿刺针15c具有内针158。通过内针158堵塞构成外针的穿刺针主体151的内腔，医生能够在穿刺感觉不受妨碍的状态下将穿刺针15c穿刺到被检体中。并且，能够防止水分等在穿刺针主体151的内腔中逆流。在本实施方式中，内针由具有光吸收性的材料制成，且在内针158的内部设有导光部件152。通过导光部件152将光引导至穿刺针的末端部分，并从光出射部153向内针158的末端部分照射光，由此能够在内针158的末端部分产生光声波，且能够基于光声图像将穿刺针末端可视化。
[0137]接着，对本发明的第7实施方式进行说明。在第6实施方式中，在内针158(参考图13)的内部配置导光部件152。本实施方式中，将导光部件152本身用作密封穿刺针主体151的内腔的至少一部分的内针。并且，用具有光吸收性的膜例如黑色的氟树脂覆盖包含光出射部153的导光部件152的至少一部分。其他结构与第6实施方式相同。
[0138]图16表示本实施方式中的穿刺针中使用的内针的外观。导光部件152具有与中空形状的穿刺针主体151的内径大致相同的大小的外径。导光部件152中使用例如纤芯直径为400 μπι左右的光纤。导光部件152的包括包层或包覆在内的总直径为550 μπι左右。内针在包含导光部件152的末端的一部分具有黑色的氟树脂膜160。内针可以至少在导光部件152的末端具有黑色的氟树脂膜160，也可以遍及导光部件152的整个长边方向具有黑色的氟树脂膜。
[0139]图17表示内针的末端部分的剖面。通过在导光部件152的末端部分具备具有光吸收性的黑色的氟树脂膜160，导光部件152的光出射部153被黑色的氟树脂膜160覆盖。从光出射部153出射的光被黑色的氟树脂膜160吸收，在内针158的末端部分产生光声波。由探头11 (参考图1)检测所产生的光声波。
[0140]在本实施方式中，将导光部件152用作内针，通过导光部件152堵塞穿刺针主体151的内腔。在本实施方式中，与第6实施方式不同，导光部件152本身堵塞穿刺针主体151的内腔，因此与第6实施方式相比，在导光部件152中可以使用直径较粗的光纤。其他效果与第6实施方式相同。
[0141]另外，对本发明的第8实施方式进行说明。图18表示本发明的第8实施方式中使用的内针的剖面。在本实施方式中，内针包含软管161、导光部件152及光吸收部件154。软管161、导光部件152及光吸收部件154构成插入到穿刺针主体的内腔的内针。图18中虽省略图示，但软管161及导光部件152粘接于内针基座159 (参考图14C)。软管161、导光部件152及光吸收部件154从外针基座156 (参考图14Β)侧插入到穿刺针主体151的内腔。其他结构可以与第6实施方式相同。
[0142]软管161为将导光部件152容纳于内部的中空管。软管161例如由PTFE等氟树脂制成。导光部件152为例如纤芯直径为200 μm的光纤，软管161的外径例如为406 μm。在软管161的末端配置有光吸收部件154。光吸收部件154与形成为锐角的穿刺针末端同样地被切成锐角。光吸收部件154中可以使用混合有具有光吸收性的黑色颜料的环氧树月旨、聚氨酯树脂、氟树脂或硅酮橡胶等。在导光部件152的光出射部153与光吸收部件154之间存在空隙。换一种说法，导光部件152的光出射部153和光吸收部件154隔着空气层而对置。
[0143]从激光单元13(参照图15)出射的光被导光部件152引导至穿刺针(内针)的末端附近，并从光出射部153经由空隙照射到光吸收部件154。通过吸收由光吸收部件154照射的光，在穿刺针的末端部分产生光声波。此时，光吸收部件154的声阻抗相比于空气更接近活体组织，因此在光吸收部件154中产生的光声波的大部分从穿刺针的开口释放到外部。如此，通过在光吸收部件154的背面侧设置空气层，能够有效地从正面释放在光吸收部件154中产生的光声波。
[0144]接着，对本发明的第9实施方式进行说明。图19表示本发明的第9实施方式中使用的穿刺针的末端附近的剖面。本实施方式中的穿刺针15d具有穿刺针主体151、软管161、透明树脂163、导光部件152及光吸收部件154。软管161、透明树脂163、导光部件152及光吸收部件154构成插入到穿刺针主体151的内腔的内针158。图19中虽省略图示，但软管161及导光部件152粘接于内针基座159 (参考图14C)。内针158从外针基座156 (参考图14B)侧插入到穿刺针主体151的内腔。其他结构可以与第6实施方式相同。
[0145]软管161为例如由聚酰亚胺制成的中空管。软管161也可以为不锈钢等金属管。透明树脂163配置于软管161的管内。透明树脂163中例如使用环氧树脂(粘接剂)。透明树脂163只要堵塞软管161的至少末端部分即可，无需一定要堵塞软管161的整个内部。透明树脂163中可以使用光固化型、热固化型或常温固化型的透明树脂。
[0146]导光部件152通过透明树脂163埋入于软管161中。导光部件152的光出射端构成光出射部153。软管161的末端部分具有光吸收部件154，从光出射部153出射的光照射到光吸收部件154。光吸收部件154中可以使用例如混合有黑色颜料的环氧树脂、聚氨酯树月旨、氟树脂或硅酮橡胶等。
[0147]本实施方式中使用的内针158能够按以下顺序进行制作。首先，向软管161的管内注入固化前的透明树脂163。接着，将导光部件152插入贯通于软管161的内部，并以构成光出射部153的导光部件152的光出射端配置于软管161的末端部分附近的方式进行定位。该定位中，例如使用显微镜等观察导光部件152，以光出射端配置于软管161的末端部分的方式调整位置即可。由于透明树脂163具有透明性，因此在进行调整时能够确认导光部件152的光出射端的位置。代替上述，也可以先插入贯通导光部件152之后，注入透明树脂 163。
[0148]在进行定位之后，例如通过热固化以导光部件152插入贯通于软管161的管内的状态使透明树脂163固化。之后，将软管161及透明树脂163的末端切割成锐角，以便成为适合于穿刺针主体151末端的形状。接着，以覆盖该切割面的至少一部分的方式涂布构成光吸收部件154的具有光吸收性的树脂，并使该树脂例如通过热固化而固化。
[0149]如上所述，将导光部件152插入贯通于软管161的内部并调整位置，并且使透明树脂固化之后将软管切割成锐角，但并不限定于此。也可以先将软管切割成锐角，并在该软管中插入贯通导光部件152并调整位置，并且使透明树脂固化。此时，软管可以使用金属管。
[0150]在本实施方式中，由软管161和透明树脂163构成内针158，导光部件152通过透明树脂163埋入于软管161的管内。通过使用透明树脂163，在埋入导光部件152时能够肉眼确认其末端位置，且能够将光出射部153尽量配置于靠近内针158的末端的位置。
[0151]并且，在本实施方式中，在内针158的末端部分的表面配置有光吸收部件154。从导光部件152的光出射部153出射的光通过透明树脂163照射到光吸收部件154，从光吸收部件154产生光声波。由于在内针158末端部分的表面产生光声波，因此衰减要素较少，能够稳定地进行光声波的检测。并且，由于经由透明树脂163照射光，因此即使光出射部153的位置稍微偏离，也能够对光吸收部件154进行光照射。
[0152]本发明人制作出导光部件152中使用纤芯直径为200 μπι的光纤的内针158，并将该内针158安装于粗细为22G(规格)的刺激针，以插入角度80°穿刺刺激针，进行在光声图像中能否将针的末端位置图像化的实验。从光源出射在脉冲宽度80ns下脉冲能量为6.4 μ J的脉冲激光束，从光纤对设置于内针158的末端部分表面的黑色环氧树脂进行光照射，利用具有6.5MHz的中心频率的直线探头检测从黑色环氧树脂产生的光声波。将该光声波进行了图像化，结果确认到即使在穿刺到深度为77mm的位置时也能够图像化。另外，确认到通过将8次检测结果进行加算平均，能够更明确地将针的末端位置图像化。并且，确认到即使在导光部件152使用纤芯直径为100 μ m的光纤的情况下，从光源出射在脉冲宽度80ns下脉冲能量为2.0 μ J的光时，也能够在深度为78mm的位置处进行图像化。
[0153]接着，对本发明的第10实施方式进行说明。图20表示本发明的第10实施方式中使用的穿刺针的末端附近的剖面。本实施方式中的穿刺针15e具有穿刺针主体151、软管161、透明树脂163、导光部件152及光吸收部件154。在本实施方式中的穿刺针15e中，光吸收部件154覆盖光出射部153，并与导光部件152 —同埋入于透明树脂163中，在这一点上不同于图19所示的第9实施方式中的穿刺针15d。其他结构可以与第9实施方式相同。
[0154]本实施方式中使用的内针158能够按以下顺序进行制作。首先，使光吸收性树脂以覆盖构成光出射部153的导光部件152的光出射端的至少一部分的方式附着。光吸收性树脂中可以使用例如混合有黑色颜料的环氧树脂、聚氨酯树脂、氟树脂或硅酮橡胶等。接着，使光吸收性树脂例如通过热固化而固化。由该光吸收性树脂制成光吸收部件154。
[0155]接着，将光吸收部件154附着于末端部分的导光部件152插入贯通于软管161的内部，并以构成光出射部153的导光部件152的光出射端配置于软管161的末端部分附近的方式进行定位。该定位中，例如使用显微镜等观察导光部件152，并以光出射端配置于软管161的末端部分的方式调整位置即可。
[0156]接着，向软管161的管内注入固化前的透明树脂163，并以导光部件152插入贯通于软管161的管内的状态使透明树脂163例如通过热固化而固化。透明树脂163中例如使用声波的衰减较少的软性环氧树脂即可。之后，将软管161及透明树脂163的末端切割成锐角，以便成为适合于穿刺针主体151的末端的形状。代替上述，也可以先插入贯通导光部件152之后，注入透明树脂163。
[0157]如上所述，将光吸收部件154附着于末端部分的导光部件152插入贯通于软管161的内部并调整位置之后将软管161切割成锐角，但并不限定于此。也可以先将软管161的末端切割成锐角，在该软管中插入光吸收部件154附着于末端部分的导光 部件152并调整位置。此时，软管161可以使用金属管等。
[0158]在本实施方式中，在构成光出射部153的导光部件152的光出射端设有光吸收部件154，且导光部件152和光吸收部件154埋入于透明树脂163中。本实施方式中，与第9实施方式相比，能够使光吸收部件154精确定位(pinpoint)，且使光声波的产生源靠近点声源。其他效果与第9实施方式相同。
[0159]本发明人制作出导光部件152使用纤芯直径为200 μπι的光纤的内针158，将该内针158安装于粗细为22G(规格)的针，并以插入角度80°穿刺该针，进行在光声图像中能否将针的末端位置图像化的实验。从光源出射在脉冲宽度80ns下脉冲能量为6.4 μ J的脉冲激光束，对设置于光纤的末端部分表面的黑色环氧树脂进行光照射，由探头检测从黑色环氧树脂产生的光声波。将该光声波进行了图像化，结果确认到即使在穿刺至深度为77_的位置时，也能够图像化。另外，确认到通过将8次检测结果加算平均，能够更明确地将针的末端位置图像化。并且，确认到即使在导光部件152使用纤芯直径为100 μπι的光纤的情况下，从光源出射在脉冲宽度80ns下脉冲能量为2.0 μ J的光时，也能够在深度为78mm的位置处进行图像化。
[0160]另外，在上述各实施方式中，说明了由探头11检测光声波和反射超声波这两者，但用于生成超声波图像的探头和用于生成光声图像的探头无需一定要相同。可以利用个别的探头分别检测光声波和反射超声波。并且，可以先进行光声波的检测(采样)和反射超声波的检测(采样)中的任意一个。
[0161]在第3实施方式中，由于存在于穿刺针15内部的水或空气等的折射率低于光纤的折射率，因此将光出射侧的端面倾斜形成，以使内壁侧(与穿刺针的中央相反的一侧)变长。当穿刺针的内部被高于光纤的折射率的物质填满时，与图9相反地将光出射端侧的端面倾斜形成以使穿刺针的中央侧(与内壁相反的一侧)变长即可。
[0162]在第5实施方式中，说明了激光单元13和激光单元16为独立的光源，但也可以设为一个光源兼作为另一个光源的结构。图21表示第5实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的第I音源及第2音源的光源的变形例。在图21所示的变形例中，第2光源即激光单元16兼作为第I光源。从激光单元16出射的激光束的一部分向被检体方向被分支，剩余的光的至少一部分向穿刺针15方向被分支。分支比例如可以设为100:1左右。
[0163]例如，使用扩散板17使从激光单元16出射的光扩散之后，使其经由聚光透镜18入射到例如捆绑100条左右的光纤而成的束状光纤19。通过使用扩散板17及聚光透镜18，能够抑制入射到束状光纤19的光的光强度的偏差。将束状光纤19中的几条例如I条向穿刺针15分支，剩余向被检体方向分支。例如，可以在探头设置用于连接从穿刺针15延伸的光纤的光连接器，通过束状光纤19将所有的光暂时引导至探头之后，将在探头内引导的光的一部分向穿刺针方向分支。另外，分支方法并不限定于上述方法，也可以是使用使大部分透射而反射一部分的分束器等其他分支方法。此时，与从穿刺针中露出的导光部件连接的连接器优选设置于激光系统侧。
[0164]在第8至第10实施方式中，说明了将软管161、导光部件152及光吸收部件154用作内针的例子，但并不限定于此。也可以将软管161设为小于穿刺针主体151的内径并与图2同样地使其沿着穿刺针主体151的内腔。此时，也可以维持各自的效果。
[0165]穿刺针并不限定于从被检体外部经皮穿刺到被检体中的针，也可以是超声波内窥镜用针。可以在超声波内窥镜用针中设置导光部件152和光吸收部件154，对设置于针末端部分的光吸收部件154照射光，并检测光声波而生成光声图像。此时，通过观察光声图像，能够确认超声波内窥镜用针的末端部的位置的同时进行穿刺。在超声波内窥镜用针的末端部产生的光声波可以使用体表用探头进行检测，也可以使用组装于内窥镜中的探头进行检测。
[0166]光纤等导光部件152可以在穿刺针等插入物的内腔内通过粘接剂固定于内壁。或者，可以在插入物的内腔内通过直径小于内腔的直径的中空管(软管)并利用该软管固定导光部件152。图22A是穿刺针的立体图，图22B表示图22A的A-A剖面。如图22A所示，穿刺针15f在穿刺针主体151的内部具有软管162。如图22B所示，导光部件152保持于穿刺针主体151的内腔与软管162之间。软管162的外径比穿刺针主体151的内径小相当于导光部件152的外径的量。
[0167]在穿刺针15f的装配中，首先，使导光部件152通过穿刺针15f的内腔，接着将软管162插入到穿刺针主体151的内腔。通过插入的软管162将导光部件152按压于穿刺针主体151的内壁，由此将导光部件152固定于穿刺针主体151的内壁。软管162通过与穿刺针主体151的内壁之间的摩擦力将导光部件152维持于内腔内的规定位置。另外，也可以使用粘接剂粘接穿刺针主体151的内腔和软管162。
[0168]软管162的材料例如可以使用金属、氟树脂或聚酰亚胺等。当软管162的材料例如使用不锈钢等金属时，能够牢固地保持导光部件152。当软管162的材料使用氟树脂时，与软管162的材料使用金属的情况相比，能够使软管的厚度(壁厚)变薄，从而能够增加药液等的流量。当软管162的材料使用聚酰亚胺时，由于聚酰亚胺是硬质，因此能够轻松地插入到穿刺针主体151，装配轻松。并且，能够使软管的厚度变薄，从而能够增加药液等的流量。另外，也可以在各个材料中加入添加剂等。
[0169]从导光部件152出射的光照射到设置于穿刺针主体151的末端附近的光吸收部件154，从光吸收部件154产生光声波。光吸收部件154可以与第3实施方式同样地兼作为将导光部件的末端部分固定于穿刺针主体151的内壁的固定部件。或者，可以用具有光吸收性的树脂覆盖导光部件152的至少末端部分。
[0170]在上述各实施方式中，考虑使用穿刺针作为插入物，但并不限定于此。插入物可以是内部容纳用于射频消融术的电极的射频消融用针，也可以是插入到血管内的导管，还可以是插入到血管内的导管的导丝。或者，可以是激光治疗用光纤。
[0171]图23表示射频消融用针的一例。射频消融用针250包含导光部件152和光吸收部件154。射频消融用针250用于肝癌或乳癌等的射频消融术。医生等将射频消融用针250插入到被检体内，以使射频消融用针(手持件)250的末端配置于所希望的位置。此时，电极(展开针)251容纳于射频消融用针250的内部。当将射频消融用针250插入到被检体内时，从激光单元13 (参考图1)出射光，从导光部件152对光吸收部件154进行光照射。由探头11 (参考图1)检测通过光吸收部件154吸收光而产生的光声波，从而生成光声图像。通过参考该光声图像，能够确认射频消融用针250的末端位置，且能够将针末端配置于想要消融的病变部内的精确位置。在射频消融用针250的末端配置于所希望的位置之后，使电极251从射频消融用针250突出，向目标部位照射例如500KHz左右的无线电波。
[0172]图24表示射频消融用针的另一例子。该例子中，在针状的电极251也安装有电极用导光部件257和电极用光吸收部件259。电极用导光部件257引导从激光单元13(参考图1)出射的光。电极用光出射部258设置于电极251的末端部分附近，且出射被电极用导光部件257引导的光。电极用光吸收部件259产生由从电极用光出射部258出射的光而产生的光声波。在图24的例子中，在射频消融用针250的末端和电极251的末端这2个部位产生光声波。
[0173]在将射频消融用针250插入到所希望的位置之后，使电极251从射频消融用针250突出。当射频消融用针250插入到所希望的位置时从激光单元13出射光，且能够使用光声图像确认射频消融用针250的末端位置，在这一点上与图23的例子相同。在使电极251突出之后，从激光单元13出射光，向设置于射频消融用针250的末端的光吸收部件154和设置于电极251的末端的电极用光吸收部件259照射光。由探头11检测在射频消融用针250的末端产生的光声波和在电极251的末端产生的光声波，从而生成光声图像。通过参考该光声图像，能够确认照射无线电波的范围(消融范围)。
[0174]图25表示导管。导管253用于血管内治疗例如经皮冠状动脉成形术等。导管253具体而言是导向导管。导管253并不限定于导向导管，也可以是气囊导管。使导光部件152通过导管253的内部，并将从激光单元13 (参考图1)出射的光引导至导管253的末端部分。导管253的末端附近配置有光吸收部件154。医生等向血管内逐渐插入导管253，以使导管253的末端配置于所希望的位置。此时，从激光单元13出射光，并通过导光部件152向配置于导管253的末端附近的光吸收部件154照射光。由探头11检测通过光吸收部件154吸收光而产生的光声波，从而生成光声图像。通过参考该光声图像，在导管253的插入过程中能够确认其末端位置。
[0175]图26表示导丝。导丝254为用于引导在血管内治疗中使用的导管的钢丝。沿着导丝254配置导光部件152，将从激光单元13 (参考图1)出射的光引导至导丝254的末端部分。也可以使导光部件152通过导丝254中来代替将导光部件152配置于导丝254外侧。在导丝254的末端附近配置有光吸收部件154。医生等向血管内逐渐插入导丝254，以使导丝254的末端配置于所希望的位置。此时，从激光单元13出射光，并通过导光部件152向配置于导丝254的末端附近的光吸收部件154照射光。由探头11检测通过光吸收部件154吸收光而产生的光声波，从而生成光声图像。通过参考该光声图像，在导丝254的插入过程中能够确认其末端位置。
[0176]图27表示激光治疗用光纤的一例。光纤255为用于下肢静脉曲张治疗或碎石等用途的光纤。在该例子中，光纤255兼作为将从激光单元13(参考图1)出射的光引导至插入物的末端部分的导光部件。在光纤255的末端配置有光吸收部件154。图28表示激光治疗用光纤的另一例。该例子中，光纤255的末端被盖256密封。此时，在盖256的末端配置光吸收部件154即可。
[0177]医生等向被检体内逐渐插入光纤255，以使光纤255的末端配置于所希望的位置。此时，从激光单元13出射光，并通过光纤255向配置于末端附近的光吸收部件154照射光。由探头11检测通过光吸收部件154吸收光而产生的光声波，从而生成光声图像。通过参考该光声图像，能够确认光纤255的末端位置。在光纤255配置于所希望的位置之后，切换光源等并从光纤255出射治疗用激光束即可。
[0178]在上述各实施方式中，作为针，可以设想末端具有开口的针，但开口无需一定要设置于末端部分。针并不限定于如注射针等针，也可以是用于活体检查的活检针。即，可以是能够穿刺到活体的检查对象物并采取检查对象物中的活检部位的组织的活检针。并且，针可以用作以穿刺至皮下或腹腔内脏等深部为止为目的的导向针。
[0179]图29表示活检针的末端部分的剖面。活检针164在其侧面具有例如用于吸引并采取钙化组织等活检部位的组织的采取部(吸入口)165。导光部件152插入贯通于活检针164的内部。构成光出射部153的导光部件152的光出射端设置于采取部165的附近。通过在覆盖光出射部153的位置配置光吸收部件154，能够从采取部165的位置产生光声波，且能够在光声图像中确认采取部165的位置。也可以通过在活检针164的末端部分也设置光吸收部件154并对该光吸收部件154照射光来在活检针164的末端产生光声波。
[0180]医生将活检针164穿刺到被检体中，利用光声图像确认采取部165的位置，同时，调整穿刺位置，以使采取部165的位置配置于活检部位。在配置于所希望的位置之后，从采取部165向活检针164的内部吸引活检部位的组织，切除活检部位的组织。之后，回收从采取部165吸引的组织。
[0181]激光单元13除了图3及图4所示的激光单元以外，还可以使用下述结构的激光单元。图30表示激光单元的又一结构例。激光单元40具有电源输入端子41、触发输入端子42、DC-DC转换部43、脉冲激光二极管光源45、耦合光学系统46及光输出端子47。激光单元40用作图1和图10所示的激光单元13。激光单元40的外部尺寸例如为长度74mmX宽度54mm X高度20_。
[0182]电源输入端子41连接于超声波单元12(参考图1及图10)的电源供给线。例如5V的DC (Direct Current)电源供给至电源输入端子41。触发输入端子42连接于超声波单元12的信号输出线。电源输入端子41及触发输入端子42例如构成为USB连接器。超声波单元12具有USB端口(插座)，通过在USB端口插入包含电源输入端子41及触发输入端子42的USB连接器，向激光单元40供给电源，且供给从超声波单元12输出的信号。
[0183]DC-DC转换部43对从电源输入端子41供给的DC电源的电压进行转换。DC-DC转换部43例如将DC5V转换成DC12V。脉冲激光二极管驱动电路44驱动脉冲激光二极管光源45。脉冲激光二极管光源45通过从DC-DC转换部43供给的DC电源而被驱动。脉冲激光二极管驱动电路44根据从触发输入端子42输入的触发信号来控制向脉冲激光二极管光源45供给的DC电源，由此在所希望的定时使脉冲激光束从脉冲激光二极管光源45出射。
[0184]親合光学系统 46对脉冲激光二极管光源45和光输出端子47进行親合。親合光学系统46例如包含聚光透镜等。从轻量化的观点考虑，优选脉冲二极管45、耦合光学系统46及光输出端子47通过溶着成为一体。在光输出端子47上光学连接将光引导至穿刺针15等插入物的光纤48。光纤48例如是在穿刺针15中构成导光部件152的光纤。优选能够在光输出端子47上连接光纤48的素线。光输出端子47例如使用FC型裸光纤适配器。
[0185]图31表示包含激光单元40的光声图像生成装置的外观。在超声波单元12上连接探头11。超声波单元12构成为包含图像显示构件14的一体型装置。在超声波单元12中编入有与光声图像生成有关的程序。超声波单元12具有USB端口 32。激光单元40的包含电源输入端子41及触发输入端子42的USB连接器插入到USB端口 32。当激光单元40设为卡片尺寸的小型、轻量的装置时，能够通过将USB连接器插入到超声波单元12的USB端口来保持该激光单元。
[0186]穿刺针15并没有特别限定，只要是具有从第6实施方式至第10实施方式中说明的内针的穿刺针即可。也可以使用其他插入物来代替穿刺针15。构成穿刺针15的导光部件152的光纤的一端连接于激光单元40的光输出端子47。光纤插入到光输出端子47，并通过弹簧力等得以保持。若医生将穿刺针15拉伸等而有较强的力作用于光输出端子47，则光纤从光输出端子47被拔出，能够防止光纤折断。并且，通过使光纤能够直接拔插于光输出端子47，无需在从穿刺针15延伸的光纤中设置连接器，具有能够降低成本的效果。
[0187]若构成导光部件152的光纤的纤芯直径为200 μ m，则从激光单元40输出的脉冲激光束的脉冲能量能够设为6.4 μ J。若光纤的纤芯直径为100 μ m，则能够设为2.0 μ J。关于脉冲时间宽度，能够设为80ns。当例如以30fps进行图像显示时，脉冲重复率设为60Hz即可。重复率能够实现至最高3300Hz。
[0188]另外，在图31中，在与包含电源输入端子41及触发输入端子42的USB连接器所在的面对置的面上设置了光输出端子47，但优选光输出端子47设置于与USB连接器所在的面正交的面上。当USB连接器和光输出端子47设置于相互对置的面时，若医生移动穿刺针15时激光单元40被拉伸，则USB连接器有可能从USB端口 32拔出。相对于此，当USB连接器和光输出端子47设置于相互正交的面时，即使激光单元40被拉伸，USB连接器也不易从USB端口 32拔出。
[0189]以上，根据优选的实施方式对本发明进行了说明，但本发明的光声图像生成装置及穿刺针并不仅限于上述实施方式，对上述实施方式的结构中实施各种修正及变形的实施方式也包含于本发明的范围内。
[0190]符号说明
[0191]10-光声图像生成装置，11-探头，12-超声波单元，13-激光单元(第I光源)，14-图像显示构件，15-穿刺针，16-激光单元(第2光源)，17-扩散板，18-透镜，19-束状光纤，21-接收电路，22-AD转换构件，23-接收存储器，24-数据分离构件，25-光声图像生成构件，26-超声波图像生成构件，27-图像合成构件，28-控制构件，29-发送控制电路，30-光纤，31-光连接器，40-激光单元，41-电源输入端子，42-触发输入端子，43-DC-DC转换部44-脉冲激光二极管驱动电路，45-脉冲激光二极管光源，46-耦合光学系统，47-光输出端子，48-光纤，51-激光棒，52-闪光灯，53,54-反射镜，55-Q开关，151-穿刺针主体，152-导光部件，153-光出射部，154、155-光吸収构件，156-外针基座，158-内针，159-内针基座，160-黑色的氟树脂膜，161、162-软管，163-透明树脂，164-活检针，165-采取部，250-射频消融用针，251-电极，253-导管，254-导丝，255-光纤，256-盖，257-电极用导光部件，258-电极用光出射部，259-电极用光吸収构件，360、380_脉冲激光束，351-半导体激光光源，352-激发用激光束，353-激发用半导体激光光源，354-合波器，355-光纤光放大器，356-隔离器，370-脉冲激光束，358-光波长转换元件。
【主权项】
1.一种光声图像生成装置，其具备: 第I光源； 插入物，其至少一部分被插入到被检体内，且该插入物具有:导光部件、光出射部和光声波产生部，其中，该导光部件对从所述第I光源出射的光进行引导，该光出射部出射由所述导光部件引导的光，该光声波产生部产生第I光声波，该第I光声波由从所述光出射部出射的光而产生； 声波检测构件，其在所述插入物的至少一部分被插入到所述被检体内之后，检测从所述插入物发出的第I光声波；以及 光声图像生成构件，其根据所述第I光声波生成第I光声图像。2.根据权利要求1所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物具有开口，且在所述插入物的内部具有内腔。3.根据权利要求2所述的光声图像生成装置，其中， 所述光声波产生部包含光吸收部件，所述光吸收部件吸收从所述光出射部出射的光而产生光声波。4.根据权利要求3所述的光声图像生成装置，其中， 所述光吸收部件覆盖所述光出射部的光出射面。5.根据权利要求2至4中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物还具有中空管，所述中空管将所述导光部件沿着所述内腔而固定于该内腔的内壁。6.根据权利要求3至5中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述光吸收部件设置于所述内腔的内壁，且兼作为将所述导光部件的末端部分固定于所述内壁的固定部件。7.根据权利要求2至6中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针。8.根据权利要求7所述的光声图像生成装置，其中， 所述针为能够穿刺到活体的检查对象物而采取检查对象物中的活检部位的组织的活检针。9.根据权利要求3或4所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，该针还具有将所述导光部件容纳于内部的中空管，在该中空管的末端具有所述光吸收部件，且在所述光出射部与所述光吸收部件之间具有空隙。10.根据权利要求9所述的光声图像生成装置，其中， 所述中空管、所述导光部件及所述光吸收部件构成对所述针的内腔的至少一部分进行密封的内针。11.根据权利要求3或4所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，且所述导光部件构成对所述针的内腔的至少一部分进行密封的内针，在包含所述光出射部的所述导光部件的至少一部分具备如下的膜，该膜具有光吸收性。12.根据权利要求3所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，该针还具有对所述针的内腔的至少一部分进行密封的内针，在该内针的内部埋入了所述导光部件，所述内针兼作为具有光吸收性的所述光吸收部件。13.根据权利要求3或4所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，该针还具有对内腔的至少一部分进行密封的内针，所述内针包含中空管和堵塞该中空管的至少末端部分的透明树脂，通过所述透明树脂将所述导光部件埋入于所述中空管的管内，且在该中空管的末端具有所述光吸收部件。14.根据权利要求3或4所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，该针还具有对内腔的至少一部分进行密封的内针，所述内针包含中空管和堵塞该中空管的至少末端部分的透明树脂，在构成所述光出射部的所述导光部件的光出射端具有所述光吸收部件，且通过所述透明树脂将所述导光部件埋入于所述中空管的管内。15.根据权利要求5、9、10、13或14所述的光声图像生成装置，其中， 所述中空管由聚酰亚胺、氟树脂或金属制成。16.根据权利要求7至13中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述针还具备光连接器，所述光连接器以能够装卸的方式连接所述导光部件和光纤，该光纤对从所述第I光源出射的光进行引导。17.根据权利要求2至8中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述光出射部能够朝向所述内腔的内壁出射由所述导光部件引导的光的至少一部分。18.根据权利要求2至6中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为插入到血管内的导管。19.根据权利要求1至6中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为插入到血管内的导管的导丝。20.根据权利要求1至6中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为在内部容纳用于射频消融的电极的射频消融用针。21.根据权利要求20所述的光声图像生成装置，其中， 所述电极能够从所述射频消融用针的内腔突出，所述射频消融用针还具有:电极用导光部件，其对从所述第I光源出射的光进行引导；电极用光出射部，其设置于所述电极的末端部分，且出射由所述电极用导光部件引导的光；电极用光吸收部件，其由从该电极用光出射部出射的光而产生光声波。22.根据权利要求1所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为激光治疗用光纤，且所述插入物具有吸收从该光纤出射的光而产生光声波的光吸收部件，所述光纤兼作为所述导光部件。23.根据权利要求1至22中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述导光部件为光纤，该光纤的从所述第I光源观察时的光行进侧的端面构成所述光出射部。24.根据权利要求23所述的光声图像生成装置，其中， 在将与光纤的延伸方向平行的方向的角度设为0°，且将与光纤的延伸方向垂直的方向的角度设为90°的情况下，构成所述光出射部的光纤的端面的角度为45°以上且小于 90。。25.根据权利要求23或24所述的光声图像生成装置，其中， 所述光纤经由连接器而与所述第I光源连接，其中，所述连接器具有按压并固定该光纤的机构。26.根据权利要求1至25中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述第I光源为半导体激光光源。27.根据权利要求1至26中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述声波检测构件还能够检测针对发送给被检体的声波的反射声波， 所述光声图像生成装置还具备反射声波图像生成构件，该反射声波图像生成构件根据所述反射声波生成反射声波图像。28.根据权利要求27所述的光声图像生成装置，其中， 所述光声图像生成装置还具备图像合成构件，该图像合成构件对所述第I光声图像和所述反射声波图像进行合成。29.根据权利要求1至28中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述光声图像生成装置还具备第2光源， 所述声波检测构件还能够在向被检体出射从所述第2光源出射的光之后，检测由从该第2光源出射的光而在被检体内产生的第2光声波， 所述光声图像生成构件还能够根据所述第2光声波生成第2光声图像。30.根据权利要求29所述的光声图像生成装置，其中， 所述第2光源兼作为所述第I光源，从所述第2光源出射的光的一部分向被检体的方向分支，从所述第2光源出射的光的一部分向所述插入物的方向分支。31.一种插入物，其至少末端部分插入到被检体内， 所述插入物具有: 导光部件，其对从光源出射的光进行引导；以及 光出射部，其出射由所述导光部件引导的光， 所述插入物具有光声波产生部，所述光声波产生部产生光声波，该光声波由从所述光出射部出射的光而产生。32.根据权利要求31所述的插入物，其中， 所述光声波产生部包含光吸收部件，所述光吸收部件吸收从所述光出射部出射的光而产生光声波。33.根据权利要求33所述的插入物，其中， 所述光吸收部件覆盖所述光出射部的光出射面。34.根据权利要求32或33所述的插入物，其中， 所述插入物还具有中空管，所述中空管在内部具有内腔，且所述中空管将所述导光部件沿着所述内腔固定于该内腔的内壁。35.根据权利要求32至34中的任意一项所述的插入物，其中， 所述光吸收部件设置于所述插入物的内壁，且所述光吸收部件兼作为将所述导光部件的末端部分固定于所述内壁的固定部件。36.根据权利要求31至35中的任意一项所述的插入物，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针。37.根据权利要求32或33所述的插入物，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，该针还具有将所述导光部件容纳于内部的中空管，在该中空管的末端具有所述光吸收部件，且在所述光出射部与所述光吸收部件之间具有空隙。38.根据权利要求31至33中的任意一项所述的插入物，其中， 所述插入物为在内部具有内腔且穿刺到被检体中的针，且所述插入物还具有对该针的内腔的至少一部分进行密封的内针，该内针包含中空管和堵塞该中空管的至少末端部分的透明树脂，通过该透明树脂将所述导光部件埋入于所述中空管的管内。
【专利摘要】即使在插入物插入到被检体的较深位置时或者以接近垂直的角度插入时，也能够在光声图像上确认插入物的位置。插入物例如为末端具有开口的中空形状的穿刺针(15)。穿刺针(15)具有：导光部件(152)，其将从第1光源出射的光引导至开口附近；及光出射部(153)，其设置于开口的附近，且出射由导光部件(152)引导的光。在穿刺针(15)中，产生由从光出射部(153)出射的光而产生的第1光声波。在穿刺针穿刺到被检体之后检测第1光声波，并根据第1光声波生成第1光声图像。
【IPC分类】A61B8/00, A61B5/06
【公开号】CN104902823
【申请号】CN201380069419
【发明人】入泽觉
【申请人】富士胶片株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月4日
【公告号】EP2944264A1, US20150297092, WO2014109148A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据因光照射而产生的光声波生成光声图像的光声图像生成装置。并且，本发明涉及一种用于这种光声图像生成装置的、至少末端部分插入到被检体内的插入物。
【背景技术】
[0002]作为能够以非侵入方式检查活体内部的状态的图像检查法的一种，已知有超声波检查法。在超声波检查中使用能够实现超声波的发送及接收的超声波探针。若从超声波探针向被检体(活体)发送超声波，则该超声波逐渐进入活体内部，并在组织界面上进行反射。超声波探针接收该反射超声波，并根据反射超声波返回到超声波探针所消耗的时间来计算距离，由此能够对内部的状态进行图像化。
[0003]并且，已知有利用光声效果对活体的内部进行图像化的光声成像。通常，在光声成像中，向活体内照射激光脉冲等脉冲激光束。在活体内部，活体组织吸收脉冲激光束的能量并通过基于该能量的绝热膨胀而产生超声波(光声波)。以超声波探头等检测该光声波，并根据检测信号构成光声图像，由此能够基于光声波使活体内部的可视化。
[0004]在此，在专利文献I中提及到利用光声的活体信息成像与使用穿刺针的处理的组合。在专利文献I中，生成光声图像，并通过观察该图像来发现肿瘤等患部、以及有可能是患部的部位等。为了更精密地检查这种部位或者为了对患部进行注射等，使用注射针和细胞诊断针等穿刺针来进行细胞的采取及对患部的注射等。在专利文献I中，能够利用光声图像，一边观察患部一边进行穿刺。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2009-31262号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的技术课题
[0009]通常，在穿刺针的穿刺中，重要的是掌握其末端部分的位置。但是，对被检体进行的光照射通常从被检体的表面开始进行，尤其，当穿刺针的末端穿刺到较深位置(例如，从被检体表面深过3cm的位置)时，从被检体表面照射的光无法充分到达穿刺到较深位置的穿刺针，在光声图像中难以确认穿刺针的末端位置。并且，还存在以下问题:探头处的声波检测特性具有角度依赖性，因此穿刺针穿刺的角度超过50°而越接近垂直，光声波相对于探头的声波检测面越倾斜地入射，难以检测从穿刺针发出的光声波。换言之，还存在以下问题:穿刺角度越接近垂直，在光声图像上越难以确认穿刺针的位置。这些问题并不限于穿刺针，有可能在想要使用光声图像确认插入到被检体内的插入物的位置时发生。
[0010]鉴于上述问题，本申请发明的目的在于提供一种光声图像生成装置，其即使在插入物穿刺到距离被检体的表面较深的位置时或者以接近垂直的角度插入时，也能够在光声图像上确认插入物的位置。
[0011]用于解决技术课题的手段
[0012]为了实现上述目的，本发明提供一种光声图像生成装置，其具备:第I光源；插入物，其至少一部分被插入到被检体内，且该插入物具有:引导从第I光源出射的光的导光部件、出射被导光部件引导的光的光出射部、产生由从光出射部出射的光产生的第I光声波的光声波产生部；声波检测构件，其在插入物的至少一部分被插入到被检体内之后，检测从插入物发出的第I光声波；以及光声图像生成构件，其根据第I光声波生成第I光声图像。
[0013]插入物例如可以具有开口且在内部具有内腔。光出射部可以设置于开口的附近。
[0014]插入物的光声波产生部可以包含光吸收部件，所述光吸收部件吸收从光出射部出射的光而产生光声波。光吸收部件例如可以包含混合有黑色颜料的环氧树脂、氟树脂、硅酮橡胶或聚氨酯树脂。或者，光吸收部件可以包含对从第I光源出射的光具有光吸收性的金属或金属氧化物的膜。
[0015]光吸收部件可以覆盖光出射部的光出射面的至少一部分。
[0016]插入物可以还具有中空管，所述中空管将导光部件沿着内腔而固定于内腔的内壁。
[0017]还可以构成为将光吸收部件设置于内腔的内壁，且光吸收部件兼作为将导光部件的末端部分固定于内壁的固定部件。
[0018]插入物可以是穿刺到被检体中的针。
[0019]上述针可以是能够穿刺到活体的检查对象物而采取检查对象物中的活检部位的组织的活检针。
[0020]优选插入物为穿刺到被检体中的针，针还具有将导光部件容纳于内部的中空管，在中空管的末端具有光吸收部件，且在光出射部与光吸收部件之间具有空隙。中空管例如由氟树脂、聚酰亚胺树脂、不锈钢等金属制成。
[0021]上述中空管、导光部件及光吸收部件可以构成对针主体的内腔的至少一部分进行密封的内针。
[0022]代替此，当插入物为穿刺到被检体中的针时，可以构成为导光部件对针的内腔的至少一部分进行密封的内针，且包含光出射部的导光部件的至少一部分具备具有光吸收性的膜。
[0023]或者，当插入物为穿刺到被检体中的穿刺针时，可以构成为针还具有对针的内腔的至少一部分进行密封的内针，导光部件埋入于内针的内部，且内针兼作为具有光吸收性的光吸收部件。
[0024]还可以构成为插入物为穿刺到被检体中的针，针还具有对内腔的至少一部分进行密封的内针，内针包含中空管和堵塞中空管的至少末端部分的透明树脂，导光部件通过透明树脂埋入于中空管的管内，且在中空管的末端具有光吸收部件。透明树脂例如可以使用光固化型、热固化型或常温固化型的透明树脂。
[0025]如上所述，内针可以通过如下方法来制作:向中空管的管内注入固化前的透明树月旨，以构成光出射部的导光部件的光出射端配置于中空管的末端部分的附近的方式使导光部件插入贯通于中空管的内部，并以导光部件插入贯通于中空管内的状态使透明树脂固化，将中空管及透明树脂的末端切割成适合于针的末端的形状，并以覆盖中空管及透明树脂的切割面的至少一部分的方式对构成光吸收部件的具有光吸收性的树脂进行涂布，并且使该具有光吸收性的树脂固化。
[0026]或者，可以构成为插入物为穿刺到被检体中的针，针还具有对内腔的至少一部分进行密封的内针，内针包含中空管和堵塞中空管的至少末端部分的透明树脂，在构成光出射部的导光部件的光出射端具有光吸收部件，且导光部件通过透明树脂埋入于中空管的管内。
[0027]如上所述，内针可以通过如下方法来制作:使构成光吸收部件的光吸收性树脂以覆盖光出射部的至少一部分的方式进行附着，并使该具有光吸收性的树脂固化，在中空管的管内注入固化前的透明树脂，并以光吸收部件配置于中空管的末端部分的附近的方式将导光部件插入贯通于中空管的内部，以导光部件插入贯通于中空管内的状态使透明树脂固化，并将中空管及透明树脂的末端切割成适合于针的末端的形状。
[0028]中空管例如由聚酰亚胺、氟树脂或金属制成。
[0029]针可以还具备光连接器，所述光连接器以能够装卸的方式连接导光部件和光纤，该光纤对从第I光源出射的光进行引导。
[0030]在本发明中，可以如下，即光出射部能够朝向内腔的内壁出射由导光部件引导的光的至少一部分。
[0031]可以如下，即导光部件为光纤，且光纤的从第I光源观察时的光行进侧的端面构成光出射部。
[0032]插入物可以是插入到血管内的导管，也可以是插入到血管内的导管的导丝。
[0033]并且，插入物可以是将用于射频消融的电极容纳于内部的射频消融用针。此时，可以如下，即电极能够从射频消融用针的内腔突出，且射频消融用针还具有:电极用导光部件，其对从第I光源出射的光进行引导；电极用光出射部，其设置于电极的末端部分，且出射由电极用导光部件引导的光；及电极用光吸收部件，其由从电极用光出射部出射的光而产生光声波。
[0034]插入物可以是激光治疗用光纤，且可以构成为具有吸收从光纤出射的光而产生光声波的光吸收部件，光纤兼作为导光部件。
[0035]在将与光纤的延伸方向平行的方向的角度设为0°，且将与光纤的延伸方向垂直的方向的角度设为90°的情况下，可以将构成光出射部的光纤的端面的角度设为45°以上且小于90° ?
[0036]光纤可以经由光接合部而与第I光源连接，其中，所述光接合部具有按压并固定光纤的机构。
[0037]在本发明中，第I光源可以是半导体激光光源。并且，第I光源可以是将半导体激光光源作为种子光源的光放大型激光光源。
[0038]可以构成为声波检测构件还能够检测针对朝向被检体发送的声波的反射声波，所述光声图像生成装置还具备根据反射声波生成反射声波图像的反射声波图像生成构件。
[0039]本发明的光声图像生成装置可以还具备对第I光声图像和反射声波图像进行合成的图像合成构件。
[0040]可以如下，即所述光声图像生成装置还具备第2光源，声波检测构件还能够在向被检体出射从第2光源出射的光之后，检测由从第2光源出射的光而在被检体内产生的第2光声波，光声图像生成构件还能够根据第2光声波生成第2光声图像。
[0041]可以构成为第2光源兼作为第I光源，从第2光源出射的光的一部分向被检体方向进行分支，从第2光源出射的光的一部分向插入物方向进行分支。
[0042]本发明还提供一种插入物，其至少末端部分被插入到被检体内，且所述插入物具有:导光部件，其对从光源出射的光进行引导；以及光出射部，其出射由导光部件引导的光，所述插入物还具有光声波产生部，所述光声波产生部由从光出射部出射的光而产生光声波。
[0043]插入物可以是在内部具有内腔且穿刺到被检体中的针，插入物可以还具有对针的内腔的至少一部分进行密封的内针。此时，可以构成为内针包含中空管和堵塞中空管的至少末端部分的透明树脂，导光部件通过透明树脂埋入于中空管的管内。
[0044]发明效果
[0045]在本发明的光声图像生成装置中，即使在插入物穿刺到距被检体的表面较深的位置时或者以接近垂直的角度插入时，也能够在光声图像上确认插入物的位置。
【附图说明】
[0046]图1是表示本发明的第I实施方式所涉及的光声图像生成装置的框图。
[0047]图2是表示穿刺针的剖视图。
[0048]图3是表示激光单元的结构例的框图。
[0049]图4是表示激光单元的另一结构例的框图。
[0050]图5(a)至(C)分别是表不光声图像的图。
[0051]图6是表示第I实施方式所涉及的光声图像生成装置的动作顺序的流程图。
[0052]图7是表示本发明的第2实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的穿刺针的剖视图。
[0053]图8是表示本发明的第3实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的穿刺针的剖视图。
[0054]图9是表示本发明的第4实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的穿刺针的剖视图。
[0055]图10是表示本发明的第5实施方式所涉及的光声图像生成装置的框图。
[0056]图11是表示光声波的频率特性的曲线图。
[0057]图12是表示第5实施方式所涉及的光声图像生成装置的动作顺序的流程图。
[0058]图13是表示本发明的第6实施方式中使用的穿刺针的剖视图。
[0059]图14A是表示第6实施方式所涉及的穿刺针的外观的图，图14B是表示穿刺针主体的外观的图，图14C是表示内针的外观的图。
[0060]图15是表示激光单元与穿刺针的连接的图。
[0061]图16是表示本发明的第7实施方式中使用的内针的外观的图。
[0062]图17是表示内针的末端部分的剖视图。
[0063]图18是表示本发明的第8实施方式中使用的内针的剖视图。
[0064]图19是表示本发明的第9实施方式所涉及的穿刺针的剖视图。
[0065]图20是表示本发明的第10实施方式所涉及的穿刺针的剖视图。
[0066]图21是表示第5实施方式的变形例所涉及的光声图像生成装置的光源部分的框图。
[0067]图22A是穿刺针的立体图，图22B是表示图22A的A-A剖面的剖视图。
[0068]图23是表示射频消融用针的一例的剖视图。
[0069]图24是表示射频消融用针的另一例的剖视图。
[0070]图25是表示导管的剖视图。
[0071]图26是表示导丝的剖视图。
[0072]图27是表示激光治疗用光纤的一例的剖视图。
[0073]图28是表示激光治疗用光纤的另一例的剖视图。
[0074]图29是表示活检针的末端部分的剖视图。
[0075]图30是表示激光单元的又一结构例的框图。
[0076]图31是表示包含激光单元的光声图像生成装置的外观的图。
【具体实施方式】
[0077]以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1表示本发明的第I实施方式所涉及的光声图像生成装置。光声图像生成装置(光声图像诊断装置)10包含探头(超声波探针)11、超声波单元12及激光单元13。另外，本发明的实施方式中，使用超声波作为声波，但并不限定于超声波，只要根据被检对象和测定条件等选择适当的频率，则可以使用可听频率的声波。
[0078]激光单元13为第I光源。激光单元13构成为使用例如YAG(钇铝石榴石)或翠绿宝石等的固体激光光源。在本实施方式中，作为至少末端部分插入到被检体内的插入物，可以考虑穿刺到被检体内的穿刺针。穿刺针15在末端具有开口，且在 内部具有内腔。从激光单元13出射的激光束使用例如光纤等导光部件被引导至穿刺针15。
[0079]图2表示穿刺针15的剖面。穿刺针15包含:中空形状的穿刺针主体151，其在形成为锐角的末端具有开口，且在该穿刺针主体151的内部具有内腔；导光部件152，其将从激光单元13出射的光引导至穿刺针的开口的附近；及光出射部153，其设置于开口的附近，且出射由导光部件引导的光。导光部件152及光出射部153配置于穿刺针主体151的内部。导光部件152例如由光纤构成，该光纤的从激光单元13观察时的光行进侧的端面构成光出射部153。从光出射部153出射例如0.2mJ的激光束。
[0080]光出射部153朝向中空针的内壁出射例如由导光部件152引导的光的至少一部分。穿刺针15的内壁本身或设置于内壁的物体构成吸收光而产生光声波的光声波产生部。在穿刺针15穿刺到被检体内的状态时，从光出射部153出射的光的至少一部分反射到构成光声波产生部的穿刺针15的内壁本身或设置于内壁的物体。由该光的照射，从穿刺针15的光声波产生部发出光声波(第I光声波)。
[0081]返回到图1，探头11为声波检测构件，例如具有一维排列的多个超声波振子。探头11在穿刺针15穿刺到被检体之后，检测由从光出射部153 (参考图2)出射的光而产生的光声波。并且，探头11除了进行光声波的检测以外，还进行针对被检体的声波(超声波)的发送、以及针对所发送的超声波的反射声波(反射超声波)的接收。
[0082]超声波单元12具有接收电路21、AD转换构件22、接收存储器23、数据分离构件24、光声图像生成构件25、超声波图像生成构件26、图像合成构件27、控制构件28及发送控制电路29。接收电路21接收由探头11检测出的光声波的检测信号。并且，接收由探头11检测出的反射超声波的检测信号。AD转换构件22将接收电路21所接收的光声波及反射超声波的检测信号转换成数字信号。AD转换构件22例如根据规定周期的采样时钟信号，以规定的采样周期采样光声波及反射超声波的检测信号。AD转换构件22将所采样的光声波及反射超声波的检测信号(采样数据)存储于接收存储器23。
[0083]数据分离构件24将存储于接收存储器23的光声波的检测信号的采样数据和反射超声波的检测信号的采样数据进行分离。数据分离构件24向光声图像生成构件25输入光声波的检测信号的采样数据。并且，向超声波图像生成构件(反射声波图像生成构件)26输入分离出的反射超声波的采样数据。
[0084]光声图像生成构件25根据由探头11检测出的光声波的检测信号生成光声图像(第I光声图像)。光声图像的生成例如包含相位匹配加算等图像再构、检波、对数转换等。超声波图像生成构件26根据由探头11检测出的反射超声波的检测信号生成超声波图像(反射声波图像)。超声波图像的生成也包含相位匹配加算等图像再构、和检波、对数转换等。
[0085]图像合成构件27对光声图像和超声波图像进行合成。图像合成构件27例如通过将光声图像和超声波图像重叠来进行图像合成。合成的图像显示于显示器等图像显示构件14。也可以不进行图像合成而在图像显示构件14上同时显示光声图像和超声波图像，或者切换光声图像和超声波图像。
[0086]控制构件28控制超声波单元12内的各部。控制构件28例如向激光单元13送出触发信号，使激光束从激光单元13出射。并且，根据激光束的照射，向AD转换构件22送出采样触发信号，控制光声波的采样开始定时。
[0087]当获取超声波图像时，控制构件28向发送控制电路29送出指示发送超声波的超声波发送触发信号。若发送控制电路29收到超声波发送触发信号，则从探头11发送超声波。控制构件28根据超声波发送的定时，向AD转换构件22送出采样触发信号，开始进行反射超声波的采样。
[0088]图3表示激光单元13的结构例。激光单元13具有激光棒51、闪光灯52、反射镜53、54及Q开关55。激光棒51为激光介质。激光棒51中例如可以使用翠绿宝石晶体。闪光灯52为激发光源，向激光棒51照射激发光。激发光源并不限定于闪光灯52，也可以将闪光灯52以外的光源用作激发光源。
[0089]反射镜53、54隔着激光棒51而对置，由反射镜53、54构成光学谐振器。反射镜54位于输出侧。在光学谐振器内插入Q开关55。通过Q开关55将光学谐振器内的插入损失从损失大(低Q)快速改变为损失小(高Q)，由此能够得到脉冲激光束。从激光单元13的输出侧的反射镜54出射的脉冲激光束被引导至穿刺针15 (参考图1)。
[0090]另外，激光单元13无需一定是固体激光光源，也可以是其他类型的激光光源。例如，激光单元13可以是激光二极管光源(半导体激光光源)。并且，激光单元13也可以是将激光二极管光源作为种子光源的光放大型激光光源。
[0091]在图4中示出激光单元的另一结构例。在该例子中，激光单元13a构成为光放大型激光光源。激光单元13a包含:半导体激光光源351，其发出作为种子光的脉冲激光束360 ；激发用半导体激光光源353，其发出激发用激光束352 ;合波器354，其将脉冲激光束360及激发用激光束352进行合波；光纤光放大器355，其具有掺杂例如Er (铒)的纤芯，且连接于上述合波器354 ;光隔离器356，其连接于该光纤光放大器355，且用于防止振荡；及光波长转换元件358，其将从该光隔离器356输出的脉冲激光束370转换成波长为1/2的二次谐波。
[0092]若从控制构件28(参考图1)输入触发信号，则作为种子光源的半导体激光光源351出射例如波长为1560nm的脉冲激光束360。该脉冲激光束360入射到光纤光放大器355，在光纤光放大器355的纤芯中传输。此时，从被例如波长为980nm的激发用激光束352激发的铒离子接受能量并被放大。该放大后的脉冲激光束370从光纤光放大器355出射之后，通过光波长转换元件358转换成波长为780nm的二次谐波即脉冲激光束380。从激光单元13a出射的脉冲激光束380被引导至穿刺针15 (参考图1)。
[0093]另外，在连接激光单元和构成导光部件的光纤的光接合部(连接器)可以使用具有按压并固定光纤的机构的部件(插座)。例如，在激光单元13设置这种插座并将从穿刺针15延伸的光纤素线插入到光接合部。光接合部通过例如弹簧等的按压来保持光纤。若使用这种光接合部，则能够防止当光纤被拉长时等一定以上的力施加于插座部分时光纤从插座脱落而使光纤在光接合部部分折断。并且，由于无需在与穿刺针15成一体的光纤侧设置插头(连接器)，因此能够降低穿刺针整体的成本。尤其，当一次性使用穿刺针15时，与穿刺针一同废弃的光纤中不需要连接器，因此成本降低效果较大。
[0094]图5(a)至(C)分别表不光声图像。图5 (a)表不从被检体的表面以45°的角度将穿刺针15穿刺时的光声图像。穿刺针15例如从被检体的表面穿刺至50mm的深度。通过从设置于穿刺针15的末端附近的光出射部向穿刺针的末端部分照射光并在穿刺针15的末端部分产生光声波，由此能够在光声图像中确认穿刺针15的末端位置。
[0095]图5(b)表示从被检体的表面以60°的角度将穿刺针15穿刺时的光声图像。并且，图5(c)表示从被检体的表面以80°的角度将穿刺针15穿刺时的光声图像。在任何情况下，与图5(a)相同，都能够在光声图像中确认穿刺针15的末端位置。
[0096]在此，当从被检体的表面进行光照射时，从表面至20mm左右为能够图像化的范围。当穿刺针15穿刺至50_的深度时，从表面照射的光无法充分到达穿刺针15，难以利用从表面照射的光将穿刺针15图像化。相对于此，在本实施方式中，由于在穿刺针15的内部设置导光部件152，并从设置于穿刺的穿刺针15的末端部分附近的光出射部向穿刺针15的末端部分照射被导光部件152引导的光，因此光不会大幅衰减而能够照射到穿刺针15的末端部分。因此，即使在穿刺针穿刺至较深位置时，也能够确认穿刺针15的位置。
[0097]并且，当从表面进行光照射时且穿刺针15以接近垂直的角度穿刺时，在穿刺针15中产生的光声波相对于探头11的声波检测面倾斜入射，难以检测从穿刺针15发出的光声波。相对于此，在本实施方式中，从穿刺针15的末端附近产生光声波，如图5(b)和图5(c)所示，即使在以接近垂直的角度将穿刺针15穿刺时，也能够在光声图像中确认穿刺针15的位置。
[0098]图6表示动作顺序。由医生等将穿刺针15穿刺到被检体中(步骤Al)。在穿刺针15穿刺后，超声波单元12的控制构件28向激光单元13送出触发信号。若收到触发信号，则激光单元13开始进行激光振荡，出射脉冲激光束。从激光单元13出射的脉冲激光束被导光部件152(参考图2)引导至穿刺针15的末端附近并从光出射部153出射，其至少一部分照射到穿刺针15的末端部分(步骤A2)。
[0099]探头11检测通过激光束的照射在被检体内产生的光声波(步骤A3)。AD转换构件22经由接收电路21接收光声波的检测信号，将光声波的检测信号采样并存储于接收存储器23。数据分离构件24向光声图像生成构件25发送保存于接收存储器23的光声波的检测信号。光声图像生成构件25根据光声波的检测信号生成光声图像(步骤A4)。
[0100]控制构件28向发送控制电路29送出超声波触发信号。发送控制电路29响应于该超声波触发信号而从探头11发送超声波(A5)。在发送超声波之后，探头11检测反射超声波(步骤A6)。另外，超声波的发送接收也可以在分离的位置进行。例如，可以从与探头11不同的位置进行超声波的发送，并由探头11接收针对该发送的超声波的反射超声波。
[0101]探头11检测出的反射超声波经由接收电路21输入到AD转换构件22。在此，从探头11发送的反射超声波在探头11与超声波反射位置之间往复传播，相对于此，光声波在从其产生位置即穿刺针15的末端附近至探头11为止的单方向上传播。因此，与在相同的深度位置产生的光声波的检测相比，反射超声波的检测耗费2倍的时间，因此反射超声波采样时的AD转换构件22的采样时钟可以设为光声波采样时的一半。AD转换构件22将反射超声波的采样数据存储于接收存储器23。
[0102]数据分离构件24向超声波图像生成构件26发送存储于接收存储器23的反射超声波的检测信号。超声波图像生成构件26根据反射超声波的检测信号生成超声波图像(步骤A7)。图像合成构件27对在步骤A4中生成的光声图像和在步骤A7中生成的超声波图像进行合成(步骤AS)。在步骤AS中合成的图像显示于图像显示构件14(步骤A9)。
[0103]在本实施方式中，在穿刺针15的内部设置导光部件152，并且在穿刺针15的末端附近设置光出射部153 (图2)。在穿刺针15的内部引导的光从光出射部153出射，并照射到位于穿刺针15的末端附近的光声波产生部。由照射的光的吸收而在光声波产生部产生的光声波穿过穿刺针15的开口部分，由探头11检测出。通过将该光声波图像化，能够在光声图像中确认穿刺针15的位置。在本实施方式中，通过导光部件152引导至穿刺针15的末端附近，并从穿刺针15向其末端部分进行光照射，即使在穿刺针15穿刺到较深位置时或者穿刺针15以接近垂直的角度穿刺时，也能够在光声图像中确认穿刺针15的位置。在此，穿刺针15的末端附近是指在该位置配置光出射部153及光声波产生部时能够以穿刺工作所需的精确度将穿刺针15的末端位置图像化的能够产生光声波的位置。例如，是指从穿刺针15的末端朝基端侧Omm?3mm的范围内。在之后的实施方式中，末端附近也是相同的含义。
[0104]接着，对本发明的第2实施方式进行说明。图7表示本发明的第2实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的穿刺针的剖面。本实施方式中的穿刺针15a还具有光吸收部件154，在这一点上不同于图2所示的第I实施方式中使用的穿刺针15。光吸收部件154构成穿刺针15a的光声波产生部的至少一部分。光声图像生成装置的结构与图1所示的第I实施方式的光声图像生成装置的结构相同。
[0105]穿刺针15a在被照射从导光部件152的光出射部出射的光的位置具有光吸收部件154。光吸收部件154设置于穿刺针15a的末端附近且设置于穿刺针主体151的内壁，吸收从光出射部出射的光而产生光声波。光吸收部件154例如由混合有黑色颜料的环氧树脂、聚氨酯树脂、氟树脂或硅酮橡胶、对激光束的波长的光吸收性较高的例如黑色涂料构成。在图7中，将光吸收部件154描绘成大于导光部件152，但并不限定于此，光吸收部件154也可以是与导光部件152的直径相同程度的大小。
[0106]代替上述，也可以将对激光束的波长具有光吸收性的金属膜或氧化物的膜作为光吸收部件154。例如，作为光吸收部件154，可以使用对激光束的波长的光吸收性较高的氧化铁、或氧化铬、氧化锰等氧化物的膜。或者，也可以将光吸收性低于氧化物但活体适合性较高的Ti或Pt等的金属膜用作光吸收部件154。并且，供光吸收部件154设置的位置并不限定于穿刺针主体151的内壁。例如，可以通过蒸镀等，将光吸收部件154即金属膜或氧化物的膜以例如10nm左右的膜厚制作在光出射部153 (参考图2)上，并由氧化物的膜覆盖光出射部153。此时，从光出射部153出射的光的至少一部分被覆盖光出射面的金属膜或氧化物的膜吸收，从金属膜或氧化物的膜产生光声波。
[0107]在本实施方式中，穿刺针15具有光吸收部件154。通过从激光单元13出射的光照射到光吸收部 件154，与不具有光吸收部件154的情况相比，能够增强从穿刺针的末端部分产生的光声波。因此，即使在从激光单元13所出射的光的能量较低时，也能够有效地产生光声波。其他效果与第I实施方式相同。
[0108]接着，对本发明的第3实施方式进行说明。图8表示本发明的第3实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的穿刺针的剖面。本实施方式中的穿刺针15b中光吸收部件155兼作为将导光部件152固定于穿刺针的内壁的固定部件，在这一点上不同于图7所示的第2实施方式中使用的穿刺针15a。光声图像生成装置的结构与图1所示的第I实施方式的光声图像生成装置的结构相同。
[0109]还作为固定部件的光吸收部件155由混合有例如黑色颜料的环氧树脂、聚氨酯树月旨、氟树脂或硅酮橡胶等构成。光吸收部件155例如覆盖导光部件152即光纤的光出射端，且将光纤端面固定于穿刺针主体151的内壁。通过如此设定，能够固定导光部件152，且能够以高精确度掌握穿刺针15b的末端与导光部件152的末端(光出射部)之间的位置关系。其他效果与第2实施方式相同。
[0110]接着，对本发明的第4实施方式进行说明。图9表示本发明的第4实施方式所涉及的光声像生成装置中使用的穿刺针的剖面。在本实施方式中，构成光导光部件152的光纤的光出射侧的端面(光出射部153)倾斜形成，在这一点上不同于第I实施方式。光声图像生成装置的结构与图1所示的第I实施方式的光声图像生成装置的结构相同。另外，在本实施方式中，穿刺针也可以与第2实施方式同样具有光吸收部件154(参考图7)。并且，穿刺针可以与第3实施方式同样具有兼作为固定部件的光吸收部件155 (参考图8)。
[0111]在本实施方式中，构成光出射部153的导光部件(光纤)152的端面以角度α倾斜，而并非垂直。更详细而言，当将与光纤的延伸方向平行的方向的角度设为0°，且将与光纤的延伸方向垂直的方向的角度设为90°时，构成导光部件152的光纤的端面的角度为45°以上且小于90°的角度。光纤(纤芯)的折射率为1.45左右，若穿刺针15的内部被空气或水填满，则在光纤中行进过来的光在光纤的光出射侧的端面向穿刺针15的内壁方向折射。通过如此设定，能够向穿刺针15的内壁照射更多的光，能够在穿刺针15的末端部分有效地产生光声波。
[0112]接着，对本发明的第5实施方式进行说明。图10表示本发明的第5实施方式所涉及的光声图像生成装置。本实施方式所涉及的光声图像生成装置除了图1所示的第I实施方式所涉及的光声图像生成装置10以外，还具有激光单元16 (第2光源)。另外，在本实施方式中，穿刺针也可以与第2实施方式同样具有光吸收部件154 (参考图7)，并且，穿刺针也可以与第3实施方式同样具有兼作为固定部件的光吸收部件155 (参考图8)。并且，光纤的光出射端可以与第4实施方式同样倾斜形成(参考图9)。
[0113]激光单元16出射从被检体的表面等照射到被检体的激光束。激光束的波长根据观察对象的活体组织等适当设定即可。激光单元16构成为例如以翠绿宝石为激光介质的固体激光光源。从激光单元16出射的光使用光纤等被引导至探头11，并从设置于探头11的光照射部照射到被检体。也可以从探头11以外的部位照射激光束来代替从探头11进行光照射。探头11在从激光单元16出射的光照射到被检体之后，检测基于该光照射而产生的光声波(第2光声波)。
[0114]从第2光源即激光单元16出射的光照射到被检体的比较宽的范围，因此优选激光单元16出射较高能量的激光束。相对于此，从第I光源即激光单元13出射的光只要能够仅照射到穿刺针15末端的有限范围即可，能量密度也较高，因此第I光源可以不是较高输出的激光光源。例如，当激光单元13和激光单元16同时构成为以闪光灯为激发光源的固体激光光源时，在激光单元13中可以以比激光单元16弱的强度使闪光灯发光。
[0115]关于激光束的波长，在激光单元13和激光单元16中，波长可以不同。例如，在第2光源即激光单元16中可以使用能够有效地将观察对象即血管图像化的波长为700nm?800nm的激光光源。另一方面，在第I光源即激光单元13中可以使用波长为1064nm或532nm的激光光源。从激光单元13出射的激光束的波长尤其优选在从激光单元13出射的光进入到活体时也不会被局部吸收的、活体组织的透射率较高的波长区域(700nm-l10nm)范围。并且，在激光单元13和激光单元16中，激光光源的类型可以不同。例如，在激光单元13中可以使用半导体激光或光放大型激光光源，在激光单元16中可以使用Nd:YAG(钕YAG)或YAG、翠绿宝石等固体激光光源。
[0116]对激光单元13的驱动条件进行考察。从激光单元13出射光之后在穿刺针15的末端部分产生的光声波的频率成分依赖于从激光单元13出射的脉冲激光束的脉冲宽度而发生变化。图11是表示基于脉冲激光束的照射而产生的光声波的频率特性的曲线图。在曲线图中，横轴表示频率，纵轴表示信号强度。在图11中示出针对脉冲宽度为5.7ns的脉冲激光束的光声波的频率特性(a)的实测值。并且，还示出将脉冲宽度设为50ns时可以设想的光声波的频率特性(b)的计算值、将脉冲宽度设为75ns时可以设想的光声波的频率特性(c)的计算值、以及将脉冲宽度设为10ns时可以设想的光声波的频率特性(d)的计算值。纵轴以针对脉冲宽度为5.7ns的光声波的最大强度进行了标准化。激光单元13中使用Nd:YAG的固体激光光源。
[0117]参考图11，可知随着脉冲宽度变窄，光声波的高频成分逐渐变弱。并且，可知光声波的整体强度也逐渐下降。通常的医用探头能够检测的频率范围为2MHz-20MHz。例如，中心频率为8MHz的探头能够检测4MHz-12MHz的范围的声波。为了能够使用通常的医用探头检测在穿刺针15的末端部分产生的光声波，优选激光单元13出射产生在探头能够检测的频率范围内具有足够强度的光声波的脉冲宽度的脉冲激光束。若脉冲激光束的脉冲宽度超过100ns，则2MHZ-20MH的范围的频率成分的信号不具有足够的强度，因此优选脉冲宽度的上限设为100ns。另外，当激光单元13使用激光二极管光源时，脉冲激光束的光强度与脉冲宽度大致成正比，因此脉冲宽度越变窄，激光束的整体强度越下降。为了在穿刺针15的末端部分产生能够由探头11检测的强度的光声波，认为至少需要5ns的脉冲宽度。综上所述，优选从激光单元13出射的脉冲激光束的脉冲宽度在5ns-100ns的范围内。
[0118]关于脉冲激光束的能量，实验结果，若I个脉冲为0.8 μ J以上，则能够实现在穿刺针15的末端产生的光声波的可视化。若考虑加算平均，则加算平均能够进行1000次左右，此时，若I个脉冲为0.03 μ J以上，则成为能够可视化的水平。关于能量的上限，若I个脉冲高于50 μ J，则在200 μ m纤芯光纤中能量密度成为160mJ/cm2以上，在400 μπι纤芯光纤中能量密度也会成为40mJ/cm2以上，成为与活体安全性的基准值相同的水平(在波长750m?1064nm下为20mJ/cm2?100mJ/cm2)。因此，不优选高于50 μ J的能量。综上所述，优选每一脉冲的能量为0.03 μ J以上50 μ J以下。
[0119]在本实施方式中进行2种光照射。I种是从激光单元13出射的光对穿刺针15的末端部分的照射，另I种是从激光单元16出射的光对被检体的照射。本实施方式中，除了由对穿刺针15的末端部分的光照射而产生的第I光声波以外，还检测由对被检体的光照射而产生的第2光声波。光声图像生成构件25除了基于第I光声波的第I光声图像以外，还生成基于第2光声波的第2光声图像。
[0120]图12表示本实施方式中的动作顺序。由医生等将穿刺针15穿刺到被检体中(步骤BI)。在穿刺针15穿刺后，超声波单元12的控制构件28向第I光源即激光单元13送出触发信号。若收到触发信号，则激光单元13开始进行激光振荡，出射脉冲激光束。从激光单元13出射的脉冲激光束被导光部件152 (参考图2)引导至穿刺针15的末端附近，并从光出射部153出射，照射到穿刺针15的末端部分(步骤Β2)。
[0121]探头11检测通过激光束的照射而在被检体内产生的第I光声波(步骤Β3)。AD转换构件22经由接收电路21接收第I光声波的检测信号，将第I光声波的检测信号采样并存储于接收存储器23。数据分离构件24向光声图像生成构件25发送存储于接收存储器23的第I光声波的检测信号，光声图像生成构件25根据第I光声波的检测信号生成第I光声图像(步骤Β4)。到此为止的步骤可以与第I实施方式中说明的动作顺序(参考图6)相同。
[0122]控制构件28对第2光源即激光单元16送出激光振荡触发信号。激光单元16响应于激光振荡触发信号，打开例如闪光灯等激发光源而激发激光介质，之后，通过将Q开关设为ON来出射脉冲激光束。从激光单元16出射的激光束从探头11等照射到被检体的比较宽的范围(步骤Β5)。
[0123]探头11检测由步骤Β5的激光束的照射而产生的第2光声波(步骤Β6)。AD转换构件22经由接收电路21接收第2光声波的检测信号，将第2光声波的检测信号采样并存储于接收存储器23。数据分离构件24向光声图像生成构件25发送存储于接收存储器23的第2光声波的检测信号，光声图像生成构件25根据第2光声波的检测信号生成第2光声图像(步骤Β7) ο
[0124]控制构件28向发送控制电路29送出超声波触发信号，发送控制电路29响应于该超声波触发信号，从探头11发送超声波(Β8)。在发送超声波之后，探头11检测反射超声波(步骤Β9)。AD转换构件22经由接收电路21接收反射超声波的检测信号，将反射超声波的检测信号采样并存储于接收存储器23。数据分离构件24向超声波图像生成构件26发送存储于接收存储器23的反射超声波的检测信号。超声波图像生成构件26根据反射超声波的检测信号生成超声波图像(步骤BlO)。超声波的发送至超声波图像的生成为止的步骤可以与第I实施方式中说明的动作顺序相同。
[0125]图像合成构件27对在步骤B4中生成的第I光声图像、在步骤B7中生成的第2光声图像、在步骤BlO中生成的超声波图像进行合成(步骤BH)。在步骤Bll中合成的图像显示于图像显示构件14(步骤A9)。
[0126]另外，在上面说明了分别进行从第I光源即激光单元13出射的光的照射和从第2光源即激光单元16出射的光的照射，但这些光照射也可以同时进行。此时，探头11同时(一次性)检测由从第I光源即激光单元13出射的光的照射而产生的第I光声波和由从第2光源即激光单元16出射的光的照射而产生的第2光声波。此时，光声图像的生成进行I次即可，与生成2个光声图像之后合成(重叠)的情况相比，能够在短时间内进行图像显不O
[0127]在本实施方式中，向被检体照射从第2光源即激光单元16出射的光，检测第2光声波并生成第2光声图像。通过参考第2光声图像，能够将血液等光吸收体的分布图像化。除了照射从激光单元16出射的光以外，还向穿刺针15的末端部分照射从第I光源即激光单元13出射的光，通过该光产生光声波，由此，即使在穿刺针15的末端位于从激光单元16出射的光无法到达的深部时，也能够在光声图像中确认穿刺针的末端位置。
[0128]接着，对本发明的第6实施方式进行说明。在本实施方式中，穿刺针还具有对穿刺针主体的内腔的至少一部分进行密封的内针。内针例如构成为具有与构成外针的穿刺针主体的内径大致相同大小的外径，且相对于中空的穿刺针主体能够拔插。内针由具有光吸收性的材料例如黑色树脂制成。导光部件埋入于内针的内部。内针尤其是其末端部分兼作为吸收从导光部件的光出射部出射的光而产生声波的光吸收部件。光声图像生成装置整体的结构可以与图1所示的第I实施方式所涉及的光声图像生成装置相同，也可以与图10所示的第5实施方式所涉及的光声图像生成装置相同。
[0129]图13表示本实施方式中使用的穿刺针的末端附近的剖面。穿刺针15c在中空形状的穿刺针主体151的内侧具有内针158，该穿刺针主体在形成为锐角的末端具有开口，且在内部具有内腔。内针158由例如黑色的聚酰胺树脂或PTFE(聚四氟乙烯)等氟树脂制成。内针158的末端与穿刺针主体151的末端同样形成为锐角。导光部件152埋入于内针158的内部。内部具有导光部件152的内针158例如能够通过如下方法制作:在具有与穿刺针主体151的内径相同的内径的管中配置导光部件152之后，使黑色的聚酰胺树脂或氟树脂等流入，并切出末端部分。从导光部件152的光出射部153出射的光照射到具有光吸收性的内针158的末端部分，在内针158的末端部分产生光声波。由探头11 (参考图1)检测所产生的光声波。内针158内部的埋入导光部件152的位置并没有特别限定。可以是内针158的中央附近，也可以与图2等所示同样是靠近穿刺针主体151的内壁的部分。
[0130]图14A表示本实施方式中的穿刺针15c的外观，图14B表示穿刺针主体151的外观，图14C表示内针158的外观。构成外针的穿刺针主体151粘接于外针基座156 (参考图14B)，内针158粘接于内针基座159 (参考图14C)。内针158从外针基座156侧插入到穿刺针主体151的内腔，将穿刺针主体151的内腔的至少一部分密封至防止活体的切片等侵入到内腔的程度。在内针基座159上设有用于对准连接位置的突起部，在外针基座156上设有啮合于内针基座159的突起部的槽。在穿刺针主体151内固定内针158时，使内针基座159的突起和 外针基座156的槽的位置对准之后，使内针基座159嵌合于外针基座156。
[0131]医生将穿刺针15c以内针158固定于穿刺针主体151内的状态(参考图14A)穿刺到被检体中。由于穿刺针主体151的内腔被内针158堵塞，因此能够防止在针穿刺途中卷进肉片等，且能够防止妨碍医生的穿刺感觉。并且，还能够防止水分从穿刺部位流入到穿刺针主体151的内腔。在穿刺到被检体之后，医生解除内针基座159与外针基座156的连接，从穿刺针主体151拔去内针158。在拔去内针158之后，将注射器等安装于外针基座156，例如进行麻醉药等药剂的注入。或者，从被检体的被穿刺有穿刺针15c的部位采取活检试样。
[0132]图15表示激光单元13与穿刺针15c的连接。在激光单元13中例如使用激光二极管光源。激光二极管光源及其驱动电路等容纳于宽度125mm、纵深70mm、高度40mm左右的箱体。激光单元13例如从设置于超声波单元的USB (Universal Serial Bus)端子接受DC (Direct Current)电源的供给。从激光单元13出射的脉冲激光束的脉冲能量例如为0.006mJ，脉冲宽度例如为60ns-100ns。脉冲激光束的每单位时间的重复次数(频率)例如为30Hz以上。
[0133]从激光单元13至穿刺针15c为止的导光中使用光纤30。光纤30在末端(从激光单元13观察时为远端侧)具有光连接器31。在穿刺针15c的内针基座159设有使光连接器31连接的光连接器。被光纤30引导的光从该光连接器31入射到内针158内的导光部件152 (参考图13)，从光出射部153照射到内针158的末端部分。当在内针基座159设有光连接器时，能够分离将从激光单元13出射的光引导至内针的光纤30和内针部分来进行处理，且能够将包含内针158和内针基座159的内针部分进行杀菌处理后装袋。使用时，从杀菌袋中取出内针部分，并连接设置于内针基座159的光连接器和设置于光纤30的光连接器31即可。
[0134]另外，上面说明了在内针基座159设置光连接器的例子，但也可以还在穿刺针15c侧设置从内针基座159延伸的光纤并在该光纤的末端设置光连接器来代替在内针基座159设置光连接器。此时，将包含从内针基座159延伸的光纤在内的内针部分进行杀菌处理后装袋即可。与不具有光连接器的情况相比，在内针基座159设置光连接器时内针基座159的重量会增加相当于光连接器的量。认为若内针基座159过重，则穿刺针15c中的重量平衡变差，难以操作穿刺针15c。在这种情况下，在远离内针基座159的位置设置光连接器即可。
[0135]也可以设为将光纤的端面研磨成能够导光或者将光纤端面平滑地切出的状态，而不在从内针基座159延伸的光纤中设置光连接器。此时，在激光单元13侧插入从内针基座159延伸的光纤的末端，并设置以弹簧力按压被插入的光纤的结构的插座即可。在这种情况下，若一定以上的力施加于光纤则光纤从插座被抜掉，因此不会存在光纤被施加过度的力而折断的情况。并且，无需在从内针基座159侧延伸的光纤中附加光连接器(插头)，能够降低穿刺针的成本。
[0136]在本实施方式中，穿刺针15c具有内针158。通过内针158堵塞构成外针的穿刺针主体151的内腔，医生能够在穿刺感觉不受妨碍的状态下将穿刺针15c穿刺到被检体中。并且，能够防止水分等在穿刺针主体151的内腔中逆流。在本实施方式中，内针由具有光吸收性的材料制成，且在内针158的内部设有导光部件152。通过导光部件152将光引导至穿刺针的末端部分，并从光出射部153向内针158的末端部分照射光，由此能够在内针158的末端部分产生光声波，且能够基于光声图像将穿刺针末端可视化。
[0137]接着，对本发明的第7实施方式进行说明。在第6实施方式中，在内针158(参考图13)的内部配置导光部件152。本实施方式中，将导光部件152本身用作密封穿刺针主体151的内腔的至少一部分的内针。并且，用具有光吸收性的膜例如黑色的氟树脂覆盖包含光出射部153的导光部件152的至少一部分。其他结构与第6实施方式相同。
[0138]图16表示本实施方式中的穿刺针中使用的内针的外观。导光部件152具有与中空形状的穿刺针主体151的内径大致相同的大小的外径。导光部件152中使用例如纤芯直径为400 μπι左右的光纤。导光部件152的包括包层或包覆在内的总直径为550 μπι左右。内针在包含导光部件152的末端的一部分具有黑色的氟树脂膜160。内针可以至少在导光部件152的末端具有黑色的氟树脂膜160，也可以遍及导光部件152的整个长边方向具有黑色的氟树脂膜。
[0139]图17表示内针的末端部分的剖面。通过在导光部件152的末端部分具备具有光吸收性的黑色的氟树脂膜160，导光部件152的光出射部153被黑色的氟树脂膜160覆盖。从光出射部153出射的光被黑色的氟树脂膜160吸收，在内针158的末端部分产生光声波。由探头11 (参考图1)检测所产生的光声波。
[0140]在本实施方式中，将导光部件152用作内针，通过导光部件152堵塞穿刺针主体151的内腔。在本实施方式中，与第6实施方式不同，导光部件152本身堵塞穿刺针主体151的内腔，因此与第6实施方式相比，在导光部件152中可以使用直径较粗的光纤。其他效果与第6实施方式相同。
[0141]另外，对本发明的第8实施方式进行说明。图18表示本发明的第8实施方式中使用的内针的剖面。在本实施方式中，内针包含软管161、导光部件152及光吸收部件154。软管161、导光部件152及光吸收部件154构成插入到穿刺针主体的内腔的内针。图18中虽省略图示，但软管161及导光部件152粘接于内针基座159 (参考图14C)。软管161、导光部件152及光吸收部件154从外针基座156 (参考图14Β)侧插入到穿刺针主体151的内腔。其他结构可以与第6实施方式相同。
[0142]软管161为将导光部件152容纳于内部的中空管。软管161例如由PTFE等氟树脂制成。导光部件152为例如纤芯直径为200 μm的光纤，软管161的外径例如为406 μm。在软管161的末端配置有光吸收部件154。光吸收部件154与形成为锐角的穿刺针末端同样地被切成锐角。光吸收部件154中可以使用混合有具有光吸收性的黑色颜料的环氧树月旨、聚氨酯树脂、氟树脂或硅酮橡胶等。在导光部件152的光出射部153与光吸收部件154之间存在空隙。换一种说法，导光部件152的光出射部153和光吸收部件154隔着空气层而对置。
[0143]从激光单元13(参照图15)出射的光被导光部件152引导至穿刺针(内针)的末端附近，并从光出射部153经由空隙照射到光吸收部件154。通过吸收由光吸收部件154照射的光，在穿刺针的末端部分产生光声波。此时，光吸收部件154的声阻抗相比于空气更接近活体组织，因此在光吸收部件154中产生的光声波的大部分从穿刺针的开口释放到外部。如此，通过在光吸收部件154的背面侧设置空气层，能够有效地从正面释放在光吸收部件154中产生的光声波。
[0144]接着，对本发明的第9实施方式进行说明。图19表示本发明的第9实施方式中使用的穿刺针的末端附近的剖面。本实施方式中的穿刺针15d具有穿刺针主体151、软管161、透明树脂163、导光部件152及光吸收部件154。软管161、透明树脂163、导光部件152及光吸收部件154构成插入到穿刺针主体151的内腔的内针158。图19中虽省略图示，但软管161及导光部件152粘接于内针基座159 (参考图14C)。内针158从外针基座156 (参考图14B)侧插入到穿刺针主体151的内腔。其他结构可以与第6实施方式相同。
[0145]软管161为例如由聚酰亚胺制成的中空管。软管161也可以为不锈钢等金属管。透明树脂163配置于软管161的管内。透明树脂163中例如使用环氧树脂(粘接剂)。透明树脂163只要堵塞软管161的至少末端部分即可，无需一定要堵塞软管161的整个内部。透明树脂163中可以使用光固化型、热固化型或常温固化型的透明树脂。
[0146]导光部件152通过透明树脂163埋入于软管161中。导光部件152的光出射端构成光出射部153。软管161的末端部分具有光吸收部件154，从光出射部153出射的光照射到光吸收部件154。光吸收部件154中可以使用例如混合有黑色颜料的环氧树脂、聚氨酯树月旨、氟树脂或硅酮橡胶等。
[0147]本实施方式中使用的内针158能够按以下顺序进行制作。首先，向软管161的管内注入固化前的透明树脂163。接着，将导光部件152插入贯通于软管161的内部，并以构成光出射部153的导光部件152的光出射端配置于软管161的末端部分附近的方式进行定位。该定位中，例如使用显微镜等观察导光部件152，以光出射端配置于软管161的末端部分的方式调整位置即可。由于透明树脂163具有透明性，因此在进行调整时能够确认导光部件152的光出射端的位置。代替上述，也可以先插入贯通导光部件152之后，注入透明树脂 163。
[0148]在进行定位之后，例如通过热固化以导光部件152插入贯通于软管161的管内的状态使透明树脂163固化。之后，将软管161及透明树脂163的末端切割成锐角，以便成为适合于穿刺针主体151末端的形状。接着，以覆盖该切割面的至少一部分的方式涂布构成光吸收部件154的具有光吸收性的树脂，并使该树脂例如通过热固化而固化。
[0149]如上所述，将导光部件152插入贯通于软管161的内部并调整位置，并且使透明树脂固化之后将软管切割成锐角，但并不限定于此。也可以先将软管切割成锐角，并在该软管中插入贯通导光部件152并调整位置，并且使透明树脂固化。此时，软管可以使用金属管。
[0150]在本实施方式中，由软管161和透明树脂163构成内针158，导光部件152通过透明树脂163埋入于软管161的管内。通过使用透明树脂163，在埋入导光部件152时能够肉眼确认其末端位置，且能够将光出射部153尽量配置于靠近内针158的末端的位置。
[0151]并且，在本实施方式中，在内针158的末端部分的表面配置有光吸收部件154。从导光部件152的光出射部153出射的光通过透明树脂163照射到光吸收部件154，从光吸收部件154产生光声波。由于在内针158末端部分的表面产生光声波，因此衰减要素较少，能够稳定地进行光声波的检测。并且，由于经由透明树脂163照射光，因此即使光出射部153的位置稍微偏离，也能够对光吸收部件154进行光照射。
[0152]本发明人制作出导光部件152中使用纤芯直径为200 μπι的光纤的内针158，并将该内针158安装于粗细为22G(规格)的刺激针，以插入角度80°穿刺刺激针，进行在光声图像中能否将针的末端位置图像化的实验。从光源出射在脉冲宽度80ns下脉冲能量为6.4 μ J的脉冲激光束，从光纤对设置于内针158的末端部分表面的黑色环氧树脂进行光照射，利用具有6.5MHz的中心频率的直线探头检测从黑色环氧树脂产生的光声波。将该光声波进行了图像化，结果确认到即使在穿刺到深度为77mm的位置时也能够图像化。另外，确认到通过将8次检测结果进行加算平均，能够更明确地将针的末端位置图像化。并且，确认到即使在导光部件152使用纤芯直径为100 μ m的光纤的情况下，从光源出射在脉冲宽度80ns下脉冲能量为2.0 μ J的光时，也能够在深度为78mm的位置处进行图像化。
[0153]接着，对本发明的第10实施方式进行说明。图20表示本发明的第10实施方式中使用的穿刺针的末端附近的剖面。本实施方式中的穿刺针15e具有穿刺针主体151、软管161、透明树脂163、导光部件152及光吸收部件154。在本实施方式中的穿刺针15e中，光吸收部件154覆盖光出射部153，并与导光部件152 —同埋入于透明树脂163中，在这一点上不同于图19所示的第9实施方式中的穿刺针15d。其他结构可以与第9实施方式相同。
[0154]本实施方式中使用的内针158能够按以下顺序进行制作。首先，使光吸收性树脂以覆盖构成光出射部153的导光部件152的光出射端的至少一部分的方式附着。光吸收性树脂中可以使用例如混合有黑色颜料的环氧树脂、聚氨酯树脂、氟树脂或硅酮橡胶等。接着，使光吸收性树脂例如通过热固化而固化。由该光吸收性树脂制成光吸收部件154。
[0155]接着，将光吸收部件154附着于末端部分的导光部件152插入贯通于软管161的内部，并以构成光出射部153的导光部件152的光出射端配置于软管161的末端部分附近的方式进行定位。该定位中，例如使用显微镜等观察导光部件152，并以光出射端配置于软管161的末端部分的方式调整位置即可。
[0156]接着，向软管161的管内注入固化前的透明树脂163，并以导光部件152插入贯通于软管161的管内的状态使透明树脂163例如通过热固化而固化。透明树脂163中例如使用声波的衰减较少的软性环氧树脂即可。之后，将软管161及透明树脂163的末端切割成锐角，以便成为适合于穿刺针主体151的末端的形状。代替上述，也可以先插入贯通导光部件152之后，注入透明树脂163。
[0157]如上所述，将光吸收部件154附着于末端部分的导光部件152插入贯通于软管161的内部并调整位置之后将软管161切割成锐角，但并不限定于此。也可以先将软管161的末端切割成锐角，在该软管中插入光吸收部件154附着于末端部分的导光 部件152并调整位置。此时，软管161可以使用金属管等。
[0158]在本实施方式中，在构成光出射部153的导光部件152的光出射端设有光吸收部件154，且导光部件152和光吸收部件154埋入于透明树脂163中。本实施方式中，与第9实施方式相比，能够使光吸收部件154精确定位(pinpoint)，且使光声波的产生源靠近点声源。其他效果与第9实施方式相同。
[0159]本发明人制作出导光部件152使用纤芯直径为200 μπι的光纤的内针158，将该内针158安装于粗细为22G(规格)的针，并以插入角度80°穿刺该针，进行在光声图像中能否将针的末端位置图像化的实验。从光源出射在脉冲宽度80ns下脉冲能量为6.4 μ J的脉冲激光束，对设置于光纤的末端部分表面的黑色环氧树脂进行光照射，由探头检测从黑色环氧树脂产生的光声波。将该光声波进行了图像化，结果确认到即使在穿刺至深度为77_的位置时，也能够图像化。另外，确认到通过将8次检测结果加算平均，能够更明确地将针的末端位置图像化。并且，确认到即使在导光部件152使用纤芯直径为100 μπι的光纤的情况下，从光源出射在脉冲宽度80ns下脉冲能量为2.0 μ J的光时，也能够在深度为78mm的位置处进行图像化。
[0160]另外，在上述各实施方式中，说明了由探头11检测光声波和反射超声波这两者，但用于生成超声波图像的探头和用于生成光声图像的探头无需一定要相同。可以利用个别的探头分别检测光声波和反射超声波。并且，可以先进行光声波的检测(采样)和反射超声波的检测(采样)中的任意一个。
[0161]在第3实施方式中，由于存在于穿刺针15内部的水或空气等的折射率低于光纤的折射率，因此将光出射侧的端面倾斜形成，以使内壁侧(与穿刺针的中央相反的一侧)变长。当穿刺针的内部被高于光纤的折射率的物质填满时，与图9相反地将光出射端侧的端面倾斜形成以使穿刺针的中央侧(与内壁相反的一侧)变长即可。
[0162]在第5实施方式中，说明了激光单元13和激光单元16为独立的光源，但也可以设为一个光源兼作为另一个光源的结构。图21表示第5实施方式所涉及的光声图像生成装置中使用的第I音源及第2音源的光源的变形例。在图21所示的变形例中，第2光源即激光单元16兼作为第I光源。从激光单元16出射的激光束的一部分向被检体方向被分支，剩余的光的至少一部分向穿刺针15方向被分支。分支比例如可以设为100:1左右。
[0163]例如，使用扩散板17使从激光单元16出射的光扩散之后，使其经由聚光透镜18入射到例如捆绑100条左右的光纤而成的束状光纤19。通过使用扩散板17及聚光透镜18，能够抑制入射到束状光纤19的光的光强度的偏差。将束状光纤19中的几条例如I条向穿刺针15分支，剩余向被检体方向分支。例如，可以在探头设置用于连接从穿刺针15延伸的光纤的光连接器，通过束状光纤19将所有的光暂时引导至探头之后，将在探头内引导的光的一部分向穿刺针方向分支。另外，分支方法并不限定于上述方法，也可以是使用使大部分透射而反射一部分的分束器等其他分支方法。此时，与从穿刺针中露出的导光部件连接的连接器优选设置于激光系统侧。
[0164]在第8至第10实施方式中，说明了将软管161、导光部件152及光吸收部件154用作内针的例子，但并不限定于此。也可以将软管161设为小于穿刺针主体151的内径并与图2同样地使其沿着穿刺针主体151的内腔。此时，也可以维持各自的效果。
[0165]穿刺针并不限定于从被检体外部经皮穿刺到被检体中的针，也可以是超声波内窥镜用针。可以在超声波内窥镜用针中设置导光部件152和光吸收部件154，对设置于针末端部分的光吸收部件154照射光，并检测光声波而生成光声图像。此时，通过观察光声图像，能够确认超声波内窥镜用针的末端部的位置的同时进行穿刺。在超声波内窥镜用针的末端部产生的光声波可以使用体表用探头进行检测，也可以使用组装于内窥镜中的探头进行检测。
[0166]光纤等导光部件152可以在穿刺针等插入物的内腔内通过粘接剂固定于内壁。或者，可以在插入物的内腔内通过直径小于内腔的直径的中空管(软管)并利用该软管固定导光部件152。图22A是穿刺针的立体图，图22B表示图22A的A-A剖面。如图22A所示，穿刺针15f在穿刺针主体151的内部具有软管162。如图22B所示，导光部件152保持于穿刺针主体151的内腔与软管162之间。软管162的外径比穿刺针主体151的内径小相当于导光部件152的外径的量。
[0167]在穿刺针15f的装配中，首先，使导光部件152通过穿刺针15f的内腔，接着将软管162插入到穿刺针主体151的内腔。通过插入的软管162将导光部件152按压于穿刺针主体151的内壁，由此将导光部件152固定于穿刺针主体151的内壁。软管162通过与穿刺针主体151的内壁之间的摩擦力将导光部件152维持于内腔内的规定位置。另外，也可以使用粘接剂粘接穿刺针主体151的内腔和软管162。
[0168]软管162的材料例如可以使用金属、氟树脂或聚酰亚胺等。当软管162的材料例如使用不锈钢等金属时，能够牢固地保持导光部件152。当软管162的材料使用氟树脂时，与软管162的材料使用金属的情况相比，能够使软管的厚度(壁厚)变薄，从而能够增加药液等的流量。当软管162的材料使用聚酰亚胺时，由于聚酰亚胺是硬质，因此能够轻松地插入到穿刺针主体151，装配轻松。并且，能够使软管的厚度变薄，从而能够增加药液等的流量。另外，也可以在各个材料中加入添加剂等。
[0169]从导光部件152出射的光照射到设置于穿刺针主体151的末端附近的光吸收部件154，从光吸收部件154产生光声波。光吸收部件154可以与第3实施方式同样地兼作为将导光部件的末端部分固定于穿刺针主体151的内壁的固定部件。或者，可以用具有光吸收性的树脂覆盖导光部件152的至少末端部分。
[0170]在上述各实施方式中，考虑使用穿刺针作为插入物，但并不限定于此。插入物可以是内部容纳用于射频消融术的电极的射频消融用针，也可以是插入到血管内的导管，还可以是插入到血管内的导管的导丝。或者，可以是激光治疗用光纤。
[0171]图23表示射频消融用针的一例。射频消融用针250包含导光部件152和光吸收部件154。射频消融用针250用于肝癌或乳癌等的射频消融术。医生等将射频消融用针250插入到被检体内，以使射频消融用针(手持件)250的末端配置于所希望的位置。此时，电极(展开针)251容纳于射频消融用针250的内部。当将射频消融用针250插入到被检体内时，从激光单元13 (参考图1)出射光，从导光部件152对光吸收部件154进行光照射。由探头11 (参考图1)检测通过光吸收部件154吸收光而产生的光声波，从而生成光声图像。通过参考该光声图像，能够确认射频消融用针250的末端位置，且能够将针末端配置于想要消融的病变部内的精确位置。在射频消融用针250的末端配置于所希望的位置之后，使电极251从射频消融用针250突出，向目标部位照射例如500KHz左右的无线电波。
[0172]图24表示射频消融用针的另一例子。该例子中，在针状的电极251也安装有电极用导光部件257和电极用光吸收部件259。电极用导光部件257引导从激光单元13(参考图1)出射的光。电极用光出射部258设置于电极251的末端部分附近，且出射被电极用导光部件257引导的光。电极用光吸收部件259产生由从电极用光出射部258出射的光而产生的光声波。在图24的例子中，在射频消融用针250的末端和电极251的末端这2个部位产生光声波。
[0173]在将射频消融用针250插入到所希望的位置之后，使电极251从射频消融用针250突出。当射频消融用针250插入到所希望的位置时从激光单元13出射光，且能够使用光声图像确认射频消融用针250的末端位置，在这一点上与图23的例子相同。在使电极251突出之后，从激光单元13出射光，向设置于射频消融用针250的末端的光吸收部件154和设置于电极251的末端的电极用光吸收部件259照射光。由探头11检测在射频消融用针250的末端产生的光声波和在电极251的末端产生的光声波，从而生成光声图像。通过参考该光声图像，能够确认照射无线电波的范围(消融范围)。
[0174]图25表示导管。导管253用于血管内治疗例如经皮冠状动脉成形术等。导管253具体而言是导向导管。导管253并不限定于导向导管，也可以是气囊导管。使导光部件152通过导管253的内部，并将从激光单元13 (参考图1)出射的光引导至导管253的末端部分。导管253的末端附近配置有光吸收部件154。医生等向血管内逐渐插入导管253，以使导管253的末端配置于所希望的位置。此时，从激光单元13出射光，并通过导光部件152向配置于导管253的末端附近的光吸收部件154照射光。由探头11检测通过光吸收部件154吸收光而产生的光声波，从而生成光声图像。通过参考该光声图像，在导管253的插入过程中能够确认其末端位置。
[0175]图26表示导丝。导丝254为用于引导在血管内治疗中使用的导管的钢丝。沿着导丝254配置导光部件152，将从激光单元13 (参考图1)出射的光引导至导丝254的末端部分。也可以使导光部件152通过导丝254中来代替将导光部件152配置于导丝254外侧。在导丝254的末端附近配置有光吸收部件154。医生等向血管内逐渐插入导丝254，以使导丝254的末端配置于所希望的位置。此时，从激光单元13出射光，并通过导光部件152向配置于导丝254的末端附近的光吸收部件154照射光。由探头11检测通过光吸收部件154吸收光而产生的光声波，从而生成光声图像。通过参考该光声图像，在导丝254的插入过程中能够确认其末端位置。
[0176]图27表示激光治疗用光纤的一例。光纤255为用于下肢静脉曲张治疗或碎石等用途的光纤。在该例子中，光纤255兼作为将从激光单元13(参考图1)出射的光引导至插入物的末端部分的导光部件。在光纤255的末端配置有光吸收部件154。图28表示激光治疗用光纤的另一例。该例子中，光纤255的末端被盖256密封。此时，在盖256的末端配置光吸收部件154即可。
[0177]医生等向被检体内逐渐插入光纤255，以使光纤255的末端配置于所希望的位置。此时，从激光单元13出射光，并通过光纤255向配置于末端附近的光吸收部件154照射光。由探头11检测通过光吸收部件154吸收光而产生的光声波，从而生成光声图像。通过参考该光声图像，能够确认光纤255的末端位置。在光纤255配置于所希望的位置之后，切换光源等并从光纤255出射治疗用激光束即可。
[0178]在上述各实施方式中，作为针，可以设想末端具有开口的针，但开口无需一定要设置于末端部分。针并不限定于如注射针等针，也可以是用于活体检查的活检针。即，可以是能够穿刺到活体的检查对象物并采取检查对象物中的活检部位的组织的活检针。并且，针可以用作以穿刺至皮下或腹腔内脏等深部为止为目的的导向针。
[0179]图29表示活检针的末端部分的剖面。活检针164在其侧面具有例如用于吸引并采取钙化组织等活检部位的组织的采取部(吸入口)165。导光部件152插入贯通于活检针164的内部。构成光出射部153的导光部件152的光出射端设置于采取部165的附近。通过在覆盖光出射部153的位置配置光吸收部件154，能够从采取部165的位置产生光声波，且能够在光声图像中确认采取部165的位置。也可以通过在活检针164的末端部分也设置光吸收部件154并对该光吸收部件154照射光来在活检针164的末端产生光声波。
[0180]医生将活检针164穿刺到被检体中，利用光声图像确认采取部165的位置，同时，调整穿刺位置，以使采取部165的位置配置于活检部位。在配置于所希望的位置之后，从采取部165向活检针164的内部吸引活检部位的组织，切除活检部位的组织。之后，回收从采取部165吸引的组织。
[0181]激光单元13除了图3及图4所示的激光单元以外，还可以使用下述结构的激光单元。图30表示激光单元的又一结构例。激光单元40具有电源输入端子41、触发输入端子42、DC-DC转换部43、脉冲激光二极管光源45、耦合光学系统46及光输出端子47。激光单元40用作图1和图10所示的激光单元13。激光单元40的外部尺寸例如为长度74mmX宽度54mm X高度20_。
[0182]电源输入端子41连接于超声波单元12(参考图1及图10)的电源供给线。例如5V的DC (Direct Current)电源供给至电源输入端子41。触发输入端子42连接于超声波单元12的信号输出线。电源输入端子41及触发输入端子42例如构成为USB连接器。超声波单元12具有USB端口(插座)，通过在USB端口插入包含电源输入端子41及触发输入端子42的USB连接器，向激光单元40供给电源，且供给从超声波单元12输出的信号。
[0183]DC-DC转换部43对从电源输入端子41供给的DC电源的电压进行转换。DC-DC转换部43例如将DC5V转换成DC12V。脉冲激光二极管驱动电路44驱动脉冲激光二极管光源45。脉冲激光二极管光源45通过从DC-DC转换部43供给的DC电源而被驱动。脉冲激光二极管驱动电路44根据从触发输入端子42输入的触发信号来控制向脉冲激光二极管光源45供给的DC电源，由此在所希望的定时使脉冲激光束从脉冲激光二极管光源45出射。
[0184]親合光学系统 46对脉冲激光二极管光源45和光输出端子47进行親合。親合光学系统46例如包含聚光透镜等。从轻量化的观点考虑，优选脉冲二极管45、耦合光学系统46及光输出端子47通过溶着成为一体。在光输出端子47上光学连接将光引导至穿刺针15等插入物的光纤48。光纤48例如是在穿刺针15中构成导光部件152的光纤。优选能够在光输出端子47上连接光纤48的素线。光输出端子47例如使用FC型裸光纤适配器。
[0185]图31表示包含激光单元40的光声图像生成装置的外观。在超声波单元12上连接探头11。超声波单元12构成为包含图像显示构件14的一体型装置。在超声波单元12中编入有与光声图像生成有关的程序。超声波单元12具有USB端口 32。激光单元40的包含电源输入端子41及触发输入端子42的USB连接器插入到USB端口 32。当激光单元40设为卡片尺寸的小型、轻量的装置时，能够通过将USB连接器插入到超声波单元12的USB端口来保持该激光单元。
[0186]穿刺针15并没有特别限定，只要是具有从第6实施方式至第10实施方式中说明的内针的穿刺针即可。也可以使用其他插入物来代替穿刺针15。构成穿刺针15的导光部件152的光纤的一端连接于激光单元40的光输出端子47。光纤插入到光输出端子47，并通过弹簧力等得以保持。若医生将穿刺针15拉伸等而有较强的力作用于光输出端子47，则光纤从光输出端子47被拔出，能够防止光纤折断。并且，通过使光纤能够直接拔插于光输出端子47，无需在从穿刺针15延伸的光纤中设置连接器，具有能够降低成本的效果。
[0187]若构成导光部件152的光纤的纤芯直径为200 μ m，则从激光单元40输出的脉冲激光束的脉冲能量能够设为6.4 μ J。若光纤的纤芯直径为100 μ m，则能够设为2.0 μ J。关于脉冲时间宽度，能够设为80ns。当例如以30fps进行图像显示时，脉冲重复率设为60Hz即可。重复率能够实现至最高3300Hz。
[0188]另外，在图31中，在与包含电源输入端子41及触发输入端子42的USB连接器所在的面对置的面上设置了光输出端子47，但优选光输出端子47设置于与USB连接器所在的面正交的面上。当USB连接器和光输出端子47设置于相互对置的面时，若医生移动穿刺针15时激光单元40被拉伸，则USB连接器有可能从USB端口 32拔出。相对于此，当USB连接器和光输出端子47设置于相互正交的面时，即使激光单元40被拉伸，USB连接器也不易从USB端口 32拔出。
[0189]以上，根据优选的实施方式对本发明进行了说明，但本发明的光声图像生成装置及穿刺针并不仅限于上述实施方式，对上述实施方式的结构中实施各种修正及变形的实施方式也包含于本发明的范围内。
[0190]符号说明
[0191]10-光声图像生成装置，11-探头，12-超声波单元，13-激光单元(第I光源)，14-图像显示构件，15-穿刺针，16-激光单元(第2光源)，17-扩散板，18-透镜，19-束状光纤，21-接收电路，22-AD转换构件，23-接收存储器，24-数据分离构件，25-光声图像生成构件，26-超声波图像生成构件，27-图像合成构件，28-控制构件，29-发送控制电路，30-光纤，31-光连接器，40-激光单元，41-电源输入端子，42-触发输入端子，43-DC-DC转换部44-脉冲激光二极管驱动电路，45-脉冲激光二极管光源，46-耦合光学系统，47-光输出端子，48-光纤，51-激光棒，52-闪光灯，53,54-反射镜，55-Q开关，151-穿刺针主体，152-导光部件，153-光出射部，154、155-光吸収构件，156-外针基座，158-内针，159-内针基座，160-黑色的氟树脂膜，161、162-软管，163-透明树脂，164-活检针，165-采取部，250-射频消融用针，251-电极，253-导管，254-导丝，255-光纤，256-盖，257-电极用导光部件，258-电极用光出射部，259-电极用光吸収构件，360、380_脉冲激光束，351-半导体激光光源，352-激发用激光束，353-激发用半导体激光光源，354-合波器，355-光纤光放大器，356-隔离器，370-脉冲激光束，358-光波长转换元件。
【主权项】
1.一种光声图像生成装置，其具备: 第I光源； 插入物，其至少一部分被插入到被检体内，且该插入物具有:导光部件、光出射部和光声波产生部，其中，该导光部件对从所述第I光源出射的光进行引导，该光出射部出射由所述导光部件引导的光，该光声波产生部产生第I光声波，该第I光声波由从所述光出射部出射的光而产生； 声波检测构件，其在所述插入物的至少一部分被插入到所述被检体内之后，检测从所述插入物发出的第I光声波；以及 光声图像生成构件，其根据所述第I光声波生成第I光声图像。2.根据权利要求1所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物具有开口，且在所述插入物的内部具有内腔。3.根据权利要求2所述的光声图像生成装置，其中， 所述光声波产生部包含光吸收部件，所述光吸收部件吸收从所述光出射部出射的光而产生光声波。4.根据权利要求3所述的光声图像生成装置，其中， 所述光吸收部件覆盖所述光出射部的光出射面。5.根据权利要求2至4中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物还具有中空管，所述中空管将所述导光部件沿着所述内腔而固定于该内腔的内壁。6.根据权利要求3至5中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述光吸收部件设置于所述内腔的内壁，且兼作为将所述导光部件的末端部分固定于所述内壁的固定部件。7.根据权利要求2至6中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针。8.根据权利要求7所述的光声图像生成装置，其中， 所述针为能够穿刺到活体的检查对象物而采取检查对象物中的活检部位的组织的活检针。9.根据权利要求3或4所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，该针还具有将所述导光部件容纳于内部的中空管，在该中空管的末端具有所述光吸收部件，且在所述光出射部与所述光吸收部件之间具有空隙。10.根据权利要求9所述的光声图像生成装置，其中， 所述中空管、所述导光部件及所述光吸收部件构成对所述针的内腔的至少一部分进行密封的内针。11.根据权利要求3或4所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，且所述导光部件构成对所述针的内腔的至少一部分进行密封的内针，在包含所述光出射部的所述导光部件的至少一部分具备如下的膜，该膜具有光吸收性。12.根据权利要求3所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，该针还具有对所述针的内腔的至少一部分进行密封的内针，在该内针的内部埋入了所述导光部件，所述内针兼作为具有光吸收性的所述光吸收部件。13.根据权利要求3或4所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，该针还具有对内腔的至少一部分进行密封的内针，所述内针包含中空管和堵塞该中空管的至少末端部分的透明树脂，通过所述透明树脂将所述导光部件埋入于所述中空管的管内，且在该中空管的末端具有所述光吸收部件。14.根据权利要求3或4所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，该针还具有对内腔的至少一部分进行密封的内针，所述内针包含中空管和堵塞该中空管的至少末端部分的透明树脂，在构成所述光出射部的所述导光部件的光出射端具有所述光吸收部件，且通过所述透明树脂将所述导光部件埋入于所述中空管的管内。15.根据权利要求5、9、10、13或14所述的光声图像生成装置，其中， 所述中空管由聚酰亚胺、氟树脂或金属制成。16.根据权利要求7至13中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述针还具备光连接器，所述光连接器以能够装卸的方式连接所述导光部件和光纤，该光纤对从所述第I光源出射的光进行引导。17.根据权利要求2至8中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述光出射部能够朝向所述内腔的内壁出射由所述导光部件引导的光的至少一部分。18.根据权利要求2至6中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为插入到血管内的导管。19.根据权利要求1至6中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为插入到血管内的导管的导丝。20.根据权利要求1至6中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为在内部容纳用于射频消融的电极的射频消融用针。21.根据权利要求20所述的光声图像生成装置，其中， 所述电极能够从所述射频消融用针的内腔突出，所述射频消融用针还具有:电极用导光部件，其对从所述第I光源出射的光进行引导；电极用光出射部，其设置于所述电极的末端部分，且出射由所述电极用导光部件引导的光；电极用光吸收部件，其由从该电极用光出射部出射的光而产生光声波。22.根据权利要求1所述的光声图像生成装置，其中， 所述插入物为激光治疗用光纤，且所述插入物具有吸收从该光纤出射的光而产生光声波的光吸收部件，所述光纤兼作为所述导光部件。23.根据权利要求1至22中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述导光部件为光纤，该光纤的从所述第I光源观察时的光行进侧的端面构成所述光出射部。24.根据权利要求23所述的光声图像生成装置，其中， 在将与光纤的延伸方向平行的方向的角度设为0°，且将与光纤的延伸方向垂直的方向的角度设为90°的情况下，构成所述光出射部的光纤的端面的角度为45°以上且小于 90。。25.根据权利要求23或24所述的光声图像生成装置，其中， 所述光纤经由连接器而与所述第I光源连接，其中，所述连接器具有按压并固定该光纤的机构。26.根据权利要求1至25中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述第I光源为半导体激光光源。27.根据权利要求1至26中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述声波检测构件还能够检测针对发送给被检体的声波的反射声波， 所述光声图像生成装置还具备反射声波图像生成构件，该反射声波图像生成构件根据所述反射声波生成反射声波图像。28.根据权利要求27所述的光声图像生成装置，其中， 所述光声图像生成装置还具备图像合成构件，该图像合成构件对所述第I光声图像和所述反射声波图像进行合成。29.根据权利要求1至28中的任意一项所述的光声图像生成装置，其中， 所述光声图像生成装置还具备第2光源， 所述声波检测构件还能够在向被检体出射从所述第2光源出射的光之后，检测由从该第2光源出射的光而在被检体内产生的第2光声波， 所述光声图像生成构件还能够根据所述第2光声波生成第2光声图像。30.根据权利要求29所述的光声图像生成装置，其中， 所述第2光源兼作为所述第I光源，从所述第2光源出射的光的一部分向被检体的方向分支，从所述第2光源出射的光的一部分向所述插入物的方向分支。31.一种插入物，其至少末端部分插入到被检体内， 所述插入物具有: 导光部件，其对从光源出射的光进行引导；以及 光出射部，其出射由所述导光部件引导的光， 所述插入物具有光声波产生部，所述光声波产生部产生光声波，该光声波由从所述光出射部出射的光而产生。32.根据权利要求31所述的插入物，其中， 所述光声波产生部包含光吸收部件，所述光吸收部件吸收从所述光出射部出射的光而产生光声波。33.根据权利要求33所述的插入物，其中， 所述光吸收部件覆盖所述光出射部的光出射面。34.根据权利要求32或33所述的插入物，其中， 所述插入物还具有中空管，所述中空管在内部具有内腔，且所述中空管将所述导光部件沿着所述内腔固定于该内腔的内壁。35.根据权利要求32至34中的任意一项所述的插入物，其中， 所述光吸收部件设置于所述插入物的内壁，且所述光吸收部件兼作为将所述导光部件的末端部分固定于所述内壁的固定部件。36.根据权利要求31至35中的任意一项所述的插入物，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针。37.根据权利要求32或33所述的插入物，其中， 所述插入物为穿刺到被检体中的针，该针还具有将所述导光部件容纳于内部的中空管，在该中空管的末端具有所述光吸收部件，且在所述光出射部与所述光吸收部件之间具有空隙。38.根据权利要求31至33中的任意一项所述的插入物，其中， 所述插入物为在内部具有内腔且穿刺到被检体中的针，且所述插入物还具有对该针的内腔的至少一部分进行密封的内针，该内针包含中空管和堵塞该中空管的至少末端部分的透明树脂，通过该透明树脂将所述导光部件埋入于所述中空管的管内。
【专利摘要】即使在插入物插入到被检体的较深位置时或者以接近垂直的角度插入时，也能够在光声图像上确认插入物的位置。插入物例如为末端具有开口的中空形状的穿刺针(15)。穿刺针(15)具有：导光部件(152)，其将从第1光源出射的光引导至开口附近；及光出射部(153)，其设置于开口的附近，且出射由导光部件(152)引导的光。在穿刺针(15)中，产生由从光出射部(153)出射的光而产生的第1光声波。在穿刺针穿刺到被检体之后检测第1光声波，并根据第1光声波生成第1光声图像。
【IPC分类】A61B8/00, A61B5/06
【公开号】CN104902823
【申请号】CN201380069419
【发明人】入泽觉
【申请人】富士胶片株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月4日
【公告号】EP2944264A1, US20150297092, WO2014109148A1
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