被検体情報取得装置およびその制御方法
【課題】光音響撮影において、撮影指定領域を音響波探触子が走査する際の走査効率を向上させる技術を提供する。
【解決手段】被検体から伝播する音響波を受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置であって、探触子と、被検体の保持部材と、探触子を保持部材に沿って第一の方向および第二の方向に移動させる走査手段と、被検体における特性情報を取得する指定領域を受け付ける領域指定手段と、指定領域の特性情報を取得するための走査軌道を少なくとも決定する情報処理手段とを有し、情報処理手段は、第一の方向を主走査方向として第二の方向を副走査方向とした場合の走査領域における走査軌道と、第二の方向を主走査方向として第一の方向を副走査方向とした場合の走査領域における走査軌道のうち、走査領域における走査時間が短くなるほうを走査軌道とする被検体情報取得装置を用いる。
【解決手段】被検体から伝播する音響波を受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置であって、探触子と、被検体の保持部材と、探触子を保持部材に沿って第一の方向および第二の方向に移動させる走査手段と、被検体における特性情報を取得する指定領域を受け付ける領域指定手段と、指定領域の特性情報を取得するための走査軌道を少なくとも決定する情報処理手段とを有し、情報処理手段は、第一の方向を主走査方向として第二の方向を副走査方向とした場合の走査領域における走査軌道と、第二の方向を主走査方向として第一の方向を副走査方向とした場合の走査領域における走査軌道のうち、走査領域における走査時間が短くなるほうを走査軌道とする被検体情報取得装置を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、光を使用して生体画像を撮影する技術に関して多くの提案がなされており、その中の１つに光音響撮影装置がある。光音響撮影装置は、特に皮膚がんや乳がんの診断での有用性が示されており、同診断で従来使用されてきた超音波診断装置、Ｘ線装置、ＭＲＩ装置などに代わる医療機器としての期待が高まっている。可視光や近赤外光等の計測光を生体組織に照射すると、生体内部の光吸収物質、特に血液中のヘモグロビン等の物質が、計測光のエネルギーを吸収して瞬間的に膨張した結果、音響波が発生することが知られている。この現象を光音響効果といい、発生した音響波を光音響波とも呼ぶ。光音響撮影装置では、この光音響波を計測することで生体組織の情報を可視化する。このような光音響効果を利用した断層撮影の技術を光音響トモグラフィー（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＰＡＴ）とも呼ぶ。この光音響撮影の技術により、光エネルギー吸収密度分布、即ち生体内の光吸収物質の密度分布を定量的に、また３次元的に計測することができる。
【０００３】
一般に、乳腺科における乳がん診断では、触診や上述した複数のモダリティを使用した結果に基づいて、総合的に良悪性診断が行われる。また光音響撮影装置は、診断画像の撮像に光を用いることで無被爆、非侵襲での画像診断が可能なため、患者負担の点で大きな優位性を有しており、繰り返し診断することが難しいＸ線装置に代わり、乳がんのスクリーニングや早期診断での活用が期待される。
【０００４】
乳がん撮影を行う光音響撮影装置では、保持板で被検体を保持しながら光源と音響波探触子を保持板に沿って走査して被検体の３次元の光音響波画像を得る。このときの撮影時間は、光音響波を取得するまでの時間を含んでいる。また、光音響波を取得するまでは、被検体を拘束し負担を強いる必要がある。この負担を軽減するため、診断のために必要な領域のみを撮影したいという要求がある。この要求を解決するため、ユーザが撮影する領域を指定できるだけでなく、ユーザが詳細に必要な領域を高分解能な狭領域として指定し、通常の画像で十分な領域を低分解能な広領域と指定して、低分解能画像に高解像画像を合成表示する技術がある。これにより、お互いの位置関係を容易かつ視覚的に認識できる。更には、位置姿勢検出器を搭載し、狭領域の走査と広領域の走査時の音響波探触子の位置及び姿勢を求め、狭領域を変更しても、低分解能画像に高解像画像を正しい位置に自動で合成できる技術がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５２３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来技術では、ユーザにより指定された撮影領域（撮影指定領域）を効率的に走査する走査軌道を算出する手段はなかった。そのため、音響波探触子を走査して光音響波を取得する光音響撮影装置の撮影において、撮影指定領域を効率的に走査して撮影することが課題となっている。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、光音響撮影において、撮影指定領域
を音響波探触子が走査する際の走査効率を向上させる技術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】
【０００８】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、被検体から伝播する音響波を受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置であって、音響波を受信する探触子と、前記被検体を保持する保持部材と、前記探触子を、前記保持部材に沿って、第一の方向および前記第一の方向に交差する第二の方向に移動させる走査手段と、前記被検体における前記特性情報を取得するための領域である指定領域の情報を受け付ける領域指定手段と、前記指定領域の特性情報を取得するために必要な前記探触子の走査領域における走査軌道を少なくとも決定する情報処理手段と、を有し、前記情報処理手段は、前記第一の方向を、前記探触子が音響波を受信しつつ移動する方向である主走査方向とし、前記第二の方向を、前記探触子が音響波を受信しない副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、前記第二の方向を前記主走査方向として前記第一の方向を前記副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、のうち、前記走査領域における走査時間が短くなるほうの走査軌道を、前記探触子の走査軌道とすることを特徴とする被検体情報取得装置である。
【０００９】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、保持部材によって保持された被検体から伝播する音響波を探触子により受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、走査手段が、前記探触子を、前記保持部材に沿って、第一の方向および前記第一の方向に交差する第二の方向に移動させる走査ステップと、領域指定手段が、前記被検体における前記特性情報を取得するための領域である指定領域の情報を受け付ける領域指定ステップと、情報処理手段が、前記指定領域の特性情報を取得するために必要な前記探触子の走査領域における走査軌道を少なくとも決定する情報処理ステップと、を有し、前記情報処理ステップでは、前記第一の方向を、前記探触子が音響波を受信しつつ移動する方向である主走査方向とし、前記第二の方向を、前記探触子が音響波を受信しない副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、前記第二の方向を前記主走査方向として前記第一の方向を前記副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、のうち、前記走査領域における走査時間が短くなるほうの走査軌道が、前記探触子の走査軌道とされることを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光音響撮影において、撮影指定領域を音響波探触子が走査する際の走査効率を向上させる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光音響波撮影装置の構成を示す図。
【図２】Ｘ方向を主走査方向とした場合の探触子の走査軌道を示す図。
【図３】撮影指定領域内の探触子の走査軌道を示すフローチャート。
【図４】撮影指定領域内の探触子の走査軌道を示す図。
【図５】Ｙ方向を主走査方向とした場合の探触子の走査軌道を示す図。
【図６】走査軌道を算出するフローチャート。
【図７】撮影指定領域の設定画面の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について詳説する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されるものではない。本発明において、音響波とは、音波、超音波、光音響波、光超音波と呼ばれる弾性波を含み、受信器（探触子）は、被検体内を伝播した音響波を受信する。本発明の被検体情報取得装置とは、被検体に光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体内の特性情報を取得する光音響
効果を利用した装置を含む。光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体内の特性情報とは、光照射によって生じた音響波の初期音圧や、あるいは、初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度や、吸収係数、組織を構成する物質の濃度等を反映した被検体情報を示す。物質の濃度とは、例えば、酸素飽和度やオキシ・デオキシヘモグロビン濃度などである。また、特性情報としては、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の特性を示す分布情報として取得しても良い。つまり、吸収係数分布や酸素飽和度分布等の分布情報を画像データとして取得しても良い。
【００１３】
以下の説明においては、被検体情報取得装置の代表例として、かかる光音響効果を利用した光音響撮影装置について説明する。
なお、本発明において撮影とは、被検体からの音響波を受信し、被検体の特性情報を３次元画像データ等の形式で取得することを示す。撮影領域とは、被検体内の特性情報を取得する領域であり、３次元画像等を生成する領域のことである。特に、ユーザにより撮影領域として指定された領域のことを、撮影指定領域とも呼ぶ。
【００１４】
また、本発明の被検体情報取得装置は、被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した反射波を受信して、被検体内の特性情報を取得する超音波エコー技術を利用した装置であってもよい。この超音波エコー技術を利用した装置の場合、取得される特性情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。
【００１５】
［実施形態］
本発明の光音響撮影装置を用いる実施形態を図に従って説明する。図１に示す通り、本実施形態の光音響撮影装置は、光音響波信号計測部１００と光音響波情報処理部１０１から構成される。光音響波信号計測部１００は、被検体を保持する保持板１００１Ａ、１００１Ｂ、計測光を発生させる光源１００２、発生した計測光を所望の形態にする光学装置１００３を有する。光音響波信号計測部１００はさらに、光照射により生じ、被検体を伝播する光音響波を検出する音響波探触子（以下は、探触子とも表記する）を含む検出装置１００４、光源１００２と光学装置１００３と検出装置１００４を制御する計測制御部１００５を有する。
【００１６】
また、光音響波情報処理部１０１は、ユーザによる撮影領域の指定を受け付ける撮影領域指定部１０１１、効率的に走査する走査軌道を算出する走査軌道算出部１０１２、撮影データから光音響波画像の生成を行う画像生成部１０１３を有する。光音響波情報処理部１０１はさらに、撮影領域指定部１０１１と走査軌道算出部１０１２と画像生成部１０１３を制御する情報処理制御部１０１４、光音響波画像等を表示する表示部１０１５を有する。
【００１７】
図１において撮影対象の被検体１００６は、これを両側から圧迫固定する保持板１００１に固定される。保持部を成す保持板１００１は、１００１Ａと１００１Ｂの２枚１対で構成され、保持間隙と圧力を変更するために、図示しない保持機構によって保持位置を制御される。保持板１００１Ａと１００１Ｂを区別する必要がない場合には、まとめて保持板１００１と表記する。保持板１００１で被検体を挟むことで装置に固定し、被検体１００６が動くことによる計測誤差を低減できる。また、計測光の浸達深度に合わせて、被検体１００６を光音響の計測に適した厚さに調整することができる。保持板１００１は、計測光の光路上に位置するため、計測光に対して高い透過率を有すると同時に、特に保持板１００１は、検出波装置１００４内の計測部である探触子との音響整合性が高い部材であることが好ましい。例えば、超音波診断装置等で使用されているポリメチルペンテンなどの部材が使用される。保持板は、本発明の保持部材に相当する。
【００１８】
被検体１００６に照射される計測光は、光源１００２にて発生される。本実施形態では
、光源１００２は不図示の光源Ａと光源Ｂの二つの光源から成る。光源Ａと光源Ｂはそれぞれ異なる波長の光を発生する。光源１００２は、一般的に、近赤外領域に中心波長を有するパルス発光が可能な個体レーザ（例えば、Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−ＧａｒｎｅｔレーザやＴｉｔａｎｉｕｍ−Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ）が使用される。計測光の波長は、撮影対象とする被検体１００６内の光吸収物質（例えばヘモグロビンやグルコース、コレステロールなど）に応じて、５３０ｎｍから１３００ｎｍの間で選択される。例えば、撮影対象とする乳がん新生血管中のヘモグロビンは、一般的に６００ｎｍ〜１０００ｎｍの光を吸収し、一方、生体を構成する水の光吸収体は８３０ｎｍ付近で極小となるため、７５０ｎｍ〜８５０ｎｍで光吸収が相対的に大きくなる。また、ヘモグロビンの状態（酸素飽和度）により光の吸収率が変化するため、この変化を比較することで生体の機能的な変化も計測できる可能性がある。
【００１９】
なお、本実施形態においては、２つの光源の例を示しているが、単一もしくは３つ以上の光源を用いても良い。また、光源は通常、照射周波数が決まっている。これは、所望の強度のパルス光を継続的に照射するために、設計値として定められるが、照射周波数は、単位時間に伝える光音響測定の回数に影響するため、照射周波数が高いものほど、好ましい。本実施形態においては、光源Ａ、光源Ｂ共に、照射周波数を２０Ｈｚとする。なお、複数の波長の光を照射するために、複数の光源を用いずに、波長可変レーザを用いることも可能である。また、本発明においては、複数の波長の光を用いることに限定されず、単一の波長の光のみを用いる場合であっても適用できる。
【００２０】
光源１００２からの計測光を被検体１００６に所望の形状で照射するための光学装置１００３は、レンズ、ミラー、光ファイバー等の光学系と、保持板に対して走査する走査機構から構成されている。光学系は、光源１００２から発せられた計測光が被検体１００６に所望の形状で照射されれば、どのようなものを用いても構わない。
【００２１】
光源１００２で発生させた計測光を、光学装置１００３を介して被検体に照射すると、被検体内の光吸収体１００７が光を吸収し、光音響波１００８を放出する。この場合、光吸収体１００７が音源に該当する。
【００２２】
光吸収体１００７で生じた光音響波１００８を受信して電気信号に変換する検出装置１００４は、探触子と探触子を保持版に対して走査する走査機構から構成される。探触子は、光音響波１００８を検知し、電気信号に変換するものである。生体から発生する光音響波１００８は、１００ＫＨｚから１００ＭＨｚの超音波である。そのため、検出装置１００４には、上記の周波数帯を受信できる探触子が用いられる。圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、容量の変化を用いたトランスデューサなど光音響波を検知できるものであれば、どのような探触子を用いてもよい。本実施形態の探触子は、複数の受信素子が２次元的に配置されたものとする。このような２次元配列素子を用いることで、同時に複数の場所で光音響波を検出することができ、検出時間を短縮できるとともに、被検体の振動などの影響を低減できる。特に、本実施形態では、受信素子ピッチは縦横方向共に４ｍｍ間隔で受信素子配列は縦横方向共に２０素子が配列されているものとする。また、本実施形態においては、探触子の前面において被検体１００６を計測光で照射する。そのため、光学装置１００３と検出装置１００４を、被検体１００６を挟んで対向する位置に配置する。そして、その位置関係を保つように、光学装置１００３と検出装置１００４を連動させた走査制御がなされる。
【００２３】
計測制御部１００５は、検出装置１００４から得られた光音響波の電気信号を増幅し、アナログ信号（アナログの電気信号）からデジタル信号（デジタルの電気信号）に変換する。また、ノイズ低減のためのデジタル信号同士の積算処理や光源１００２、光学装置１００３、検出装置１００４の制御を行う。また、不図示のインターフェースを介して、計
測制御部１００５から、例えば情報処理制御部１０１４のような外部機器に光音響波信号（積算処理後のデジタル信号）を送信する。
積算処理は、被検体１００６の同じ個所の計測を繰り返し行い、加算平均処理を行うことでシステムノイズを低減して、光音響波信号のＳ／Ｎ比を向上するために行われる。具体的な例を説明する。探触子が有する複数の受信素子（ｍ個）のうちの一部のｌ個の受信素子（以下、第１〜第ｌ番目の受信素子とする）が、異なる時刻に被検体に対して同じ走査位置で音響波を受信した際に、第１〜第ｌ番目の受信素子が夫々出力する電気信号同士を積算する。ここでｍとｌは正の整数であり、ｌ＜ｍとする。この複数の電気信号の積算数（積算回数）によって、受信器の走査幅が決定する。走査幅が小さければ小さいほど、走査領域は重畳するので積算回数が増え、Ｓ／Ｎ比は向上することになる。
【００２４】
光源１００２の制御の内容としては、光源Ａ、光源Ｂの選択、レーザの照射タイミング等がある。光学装置１００３、検出装置１００４の制御については、光学装置１００３、検出装置１００４を適切な位置に移動させる等がある。詳細は後述するが、被検体に対して光学装置や検出装置を２次元走査して各走査位置で計測を行うことで、小型の探触子でも広い撮影領域に必要な光音響波を取得できるようになる。例えば、乳房撮影ではフルブレストの光音響波画像の撮影が可能になる。
【００２５】
光音響波情報処理部１０１は、光音響波信号計測部１００から受信した光音響波信号を元にした光音響波画像の生成と表示、指定した撮影領域からの効率的な走査軌道の
算出を行う。光音響波情報処理部１０１としては、パソコンやワークステーション等の、高性能な演算処理機能やグラフィックス表示機能を備える装置を用いることができる。
【００２６】
情報処理制御部１０１４は、信号計測部１００と同等のインターフェース（不図示）を有し、撮影データや、光音響波情報処理部１０１の制御命令などの送受信を行う。
【００２７】
受信した光音響波信号に基づいて、被検体の光学特性分布の情報を画像化して光音響波画像データを生成する画像生成部１０１３は、次のようなことを行うことができる。すなわち、生成した光音響波画像に対して、輝度の調整や歪補正などの各種補正処理を適用して、より好ましい情報を生成することもできる。ここで生成した光音響波画像は、表示部１０１５にて表示される。
【００２８】
撮影領域指定部１０１１は、マウスなどの入力手段によって、ユーザからの撮影領域の指定を受け付けるインターフェースである。入力手段はマウスやキーボードに限らず、ペンタブレットタイプのものや表示装置表面に取り付けたタッチパッドでもよい。撮影領域の指定については、被検体を圧迫保持する保持板に対して直交する方向に設置されたカメラ（不図示）によって撮影された画像を元に、撮影領域を指定できるようになっている。
【００２９】
走査軌道算出部１０１２は、詳細は後述するが、指定された撮影領域を効率的に走査する走査軌道を算出する。走査軌道算出部１０１３にて算出された走査軌道は、情報処理制御部１０１４を介して計測制御部１００５に送信される。
【００３０】
以上の構成を有する光音響撮影装置において、光音響効果に基づいて撮影することで、被検体の光学特性分布を画像化し、光音響波画像を提示することができる。なお、図１では、光音響波情報処理部を別々のハードウェア構成としているが、それぞれが有する機能を集約して、一体とする構成でも構わない。また、一部の構成、例えば表示部を外部のハードウェアとして設けても良い。
【００３１】
＜撮影領域の指定と走査領域＞
撮影領域の指定については、被検体を圧迫保持する保持板に対して略直交する方向に設
置されたカメラ（不図示）によって撮影された画像を元に、撮影領域を指定できるようになっている。保持板に直交する方向にカメラを設置できない場合は、画像補正によりユーザに見やすいような被検体の画像を合成しても良い。ユーザは、カメラ画像を参照しつつ、その内部である奥行き部分までを含めた３次元ボリュームデータが取得されることを想定して撮影領域を指定する。入力手段を経由した撮影領域の指定内容を装置が受信する。この撮影領域の３次元ボリュームデータを取得できるように、探触子は、保持板に沿って２次元的に走査することになる。これが走査領域となる。また、指定された領域を、カメラ画像の座標系から、装置座標系の走査領域に変換し、実物の被検体において対応する位置に探触子が走査されるように制御する。
【００３２】
＜撮影領域指定時の探触子走査＞
次に、撮影領域を撮影領域指定部１０１１で指定した場合の、探触子走査について説明する。
【００３３】
図２の概念図は、撮影領域を指定した場合の探触子の中心の走査軌道である。また、撮影を実施する方向を主走査方向、実施しない方向を副走査方向として、Ｘ方向を主走査方向とした場合を示してある。主走査方向に交差するＹ方向が副走査方向である。Ｘ方向は本発明の第一の方向に、Ｙ方向は本発明の第二の方向に相当する。
【００３４】
走査可能領域２００は、走査面上の走査可能な最大領域を表し、走査指定領域２０１は、指定された撮影領域に対応する走査面上の走査領域を表している。探触子の走査は、探触子初期位置２０２から走査指定領域の初期位置２０３まで移動（矢印２０４）する。続いて、走査指定領域２０１の全領域を主走査方向２０５Ａと副走査方向２０５Ｂに走査して光音響波計測を行う。ここで、詳細は後述するが、指定される撮影領域によっては、主走査方向と副走査方向が逆になる場合もある。続いて、走査終了位置２０６から音響波探触子初期位置２０２に移動（矢印２０７）する。
【００３５】
＜走査指定領域における走査軌道の詳細＞
次に、走査指定領域内の探触子走査の詳細を説明する。
ここで、本実施形態では、一画素あたりの電気信号の積算回数は４０回が設定されているものとする。本実施形態の場合は、探触子の素子数が縦横方向共に２０素子、積算回数が４０回設定なので、探触子を受信素子１素子分ずつ移動させて、１往路で２０回積算が行える（１復路でも同様に２０回積算が行える）。
【００３６】
ここで、探触子を主走査方向に移動させて光音響測定される領域を、ストライプと定義する。本実施形態では、一度の光源からの発光によって光音響波が取得できるサイズが、探触子の全素子領域のサイズである。実際には、光音響波計測が行われる領域は、奥行き方向を含む三次元領域であるが、特に断りがない限りは、前記光音響波計測が行われる領域を、探触子の走査と平行な面で切り出した平面をストライプと表記する。
【００３７】
光音響波計測の流れを示した図３のフローチャートを用いて、走査指定領域の探触子走査の詳細を説明する。
装置がユーザによる撮影領域の入力を受け付けて、探触子が走査指定領域初期位置２０３に移動後、光音響波計測が開始される。
【００３８】
ステップＳ３００では、次の計測ストライプが走査指定領域の最上部ストライプもしくは最下部ストライプ、即ち計測の最初もしくは最終ストライプであるかを判定する。
次の計測ストライプが最初もしくは最終ストライプであった場合（Ｓ３００＝Ｙ）、探触子は対象ストライプを２往復する（ステップＳ３０１からＳ３０３を２回繰り返す）。ステップＳ３０２では、光源を光源Ａに切り替えて１ストライプ（往路）の光音響波計測
が実施される。ステップＳ３０３では、光源を光源Ｂに切り替えて１ストライプ（復路）の光音響計測が実施される。ここで探触子が２往復するのは、本実施形態では光源Ａ、光源Ｂ共に積算回数が４０回に設定されており、１ストライプでの積算回数が、１往路または１復路でそれぞれ２０回だからである。
【００３９】
次に、ステップＳ３０４では、今計測したストライプが走査指定領域の最下部ストライプかを判定する。計測したストライプが最下部ストライプだった場合（Ｓ３０４＝Ｙ）、撮影指定領域の光音響波計測は終了となる。計測したストライプが最下部ストライプではなかった場合（Ｓ３０４＝Ｎ）、即ち最上部ストライプだった場合は、ステップＳ３０５に進み、探触子を、副走査方向に探触子サイズの半分だけ移動させる。ここで、探触子サイズの半分だけ移動するのは、撮影指定領域のすべての画素において、できる限り探触子の様々な受信素子で計測を実施させるためである。本実施形態では、１回の副走査方向の移動距離を探触子サイズの半分としたが、例えば、探触子サイズと同じ距離や、探触子サイズの２／３倍の距離だけ移動させても良い。
【００４０】
一方、本フローの開始後、計測ストライプが走査指定領域の最上部ストライプもしくは最下部ストライプではなかった場合は（Ｓ３００＝Ｎ）、ステップＳ３０６に進む。そして、光源を光源Ａに切り替えて１ストライプ（往路）の光音響波計測が実施される（ステップＳ３０６）。続いて、光源を光源Ｂに切り替えて１ストライプ（復路）の光音響波計測が実施される（ステップＳ３０７）。続いて、探触子が副走査方向に探触子サイズの半分だけ移動される（ステップＳ３０５）。ここで、１ストライプ毎に探触子サイズ半分だけ移動させているので、最上部もしくは最下部ストライプを除いては、１往復で光源Ａ、光源Ｂ共に積算回数が４０回に達する。
【００４１】
次に、図４を用いて、上述した走査軌道を概念的に詳述する。走査指定領域初期位置２０３から、最上部ストライプ４００の往路において光源Ａで光音響波信号計測を行い、最上部ストライプの復路４０１において光源Ｂで光音響波信号計測を行う。なお、ストライプの実際の高さは探触子初期位置２０３の高さ、すなわち探触子のＹ方向のサイズと一致するが、図４においては副走査方向において隣接するストライプ同士に重複部分があるため、その部分については後から走査したストライプを示している。
【００４２】
続いて、２往復目を行う（矢印４０２）。続いて、２ストライプ目から、（最下部−１）ストライプ目まで（４０３）について、往路は光源Ａ、復路は光源Ｂで光音響波信号計測を行い、１往復する（矢印４０４）。最下部ストライプ４０５においては、上述した最上部ストライプと同様の走査がなされる。ここで、最上部ストライプの下半分ストライプ、もしくは、少なくとも最下部ストライプの上半分ストライプは、積算回数が４０回を超えるが、Ｓ／Ｎ比向上に繋がるので問題は無い。４０６が、積算回数が４０回を超える領域である。
本実施形態では、以上のような装置構成、探触子走査をする装置を前提とする。
【００４３】
次に、実際の走査軌道の算出について詳述する。
図５は、図２に対して、主走査方向をＹ方向にした場合の探触子の中心の走査軌道である。
本実施形態の走査軌道は、図２のようにＸ方向を主走査方向とした場合と、図５のようにＹ方向を主走査方向とした場合の後述する走査時間を比較し、短い方を採用する。ただし、走査軌道は、本実施形態で例示する軌道に限らず、例えば、渦巻状（螺旋状）を描くような軌道を用いてもよい。
【００４４】
＜光音響波取得時間と拘束時間及び走査時間の説明＞
光音響撮影装置の正確な撮影には、体の一部を固定する等の方法で被検者を拘束する必
要がある。特に被検者の乳房の撮影においては、乳房を圧迫した状態で固定し、被検者を拘束する。被検者の拘束は、多くの場合苦痛を伴うため、測定開始から被検者が解放されるまでの時間が短縮されることは、被検者、および撮影を行う医師や技師に有用である。このような時間を拘束時間として、以下の説明を継続する。
【００４５】
拘束時間は、測定開始後に被検者の拘束を行うか、測定開始前に拘束を行うかで撮影時間の算出方法が異なるが、本発明における拘束時間の算出は、いずれの方法を適用してもよい。即ち、測定開始後に被検者の乳房を自動的に圧迫して固定するような拘束処理を行う場合は、光音響波取得に要する時間に、拘束処理時間と解放処理時間に基づいて算出された時間を被検者の拘束時間とする。測定開始前に、医師や技師による手技と手動の装置走査で被検者の乳房の圧迫と固定が終了している場合には、光音響波取得に要する時間と解放処理時間に基づいて算出された時間を被検者の拘束時間とする。本実施形態においては、後者を例として説明する。
【００４６】
また、光音響波取得に要する時間は、探触子が保持板に沿って移動している時間(以下
、走査時間と記載する)が大勢を占めている。よって、拘束時間は、走査時間と被検者を
解放する時間を足した時間に、おおむね相当する。ここで、被検者を解放する時間は、どのような走査軌道であっても、一般的に大差無い。以上から、本実施形態においては、走査軌道を算出する際に使用する時間は、走査時間のみとする。即ち、走査時間が短くなるように走査軌道を算出することで、被検者の拘束時間を短縮する。
【００４７】
走査時間は、次の（１）〜（４）から成る。
（１）探触子初期位置２０２から走査指定領域初期位置２０３（もしくは５０３）までの単純移動する時間である走査指定領域初期位置移動時間Ｔａ１（もしくはＴｂ１）。
（２）走査指定領域の主走査方向２０５Ａ（もしくは５０５Ａ）の光音響波取得をしながら移動する時間である主走査方向移動時間Ｔａ２（もしくはＴｂ２）。
（３）走査指定領域の副走査方向２０５Ｂ（もしくは５０５Ｂ）の単純移動する時間である副走査方向移動時間Ｔａ３（もしくはＴｂ３）。
（４）走査終了位置２０６（もしくは５０６）から探触子初期位置２０２まで単純移動する時間である探触子初期位置移動時間Ｔａ４（もしくはＴｂ４）。
【００４８】
＜走査軌道の算出＞
次に、図６のフローチャートに沿って走査軌道の算出について説明する。図６（ａ）が算出処理全体のフローを示している。図６におけるステップＳ６０１の処理の詳細が図６（ｂ）、ステップＳ６０２の処理の詳細が図６（ｃ）である。
【００４９】
ステップＳ６００では、ユーザが撮影領域指定部１０１１を介して指定した撮影領域を、装置が受信する。撮影領域指定の例を図７に示す。７００は、ユーザが指定した撮影指定領域である。またこのとき、光音響測定の計測条件設定も可能である。例えば、積算回数設定ウィンドウ７０１において積算回数を設定することができる。
【００５０】
ステップＳ６０１では、図２のようにＸ方向が主走査方向の場合の走査時間Ｔａの算出を行う。この処理の詳細を図６（ｂ）のフローを参照して説明する。
ステップＳ６０１０では、主走査方向の走査速度を算出する。音響波探触子のＸ方向の素子数をＥｎｘａ（個）、素子ピッチをＥｐｉｔｃｈａ（ｍｍ）、光音響測定の積算回数をＭｎ（回）、１回の副走査方向の移動距離を探触子サイズの１／２倍、レーザの光源数を２（個）、レーザ光源の発光周波数をＬＨｚ（Ｈｚ）とする。説明を簡便にするため、積算回数Ｍｎが素子数Ｅｎｘａの倍数であるものとする。このとき、音響波探触子およびレーザ光源の主走査方向の走査速度Ｖａｘ（ｍｍ／ｓｅｃ）は次式（１）で、走査回数Ｓａｎ（回）は次式（２）で算出される。
Ｖａｘ ＝ Ｅｐｉｔｃｈａ×ＬＨｚ …（１）
Ｓａｎ ＝ （Ｍｎ／Ｅｎｘａ）×２×（１／２） …（２）
【００５１】
本実施形態の場合は、上述したように、探触子の素子数がＸ方向で２０素子（Ｅｎｘａ＝２０）、積算回数が４０回（Ｍｎ＝４０）なので、式（２）より走査回数Ｓａｎ＝２となる。よって、音響波探触子１０４を受信素子１素子分ずつ移動させて、一往復で４０回の積算が行える。
また、一往復素子ピッチ４ｍｍ（Ｅｐｉｔｃｈａ＝４）、レーザ光源の発光周波数２０Ｈｚ（ＬＨｚ＝２０）なので、式（１）より、測定時の測定系の走査速度Ｖａｘは８０ｍｍ／ｓｅｃとなる。
上記のようにして求めた測定のための走査速度は、以降で説明する計測時間の算出で使用される。
【００５２】
より複雑な条件では、積算回数が主走査方向の素子数Ｅｎｘａより小さい場合や、Ｅｎｘａより小さい値の倍数であった場合には、探触子移動一往復あたりの積算回数が小さくなる。この場合においては、探触子の移動量は、単位時間あたり、２画素以上ずらしながら走査できるので、走査速度の設定は高くなることがわかる。探触子の移動速度は、本実施形態で例示した方法に限らず、測定条件や、装置構成に依存して、走査速度を調整するために様々なアルゴリズムを適用することが予想される。
本実施形態における走査速度算出機能は、光音響波計測のための探触子移動速度を求めることが目的であるので、参照パラメータやアルゴリズムは、本実施形態で記述している方式に限らない。
【００５３】
ステップＳ６０１１では、走査領域初期位置移動時間Ｔａ１を算出する。探触子初期位置２０２の座標を（０，０）とし、走査指定領域初期位置２０３の座標を（Ｘａ＿１，Ｙａ＿１）、光音響計測時以外での探触子の走査速度をＶｘｙ（ｍｍ／ｓｅｃ）とする。このとき、走査領域初期位置移動時間Ｔａ１は、次式（３）で表される。
【数１】
【００５４】
ステップＳ６０１２では、主走査方向移動時間Ｔａ２を算出する。ここで、副走査方向の移動距離を探触子サイズの１／２とした場合の、走査指定領域を網羅するストライプ数Ｎａは、次式（４）で表される。なお、Ｙａｓは走査指定領域のＹ方向の長さ２０８、Ｅｎｘｂは音響波探触子のＹ方向の素子数、Ｅｐｉｔｃｈｂは素子ピッチである。ここで求められたＮａは、走査指定領域の主走査方向において、探触子が端から端まで移動する回数を表している。
【数２】
【００５５】
よって、走査指定領域における主走査方向の総移動距離は、走査指定領域のＸ方向の長さ２０９をＸａｓとすると、Ｘａｓ×（Ｎａ＋２）×Ｓａｎとなる。従って、主走査方向
時間Ｔａ２は、次式（５）で表される。
【数３】
【００５６】
ステップＳ６０１３では、副走査方向時間Ｔａ３を算出する。副走査方向移動時間Ｔａ３は次式（６）で表される。
Ｔａ３＝Ｙａｓ／Ｖｘｙ …（６）
【００５７】
ステップＳ６０１４では、探触子初期位置移動時間Ｔａ４を算出する。走査終了位置２０６を（Ｘａ＿２，Ｙａ＿２）とすると、探触子初期位置移動時間Ｔａ４は、次式（７）で表される。
【数４】
【００５８】
ステップＳ６０１５では、走査時間Ｔａを算出する。走査時間Ｔａは、次式（８）で表される。
Ｔａ＝Ｔａ１＋Ｔａ２＋Ｔａ３＋Ｔａ４ …（８）
【００５９】
ここで、走査時間算出における走査速度は、すべて一定として計算したが、初期加速等を考慮した、より厳密な走査速度を用いてもよい。走査時間算出に使用する走査速度は、本件で記述している方式に限らない。
【００６０】
ステップＳ６０２では、図５のようにＹ方向が主走査方向の場合の走査時間Ｔｂの算出を行う。図６（ｃ）のフローに記載されているこの処理は、基本的には図６（ｂ）の処理と同様に行われる。
ここで、各パラメータを以下の通りとする。また、ストライプ数Ｎｂは式（９）で表される。
【００６１】
音響波探触子のＹ方向の素子数 ：Ｅｎｘｂ
素子ピッチ ：Ｅｐｉｔｃｈｂ（ｍｍ）
走査回数 ：Ｓｂｎ（回）
Ｓｂｎ ＝ （Ｍｎ／Ｅｎｘｂ）×２×（１／２）
走査指定領域初期位置５０３ ：（Ｘｂ＿１，Ｙｂ＿１）
走査指定領域のＹ方向の長さ２０８ｂ ：Ｙｂｓ
走査指定領域のＸ方向の長さ２０９ｂ ：Ｘｂｓ
ストライプ数 ：Ｎｂ
【数５】
走査指定領域における主走査方向の総移動距離：Ｙｂｓ×（Ｎｂ＋１）×Ｓｂｎ
走査終了位置５０６ ：（Ｘｂ＿２，Ｙｂ＿２）
【００６２】
すると、ステップＳ６０２０からステップＳ６０２５までに算出される主走査方向の走査速度Ｖｂｘ（ｍｍ／ｓｅｃ）、Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３、Ｔｂ４、Ｔｂは、ステップＳ６０１０からステップＳ６０１５と同様、次式（１０）〜式（１５）で算出される。
Ｖｂｘ＝Ｅｐｉｔｃｈｂ×ＬＨｚ …（１０）
【数６】
Ｔｂ＝Ｔｂ１＋Ｔｂ２＋Ｔｂ３＋Ｔｂ４ …（１５）
【００６３】
ステップＳ６０３では、走査軌道を決定する。算出したＴａとＴｂの比較を行い、走査時間の短い方を走査軌道とする。ＴａとＴｂが同一の場合は、ＸＹ方向のどちらを主走査方向とした走査軌道としても構わない。
【００６４】
本実施形態においては、式（８）や式（１５）に示すように、走査指定領域における移動時間だけでなく、走査指定領域初期位置移動時間Ｔａ１（もしくはＴｂ１）及び探触子初期位置移動時間Ｔａ４（もしくはＴｂ４）も含めて走査時間として算出した。そして、走査時間を短くするように走査軌道を決定した。しかしながら本発明においては、走査指定領域初期位置移動時間Ｔａ１（もしくはＴｂ１）及び探触子初期位置移動時間Ｔａ４（もしくはＴｂ４）は考慮せずに、走査軌道を決定してもよい。すなわち、走査指定領域における主走査方向移動時間Ｔａ２（もしくはＴｂ２）と副走査方向移動時間Ｔａ３（もしくはＴｂ３）とだけを走査時間として、走査軌道を決定してもよい。つまり、本発明においては、少なくとも走査指定領域における走査時間を考慮して、走査時間が短くなる走査軌道を、探触子の走査軌道として決定するとよい。
【００６５】
本実施形態の装置は、ユーザにより指定された撮影指定領域に基づき、対応する走査領域を算出し、効率的な走査軌道を決定して、光音響撮影を行う装置である。走査軌道を効率化することにより、被検者を拘束する時間が減少するので、被検者の負担を軽減することが可能になる。
【００６６】
かかる本実施形態の効果について、具体例を参照して説明する。
第１の具体例においては、各パラメータは次の通りである。走査領域サイズは、Ｘ方向の長さＸａｓ＝１００ｍｍ、Ｙ方向の長さＹａｓ＝４０ｍｍである。走査指定領域初期位置の座標は、（Ｘａ＿１，Ｙａ＿１）＝（５０，７０）ｍｍである。素子数は、Ｘ方向に２０個（Ｅｎｘａ＝２０）、Ｙ方向に２０個（Ｅｎｘｂ＝２０）である。素子ピッチは、Ｘ方向に１ｍｍ（Ｅｐｉｔｃｈａ＝１）、Ｙ方向に１ｍｍ（Ｅｐｉｔｃｈｂ＝１）である。積算回数は４０回である。副走査方向への移動距離は、探触子サイズの１／２である。光源数は２個とする。光源の発光周波数は、ＬＨｚ＝２Ｈｚである。光音響計測時以外での探触子の走査速度は、Ｖｘｙ＝５０（ｍｍ／ｓｅｃ）である。
【００６７】
このとき、式（１）〜式（８）より、Ｘ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔａ＝５０４．９ｓｅｃとなる。一方、式（９）〜式（１５）より、Ｙ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔｂ＝５６５．７ｓｅｃとなる。よって、本発明を適用することによって、通常通りのＸ方向の測定を選択できる。その結果、測定に要する時間を短縮し、被検者の負担を軽減できる。
【００６８】
第２の具体例においては、各パラメータは次のとおりである。走査領域サイズは、Ｘ方向の長さＸａｓ＝１００ｍｍ、Ｙ方向の長さＹａｓ＝４１ｍｍである。その他の条件は第１の具体例と同様とする。
このとき、式（１）〜式（８）より、Ｘ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔａ＝６０５．０ｓｅｃとなる。一方、式（９）〜式（１５）より、Ｙ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔｂ＝５７２．７ｓｅｃとなる。よって、本発明を適用することによって、通常のＸ方向ではなく、Ｙ方向を走査方向とした測定を選択することが可能になる。その結果、測定に要する時間を短縮し、被検者の負担を軽減できる。
【００６９】
第３の具体例においては、各パラメータは次のとおりである。走査領域サイズは、Ｘ方向の長さＸａｓ＝１００ｍｍ、Ｙ方向の長さＹａｓ＝５０ｍｍである。走査指定領域初期位置の座標は、（Ｘａ＿１，Ｙａ＿１）＝（５０，６５）ｍｍである。素子数は、Ｘ方向に２０個（Ｅｎｘａ＝２０）、Ｙ方向に１０個（Ｅｎｘｂ＝１０）である。その他の条件は第１の具体例と同様とする。
このとき、式（１）〜式（８）より、Ｘ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔａ＝１１０５．１ｓｅｃとなる。一方、式（９）〜式（１５）より、Ｙ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔｂ＝９８５．８ｓｅｃとなる。よって、本発明を適用することによって、通常のＸ方向ではなく、Ｙ方向を走査方向とした測定を選択することが可能になる。その結果、測定に要する時間を短縮し、被検者の負担を軽減できる。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１００：光音響波信号計測部、１００１：保持板、１００４：検出器、１００５：計測制御部、１０１：光音響波情報処理部、１０１１：撮影領域指定部、１０１２：走査軌道算出部、１０１４：情報処理制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、光を使用して生体画像を撮影する技術に関して多くの提案がなされており、その中の１つに光音響撮影装置がある。光音響撮影装置は、特に皮膚がんや乳がんの診断での有用性が示されており、同診断で従来使用されてきた超音波診断装置、Ｘ線装置、ＭＲＩ装置などに代わる医療機器としての期待が高まっている。可視光や近赤外光等の計測光を生体組織に照射すると、生体内部の光吸収物質、特に血液中のヘモグロビン等の物質が、計測光のエネルギーを吸収して瞬間的に膨張した結果、音響波が発生することが知られている。この現象を光音響効果といい、発生した音響波を光音響波とも呼ぶ。光音響撮影装置では、この光音響波を計測することで生体組織の情報を可視化する。このような光音響効果を利用した断層撮影の技術を光音響トモグラフィー（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＰＡＴ）とも呼ぶ。この光音響撮影の技術により、光エネルギー吸収密度分布、即ち生体内の光吸収物質の密度分布を定量的に、また３次元的に計測することができる。
【０００３】
一般に、乳腺科における乳がん診断では、触診や上述した複数のモダリティを使用した結果に基づいて、総合的に良悪性診断が行われる。また光音響撮影装置は、診断画像の撮像に光を用いることで無被爆、非侵襲での画像診断が可能なため、患者負担の点で大きな優位性を有しており、繰り返し診断することが難しいＸ線装置に代わり、乳がんのスクリーニングや早期診断での活用が期待される。
【０００４】
乳がん撮影を行う光音響撮影装置では、保持板で被検体を保持しながら光源と音響波探触子を保持板に沿って走査して被検体の３次元の光音響波画像を得る。このときの撮影時間は、光音響波を取得するまでの時間を含んでいる。また、光音響波を取得するまでは、被検体を拘束し負担を強いる必要がある。この負担を軽減するため、診断のために必要な領域のみを撮影したいという要求がある。この要求を解決するため、ユーザが撮影する領域を指定できるだけでなく、ユーザが詳細に必要な領域を高分解能な狭領域として指定し、通常の画像で十分な領域を低分解能な広領域と指定して、低分解能画像に高解像画像を合成表示する技術がある。これにより、お互いの位置関係を容易かつ視覚的に認識できる。更には、位置姿勢検出器を搭載し、狭領域の走査と広領域の走査時の音響波探触子の位置及び姿勢を求め、狭領域を変更しても、低分解能画像に高解像画像を正しい位置に自動で合成できる技術がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５２３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来技術では、ユーザにより指定された撮影領域（撮影指定領域）を効率的に走査する走査軌道を算出する手段はなかった。そのため、音響波探触子を走査して光音響波を取得する光音響撮影装置の撮影において、撮影指定領域を効率的に走査して撮影することが課題となっている。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、光音響撮影において、撮影指定領域
を音響波探触子が走査する際の走査効率を向上させる技術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】
【０００８】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、被検体から伝播する音響波を受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置であって、音響波を受信する探触子と、前記被検体を保持する保持部材と、前記探触子を、前記保持部材に沿って、第一の方向および前記第一の方向に交差する第二の方向に移動させる走査手段と、前記被検体における前記特性情報を取得するための領域である指定領域の情報を受け付ける領域指定手段と、前記指定領域の特性情報を取得するために必要な前記探触子の走査領域における走査軌道を少なくとも決定する情報処理手段と、を有し、前記情報処理手段は、前記第一の方向を、前記探触子が音響波を受信しつつ移動する方向である主走査方向とし、前記第二の方向を、前記探触子が音響波を受信しない副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、前記第二の方向を前記主走査方向として前記第一の方向を前記副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、のうち、前記走査領域における走査時間が短くなるほうの走査軌道を、前記探触子の走査軌道とすることを特徴とする被検体情報取得装置である。
【０００９】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、保持部材によって保持された被検体から伝播する音響波を探触子により受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、走査手段が、前記探触子を、前記保持部材に沿って、第一の方向および前記第一の方向に交差する第二の方向に移動させる走査ステップと、領域指定手段が、前記被検体における前記特性情報を取得するための領域である指定領域の情報を受け付ける領域指定ステップと、情報処理手段が、前記指定領域の特性情報を取得するために必要な前記探触子の走査領域における走査軌道を少なくとも決定する情報処理ステップと、を有し、前記情報処理ステップでは、前記第一の方向を、前記探触子が音響波を受信しつつ移動する方向である主走査方向とし、前記第二の方向を、前記探触子が音響波を受信しない副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、前記第二の方向を前記主走査方向として前記第一の方向を前記副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、のうち、前記走査領域における走査時間が短くなるほうの走査軌道が、前記探触子の走査軌道とされることを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光音響撮影において、撮影指定領域を音響波探触子が走査する際の走査効率を向上させる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光音響波撮影装置の構成を示す図。
【図２】Ｘ方向を主走査方向とした場合の探触子の走査軌道を示す図。
【図３】撮影指定領域内の探触子の走査軌道を示すフローチャート。
【図４】撮影指定領域内の探触子の走査軌道を示す図。
【図５】Ｙ方向を主走査方向とした場合の探触子の走査軌道を示す図。
【図６】走査軌道を算出するフローチャート。
【図７】撮影指定領域の設定画面の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について詳説する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されるものではない。本発明において、音響波とは、音波、超音波、光音響波、光超音波と呼ばれる弾性波を含み、受信器（探触子）は、被検体内を伝播した音響波を受信する。本発明の被検体情報取得装置とは、被検体に光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体内の特性情報を取得する光音響
効果を利用した装置を含む。光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体内の特性情報とは、光照射によって生じた音響波の初期音圧や、あるいは、初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度や、吸収係数、組織を構成する物質の濃度等を反映した被検体情報を示す。物質の濃度とは、例えば、酸素飽和度やオキシ・デオキシヘモグロビン濃度などである。また、特性情報としては、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の特性を示す分布情報として取得しても良い。つまり、吸収係数分布や酸素飽和度分布等の分布情報を画像データとして取得しても良い。
【００１３】
以下の説明においては、被検体情報取得装置の代表例として、かかる光音響効果を利用した光音響撮影装置について説明する。
なお、本発明において撮影とは、被検体からの音響波を受信し、被検体の特性情報を３次元画像データ等の形式で取得することを示す。撮影領域とは、被検体内の特性情報を取得する領域であり、３次元画像等を生成する領域のことである。特に、ユーザにより撮影領域として指定された領域のことを、撮影指定領域とも呼ぶ。
【００１４】
また、本発明の被検体情報取得装置は、被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した反射波を受信して、被検体内の特性情報を取得する超音波エコー技術を利用した装置であってもよい。この超音波エコー技術を利用した装置の場合、取得される特性情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。
【００１５】
［実施形態］
本発明の光音響撮影装置を用いる実施形態を図に従って説明する。図１に示す通り、本実施形態の光音響撮影装置は、光音響波信号計測部１００と光音響波情報処理部１０１から構成される。光音響波信号計測部１００は、被検体を保持する保持板１００１Ａ、１００１Ｂ、計測光を発生させる光源１００２、発生した計測光を所望の形態にする光学装置１００３を有する。光音響波信号計測部１００はさらに、光照射により生じ、被検体を伝播する光音響波を検出する音響波探触子（以下は、探触子とも表記する）を含む検出装置１００４、光源１００２と光学装置１００３と検出装置１００４を制御する計測制御部１００５を有する。
【００１６】
また、光音響波情報処理部１０１は、ユーザによる撮影領域の指定を受け付ける撮影領域指定部１０１１、効率的に走査する走査軌道を算出する走査軌道算出部１０１２、撮影データから光音響波画像の生成を行う画像生成部１０１３を有する。光音響波情報処理部１０１はさらに、撮影領域指定部１０１１と走査軌道算出部１０１２と画像生成部１０１３を制御する情報処理制御部１０１４、光音響波画像等を表示する表示部１０１５を有する。
【００１７】
図１において撮影対象の被検体１００６は、これを両側から圧迫固定する保持板１００１に固定される。保持部を成す保持板１００１は、１００１Ａと１００１Ｂの２枚１対で構成され、保持間隙と圧力を変更するために、図示しない保持機構によって保持位置を制御される。保持板１００１Ａと１００１Ｂを区別する必要がない場合には、まとめて保持板１００１と表記する。保持板１００１で被検体を挟むことで装置に固定し、被検体１００６が動くことによる計測誤差を低減できる。また、計測光の浸達深度に合わせて、被検体１００６を光音響の計測に適した厚さに調整することができる。保持板１００１は、計測光の光路上に位置するため、計測光に対して高い透過率を有すると同時に、特に保持板１００１は、検出波装置１００４内の計測部である探触子との音響整合性が高い部材であることが好ましい。例えば、超音波診断装置等で使用されているポリメチルペンテンなどの部材が使用される。保持板は、本発明の保持部材に相当する。
【００１８】
被検体１００６に照射される計測光は、光源１００２にて発生される。本実施形態では
、光源１００２は不図示の光源Ａと光源Ｂの二つの光源から成る。光源Ａと光源Ｂはそれぞれ異なる波長の光を発生する。光源１００２は、一般的に、近赤外領域に中心波長を有するパルス発光が可能な個体レーザ（例えば、Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−ＧａｒｎｅｔレーザやＴｉｔａｎｉｕｍ−Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ）が使用される。計測光の波長は、撮影対象とする被検体１００６内の光吸収物質（例えばヘモグロビンやグルコース、コレステロールなど）に応じて、５３０ｎｍから１３００ｎｍの間で選択される。例えば、撮影対象とする乳がん新生血管中のヘモグロビンは、一般的に６００ｎｍ〜１０００ｎｍの光を吸収し、一方、生体を構成する水の光吸収体は８３０ｎｍ付近で極小となるため、７５０ｎｍ〜８５０ｎｍで光吸収が相対的に大きくなる。また、ヘモグロビンの状態（酸素飽和度）により光の吸収率が変化するため、この変化を比較することで生体の機能的な変化も計測できる可能性がある。
【００１９】
なお、本実施形態においては、２つの光源の例を示しているが、単一もしくは３つ以上の光源を用いても良い。また、光源は通常、照射周波数が決まっている。これは、所望の強度のパルス光を継続的に照射するために、設計値として定められるが、照射周波数は、単位時間に伝える光音響測定の回数に影響するため、照射周波数が高いものほど、好ましい。本実施形態においては、光源Ａ、光源Ｂ共に、照射周波数を２０Ｈｚとする。なお、複数の波長の光を照射するために、複数の光源を用いずに、波長可変レーザを用いることも可能である。また、本発明においては、複数の波長の光を用いることに限定されず、単一の波長の光のみを用いる場合であっても適用できる。
【００２０】
光源１００２からの計測光を被検体１００６に所望の形状で照射するための光学装置１００３は、レンズ、ミラー、光ファイバー等の光学系と、保持板に対して走査する走査機構から構成されている。光学系は、光源１００２から発せられた計測光が被検体１００６に所望の形状で照射されれば、どのようなものを用いても構わない。
【００２１】
光源１００２で発生させた計測光を、光学装置１００３を介して被検体に照射すると、被検体内の光吸収体１００７が光を吸収し、光音響波１００８を放出する。この場合、光吸収体１００７が音源に該当する。
【００２２】
光吸収体１００７で生じた光音響波１００８を受信して電気信号に変換する検出装置１００４は、探触子と探触子を保持版に対して走査する走査機構から構成される。探触子は、光音響波１００８を検知し、電気信号に変換するものである。生体から発生する光音響波１００８は、１００ＫＨｚから１００ＭＨｚの超音波である。そのため、検出装置１００４には、上記の周波数帯を受信できる探触子が用いられる。圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、容量の変化を用いたトランスデューサなど光音響波を検知できるものであれば、どのような探触子を用いてもよい。本実施形態の探触子は、複数の受信素子が２次元的に配置されたものとする。このような２次元配列素子を用いることで、同時に複数の場所で光音響波を検出することができ、検出時間を短縮できるとともに、被検体の振動などの影響を低減できる。特に、本実施形態では、受信素子ピッチは縦横方向共に４ｍｍ間隔で受信素子配列は縦横方向共に２０素子が配列されているものとする。また、本実施形態においては、探触子の前面において被検体１００６を計測光で照射する。そのため、光学装置１００３と検出装置１００４を、被検体１００６を挟んで対向する位置に配置する。そして、その位置関係を保つように、光学装置１００３と検出装置１００４を連動させた走査制御がなされる。
【００２３】
計測制御部１００５は、検出装置１００４から得られた光音響波の電気信号を増幅し、アナログ信号（アナログの電気信号）からデジタル信号（デジタルの電気信号）に変換する。また、ノイズ低減のためのデジタル信号同士の積算処理や光源１００２、光学装置１００３、検出装置１００４の制御を行う。また、不図示のインターフェースを介して、計
測制御部１００５から、例えば情報処理制御部１０１４のような外部機器に光音響波信号（積算処理後のデジタル信号）を送信する。
積算処理は、被検体１００６の同じ個所の計測を繰り返し行い、加算平均処理を行うことでシステムノイズを低減して、光音響波信号のＳ／Ｎ比を向上するために行われる。具体的な例を説明する。探触子が有する複数の受信素子（ｍ個）のうちの一部のｌ個の受信素子（以下、第１〜第ｌ番目の受信素子とする）が、異なる時刻に被検体に対して同じ走査位置で音響波を受信した際に、第１〜第ｌ番目の受信素子が夫々出力する電気信号同士を積算する。ここでｍとｌは正の整数であり、ｌ＜ｍとする。この複数の電気信号の積算数（積算回数）によって、受信器の走査幅が決定する。走査幅が小さければ小さいほど、走査領域は重畳するので積算回数が増え、Ｓ／Ｎ比は向上することになる。
【００２４】
光源１００２の制御の内容としては、光源Ａ、光源Ｂの選択、レーザの照射タイミング等がある。光学装置１００３、検出装置１００４の制御については、光学装置１００３、検出装置１００４を適切な位置に移動させる等がある。詳細は後述するが、被検体に対して光学装置や検出装置を２次元走査して各走査位置で計測を行うことで、小型の探触子でも広い撮影領域に必要な光音響波を取得できるようになる。例えば、乳房撮影ではフルブレストの光音響波画像の撮影が可能になる。
【００２５】
光音響波情報処理部１０１は、光音響波信号計測部１００から受信した光音響波信号を元にした光音響波画像の生成と表示、指定した撮影領域からの効率的な走査軌道の
算出を行う。光音響波情報処理部１０１としては、パソコンやワークステーション等の、高性能な演算処理機能やグラフィックス表示機能を備える装置を用いることができる。
【００２６】
情報処理制御部１０１４は、信号計測部１００と同等のインターフェース（不図示）を有し、撮影データや、光音響波情報処理部１０１の制御命令などの送受信を行う。
【００２７】
受信した光音響波信号に基づいて、被検体の光学特性分布の情報を画像化して光音響波画像データを生成する画像生成部１０１３は、次のようなことを行うことができる。すなわち、生成した光音響波画像に対して、輝度の調整や歪補正などの各種補正処理を適用して、より好ましい情報を生成することもできる。ここで生成した光音響波画像は、表示部１０１５にて表示される。
【００２８】
撮影領域指定部１０１１は、マウスなどの入力手段によって、ユーザからの撮影領域の指定を受け付けるインターフェースである。入力手段はマウスやキーボードに限らず、ペンタブレットタイプのものや表示装置表面に取り付けたタッチパッドでもよい。撮影領域の指定については、被検体を圧迫保持する保持板に対して直交する方向に設置されたカメラ（不図示）によって撮影された画像を元に、撮影領域を指定できるようになっている。
【００２９】
走査軌道算出部１０１２は、詳細は後述するが、指定された撮影領域を効率的に走査する走査軌道を算出する。走査軌道算出部１０１３にて算出された走査軌道は、情報処理制御部１０１４を介して計測制御部１００５に送信される。
【００３０】
以上の構成を有する光音響撮影装置において、光音響効果に基づいて撮影することで、被検体の光学特性分布を画像化し、光音響波画像を提示することができる。なお、図１では、光音響波情報処理部を別々のハードウェア構成としているが、それぞれが有する機能を集約して、一体とする構成でも構わない。また、一部の構成、例えば表示部を外部のハードウェアとして設けても良い。
【００３１】
＜撮影領域の指定と走査領域＞
撮影領域の指定については、被検体を圧迫保持する保持板に対して略直交する方向に設
置されたカメラ（不図示）によって撮影された画像を元に、撮影領域を指定できるようになっている。保持板に直交する方向にカメラを設置できない場合は、画像補正によりユーザに見やすいような被検体の画像を合成しても良い。ユーザは、カメラ画像を参照しつつ、その内部である奥行き部分までを含めた３次元ボリュームデータが取得されることを想定して撮影領域を指定する。入力手段を経由した撮影領域の指定内容を装置が受信する。この撮影領域の３次元ボリュームデータを取得できるように、探触子は、保持板に沿って２次元的に走査することになる。これが走査領域となる。また、指定された領域を、カメラ画像の座標系から、装置座標系の走査領域に変換し、実物の被検体において対応する位置に探触子が走査されるように制御する。
【００３２】
＜撮影領域指定時の探触子走査＞
次に、撮影領域を撮影領域指定部１０１１で指定した場合の、探触子走査について説明する。
【００３３】
図２の概念図は、撮影領域を指定した場合の探触子の中心の走査軌道である。また、撮影を実施する方向を主走査方向、実施しない方向を副走査方向として、Ｘ方向を主走査方向とした場合を示してある。主走査方向に交差するＹ方向が副走査方向である。Ｘ方向は本発明の第一の方向に、Ｙ方向は本発明の第二の方向に相当する。
【００３４】
走査可能領域２００は、走査面上の走査可能な最大領域を表し、走査指定領域２０１は、指定された撮影領域に対応する走査面上の走査領域を表している。探触子の走査は、探触子初期位置２０２から走査指定領域の初期位置２０３まで移動（矢印２０４）する。続いて、走査指定領域２０１の全領域を主走査方向２０５Ａと副走査方向２０５Ｂに走査して光音響波計測を行う。ここで、詳細は後述するが、指定される撮影領域によっては、主走査方向と副走査方向が逆になる場合もある。続いて、走査終了位置２０６から音響波探触子初期位置２０２に移動（矢印２０７）する。
【００３５】
＜走査指定領域における走査軌道の詳細＞
次に、走査指定領域内の探触子走査の詳細を説明する。
ここで、本実施形態では、一画素あたりの電気信号の積算回数は４０回が設定されているものとする。本実施形態の場合は、探触子の素子数が縦横方向共に２０素子、積算回数が４０回設定なので、探触子を受信素子１素子分ずつ移動させて、１往路で２０回積算が行える（１復路でも同様に２０回積算が行える）。
【００３６】
ここで、探触子を主走査方向に移動させて光音響測定される領域を、ストライプと定義する。本実施形態では、一度の光源からの発光によって光音響波が取得できるサイズが、探触子の全素子領域のサイズである。実際には、光音響波計測が行われる領域は、奥行き方向を含む三次元領域であるが、特に断りがない限りは、前記光音響波計測が行われる領域を、探触子の走査と平行な面で切り出した平面をストライプと表記する。
【００３７】
光音響波計測の流れを示した図３のフローチャートを用いて、走査指定領域の探触子走査の詳細を説明する。
装置がユーザによる撮影領域の入力を受け付けて、探触子が走査指定領域初期位置２０３に移動後、光音響波計測が開始される。
【００３８】
ステップＳ３００では、次の計測ストライプが走査指定領域の最上部ストライプもしくは最下部ストライプ、即ち計測の最初もしくは最終ストライプであるかを判定する。
次の計測ストライプが最初もしくは最終ストライプであった場合（Ｓ３００＝Ｙ）、探触子は対象ストライプを２往復する（ステップＳ３０１からＳ３０３を２回繰り返す）。ステップＳ３０２では、光源を光源Ａに切り替えて１ストライプ（往路）の光音響波計測
が実施される。ステップＳ３０３では、光源を光源Ｂに切り替えて１ストライプ（復路）の光音響計測が実施される。ここで探触子が２往復するのは、本実施形態では光源Ａ、光源Ｂ共に積算回数が４０回に設定されており、１ストライプでの積算回数が、１往路または１復路でそれぞれ２０回だからである。
【００３９】
次に、ステップＳ３０４では、今計測したストライプが走査指定領域の最下部ストライプかを判定する。計測したストライプが最下部ストライプだった場合（Ｓ３０４＝Ｙ）、撮影指定領域の光音響波計測は終了となる。計測したストライプが最下部ストライプではなかった場合（Ｓ３０４＝Ｎ）、即ち最上部ストライプだった場合は、ステップＳ３０５に進み、探触子を、副走査方向に探触子サイズの半分だけ移動させる。ここで、探触子サイズの半分だけ移動するのは、撮影指定領域のすべての画素において、できる限り探触子の様々な受信素子で計測を実施させるためである。本実施形態では、１回の副走査方向の移動距離を探触子サイズの半分としたが、例えば、探触子サイズと同じ距離や、探触子サイズの２／３倍の距離だけ移動させても良い。
【００４０】
一方、本フローの開始後、計測ストライプが走査指定領域の最上部ストライプもしくは最下部ストライプではなかった場合は（Ｓ３００＝Ｎ）、ステップＳ３０６に進む。そして、光源を光源Ａに切り替えて１ストライプ（往路）の光音響波計測が実施される（ステップＳ３０６）。続いて、光源を光源Ｂに切り替えて１ストライプ（復路）の光音響波計測が実施される（ステップＳ３０７）。続いて、探触子が副走査方向に探触子サイズの半分だけ移動される（ステップＳ３０５）。ここで、１ストライプ毎に探触子サイズ半分だけ移動させているので、最上部もしくは最下部ストライプを除いては、１往復で光源Ａ、光源Ｂ共に積算回数が４０回に達する。
【００４１】
次に、図４を用いて、上述した走査軌道を概念的に詳述する。走査指定領域初期位置２０３から、最上部ストライプ４００の往路において光源Ａで光音響波信号計測を行い、最上部ストライプの復路４０１において光源Ｂで光音響波信号計測を行う。なお、ストライプの実際の高さは探触子初期位置２０３の高さ、すなわち探触子のＹ方向のサイズと一致するが、図４においては副走査方向において隣接するストライプ同士に重複部分があるため、その部分については後から走査したストライプを示している。
【００４２】
続いて、２往復目を行う（矢印４０２）。続いて、２ストライプ目から、（最下部−１）ストライプ目まで（４０３）について、往路は光源Ａ、復路は光源Ｂで光音響波信号計測を行い、１往復する（矢印４０４）。最下部ストライプ４０５においては、上述した最上部ストライプと同様の走査がなされる。ここで、最上部ストライプの下半分ストライプ、もしくは、少なくとも最下部ストライプの上半分ストライプは、積算回数が４０回を超えるが、Ｓ／Ｎ比向上に繋がるので問題は無い。４０６が、積算回数が４０回を超える領域である。
本実施形態では、以上のような装置構成、探触子走査をする装置を前提とする。
【００４３】
次に、実際の走査軌道の算出について詳述する。
図５は、図２に対して、主走査方向をＹ方向にした場合の探触子の中心の走査軌道である。
本実施形態の走査軌道は、図２のようにＸ方向を主走査方向とした場合と、図５のようにＹ方向を主走査方向とした場合の後述する走査時間を比較し、短い方を採用する。ただし、走査軌道は、本実施形態で例示する軌道に限らず、例えば、渦巻状（螺旋状）を描くような軌道を用いてもよい。
【００４４】
＜光音響波取得時間と拘束時間及び走査時間の説明＞
光音響撮影装置の正確な撮影には、体の一部を固定する等の方法で被検者を拘束する必
要がある。特に被検者の乳房の撮影においては、乳房を圧迫した状態で固定し、被検者を拘束する。被検者の拘束は、多くの場合苦痛を伴うため、測定開始から被検者が解放されるまでの時間が短縮されることは、被検者、および撮影を行う医師や技師に有用である。このような時間を拘束時間として、以下の説明を継続する。
【００４５】
拘束時間は、測定開始後に被検者の拘束を行うか、測定開始前に拘束を行うかで撮影時間の算出方法が異なるが、本発明における拘束時間の算出は、いずれの方法を適用してもよい。即ち、測定開始後に被検者の乳房を自動的に圧迫して固定するような拘束処理を行う場合は、光音響波取得に要する時間に、拘束処理時間と解放処理時間に基づいて算出された時間を被検者の拘束時間とする。測定開始前に、医師や技師による手技と手動の装置走査で被検者の乳房の圧迫と固定が終了している場合には、光音響波取得に要する時間と解放処理時間に基づいて算出された時間を被検者の拘束時間とする。本実施形態においては、後者を例として説明する。
【００４６】
また、光音響波取得に要する時間は、探触子が保持板に沿って移動している時間(以下
、走査時間と記載する)が大勢を占めている。よって、拘束時間は、走査時間と被検者を
解放する時間を足した時間に、おおむね相当する。ここで、被検者を解放する時間は、どのような走査軌道であっても、一般的に大差無い。以上から、本実施形態においては、走査軌道を算出する際に使用する時間は、走査時間のみとする。即ち、走査時間が短くなるように走査軌道を算出することで、被検者の拘束時間を短縮する。
【００４７】
走査時間は、次の（１）〜（４）から成る。
（１）探触子初期位置２０２から走査指定領域初期位置２０３（もしくは５０３）までの単純移動する時間である走査指定領域初期位置移動時間Ｔａ１（もしくはＴｂ１）。
（２）走査指定領域の主走査方向２０５Ａ（もしくは５０５Ａ）の光音響波取得をしながら移動する時間である主走査方向移動時間Ｔａ２（もしくはＴｂ２）。
（３）走査指定領域の副走査方向２０５Ｂ（もしくは５０５Ｂ）の単純移動する時間である副走査方向移動時間Ｔａ３（もしくはＴｂ３）。
（４）走査終了位置２０６（もしくは５０６）から探触子初期位置２０２まで単純移動する時間である探触子初期位置移動時間Ｔａ４（もしくはＴｂ４）。
【００４８】
＜走査軌道の算出＞
次に、図６のフローチャートに沿って走査軌道の算出について説明する。図６（ａ）が算出処理全体のフローを示している。図６におけるステップＳ６０１の処理の詳細が図６（ｂ）、ステップＳ６０２の処理の詳細が図６（ｃ）である。
【００４９】
ステップＳ６００では、ユーザが撮影領域指定部１０１１を介して指定した撮影領域を、装置が受信する。撮影領域指定の例を図７に示す。７００は、ユーザが指定した撮影指定領域である。またこのとき、光音響測定の計測条件設定も可能である。例えば、積算回数設定ウィンドウ７０１において積算回数を設定することができる。
【００５０】
ステップＳ６０１では、図２のようにＸ方向が主走査方向の場合の走査時間Ｔａの算出を行う。この処理の詳細を図６（ｂ）のフローを参照して説明する。
ステップＳ６０１０では、主走査方向の走査速度を算出する。音響波探触子のＸ方向の素子数をＥｎｘａ（個）、素子ピッチをＥｐｉｔｃｈａ（ｍｍ）、光音響測定の積算回数をＭｎ（回）、１回の副走査方向の移動距離を探触子サイズの１／２倍、レーザの光源数を２（個）、レーザ光源の発光周波数をＬＨｚ（Ｈｚ）とする。説明を簡便にするため、積算回数Ｍｎが素子数Ｅｎｘａの倍数であるものとする。このとき、音響波探触子およびレーザ光源の主走査方向の走査速度Ｖａｘ（ｍｍ／ｓｅｃ）は次式（１）で、走査回数Ｓａｎ（回）は次式（２）で算出される。
Ｖａｘ ＝ Ｅｐｉｔｃｈａ×ＬＨｚ …（１）
Ｓａｎ ＝ （Ｍｎ／Ｅｎｘａ）×２×（１／２） …（２）
【００５１】
本実施形態の場合は、上述したように、探触子の素子数がＸ方向で２０素子（Ｅｎｘａ＝２０）、積算回数が４０回（Ｍｎ＝４０）なので、式（２）より走査回数Ｓａｎ＝２となる。よって、音響波探触子１０４を受信素子１素子分ずつ移動させて、一往復で４０回の積算が行える。
また、一往復素子ピッチ４ｍｍ（Ｅｐｉｔｃｈａ＝４）、レーザ光源の発光周波数２０Ｈｚ（ＬＨｚ＝２０）なので、式（１）より、測定時の測定系の走査速度Ｖａｘは８０ｍｍ／ｓｅｃとなる。
上記のようにして求めた測定のための走査速度は、以降で説明する計測時間の算出で使用される。
【００５２】
より複雑な条件では、積算回数が主走査方向の素子数Ｅｎｘａより小さい場合や、Ｅｎｘａより小さい値の倍数であった場合には、探触子移動一往復あたりの積算回数が小さくなる。この場合においては、探触子の移動量は、単位時間あたり、２画素以上ずらしながら走査できるので、走査速度の設定は高くなることがわかる。探触子の移動速度は、本実施形態で例示した方法に限らず、測定条件や、装置構成に依存して、走査速度を調整するために様々なアルゴリズムを適用することが予想される。
本実施形態における走査速度算出機能は、光音響波計測のための探触子移動速度を求めることが目的であるので、参照パラメータやアルゴリズムは、本実施形態で記述している方式に限らない。
【００５３】
ステップＳ６０１１では、走査領域初期位置移動時間Ｔａ１を算出する。探触子初期位置２０２の座標を（０，０）とし、走査指定領域初期位置２０３の座標を（Ｘａ＿１，Ｙａ＿１）、光音響計測時以外での探触子の走査速度をＶｘｙ（ｍｍ／ｓｅｃ）とする。このとき、走査領域初期位置移動時間Ｔａ１は、次式（３）で表される。
【数１】
【００５４】
ステップＳ６０１２では、主走査方向移動時間Ｔａ２を算出する。ここで、副走査方向の移動距離を探触子サイズの１／２とした場合の、走査指定領域を網羅するストライプ数Ｎａは、次式（４）で表される。なお、Ｙａｓは走査指定領域のＹ方向の長さ２０８、Ｅｎｘｂは音響波探触子のＹ方向の素子数、Ｅｐｉｔｃｈｂは素子ピッチである。ここで求められたＮａは、走査指定領域の主走査方向において、探触子が端から端まで移動する回数を表している。
【数２】
【００５５】
よって、走査指定領域における主走査方向の総移動距離は、走査指定領域のＸ方向の長さ２０９をＸａｓとすると、Ｘａｓ×（Ｎａ＋２）×Ｓａｎとなる。従って、主走査方向
時間Ｔａ２は、次式（５）で表される。
【数３】
【００５６】
ステップＳ６０１３では、副走査方向時間Ｔａ３を算出する。副走査方向移動時間Ｔａ３は次式（６）で表される。
Ｔａ３＝Ｙａｓ／Ｖｘｙ …（６）
【００５７】
ステップＳ６０１４では、探触子初期位置移動時間Ｔａ４を算出する。走査終了位置２０６を（Ｘａ＿２，Ｙａ＿２）とすると、探触子初期位置移動時間Ｔａ４は、次式（７）で表される。
【数４】
【００５８】
ステップＳ６０１５では、走査時間Ｔａを算出する。走査時間Ｔａは、次式（８）で表される。
Ｔａ＝Ｔａ１＋Ｔａ２＋Ｔａ３＋Ｔａ４ …（８）
【００５９】
ここで、走査時間算出における走査速度は、すべて一定として計算したが、初期加速等を考慮した、より厳密な走査速度を用いてもよい。走査時間算出に使用する走査速度は、本件で記述している方式に限らない。
【００６０】
ステップＳ６０２では、図５のようにＹ方向が主走査方向の場合の走査時間Ｔｂの算出を行う。図６（ｃ）のフローに記載されているこの処理は、基本的には図６（ｂ）の処理と同様に行われる。
ここで、各パラメータを以下の通りとする。また、ストライプ数Ｎｂは式（９）で表される。
【００６１】
音響波探触子のＹ方向の素子数 ：Ｅｎｘｂ
素子ピッチ ：Ｅｐｉｔｃｈｂ（ｍｍ）
走査回数 ：Ｓｂｎ（回）
Ｓｂｎ ＝ （Ｍｎ／Ｅｎｘｂ）×２×（１／２）
走査指定領域初期位置５０３ ：（Ｘｂ＿１，Ｙｂ＿１）
走査指定領域のＹ方向の長さ２０８ｂ ：Ｙｂｓ
走査指定領域のＸ方向の長さ２０９ｂ ：Ｘｂｓ
ストライプ数 ：Ｎｂ
【数５】
走査指定領域における主走査方向の総移動距離：Ｙｂｓ×（Ｎｂ＋１）×Ｓｂｎ
走査終了位置５０６ ：（Ｘｂ＿２，Ｙｂ＿２）
【００６２】
すると、ステップＳ６０２０からステップＳ６０２５までに算出される主走査方向の走査速度Ｖｂｘ（ｍｍ／ｓｅｃ）、Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３、Ｔｂ４、Ｔｂは、ステップＳ６０１０からステップＳ６０１５と同様、次式（１０）〜式（１５）で算出される。
Ｖｂｘ＝Ｅｐｉｔｃｈｂ×ＬＨｚ …（１０）
【数６】
Ｔｂ＝Ｔｂ１＋Ｔｂ２＋Ｔｂ３＋Ｔｂ４ …（１５）
【００６３】
ステップＳ６０３では、走査軌道を決定する。算出したＴａとＴｂの比較を行い、走査時間の短い方を走査軌道とする。ＴａとＴｂが同一の場合は、ＸＹ方向のどちらを主走査方向とした走査軌道としても構わない。
【００６４】
本実施形態においては、式（８）や式（１５）に示すように、走査指定領域における移動時間だけでなく、走査指定領域初期位置移動時間Ｔａ１（もしくはＴｂ１）及び探触子初期位置移動時間Ｔａ４（もしくはＴｂ４）も含めて走査時間として算出した。そして、走査時間を短くするように走査軌道を決定した。しかしながら本発明においては、走査指定領域初期位置移動時間Ｔａ１（もしくはＴｂ１）及び探触子初期位置移動時間Ｔａ４（もしくはＴｂ４）は考慮せずに、走査軌道を決定してもよい。すなわち、走査指定領域における主走査方向移動時間Ｔａ２（もしくはＴｂ２）と副走査方向移動時間Ｔａ３（もしくはＴｂ３）とだけを走査時間として、走査軌道を決定してもよい。つまり、本発明においては、少なくとも走査指定領域における走査時間を考慮して、走査時間が短くなる走査軌道を、探触子の走査軌道として決定するとよい。
【００６５】
本実施形態の装置は、ユーザにより指定された撮影指定領域に基づき、対応する走査領域を算出し、効率的な走査軌道を決定して、光音響撮影を行う装置である。走査軌道を効率化することにより、被検者を拘束する時間が減少するので、被検者の負担を軽減することが可能になる。
【００６６】
かかる本実施形態の効果について、具体例を参照して説明する。
第１の具体例においては、各パラメータは次の通りである。走査領域サイズは、Ｘ方向の長さＸａｓ＝１００ｍｍ、Ｙ方向の長さＹａｓ＝４０ｍｍである。走査指定領域初期位置の座標は、（Ｘａ＿１，Ｙａ＿１）＝（５０，７０）ｍｍである。素子数は、Ｘ方向に２０個（Ｅｎｘａ＝２０）、Ｙ方向に２０個（Ｅｎｘｂ＝２０）である。素子ピッチは、Ｘ方向に１ｍｍ（Ｅｐｉｔｃｈａ＝１）、Ｙ方向に１ｍｍ（Ｅｐｉｔｃｈｂ＝１）である。積算回数は４０回である。副走査方向への移動距離は、探触子サイズの１／２である。光源数は２個とする。光源の発光周波数は、ＬＨｚ＝２Ｈｚである。光音響計測時以外での探触子の走査速度は、Ｖｘｙ＝５０（ｍｍ／ｓｅｃ）である。
【００６７】
このとき、式（１）〜式（８）より、Ｘ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔａ＝５０４．９ｓｅｃとなる。一方、式（９）〜式（１５）より、Ｙ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔｂ＝５６５．７ｓｅｃとなる。よって、本発明を適用することによって、通常通りのＸ方向の測定を選択できる。その結果、測定に要する時間を短縮し、被検者の負担を軽減できる。
【００６８】
第２の具体例においては、各パラメータは次のとおりである。走査領域サイズは、Ｘ方向の長さＸａｓ＝１００ｍｍ、Ｙ方向の長さＹａｓ＝４１ｍｍである。その他の条件は第１の具体例と同様とする。
このとき、式（１）〜式（８）より、Ｘ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔａ＝６０５．０ｓｅｃとなる。一方、式（９）〜式（１５）より、Ｙ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔｂ＝５７２．７ｓｅｃとなる。よって、本発明を適用することによって、通常のＸ方向ではなく、Ｙ方向を走査方向とした測定を選択することが可能になる。その結果、測定に要する時間を短縮し、被検者の負担を軽減できる。
【００６９】
第３の具体例においては、各パラメータは次のとおりである。走査領域サイズは、Ｘ方向の長さＸａｓ＝１００ｍｍ、Ｙ方向の長さＹａｓ＝５０ｍｍである。走査指定領域初期位置の座標は、（Ｘａ＿１，Ｙａ＿１）＝（５０，６５）ｍｍである。素子数は、Ｘ方向に２０個（Ｅｎｘａ＝２０）、Ｙ方向に１０個（Ｅｎｘｂ＝１０）である。その他の条件は第１の具体例と同様とする。
このとき、式（１）〜式（８）より、Ｘ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔａ＝１１０５．１ｓｅｃとなる。一方、式（９）〜式（１５）より、Ｙ方向を主走査方向とした時の走査時間は、Ｔｂ＝９８５．８ｓｅｃとなる。よって、本発明を適用することによって、通常のＸ方向ではなく、Ｙ方向を走査方向とした測定を選択することが可能になる。その結果、測定に要する時間を短縮し、被検者の負担を軽減できる。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１００：光音響波信号計測部、１００１：保持板、１００４：検出器、１００５：計測制御部、１０１：光音響波情報処理部、１０１１：撮影領域指定部、１０１２：走査軌道算出部、１０１４：情報処理制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体から伝播する音響波を受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置であって、
音響波を受信する探触子と、
前記被検体を保持する保持部材と、
前記探触子を、前記保持部材に沿って、第一の方向および前記第一の方向に交差する第二の方向に移動させる走査手段と、
前記被検体における前記特性情報を取得するための領域である指定領域の情報を受け付ける領域指定手段と、
前記指定領域の特性情報を取得するために必要な前記探触子の走査領域における走査軌道を少なくとも決定する情報処理手段と、
を有し、
前記情報処理手段は、前記第一の方向を、前記探触子が音響波を受信しつつ移動する方向である主走査方向とし、前記第二の方向を、前記探触子が音響波を受信しない副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、前記第二の方向を前記主走査方向として前記第一の方向を前記副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、のうち、前記走査領域における走査時間が短くなるほうの走査軌道を、前記探触子の走査軌道とする
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記探触子は、前記音響波を受信し電気信号にそれぞれ変換するｍ個の受信素子を有し（ｍは正の整数）、
前記情報処理手段は、前記ｍ個の受信素子のうちの一部のｌ個の受信素子（ｌは正の整数であり、ｌ＜ｍ）が前記被検体に対して同じ走査位置で音響波を受信した際に前記ｌ個の受信素子からそれぞれ出力される複数の電気信号同士を積算する積算回数を用いて、前記走査領域における走査時間を算出する
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。
【請求項３】
被検体から伝播する音響波とは、光を照射された被検体から発生する光音響波である
ことを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記情報処理手段は、
前記主走査方向における走査速度と前記副走査方向における走査速度とを、前記受信素子の素子ピッチと前記積算回数と前記光の照射周波数とを用いて算出し、
算出された主走査方向および副走査方向における走査速度に基づいて、前記走査領域における走査時間を算出する
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。
【請求項５】
保持部材によって保持された被検体から伝播する音響波を探触子により受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、
走査手段が、前記探触子を、前記保持部材に沿って、第一の方向および前記第一の方向に交差する第二の方向に移動させる走査ステップと、
領域指定手段が、前記被検体における前記特性情報を取得するための領域である指定領域の情報を受け付ける領域指定ステップと、
情報処理手段が、前記指定領域の特性情報を取得するために必要な前記探触子の走査領域における走査軌道を少なくとも決定する情報処理ステップと、
を有し、
前記情報処理ステップでは、前記第一の方向を、前記探触子が音響波を受信しつつ移動する方向である主走査方向とし、前記第二の方向を、前記探触子が音響波を受信しない副
走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、前記第二の方向を前記主走査方向として前記第一の方向を前記副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、のうち、前記走査領域における走査時間が短くなるほうの走査軌道が、前記探触子の走査軌道とされる
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
【請求項１】
被検体から伝播する音響波を受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置であって、
音響波を受信する探触子と、
前記被検体を保持する保持部材と、
前記探触子を、前記保持部材に沿って、第一の方向および前記第一の方向に交差する第二の方向に移動させる走査手段と、
前記被検体における前記特性情報を取得するための領域である指定領域の情報を受け付ける領域指定手段と、
前記指定領域の特性情報を取得するために必要な前記探触子の走査領域における走査軌道を少なくとも決定する情報処理手段と、
を有し、
前記情報処理手段は、前記第一の方向を、前記探触子が音響波を受信しつつ移動する方向である主走査方向とし、前記第二の方向を、前記探触子が音響波を受信しない副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、前記第二の方向を前記主走査方向として前記第一の方向を前記副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、のうち、前記走査領域における走査時間が短くなるほうの走査軌道を、前記探触子の走査軌道とする
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記探触子は、前記音響波を受信し電気信号にそれぞれ変換するｍ個の受信素子を有し（ｍは正の整数）、
前記情報処理手段は、前記ｍ個の受信素子のうちの一部のｌ個の受信素子（ｌは正の整数であり、ｌ＜ｍ）が前記被検体に対して同じ走査位置で音響波を受信した際に前記ｌ個の受信素子からそれぞれ出力される複数の電気信号同士を積算する積算回数を用いて、前記走査領域における走査時間を算出する
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。
【請求項３】
被検体から伝播する音響波とは、光を照射された被検体から発生する光音響波である
ことを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記情報処理手段は、
前記主走査方向における走査速度と前記副走査方向における走査速度とを、前記受信素子の素子ピッチと前記積算回数と前記光の照射周波数とを用いて算出し、
算出された主走査方向および副走査方向における走査速度に基づいて、前記走査領域における走査時間を算出する
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。
【請求項５】
保持部材によって保持された被検体から伝播する音響波を探触子により受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、
走査手段が、前記探触子を、前記保持部材に沿って、第一の方向および前記第一の方向に交差する第二の方向に移動させる走査ステップと、
領域指定手段が、前記被検体における前記特性情報を取得するための領域である指定領域の情報を受け付ける領域指定ステップと、
情報処理手段が、前記指定領域の特性情報を取得するために必要な前記探触子の走査領域における走査軌道を少なくとも決定する情報処理ステップと、
を有し、
前記情報処理ステップでは、前記第一の方向を、前記探触子が音響波を受信しつつ移動する方向である主走査方向とし、前記第二の方向を、前記探触子が音響波を受信しない副
走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、前記第二の方向を前記主走査方向として前記第一の方向を前記副走査方向とした場合の前記走査領域における走査軌道と、のうち、前記走査領域における走査時間が短くなるほうの走査軌道が、前記探触子の走査軌道とされる
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９４５３９（Ｐ２０１３−９４５３９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２２７２（Ｐ２０１１−２４２２７２）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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