光断層計測装置
【課題】演算負荷の軽減に伴う画像再構成精度の低下防止を図る光断層計測装置。
【解決手段】光断層計測システム１０では、マウス１２を含む検体ホルダ３０の体長方向（ｘ方向）に光軸が交差するように配置された光源ユニット４０から検体ホルダ３０の表面へ照射した励起光に応じて、マウス１２の内部にある蛍光標識剤が発して検体ホルダ３０から放出される蛍光を受光する装置であって、励起光を照射位置Ｓ１又はＳ２に照射したときの計測データＤ１、Ｄ２に基づいて、励起光を計測面２２Ａ上の照射位置Ｓ０に照射したときの計測データＤ０から、計測面２２Ａから外れた蛍光標識剤から発せられる蛍光成分を除去するように計測データＤ０を補正する。
【解決手段】光断層計測システム１０では、マウス１２を含む検体ホルダ３０の体長方向（ｘ方向）に光軸が交差するように配置された光源ユニット４０から検体ホルダ３０の表面へ照射した励起光に応じて、マウス１２の内部にある蛍光標識剤が発して検体ホルダ３０から放出される蛍光を受光する装置であって、励起光を照射位置Ｓ１又はＳ２に照射したときの計測データＤ１、Ｄ２に基づいて、励起光を計測面２２Ａ上の照射位置Ｓ０に照射したときの計測データＤ０から、計測面２２Ａから外れた蛍光標識剤から発せられる蛍光成分を除去するように計測データＤ０を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光トモグラフィー（Tomography）を適用して、生体を計測対象とした断層画像の再構成に用いられる光断層計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織は、近赤外線などの所定波長の光に対して透過性を有する。ここから、特許文献１、特許文献２では光を用いた生体内の観察を行うことが提案されている（光ＣＴ）。
【０００３】
このような光ＣＴにおいて、特許文献３では、光が測定対象物を透過するときに多重散乱するので、光の実際の測定対象物内の光路長と、測定対象物への入射位置・出射位置間の直線距離とは異なる点に着目し、時間分解計測を用いて光の実際の測定対象物内の光路長を得て定量化計測を行う手法を採用している。
【０００４】
また、特許文献４では、検出光量に減衰特性が異なる透過直進光と多重散乱光とが含まれるため、被検体の厚みと透過光減衰量との関係からなる補正データに基づいて受光データを補正することにより、被検体の透過率分布を求めるように提案している。
【０００５】
さらに、特許文献５は、透過光の散乱成分を除去し、必要な吸収成分の情報のみを抽出して解像度のよい光断層像を得るように提案している。
【０００６】
一方、体内の病変部位や注目組織を蛍光標識して、蛍光標識の分布を病変の代用として観察する蛍光観察法が注目されている。病理学的な実験分野では、小動物などの生体を計測対象として蛍光標識剤の濃度分布を再構成した断層画像を生成する蛍光トモグラフィーの提案がある。
【０００７】
病変部位を蛍光標識する方法としては、例えば、病変部位に特異的親和性をもつ物質に蛍光能を付加した蛍光標識剤を生体に投与する。この生体内での蛍光標識剤の濃度分布（以下、蛍光の濃度分布とする）を得るために、生体の表面の一点へ励起光を照射し、生体内で散乱吸収を繰り返しながら伝播し内部の蛍光物質を励起して発せられ体表から放出される蛍光の強度を生体の周囲の多点で検出する。これを、励起光の照射位置を変えながら繰り返し行うことにより得られる計測データの間には、生体内での蛍光標識剤の分布、光の散乱特性、及び光の吸収特性に応じた関係が成り立つ。この関係を用いて、計測データから蛍光の濃度分布を示す断層画像の再構成を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１７３９７６号公報
【特許文献２】特開平１１−３３７４７６号公報
【特許文献３】特開平５−２６１１０７号公報
【特許文献４】特開平１１−２３０８９７号公報
【特許文献５】特開平２−２４０５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような断層画像の再構成は、３次元モデルで計算が行われるが、計測のための構成が複雑になると共に、演算負荷が大きくなる。これを解消する方法として、平面モデル（２次元モデル）として再構成する方法が考えられる。
【００１０】
しかしながら、生体内では光が３次元的に散乱するため、隣接断層面上の蛍光体分布とのクロストークにより、再構成精度の信頼性が低下するという問題が生じる。
【００１１】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、演算負荷の軽減に伴う画像再構成精度の低下防止を図る光断層計測装置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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の光断層計測装置は、計測対象とする生体の体長方向に光軸が交差するように配置された光源から前記計測対象へ励起光を照射する照射手段と、前記計測対象の体長方向に交差する計測面に光軸が沿うように配置され、前記励起光に応じて前記計測対象内の蛍光標識剤から発せられて計測対象の表面から放出される蛍光を受光する受光手段と、前記照射手段による前記計測対象への前記励起光の照射位置を、前記計測面上の基準位置、並びに前記体長方向に沿って前記基準位置を挟んだ第１及び第２の位置に変更する変更手段と、前記基準位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた基準データ、前記第１の照射位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた第１データ、及び、前記第２の照射位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた第２データを取得する取得手段と、前記第１データ及び前記第２データに基づいて、前記計測面上から外れた前記蛍光標識剤から発せられる蛍光成分を除去するように前記基準データを補正する補正手段と、を含んでいる。
【００１３】
この発明によれば、光軸が生体の体長方向と交差するように照射手段及び受光手段が配置され、変更手段が照射手段の照射位置を、基準位置、及び、体長方向に沿って基準位置を挟んだ第１の位置及び第２の位置に変更する。この、照射位置を前記第１の位置としたときに得られる光量に応じた第１データ、及び、照射位置を前記第２の位置としたときに得られる光量に応じた第２データに基づいて、前記計測面と異なる位置で発せられた蛍光成分を除去するように、照射位置を前記基準位置としたときに得られる光量に応じた基準データを補正する。
【００１４】
このとき、基準データは計測面上から外れた前記蛍光標識剤が発した蛍光成分の影響を受けているので、計測面を挟んだ位置をそれぞれ照射位置とする第１データ及び第２データに基づいて、基準データから前記蛍光成分を除去するように、基準データを補正することで、画像再構成精度の低下防止を図ることができる。
【００１５】
さらに、本発明の光断層計測装置は、前記変更手段が、前記第１及び第２の照射位置が、前記計測面を挟んで対称となるように前記励起光の照射位置を変更している。
【００１６】
この発明によれば、変更手段は、照射位置が計測面を挟んで対称となる第１の位置及び第２の位置に変更する。これにより、本発明の装置構成をより簡便なものとすることができる。
【００１７】
また、本発明の光断層計測装置は、前記照射手段が、前記基準位置へ前記励起光を照射する基準光源、前記第１の照射位置へ前記励起光を照射する第１の光源、及び、前記第２の照射位置へ前記励起光を照射する第２の光源を含み、前記変更手段が、前記基準光源、前記第１及び第２の光源を選択的に作動させている。
【００１８】
この発明によれば、照射手段は、照射位置を基準位置とする基準光源、照射位置を第１の位置とする第１の光源、照射位置を第２の位置とする第２の光源、の３つを有する。これにより、容易に照射位置を変更することができる。
【００１９】
さらに、本発明の光断層計測装置は、前記光源を前記計測対象の体長方向に移動する移動手段を含み、前記変更手段が、前記移動手段により前記光源を移動して、前記基準位置、前記第１の照射位置及び前記第２の照射位置へ前記励起光を照射する。
【００２０】
この発明によれば、移動手段は光源を体長方向に移動することで、照射手段の照射位置を基準位置、第１の位置及び第２の位置に変更する。これにより、１つの光源で照射位置を切り換えることができる。
【００２１】
また、本発明の光断層計測装置は、前記前記光源から発せられる前記励起光の光軸を揺動する揺動手段を含み、前記変更手段が、前記揺動手段により前記励起光の光軸を、前記基準位置、前記第１の照射位置及び前記第２の照射位置へ向ける。
【００２２】
この発明によれば、揺動手段は励起光の光軸を基準位置、第１の照射位置、第２の照射位置へ揺動させることで、照射位置を変更する。これにより、１つの光源で容易に照射位置を切り換えることができる。
【００２３】
また、本発明の光断層計測装置は、前記補正手段により補正された前記基準データを前記受光手段による計測データとして、該計測データに基づいて前記計測対象内の蛍光の濃度分布を再構成する再構成手段を、さらに含んでいる。
【００２４】
この発明によれば、補正手段が補正した基準データを計測データとして、計測対象内の蛍光の濃度分布を再構成する。これにより、計測面上から外れた蛍光標識剤の蛍光成分を除去した上で蛍光の濃度分布を再構成できる。
【００２５】
さらに、本発明の光断層計測装置は、前記照射手段と前記受光手段とを一体で前記計測対象の体長方向に沿って移動することにより前記計測面を移動する計測位置移動手段を、さらに含んでいる。
【００２６】
この発明によれば、計測位置移動手段が、計測対象に対して計測面を移動する。これにより、計測対象の任意の位置での濃度分布の再構成を行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、演算負荷の軽減に伴う画像再構成精度の低下防止を図るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態に係る光断層計測システムの要部の概略構成図である。
【図２】計測対象とするマウス及び検体ホルダの一例を示す概略斜視図である。
【図３】光計測装置にマウスを収容した検体ホルダを装填した状態を示す要部の概略構成図である。
【図４】光計測装置の要部の概略構成を示す斜視図である。
【図５】光計測装置の要部を枠体の軸方向と交差する一方から見た概略構成図である。
【図６】第１の実施の形態に係る光断層計測システムの制御部を示すブロック図である。
【図７】異方性散乱媒質のモデルの一例を示す図である。
【図８】第１の実施の形態に係る計測ヘッド部及び検体ホルダの配置を示す要部の概略構成図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は計測面に対する励起光の照射位置を模式的に示す概略図であり、（Ａ）は計測面上への励起光の照射を示し、（Ｂ）及び（Ｃ）は計測面と異なる位置への励起光の照射を示している。
【図１０】（Ａ）は補正係数ｋの設定に適用したファントムモデルの一例を示す概略図であり、（Ｂ）は（Ａ）に基づいた演算により得られる計測データを示す線図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る計測データの取得の一例を示す流れ図である。
【図１２】計測データを用いたデータ処理装置での処理の概略を示す流れ図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る計測ヘッド部及び検体ホルダの配置を示す要部の概略構成図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る光断層計測システムの制御部を示すブロック図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る計測データの取得の一例を示す流れ図である。
【図１６】計測ヘッド部及び検体ホルダの配置の他の一例を示す要部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００３０】
〔第１の実施の形態〕
図１及び図６には、第１の実施の形態に係る光断層計測システム１０の概略構成が示されている。光断層計測システム１０は、本発明に係る光計測装置１４及び、光計測装置１４で得られる計測データに対して所定のデータ処理を行うデータ処理装置１６を備えている。なお、光断層計測システム１０は、光計測装置１４の機能とデータ処理装置１６の機能を一体化した構成であっても良い。
【００３１】
この光断層計測システム１０では、例えば、ヌードマウスなどの小動物等の生体を計測対象として、この計測対象に蛍光標識剤（蛍光物質）を投与し、投与した蛍光標識剤の体内における濃度分布を示す断層画像を再構成する。再構成された光断層画像は、例えば、モニタ１８等に表示される。なお、以下では、計測対象をマウス１２（図２、図３参照）として説明するが、光計測装置１４は、これに限らず、任意の生体を計測対象とすることができる。
【００３２】
計測対象とされるマウス１２には、例えば予め腫瘍細胞などの病変細胞を注入して、腫瘍などの病変部位を生じさせる（発現させる）。マウス１２に投与する蛍光標識剤は、例えば、病変部位などの特定部位に特異的に付着する抗体に蛍光物質を含ませたものが適用され、発現させたマウス１２に蛍光標識剤を投与すると、この蛍光標識剤が血液循環によりマウス１２の体内に分散された後、抗原抗体反応によって蛍光標識剤が病変部位に付着する。
【００３３】
光断層計測システム１０では、例えば、マウス１２に投与した蛍光標識剤がマウス１２の病変部位に付着するタイミングで、該マウス１２を光計測装置１４へ装填する。光計測装置１４は、蛍光標識剤に対する励起光をマウス１２へ照射し、マウス１２の体内の蛍光標識剤から発せられる蛍光強度を計測する。データ処理装置１６では、光計測装置１４から出力される蛍光強度に応じた計測データに基づいてマウス１２内の蛍光（蛍光標識剤）の濃度分布を演算する。
【００３４】
図２及び図３に示されように、第１の実施の形態に適用した光計測装置１４では、マウス１２が検体ホルダ３０に収容されて装填される。図２に示されるように、検体ホルダ３０は、上型ブロック３２と下型ブロック３４とによって構成されている。検体ホルダ３０は、この上型ブロック３２と下型ブロック３４とが重ね合わせられることにより、所定の外径の略円柱形状となる。
【００３５】
上型ブロック３２には、マウス１２の背側の体型（外形形状や大きさ）に合わせた凹部３２Ａが形成され、下型ブロック３４には、マウス１２の腹側の体型に合わせた凹部３４Ａが形成されている。マウス１２は、腹部側が下型ブロック３４の凹部３４Ａ内に収容された状態で上型ブロック３２が被せされることにより、体長方向が検体ホルダ３０の軸方向に沿うように配置され、表皮が検体ホルダ３０の内面に密接されて収容される。なお、検体ホルダ３０では、例えば、下型ブロック３４に形成した一対の係合突部３６Ａが、上型ブロック３２に形成している係合凹部３６Ｂに嵌め込まれることにより、上型ブロック３２と下型ブロック３４との間の位置決めがなされる。
【００３６】
ここで、第１の実施の形態では、主としてマウス１２の胴部（胸部から腰部）を計測部位としており、検体ホルダ３０は、内面に少なくともマウス１２の胴部の表皮が緊密に接した状態で保定する。また、検体ホルダ３０では、例えば、マウス１２の頭部側の端面が基準面３８とされており、マウス１２は、検体ホルダ３０に収容されたときに、体型（大きさ）に応じて各臓器の基準面３８に対する位置が定まるようにされている。
【００３７】
図４及び図５に示されるように、光計測装置１４には、図示しないケーシングにより遮光された内部に基台２０が配置され、この基台２０にベース板２４が立設されている。ベース板２４には、一方の面に計測ヘッド部２２が設けられている。図１から図５に示されるように、計測ヘッド部２２は、リング状に形成された枠体２６を備え、この枠体２６がベース板２４に形成されている図示しない円孔と同軸となるように配置されている。
【００３８】
図５に示されるように、ベース板２４には、一方の面にロータリーアクチュエータ２８が取り付けられ、このロータリーアクチュエータ２８に枠体２６が取り付けられている。ロータリーアクチュエータ２８には、ベース板２４の円孔に対応した図示しない空洞部が形成され、この空洞部が円孔に同軸となるようにベース板に取り付けられ、また、枠体２６は、この空洞部と同軸となるようにロータリーアクチュエータ２８に取り付けられている。
【００３９】
ロータリーアクチュエータ２８は、例えば、ステッピングモータ、パルスモータなどの図示しないモータの駆動力によって回転駆動される。これにより、光計測装置１４では、枠体２６がその軸心を軸に回動される。なお、ロータリーアクチュエータ２８は、モータに限らずエアにより駆動されるなど任意の構成の駆動源を適用することができる。
【００４０】
図４及び図５に示されるように、光計測装置１４には、ベース板２４を挟んでアーム４４、４６が対で設けられている。アーム４４は、支柱４８の先端部にブラケット５０が取り付けられ、このブラケット５０の先端が枠体２６の開口を通してアーム４６側へ向けられている。また、アーム４６は、支柱５２の先端部にブラケット５４が取り付けられ、このブラケット５４の先端が枠体２６の開口を通してアーム４４側へ向けられている。
【００４１】
基台２０上には、長尺のスライダ５６及びスライドベース５８が配置されている。スライダ５６は、長手方向が枠体２６の軸線方向（図４及び図５の紙面左右方向）に沿って配置され、ベース板２４の下端部に形成された開口部２４Ａ（図４参照）に挿通されて基台２０上に取り付けられている。スライドベース５８は、長手方向がスライダ５６の長手方向に沿うように配置され、スライダ５６のブロック５６Ａに取り付けられている。また、スライドベース５８には、長手方向の一端側にアーム４４の支柱４８が立設され、他端側にアーム４６の支柱５２が立設されている。
【００４２】
スライダ５６は、その内部に、ステッピングモータなどを駆動源とする送りねじ機構（図示省略）が設けられ、ステッピングモータが駆動されることによりブロック５６Ａが長手方向（図５の紙面左右方向）に沿って移動する。これにより、光計測装置１４では、一対のアーム４４、４６が一体で、枠体２６の軸線方向に移動される。なお、ここでは、アーム４４、４６を移動するが、これに限らず、枠体２６（計測ヘッド部２２）が移動する構成であっても良い。
【００４３】
光計測装置１４では、アーム４４のブラケット５０とアーム４６のブラケット５４との間に、検体ホルダ３０が掛け渡されて装着される。このとき、検体ホルダ３０は、軸線が枠体２６の軸線に沿いかつ軸心と重なるように配置される。また、検体ホルダ３０は、基準面３８が、ブラケット５０に設定している基準面５０Ａに突き当てられることにより位置決めされる。
【００４４】
光計測装置１４では、一対のアーム４４のブラケット５０が、ベース板２４を挟んで枠体２６と反対側となる位置へ移動した状態で、ブラケット４４、４６の間に検体ホルダ３０が装着される。光計測装置１４では、スライダ５６の駆動により、検体ホルダ３０が枠体２６の軸心部を通過するように矢印Ａ方向へ移動する。また、光計測装置１４では、検体ホルダ３０が矢印Ａ方向と反対方向へ移動されて、装着された位置にもどされることにより、アーム４４、４６からの検体ホルダ３０の取り出しが行われる。
【００４５】
一方、図１及び図４に示されるように、計測ヘッド部２２には、発光素子としてＬＥＤや半導体レーザなどが設けられ、励起光とする所定波長の光ビームを発する光源ユニット４０及び、それぞれがマウス１２から発せられる蛍光を受光する受光素子を備えた複数の受光ユニット４２が設けられている。
【００４６】
図１に示されるように、光源ユニット４０及び受光ユニット４２は、それぞれの光軸が枠体２６の軸心へ向けられ、枠体２６の軸線方向と交差する平面（図３参照。以下、計測面２２Ａとする）上となるように配置されている。また、光源ユニット４０及び受光ユニット４２は、互いの光軸の間の角度が所定の角度θとなるように枠体２６の軸心から放射状となるように配置されている。なお、第１の実施の形態では、一例として１基の光源ユニット４０と、１１基の受光ユニット４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ、４２Ｆ、４２Ｇ、４２Ｈ、４２Ｉ、４２Ｊ、４２Ｋとを設け、互いの間の角度θが３０°となるように配置している。
【００４７】
光計測装置１４は、アーム４４、４６に装着された検体ホルダ３０が、枠体２６の軸心部に配置されることにより、光源ユニット４０から発するビーム状の励起光を検体ホルダ３０の周面に照射する。また、光計測装置１４では、励起光が照射されることにより、検体ホルダ３０の外周面から放出される光（蛍光）を、受光ユニット４２のそれぞれで検出する。
【００４８】
このとき、光計測装置１４では、ロータリーアクチュエータ２８の駆動により計測ヘッド部２２（光源ユニット４０及び受光ユニット４２）を、検体ホルダ３０の周方向に回転し、励起光の照射位置及び蛍光の受光位置を変え、それぞれの位置で蛍光の計測を行う。また、光計測装置１４では、スライダ５６によって検体ホルダ３０を枠体２６の軸線方向に沿って移動し、検体ホルダ３０の軸線方向に沿った所定の位置または所定の間隔で蛍光の計測を行う。
【００４９】
これにより、光計測装置１４では、マウス１２の体長方向に沿った任意の位置で、マウス１２の体内の蛍光標識剤から発せられ蛍光を計測し、計測された蛍光の強度に応じた計測データが得られる。
【００５０】
なお、光計測装置１４では、発光素子６８が発する光の波長を、マウス１２に投与される蛍光標識剤が蛍光を発する波長に合わせている。例えば、マウス１２に投与する蛍光標識剤が、約７３０ｎｍの波長の励起光が照射されることにより約７７０ｎｍの蛍光を発するものであるとき、光計測装置１４では、この波長（約７７０ｎｍ）の光が受光されるように受光ユニット４２の光学特性（例えば、フィルタの帯域）が設定されている。
【００５１】
一方、図６に示されるように、光計測装置１４には、制御部６０が設けられている。制御部６０には、図示しないマイクロコンピュータを備えたコントローラ６２が設けられている。
【００５２】
制御部６０には、ロータリーアクチュエータ２８の図示しないモータを駆動する駆動回路６４及び、スライダ５６の図示しないモータを駆動する駆動回路６６が設けられ、これらがコントローラ６２に接続されている。これにより、光計測装置１４では、コントローラ６２により検体ホルダ３０の移動及び、計測ヘッド部２２の回動が制御される。
【００５３】
また、光源ユニット４０には、励起光を発する発光素子６８が設けられ、受光ユニット４２のそれぞれには蛍光を受光する受光素子７２が設けられている。制御部６０には、発光素子６８を駆動する発光駆動回路７０、受光素子７２から出力される電気信号を増幅する増幅器（amp）７４、増幅器７４から出力される電気信号（アナログ信号）に対してＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器７６を備えている。
【００５４】
これにより、制御部６０では、光源ユニット４０の発光素子６８の発光を制御しながら、各受光ユニット４２の受光素子７２によって検出された計測データがデジタル信号として出力される。なお、光計測装置１４には、図示しない表示パネルが設けられ、コントローラ６２によって装置の作動状態等が表示される。
【００５５】
データ処理装置１６には、ＣＰＵ７８Ａ、ＲＯＭ７８Ｂ、ＲＡＭ７８Ｃ、記憶手段とされるＨＤＤ７８Ｄ、キーボード７８Ｅ（図１参照）やマウスなどの入力デバイス７８Ｇ、モニタ１８等がバス７８Ｆに接続された一般的構成のコンピュータが形成されている。
【００５６】
また、データ処理装置１６には、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ ＩＦ）８０Ａが設けられており、この入出力インターフェイス８０Ａが、光計測装置１４の制御部６０に設けている入出力インターフェイス８０Ｂに接続されている。これにより、データ処理装置１６には、光計測装置１４で計測された計測データが入力される。なお、光計測装置１４とデータ処理装置１６との接続は、ＵＳＢインターフェイスなどの公知の任意の規格を適用することができる。
【００５７】
データ処理装置１６は、ＣＰＵ７８Ａが、ＲＡＭ７８Ｃをワークメモリとして用い、ＲＯＭ７８Ｂ又はＨＤＤ７８Ｄに記憶されたプログラムを実行することにより、光計測装置１４の作動を制御し、マウス１２から発せられる蛍光の強度を計測する。また、データ処理装置１６は、光計測装置１４において計測により得られた計測データを読み込み、この計測データに基づいて蛍光の強度分布を示す断層画像の再構築を行う。なお、光断層計測システム１０では、データ処理装置１６が光計測装置１４の作動を制御する構成に限らず、光計測装置１４が単独で動作して、計測データを出力する構成であっても良い。
【００５８】
ここで、マウス１２等の生体では、光に対して異方性散乱媒質となっている。異方性散乱媒質は、入射された光が光浸達長（等価散乱長）に達するまでは、前方散乱が支配的な領域となっているが、光浸達長を超えた領域では、光の偏向がランダムな多重散乱（等方散乱）が生じ、光の散乱が等方的となる（等方散乱領域）。この前方散乱が支配的な領域は数ｍｍ程度と狭いため、異方性散乱媒質同士が接している場合、一方の異方性散乱媒質と他方の異方性散乱媒質とを一体の異方性散乱媒質と見なすことができる。
【００５９】
第１の実施の形態では、マウス１２を収容した検体ホルダ３０（上型ブロック３２と下型ブロック３４）内が実質的に等方散乱領域と見なされるように、検体ホルダ３０を異方性散乱媒質となる材質を用いて形成している。このような検体ホルダ３０の材質としては、ポリエチレン（ＰＥ）や、光の等価散乱係数μｓ’が１．０５ｍｍ−１のポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）などを用いることができる。なお、検体ホルダ３０を形成する材質は、これに限らず、異方散乱媒質であれば任意の材質を適用することができる。
【００６０】
マウス１２が収容された検体ホルダ３０内を実質的に等方散乱領域とみなすことができれば、マウス１２の体内での光の散乱を等方散乱に近似することができる。
【００６１】
高密度媒質内で光が散乱を受けながら伝播するときに、光強度の分布は、光子のエネルギーの流れを記述する基本的な方程式である光（光子）の輸送方程式で表されるが、光の散乱が等方散乱に近似されることにより、拡散方程式を用いて光強度の分布を表すことができる。データ処理装置１６では、光計測装置１４の計測結果（計測データ）を用いて拡散方程式の解を演算することにより光（蛍光）の濃度分布を取得する。また、データ処理装置１６は、演算された濃度分布に基づいたマウス１２の光断層画像（再構成された光断層画像）をモニタ１８等に表示する。
【００６２】
一方、図１及び図３に示されるように、光計測装置１４では、検体ホルダ３０の基準面３８が、アーム４４のブラケット５０に設定されている基準面５０Ａに当接されることにより、検体ホルダ３０内に収容されているマウス１２の位置決めがなされる。図３に示されるように、光計測装置１４では、この基準面５０Ａに基づいて設定している原点ｘｓとし、この原点ｘｓからマウス１２の体長方向（検体ホルダ３０の軸方向）に沿って検体ホルダ３０を移動する。
【００６３】
このとき、例えば、図３に示されるように、光計測装置１４では、基準面５０Ａを原点ｘｓとして、予め設定されている位置（マウス１２の予め設定されている部位に対応する計測位置ｘ）へ移動し、この位置から所定間隔Δｘ（例えば、Δｘ＝３mm）毎に蛍光の計測を行なう。
【００６４】
また、光計測装置１４では、光源ユニット４０を予め設定された原位置から所定の角度θずつ回転し（例えば、原位置θ１から回転位置θ２、θ３、・・・、θ１２）、それぞれの回転位置θで、受光ユニット４２Ａ〜４２Ｋの出力信号である計測データＤ（ｍ）を読み込む。なお、ｍは、ｍ＝１〜１１として、受光ユニット４２Ａ〜４２Ｋを特定する変数としている。
【００６５】
これにより、光計測装置１４では、計測データＤ（ｘ、θ、ｍ）が得られる。このときに、計測位置ｘが同じであれば、その計測データＤ（ｘ、θ、ｍ）は、検体ホルダ３０の移動方向に対して交差する同一平面（計測面２２Ａ）上のデータとなる。なお、計測位置ｘは、計測面２２Ａの移動位置でもあることから、移動位置ｘとも表記する。
【００６６】
ところで、マウス１２は異方性散乱媒質であるため、励起光はマウス１２の体内に拡散しながら伝播する。これにより、励起光は計測面２２Ａ上の蛍光標識剤のみならず、その近傍の蛍光標識剤を励起してしまう。このために、各受光ユニット４２は、計測面２２Ａの近傍の蛍光標識剤から発せられる蛍光を受光してしまう。
【００６７】
図７は、異方性散乱媒質のモデルの一例を示している。このモデル１００（検体ホルダ３０に対応）は、略円柱状に形成され、内部には蛍光標識剤に換えて蛍光体１０２が設けられている（図７では一例として２つの蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂを示している）。ここで、蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂの間を計測面２２Ａとしたときに、この計測面２２Ａとなるモデル１００の外周面上に励起光がスポット状に照射される（この位置を基準位置としての照射位置Ｓ０とする）。
【００６８】
モデル１００に照射された励起光は、モデル１００内を散乱しながら伝播するため、計測面２２Ａから離れた蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂにも達する。これにより、この蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂから発せられる蛍光の一部は、モデル１００内を散乱しながら伝播し、受光ユニット４２に対向する射出位置Ｅから射出する。
【００６９】
この結果、計測面２２Ａ上に蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂが存在しないにもかかわらず、受光ユニット４２で蛍光が受光され、これに応じた計測データＤ（ｘ、θ、ｍ）が出力される。従って、計測データＤ（ｘ、θ、ｍ）は計測面２２Ａの近傍の蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂから発せられる蛍光成分をノイズとして含んでいる。
【００７０】
図８に示されるように、第１の実施の形態に適用した光計測装置１４は、アクチュエータ１１０を備えている。このアクチュエータ１１０は、計測ヘッド部２２の枠体２６に取り付けられ、このアクチュエータ１１０に光源ユニット４０が取り付けられている。アクチュエータ１１０は、光源ユニット４０を枠体２６に対して、矢印ｘ方向に沿って移動する。
【００７１】
図６に示されるように、制御部６０には、アクチュエータ１１０の図示しないモータを駆動する駆動回路１１２が設けられ、この駆動回路１１２がコントローラ６２に接続されている。なお、アクチュエータ１１０は任意の駆動源を適用することができる。
【００７２】
ここで、図８に示されるように、光計測装置１４では、アクチュエータ１１０の作動により、光源ユニット４０から発せられる励起光の照射位置Ｓ０を、検体ホルダ３０の軸線方向、すなわち、マウス１２の体長方向に沿って移動する。
【００７３】
光計測装置１４では、励起光の照射位置Ｓ０が計測面２２Ａ上となるように光源ユニット４０を移動し、受光ユニット４２のそれぞれで蛍光の計測を行う。また、光計測装置１４では励起光の照射位置Ｓ０を矢印ｘ方向の一方側及び他方側のそれぞれへ所定量Δｘａだけずれるように光源ユニット４０を移動し、それぞれの移動位置で蛍光の計測を行う。
【００７４】
以下では、矢印ｘ方向をｘ軸とし、計測面２２Ａ上の照射位置に対して、所定量Δｘａだけｘ軸の一方側へ移動した照射位置を第１の位置としての照射位置Ｓ１、ｘ軸の他方へ移動した照射位置を第２の位置としての照射位置Ｓ２として説明する。これにより、所定量Δｘａだけ移動した照射位置Ｓ１、Ｓ２は、照射位置Ｓ０を挟んで対称となるようにしているが、これに限らず、照射位置Ｓ０、Ｓ１の間隔と、照射位置Ｓ０、Ｓ２の間隔は異なるものであってもよい。
【００７５】
また、光計測装置１４で得られる計測データＤ（ｘ、θ、ｍ）は、照射位置Ｓ０に対するデータを基準データとしての計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、照射位置Ｓ１に対するデータを第１データとしての計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）、照射位置Ｓ２に対するデータを第２データとしての計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）、とする。これにより、光計測装置１４では、移動位置ｘ、回転位置θのそれぞれに受光ユニット４２毎に計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）が得られるようにしている。
【００７６】
ここで、図９（Ａ）に示されるように、計測面２２Ａ上にある照射位置Ｓ０へ励起光が照射されると、モデル１００内を励起光が散乱して蛍光体１０２Ａ及び１０２Ｂを励起する。これにより、発せられた蛍光体１０２Ａ及び１０２Ｂの蛍光が散乱し、射出位置Ｅから射出した蛍光を受光ユニット４２が受光することにより、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）が得られる。
【００７７】
また、図９（Ｂ）に示されるように、照射位置Ｓ１へ励起光が照射され、これにより発せられた蛍光体１０２Ａ及び１０２Ｂの蛍光を受光ユニット４２が受光することにより、計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）が得られる。
【００７８】
このとき、照射位置Ｓ１から蛍光体１０２Ａまでの励起光の伝播距離が、図９（Ａ）における照射位置Ｓ０から蛍光体１０２Ａまでの励起光の伝播距離よりも短くなる。これにより、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）と比較して、計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）に含まれる蛍光体１０２Ａから発せられる蛍光成分が多くなる。
【００７９】
さらに、図９（Ｃ）に示されるように、照射位置Ｓ２へ励起光が照射され、これにより発せられた蛍光体１０２Ａ及び１０２Ｂの蛍光を受光ユニット４２が受光することにより、計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）が得られる。
【００８０】
このとき、照射位置Ｓ２から蛍光体１０２Ｂまでの励起光の伝播距離が、図９（Ａ）における照射位置Ｓ０から蛍光体１０２Ｂまでの励起光の伝播距離よりも短くなる。これにより、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）と比較して、計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）に含まれる蛍光体１０２Ｂから発せられる蛍光成分が多くなる。
【００８１】
光計測装置１４は、計測対象をマウス１２としたときに、照射位置を変えて、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を取得し、データ処理装置１６へ出力する。
【００８２】
データ処理装置１６では、この計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を用いて、計測面２２Ａに隣接した蛍光体１０２から発せられた蛍光成分を除いた計測データ（以下、計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）とする）を求める（計測データの補正）。また、データ処理装置１６は計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を用いて蛍光の濃度分布の再構成を行う。
【００８３】
照射位置Ｓ０及び照射位置Ｓ０を挟んで対称となる照射位置Ｓ１、Ｓ２に励起光を照射して得られる計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）から、計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を得るときには、例えば、以下の演算式（式（１））を用いることができる。
【００８４】
Ｄ’（ｘ、θ、ｍ）＝２Ｄ（ｘ、θ、ｍ）−ｋ｛Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）＋Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）｝ ・・・（１）
このときのｋは補正係数であり、この補正係数ｋを予め適切に設定することにより、ノイズとなる蛍光成分を除いた計測データが得られる。
【００８５】
データ処理装置１６は、補正された計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）に基づいて断層画像の再構成を行っている。なお、第１の実施の形態では、データ処理装置１６において計測データの補正を行うものとして説明するが、これに限らず、光計測装置１４の制御部６０が補正を行うものであってもよい。
【００８６】
第１の実施の形態では、マウス１２の体内に投与する蛍光標識剤が発する蛍光に対する光学的特性値として吸収係数μａ、等価散乱係数μｓ’が設定され、データ処理装置１６に記憶されている。データ処理装置１６は、予め設定された光学特性値及び計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）に基づいて、光拡散方程式を用いた順問題計算によって蛍光強度を演算する。また、データ処理装置１６では、演算された蛍光強度と計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）から得られる蛍光強度の差分を評価する。
【００８７】
さらに、データ処理装置１６では、光拡散方程式の逆問題計算を行うことにより、上記評価結果から得られる差分を減少させるように蛍光強度から蛍光体の濃度分布に基づく吸収係数を更新し、更新された蛍光標識剤の濃度分布に基づく光学特性値を用いて蛍光強度の演算が行う。
【００８８】
データ処理装置１６では、蛍光の強度の更新と評価を繰り返すことにより、例えば、演算された蛍光強度と計測データとが一致したと評価されると、そのときの蛍光標識剤の濃度分布に基づく光学特性値から光断層情報である蛍光の濃度分布（強度分布）を生成し、この光断層情報に基づいて光断層画像の再構成を行う。なお、光断層画像の再構成は、蛍光標識剤の蛍光強度を計測し、これにより得られる計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）に基づいて光輸送方程式ないし光拡散方程式に基づいた演算結果を用いる構成であれば任意の構成を適用することができる。
【００８９】
以下に、第１の実施の形態に係る光断層計測システム１０での処理を説明する。
【００９０】
第１の実施の形態に係る光断層システム１０のデータ処理装置１６では、計測データの補正に用いる補正係数ｋが予め設定されており、この補正係数ｋ及び計測データにＤ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）に基づいて計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を補正し、計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を取得する。また、データ処理装置１６は補正した計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を用いて断層画像の再構成を行う。まず、補正係数ｋの設定の一例を説明する。
【００９１】
（補正係数ｋの設定）
補正係数ｋの設定は、マウス１２と同様の異方性散乱媒質のシミュレーションモデル１００Ａを用いたシミュレーションによって行う。
【００９２】
図１０（Ａ）に示されるように、このシミュレーションモデル１００Ａでは予め設定されている位置に蛍光体１０２（１０２Ａ、１０２Ｂ）を設けている。シミュレーションモデル１００Ａは、等価散乱係数μｓ’＝１．０、吸収係数μａ＝０．０５とし、蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂ及び蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂの間隔をシミュレーションモデル１００Ａの断面間隔の２倍としている。
【００９３】
ここで、シミュレーションモデル１００Ａにおいて、励起光の照射位置を照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２と変更し、照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２における計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を演算により求める。
【００９４】
このときに、蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂの発する蛍光成分の影響を受けていない場合の計測データＤ’’（ｘ、θ、ｍ）（真値）、蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂの発する蛍光成分を含めた計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）（補正なし）を算出する。
【００９５】
図１０（Ｂ）には、シミュレーションモデル１００Ａに対する演算結果を示している。なお、図１０（Ｂ）では、Ｄ’（ｘ、θ、ｍ）を実線で示し、Ｄ０（ｘ、θ、ｍ）を破線で示しており、Ｄ’（ｘ、θ、ｍ）の最大値を基準として正規化を行っている。
【００９６】
ここで、上記（１）式を用いて計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）の補正を行う場合、補正係数ｋは以下の（２）式によって与えられる。
【００９７】
ｋ＝｛２Ｄ０（ｘｎ、θｐ、ｍ）−Ｄ’’（ｘｎ、θｐ、ｍ）｝／｛Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）＋Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）｝ ・・・（２）
なお、ｎ、ｐは変数であり、ｎには任意のｘ方向の移動距離１〜１５が、ｐには任意の回転角度１〜１２が入る。
【００９８】
補正した計測データを計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）としたとき、必要とする補正係数ｋは、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を計測データＤ’’（ｘ、θ、ｍ）に近似させるものであり、例えば、少なくとも計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）の何れか一つがＤ’’（ｘ、θ、ｍ）に重なるようにするものである。
【００９９】
こｋで、補正係数ｋの誤差を最小とするためには、｛Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）＋Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）｝が大きいことが好ましい。
【０１００】
Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）＋Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）＝ｍａｘ｛Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）＋Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）｝とする。すなわち、計測データＤ０（ｘｎ、θｐ、ｍ）の全て（移動位置ｘ（１５）×回転位置θ（１２）×受光ユニット４２（１１）＝１９８０通り）のうちで｛Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）＋Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）｝が最大値となる計測データとする。これにより、特定される（ｘｎ、θｐ、ｍ）に対する計測データＤ０（ｘｎ、θｐ、ｍ）、Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）、Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）を用いる。
【０１０１】
このようにして算出される補正係数ｋに基づいて計測データＤ０（ｘｎ、θｐ、ｍ）を補正した計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を図１０（Ｂ）に二点鎖線で示しており、Ｄ’’（ｘ、θ、ｍ）に近似したＤ’（ｘ、θ、ｍ）が得られる。なお、データ処理装置１６は、各受光ユニット４２の補正係数ｋを格納する。また、補正係数ｋを求める上記（２）式は一例であり、これに限られるものではない。
【０１０２】
図１１には、第１の実施の形態に係る光計測装置１４における蛍光の計測処理の一例を示す。光計測装置１４では、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）、計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）を取得する。
【０１０３】
このフローチャートは、マウス１２を収容した検体ホルダ３０が装填されることにより開始され、ステップ２００では、スライダ５６を作動することにより、マウス１２の所定の移動位置ｘ（図３の移動位置ｘ１〜ｘ１５まで順に計測するものとし、最初は移動位置ｘ１とする）に計測面２２Ａがくるように検体ホルダ３０を移動する。次に、ステップ２０２では、計測ヘッド部２２の枠体２６を予め設定された回転位置θ（回転位置θ１〜θ１２まで順に計測するものとし、最初は回転位置θ１とする）に配置する。さらに、ステップ２０４では、アクチュエータ１１０を作動して照射位置Ｓ２に励起光が照射されるように光源ユニット４０を移動する。
【０１０４】
次のステップ２０６では、光源ユニット４０を作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射する。この後のステップ２０８では、励起光に応じて検体ホルダ３０から放出される蛍光を受光ユニット４２によって順に受光するように制御する（ｍ１〜ｍ１１まで順に計測するものとし、最初はｍ１とする）。
【０１０５】
これにより、ステップ２１０では、制御された受光ユニット４２で受光している光量に応じた計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）を取得し、ステップ２１２では、取得した計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）をデータ処理装置１６へ出力する。
【０１０６】
次のステップ２１４では、全ての受光ユニット４２の計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）を出力したか否かを確認し、出力していない受光ユニット４２があれば（ｍ＜１１）、ステップ２１４で否定判定してステップ２０８へ移行し、次の受光ユニット４２による計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）の取得及び取得した当該データの出力を行う。
【０１０７】
また、全ての受光ユニット４２から計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２１４で肯定判定してステップ２１６へ移行し、光源ユニット４０の作動を一時停止する。
【０１０８】
次のステップ２１８では、アクチュエータ１１０を作動して照射位置Ｓ０に励起光が照射されるように光源ユニット４０を移動する。
【０１０９】
次のステップ２２０、２２２において、光源ユニット４０を作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射し、励起光に応じて検体ホルダ３０から放出される蛍光を受光ユニット４２によって順に受光するように制御する（ｍ１〜ｍ１１まで順に計測するものとし、最初はｍ１とする）。
【０１１０】
これにより、ステップ２２４、２２６では、制御された受光ユニット４２で受光している光量に応じた計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を取得し、取得した計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）をデータ処理装置１６へ出力する。
【０１１１】
次のステップ２２８では、全ての受光ユニット４２の計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を出力したか否かを確認し、出力していない受光ユニット４２があれば（ｍ＜１１）、ステップ２２８で否定判定してステップ２２２へ移行し、次の受光ユニット４２による計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）の取得及び取得した当該データの出力を行う。
【０１１２】
また、全ての受光ユニット４２から計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２２８で肯定判定してステップ２３０へ移行し、光源ユニット４０の作動を一時停止する。
【０１１３】
次のステップ２３２では、アクチュエータ１１０を作動して照射位置Ｓ１に励起光が照射されるように光源ユニット４０を移動する。
【０１１４】
次のステップ２３４、２３６において、光源ユニット４０を作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射し、励起光に応じて検体ホルダ３０から放出される蛍光を受光ユニット４２によって順に受光するように制御する（ｍ１〜ｍ１１まで順に計測するものとし、最初はｍ１とする）。
【０１１５】
これにより、ステップ２３８、２４０では、制御された受光ユニット４２で受光している光量に応じた計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）を取得し、取得した計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）をデータ処理装置１６へ出力する。
【０１１６】
次のステップ２４２では、全ての受光ユニット４２の計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）を出力したか否かを確認し、出力していない受光ユニット４２があれば（ｍ＜１１）、ステップ２４２で否定判定してステップ２３６へ移行し、次の受光ユニット４２による計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）の取得及び取得した当該データの出力を行う。
【０１１７】
また、全ての受光ユニット４２から計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２４２で肯定判定してステップ２４４へ移行し、光源ユニット４０の作動を一時停止する。
【０１１８】
このようにして、移動位置ｘ、回転位置θ、各受光ユニット４２で計測した計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を出力すると、全ての回転位置θ（θ１〜θ１２）での計測が終了したか否かを確認し、終了していない場合（θ＜１２）、ステップ２４６で否定判定してステップ２０２へ移行し、次の回転位置θでの計測を開始する。また、全ての回転位置θでの計測が終了するとステップ２４６で肯定判定してステップ２４８へ移行する。
【０１１９】
このステップ２４８では、全ての移動位置ｘ（ｘ１〜ｘ１５）での計測が終了したか否かを確認し、終了していない場合（ｘ＜１５）、ステップ２４８で否定判定してステップ２００へ移行し、次の移動位置ｘでの計測を開始する。
【０１２０】
また、全ての移動位置ｘ（ｘ１〜ｘ１５）での計測が終了した場合、ステップ２４８で肯定判定して、計測処理を終了する。なお、計測処理が終了すると、光計測装置１４では、スライダ５６を作動させて検体ホルダ３０を装填位置へ戻す。
【０１２１】
これにより、光計測装置１４では、全移動位置ｘ１〜ｘ１５及びそれぞれの移動位置における全回転位置θ１〜θ１２において、各受光ユニット４２により計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）がデータ処理装置１６へ出力される。
【０１２２】
図１２には、光計測装置１４から出力された計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）に基づいた、データ処理装置１６での蛍光の濃度分布の再構成処理の概略を示している。
【０１２３】
このフローチャートは、例えば、光計測装置１４での計測処理を並行して実行され、最初のステップ２５０では、光計測装置１４から出力される計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を読み込み、ステップ２５２では、読み込んだ計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）をＨＤＤ７８Ｄ等のメモリに格納する。
【０１２４】
また、ステップ２５４では、全ての計測位置ｘ及び回転位置θにおける計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）が格納されたか否かを確認し、肯定判定されることにより、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）の読み込み／格納を終了する。
【０１２５】
次のステップ２５６では、上記式（１）を用いて計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）の補正処理を行い、計測データＤ’（ｘｎ、θｐ、ｍ）を取得する。この後、所定のタイミング（再構成処理の指示）で、ステップ２５６が実行される。
【０１２６】
ここで、ステップ２５６では、格納している計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）及び予め設定されている補正係数ｋに基づいて、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）の補正を行い、これにより補正した計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を取得する。このときに、前記式（１）を用いる。
【０１２７】
これにより、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）からノイズとなっている蛍光成分を除去した計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）が得られ、この後、ステップ２５８へ移行して、データ処理装置１６は補正したＤ’（ｘ、θ、ｍ）に基づいて蛍光の濃度分布の再構成を行う。
【０１２８】
次のステップ２５８では、補正された計測データＤ’（ｘｎ、θｐ、ｍ）を用いて、マウス１２の断層画像の再構成処理を行う。このとき、再構成処理としては公知の手法を適用することが可能である。
【０１２９】
このように、光断層計測システム１０では、計測面２２Ａ上を除く蛍光標識剤が発せられる蛍光成分をノイズとして除去するので高精度で蛍光分布の再構成を行うことができる。
【０１３０】
〔第２の実施の形態〕
次に第２の実施の形態を説明する。なお、第２の実施の形態は基本的構成が第１の実施の形態と同じであって、第２の実施の形態において第１の実施の形態と同等の構成には、同じ符号を付与してその説明を省略する。第２の実施の形態では、第１の実施の形態に係る光源ユニット４０に換えて基準光源としての光源ユニット４０Ａ、第１の光源としての光源ユニット４０Ｂ、第２の光源としての光源ユニット４０Ｃが用いられる。
【０１３１】
図１３に示すように、枠体２６の一面には支軸２６Ａが設けられている。この支軸２６Ａは枠体２６からｘ軸方向に突設されており、支軸２６Ａに光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが取り付けられ、この光源ユニット４０Ａを挟んで取り付けられている。このとき、光源ユニット４０Ａは検体ホルダ３０の周面の照射位置Ｓ０へ励起光を照射し、光源ユニット４０Ｂは照射位置Ｓ１へ励起光を照射し、光源ユニット４０Ｃは照射位置Ｓ２へ励起光を照射する。
【０１３２】
図１４に示されるように、光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃには、発光素子６８が設けられており、制御部６０には、光源ユニット４０Ａの発光素子６８を駆動する発光駆動回路７０Ａ、光源ユニット４０Ｂの発光素子６８を駆動する発光駆動回路７０Ｂ、及び光源ユニット４０Ｃの発光素子６８を駆動する発光駆動回路７０Ｃを備えている。発光駆動回路７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃは、コントローラ６２に接続されている。これにより、光計測装置１４Ａでは、コントローラ６２により光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの発光が制御される。
【０１３３】
すなわち、光計測装置１４Ａには、照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２のそれぞれに対応して光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを設けた構成となっている。なお、第２の実施の形態では、照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２に対応して個別に光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを設けているが、これに限らず、それぞれが照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２へ励起光を照射する複数の発光素子６８が設けられた一つの光源を用いてもよい。以上により、第２の実施の形態では、光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを用いることにより、励起光の照射位置を変えて、蛍光の計測を行う。
【０１３４】
次の第２の実施の形態に係る光計測装置１４Ａの作用を説明する。
図１５には、第２の実施の形態に係る光計測装置１４Ａにおける蛍光の計測処理の一例を示す。なお、本フローチャートにおいて、第１の実施の形態における蛍光の計測処理（図１１）と同一のステップには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３５】
このフローチャートは、マウス１２を収容した検体ホルダ３０が装填されることにより開始され、ステップ２００では、スライダ５６を作動することにより、マウス１２の所定の移動位置ｘ（図３の移動位置ｘ１〜ｘ１５まで順に計測するものとし、最初は移動位置ｘ１とする）に計測面２２Ａがくるように検体ホルダ３０を移動する。次に、ステップ２０２では、計測ヘッド部２２の枠体２６を予め設定された回転位置θ（回転位置θ１〜θ１２まで順に計測するものとし、最初は回転位置θ１とする）に配置する。
【０１３６】
さらに、ステップ３００では、照射位置Ｓ０に励起光が照射されるように光源ユニット４０Ａを作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射する。
【０１３７】
次のステップ２２２、２２４、２２６では、励起光に応じて検体ホルダ３０から放出される蛍光を受光ユニット４２によって順に受光するように制御し（ｍ１〜ｍ１１まで順に計測するものとし、最初はｍ１とする）、制御された受光ユニット４２で受光している光量に応じた計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を取得して、この計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）をデータ処理装置１６へ出力する。
【０１３８】
次のステップ２２８では、全ての受光ユニット４２の計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を出力したか否かを確認し、出力していない受光ユニット４２があれば（ｍ＜１１）、ステップ２２８で否定判定してステップ２２２へ移行し、次の受光ユニット４２による計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）の取得及び取得した当該データの出力を行う。一方、全ての受光ユニット４２から計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２２８で肯定判定してステップ３０２へ移行し、光源ユニット４０Ａの作動を停止する。
【０１３９】
次のステップ３０４では、照射位置Ｓ１に励起光が照射されるように光源ユニット４０Ｂを作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射する。
【０１４０】
この後、ステップ２３６、２３８、２４０、２４２を繰り返し、全ての受光ユニット４２から計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２４２で肯定判定してステップ３０６へ移行し、光源ユニット４０Ｂの作動を停止する。
【０１４１】
次のステップ３０８では、照射位置Ｓ２に励起光が照射されるように光源ユニット４０Ｃを作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射する。
【０１４２】
この後、ステップ２０８、２１０、２１２、２１４を繰り返し、全ての受光ユニット４２から計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２１４で肯定判定してステップ３１０へ移行し、光源ユニット４０Ｃの作動を停止する。
【０１４３】
このようにして、移動位置ｘ、回転位置θ、各受光ユニット４２で計測した計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を出力すると、全ての回転位置θ（θ１〜θ１２）での計測が終了したか否かを確認し、終了していない場合（θ＜１２）、ステップ２４６で否定判定してステップ２０２へ移行し、次の回転位置θでの計測を開始する。また、全ての回転位置θでの計測が終了するとステップ２４６で肯定判定してステップ２４８へ移行する。
【０１４４】
このステップ２４８では、全ての移動位置ｘ（ｘ１〜ｘ１５）での計測が終了したか否かを確認し、終了していない場合（ｘ＜１５）、ステップ２４８で否定判定してステップ２００へ移行し、次の移動位置ｘでの計測を開始する。
【０１４５】
また、全ての移動位置ｘ（ｘ１〜ｘ１５）での計測が終了した場合、ステップ２４８で肯定判定して、計測処理を終了する。なお、計測処理が終了すると、光計測装置１４では、スライダ５６を作動させて検体ホルダ３０を装填位置へ戻す。
【０１４６】
〔光源ユニットの別の形態〕
なお、上記第１の実施の形態では励起光の照射位置を照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２へ変更するのにアクチュエータ１１０を用いて光源ユニット４０をｘ方向に並行移動させ、第２の実施の形態では３つの光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを備えて切り換えるようにしたが、励起光の照射位置を変更する構成はこれらに限るものではない。
【０１４７】
例えば、図１６にはその一例を示しており、照射位置に応じて光軸を傾斜するように光源ユニット４０を揺動する等の構成を適用することができる。枠体２６の一方の面には第１の実施の形態におけるアクチュエータ１１０に換えてアクチュエータ１１０Ａが取り付けられている。このアクチュエータ１１０Ａに光源ユニット４０Ｄが支持されている。アクチュエータ１１０Ａは、光源ユニット４０Ｄが発する励起光の光軸を矢印ｘ方向へ異動するように光源ユニット４０Ｄを揺動する。これにより、光源ユニット４０Ｄから発せられる励起光の照射位置を照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２のそれぞれに変更可能としている。
【０１４８】
このように構成した場合においても、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を得ることができ、この計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）に基づいて蛍光の濃度分布の再構成を行うことができる。
【０１４９】
なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の構成を限定するものではない。
【０１５０】
例えば、マウス１２（検体ホルダ３０）の前方散乱領域が狭いため、励起光の各照射位置へ垂直に励起光を照射していなくても特段の問題は生じない。
【０１５１】
なお、生体内では光が３次元的に散乱するため、隣接断層面上の蛍光体分布とのクロストークにより、再構成精度の信頼性が低下するという問題を解決する一つの方法として時間分解計測法がある。時間的に幅の狭い光パルスを光散乱媒質に入射し、物質内部を伝播してきた光パルス波形の時間的な広がりを計測し、その時間プロファイルから伝播距離を得る。すなわち、隣接断層面からの蛍光成分が推定できるが、時間分解計測法は高い時間分解能が必要であり、極短光のため感度やＳ／Ｎの点で不利となる。簡便さや低コスト化の解決策にはならない。
【０１５２】
これに対して、光断層計測システム１０では、演算負荷の少なくかつ低コストで、再構成するときの画像精度の低下を低減することができる。
【符号の説明】
【０１５３】
１０ 光断層計測システム
１２ マウス（生体、計測対象）
１４、１４Ａ 光計測装置
１６ データ処理装置（補正手段、再構成手段）
２２ 計測ヘッド部
２２Ａ 計測面
３０ 検体ホルダ（計測対象）
６０ 制御部（取得手段）
４０ 光源ユニット（照射手段、光源）
４０Ａ〜４０Ｃ 光源ユニット（照射手段、第１の光源〜第３の光源）
４２ 受光ユニット（受光手段）
５６ スライダ（計測位置移動手段）
１１０ アクチュエータ（変更手段、移動手段）
１１０Ａ アクチュエータ（変更手段、揺動手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光トモグラフィー（Tomography）を適用して、生体を計測対象とした断層画像の再構成に用いられる光断層計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織は、近赤外線などの所定波長の光に対して透過性を有する。ここから、特許文献１、特許文献２では光を用いた生体内の観察を行うことが提案されている（光ＣＴ）。
【０００３】
このような光ＣＴにおいて、特許文献３では、光が測定対象物を透過するときに多重散乱するので、光の実際の測定対象物内の光路長と、測定対象物への入射位置・出射位置間の直線距離とは異なる点に着目し、時間分解計測を用いて光の実際の測定対象物内の光路長を得て定量化計測を行う手法を採用している。
【０００４】
また、特許文献４では、検出光量に減衰特性が異なる透過直進光と多重散乱光とが含まれるため、被検体の厚みと透過光減衰量との関係からなる補正データに基づいて受光データを補正することにより、被検体の透過率分布を求めるように提案している。
【０００５】
さらに、特許文献５は、透過光の散乱成分を除去し、必要な吸収成分の情報のみを抽出して解像度のよい光断層像を得るように提案している。
【０００６】
一方、体内の病変部位や注目組織を蛍光標識して、蛍光標識の分布を病変の代用として観察する蛍光観察法が注目されている。病理学的な実験分野では、小動物などの生体を計測対象として蛍光標識剤の濃度分布を再構成した断層画像を生成する蛍光トモグラフィーの提案がある。
【０００７】
病変部位を蛍光標識する方法としては、例えば、病変部位に特異的親和性をもつ物質に蛍光能を付加した蛍光標識剤を生体に投与する。この生体内での蛍光標識剤の濃度分布（以下、蛍光の濃度分布とする）を得るために、生体の表面の一点へ励起光を照射し、生体内で散乱吸収を繰り返しながら伝播し内部の蛍光物質を励起して発せられ体表から放出される蛍光の強度を生体の周囲の多点で検出する。これを、励起光の照射位置を変えながら繰り返し行うことにより得られる計測データの間には、生体内での蛍光標識剤の分布、光の散乱特性、及び光の吸収特性に応じた関係が成り立つ。この関係を用いて、計測データから蛍光の濃度分布を示す断層画像の再構成を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１７３９７６号公報
【特許文献２】特開平１１−３３７４７６号公報
【特許文献３】特開平５−２６１１０７号公報
【特許文献４】特開平１１−２３０８９７号公報
【特許文献５】特開平２−２４０５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような断層画像の再構成は、３次元モデルで計算が行われるが、計測のための構成が複雑になると共に、演算負荷が大きくなる。これを解消する方法として、平面モデル（２次元モデル）として再構成する方法が考えられる。
【００１０】
しかしながら、生体内では光が３次元的に散乱するため、隣接断層面上の蛍光体分布とのクロストークにより、再構成精度の信頼性が低下するという問題が生じる。
【００１１】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、演算負荷の軽減に伴う画像再構成精度の低下防止を図る光断層計測装置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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の光断層計測装置は、計測対象とする生体の体長方向に光軸が交差するように配置された光源から前記計測対象へ励起光を照射する照射手段と、前記計測対象の体長方向に交差する計測面に光軸が沿うように配置され、前記励起光に応じて前記計測対象内の蛍光標識剤から発せられて計測対象の表面から放出される蛍光を受光する受光手段と、前記照射手段による前記計測対象への前記励起光の照射位置を、前記計測面上の基準位置、並びに前記体長方向に沿って前記基準位置を挟んだ第１及び第２の位置に変更する変更手段と、前記基準位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた基準データ、前記第１の照射位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた第１データ、及び、前記第２の照射位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた第２データを取得する取得手段と、前記第１データ及び前記第２データに基づいて、前記計測面上から外れた前記蛍光標識剤から発せられる蛍光成分を除去するように前記基準データを補正する補正手段と、を含んでいる。
【００１３】
この発明によれば、光軸が生体の体長方向と交差するように照射手段及び受光手段が配置され、変更手段が照射手段の照射位置を、基準位置、及び、体長方向に沿って基準位置を挟んだ第１の位置及び第２の位置に変更する。この、照射位置を前記第１の位置としたときに得られる光量に応じた第１データ、及び、照射位置を前記第２の位置としたときに得られる光量に応じた第２データに基づいて、前記計測面と異なる位置で発せられた蛍光成分を除去するように、照射位置を前記基準位置としたときに得られる光量に応じた基準データを補正する。
【００１４】
このとき、基準データは計測面上から外れた前記蛍光標識剤が発した蛍光成分の影響を受けているので、計測面を挟んだ位置をそれぞれ照射位置とする第１データ及び第２データに基づいて、基準データから前記蛍光成分を除去するように、基準データを補正することで、画像再構成精度の低下防止を図ることができる。
【００１５】
さらに、本発明の光断層計測装置は、前記変更手段が、前記第１及び第２の照射位置が、前記計測面を挟んで対称となるように前記励起光の照射位置を変更している。
【００１６】
この発明によれば、変更手段は、照射位置が計測面を挟んで対称となる第１の位置及び第２の位置に変更する。これにより、本発明の装置構成をより簡便なものとすることができる。
【００１７】
また、本発明の光断層計測装置は、前記照射手段が、前記基準位置へ前記励起光を照射する基準光源、前記第１の照射位置へ前記励起光を照射する第１の光源、及び、前記第２の照射位置へ前記励起光を照射する第２の光源を含み、前記変更手段が、前記基準光源、前記第１及び第２の光源を選択的に作動させている。
【００１８】
この発明によれば、照射手段は、照射位置を基準位置とする基準光源、照射位置を第１の位置とする第１の光源、照射位置を第２の位置とする第２の光源、の３つを有する。これにより、容易に照射位置を変更することができる。
【００１９】
さらに、本発明の光断層計測装置は、前記光源を前記計測対象の体長方向に移動する移動手段を含み、前記変更手段が、前記移動手段により前記光源を移動して、前記基準位置、前記第１の照射位置及び前記第２の照射位置へ前記励起光を照射する。
【００２０】
この発明によれば、移動手段は光源を体長方向に移動することで、照射手段の照射位置を基準位置、第１の位置及び第２の位置に変更する。これにより、１つの光源で照射位置を切り換えることができる。
【００２１】
また、本発明の光断層計測装置は、前記前記光源から発せられる前記励起光の光軸を揺動する揺動手段を含み、前記変更手段が、前記揺動手段により前記励起光の光軸を、前記基準位置、前記第１の照射位置及び前記第２の照射位置へ向ける。
【００２２】
この発明によれば、揺動手段は励起光の光軸を基準位置、第１の照射位置、第２の照射位置へ揺動させることで、照射位置を変更する。これにより、１つの光源で容易に照射位置を切り換えることができる。
【００２３】
また、本発明の光断層計測装置は、前記補正手段により補正された前記基準データを前記受光手段による計測データとして、該計測データに基づいて前記計測対象内の蛍光の濃度分布を再構成する再構成手段を、さらに含んでいる。
【００２４】
この発明によれば、補正手段が補正した基準データを計測データとして、計測対象内の蛍光の濃度分布を再構成する。これにより、計測面上から外れた蛍光標識剤の蛍光成分を除去した上で蛍光の濃度分布を再構成できる。
【００２５】
さらに、本発明の光断層計測装置は、前記照射手段と前記受光手段とを一体で前記計測対象の体長方向に沿って移動することにより前記計測面を移動する計測位置移動手段を、さらに含んでいる。
【００２６】
この発明によれば、計測位置移動手段が、計測対象に対して計測面を移動する。これにより、計測対象の任意の位置での濃度分布の再構成を行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、演算負荷の軽減に伴う画像再構成精度の低下防止を図るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態に係る光断層計測システムの要部の概略構成図である。
【図２】計測対象とするマウス及び検体ホルダの一例を示す概略斜視図である。
【図３】光計測装置にマウスを収容した検体ホルダを装填した状態を示す要部の概略構成図である。
【図４】光計測装置の要部の概略構成を示す斜視図である。
【図５】光計測装置の要部を枠体の軸方向と交差する一方から見た概略構成図である。
【図６】第１の実施の形態に係る光断層計測システムの制御部を示すブロック図である。
【図７】異方性散乱媒質のモデルの一例を示す図である。
【図８】第１の実施の形態に係る計測ヘッド部及び検体ホルダの配置を示す要部の概略構成図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は計測面に対する励起光の照射位置を模式的に示す概略図であり、（Ａ）は計測面上への励起光の照射を示し、（Ｂ）及び（Ｃ）は計測面と異なる位置への励起光の照射を示している。
【図１０】（Ａ）は補正係数ｋの設定に適用したファントムモデルの一例を示す概略図であり、（Ｂ）は（Ａ）に基づいた演算により得られる計測データを示す線図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る計測データの取得の一例を示す流れ図である。
【図１２】計測データを用いたデータ処理装置での処理の概略を示す流れ図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る計測ヘッド部及び検体ホルダの配置を示す要部の概略構成図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る光断層計測システムの制御部を示すブロック図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る計測データの取得の一例を示す流れ図である。
【図１６】計測ヘッド部及び検体ホルダの配置の他の一例を示す要部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００３０】
〔第１の実施の形態〕
図１及び図６には、第１の実施の形態に係る光断層計測システム１０の概略構成が示されている。光断層計測システム１０は、本発明に係る光計測装置１４及び、光計測装置１４で得られる計測データに対して所定のデータ処理を行うデータ処理装置１６を備えている。なお、光断層計測システム１０は、光計測装置１４の機能とデータ処理装置１６の機能を一体化した構成であっても良い。
【００３１】
この光断層計測システム１０では、例えば、ヌードマウスなどの小動物等の生体を計測対象として、この計測対象に蛍光標識剤（蛍光物質）を投与し、投与した蛍光標識剤の体内における濃度分布を示す断層画像を再構成する。再構成された光断層画像は、例えば、モニタ１８等に表示される。なお、以下では、計測対象をマウス１２（図２、図３参照）として説明するが、光計測装置１４は、これに限らず、任意の生体を計測対象とすることができる。
【００３２】
計測対象とされるマウス１２には、例えば予め腫瘍細胞などの病変細胞を注入して、腫瘍などの病変部位を生じさせる（発現させる）。マウス１２に投与する蛍光標識剤は、例えば、病変部位などの特定部位に特異的に付着する抗体に蛍光物質を含ませたものが適用され、発現させたマウス１２に蛍光標識剤を投与すると、この蛍光標識剤が血液循環によりマウス１２の体内に分散された後、抗原抗体反応によって蛍光標識剤が病変部位に付着する。
【００３３】
光断層計測システム１０では、例えば、マウス１２に投与した蛍光標識剤がマウス１２の病変部位に付着するタイミングで、該マウス１２を光計測装置１４へ装填する。光計測装置１４は、蛍光標識剤に対する励起光をマウス１２へ照射し、マウス１２の体内の蛍光標識剤から発せられる蛍光強度を計測する。データ処理装置１６では、光計測装置１４から出力される蛍光強度に応じた計測データに基づいてマウス１２内の蛍光（蛍光標識剤）の濃度分布を演算する。
【００３４】
図２及び図３に示されように、第１の実施の形態に適用した光計測装置１４では、マウス１２が検体ホルダ３０に収容されて装填される。図２に示されるように、検体ホルダ３０は、上型ブロック３２と下型ブロック３４とによって構成されている。検体ホルダ３０は、この上型ブロック３２と下型ブロック３４とが重ね合わせられることにより、所定の外径の略円柱形状となる。
【００３５】
上型ブロック３２には、マウス１２の背側の体型（外形形状や大きさ）に合わせた凹部３２Ａが形成され、下型ブロック３４には、マウス１２の腹側の体型に合わせた凹部３４Ａが形成されている。マウス１２は、腹部側が下型ブロック３４の凹部３４Ａ内に収容された状態で上型ブロック３２が被せされることにより、体長方向が検体ホルダ３０の軸方向に沿うように配置され、表皮が検体ホルダ３０の内面に密接されて収容される。なお、検体ホルダ３０では、例えば、下型ブロック３４に形成した一対の係合突部３６Ａが、上型ブロック３２に形成している係合凹部３６Ｂに嵌め込まれることにより、上型ブロック３２と下型ブロック３４との間の位置決めがなされる。
【００３６】
ここで、第１の実施の形態では、主としてマウス１２の胴部（胸部から腰部）を計測部位としており、検体ホルダ３０は、内面に少なくともマウス１２の胴部の表皮が緊密に接した状態で保定する。また、検体ホルダ３０では、例えば、マウス１２の頭部側の端面が基準面３８とされており、マウス１２は、検体ホルダ３０に収容されたときに、体型（大きさ）に応じて各臓器の基準面３８に対する位置が定まるようにされている。
【００３７】
図４及び図５に示されるように、光計測装置１４には、図示しないケーシングにより遮光された内部に基台２０が配置され、この基台２０にベース板２４が立設されている。ベース板２４には、一方の面に計測ヘッド部２２が設けられている。図１から図５に示されるように、計測ヘッド部２２は、リング状に形成された枠体２６を備え、この枠体２６がベース板２４に形成されている図示しない円孔と同軸となるように配置されている。
【００３８】
図５に示されるように、ベース板２４には、一方の面にロータリーアクチュエータ２８が取り付けられ、このロータリーアクチュエータ２８に枠体２６が取り付けられている。ロータリーアクチュエータ２８には、ベース板２４の円孔に対応した図示しない空洞部が形成され、この空洞部が円孔に同軸となるようにベース板に取り付けられ、また、枠体２６は、この空洞部と同軸となるようにロータリーアクチュエータ２８に取り付けられている。
【００３９】
ロータリーアクチュエータ２８は、例えば、ステッピングモータ、パルスモータなどの図示しないモータの駆動力によって回転駆動される。これにより、光計測装置１４では、枠体２６がその軸心を軸に回動される。なお、ロータリーアクチュエータ２８は、モータに限らずエアにより駆動されるなど任意の構成の駆動源を適用することができる。
【００４０】
図４及び図５に示されるように、光計測装置１４には、ベース板２４を挟んでアーム４４、４６が対で設けられている。アーム４４は、支柱４８の先端部にブラケット５０が取り付けられ、このブラケット５０の先端が枠体２６の開口を通してアーム４６側へ向けられている。また、アーム４６は、支柱５２の先端部にブラケット５４が取り付けられ、このブラケット５４の先端が枠体２６の開口を通してアーム４４側へ向けられている。
【００４１】
基台２０上には、長尺のスライダ５６及びスライドベース５８が配置されている。スライダ５６は、長手方向が枠体２６の軸線方向（図４及び図５の紙面左右方向）に沿って配置され、ベース板２４の下端部に形成された開口部２４Ａ（図４参照）に挿通されて基台２０上に取り付けられている。スライドベース５８は、長手方向がスライダ５６の長手方向に沿うように配置され、スライダ５６のブロック５６Ａに取り付けられている。また、スライドベース５８には、長手方向の一端側にアーム４４の支柱４８が立設され、他端側にアーム４６の支柱５２が立設されている。
【００４２】
スライダ５６は、その内部に、ステッピングモータなどを駆動源とする送りねじ機構（図示省略）が設けられ、ステッピングモータが駆動されることによりブロック５６Ａが長手方向（図５の紙面左右方向）に沿って移動する。これにより、光計測装置１４では、一対のアーム４４、４６が一体で、枠体２６の軸線方向に移動される。なお、ここでは、アーム４４、４６を移動するが、これに限らず、枠体２６（計測ヘッド部２２）が移動する構成であっても良い。
【００４３】
光計測装置１４では、アーム４４のブラケット５０とアーム４６のブラケット５４との間に、検体ホルダ３０が掛け渡されて装着される。このとき、検体ホルダ３０は、軸線が枠体２６の軸線に沿いかつ軸心と重なるように配置される。また、検体ホルダ３０は、基準面３８が、ブラケット５０に設定している基準面５０Ａに突き当てられることにより位置決めされる。
【００４４】
光計測装置１４では、一対のアーム４４のブラケット５０が、ベース板２４を挟んで枠体２６と反対側となる位置へ移動した状態で、ブラケット４４、４６の間に検体ホルダ３０が装着される。光計測装置１４では、スライダ５６の駆動により、検体ホルダ３０が枠体２６の軸心部を通過するように矢印Ａ方向へ移動する。また、光計測装置１４では、検体ホルダ３０が矢印Ａ方向と反対方向へ移動されて、装着された位置にもどされることにより、アーム４４、４６からの検体ホルダ３０の取り出しが行われる。
【００４５】
一方、図１及び図４に示されるように、計測ヘッド部２２には、発光素子としてＬＥＤや半導体レーザなどが設けられ、励起光とする所定波長の光ビームを発する光源ユニット４０及び、それぞれがマウス１２から発せられる蛍光を受光する受光素子を備えた複数の受光ユニット４２が設けられている。
【００４６】
図１に示されるように、光源ユニット４０及び受光ユニット４２は、それぞれの光軸が枠体２６の軸心へ向けられ、枠体２６の軸線方向と交差する平面（図３参照。以下、計測面２２Ａとする）上となるように配置されている。また、光源ユニット４０及び受光ユニット４２は、互いの光軸の間の角度が所定の角度θとなるように枠体２６の軸心から放射状となるように配置されている。なお、第１の実施の形態では、一例として１基の光源ユニット４０と、１１基の受光ユニット４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ、４２Ｆ、４２Ｇ、４２Ｈ、４２Ｉ、４２Ｊ、４２Ｋとを設け、互いの間の角度θが３０°となるように配置している。
【００４７】
光計測装置１４は、アーム４４、４６に装着された検体ホルダ３０が、枠体２６の軸心部に配置されることにより、光源ユニット４０から発するビーム状の励起光を検体ホルダ３０の周面に照射する。また、光計測装置１４では、励起光が照射されることにより、検体ホルダ３０の外周面から放出される光（蛍光）を、受光ユニット４２のそれぞれで検出する。
【００４８】
このとき、光計測装置１４では、ロータリーアクチュエータ２８の駆動により計測ヘッド部２２（光源ユニット４０及び受光ユニット４２）を、検体ホルダ３０の周方向に回転し、励起光の照射位置及び蛍光の受光位置を変え、それぞれの位置で蛍光の計測を行う。また、光計測装置１４では、スライダ５６によって検体ホルダ３０を枠体２６の軸線方向に沿って移動し、検体ホルダ３０の軸線方向に沿った所定の位置または所定の間隔で蛍光の計測を行う。
【００４９】
これにより、光計測装置１４では、マウス１２の体長方向に沿った任意の位置で、マウス１２の体内の蛍光標識剤から発せられ蛍光を計測し、計測された蛍光の強度に応じた計測データが得られる。
【００５０】
なお、光計測装置１４では、発光素子６８が発する光の波長を、マウス１２に投与される蛍光標識剤が蛍光を発する波長に合わせている。例えば、マウス１２に投与する蛍光標識剤が、約７３０ｎｍの波長の励起光が照射されることにより約７７０ｎｍの蛍光を発するものであるとき、光計測装置１４では、この波長（約７７０ｎｍ）の光が受光されるように受光ユニット４２の光学特性（例えば、フィルタの帯域）が設定されている。
【００５１】
一方、図６に示されるように、光計測装置１４には、制御部６０が設けられている。制御部６０には、図示しないマイクロコンピュータを備えたコントローラ６２が設けられている。
【００５２】
制御部６０には、ロータリーアクチュエータ２８の図示しないモータを駆動する駆動回路６４及び、スライダ５６の図示しないモータを駆動する駆動回路６６が設けられ、これらがコントローラ６２に接続されている。これにより、光計測装置１４では、コントローラ６２により検体ホルダ３０の移動及び、計測ヘッド部２２の回動が制御される。
【００５３】
また、光源ユニット４０には、励起光を発する発光素子６８が設けられ、受光ユニット４２のそれぞれには蛍光を受光する受光素子７２が設けられている。制御部６０には、発光素子６８を駆動する発光駆動回路７０、受光素子７２から出力される電気信号を増幅する増幅器（amp）７４、増幅器７４から出力される電気信号（アナログ信号）に対してＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器７６を備えている。
【００５４】
これにより、制御部６０では、光源ユニット４０の発光素子６８の発光を制御しながら、各受光ユニット４２の受光素子７２によって検出された計測データがデジタル信号として出力される。なお、光計測装置１４には、図示しない表示パネルが設けられ、コントローラ６２によって装置の作動状態等が表示される。
【００５５】
データ処理装置１６には、ＣＰＵ７８Ａ、ＲＯＭ７８Ｂ、ＲＡＭ７８Ｃ、記憶手段とされるＨＤＤ７８Ｄ、キーボード７８Ｅ（図１参照）やマウスなどの入力デバイス７８Ｇ、モニタ１８等がバス７８Ｆに接続された一般的構成のコンピュータが形成されている。
【００５６】
また、データ処理装置１６には、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ ＩＦ）８０Ａが設けられており、この入出力インターフェイス８０Ａが、光計測装置１４の制御部６０に設けている入出力インターフェイス８０Ｂに接続されている。これにより、データ処理装置１６には、光計測装置１４で計測された計測データが入力される。なお、光計測装置１４とデータ処理装置１６との接続は、ＵＳＢインターフェイスなどの公知の任意の規格を適用することができる。
【００５７】
データ処理装置１６は、ＣＰＵ７８Ａが、ＲＡＭ７８Ｃをワークメモリとして用い、ＲＯＭ７８Ｂ又はＨＤＤ７８Ｄに記憶されたプログラムを実行することにより、光計測装置１４の作動を制御し、マウス１２から発せられる蛍光の強度を計測する。また、データ処理装置１６は、光計測装置１４において計測により得られた計測データを読み込み、この計測データに基づいて蛍光の強度分布を示す断層画像の再構築を行う。なお、光断層計測システム１０では、データ処理装置１６が光計測装置１４の作動を制御する構成に限らず、光計測装置１４が単独で動作して、計測データを出力する構成であっても良い。
【００５８】
ここで、マウス１２等の生体では、光に対して異方性散乱媒質となっている。異方性散乱媒質は、入射された光が光浸達長（等価散乱長）に達するまでは、前方散乱が支配的な領域となっているが、光浸達長を超えた領域では、光の偏向がランダムな多重散乱（等方散乱）が生じ、光の散乱が等方的となる（等方散乱領域）。この前方散乱が支配的な領域は数ｍｍ程度と狭いため、異方性散乱媒質同士が接している場合、一方の異方性散乱媒質と他方の異方性散乱媒質とを一体の異方性散乱媒質と見なすことができる。
【００５９】
第１の実施の形態では、マウス１２を収容した検体ホルダ３０（上型ブロック３２と下型ブロック３４）内が実質的に等方散乱領域と見なされるように、検体ホルダ３０を異方性散乱媒質となる材質を用いて形成している。このような検体ホルダ３０の材質としては、ポリエチレン（ＰＥ）や、光の等価散乱係数μｓ’が１．０５ｍｍ−１のポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）などを用いることができる。なお、検体ホルダ３０を形成する材質は、これに限らず、異方散乱媒質であれば任意の材質を適用することができる。
【００６０】
マウス１２が収容された検体ホルダ３０内を実質的に等方散乱領域とみなすことができれば、マウス１２の体内での光の散乱を等方散乱に近似することができる。
【００６１】
高密度媒質内で光が散乱を受けながら伝播するときに、光強度の分布は、光子のエネルギーの流れを記述する基本的な方程式である光（光子）の輸送方程式で表されるが、光の散乱が等方散乱に近似されることにより、拡散方程式を用いて光強度の分布を表すことができる。データ処理装置１６では、光計測装置１４の計測結果（計測データ）を用いて拡散方程式の解を演算することにより光（蛍光）の濃度分布を取得する。また、データ処理装置１６は、演算された濃度分布に基づいたマウス１２の光断層画像（再構成された光断層画像）をモニタ１８等に表示する。
【００６２】
一方、図１及び図３に示されるように、光計測装置１４では、検体ホルダ３０の基準面３８が、アーム４４のブラケット５０に設定されている基準面５０Ａに当接されることにより、検体ホルダ３０内に収容されているマウス１２の位置決めがなされる。図３に示されるように、光計測装置１４では、この基準面５０Ａに基づいて設定している原点ｘｓとし、この原点ｘｓからマウス１２の体長方向（検体ホルダ３０の軸方向）に沿って検体ホルダ３０を移動する。
【００６３】
このとき、例えば、図３に示されるように、光計測装置１４では、基準面５０Ａを原点ｘｓとして、予め設定されている位置（マウス１２の予め設定されている部位に対応する計測位置ｘ）へ移動し、この位置から所定間隔Δｘ（例えば、Δｘ＝３mm）毎に蛍光の計測を行なう。
【００６４】
また、光計測装置１４では、光源ユニット４０を予め設定された原位置から所定の角度θずつ回転し（例えば、原位置θ１から回転位置θ２、θ３、・・・、θ１２）、それぞれの回転位置θで、受光ユニット４２Ａ〜４２Ｋの出力信号である計測データＤ（ｍ）を読み込む。なお、ｍは、ｍ＝１〜１１として、受光ユニット４２Ａ〜４２Ｋを特定する変数としている。
【００６５】
これにより、光計測装置１４では、計測データＤ（ｘ、θ、ｍ）が得られる。このときに、計測位置ｘが同じであれば、その計測データＤ（ｘ、θ、ｍ）は、検体ホルダ３０の移動方向に対して交差する同一平面（計測面２２Ａ）上のデータとなる。なお、計測位置ｘは、計測面２２Ａの移動位置でもあることから、移動位置ｘとも表記する。
【００６６】
ところで、マウス１２は異方性散乱媒質であるため、励起光はマウス１２の体内に拡散しながら伝播する。これにより、励起光は計測面２２Ａ上の蛍光標識剤のみならず、その近傍の蛍光標識剤を励起してしまう。このために、各受光ユニット４２は、計測面２２Ａの近傍の蛍光標識剤から発せられる蛍光を受光してしまう。
【００６７】
図７は、異方性散乱媒質のモデルの一例を示している。このモデル１００（検体ホルダ３０に対応）は、略円柱状に形成され、内部には蛍光標識剤に換えて蛍光体１０２が設けられている（図７では一例として２つの蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂを示している）。ここで、蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂの間を計測面２２Ａとしたときに、この計測面２２Ａとなるモデル１００の外周面上に励起光がスポット状に照射される（この位置を基準位置としての照射位置Ｓ０とする）。
【００６８】
モデル１００に照射された励起光は、モデル１００内を散乱しながら伝播するため、計測面２２Ａから離れた蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂにも達する。これにより、この蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂから発せられる蛍光の一部は、モデル１００内を散乱しながら伝播し、受光ユニット４２に対向する射出位置Ｅから射出する。
【００６９】
この結果、計測面２２Ａ上に蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂが存在しないにもかかわらず、受光ユニット４２で蛍光が受光され、これに応じた計測データＤ（ｘ、θ、ｍ）が出力される。従って、計測データＤ（ｘ、θ、ｍ）は計測面２２Ａの近傍の蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂから発せられる蛍光成分をノイズとして含んでいる。
【００７０】
図８に示されるように、第１の実施の形態に適用した光計測装置１４は、アクチュエータ１１０を備えている。このアクチュエータ１１０は、計測ヘッド部２２の枠体２６に取り付けられ、このアクチュエータ１１０に光源ユニット４０が取り付けられている。アクチュエータ１１０は、光源ユニット４０を枠体２６に対して、矢印ｘ方向に沿って移動する。
【００７１】
図６に示されるように、制御部６０には、アクチュエータ１１０の図示しないモータを駆動する駆動回路１１２が設けられ、この駆動回路１１２がコントローラ６２に接続されている。なお、アクチュエータ１１０は任意の駆動源を適用することができる。
【００７２】
ここで、図８に示されるように、光計測装置１４では、アクチュエータ１１０の作動により、光源ユニット４０から発せられる励起光の照射位置Ｓ０を、検体ホルダ３０の軸線方向、すなわち、マウス１２の体長方向に沿って移動する。
【００７３】
光計測装置１４では、励起光の照射位置Ｓ０が計測面２２Ａ上となるように光源ユニット４０を移動し、受光ユニット４２のそれぞれで蛍光の計測を行う。また、光計測装置１４では励起光の照射位置Ｓ０を矢印ｘ方向の一方側及び他方側のそれぞれへ所定量Δｘａだけずれるように光源ユニット４０を移動し、それぞれの移動位置で蛍光の計測を行う。
【００７４】
以下では、矢印ｘ方向をｘ軸とし、計測面２２Ａ上の照射位置に対して、所定量Δｘａだけｘ軸の一方側へ移動した照射位置を第１の位置としての照射位置Ｓ１、ｘ軸の他方へ移動した照射位置を第２の位置としての照射位置Ｓ２として説明する。これにより、所定量Δｘａだけ移動した照射位置Ｓ１、Ｓ２は、照射位置Ｓ０を挟んで対称となるようにしているが、これに限らず、照射位置Ｓ０、Ｓ１の間隔と、照射位置Ｓ０、Ｓ２の間隔は異なるものであってもよい。
【００７５】
また、光計測装置１４で得られる計測データＤ（ｘ、θ、ｍ）は、照射位置Ｓ０に対するデータを基準データとしての計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、照射位置Ｓ１に対するデータを第１データとしての計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）、照射位置Ｓ２に対するデータを第２データとしての計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）、とする。これにより、光計測装置１４では、移動位置ｘ、回転位置θのそれぞれに受光ユニット４２毎に計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）が得られるようにしている。
【００７６】
ここで、図９（Ａ）に示されるように、計測面２２Ａ上にある照射位置Ｓ０へ励起光が照射されると、モデル１００内を励起光が散乱して蛍光体１０２Ａ及び１０２Ｂを励起する。これにより、発せられた蛍光体１０２Ａ及び１０２Ｂの蛍光が散乱し、射出位置Ｅから射出した蛍光を受光ユニット４２が受光することにより、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）が得られる。
【００７７】
また、図９（Ｂ）に示されるように、照射位置Ｓ１へ励起光が照射され、これにより発せられた蛍光体１０２Ａ及び１０２Ｂの蛍光を受光ユニット４２が受光することにより、計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）が得られる。
【００７８】
このとき、照射位置Ｓ１から蛍光体１０２Ａまでの励起光の伝播距離が、図９（Ａ）における照射位置Ｓ０から蛍光体１０２Ａまでの励起光の伝播距離よりも短くなる。これにより、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）と比較して、計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）に含まれる蛍光体１０２Ａから発せられる蛍光成分が多くなる。
【００７９】
さらに、図９（Ｃ）に示されるように、照射位置Ｓ２へ励起光が照射され、これにより発せられた蛍光体１０２Ａ及び１０２Ｂの蛍光を受光ユニット４２が受光することにより、計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）が得られる。
【００８０】
このとき、照射位置Ｓ２から蛍光体１０２Ｂまでの励起光の伝播距離が、図９（Ａ）における照射位置Ｓ０から蛍光体１０２Ｂまでの励起光の伝播距離よりも短くなる。これにより、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）と比較して、計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）に含まれる蛍光体１０２Ｂから発せられる蛍光成分が多くなる。
【００８１】
光計測装置１４は、計測対象をマウス１２としたときに、照射位置を変えて、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を取得し、データ処理装置１６へ出力する。
【００８２】
データ処理装置１６では、この計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を用いて、計測面２２Ａに隣接した蛍光体１０２から発せられた蛍光成分を除いた計測データ（以下、計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）とする）を求める（計測データの補正）。また、データ処理装置１６は計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を用いて蛍光の濃度分布の再構成を行う。
【００８３】
照射位置Ｓ０及び照射位置Ｓ０を挟んで対称となる照射位置Ｓ１、Ｓ２に励起光を照射して得られる計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）から、計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を得るときには、例えば、以下の演算式（式（１））を用いることができる。
【００８４】
Ｄ’（ｘ、θ、ｍ）＝２Ｄ（ｘ、θ、ｍ）−ｋ｛Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）＋Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）｝ ・・・（１）
このときのｋは補正係数であり、この補正係数ｋを予め適切に設定することにより、ノイズとなる蛍光成分を除いた計測データが得られる。
【００８５】
データ処理装置１６は、補正された計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）に基づいて断層画像の再構成を行っている。なお、第１の実施の形態では、データ処理装置１６において計測データの補正を行うものとして説明するが、これに限らず、光計測装置１４の制御部６０が補正を行うものであってもよい。
【００８６】
第１の実施の形態では、マウス１２の体内に投与する蛍光標識剤が発する蛍光に対する光学的特性値として吸収係数μａ、等価散乱係数μｓ’が設定され、データ処理装置１６に記憶されている。データ処理装置１６は、予め設定された光学特性値及び計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）に基づいて、光拡散方程式を用いた順問題計算によって蛍光強度を演算する。また、データ処理装置１６では、演算された蛍光強度と計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）から得られる蛍光強度の差分を評価する。
【００８７】
さらに、データ処理装置１６では、光拡散方程式の逆問題計算を行うことにより、上記評価結果から得られる差分を減少させるように蛍光強度から蛍光体の濃度分布に基づく吸収係数を更新し、更新された蛍光標識剤の濃度分布に基づく光学特性値を用いて蛍光強度の演算が行う。
【００８８】
データ処理装置１６では、蛍光の強度の更新と評価を繰り返すことにより、例えば、演算された蛍光強度と計測データとが一致したと評価されると、そのときの蛍光標識剤の濃度分布に基づく光学特性値から光断層情報である蛍光の濃度分布（強度分布）を生成し、この光断層情報に基づいて光断層画像の再構成を行う。なお、光断層画像の再構成は、蛍光標識剤の蛍光強度を計測し、これにより得られる計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）に基づいて光輸送方程式ないし光拡散方程式に基づいた演算結果を用いる構成であれば任意の構成を適用することができる。
【００８９】
以下に、第１の実施の形態に係る光断層計測システム１０での処理を説明する。
【００９０】
第１の実施の形態に係る光断層システム１０のデータ処理装置１６では、計測データの補正に用いる補正係数ｋが予め設定されており、この補正係数ｋ及び計測データにＤ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）に基づいて計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を補正し、計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を取得する。また、データ処理装置１６は補正した計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を用いて断層画像の再構成を行う。まず、補正係数ｋの設定の一例を説明する。
【００９１】
（補正係数ｋの設定）
補正係数ｋの設定は、マウス１２と同様の異方性散乱媒質のシミュレーションモデル１００Ａを用いたシミュレーションによって行う。
【００９２】
図１０（Ａ）に示されるように、このシミュレーションモデル１００Ａでは予め設定されている位置に蛍光体１０２（１０２Ａ、１０２Ｂ）を設けている。シミュレーションモデル１００Ａは、等価散乱係数μｓ’＝１．０、吸収係数μａ＝０．０５とし、蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂ及び蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂの間隔をシミュレーションモデル１００Ａの断面間隔の２倍としている。
【００９３】
ここで、シミュレーションモデル１００Ａにおいて、励起光の照射位置を照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２と変更し、照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２における計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を演算により求める。
【００９４】
このときに、蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂの発する蛍光成分の影響を受けていない場合の計測データＤ’’（ｘ、θ、ｍ）（真値）、蛍光体１０２Ａ、１０２Ｂの発する蛍光成分を含めた計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）（補正なし）を算出する。
【００９５】
図１０（Ｂ）には、シミュレーションモデル１００Ａに対する演算結果を示している。なお、図１０（Ｂ）では、Ｄ’（ｘ、θ、ｍ）を実線で示し、Ｄ０（ｘ、θ、ｍ）を破線で示しており、Ｄ’（ｘ、θ、ｍ）の最大値を基準として正規化を行っている。
【００９６】
ここで、上記（１）式を用いて計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）の補正を行う場合、補正係数ｋは以下の（２）式によって与えられる。
【００９７】
ｋ＝｛２Ｄ０（ｘｎ、θｐ、ｍ）−Ｄ’’（ｘｎ、θｐ、ｍ）｝／｛Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）＋Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）｝ ・・・（２）
なお、ｎ、ｐは変数であり、ｎには任意のｘ方向の移動距離１〜１５が、ｐには任意の回転角度１〜１２が入る。
【００９８】
補正した計測データを計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）としたとき、必要とする補正係数ｋは、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を計測データＤ’’（ｘ、θ、ｍ）に近似させるものであり、例えば、少なくとも計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）の何れか一つがＤ’’（ｘ、θ、ｍ）に重なるようにするものである。
【００９９】
こｋで、補正係数ｋの誤差を最小とするためには、｛Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）＋Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）｝が大きいことが好ましい。
【０１００】
Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）＋Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）＝ｍａｘ｛Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）＋Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）｝とする。すなわち、計測データＤ０（ｘｎ、θｐ、ｍ）の全て（移動位置ｘ（１５）×回転位置θ（１２）×受光ユニット４２（１１）＝１９８０通り）のうちで｛Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）＋Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）｝が最大値となる計測データとする。これにより、特定される（ｘｎ、θｐ、ｍ）に対する計測データＤ０（ｘｎ、θｐ、ｍ）、Ｄ１（ｘｎ、θｐ、ｍ）、Ｄ２（ｘｎ、θｐ、ｍ）を用いる。
【０１０１】
このようにして算出される補正係数ｋに基づいて計測データＤ０（ｘｎ、θｐ、ｍ）を補正した計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を図１０（Ｂ）に二点鎖線で示しており、Ｄ’’（ｘ、θ、ｍ）に近似したＤ’（ｘ、θ、ｍ）が得られる。なお、データ処理装置１６は、各受光ユニット４２の補正係数ｋを格納する。また、補正係数ｋを求める上記（２）式は一例であり、これに限られるものではない。
【０１０２】
図１１には、第１の実施の形態に係る光計測装置１４における蛍光の計測処理の一例を示す。光計測装置１４では、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）、計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）を取得する。
【０１０３】
このフローチャートは、マウス１２を収容した検体ホルダ３０が装填されることにより開始され、ステップ２００では、スライダ５６を作動することにより、マウス１２の所定の移動位置ｘ（図３の移動位置ｘ１〜ｘ１５まで順に計測するものとし、最初は移動位置ｘ１とする）に計測面２２Ａがくるように検体ホルダ３０を移動する。次に、ステップ２０２では、計測ヘッド部２２の枠体２６を予め設定された回転位置θ（回転位置θ１〜θ１２まで順に計測するものとし、最初は回転位置θ１とする）に配置する。さらに、ステップ２０４では、アクチュエータ１１０を作動して照射位置Ｓ２に励起光が照射されるように光源ユニット４０を移動する。
【０１０４】
次のステップ２０６では、光源ユニット４０を作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射する。この後のステップ２０８では、励起光に応じて検体ホルダ３０から放出される蛍光を受光ユニット４２によって順に受光するように制御する（ｍ１〜ｍ１１まで順に計測するものとし、最初はｍ１とする）。
【０１０５】
これにより、ステップ２１０では、制御された受光ユニット４２で受光している光量に応じた計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）を取得し、ステップ２１２では、取得した計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）をデータ処理装置１６へ出力する。
【０１０６】
次のステップ２１４では、全ての受光ユニット４２の計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）を出力したか否かを確認し、出力していない受光ユニット４２があれば（ｍ＜１１）、ステップ２１４で否定判定してステップ２０８へ移行し、次の受光ユニット４２による計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）の取得及び取得した当該データの出力を行う。
【０１０７】
また、全ての受光ユニット４２から計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２１４で肯定判定してステップ２１６へ移行し、光源ユニット４０の作動を一時停止する。
【０１０８】
次のステップ２１８では、アクチュエータ１１０を作動して照射位置Ｓ０に励起光が照射されるように光源ユニット４０を移動する。
【０１０９】
次のステップ２２０、２２２において、光源ユニット４０を作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射し、励起光に応じて検体ホルダ３０から放出される蛍光を受光ユニット４２によって順に受光するように制御する（ｍ１〜ｍ１１まで順に計測するものとし、最初はｍ１とする）。
【０１１０】
これにより、ステップ２２４、２２６では、制御された受光ユニット４２で受光している光量に応じた計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を取得し、取得した計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）をデータ処理装置１６へ出力する。
【０１１１】
次のステップ２２８では、全ての受光ユニット４２の計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を出力したか否かを確認し、出力していない受光ユニット４２があれば（ｍ＜１１）、ステップ２２８で否定判定してステップ２２２へ移行し、次の受光ユニット４２による計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）の取得及び取得した当該データの出力を行う。
【０１１２】
また、全ての受光ユニット４２から計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２２８で肯定判定してステップ２３０へ移行し、光源ユニット４０の作動を一時停止する。
【０１１３】
次のステップ２３２では、アクチュエータ１１０を作動して照射位置Ｓ１に励起光が照射されるように光源ユニット４０を移動する。
【０１１４】
次のステップ２３４、２３６において、光源ユニット４０を作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射し、励起光に応じて検体ホルダ３０から放出される蛍光を受光ユニット４２によって順に受光するように制御する（ｍ１〜ｍ１１まで順に計測するものとし、最初はｍ１とする）。
【０１１５】
これにより、ステップ２３８、２４０では、制御された受光ユニット４２で受光している光量に応じた計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）を取得し、取得した計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）をデータ処理装置１６へ出力する。
【０１１６】
次のステップ２４２では、全ての受光ユニット４２の計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）を出力したか否かを確認し、出力していない受光ユニット４２があれば（ｍ＜１１）、ステップ２４２で否定判定してステップ２３６へ移行し、次の受光ユニット４２による計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）の取得及び取得した当該データの出力を行う。
【０１１７】
また、全ての受光ユニット４２から計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２４２で肯定判定してステップ２４４へ移行し、光源ユニット４０の作動を一時停止する。
【０１１８】
このようにして、移動位置ｘ、回転位置θ、各受光ユニット４２で計測した計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を出力すると、全ての回転位置θ（θ１〜θ１２）での計測が終了したか否かを確認し、終了していない場合（θ＜１２）、ステップ２４６で否定判定してステップ２０２へ移行し、次の回転位置θでの計測を開始する。また、全ての回転位置θでの計測が終了するとステップ２４６で肯定判定してステップ２４８へ移行する。
【０１１９】
このステップ２４８では、全ての移動位置ｘ（ｘ１〜ｘ１５）での計測が終了したか否かを確認し、終了していない場合（ｘ＜１５）、ステップ２４８で否定判定してステップ２００へ移行し、次の移動位置ｘでの計測を開始する。
【０１２０】
また、全ての移動位置ｘ（ｘ１〜ｘ１５）での計測が終了した場合、ステップ２４８で肯定判定して、計測処理を終了する。なお、計測処理が終了すると、光計測装置１４では、スライダ５６を作動させて検体ホルダ３０を装填位置へ戻す。
【０１２１】
これにより、光計測装置１４では、全移動位置ｘ１〜ｘ１５及びそれぞれの移動位置における全回転位置θ１〜θ１２において、各受光ユニット４２により計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）がデータ処理装置１６へ出力される。
【０１２２】
図１２には、光計測装置１４から出力された計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）に基づいた、データ処理装置１６での蛍光の濃度分布の再構成処理の概略を示している。
【０１２３】
このフローチャートは、例えば、光計測装置１４での計測処理を並行して実行され、最初のステップ２５０では、光計測装置１４から出力される計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を読み込み、ステップ２５２では、読み込んだ計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）をＨＤＤ７８Ｄ等のメモリに格納する。
【０１２４】
また、ステップ２５４では、全ての計測位置ｘ及び回転位置θにおける計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）が格納されたか否かを確認し、肯定判定されることにより、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）の読み込み／格納を終了する。
【０１２５】
次のステップ２５６では、上記式（１）を用いて計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）の補正処理を行い、計測データＤ’（ｘｎ、θｐ、ｍ）を取得する。この後、所定のタイミング（再構成処理の指示）で、ステップ２５６が実行される。
【０１２６】
ここで、ステップ２５６では、格納している計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）及び予め設定されている補正係数ｋに基づいて、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）の補正を行い、これにより補正した計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）を取得する。このときに、前記式（１）を用いる。
【０１２７】
これにより、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）からノイズとなっている蛍光成分を除去した計測データＤ’（ｘ、θ、ｍ）が得られ、この後、ステップ２５８へ移行して、データ処理装置１６は補正したＤ’（ｘ、θ、ｍ）に基づいて蛍光の濃度分布の再構成を行う。
【０１２８】
次のステップ２５８では、補正された計測データＤ’（ｘｎ、θｐ、ｍ）を用いて、マウス１２の断層画像の再構成処理を行う。このとき、再構成処理としては公知の手法を適用することが可能である。
【０１２９】
このように、光断層計測システム１０では、計測面２２Ａ上を除く蛍光標識剤が発せられる蛍光成分をノイズとして除去するので高精度で蛍光分布の再構成を行うことができる。
【０１３０】
〔第２の実施の形態〕
次に第２の実施の形態を説明する。なお、第２の実施の形態は基本的構成が第１の実施の形態と同じであって、第２の実施の形態において第１の実施の形態と同等の構成には、同じ符号を付与してその説明を省略する。第２の実施の形態では、第１の実施の形態に係る光源ユニット４０に換えて基準光源としての光源ユニット４０Ａ、第１の光源としての光源ユニット４０Ｂ、第２の光源としての光源ユニット４０Ｃが用いられる。
【０１３１】
図１３に示すように、枠体２６の一面には支軸２６Ａが設けられている。この支軸２６Ａは枠体２６からｘ軸方向に突設されており、支軸２６Ａに光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが取り付けられ、この光源ユニット４０Ａを挟んで取り付けられている。このとき、光源ユニット４０Ａは検体ホルダ３０の周面の照射位置Ｓ０へ励起光を照射し、光源ユニット４０Ｂは照射位置Ｓ１へ励起光を照射し、光源ユニット４０Ｃは照射位置Ｓ２へ励起光を照射する。
【０１３２】
図１４に示されるように、光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃには、発光素子６８が設けられており、制御部６０には、光源ユニット４０Ａの発光素子６８を駆動する発光駆動回路７０Ａ、光源ユニット４０Ｂの発光素子６８を駆動する発光駆動回路７０Ｂ、及び光源ユニット４０Ｃの発光素子６８を駆動する発光駆動回路７０Ｃを備えている。発光駆動回路７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃは、コントローラ６２に接続されている。これにより、光計測装置１４Ａでは、コントローラ６２により光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの発光が制御される。
【０１３３】
すなわち、光計測装置１４Ａには、照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２のそれぞれに対応して光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを設けた構成となっている。なお、第２の実施の形態では、照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２に対応して個別に光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを設けているが、これに限らず、それぞれが照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２へ励起光を照射する複数の発光素子６８が設けられた一つの光源を用いてもよい。以上により、第２の実施の形態では、光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを用いることにより、励起光の照射位置を変えて、蛍光の計測を行う。
【０１３４】
次の第２の実施の形態に係る光計測装置１４Ａの作用を説明する。
図１５には、第２の実施の形態に係る光計測装置１４Ａにおける蛍光の計測処理の一例を示す。なお、本フローチャートにおいて、第１の実施の形態における蛍光の計測処理（図１１）と同一のステップには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３５】
このフローチャートは、マウス１２を収容した検体ホルダ３０が装填されることにより開始され、ステップ２００では、スライダ５６を作動することにより、マウス１２の所定の移動位置ｘ（図３の移動位置ｘ１〜ｘ１５まで順に計測するものとし、最初は移動位置ｘ１とする）に計測面２２Ａがくるように検体ホルダ３０を移動する。次に、ステップ２０２では、計測ヘッド部２２の枠体２６を予め設定された回転位置θ（回転位置θ１〜θ１２まで順に計測するものとし、最初は回転位置θ１とする）に配置する。
【０１３６】
さらに、ステップ３００では、照射位置Ｓ０に励起光が照射されるように光源ユニット４０Ａを作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射する。
【０１３７】
次のステップ２２２、２２４、２２６では、励起光に応じて検体ホルダ３０から放出される蛍光を受光ユニット４２によって順に受光するように制御し（ｍ１〜ｍ１１まで順に計測するものとし、最初はｍ１とする）、制御された受光ユニット４２で受光している光量に応じた計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を取得して、この計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）をデータ処理装置１６へ出力する。
【０１３８】
次のステップ２２８では、全ての受光ユニット４２の計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）を出力したか否かを確認し、出力していない受光ユニット４２があれば（ｍ＜１１）、ステップ２２８で否定判定してステップ２２２へ移行し、次の受光ユニット４２による計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）の取得及び取得した当該データの出力を行う。一方、全ての受光ユニット４２から計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２２８で肯定判定してステップ３０２へ移行し、光源ユニット４０Ａの作動を停止する。
【０１３９】
次のステップ３０４では、照射位置Ｓ１に励起光が照射されるように光源ユニット４０Ｂを作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射する。
【０１４０】
この後、ステップ２３６、２３８、２４０、２４２を繰り返し、全ての受光ユニット４２から計測データＤ１（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２４２で肯定判定してステップ３０６へ移行し、光源ユニット４０Ｂの作動を停止する。
【０１４１】
次のステップ３０８では、照射位置Ｓ２に励起光が照射されるように光源ユニット４０Ｃを作動して検体ホルダ３０に向かって励起光を照射する。
【０１４２】
この後、ステップ２０８、２１０、２１２、２１４を繰り返し、全ての受光ユニット４２から計測データＤ２（ｘ、θ、ｍ）が出力されると、ステップ２１４で肯定判定してステップ３１０へ移行し、光源ユニット４０Ｃの作動を停止する。
【０１４３】
このようにして、移動位置ｘ、回転位置θ、各受光ユニット４２で計測した計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を出力すると、全ての回転位置θ（θ１〜θ１２）での計測が終了したか否かを確認し、終了していない場合（θ＜１２）、ステップ２４６で否定判定してステップ２０２へ移行し、次の回転位置θでの計測を開始する。また、全ての回転位置θでの計測が終了するとステップ２４６で肯定判定してステップ２４８へ移行する。
【０１４４】
このステップ２４８では、全ての移動位置ｘ（ｘ１〜ｘ１５）での計測が終了したか否かを確認し、終了していない場合（ｘ＜１５）、ステップ２４８で否定判定してステップ２００へ移行し、次の移動位置ｘでの計測を開始する。
【０１４５】
また、全ての移動位置ｘ（ｘ１〜ｘ１５）での計測が終了した場合、ステップ２４８で肯定判定して、計測処理を終了する。なお、計測処理が終了すると、光計測装置１４では、スライダ５６を作動させて検体ホルダ３０を装填位置へ戻す。
【０１４６】
〔光源ユニットの別の形態〕
なお、上記第１の実施の形態では励起光の照射位置を照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２へ変更するのにアクチュエータ１１０を用いて光源ユニット４０をｘ方向に並行移動させ、第２の実施の形態では３つの光源ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを備えて切り換えるようにしたが、励起光の照射位置を変更する構成はこれらに限るものではない。
【０１４７】
例えば、図１６にはその一例を示しており、照射位置に応じて光軸を傾斜するように光源ユニット４０を揺動する等の構成を適用することができる。枠体２６の一方の面には第１の実施の形態におけるアクチュエータ１１０に換えてアクチュエータ１１０Ａが取り付けられている。このアクチュエータ１１０Ａに光源ユニット４０Ｄが支持されている。アクチュエータ１１０Ａは、光源ユニット４０Ｄが発する励起光の光軸を矢印ｘ方向へ異動するように光源ユニット４０Ｄを揺動する。これにより、光源ユニット４０Ｄから発せられる励起光の照射位置を照射位置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２のそれぞれに変更可能としている。
【０１４８】
このように構成した場合においても、計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）を得ることができ、この計測データＤ０（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ１（ｘ、θ、ｍ）、Ｄ２（ｘ、θ、ｍ）に基づいて蛍光の濃度分布の再構成を行うことができる。
【０１４９】
なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の構成を限定するものではない。
【０１５０】
例えば、マウス１２（検体ホルダ３０）の前方散乱領域が狭いため、励起光の各照射位置へ垂直に励起光を照射していなくても特段の問題は生じない。
【０１５１】
なお、生体内では光が３次元的に散乱するため、隣接断層面上の蛍光体分布とのクロストークにより、再構成精度の信頼性が低下するという問題を解決する一つの方法として時間分解計測法がある。時間的に幅の狭い光パルスを光散乱媒質に入射し、物質内部を伝播してきた光パルス波形の時間的な広がりを計測し、その時間プロファイルから伝播距離を得る。すなわち、隣接断層面からの蛍光成分が推定できるが、時間分解計測法は高い時間分解能が必要であり、極短光のため感度やＳ／Ｎの点で不利となる。簡便さや低コスト化の解決策にはならない。
【０１５２】
これに対して、光断層計測システム１０では、演算負荷の少なくかつ低コストで、再構成するときの画像精度の低下を低減することができる。
【符号の説明】
【０１５３】
１０ 光断層計測システム
１２ マウス（生体、計測対象）
１４、１４Ａ 光計測装置
１６ データ処理装置（補正手段、再構成手段）
２２ 計測ヘッド部
２２Ａ 計測面
３０ 検体ホルダ（計測対象）
６０ 制御部（取得手段）
４０ 光源ユニット（照射手段、光源）
４０Ａ〜４０Ｃ 光源ユニット（照射手段、第１の光源〜第３の光源）
４２ 受光ユニット（受光手段）
５６ スライダ（計測位置移動手段）
１１０ アクチュエータ（変更手段、移動手段）
１１０Ａ アクチュエータ（変更手段、揺動手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象とする生体の体長方向に光軸が交差するように配置された光源から前記計測対象へ励起光を照射する照射手段と、
前記計測対象の体長方向に交差する計測面に光軸が沿うように配置され、前記励起光に応じて前記計測対象内の蛍光標識剤から発せられて計測対象の表面から放出される蛍光を受光する受光手段と、
前記照射手段による前記計測対象への前記励起光の照射位置を、前記計測面上の基準位置、並びに前記体長方向に沿って前記基準位置を挟んだ第１及び第２の位置に変更する変更手段と、
前記基準位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた基準データ、前記第１の照射位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた第１データ、及び、前記第２の照射位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた第２データを取得する取得手段と、
前記第１データ及び前記第２データに基づいて、前記計測面上から外れた前記蛍光標識剤から発せられる蛍光成分を除去するように前記基準データを補正する補正手段と、
を含む光断層計測装置。
【請求項２】
前記変更手段は、前記第１及び第２の照射位置が、前記計測面を挟んで対称となるように前記励起光の照射位置を変更する請求項１に記載の光断層計測装置。
【請求項３】
前記照射手段が、前記基準位置へ前記励起光を照射する基準光源、前記第１の照射位置へ前記励起光を照射する第１の光源、及び、前記第２の照射位置へ前記励起光を照射する第２の光源を含み、
前記変更手段が、前記基準光源、前記第１及び第２の光源を選択的に作動させる、
請求項１又は請求項２に記載の光断層計測装置。
【請求項４】
前記光源を前記計測対象の体長方向に移動する移動手段を含み、
前記変更手段が、前記移動手段により前記光源を移動して、前記基準位置、前記第１の照射位置及び前記第２の照射位置へ前記励起光を照射する、
請求項１又は請求項２に記載の光断層計測装置。
【請求項５】
前記前記光源から発せられる前記励起光の光軸を揺動する揺動手段を含み、
前記変更手段が、前記揺動手段により前記励起光の光軸を、前記基準位置、前記第１の照射位置及び前記第２の照射位置へ向ける、
請求項１又は請求項２に記載の光断層計測装置。
【請求項６】
前記補正手段により補正された前記基準データを前記受光手段による計測データとして、該計測データに基づいて前記計測対象内の蛍光の濃度分布を再構成する再構成手段を、さらに含む請求項１から請求項５の何れか１項記載の光断層計測装置。
【請求項７】
前記照射手段と前記受光手段とを一体で前記計測対象の体長方向に沿って移動することにより前記計測面を移動する計測位置移動手段を、さらに含む請求項１から請求項６の何れか１項記載の光断層計測装置。
【請求項１】
計測対象とする生体の体長方向に光軸が交差するように配置された光源から前記計測対象へ励起光を照射する照射手段と、
前記計測対象の体長方向に交差する計測面に光軸が沿うように配置され、前記励起光に応じて前記計測対象内の蛍光標識剤から発せられて計測対象の表面から放出される蛍光を受光する受光手段と、
前記照射手段による前記計測対象への前記励起光の照射位置を、前記計測面上の基準位置、並びに前記体長方向に沿って前記基準位置を挟んだ第１及び第２の位置に変更する変更手段と、
前記基準位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた基準データ、前記第１の照射位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた第１データ、及び、前記第２の照射位置に前記励起光が照射されたときに前記受光手段により受光された前記蛍光の光量に応じた第２データを取得する取得手段と、
前記第１データ及び前記第２データに基づいて、前記計測面上から外れた前記蛍光標識剤から発せられる蛍光成分を除去するように前記基準データを補正する補正手段と、
を含む光断層計測装置。
【請求項２】
前記変更手段は、前記第１及び第２の照射位置が、前記計測面を挟んで対称となるように前記励起光の照射位置を変更する請求項１に記載の光断層計測装置。
【請求項３】
前記照射手段が、前記基準位置へ前記励起光を照射する基準光源、前記第１の照射位置へ前記励起光を照射する第１の光源、及び、前記第２の照射位置へ前記励起光を照射する第２の光源を含み、
前記変更手段が、前記基準光源、前記第１及び第２の光源を選択的に作動させる、
請求項１又は請求項２に記載の光断層計測装置。
【請求項４】
前記光源を前記計測対象の体長方向に移動する移動手段を含み、
前記変更手段が、前記移動手段により前記光源を移動して、前記基準位置、前記第１の照射位置及び前記第２の照射位置へ前記励起光を照射する、
請求項１又は請求項２に記載の光断層計測装置。
【請求項５】
前記前記光源から発せられる前記励起光の光軸を揺動する揺動手段を含み、
前記変更手段が、前記揺動手段により前記励起光の光軸を、前記基準位置、前記第１の照射位置及び前記第２の照射位置へ向ける、
請求項１又は請求項２に記載の光断層計測装置。
【請求項６】
前記補正手段により補正された前記基準データを前記受光手段による計測データとして、該計測データに基づいて前記計測対象内の蛍光の濃度分布を再構成する再構成手段を、さらに含む請求項１から請求項５の何れか１項記載の光断層計測装置。
【請求項７】
前記照射手段と前記受光手段とを一体で前記計測対象の体長方向に沿って移動することにより前記計測面を移動する計測位置移動手段を、さらに含む請求項１から請求項６の何れか１項記載の光断層計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１７９９０３（Ｐ２０１１−１７９９０３Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２９９４（Ｐ２０１０−４２９９４）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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