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技術 処理装置、処理方法、及びプログラム

出願人 キヤノン株式会社
発明者 大石卓司
出願日 2017年5月17日 (2年4ヶ月経過) 出願番号 2017-098394
公開日 2017年8月10日 (2年1ヶ月経過) 公開番号 2017-136457
状態 特許登録済
技術分野 超音波診断装置
主要キーワード 照射設定 信頼領域 類似度分布 各照射位置 輝度値変換 生体機能情報 初期音圧 交互表示
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月10日)のものです。
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図面 (17)

課題

本発明は、光吸収体の像とアーティファクトとを判別しやすくする被検体情報取得装置に用いる信号処理装置および被検体情報取得方法を提供する。

解決手段

本発明に係る信号処理装置は、第一の測定条件の光を被検体照射することにより発生した第一の光音響波を検出することにより得られた第一の検出信号に基づき、第一の画像データを取得する第一の画像データ取得部と、第一の測定条件とは異なる第二の測定条件の光を被検体に照射することにより発生した第二の光音響波を検出することにより得られた第二の検出信号に基づき、第二の画像データを取得する第二の画像データ取得部と、第一の画像データと第二の画像データとを表示手段において比較できるように、第一の画像データと第二の画像データとを表示手段に出力する画像データ出力部と、を有する。

概要

背景

医療分野において、生体内部を非侵襲的イメージングすることができる装置の一つとして、近年、光と超音波を用いて生体機能情報が得られる光音響イメージング(PAI:Photoacoustic Imaging)が提案され、開発が進んでいる。

光音響イメージングとは、光源から発生したパルス光を被検体照射し、被検体内伝播拡散した光の吸収によって光音響波(典型的には超音波)が発生するという光音響効果を用いて、光音響波の発生源となる内部組織を画像化する技術である。受信された光音響波の時間による変化を複数の個所で検出し、得られた信号を数学的に解析処理、すなわち再構成し、被検体内部の光学特性値に関連した情報を三次元可視化する。

パルス光に近赤外光を用いた場合、近赤外光は生体の大部分を構成する水を透過しやすく、血液中ヘモグロビンで吸収されやすい性質を持つため、血管像をイメージングすることができる。さらに、異なる波長のパルス光による血管像を比較することによって、機能情報である血液中の酸素飽和度を測定することができる。悪性腫瘍周辺の血液は良性腫瘍周辺の血液より酸素飽和度が低くなっていると考えられているので、酸素飽和度を知ることによって腫瘍の良悪鑑別を行えるようになると期待されている。

特許文献1は、光音響イメージングにより、生体を構成する物質濃度分布を画像化することを開示する。

概要

本発明は、光吸収体の像とアーティファクトとを判別しやすくする被検体情報取得装置に用いる信号処理装置および被検体情報取得方法を提供する。 本発明に係る信号処理装置は、第一の測定条件の光を被検体に照射することにより発生した第一の光音響波を検出することにより得られた第一の検出信号に基づき、第一の画像データを取得する第一の画像データ取得部と、第一の測定条件とは異なる第二の測定条件の光を被検体に照射することにより発生した第二の光音響波を検出することにより得られた第二の検出信号に基づき、第二の画像データを取得する第二の画像データ取得部と、第一の画像データと第二の画像データとを表示手段において比較できるように、第一の画像データと第二の画像データとを表示手段に出力する画像データ出力部と、を有する。

目的

本発明は、光吸収体の像とアーティファクトとを判別しやすくする被検体情報取得装置に用いる信号処理装置および被検体情報取得方法に用いる信号処理方法を提供する

効果

実績

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請求項1

第一の測定条件の光を被検体照射することにより発生した第一の光音響波を検出することにより得られた第一の検出信号に基づき、第一の画像データを取得する第一の画像データ取得部と、前記第一の測定条件とは異なる第二の測定条件の光を前記被検体に照射することにより発生した第二の光音響波を検出することにより得られた第二の検出信号に基づき、第二の画像データを取得する第二の画像データ取得部と、前記第一の画像データと前記第二の画像データとを表示手段において比較できるように、前記第一の画像データと前記第二の画像データとを前記表示手段に出力する画像データ出力部と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置に用いる信号処理装置

請求項2

前記画像データ出力部は、前記第一の画像データと前記第二の画像データとを前記表示手段において並列表示重畳表示、および交互表示のいずれか1つをさせるように、前記第一の画像データと前記第二の画像データとを前記表示手段に出力することを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項3

前記第一の測定条件の光を被検体に照射したときの前記被検体内の第一の光量分布と、前記第二の測定条件の光を前記被検体に照射したときの前記被検体内の第二の光量分布とを取得する光量分布取得部を有することを特徴とする請求項1または2に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項4

前記画像データ出力部は、前記第一の光量分布と、前記第二の光量分布とを前記表示手段に出力することを特徴とする請求項3に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項5

前記第一の画像データ取得部は、前記第一の検出信号と前記第一の光量分布とに基づき、前記第一の画像データを取得し、前記第二の画像データ取得部は、前記第二の検出信号と前記第二の光量分布とに基づき、前記第二の画像データを取得することを特徴とする請求項3または4に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項6

前記第一の光量分布または前記第二の光量分布に対して閾値を設定して、閾値より光量値が大きい領域の光量値を大きくする処理、または、閾値より値が小さい領域の光量の値を小さくする処理を行うことにより、前記第一の光量分布に基づいた第一の信頼領域または前記第二の光量分布に基づいた第二の信頼領域を取得する信頼領域取得部を有し、前記画像データ出力部は、前記第一の信頼領域または前記第二の信頼領域を前記表示手段に出力することを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項7

前記第一の光量分布または前記第二の光量分布に対して閾値を設定して、閾値より光量値が大きい領域の光量値を大きくする処理、または、閾値より値が小さい領域の光量の値を小さくする処理を行うことにより、前記第一の光量分布に基づいた第一の信頼領域または前記第二の光量分布に基づいた第二の信頼領域を取得する信頼領域取得部を有し、前記第一の画像データ取得部は、前記第一の検出信号と前記第一の信頼領域とに基づき、前記第一の画像データを取得し、前記第二の画像データ取得部は、前記第二の検出信号と前記第二の信頼領域とに基づき、前記第二の画像データを取得することを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項8

前記画像データ出力部は、前記第一の画像データを前記表示手段の第一の表示領域に表示させ、前記第二の画像データを前記表示手段の前記第一の表示領域とは異なる第二の表示領域に表示させるように、前記第一の画像データと前記第二の画像データとを前記表示手段に出力することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項9

前記画像データ出力部は、前記第一の画像データと前記第一の光量分布とを前記表示手段の第一の表示領域に重畳表示させ、前記第二の画像データと前記第二の光量分布とを前記表示手段の前記第一の表示領域とは異なる第二の表示領域に重畳表示させるように、前記第一の画像データ、前記第二の画像データ、前記第一の光量分布、および、前記第二の光量分布を前記表示手段に出力することを特徴とする請求項3から7のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項10

前記画像データ出力部は、前記第一の画像データおよび前記第一の信頼領域を前記表示手段の第一の表示領域に重畳表示させ、前記第二の画像データおよび前記第二の信頼領域を前記表示手段の第二の表示領域に重畳表示させるように、前記第一の画像データ、前記第二の画像データ、前記第一の信頼領域、および前記第二の信頼領域を前記表示手段に出力することを特徴とする請求項6または7に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項11

前記画像データ出力部は、前記第一の画像データと前記第二の画像データとを重畳して前記表示手段に表示させるように、前記第一の画像データと前記第二の画像データとを前記表示手段に出力することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項12

前記画像データ出力部は、前記第一の画像データと、前記第二の画像データと、前記第一の光量分布と、前記第二の光量分布とを前記表示手段に重畳して表示させるように、前記第一の画像データと前記第二の画像データとを前記表示手段に出力することを特徴とする請求項3から7のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項13

前記第一の測定条件および前記第二の測定条件は、前記被検体の表面への前記第一の測定条件の光および前記第二の測定条件の光の照射位置、前記被検体の表面と前記第一の測定条件の光および前記第二の測定条件の光の照射方向とがなす角度、前記第一の測定条件の光および前記第二の測定条件の光の前記被検体の表面への照射強度、および、前記第一の光音響波および前記第二の光音響波を検出する音響波検出器の検出面の位置のいずれか1つを含むことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項14

前記第一の測定条件および前記第二の測定条件を設定する測定条件設定部を有することを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置。

請求項15

光を発生させる光源と、前記光を前記第一の測定条件の光および前記第二の測定条件の光として、前記被検体に出射することにより、前記第一の光音響波及び前記第二の光音響波を発生させる光学系と、前記第一の光音響波および前記第二の光音響波を検出し、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号を出力する音響波検出器と、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号に基づき、前記第一の画像データと前記第二の画像データを取得し、前記第一の画像データおよび前記第二の画像データを前記表示手段に出力する請求項1から14のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置に用いる信号処理装置と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置。

請求項16

第一の測定条件の光を、被検体に照射することにより発生した第一の光音響波を、検出することにより取得した第一の検出信号に基づき、第一の画像データを取得する工程と、前記第一の測定条件とは異なる第二の測定条件の光を、前記被検体に照射することにより発生した第二の光音響波を、検出することにより取得した第二の検出信号に基づき、第二の画像データを取得する工程と、前記第一の画像データと前記第二の画像データとを比較できるように表示する工程と、を有することを特徴とする被検体情報取得方法

請求項17

前記第一の測定条件の光を前記被検体に照射する工程と、前記第一の測定条件の光を前記被検体に照射することにより発生した第一の光音響波を、検出することにより第一の検出信号を取得する工程と、前記第二の測定条件の光を前記被検体に照射する工程と、前記第二の測定条件の光を前記被検体に照射することにより発生した第二の光音響波を、検出することにより第二の検出信号を取得する工程と、を有することを特徴とする請求項16に記載の被検体情報取得方法。

請求項18

請求項16または17に記載の被検体情報取得方法を、コンピュータに実行させるプログラム

技術分野

0001

本発明は光を照射することにより発生した光音響波を検出することにより、被検体情報を取得する被検体情報取得装置に用いる信号処理装置および被検体情報取得方法に関する。

背景技術

0002

医療分野において、生体内部を非侵襲的イメージングすることができる装置の一つとして、近年、光と超音波を用いて生体機能情報が得られる光音響イメージング(PAI:Photoacoustic Imaging)が提案され、開発が進んでいる。

0003

光音響イメージングとは、光源から発生したパルス光を被検体に照射し、被検体内伝播拡散した光の吸収によって光音響波(典型的には超音波)が発生するという光音響効果を用いて、光音響波の発生源となる内部組織を画像化する技術である。受信された光音響波の時間による変化を複数の個所で検出し、得られた信号を数学的に解析処理、すなわち再構成し、被検体内部の光学特性値に関連した情報を三次元可視化する。

0004

パルス光に近赤外光を用いた場合、近赤外光は生体の大部分を構成する水を透過しやすく、血液中ヘモグロビンで吸収されやすい性質を持つため、血管像をイメージングすることができる。さらに、異なる波長のパルス光による血管像を比較することによって、機能情報である血液中の酸素飽和度を測定することができる。悪性腫瘍周辺の血液は良性腫瘍周辺の血液より酸素飽和度が低くなっていると考えられているので、酸素飽和度を知ることによって腫瘍の良悪鑑別を行えるようになると期待されている。

0005

特許文献1は、光音響イメージングにより、生体を構成する物質濃度分布を画像化することを開示する。

先行技術

0006

特開2010−35806号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかし、特許文献1に記載のように、光音響イメージングにおいては、光音響波を画像化した際に、実際には光吸収体が存在しない位置に現れるアーティファクトが、光吸収体の観察を妨げる。

0008

例えば、音響インピーダンスが被検体とは異なる保持板で、被検体を保持した場合、被検体内で発生した光音響波が保持板の中で多重反射する。そして、このように多重反射した光音響波を検出し、画像化した際に多重反射によるアーティファクトが現れる。こうしたアーティファクトが、実際に存在する光吸収体の像を判別しにくくさせている。

0009

そこで、本発明は、光吸収体の像とアーティファクトとを判別しやすくする被検体情報取得装置に用いる信号処理装置および被検体情報取得方法に用いる信号処理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

0010

本発明に係る信号処理装置は、第一の測定条件の光を被検体に照射することにより発生した第一の光音響波を検出することにより得られた第一の検出信号に基づき、第一の画像データを取得する第一の画像データ取得部と、第一の測定条件とは異なる第二の測定条件の光を被検体に照射することにより発生した第二の光音響波を検出することにより得られた第二の検出信号に基づき、第二の画像データを取得する第二の画像データ取得部と、第一の画像データと第二の画像データとを表示手段において比較できるように、第一の画像データと第二の画像データとを表示手段に出力する画像データ出力部と、を有する。

発明の効果

0011

本発明によれば、光吸収体の像とアーティファクトとを判別しやすくする被検体情報取得装置に用いる信号処理装置および被検体情報取得方法に用いる信号処理方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の原理を説明するための図
第1の実施形態に係る、被検体情報取得装置の構成を示す図
第1の実施形態に係る、被検体情報取得方法のフロー図を示す図
第1の実施形態に係る、第一の測定条件および第二の測定条件の例を示す図
第1の実施形態に係る、第一の測定条件および第二の測定条件の別の例を示す図
第1の実施形態に係る、第一の測定条件および第二の測定条件の別の例を示す図
第1の実施形態に係る、第一の測定条件および第二の測定条件の別の例を示す図
第1の実施形態に係る、第一の測定条件および第二の測定条件の別の例を示す図
第1の実施形態に係る、画像データが表示された表示装置の例を示す図
第1の実施形態に係る、画像データが表示された表示装置の別の例を示す図
第2の実施形態に係る、被検体情報取得方法のフロー図を示す図
第2の実施形態に係る、画像データおよび光量分布が表示された表示装置の例を示す図
第2の実施形態に係る、画像データおよび光量分布が表示された表示装置の別の例を示す図
第2の実施形態に係る、画像データおよび光量分布が表示された表示装置の別の例を示す図
第3の実施形態に係る、被検体情報取得方法のフロー図を示す図
第3の実施形態に係る、画像データおよび信頼領域が表示された表示装置の例を示す図

実施例

0013

アーティファクトは、再現性が高いため、同じように測定すれば同じように観測される。そのため、測定においてアーティファクトが同じように現れるため、光吸収体の像とアーティファクトとを判別しにくい。

0014

本発明は、光音響イメージングにおいて、測定条件の異なる複数の測定を行い、その結果を比較できるように表示する。これにより、光吸収体の像とアーティファクトを判別することが可能となる。

0015

まず、図1を参照して、本発明の原理を説明する。図1は、照射光音響波検出器と被検体との位置関係(測定条件)と、その位置関係のときに得られる初期音圧分布の画像を示している。ここで、被検体130、131は、それぞれ同じ位置に光吸収体135、136を備えている。

0016

図1(a)に示す測定条件においては、音響波検出器140の検出面と音響的に接続された被検体130の面に第一の測定条件の光121が照射されている。

0017

また、図1(b)に示す測定条件においては、音響波検出器141と対向する被検体131の面に第二の測定条件の光122が照射されている。また、図1(b)において音響波検出器141の一部は、被検体131と音響的に接続されていない。

0018

さらに、図1(a)の測定条件のときに得られる初期音圧分布を図1(c)に示す。また、図1(b)の測定条件のときに得られる初期音圧分布を図1(d)に示す。

0019

図1(c)と図1(d)とを比較すると、アーティファクト192、194の出現位置は測定条件によって異なることがわかる。一方、光吸収体の像191、193の出現位置は、測定条件を変更しても同じであることがわかる。なぜならば、アーティファクトの発生過程は、測定条件によって異なるからである。以下、それぞれの測定条件におけるアーティファクトの発生過程を説明する。

0020

図1(a)の測定条件においては、第一の測定条件の光121が音響波検出器140の表面にも一部回りこみ光音響波を発生させる。そして、この音響波検出器140の表面で発生した光音響波が、音響波検出器140の音響整合層などにおける多重反射等によりアーティファクト192となって現れる。

0021

また、図1(b)の測定条件においては、音響波検出器141のうち、被検体131と音響的に接続されていない部分に、被検体131を回り込んできた第二の測定条件の光122が直接入射し、音響波検出器141の表面で光音響波が発生する。そして、この光音響波が音響波検出器141の音響整合層での多重反射などによりアーティファクト194となって現れる。

0022

このように、測定条件が異なるときの初期音圧分布である図1(c)と図1(d)を比較することにより、光吸収体の像とアーティファクトとを判別することができる。

0023

以上のように、複数の測定条件によって得られた画像データを比較できるように表示することによって、光吸収体の像とアーティファクトとを判別しやすくする被検体情報取得装置を提供することができる。

0024

なお、本発明において、画像データとは、光学特性値に関連する情報を表示手段に表示させるためのデータのことを指す。また、光学特性値とは、検出信号に対して再構成を行うことにより得られた初期音圧光エネルギー密度、または、それらに対して光量補正を行うことにより得られた光吸収係数に関連するものを含む。

0025

以下に、本発明の実施形態を説明する。

0026

(第1の実施形態)
図2は、本実施形態に係る被検体情報取得装置の構成を示すブロック図であり、光源210、光学系220、光学系走査機構221、被検体230、音響波検出器240、音響波検出器走査機構241、信号処理装置250、メモリ260、表示装置280からなっている。本実施形態に係る信号処理装置250は、測定条件設定部としての測定条件設定モジュール251、画像データ取得部としての画像データ取得モジュール252、画像データ出力部としての画像データ出力モジュール253、光量分布取得部としての光量分布取得モジュール254、信頼領域取得部としての信頼領域取得モジュール255を備えている。

0027

そして、図3は、図2に示す本実施形態に係る被検体情報取得装置を用いた被検体情報取得方法のフローを示す図である。

0028

まず、測定条件設定モジュール251が、光源210や光学系220や音響波検出器240を制御し、第一の測定条件に設定し、被検体230に第一の測定条件の光が照射される(S10)。そして、音響波検出器240が、第一の測定条件の光により被検体230で発生した第一の光音響波を検出し、第一の検出信号を得る(S20)。

0029

次に、第一の画像データ取得部としての画像データ取得モジュール252が、この第一の検出信号を用いて再構成処理を行うことにより、第一の画像データとしての第一の初期音圧分布を取得し、メモリ260に保存する(S30)。

0030

続いて、測定条件設定モジュール251が、光源210や光学系220や音響波検出器240を第二の測定条件に設定し、被検体230に第二の測定条件の光が照射される(S40)。そして、音響波検出器240が、第二の測定条件の光により被検体230で発生した第二の光音響波を検出し、第二の検出信号を得る(S50)。

0031

次に、第二の画像データ取得部としての画像データ取得モジュール252が、この第二の検出信号を用いて再構成処理を行うことにより、第二の画像データとしての第二の初期音圧分布を取得し、メモリ260に保存する(S60)。

0032

次に、画像データ出力モジュール253が、第一の画像データと第二の画像データとを表示装置280において比較できるように、メモリ260に保存された第一の画像データと第二の画像データを表示装置280に出力する(S70)。

0033

そして、表示装置280に出力された第一の画像データと第二の画像データを比較できるように、第一の画像データと第二の画像データとが表示装置280に表示される。

0034

なお、画像データ取得モジュール252は、微分処理した信号を重ね合わせるユニバーサルバックプロジェクション法などの公知の再構成方法を用いて、再構成を行い、初期音圧分布を取得することができる。

0035

また、以上の工程を含むプログラムコンピュータとしての信号処理装置250に実行させてもよい。

0036

(S10、S40:測定条件を設定する工程)
次に、図3のS10、S40に示す測定条件の設定について詳細に説明する。

0037

以下、測定条件設定モジュール251が、測定条件を設定する例を説明する。本発明における測定条件とは、照射光の照射条件照射位置照射角度照射強度)や音響波検出器の検出位置を含む概念である。

0038

まず、測定条件としての照射光の照射条件を変更する例を説明する。

0039

(1.被検体表面の異なる位置に光を照射する例)
まず、被検体表面の異なる位置に第一の測定条件の光と第二の測定条件の光を照射する測定条件の例を、図4図5を用いて説明する。

0040

図4(a)に示す第一の測定条件では、音響波検出器440の検出面445と音響的に接続している被検体430の面に、光学系420から第一の測定条件の光425を照射する。次に、図4(b)に示す第二の測定条件では、音響波検出器441の検出面446と音響的に接続している被検体431の面とは対向する面に、光学系421から第二の測定条件の光426を照射する。

0041

このように、それぞれの測定条件において、被検体表面の異なる位置に光を照射し、それぞれの測定結果を画像データにすると、アーティファクトの発生過程が異なるため、異なる位置にアーティファクトが現れる。そのため、被検体表面の異なる位置に光を照射することによって得られた画像データを、比較できるように表示することによって、光吸収体の像とアーティファクトとを判別することができる。

0042

また、図5に示すような測定条件においても、本発明を適用することができる。図5(a)に示す第一の測定条件は、図4(a)に示す測定条件と同一である。一方、図5(b)に示す第二の測定条件は、図4(a)に示す測定条件と同一の測定条件の光525と図4(b)に示す測定条件と同一の測定条件の光526を、被検体531の表面に照射している。

0043

このように、第二の測定条件の光が、第一の測定条件の光に加え、第一の測定条件の光とは異なる被検体表面の位置に照射された光を含む場合においても、アーティファクトの発生する位置や強度は異なるため、光吸収体の像とアーティファクトとを判別することができる。

0044

なお、各測定条件で被検体表面における光のビームプロファイルを異ならせることにより、被検体表面への照射位置を変えてもよい。

0045

また、被検体表面に照射する位置が測定条件によって大きく異なるほど、アーティファクトの発生位置も大きく異なってくるので、照射位置は測定条件によって大きく異ならせることが好ましい。

0046

(2.被検体表面と照射方向とのなす角度が異なる光を照射する例)
次に、被検体表面と光の照射方向とのなす角度である照射角度が異なる測定条件の例を、図6を用いて説明する。

0047

図6(a)に示す第一の測定条件は、図4(a)に示す測定条件と同一である。一方、図6(b)に示す第二の測定条件は、図6(a)に示す第一の測定条件の光625の照射位置と同じ位置に、光学系621から第一の測定条件の光625とは異なる照射角度で、第二の測定条件の光626を照射している。

0048

この場合も、図6(a)に示す測定条件によって得られた画像データと、図6(a)に示す測定条件によって得られた画像データとを比較すると、アーティファクトの現れる位置は異なる。

0049

そのため、被検体表面と照射方向とのなす角度が異なる複数の測定条件により得られた画像データを比較できるように表示することにより、光吸収体とアーティファクトとを判別することができる。

0050

なお、照射角度が測定条件によって大きく異なるほど、アーティファクトの発生位置も大きく異なってくるので、照射角度は測定条件によって大きく異ならせることが好ましい。

0051

(3.異なる照射強度の光を照射する例)
次に、各測定条件の光の照射強度が異なる測定条件の例を、図7を用いて説明する。

0052

図7に示す測定条件では、光学系が複数の光照射部を備え、それぞれの光照射部から被検体表面の異なる位置に複数の光を照射している。

0053

ここで、図7(a)に示す第一の測定条件の光725と図7(b)に示す第二の測定条件の光727は同じ位置に光を照射され、図7(a)に示す第一の測定条件の光726と図7(b)に示す第二の測定条件の光728は同じ位置に光を照射されている。

0054

図7(a)に示す測定条件では、音響波検出器740と音響的に接続している被検体730の面に弱い強度の光725を照射し、それとは対向する被検体730の面に強い強度の光726を照射している。

0055

一方、図7(b)に示す測定条件では、音響波検出器741と音響的に接続している被検体731の面に強い強度の光727を照射し、それとは対向する被検体731の面に弱い強度の光728を照射している。

0056

複数の光照射部から光が照射されると、各光照射部からの各照射光に対応した光音響波が発生する。そして、各照射光の強度に対応するアーティファクトが現れ、それらのアーティファクトが足しあわされた画像データが得られる。よって、光吸収体の像の強度とアーティファクトの強度との比は測定条件によって異なるため、光吸収体の像とアーティファクトとを判別することができる。

0057

各測定条件の光の照射強度を変化させる方法は、光学系に光を減衰させるフィルタを備える方法や、各測定条件の光に対応する光源の出力を調整する方法などが考えられる。その他、各測定条件の光の照射強度を変えられる方法であれば、どのような方法でもよい。

0058

このように、複数の照射強度を変化させて測定条件を異ならせる方法は、照射位置や照射角度を異ならせる方法と比べて、光学系の駆動を少なくすることができる。特に、光源の出力を調整する場合には、光学系の駆動を大幅に低減できる。そのため、装置のメカニカル動きを少なくでき、測定の自動化を簡便に実現できる。

0059

なお、複数の光照射部から光を照射する場合、光学系を固定した状態で、各測定条件において照射強度を異ならせることが好ましい。光学系を固定することによって、照射位置の精度を向上させることができる。

0060

本発明において、第一の測定条件の光の照射強度と第二の測定条件の光の照射強度が異なるとは、光学系の光出射部が1つである場合にはそれぞれの測定条件の光の照射強度が単純に異なることを指す。また、光学系の光出射部が複数ある場合には、複数の光出射部からの複数の光のうち、少なくとも1つの光の照射強度が異なっていることを指す。

0061

次に、測定条件としての音響波検出器の検出位置を変更する例を、図8を用いて説明する。

0062

(4.音響波検出器の検出面が異なる位置で光音響波を検出する例)
図8(a)に示す第一の測定条件は、図4(a)に示す測定条件と同一である。

0063

一方、図8(b)に示す第二の測定条件において、第二の測定条件の光826の照射条件は、第一の測定条件の光825の照射条件と同一であるが、音響波検出器841の検出面846の位置が、第一の測定条件における音響波検出器840の検出面845の位置とは異なっている。

0064

そして、図8に示すように、音響波検出器の検出面の位置が各測定条件によって異なっている場合も、アーティファクトは各測定条件によって異なる位置に現れる。

0065

なぜならば、光が音響波検出器の表面に照射されることにより発生する多重反射の有無や光音響波の伝搬経路などは音響波検出器の位置に依存する。そのため、音響波検出器の位置によって、アーティファクトの出現位置は音響波検出器の検出面の位置に依存する。したがって、測定条件によって音響波検出器の検出面の位置を変更することによって得られた複数の画像データを比較表示することにより、光吸収体の像とアーティファクトを判別することができる。

0066

なお、音響波検出器の検出面と被検体とがなす角度を各測定条件で変更した場合も、各測定条件によってアーティファクトの現れる位置は異なる。この場合、音響波検出器の検出面と被検体表面とがなす角度を変更することにより、結果的にそれぞれの測定条件において、音響波検出器の検出面の位置が変化する。すなわち、本発明において、音響波検出器の検出面の位置が異なるとは、音響波検出器の検出面と被検体表面とがなす角度が異なることを含む。

0067

なお、S10、S40の工程において、複数の位置に光を照射する場合や複数の光照射部から光を照射する場合には、それらの光を同時に照射しなくてもよい。すなわち、各照射位置に逐次光を照射することや各照射部から逐次光を照射することを行ってもよい。

0068

また、複数の異なる位置に光を照射する場合、光学系走査機構により光学系を走査することが好ましい。また、このとき、測定条件設定モジュールが光学系走査機構を制御して光学系を走査してもよい。

0069

また、音響波検出器の検出面が複数の位置で光音響波を検出する場合には、複数の音響波検出器を用いて、複数の位置で光音響波を検出してもよいし、音響波検出器を音響波検出器走査機構により、走査して複数の位置で光音響波を検出してもよい。また、このとき、測定条件設定モジュールが音響波検出器走査機構を制御して、音響波検出器を走査してもよい。

0070

また、光学系と音響波検出器との相対的な位置関係を維持したまま、光学系と音響波検出器を走査してもよい。

0071

また、本実施形態では、測定条件設定モジュールが光源または光学系の駆動を制御して第一の測定条件と第二の測定条件を設定しているが、作業者が光源または光学系を第一の測定条件と第二の測定条件となるように設定してもよい。

0072

また、複数の測定条件を比較する際に、測定条件が異なる画像データの表示が多くなれば、光吸収体の像とアーティファクトとの判別精度が高まるので、測定条件を多くすることが好ましい。

0073

(S70:第一の画像データと第二の画像データとの比較表示する工程)
次に、図3のS70に示す第一の画像データと第二の画像データとを比較できるように表示する方法の例を説明する。

0074

以下、表示装置に並列表示重畳表示交互表示をさせる例を説明する。

0075

(1.第一の画像データと第二の画像データとを並列表示する例)
まず、第一の画像データと第二の画像データとを並べて表示する方法を、図9を用いて説明する。

0076

図9に示す表示装置980は、第一の表示領域981と第二の表示領域982とを備えている。そして、画像データ出力モジュール253は、第一の表示領域981に第一の画像データ991を出力し、第二の表示領域982に第二の画像データを出力する。その結果、第一の表示領域981に第一の画像データ991が表示され、第二の表示領域982に第二の画像データが表示される。

0077

また、表示装置980は、第一の表示領域981に対応する第一の操作部983と、第二の表示領域982に対応する第二の操作部984とを備えている。ただし、一つの操作部で複数の表示領域に対応してもよい。

0078

また、表示装置980においては、第一の操作部983を用いて第一の表示領域981内の第一のポインタ985を動かし、第一のポインタ985で指定した位置の座標やその座標におけるデータの値などの情報987を表示することができる。

0079

また、第一の表示領域981と第二の表示領域982に表示された画像データを比較しやすくするために、例えば、第一のポインタ985で第一の表示領域981内のある座標を指定すると、第二の表示領域982内の第一のポインタ985に対応する位置に、第二のポインタ986が表示される。

0080

また、第一の表示領域981と第二の表示領域982は連動して同じ場所、範囲、ダイナミックレンジで表示されることが好ましいが、個別に調整してもよい。

0081

また、表示領域、操作部は一台の表示装置に設けられることが好ましいが、表示領域、操作部が設けられた表示装置を複数台用意してもよい。

0082

このように、異なる測定条件の画像データを並べて表示することにより、それぞれの画像データを独立して診断することができるため、それぞれの画像データの視認性がよい。そのため、光吸収体の像とアーティファクトとを判別することができる。

0083

(2.第一の画像データと第二の画像データとを重畳表示する例)
次に、第一の画像データと第二の画像データとを重畳して表示する方法の例を、図10を用いて説明する。

0084

図10に示す表示装置1080は、1つの表示領域1081を備えている。そして、画像データ出力モジュール253は、第一の画像データ1091と第二の画像データ1092を1つの表示領域1081に出力する。その結果、第一の画像データ1091と第二の画像データ1092が、表示領域1081において重畳して表示される。

0085

また、表示装置1080は、第一の画像データ1091に対応する第一の操作部1083と、第二の画像データ1092に対応する第二の操作部1084を備えている。ここでは、2つの画像データに対応するため、2つの操作部を備えているが、1つの操作部で複数の画像データに対応してもよい。

0086

図10に示すように、画像データを重畳して表示する場合には、各画像データの透過度を変更して表示し、複数の画像データが重なった場合でもそれぞれの画像データを視認できるようにしてもよい。

0087

また、画像データごとに色を割り振り、画像データの強度をその色の濃淡で表示してもよい。または、画像データごとに濃淡を割り振って、色で画像データの強度を表してもよい。

0088

また、透過度、色、濃淡などの設定を、作業者がインタラクティブに行えるように、表示装置に備えられた操作部で行われることが好ましい。

0089

また、複数の画像データのうち、任意の画像データのみを重畳して表示してもよい。このとき、任意の画像データを操作部によって選択できるようになっていることが好ましい。

0090

以上のように、複数の画像データを重畳して表示することにより、像の座標、形状、大きさなどを比較しやすくなり、光吸収体の像であるかアーティファクトであるかの判別を行いやすくなる。

0091

(3.第一の画像データと第二の画像データとを交互表示する例)
次に、第一の画像データと第二の画像データとを同じ座標上に時間的に交互に表示させる方法の例を説明する。

0092

画像データ出力モジュールは、メモリに保存された複数の画像データのそれぞれを、表示装置の1つの表示領域に異なるタイミングで出力する。そして、1つの表示領域において、複数の画像データが異なるタイミングで切り替わって表示される。

0093

このとき、画像データ出力モジュールがそれぞれの画像データを出力するタイミングは、操作部の操作によって、操作者の任意のタイミングで行われることが好ましいが、あらかじめ出力するタイミングを決めておき、自動的に出力してもよい。自動的に出力する場合、最後の画像データを出力したら、次に最初に出力した画像データを出力するというようにしてもよい。

0094

以上のように、1つの表示領域に各画像データを交互に表示することにより、各画像データが重なって見えにくくなることが低減され、光吸収体の像とアーティファクトとを判別しやすくなる。

0095

なお、S70に示す画像データを比較表示する工程の前に、信号処理装置が、画像データに対して、ぼかし処理や強調処理などの前処理を行ってもよい。

0096

ここで、ぼかし処理とは、画像データをぼかす処理であり、これによって高周波ランダムノイズを除くとともに、測定条件間の位置のずれに対しても感度が低くなる。ぼかし処理として、具体的には、ガウスフィルタ空間周波数ローパスフィルタ移動平均フィルタなどを用いることができる。

0097

また、強調処理は画像データにおいて、光吸収体特有パターン合致したところを強調する処理である。具体的には、光吸収体特有のパターンをテンプレートとし、画像データに対してテンプレートマッチング法を用いてもよい。また、アーティファクトやランダムノイズ特有のパターンをテンプレートとしてテンプレートマッチング法を用いてもよい。このとき、テンプレートマッチング法で抽出した領域の画像データの強度を大きくする処理または小さくする処理や、テンプレートマッチング法で抽出した領域以外の領域の画像データの強度を大きくする処理または小さくする処理を行ってもよい。

0098

このように、前処理を施された各測定条件の画像データは、光吸収体の像またはアーティファクトが強調された画像データである。したがって、画像データに前処理を施すことにより、それぞれの測定条件の画像データを比較するときに、光吸収体とアーティファクトとの判別をより容易に行うことができる。

0099

以上のように、異なる測定条件によって得られた画像データを比較することにより、光吸収体の像とアーティファクトとを判別しやすくできる。

0100

(第2の実施形態)
本実施形態は、各測定条件によって得られた画像データに加えて、各測定条件の被検体内の光量分布を表示する点が他の実施形態との相違である。ここで、光量分布とは、光量分布に対して輝度値変換などを行った表示装置に表示させるためのデータを含む。

0101

ところで、光音響波の初期音圧P0は、式(1)の関係で表わされるように、光量Φに依存する。
P0=Γ・φ・μa ・・・式(1)
ここで、Γはグリューナイゼン定数、μaは光吸収係数である。式(1)で表わされるように、光吸収体に照射された光量が大きい値であったら、発生する光音響波の初期音圧も大きくなる。すなわち、多くの光量が照射された領域に対応する検出信号のSN比は大きくなる。そのため、多くの光量が照射された領域の画像データは、SN比が大きい検出信号より得られた画像データであるため、信頼性は高い。反対に、光量が十分に照射されていない領域の画像データの信頼性は低い。そこで、本実施形態では、各測定条件によって得られた画像データに加えて、各測定条件の被検体内の光量分布を表示することによって、各測定条件の画像データの比較において、信頼性の高い領域を判断することができる。

0102

以下に、光量分布を表示する方法を、図11に示すフロー図を用いて説明する。なお、図3に示すフロー図と同じ処理については、同じ処理番号を付し、説明は省略する。また、図2に示す被検体情報取得装置を用いて説明する。

0103

(S21、S51:光量分布を取得する工程)
まず、信号処理装置250の光量分布取得モジュール254が、第一の測定条件の光に基づき、第一の光量分布を取得し、第二の測定条件の光に基づき、第二の光量分布を取得する。

0104

ここで、光量分布を取得する方法は、被検体への照射光のビームプロファイルから、被検体内の光伝播の計算によって、被検体内の光量分布を取得する方法を用いてもよい。また、被検体への照射光のビームプロファイルと、被検体から外に出る出射光のビームプロファイルとを測定し、両者の関係からが被検体内の光量分布を取得してもよい。なお、被検体への照射光のビームプロファイルは、照射設定が変わらなければ同じである場合があるので、あらかじめメモリに保存しておいたビームプロファイルデータを用いてもよい。

0105

(S71:画像データと光量分布とを表示する工程)
次に、画像データ出力モジュール253が、第一の光量分布と第二の光量分布とを表示装置280に出力し、表示装置280に第一の光量分布と第二の光量分布とを表示させる。以下、光量分布の表示例を図12〜14を用いて説明する。

0106

まず、図12に示すように、各測定条件の画像データと光量分布とをそれぞれ別の表示領域に出力し、それぞれを並べて表示させる例を説明する。

0107

まず、画像データ出力モジュール253が、第一の表示領域1281に第一の画像データ1291を出力し、第二の表示領域1282に第二の画像データ1292を出力し、第三の表示領域1283に第一の光量分布1293を出力し、第四の表示領域1284に第二の光量分布1294を出力する。そして、図12に示すように、表示装置1280には、各画像データと各光量分布とが並べて表示される。

0108

このように、それぞれの光量分布を別々の表示領域に表示することにより、それぞれの光量分布の視認性を高くすることができる。

0109

次に、図13に示すように、各測定条件の光量分布をそれぞれの光量分布に対応する画像データに重畳させて表示させる例を説明する。

0110

まず、画像データ出力モジュール253が、第一の画像データ1391と第一の光量分布1393とを第一の表示領域1381に出力し、第二の画像データ1392と第二の光量分布1394とを、第二の表示領域1382に出力する。そして、図13に示すように、表示領域1381に第一の画像データ1391と第一の光量分布1393とが重畳して表示され、表示領域1382に第二の画像データ1392と第二の光量分布1394とが重畳して表示される。

0111

次に、図14に示すように、各画像データと各光量分布とを1つの表示領域に重畳させて表示する例を説明する。

0112

まず、画像データ出力モジュール253が、第一の画像データ1491、第二の画像データ1492、第一の光量分布1493、および第二の光量分布1494を、1つの表示領域1481に出力する。そして、表示領域1481に、第一の画像データ1491、第二の画像データ1492、第一の光量分布1493、および第二の光量分布1494が重畳して表示される。

0113

なお、光量分布の表示に関しても、第一の実施形態に係る画像データの表示と同様に、透過度、色、濃淡などを設定できることが好ましい。このとき、作業者がインタラクティブに操作を行えるように、操作部で設定できるように構成されていることがさらに好ましい。

0114

また、画像データ出力モジュール253が、音響波検出器240の感度分布を、本実施形態で説明した光量分布と同様に、表示装置280に出力して、表示装置280に表示させてもよい。音響波検出器240の感度が高い領域は、検出信号のSN比が高いため、画像データに加えて、音響波検出器240の感度分布を表示装置に表示させることにより、画像データのうち、SN比の高い検出信号より得られた信頼性の高い領域を判断することができる。なお、本発明において、音響波検出器の感度とは、音源から音響波検出器まで伝搬路における音響波の減衰や、音響波検出器の指向角を含む。

0115

(第3の実施形態)
本実施形態は、光量分布のうち、十分光が照射されている領域である信頼領域を取得する点が他の実施形態との相違である。ここで、信頼領域とは、信頼領域に対して輝度値変換などを行うことによって得られた表示手段に表示させるためのデータを含む。

0116

光音響イメージングにおいては、第2の実施形態で取得した光量分布のうち、十分光が照射されている領域を強調して表示させることが好ましい。そこで、本実施形態では、光量分布のうち、十分光が照射されている領域である信頼領域を用いて、光吸収体の像とアーティファクトとの判別性をより向上させている。

0117

以下、信頼領域を用いた被検体情報取得方法を、図15に示すフロー図を用いて説明する。なお、図3に示すフロー図と同じ処理については、同じ処理番号を付し、説明は省略する。また、図2に示す被検体情報取得装置を用いて説明する。

0118

(S22、S52:信頼領域を取得する工程)
まず、信号処理装置250の信頼領域取得モジュール255が、それぞれの光量分布に対して十分な信号が得られると考えられる閾値を設定する。

0119

次に、信頼領域取得モジュール255は、閾値より光量値が大きい領域の光量値を大きくする処理、または、閾値より値が小さい領域の光量の値を小さくする処理を行い、光が十分に照射されている領域が強調された信頼領域を取得する。すなわち、信頼領域取得モジュール255は、第一の光量分布に基づき、第一の信頼領域を取得し、第二の光量分布に基づき、第二の信頼領域を取得する。ここで、十分な信号が得られると考えられる閾値は、SN比に基づいて、所望するレベルを設定することが好ましい。

0120

なお、信頼領域取得モジュール255は、閾値を基準に光量分布の二値化を行って信頼領域を取得してもよい。

0121

また、信頼領域取得モジュール255は、各測定条件における信頼領域の論理積を取り、それを信頼領域としてもよい。

0122

(S72:画像データと信頼領域を表示する工程)
次に、画像データ出力モジュール253は、S22またはS55で取得した信頼領域を表示装置280に出力し、表示装置280に信頼領域を表示させる。本工程では、前述してきた画像データや光量分布に重畳して表示させることや、画像データや光量分布と並べて表示させることなどができる。

0123

本実施形態では、その一例として、図9に示す画像データに信頼領域を重畳して表示させた図16に示す例を説明する。

0124

まず、画像データ出力モジュール253は、第一の画像データ1691と第一の信頼領域1695を第一の表示領域1681に出力し、第二の画像データ1692と第二の信頼領域1696とを第二の表示領域1682に出力する。そして、第一の表示領域1681に、第一の画像データ1691と第一の信頼領域1695が重畳して表示され、第二の表示領域1682に、第二の画像データ1692と第二の信頼領域1696が重畳して表示される。

0125

なお、画像データと信頼領域を重畳させて表示する場合には、画像データ、または信頼領域の透過度を変えて表示することが好ましい。また、画像データと信頼領域とは異なる色で表示されることが好ましい。さらに、測定条件ごとに、色を変えることが好ましい。

0126

また、光量分布を二値化して信頼領域を取得した場合には、信頼領域の外周を線で囲ってもよい。ただし、信頼領域を二値化して取得していない場合も、信頼領域の所定の値を線で結んで信頼領域の外周としてもよい。

0127

このように、画像データに加えて、十分に光が照射されている信頼領域を表示することにより、各測定条件の画像データの信頼性の高い領域の画像データ同士を容易に比較することができる。

0128

また、信頼領域取得モジュール255が、本実施形態で説明した光量分布に基づく信頼領域と同様に、音響波検出器240の感度分布に基づいて、信頼領域を取得してもよい。この場合、画像データ出力モジュール253は、音響波検出器240の感度分布に基づく信頼領域を表示装置280に出力して、表示装置280に表示させる。

0129

音響波検出器240の感度分布に基づく信頼領域は、音響波検出器240の感度が高い領域を強調した画像データである。そのため、音響波検出器240の感度に基づく信頼領域も、光量分布に基づく信頼領域と同様に、SN比の高い検出信号から得られた領域を示す。

0130

したがって、画像データに加えて、音響波検出器240の感度分布に基づく信頼領域を表示装置280に表示させることにより、複数の画像データのうち、SN比の高い検出信号より得られた信頼性の高い領域を容易に比較することができる。

0131

(第4の実施形態)
本実施形態では、音響波検出器が取得した検出信号と、第3の実施形態で取得した信頼領域とに基づいて、画像データを取得することが他の実施形態との相違である。

0132

本実施形態において、画像データ取得モジュール252は、検出信号に基づいて得られた光学特性値分布に、信頼領域を重みづけすることにより、信頼性の高い領域が強調された画像データを取得する。

0133

なお、各測定条件における検出信号に、信頼領域を重みづけしてもよい。この場合、信頼領域に対応する検出時間の信号強度に、信頼領域を重みづけする。そして、信頼領域により重みづけされた検出信号に基づき、信頼性の高い領域が強調された画像データを取得することができる。

0134

ただし、信頼領域が二値化されている場合には、値が低い信頼領域に対応する検出時間の信号強度のみを低減してもよい。また、信頼領域が二値化されていない場合でも、所定の値以下の信頼領域に対応する検出時間の信号強度を低減してもよい。

0135

ここで、重みづけの方法として、例えば、光学特性値分布または類似度分布と、信頼領域との乗算を行う方法ができる。なお、信頼性の高い領域が強調された類似度分布を取得できる方法であれば、乗算以外の処理を行ってもよい。

0136

以下に、本実施形態に係る被検体情報取得方法を、図2に示す被検体情報取得装置を用いて説明する。

0137

例えば、画像データ取得モジュール252が、第一の検出信号に再構成処理をすることにより初期音圧分布を取得する。そして、この初期音圧分布に、第一の光量分布に基づく第一の信頼領域を乗算することにより、第一の画像データを取得する。

0138

また、同様に、画像データ取得モジュール252が、第二の検出信号と、第二の光量分布に基づく第二の信頼領域を乗算することにより、第二の画像データを取得する。

0139

そして、画像データ出力モジュール253が、第一の実施形態に記した表示方法で、第一の画像データと第二の画像データとを比較できるように表示させる。

0140

このようにして表示された画像データは、光量が十分に照射されている領域、または、音響波検出器の感度が高い領域の光学特性値が強調されているので、信頼性の高い光学特性値を容易に判断することができる。そのため、信頼性の高い光学特性値同士を比較し、光吸収体の像とアーティファクトとの判別を容易に行うことができる。

0141

(第5の実施形態)
光音響イメージングで得られる機能情報は多くは、光吸収係数に関連した情報であるので、画像データは光吸収係数に関連した情報を得ることが好ましい。

0142

そこで、本実施形態では、画像データとして、初期音圧分布や光エネルギー密度分布に対して、光量補正を行うことにより得られた光吸収係数分布に関連する情報を取り扱う。すなわち、本実施形態において、画像データとは、例えば、光吸収係数分布や酸素飽和度分布である。

0143

以下に、本実施形態に係る被検体情報取得方法の例を、図11に示すフロー図を用いて説明する。なお、構成については、図2に示す被検体情報取得装置の構成を用いて説明する。

0144

例えば、本実施形態に係るS30では、まず、画像データ取得モジュール252が、式(1)に基づき、S20で取得した第一の検出信号と、S21で取得した第二の光量分布とを用いて、第一の画像データとしての第一の光吸収係数分布を取得する。また、同様に、本実施形態に係るS60では、画像データ取得モジュール252が、S50で取得した第二の検出信号と、S51で取得した第二の光量分布とを用いて、第二の画像データとしての第二の光吸収係数分布を取得する。

0145

そして、画像データ出力モジュール253が、第一の光吸収係数分布と第二の光吸収係数分布とを比較できるように表示装置280に出力し、第一の光吸収係数分布と第二の光吸収係数とが表示装置280に表示される。

0146

このように初期音圧分布に光量補正を施した光吸収係数分布においては、それぞれの測定条件における光吸収体の像の位置が同じであるだけでなく、光吸収体の像の強度についてもそれぞれの測定条件で同様となる。

0147

一方、アーティファクトについては、光量補正を行っても除去することができないため、各測定条件によって異なる位置に現れてしまう。

0148

そのため、本実施形態のように、各測定条件における光量補正が施された情報に基づく画像データを比較できるように表示することによって、同じ位置に同じ強度で存在する像を光吸収体の像と判別することができる。したがって、光吸収体の像とアーティファクトとの判別を容易に行うことができる。

0149

なお、酸素飽和度などのように、複数回の測定によって得られる光学特性値を画像データとする場合には、第一の画像データとしての第一の酸素飽和度分布を取得するための複数回の測定を第一の測定条件の測定とする。そして、異なる複数回の測定を第二の測定条件の測定とし、第二の画像データとしての第二の酸素飽和度分布を取得してもよい。ここで、異なる複数回の測定とは、複数の測定のうち少なくとも1つの測定の測定条件を変更した測定のことを指す。

0150

以下に、図2に示す被検体情報取得装置の基本的な構成を説明する。

0151

(光源210)
光源210はパルス光を発生させる装置である。光源210としては大出力を得るため、レーザーが好ましいが、発光ダイオードなどでもよい。光音響波を効果的に発生させるためには、被検体230の熱特性に応じて十分短い時間に光を照射させなければならない。被検体230が生体の場合、光源210から発生するパルス光のパルス幅は数十ナノ秒以下にすることが好ましい。また、パルス光の波長は生体の窓と呼ばれる近赤外領域であり、700nm〜1200nm程度が好ましい。この領域の光は比較的生体深部まで到達することができ、深部の情報を得ることができる。さらに、パルス光の波長は観測対象に対して光吸収係数が高いことが好ましい。

0152

(光学系220)
光学系220は、光源210で発生させたパルス光を被検体230へ導く装置である。光学系220は、具体的には、光ファイバーレンズミラー拡散板などの光学機器である。

0153

本発明においては、必要な複数回の測定時に、これらの光学機器を用いて、パルス光の照射形状光密度、被検体への照射方向などの測定条件を変更してもよい。また、これらは光源210で調整してもよい。

0154

また、広い範囲のデータを取得するために、光学系220を走査可能に構成された光学系走査機構221により、光学系220を走査してパルス光の照射位置を走査してもよい。このとき、音響波検出器240と連動して走査を行ってもよい。

0155

また、光学系220はここにあげたものだけに限定されず、このような機能を満たすものであれば、どのようなものであってもよい。

0156

(被検体230)
被検体230は測定の対象となるものである。被検体230としては、生体や生体を模擬したファントムなどを用いることができる。

0157

例えば、被検体230が生体である場合、本発明に係る被検体情報取得装置では、被検体230の内部に存在する光吸収体としての血管などをイメージングすることができる。また、光吸収体としては、生体内において比較的に光吸収係数の大きいヘモグロビン、水、メラニンコラーゲン、脂質などや、これらから構成される生体組織が挙げられる。

0158

また、ファントムの場合は、上記に挙げた光吸収体の光学特性を模擬した物質をファントム内部に封入してもよい。

0159

(音響波検出器240)
音響波検出器240は光音響波を検出し、電気信号に変換するものである。

0160

複数の位置で光音響波を検出するために、音響波検出器240を走査可能に構成された音響波検出器走査機構241が、単一の音響波検出器を走査して複数の位置に移動させることや、複数の音響波検出器を別々の場所に設置することを行ってもよい。

0161

また、光音響イメージングでは、被検体230内部から発生した光音響波を音響波検出器240で受信するので、発生した光音響波の反射、減衰がないようにするために、音響波検出器240は、被検体230と音響的に結合されるように設置される必要がある。例えば、音響波検出器240と被検体230の間には音響マッチングGELや水、オイルなどの音響整合材を設けることができる。

0162

また、音響波検出器240は感度が高く、周波数帯域が広いものが好ましいが、具体的にはPZTPVDF、cMUTファブリペロー干渉計を用いた音響波検出器などが挙げられる。ただし、ここに挙げたものだけに限定されず、機能を満たすものであれば、どのようなものであってもよい。

0163

(信号処理装置250)
信号処理装置250は、音響波検出器240で得られた電気信号の増幅デジタル信号への変換などを行う。そして、変換されたデジタル信号を処理することによって、画像データを取得し、表示装置280に画像データを出力する。信号処理装置250は、AD変換器ADC)、測定条件設定モジュール251、画像データ取得モジュール252、画像データ出力モジュール253、光量分布取得モジュール254、信頼領域取得モジュール255などを備えている。

0164

なお、本実施形態に係る信号処理装置250が備えている各モジュールを、それぞれ独立した構成として設けてもよい。

0165

また、モジュールをハードウェアとして構成する場合、FPGAやASIC等として構成することができる。また、それぞれのモジュールは、それぞれの処理をコンピュータに実行させるプログラムとして構成されてもよい。

0166

信号処理装置として、具体的にはコンピュータ、電気回路などが挙げられる。効率的にデータを取得するために、音響波検出器240の受信素子数と同じだけAD変換器(ADC)を備えることが好ましいが、一つのADCを順々につなぎ換えて使用してもよい。

0167

(メモリ260)
メモリ260は、信号処理装置250によって処理された画像データを保持しておくものである。メモリに異なる測定条件によって得られた画像データを保持する。メモリは、測定条件の数だけメモリを用意することが好ましい。

0168

なお、メモリは画像データを一時的に保持しておき、柔軟な表示方法を行えるようにするものであるが、メモリを用いずに信号処理装置250が、表示装置280に直接画像データを送ってもよい。

0169

なお、信号処理装置250がメモリ260を備えていてもよいし、表示装置280がメモリ260を備えていてもよい。

0170

(表示装置280)
表示装置280は、画像データを表示する表示領域を備えている。また、表示装置280は、複数の表示領域を備えていてもよい。なお、本発明においては、表示手段とは、1つの表示装置または複数の表示装置のことを指す。

0171

また、表示装置280は、表示条件やポインタを操作するのに使用する操作部を備えていることが好ましい。さらに、操作部は各表示領域にひとつ備えていることが好ましい。また、操作部はタッチパネルでも良いし、メカニカルスイッチなどのハード操作でもよい。なお、操作部は、表示装置280以外の装置、例えば信号処理装置250に設けられていてもよい。また、操作部は、独立した装置であってもよい。

0172

また、第一の表示領域と第二の表示領域は連動して同じ場所、範囲、ダイナミックレンジで表示されることが好ましいが、個別に調整してもよい。このような調整に必要な画像処理は画像データ出力モジュールが行ってもよい。

0173

また、信号処理装置250と表示装置280とは一体に設けられてもよい。

0174

230 被検体
240音響波検出器
250信号処理装置
252画像データ取得モジュール
253画像データ出力モジュール
280 表示装置

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