被検体情報取得装置および被検体情報取得方法
【課題】保持板により被検体を保持する光音響撮像装置において、被検体周縁部の領域を識別し、測定の定量性を確保する。
【解決手段】被検体を保持する保持板と、計測光を照射された被検体内から伝播する音響波を検出して電気信号に変換する探触子と、電気信号から被検体内の画像を生成する画像処理手段と、被検体のうち保持板と接触していない領域である周縁部に起因する光を検知する光検知手段と、光検知手段の検知結果を用いて、保持板と被検体の接触状態を識別する識別手段を有する被検体情報取得装置を用いる。
【解決手段】被検体を保持する保持板と、計測光を照射された被検体内から伝播する音響波を検出して電気信号に変換する探触子と、電気信号から被検体内の画像を生成する画像処理手段と、被検体のうち保持板と接触していない領域である周縁部に起因する光を検知する光検知手段と、光検知手段の検知結果を用いて、保持板と被検体の接触状態を識別する識別手段を有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被検体情報取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を使用して断層画像を撮像する技術に関して、これまでに多くの提案がなされており、その中の１つとして特許文献１に光音響断層画像撮像装置（以下、光音響撮像装置とも表記）が開示されている。この装置は、Ｐｈｏｔｏ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＰＡＴ：光音響トモグラフィー）の技術を用いている。光音響撮像装置は、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撮像装置やＸ線装置、あるいは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。
【０００３】
可視光や近赤外光など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などの物質が、計測光のエネルギーを吸収して瞬間的に膨張し、音響波を発生させる。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呼ぶ。光音響撮像装置では、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。この光音響撮像装置の技術により、光エネルギー吸収密度分布、すなわ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。
【０００４】
また光音響撮像装置は、断層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いる。そこで、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と早期診断での活躍が期待される。
【０００５】
光音響撮像装置では、光音響計測の原理に基づいて、光吸収物質が計測光を吸収した結果生じた光音響波の初期音圧Ｐｏを次式（１）で算出する。
【数１】
ここで、Γはグルナイゼン係数であって、体積膨張係数βと音速ｃの二乗の積を定圧比熱Ｃｐで除したものである。Γは被検体によってほぼ一定の値となることが知られている。μａは光吸収物質の光吸収係数である。Φは被検体内部の局所領域での光量、すなわち実際に光吸収物質に到達した光量（光フルエンス）である。
【０００６】
式（１）によれば、初期音圧分布Ｐｏをグルナイゼン係数Γで除することでμａとΦの積の分布、すなわち光エネルギー吸収密度分布を算出できる。初期音圧分布Ｐｏは、被検体内部を伝播して探触子に到達する光音響波の音圧Ｐの時間変化を計測することで得られる。
さらに、診断対象である被検体内部の光吸収係数μａの分布を算出するためには、被検体内部での光量Φの分布を算出する必要がある。計測光は被検体内部で強く拡散、減衰しながら被検体の深部へと浸達するため、被検体での光減衰量と浸達深度から光吸収物質に実際に到達した光量Φを算出する。
【０００７】
被検体の保持距離に対して十分大きな領域に一様な計測光の光量が照射された場合、被検体内部を光が平面波上に伝播すると仮定して境界条件を定めると、被検体内部の光量Φは次式（２）で表される。
【数２】
ここで、μｅｆｆは被検体の平均的な有効光減衰係数である。Φ０は被検体に照射された計測光の光量、すなわち被検体表面での光量である。また、ｄは被検体表面の計測光照射領域から光音響を発した光吸収物質までの距離である。
【０００８】
以上のように、式（１）と式（２）によれば、診断対象である被検体内部の光吸収物質の密度分布を定量的に計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５７１３３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
保持板により被検体を保持しながら光音響画像を撮像する光音響撮像装置では、保持により被検体の形状が広い範囲で一様に固定されるため、式（２）に従って被検体内部の光量分布を算出することができる。計測光が被検体に入射して強く拡散、減衰を開始する被検体表面の位置を保持板との界面と推定できるため、被検体表面の計測光照射領域から光吸収物質までの距離ｄを保持板同士の間隙から算出できる。
【００１１】
しかしながら、光音響計測位置を２次元的に走査して３次元の光音響画像を撮像する光音響撮像装置において、計測位置によっては被検体の形状が変化し、式（２）の光量分布算出式の境界条件に一致しない場合があった。
【００１２】
例えば、乳腺科での乳がん診断の対象は、被検体である乳房の周縁部に相当する。乳房の周縁部では、乳房が保持板から離れて乳房と保持板との間に空隙が存在する。そのため、周縁部では被検体表面の計測光照射領域から光吸収物質までの距離ｄが保持板の保持間隙とは一致しなくなる。計測光は、乳房と保持板の空隙を進む間、減衰を受けずに高いエネルギーを保ったまま被検体に照射される。そのため、周縁部を識別せずに光量分布の算出（式２）を適用した場合、周縁部とその他の領域では光吸収物質分布の定量性を確保できなくなってしまう。
【００１３】
上述の通り、乳がん診断における乳房周縁部のように撮像画像の定量性を欠く領域が存在するが、これまではこの領域を識別する術がなかった。
【００１４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、保持板により被検体を保持する光音響撮像装置において、被検体周縁部の領域を識別し、測定の定量性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
被検体を保持する保持板と、
計測光を照射された被検体内から伝播する音響波を検出して電気信号に変換する探触子と、
前記電気信号から被検体内の画像を生成する画像処理手段と、
被検体のうち前記保持板と接触していない領域である周縁部に起因する光を検知する光検知手段と、
前記光検知手段の検知結果を用いて、前記保持板と被検体の接触状態を識別する識別手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００１６】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
保持板が被検体を保持するステップと、
探触子が、計測光を照射された被検体内から伝播する音響波を検出して電気信号に変換するステップと、
画像処理手段が、前記電気信号から被検体内の画像を生成するステップと、
光検知手段が、被検体のうち前記保持板と接触していない領域である周縁部に起因する光を検知するステップと、
識別手段が、前記光検知手段の検知結果を用いて、前記保持板と被検体の接触状態を識別するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構成によれば、保持板により被検体を保持する光音響撮像装置において、被検体周縁部の領域を識別し、測定の定量性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態における光音響撮像システムの構成を示す全体図。
【図２】第１の実施の形態における光音響撮像データの取得方法を説明する概念図。
【図３】第１の実施の形態における被検体周縁部を説明する概念図。
【図４】第１の実施の形態における光分布補正適合領域を説明する概念図。
【図５】第１の実施の形態における光分布補正不適合領域を説明する概念図。
【図６】第１の実施の形態における被検体が存在しない位置を説明する概念図。
【図７】第１の実施の形態における光音響画像の撮像を示すフローチャート。
【図８】第２の実施の形態における光音響撮像システムの構成を示す全体図。
【図９】第２の実施の形態における被検体周縁部の識別方法を説明する概念図。
【図１０】第２の実施の形態における被検体周縁部の識別を説明する概念図。
【図１１】第２の実施の形態における光音響画像の撮像を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。
なお、以下の説明における光音響撮像とは、被検体内から伝播した光音響波を受信し、被検体内の特性に対応する光音響データを取得することを指す。さらに、光音響データを用いて被検体内の特性情報、特に光学特性情報の分布に対応する画像を生成する画像構成処理も、光音響撮像に含め得る。光音響データからは、上述したように初期音圧分布、光エネルギー吸収密度分布、光吸収係数や物質濃度の分布などを算出することが可能であり、これらの情報は被検体の状態を表わす被検体情報と呼ぶこともできる。従って本発明の光音響撮像装置は、被検体情報を取得するための被検体情報取得装置であるとも言える。
【００２０】
［第１の実施の形態］
本発明の光音響撮像装置および方法を用いる第１の実施の形態を図に従って説明する。
【００２１】
図１は、第１の実施の形態における光音響撮像システムの装置構成の全体図である。
第１の実施の形態における光音響撮装置は、被検体１０１を保持する保持板１０２、保持を撮像に好適な状態に制御する保持制御部１０３、計測光を照射する照射ユニット１０４、光音響波を検出する光音響波検出ユニット１０５を含む。さらに、光音響波検出ユニット１０４が検出した信号を増幅してデジタル信号に変換する光音響計測部１０６、検出
した光音響波信号の積算処理や記録処理などを行う信号処理部１０７、計測位置を２次元的に制御する走査制御部１１０を含む。さらに、外部処理装置としての画像処理装置１２０からの撮像指示を受け付ける制御部１１１、そして画像処理装置１２０とのＩ／Ｆ１１２を含む。
さらに、本実施の形態における光音響撮像装置は特に、被検体１０１の周縁部表面により被検体側方へ反射した光を検知する側方光検出部１０８、本発明の特徴である周縁部識別部１０９を備える。
【００２２】
撮像対象となる被検体１０１は、乳腺科での診断では乳房である。
なお、本発明の光音響撮像装置は、例えば人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などに用いることができる。従って被検体としては、乳房の他に、人体や動物の手足、指などの診断対象部位が想定できる。
【００２３】
保持板１０２は、１０２Ａと１０２Ｂの２枚１対で構成され、保持制御部１０３により計測に好適な保持間隙に制御される。保持板１０２Ａと１０２Ｂを区別する必要がない場合に、まとめて保持板１０２と表記する。保持板１０２で被検体１０１を挟む形で装置に固定することで、被検体１０１が動くことによる計測誤差を低減することができる。
なお、保持板１０２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ことが好ましい。同時に、特に保持板１０２Ｂは光音響波の伝播する経路に位置するため、光音響波検出ユニット１０４内の超音波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。また超音波測定用のジェルシートなどの音響整合材を使用することで、超音波探触子と保持板１０２Ｂとのより強い音響的結合を得ることができる。
保持部１０３は、被検者への負担や計測光の浸達深度に合わせて、被検体１０１の保持状態を光音響撮像に好適な保持間隙と圧力に調整する。
【００２４】
照射ユニット１０４は、被検体１０１に対して計測光を照射する。照射ユニット１０４は、５３０〜１３００ｎｍの近赤外領域に中心波長を有するパルス光（幅１００ｎｓｅｃ以下）を発するレーザ光源からの計測光を被検体に導光する照射光学系と、保持板に対して計測光の照射位置を移動させる移動機構から構成されている。
導光に用いる照射光学系としては、光を反射するミラーや、光を集めたり拡大したり形状を変化させたりするレンズ、光を分散、屈折または反射するプリズム、光を伝播させる光ファイバ、拡散板などが挙げられる。このような光学系は、光源から発せられた光が被検体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。
図示しない光源は、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固体レーザ（例えば、Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−ＧａｒｎｅｔレーザやＴｉｔａｎ−Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ）が使用される。
【００２５】
なお、計測光の波長は、計測対象とする生体内の光吸収物質（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〜１３００ｎｍの間で選択される。
計測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６００〜１０００ｎｍの光を吸収し、一方、生体を構成する水の光吸収が８３０ｎｍ付近で極小となるため７５０〜８５０ｎｍ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、この波長依存性を利用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。
【００２６】
また照射ユニット１０４内部には、計測光の照射と同期して光音響波信号の記録を制御する為に、計測光を検知するための図示しない光学構成を備える。計測光の検知は、実際に被検体１０１に照射される計測光の一部をハーフミラーなどの光学系により分割して、その分割光を備える光センサに導光することにより行う。計測光を検知すると、光音響波信号の検出同期信号を光音響波検出ユニット１０５に伝える。
【００２７】
光音響波検出ユニット１０５は、照射ユニット１０４から送出される検出同期信号に従って、被検体１０１の内部で生じて伝播した光音響波を検出して電気信号に変換する。光音響波検出ユニット１０５は、２次元状に整列された複数の音響素子から構成される超音波探触子と、探触子を保持板に対して走査する走査機構から構成されている。
なお、光音響波とは、音響波のうち光音響効果により発生したものを指す。音響波は一種の弾性波であり、音波とも呼ばれる。音響波は典型的には超音波であり、その場合の光音響波は光超音波とも呼ばれる。
【００２８】
本発明において、探触子はどのような方式のものでも用いることができる。例えば、一般的な超音波診断装置で使用されている圧電セラミックス（ＰＺＴ）を利用した変換素子やマイクロフォン静電容量型の変換素子などが使用される。なお、以下、超音波を計測する探触子を単に探触子と記述する。また、静電容量型のＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ
Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、磁性膜を用いるＭＭＵＴ（ＭａｇｎｅｔｉｃＭＵＴ）なども用いることができる。さらに、圧電薄膜を用いるＰＭＵＴ（ＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＭＵＴ）なども用いることができる。
【００２９】
光音響計測部１０６は、光音響波検出ユニット１０５で生成された微弱な光音響波信号を増幅してデジタル信号に変換して、光音響撮像データを構成する１つの光音響データを生成する。光音響計測部１０６は、光音響波検出ユニット１０５が出力したアナログ信号を増幅する信号増幅部と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部から構成される。信号増幅部では、計測深度によらずに均一なコントラストをもつ光音響画像を得るために、計測光の照射から光音響波が探触子に到達する時間に応じて増幅利得を増減する制御などを行う。
【００３０】
信号処理部１０７は、光音響計測部１０６により計測された光音響波信号に、探触子の音響検出素子の感度ばらつき補正や、物理的または電気的に欠損した素子の補完処理、ノイズ低減のための積算処理、図示しない記録媒体への光音響波信号の記録などを行う。積算処理では、被検体１０１の同じ位置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比を向上させることができる。光音響波信号処理により生成された光音響撮像データは、Ｉ／Ｆ１１２を介して画像処理装置１２０に伝送される。また、周縁部識別部１０９の識別結果に従って、光音響撮像データと併せて周縁部識別情報を記録する。
【００３１】
側方光検出部１０８は、被検体１０１の周縁部により側方へ反射した側方光を検知する。本実施の形態における側方光検出部１０８は、被検体１０１の保持方向と直交する軸に１０８Ａと１０８Ｂが配置される。側方光検出部１０８Ａと１０８Ｂを区別する必要がない場合に、まとめて側方光検出部１０８と表記する。本実施形態においては、側方光検出部が、本発明の光検知手段に相当する。
なお、側方光検出部１０８は、計測光と同じ領域の波長の光のみを検知可能な光学構成とセンサにより構成され、走査制御部１１０の指示に従って側方光の検知動作を行う。
周縁部識別部１０９は、側方光検出部１０８による側方光の検出結果に基づいて、現在の計測位置が被検体周縁部であるかを識別して、識別結果を信号処理部１０７へ出力する。なお、被検体周縁部の識別方法については後述する。周縁部識別部は、本発明の識別手段に相当する。
【００３２】
走査制御部１１０は、計測位置を保持板上で２次元走査するように照射ユニット１０４と光音響波検出ユニット１０５を同時に駆動するとともに、計測光の光軸が探触子の中心と一致するように制御する。計測位置を被検体１０１に対して２次元走査することで、小
型の探触子でも広い撮像範囲を得ることができ、例えば乳がん診断ではフルブレストの光音響画像の撮像が可能になる。
なお、制御部１１１からの指示を受けた走査制御部１１０が光音響撮像動作を制御し、走査制御により好適な計測位置に達すると、到照射ユニット１０４と側方光検出部１０８に対してそれぞれ、計測光の照射と側方光の検知動作を指示する。
【００３３】
制御部１１１は、画像処理装置１２０からの撮像開始指示や各種要求を受け付け、光音響撮像装置全体を管理、制御する。走査制御部１１０への撮像開始の伝達の他にも、装置個体を識別する識別情報や個体固有に設定される情報の管理、装置の状態の監視、それらの情報の画像処理装置１２０への伝送などを行う。
【００３４】
Ｉ／Ｆ１１２は、光音響撮像データと保持状態撮像画像を、外部装置としての画像処理装置１２０に伝送するためのインターフェース（Ｉ／Ｆと略表記）である。また、画像処理装置１２０から光音響撮像装置への各種指示を伝送する。Ｉ／Ｆ１１２は画像処理装置１２０のＩ／Ｆ１２１と共に、光音響撮像装置と画像処理装置１２０との間のデータ通信を行うインターフェースとして機能する。リアルタイム性を確保でき、かつ大容量の伝送が可能な通信規格を採用することが好ましい。
【００３５】
画像処理装置１２０は、光音響撮像装置から伝送された光音響撮像データに基づいて光音響画像の構成と表示を行う。光音響撮像装置とのＩ／Ｆ１２１、光音響撮像データから光音響画像を構成する画像構成部１２２、光音響画像を表示する表示部１２３、ユーザである検査者が画像処理装置１２０および光音響撮像装置を操作するための操作部１２４から構成される。一般に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表示機能を備える装置を用いる。
【００３６】
Ｉ／Ｆ１２１は、光音響撮像装置のＩ／Ｆ１１２と同等の機能を有し、Ｉ／Ｆ１１２と連携して光音響撮像データや装置の制御指示などの送受信を行う。
画像構成部１２２は、伝送された光音響撮像データに基づいて、被検体１０１の光学特性分布の情報を画像化して光音響画像を構成する。また、構成した光音響画像に対して、輝度の調整や歪補正、注目領域の切り出しなどの各種補正処理を適用して、より診断に好ましい情報を構成する。また、ユーザによる操作部１２４の操作に従って、光音響画像の構成に関するパラメータや表示画像の調整などを行う。画像構成部は、本発明の画像処理手段に相当する。
表示部１２３は、画像構成部１２２により構成された光音響画像を表示する。
操作部１２４は、図示しない画像処理装置の操作ソフトウェア上で、ユーザが光音響撮像の撮像位置の指定、走査範囲の調整など装置の操作や光音響画像に対する画像処理操作を行うための入力装置である。
【００３７】
以上の構成を有する光音響撮像システムにより、光音響トモグラフィーの原理に基づいて被検体１０１を撮像することで、被検体１０１の光学特性分布を画像化し、光音響画像を提示することができる。なお、図１では画像処理装置１２０を外部装置として、光音響撮像装置と画像処理装置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化する構成でも構わない。
【００３８】
図２は、第１の実施の形態における光音響撮像データの取得方法を説明する概念図である。図２（ａ）は、１回の計測光の照射により計測される光音響データの取得、図２（ｂ）は、計測位置の２次元走査による光音響撮像データの取得方法の例を示している。なお、第２の実施の形態では、撮像範囲は保持板１０２Ｂの大きさに一致する例で説明する。
【００３９】
照射ユニット１０４から照射される計測光２０１の形状は、探触子１０５を構成する各
音響素子の指向性に光音響波信号強度が依存するため、探触子１０５の形状と略一致するように２次元的な広がりをもって形成される。計測光２０１により探触子１０５の直上に位置する被検体を照明することで、１回の計測光２０１の照射で、探触子１０５直上の直方体形状の画像化領域２０２を画像再構成するのに必要な光音響データを取得できる。
【００４０】
この光音響データの取得を、保持板１０２Ｂ上で計測位置の移動軌跡２０３に沿って、画像化領域２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃのように計測位置を移動させながら繰り返すことで、光音響撮像データを取得することができる。なお、画像化領域２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃの領域がそれぞれ重なっているのは、光音響データの１ボクセルに対して積算処理を行うためである。
【００４１】
計測位置の２次元走査においては、移動軌跡２０３に沿って、まず探触子をｘ軸方向に移動させながらボクセルピッチに対応した位置で光音響データの取得を繰り返す第一の探触子走査（主走査）を行う。次いで、探触子をｙ軸正方向に一定の距離だけ移動する第二の探触子走査（副走査）を行う。これら主走査と副走査を繰り返すことで２次元走査が行われる。
【００４２】
図３は、第１の実施の形態における注目する被検体１０１の周縁部を説明する概念図である。
被検体１０１の周縁部は、計測光照射側の保持板１０２Ａと被検体１０１との関係と、探触子側の保持板１０２Ｂと被検体１０１との関係に従って、幾つかの領域に区分できる。なお、３０１は光音響計測の２次元走査により計測光２０１が照射される領域、すなわち撮像範囲に相当する領域を示している。
【００４３】
領域３０１は、保持板１０２Ａと被検体１０１との関係により、被検体１０１と保持板１０２Ａが接触している領域３０２と、接触していない領域３０３の２つの領域が存在する。領域３０２は被検体表層が計測光２０１に対して直交関係を保っている定常照射領域であり、光分布補正の算出式（式２）の境界条件と一致する領域である。一方、領域３０３は被検体１０１が保持板１０２Ａから離れ、被検体表層の法線ベクトルが側方を向き計測光２０１が側方に反射される側方反射領域３０３である。この側方反射領域３０３では、光分布の算出式（式２）における距離ｄが保持板の保持間隙に一致しなくなる。
【００４４】
保持板１０２Ｂと被検体１０１も同様に、被検体１０１と保持板１０２Ｂが接触している領域３０４と、接触していない領域３０６の２つの領域に区分できる。なお領域３０６は、被検体１０１内部で生じた光音響波が空隙により探触子に到達できず光音響波信号を計測できない接触状態にある。光音響波信号を計測可能な定常計測領域３０４はさらに、計測光２０１の照射側における定常照射領域３０２と側方反射領域３０３との関係により、領域３０５と領域３０７に区分される。
【００４５】
領域３０５は、定常照射領域３０２により光分布の算出式（式２）の境界条件が一致して適切に光分布補正が可能な光分布補正適合領域であり、領域３０７は、空隙３０９の存在により光分布補正の境界条件に不適合な領域となる。第１の実施の形態における光音響撮像装置は、この光分布補正不適合領域３０７を認識する。そして、光音響画像を見たユーザが（特に領域３０５との）定量性の差異を識別できるように、画像化領域３０８に対して、正しく光分布補正が適用できるかどうかを示す識別情報を記録する。
【００４６】
第１の実施の形態では、周縁部識別部１０９は、側方反射領域３０３による計測光２０１の側方への反射光を検知することにより側方反射領域３０３を識別して、識別結果を信号処理部１０７へ出力する。なお、光分布補正不適合領域３０７は側方反射領域３０３と一致しないため、直接には光分布補正不適合領域３０７を識別できない。しかし、領域３
０６では光音響波を検出できずノイズレベルの光音響データしか取得できないことを利用することで、光分布補正不適合領域３０７を識別することできる。
【００４７】
また、光音響波信号を検出できない周縁部領域３０６は、被検体１０１と保持板１０２Ｂの間にジェルシートなどの音響整合材を充填することで、第１の実施の形態で注目する光分布補正の不適合領域３０７とすることができる。その結果、定量性は確保できないものの画像化領域とすることができる。
【００４８】
本発明の特徴は、図３で説明した光分布補正の不適合領域３０７を識別する手段を講ずることにある。つまり、領域３０６ではノイズレベルの光音響データしか取得できないために測定結果が不適切であることは明白であるが、領域３０７では一見して領域３０５と区別できない正常な光音響データが取得されているので、識別可能にする必要がある。
【００４９】
図４は、第１の実施の形態における光分布補正適合領域３０５において計測される光音響波信号を説明する概念図である。図４（ａ）は光音響波の計測方法、図４（ｂ）は照射ユニット１０４内部での計測光照射の検知信号と側方光検出部１０８Ｂによる側方光検知信号、図４（ｃ）は検出した光音響波信号の例をそれぞれ示している。図４（ｂ）と（ｃ）の縦軸はそれぞれ光検知信号と光音響波信号を、横軸は時間を表す。
【００５０】
被検体１０１に照射された計測光２０１は、被検体１０１内で強く拡散して減衰しながら被検体１０１の深部へと浸達する。そのため被検体深部であるほど被検体１０１の内部の組織を照らす光エネルギーは小さくなってしまう。
４０１は、計測光２０１を吸収して光音響波を発する光吸収物質である。乳がん診断では、乳がんに相当する。乳がんの組織は、活発な血管新生による血流量の増大で光の吸収率が正常組織に比べて高く、パルス光のエネルギーを吸収して熱膨張した結果光音響を発する。
４０２は、光音響波検出ユニット１０５の探触子を構成する１つの音響検出素子である。到達する光音響波を検出して、図４（ｃ）に示す光音響波信号を生成する。音響検出素子の検出周波数帯域は有限で低周波での感度が低いため、主に高周波成分で構成される信号が形成される。
【００５１】
図４（ｂ）上段の４２１は、照射ユニット１０４内部に構成されている、図示しない検知手段による検知信号を示している。計測光２０１が実際に照射されたことを検知している。
図４（ａ）に示す被検体の光分布補正適合領域での計測では、被検体側方への計測光２０１の反射が起きない。そのため、図４（ｂ）下段に示すように、側方光の検知信号は生成されない。
【００５２】
４４１は、計測光２０１の照射を検知するためにあらかじめ決定される閾値である。図４（ｂ）上段の例では信号４２１がこの閾値４４１を超えているため計測光の照射を検知する。
４４２は、計測光２０１の側方への反射光を検知するためにあらかじめ決定される閾値である。
４４３は、現在の計測位置において保持板間に被検体１０１が無いことを判定するためにあらかじめ決定される閾値である。閾値４４１と４４２に比べて大きな値を持つ。
【００５３】
図４（ｃ）の４６１は、光吸収物質４０１の光音響波信号を示している。信号４６１は、光分布補正適合領域における計測では、光音響波の検出開始後に検出される１つ目の信号である。
４６２は、照射ユニット１０４側の保持板１０２Ａと被検体１０１との界面で生じる光
音響波信号を示している。被検体１０１の表層は光吸収率が比較的小さい正常組織で形成されるものの、高い光エネルギーを保った状態で計測光２０１が入射するため、被検体表層が発する光音響波は大きい。そのため、その界面で生じる光音響信号４６２は信号４６１に比べると非常に大きな信号となる。
信号４６２の検出時刻は装置構成（主に保持板１０２Ａの厚さ）で、信号強度は計測光２０１の光エネルギーと被検体１０１の光吸収率で決定されるため、保持状態が変更されない限り、計測ごとに変動せず同じ信号特性で検出される。
【００５４】
続いて、図５を参照して光分布補正不適合領域３０７において計測される光音響波信号の特性を示し、その差違を説明する。
図４と同様、図５（ａ）は光音響波の計測方法、図５（ｂ）は計測光検知信号と側方光検知信号、図５（ｃ）は検出した光音響波信号の例をそれぞれ示している。図５（ｂ）と（ｃ）の縦軸はそれぞれ光検知信号と光音響波信号を、横軸は時間を表す。
【００５５】
５０１は、被検体１０１の周縁部のうち光分布補正不適合領域３０７に存在する光吸収物質である。なお、計測光２０１の光軸に対して光分布補正適合領域での光吸収物質４０２と同じ位置に存在し、大きさや光吸収係数など光学的特性も同一である。
【００５６】
光分布補正不適合領域では、被検体１０１と保持板１０２Ａの間に空隙が存在し、また曲面形状をした側方反射領域が存在する。そのため計測光２０１は被検体１０１に浸達するとともに、一部は被検体表層により側方への反射を生じる。加えて、計測光２０１が被検体１０１に入射して強く拡散減衰を開始する位置も探触子側に移動するため、光分布補正不適合領域での光吸収物質５０１と適合領域での光吸収物質４０１とで浸達する光エネルギーに差異が生じる。すなわち、光分布補正不適合領域では、式（２）に示す光量分布の算出式での変数ｄが保持間隙距離と一致しなくなるため、保持距離では正確に光量分布補正を適用することができず、光音響画像において定量性を欠くことになる。
【００５７】
図５（ｂ）下段の５２１は、側方反射領域により側方へ反射した側方光５０２の検知信号である。信号５２１が、閾値４４２を超えているため側方光５０２の存在を検知する。なお、側方光検出部１０８Ｂは側方反射領域からの側方光５０２のみを検出できるように検出感度に指向性を備えることで、側方反射領域以外からの光による誤動作を抑止する。
【００５８】
図５（ｃ）の５６１は、光吸収物質５０１による光音響波信号を示している。信号５６１は、図５（ａ）のような光分布補正不適合領域における計測では光音響波の検出開始後に検出される１つ目の信号で、光分布補正適合領域での信号４６１とほぼ同じタイミングで検出される。ただし、光吸収物質５０１と４０１では浸達する光エネルギー量が異なるため、信号５６１と光分布補正適合領域における信号４６１は異なる大きさの信号で検出される。すなわち、被検体による散乱と減衰が少ない信号５６１の方が、信号強度が大きい。
【００５９】
図５（ｃ）の５６２は、照射ユニット１０４側の被検体表層の光音響波信号を示している。被検体表層が、音響検出素子４０３からから見て、保持板間隙よりも近い位置にあるため、図４（ｃ）と比べて光音響波が被検体内を伝播する距離が短い。その結果、信号５６２が検出されるタイミングは、被検体表層信号４６２よりも早くなる。また、計測光２０１の照射側に側方反射領域をもつ光分布補正不適合領域では、被検体表層が曲面形状となっているため、被検体表層で生じる光音響波が平面波状でなくなっている。その結果、信号５６２は、定常照射領域をもつ光分布補正適合領域での信号４６２に比べて幅をもった信号となる。
【００６０】
以上、図４と図５を用いて説明したように、被検体１０１の光分布補正の適合領域と不
適合領域とで、側方光検出部１０８が出力する側方光検知信号に差違が生じるため、この信号特性の差違に基づいて被側方反射領域を識別することができる。
【００６１】
図６は、第１の実施の形態における被検体が存在しない位置での光音響信号の特性を説明する概念図である。図４と同様、図６（ａ）は光音響波の計測方法、図６（ｂ）は計測光検知信号と側方光検知信号、図６（ｃ）は検出した光音響波信号の例をそれぞれ示している。図６（ｂ）と（ｃ）の縦軸はそれぞれ光検知信号と光音響波信号を、横軸は時間を表す。
【００６２】
図６（ｂ）上段において、被検体１０１がなく、計測光２０１を遮るものがないため、照射ユニット１０４から照射された計測光２０１は対向する光音響波検出ユニット１０５の探触子に直接到達する。なお、図６（ｂ）下段に示すように、被検体１０１の側方への反射光が存在しないため、側方光検知信号は検出されない。
【００６３】
図６（ｃ）の６６１は、光音響波検出ユニット１０５の探触子表面で生じる光音響波信号を示している。一般的に、探触子表面には、弾性波の検出効率を向上させるために音響整合材が取り付けられている。音響整合材は計測光２０１に対して光吸収率をもつため探触子表面が光音響波の音源となる。なお、探触子表面を反射膜で保護した場合でも、反射膜自身も数％の光吸収率（例えば、Ａｕの場合３％程度）をもつため、高い光エネルギーを保った計測光２０１を受けて大きな光音響波を発する。
【００６４】
信号６６１は、探触子表面で発生する光音響波による信号のため、計測を開始した直後に検出され、その強度は非常に大きい。なお、信号６６１は探触子の構造に起因した光音響信号であるため、その検出時刻と信号強度は計測ごとに変動せずに同じ信号特性で検出される。この信号特性を利用して、閾値４４３を用いることで、計測位置が被検体１０１を外れたことを認識できる。
なお、被検体１０１と保持板１０２Ｂの音響的結合を欠いて光音響信号を検出できない領域３０６での光音響計測においては、側方光検知信号が検出されるとともに光音響信号の検出がされない。
【００６５】
以上、図４と図５、そして図６で説明してきたように、側方光検知信号と計測される光音響信号の組み合わせで、被検体１０１の周縁部における各領域を、特に光分布補正不適合領域を識別することができる。
【００６６】
図７は、第１の実施の形態における光音響画像の撮像の流れを示すフローチャートである。本フローチャートで示す一連の処理は、これまでに説明してきたように被検体周縁部の各領域を識別して、特に光分布補正不適合領域の識別情報を記録しながら光音響撮像を実現することを目的としている。なお、本フローチャートの実施前に検査者により被検体の保持などの作業を完了しているものとする。
【００６７】
ステップＳ７０１では、検査者が画像処理装置１２０の操作部１２４により撮像を指示する。撮像指示を受けた制御部１１１が走査制御部１１０に対して光音響撮像動作の開始を指示する。
ステップＳ７０２では、走査制御部１１０が照射ユニット１０４と光音響波検出ユニット１０５を同時に主走査方向（ｘ軸方向）に移動させて次の計測位置に移動させる。
ステップＳ７０３では、次の計測位置に到達すると、走査制御部１１０が計測位置に応じて側方光検出部１０８ＡまたはＢを有効化する。
【００６８】
ステップＳ７０４では、照射ユニット１０４が光源の発光制御を行って計測光である近赤外領域のパルスレーザ光を被検体に向けて照射する。
ステップＳ７０５では、周縁部識別部１０８が、側方光検出部１０８が側方光を検知したかを判定する。検知している場合にはステップＳ７０６へ処理を移行する。検知しない場合にはステップＳ７０７へ処理を移行する。
ステップＳ７０６では、信号処理部１０７が、周縁部識別部１０８の識別結果に基づいて周縁部の識別情報を記録する。なお、ここでの識別情報は、被検体の周縁部における側方反射領域の検知結果である。
【００６９】
ステップＳ７０７では、走査制御部１１０が、装置の構成上、側方光の検知に有効な期間を過ぎると側方光検出部１０７を無効化する。
ステップＳ７０８では、光音響波検出ユニット１０５の探触子がステップＳ７０４の計測光照射の結果生じる光音響波を検出（サンプリング）する。そして、光音響波検出ユニット１０５が検出した光音響波信号に対して、光音響計測部１０６が信号増幅とＡ／Ｄ変換を行い、その信号を信号処理部１０７へ出力する。計測深度に応じた１回の計測に必要なサンプル数だけ光音響波信号のサンプリングを繰り返すことで、画像化領域２０２の光音響データを得る。
【００７０】
ステップＳ７０９では、信号処理部１０７が、前ステップで取得した光音響データに基づき、探触子の音響検出素子の感度ばらつき補正や、物理的または電気的に欠損した素子の補完、ノイズ低減のための積算処理、記録媒体への光音響信号の記録などを行う。また周縁部識別部１０９からの識別結果および計測された光音響信号に基づいて、光分布補正不適合領域を識別することで、ステップ７０６で記録された周縁部の識別情報を更新して計測位置と対応付けて記録し、被検体周縁部の識別データを生成する。
【００７１】
ステップＳ７１０では、走査制御部１１０が１回の主走査方向の走査完了を判定する。走査の完了は、検査者に指定された撮像領域に対して主走査方向の移動が完了したかどうかで判定する。走査を完了した場合には、ステップＳ７１１へ処理を移行する。そうでない場合には、ステップＳ７０２へ処理を移行して次の計測位置で光音響計測を繰り返す。
ステップＳ７１１では、走査制御部１１０が全走査の完了を判定する。全走査の完了は、検査者に指定された撮像範囲で主走査と副走査が終わり、全ての走査が完了したかどうかで判定する。全走査を完了した場合には、光音響撮像データと被検体周縁部の識別データが画像処理装置１２０へ伝送され、ステップＳ７１３へ処理を移行する。完了していない場合には、ステップＳ７１２へ処理を移行する。
【００７２】
ステップＳ７１２では、走査制御部１１０が照射ユニット１０４と光音響波検出ユニット１０５を同時に副走査方向に移動させて、次の主走査線において計測動作を継続する。
ステップＳ７１３では、画像再構成部１２２が光音響撮像データに基づいて光音響撮像画像を構成する。
ステップＳ７１４では、表示部１２３上に、構成された光音響撮像画像が表示される。
【００７３】
以上の処理により、計測位置の２次元走査が可能な光音響計測において、画像診断に好適な光音響診断画像を得ることができるとともに、被検体周縁部の識別情報を計測位置と対応付けて記録することができる。
【００７４】
本実施形態によれば、保持板により被検体を保持しながら、光源と探触子が被検体を挟んで対向する構成で計測を行う光音響撮像装置において、被検体側方への計測光の反射光を検知する手段を備えることで、被検体の周縁部を識別することができる。
さらに被検体の周縁部における、光分布補正の境界条件に適合しない領域を識別する手段をもつことで、光音響画像上での定量性の異なる領域を識別できる情報を取得記録することができる。記録された識別情報を計測位置と対応付けた上で光音響撮像データとともに記録して画像処理装置へ伝送することで、光音響画像上で定量性が異なる領域を、検査
者に対して識別して提示することができる。
【００７５】
［第２の実施の形態］
本発明の超音波測定装置および方法を用いる第２の実施の形態を図に従って説明する。
【００７６】
第１の実施の形態では、被検体周縁部の側方反射領域による被検体側方への計測光の反射を検知することで、光音響撮像動作の実施中に各計測位置で逐次光分布補正不適合領域を識別でき、その結果、光音響撮像動作の終了後に識別情報を確認することができる。
一方、光音響撮像の事前に光分布補正不適合領域の識別情報を検査者に対して提示することができれば、同領域を含むように撮像するか、同領域を除いた光分布補正適合領域のみを撮像するかの選択肢を提供することができる。
第２の実施の形態における特徴は、検査者に対して光音響撮像動作前に被検体周縁部の識別および提示を行うことである。
【００７７】
上記特徴を中心に、第２の実施の形態を説明する。図８は、第２の実施の形態における光音響撮像システムの装置構成の全体図である。第２の実施の形態における光音響撮像装置は、第１の実施の形態における図１の光音響撮像装置と比べて、保持撮像部８０１、側方照明部８０２、そして制御部８０３が新たに設けられる。また、画像処理装置８２０に周縁部識別部８２１が新たに設けられる。制御部８０３の動作は、図１の制御部１１１とは異なる点がある。
【００７８】
保持撮像部８０１は、保持された被検体１０１を照射ユニット１０１の側から保持板１０２Ａを介して撮像する。保持撮像部８０１には可視や赤外領域に検出感度を有するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなど一般的な撮像素子が使われる。保持撮像部８０１により撮像された画像は、Ｉ／Ｆ１１２を介して画像処理装置１２０に伝送されて、検査者による撮像範囲の指定に使用される。そのため、装置として定義される最大撮像範囲が収まる画角で撮像を行うことが好ましい。
また、外光の影響を低減するために、側方照明部８０２による照明光のみを検出できるように、照明光の使用波長に応じて、同波長に対して検出感度を備えるようにすることが望ましい。本実施形態においては、保持撮像部と、画像処理装置が、本発明の光検知手段に相当する。
【００７９】
側方照明部８０２は、制御部８０３の指示に従って被検体１０１の側方から可視領域または赤外領域の光を照射する。本実施の形態における側方照明部８０２は、被検体１０１の保持方向、すなわち計測光の照射方向と直交する方向に８０２Ａと８０２Ｂが配置される。被検体側方からの照明により保持撮像部８０１により撮像された画像に対して、被検体１０１の側方反射領域を強調することができる。
【００８０】
制御部８０３は、画像処理装置８２０からの要求を受け付けて側方照明部８０２を制御する。
周縁部識別部８２１は、保持撮像部８０１の撮像画像に対して画像処理を施して被検体１０１の側方反射領域を識別して、その識別情報を表示部１２３に表示する。詳細については後述する。
以上の構成を有する光音響撮像装置により、検査者は光音響撮像前に被検体１０１の周縁部の情報を視覚的に把握することができる。
【００８１】
図９は、第２の実施の形態における被検体周縁部の識別方法を説明する概念図である。図９（ａ）は保持撮像部８０１による撮像領域、図９（ｂ）は側方照明の例をそれぞれ示している。
【００８２】
図９（ａ）の９０１は、保持撮像部８０１が撮像する撮像範囲を、保持板１０２Ａ上に投影したものである。装置として定義される最大撮像範囲が収まる画角で撮像を行うことで被検体周縁部を含む被検体全体を認識できる。
【００８３】
図９（ｂ）の９０２、９０３はそれぞれ、図３で説明した計測光の定常照射領域と光分布補正適合領域である。また、９０４、９０５、９０６はそれぞれ、側方反射領域、光分布補正適合領域、光音響を検出できない領域を示している。
また、９１１、９１２は、それぞれ側方照明部８０２Ｂによる照明光と側方反射領域９０４による反射光を示している。照明光は、被検体１０１の周縁部のみを照明できるように指向性を備えることが好ましい。被検体１０１を側方から照明した光９１１は被検体１０１の側方反射領域９０４に反射して、その反射光９１２が保持撮像部８０１に撮像される。
【００８４】
第２の実施の形態では、周縁部識別部８２１は、側方反射領域９０４によって照明光９１１が保持撮像部８０１方向へと反射された反射光９１２を検知する。この反射光を検知することで側方反射領域９０４を識別して、その識別結果を信号処理部１０７へ出力する。なお、光分布補正不適合領域９０５と側方反射領域９０４は一致しないが、光分布補正の適合領域９０３と不適合領域９０５との境界線９０７は、定常照射領域９０２と側方反射領域９０４における境界線と一致する。そのため、光分布補正不適合領域９０５を推定できる。
【００８５】
図１０は、第２の実施の形態における被検体周縁部の識別と光音響撮像範囲の指定方法を説明する概念図である。図１０（ａ）は保持撮像部８０１による側方反射領域の識別画像、図１０（ｂ）はその識別結果と撮像範囲との関係の例をそれぞれ示している。
【００８６】
図１０（ａ）の１００１は、側方照明部８０２により側方反射領域を照明された状態において、保持撮像部８０１により撮像された識別画像の例を示している。
１００２は、側方照明部８０２による照明光が届かず、暗く撮像される計測光の定常照射領域９０２に相当する領域である。
１００３は、側方照明部８０２による照明光を保持撮像部８０１の方向に反射した側方反射領域９０４に相当する領域である。なお、周縁部識別部８２１は、強調処理や２値化など識別に好適な画像処理を加えることで、側方反射領域１００３を容易に識別可能である。
１００４は、被検体１０１が存在しない領域であり、側方反射領域１００３の強調処理により暗い領域となる。
なお、識別画像１００１は、側方反射領域１００３の識別のために、周縁部識別部８２１が内部で使用する画像であり、検査者に提示するものではない。
【００８７】
図１０（ｂ）の１０１１は、側方照明部８０２による照明がない状態で、被検体１０１の保持状態を観測するために、保持撮像部８０１により撮像された画像上に、被検体周縁部の識別結果に基づく撮像範囲が重畳された画像である。なお、撮像画像１０１１は、周縁部識別部８２１の情報に従い、表示部１２３を介してユーザに対して提示される。
１０１２と１０１３はそれぞれ、周縁部識別部８２１が被検体１０１の側方反射領域９０４を識別した結果に基づいて、検査者に対して提示する撮像範囲の例を示している。撮像範囲１０１２は、計測光の定常照射領域９０２と側方反射領域９０４の境界９０７を内接する範囲を示している。撮像範囲１０１３は被検体１０１の輪郭を内接する範囲を示している。
このとき、撮像範囲と併せてそれぞれ撮像に要する時間などの付属情報を提示してもよい。検査者は、いずれかの撮像範囲を選択することも、提示された２つの撮像範囲を参考
にして任意の撮像範囲を指定することもできる。なお、本発明において提示する撮像範囲は１０１２と１０１３の２つに限るものではなく、１０１２と１０１３に基づいて、例えばその中間に相当する撮像範囲など、画像診断に好適な撮像範囲を幾つか提示してもよい。
【００８８】
以上のように、側方照明部８０２により定常照射領域９０３と側方反射領域９０４が、保持撮像部８０１の撮像画像上に輝度の異なる領域として撮像されるため、この領域の違いに基づいて被検体の側方反射領域９０４を識別することができる。すなわち、図９で説明したように、側方反射領域９０４に対応する光分布補正不適合領域９０５を識別できる。
また、光音響撮像を開始する前に、被検体１０１の光分布補正不適合領域９０５の識別情報をユーザに提示することで、被検体周縁部の状態を考慮に入れた任意の撮像範囲の指定を行うことができる。
なお、本実施の形態では側方からの照明により周縁部をより強調した状態で識別するとしたが、側方光のない状態でも、保持による被検体の変色で周縁部を識別する構成でもよい。保持板により圧力を受けている被検体１０１である乳房の定常照射領域９０２と、保持板１０２による圧力を受けない周縁部では皮膚の色に差異がでるため、それを画像処理により識別すればよい。
【００８９】
図１１は、第２の実施の形態における光音響画像の撮像の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１１０１では、光音響撮像開始に先立って、検査者による操作部１２４からの入力に従って、光音響撮像装置に対して被検体周縁部の状態の識別が要求される。要求を受け付けた制御部８０３は、側方照明部８０２を同時に点灯制御する。
ステップＳ１１０２では、周縁部識別部８２１が、ステップＳ１１０１の側方照明の結果、保持撮像部８０１により撮像された画像を取得して被検体１０１の側方反射領域１００３を識別する。さらに周縁部識別部８２１は、その識別結果に基づいて図１０で示したような候補となる撮像範囲の情報を出力する。
【００９０】
ステップＳ１１０３では、提示された撮像範囲の候補の中から、またはそれらを参考にして、検査者が画像処理装置８２０の操作部１２４により任意の撮像範囲を決定する。
ステップＳ１１０４では、検査者が画像処理装置８２０の操作部１２４により撮像を指示する。光音響撮像指示を受けた制御部８０３が、走査制御部１１０に対して光音響撮像動作を開始させ、ステップＳ１１０２で指定された撮像範囲の全領域に渡って光音響撮像データの取得を完了する。
ステップＳ７１３とステップＳ７１４の処理に関しては、第１の実施の形態における処理と同じである。
【００９１】
以上の処理により、計測位置を２次元走査しながら光音響計測を行う光音響撮像装置において、光音響撮像動作に先立って検査者に対して被検体の光分布補正不適合領域を提示することができ、検査者は同領域を考慮に入れて任意の撮像範囲を指定することができる。
【００９２】
本実施形態では、保持板により被検体を保持しながら、光源と探触子が被検体を挟んで対向する構成で計測を行う光音響撮像装置において、被検体側方を照明する照明手段と保持された被検体を撮像する手段を備える。これにより、撮像開始の事前に光分布補正不適合領域を識別してユーザに提示することができる。
【００９３】
［第３の実施の形態］
また、本発明の目的は、以下の手法によっても達成される。即ち、前述した各実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを格納した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００９４】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行う。その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれる。
【００９５】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれたとする。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれる。
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００９６】
［その他の実施の形態］
上記各実施形態における様々な技術を適宜組み合わせて新たなシステムを構成することは当業者であれば容易に相当し得るものであるので、このような様々な組み合わせによるシステムもまた、本発明の範疇に属するものである。
【００９７】
例えば、第１と第２の実施形態では、１つの光源と１つの探触子を、被検体を挟む形で配置して、探触子の反対側から計測光照射のみで光音響計測を行う光音響撮像システムにおいて本発明を適用する例を説明した。すなわち、一方の保持板に光源を配置し、他方の保持板に探触子を配置していた。しかしながら、光源と探触子を同じ側に配置して、探触子と同じ側からの計測光を用いて光音響計測を行う構成も考えられる。このような構成においても、計測光の光軸と、被検体内で生じた光音響波の探触子までの伝播経路が一致する構成でない場合には、光分布補正不適合領域が存在するため、同じように被検体周縁部を識別することが可能である。なお、その場合には第２の実施の形態における保持撮像部を探触子側に設ける必要がある。以上により、被検体に対して計測光を探触子と同じ側から照射する構成もまた、本発明の範囲に属するものである。
【００９８】
また、第１と第２の実施形態では、光源を被検体の片側のみに配置して、片側からの計測光の照射のみで計測を行う光音響撮像システムにおいて本発明を適用する例を説明した。しかし、測定深度を向上させるとともにコントラストが高く高画質な光音響画像を得るための構成として、光源を被検体の両側に配置して、両側からの計測光を用いて測定する構成も考えられる。このような構成においても、第１と第２の実施例、そして上記の計測光と探触子を同じ側に配置する構成の組み合わせで、同じように被検体周縁部を解析することが可能である。従って、被検体に対して計測光を両側から照射する構成もまた、本発明の範囲に属するものである。
【符号の説明】
【００９９】
１０２Ａ、１０２Ｂ：保持板、１０４：照射ユニット、１０５：光音響波検出ユニット、１０８Ａ、１０８Ｂ：側方光検出部、１０９：周縁部識別部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置および被検体情報取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を使用して断層画像を撮像する技術に関して、これまでに多くの提案がなされており、その中の１つとして特許文献１に光音響断層画像撮像装置（以下、光音響撮像装置とも表記）が開示されている。この装置は、Ｐｈｏｔｏ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＰＡＴ：光音響トモグラフィー）の技術を用いている。光音響撮像装置は、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撮像装置やＸ線装置、あるいは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。
【０００３】
可視光や近赤外光など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などの物質が、計測光のエネルギーを吸収して瞬間的に膨張し、音響波を発生させる。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呼ぶ。光音響撮像装置では、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。この光音響撮像装置の技術により、光エネルギー吸収密度分布、すなわ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。
【０００４】
また光音響撮像装置は、断層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いる。そこで、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と早期診断での活躍が期待される。
【０００５】
光音響撮像装置では、光音響計測の原理に基づいて、光吸収物質が計測光を吸収した結果生じた光音響波の初期音圧Ｐｏを次式（１）で算出する。
【数１】
ここで、Γはグルナイゼン係数であって、体積膨張係数βと音速ｃの二乗の積を定圧比熱Ｃｐで除したものである。Γは被検体によってほぼ一定の値となることが知られている。μａは光吸収物質の光吸収係数である。Φは被検体内部の局所領域での光量、すなわち実際に光吸収物質に到達した光量（光フルエンス）である。
【０００６】
式（１）によれば、初期音圧分布Ｐｏをグルナイゼン係数Γで除することでμａとΦの積の分布、すなわち光エネルギー吸収密度分布を算出できる。初期音圧分布Ｐｏは、被検体内部を伝播して探触子に到達する光音響波の音圧Ｐの時間変化を計測することで得られる。
さらに、診断対象である被検体内部の光吸収係数μａの分布を算出するためには、被検体内部での光量Φの分布を算出する必要がある。計測光は被検体内部で強く拡散、減衰しながら被検体の深部へと浸達するため、被検体での光減衰量と浸達深度から光吸収物質に実際に到達した光量Φを算出する。
【０００７】
被検体の保持距離に対して十分大きな領域に一様な計測光の光量が照射された場合、被検体内部を光が平面波上に伝播すると仮定して境界条件を定めると、被検体内部の光量Φは次式（２）で表される。
【数２】
ここで、μｅｆｆは被検体の平均的な有効光減衰係数である。Φ０は被検体に照射された計測光の光量、すなわち被検体表面での光量である。また、ｄは被検体表面の計測光照射領域から光音響を発した光吸収物質までの距離である。
【０００８】
以上のように、式（１）と式（２）によれば、診断対象である被検体内部の光吸収物質の密度分布を定量的に計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５７１３３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
保持板により被検体を保持しながら光音響画像を撮像する光音響撮像装置では、保持により被検体の形状が広い範囲で一様に固定されるため、式（２）に従って被検体内部の光量分布を算出することができる。計測光が被検体に入射して強く拡散、減衰を開始する被検体表面の位置を保持板との界面と推定できるため、被検体表面の計測光照射領域から光吸収物質までの距離ｄを保持板同士の間隙から算出できる。
【００１１】
しかしながら、光音響計測位置を２次元的に走査して３次元の光音響画像を撮像する光音響撮像装置において、計測位置によっては被検体の形状が変化し、式（２）の光量分布算出式の境界条件に一致しない場合があった。
【００１２】
例えば、乳腺科での乳がん診断の対象は、被検体である乳房の周縁部に相当する。乳房の周縁部では、乳房が保持板から離れて乳房と保持板との間に空隙が存在する。そのため、周縁部では被検体表面の計測光照射領域から光吸収物質までの距離ｄが保持板の保持間隙とは一致しなくなる。計測光は、乳房と保持板の空隙を進む間、減衰を受けずに高いエネルギーを保ったまま被検体に照射される。そのため、周縁部を識別せずに光量分布の算出（式２）を適用した場合、周縁部とその他の領域では光吸収物質分布の定量性を確保できなくなってしまう。
【００１３】
上述の通り、乳がん診断における乳房周縁部のように撮像画像の定量性を欠く領域が存在するが、これまではこの領域を識別する術がなかった。
【００１４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、保持板により被検体を保持する光音響撮像装置において、被検体周縁部の領域を識別し、測定の定量性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
被検体を保持する保持板と、
計測光を照射された被検体内から伝播する音響波を検出して電気信号に変換する探触子と、
前記電気信号から被検体内の画像を生成する画像処理手段と、
被検体のうち前記保持板と接触していない領域である周縁部に起因する光を検知する光検知手段と、
前記光検知手段の検知結果を用いて、前記保持板と被検体の接触状態を識別する識別手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００１６】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
保持板が被検体を保持するステップと、
探触子が、計測光を照射された被検体内から伝播する音響波を検出して電気信号に変換するステップと、
画像処理手段が、前記電気信号から被検体内の画像を生成するステップと、
光検知手段が、被検体のうち前記保持板と接触していない領域である周縁部に起因する光を検知するステップと、
識別手段が、前記光検知手段の検知結果を用いて、前記保持板と被検体の接触状態を識別するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構成によれば、保持板により被検体を保持する光音響撮像装置において、被検体周縁部の領域を識別し、測定の定量性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態における光音響撮像システムの構成を示す全体図。
【図２】第１の実施の形態における光音響撮像データの取得方法を説明する概念図。
【図３】第１の実施の形態における被検体周縁部を説明する概念図。
【図４】第１の実施の形態における光分布補正適合領域を説明する概念図。
【図５】第１の実施の形態における光分布補正不適合領域を説明する概念図。
【図６】第１の実施の形態における被検体が存在しない位置を説明する概念図。
【図７】第１の実施の形態における光音響画像の撮像を示すフローチャート。
【図８】第２の実施の形態における光音響撮像システムの構成を示す全体図。
【図９】第２の実施の形態における被検体周縁部の識別方法を説明する概念図。
【図１０】第２の実施の形態における被検体周縁部の識別を説明する概念図。
【図１１】第２の実施の形態における光音響画像の撮像を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。
なお、以下の説明における光音響撮像とは、被検体内から伝播した光音響波を受信し、被検体内の特性に対応する光音響データを取得することを指す。さらに、光音響データを用いて被検体内の特性情報、特に光学特性情報の分布に対応する画像を生成する画像構成処理も、光音響撮像に含め得る。光音響データからは、上述したように初期音圧分布、光エネルギー吸収密度分布、光吸収係数や物質濃度の分布などを算出することが可能であり、これらの情報は被検体の状態を表わす被検体情報と呼ぶこともできる。従って本発明の光音響撮像装置は、被検体情報を取得するための被検体情報取得装置であるとも言える。
【００２０】
［第１の実施の形態］
本発明の光音響撮像装置および方法を用いる第１の実施の形態を図に従って説明する。
【００２１】
図１は、第１の実施の形態における光音響撮像システムの装置構成の全体図である。
第１の実施の形態における光音響撮装置は、被検体１０１を保持する保持板１０２、保持を撮像に好適な状態に制御する保持制御部１０３、計測光を照射する照射ユニット１０４、光音響波を検出する光音響波検出ユニット１０５を含む。さらに、光音響波検出ユニット１０４が検出した信号を増幅してデジタル信号に変換する光音響計測部１０６、検出
した光音響波信号の積算処理や記録処理などを行う信号処理部１０７、計測位置を２次元的に制御する走査制御部１１０を含む。さらに、外部処理装置としての画像処理装置１２０からの撮像指示を受け付ける制御部１１１、そして画像処理装置１２０とのＩ／Ｆ１１２を含む。
さらに、本実施の形態における光音響撮像装置は特に、被検体１０１の周縁部表面により被検体側方へ反射した光を検知する側方光検出部１０８、本発明の特徴である周縁部識別部１０９を備える。
【００２２】
撮像対象となる被検体１０１は、乳腺科での診断では乳房である。
なお、本発明の光音響撮像装置は、例えば人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などに用いることができる。従って被検体としては、乳房の他に、人体や動物の手足、指などの診断対象部位が想定できる。
【００２３】
保持板１０２は、１０２Ａと１０２Ｂの２枚１対で構成され、保持制御部１０３により計測に好適な保持間隙に制御される。保持板１０２Ａと１０２Ｂを区別する必要がない場合に、まとめて保持板１０２と表記する。保持板１０２で被検体１０１を挟む形で装置に固定することで、被検体１０１が動くことによる計測誤差を低減することができる。
なお、保持板１０２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ことが好ましい。同時に、特に保持板１０２Ｂは光音響波の伝播する経路に位置するため、光音響波検出ユニット１０４内の超音波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。また超音波測定用のジェルシートなどの音響整合材を使用することで、超音波探触子と保持板１０２Ｂとのより強い音響的結合を得ることができる。
保持部１０３は、被検者への負担や計測光の浸達深度に合わせて、被検体１０１の保持状態を光音響撮像に好適な保持間隙と圧力に調整する。
【００２４】
照射ユニット１０４は、被検体１０１に対して計測光を照射する。照射ユニット１０４は、５３０〜１３００ｎｍの近赤外領域に中心波長を有するパルス光（幅１００ｎｓｅｃ以下）を発するレーザ光源からの計測光を被検体に導光する照射光学系と、保持板に対して計測光の照射位置を移動させる移動機構から構成されている。
導光に用いる照射光学系としては、光を反射するミラーや、光を集めたり拡大したり形状を変化させたりするレンズ、光を分散、屈折または反射するプリズム、光を伝播させる光ファイバ、拡散板などが挙げられる。このような光学系は、光源から発せられた光が被検体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。
図示しない光源は、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固体レーザ（例えば、Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−ＧａｒｎｅｔレーザやＴｉｔａｎ−Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ）が使用される。
【００２５】
なお、計測光の波長は、計測対象とする生体内の光吸収物質（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〜１３００ｎｍの間で選択される。
計測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６００〜１０００ｎｍの光を吸収し、一方、生体を構成する水の光吸収が８３０ｎｍ付近で極小となるため７５０〜８５０ｎｍ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、この波長依存性を利用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。
【００２６】
また照射ユニット１０４内部には、計測光の照射と同期して光音響波信号の記録を制御する為に、計測光を検知するための図示しない光学構成を備える。計測光の検知は、実際に被検体１０１に照射される計測光の一部をハーフミラーなどの光学系により分割して、その分割光を備える光センサに導光することにより行う。計測光を検知すると、光音響波信号の検出同期信号を光音響波検出ユニット１０５に伝える。
【００２７】
光音響波検出ユニット１０５は、照射ユニット１０４から送出される検出同期信号に従って、被検体１０１の内部で生じて伝播した光音響波を検出して電気信号に変換する。光音響波検出ユニット１０５は、２次元状に整列された複数の音響素子から構成される超音波探触子と、探触子を保持板に対して走査する走査機構から構成されている。
なお、光音響波とは、音響波のうち光音響効果により発生したものを指す。音響波は一種の弾性波であり、音波とも呼ばれる。音響波は典型的には超音波であり、その場合の光音響波は光超音波とも呼ばれる。
【００２８】
本発明において、探触子はどのような方式のものでも用いることができる。例えば、一般的な超音波診断装置で使用されている圧電セラミックス（ＰＺＴ）を利用した変換素子やマイクロフォン静電容量型の変換素子などが使用される。なお、以下、超音波を計測する探触子を単に探触子と記述する。また、静電容量型のＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ
Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、磁性膜を用いるＭＭＵＴ（ＭａｇｎｅｔｉｃＭＵＴ）なども用いることができる。さらに、圧電薄膜を用いるＰＭＵＴ（ＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＭＵＴ）なども用いることができる。
【００２９】
光音響計測部１０６は、光音響波検出ユニット１０５で生成された微弱な光音響波信号を増幅してデジタル信号に変換して、光音響撮像データを構成する１つの光音響データを生成する。光音響計測部１０６は、光音響波検出ユニット１０５が出力したアナログ信号を増幅する信号増幅部と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部から構成される。信号増幅部では、計測深度によらずに均一なコントラストをもつ光音響画像を得るために、計測光の照射から光音響波が探触子に到達する時間に応じて増幅利得を増減する制御などを行う。
【００３０】
信号処理部１０７は、光音響計測部１０６により計測された光音響波信号に、探触子の音響検出素子の感度ばらつき補正や、物理的または電気的に欠損した素子の補完処理、ノイズ低減のための積算処理、図示しない記録媒体への光音響波信号の記録などを行う。積算処理では、被検体１０１の同じ位置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比を向上させることができる。光音響波信号処理により生成された光音響撮像データは、Ｉ／Ｆ１１２を介して画像処理装置１２０に伝送される。また、周縁部識別部１０９の識別結果に従って、光音響撮像データと併せて周縁部識別情報を記録する。
【００３１】
側方光検出部１０８は、被検体１０１の周縁部により側方へ反射した側方光を検知する。本実施の形態における側方光検出部１０８は、被検体１０１の保持方向と直交する軸に１０８Ａと１０８Ｂが配置される。側方光検出部１０８Ａと１０８Ｂを区別する必要がない場合に、まとめて側方光検出部１０８と表記する。本実施形態においては、側方光検出部が、本発明の光検知手段に相当する。
なお、側方光検出部１０８は、計測光と同じ領域の波長の光のみを検知可能な光学構成とセンサにより構成され、走査制御部１１０の指示に従って側方光の検知動作を行う。
周縁部識別部１０９は、側方光検出部１０８による側方光の検出結果に基づいて、現在の計測位置が被検体周縁部であるかを識別して、識別結果を信号処理部１０７へ出力する。なお、被検体周縁部の識別方法については後述する。周縁部識別部は、本発明の識別手段に相当する。
【００３２】
走査制御部１１０は、計測位置を保持板上で２次元走査するように照射ユニット１０４と光音響波検出ユニット１０５を同時に駆動するとともに、計測光の光軸が探触子の中心と一致するように制御する。計測位置を被検体１０１に対して２次元走査することで、小
型の探触子でも広い撮像範囲を得ることができ、例えば乳がん診断ではフルブレストの光音響画像の撮像が可能になる。
なお、制御部１１１からの指示を受けた走査制御部１１０が光音響撮像動作を制御し、走査制御により好適な計測位置に達すると、到照射ユニット１０４と側方光検出部１０８に対してそれぞれ、計測光の照射と側方光の検知動作を指示する。
【００３３】
制御部１１１は、画像処理装置１２０からの撮像開始指示や各種要求を受け付け、光音響撮像装置全体を管理、制御する。走査制御部１１０への撮像開始の伝達の他にも、装置個体を識別する識別情報や個体固有に設定される情報の管理、装置の状態の監視、それらの情報の画像処理装置１２０への伝送などを行う。
【００３４】
Ｉ／Ｆ１１２は、光音響撮像データと保持状態撮像画像を、外部装置としての画像処理装置１２０に伝送するためのインターフェース（Ｉ／Ｆと略表記）である。また、画像処理装置１２０から光音響撮像装置への各種指示を伝送する。Ｉ／Ｆ１１２は画像処理装置１２０のＩ／Ｆ１２１と共に、光音響撮像装置と画像処理装置１２０との間のデータ通信を行うインターフェースとして機能する。リアルタイム性を確保でき、かつ大容量の伝送が可能な通信規格を採用することが好ましい。
【００３５】
画像処理装置１２０は、光音響撮像装置から伝送された光音響撮像データに基づいて光音響画像の構成と表示を行う。光音響撮像装置とのＩ／Ｆ１２１、光音響撮像データから光音響画像を構成する画像構成部１２２、光音響画像を表示する表示部１２３、ユーザである検査者が画像処理装置１２０および光音響撮像装置を操作するための操作部１２４から構成される。一般に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表示機能を備える装置を用いる。
【００３６】
Ｉ／Ｆ１２１は、光音響撮像装置のＩ／Ｆ１１２と同等の機能を有し、Ｉ／Ｆ１１２と連携して光音響撮像データや装置の制御指示などの送受信を行う。
画像構成部１２２は、伝送された光音響撮像データに基づいて、被検体１０１の光学特性分布の情報を画像化して光音響画像を構成する。また、構成した光音響画像に対して、輝度の調整や歪補正、注目領域の切り出しなどの各種補正処理を適用して、より診断に好ましい情報を構成する。また、ユーザによる操作部１２４の操作に従って、光音響画像の構成に関するパラメータや表示画像の調整などを行う。画像構成部は、本発明の画像処理手段に相当する。
表示部１２３は、画像構成部１２２により構成された光音響画像を表示する。
操作部１２４は、図示しない画像処理装置の操作ソフトウェア上で、ユーザが光音響撮像の撮像位置の指定、走査範囲の調整など装置の操作や光音響画像に対する画像処理操作を行うための入力装置である。
【００３７】
以上の構成を有する光音響撮像システムにより、光音響トモグラフィーの原理に基づいて被検体１０１を撮像することで、被検体１０１の光学特性分布を画像化し、光音響画像を提示することができる。なお、図１では画像処理装置１２０を外部装置として、光音響撮像装置と画像処理装置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化する構成でも構わない。
【００３８】
図２は、第１の実施の形態における光音響撮像データの取得方法を説明する概念図である。図２（ａ）は、１回の計測光の照射により計測される光音響データの取得、図２（ｂ）は、計測位置の２次元走査による光音響撮像データの取得方法の例を示している。なお、第２の実施の形態では、撮像範囲は保持板１０２Ｂの大きさに一致する例で説明する。
【００３９】
照射ユニット１０４から照射される計測光２０１の形状は、探触子１０５を構成する各
音響素子の指向性に光音響波信号強度が依存するため、探触子１０５の形状と略一致するように２次元的な広がりをもって形成される。計測光２０１により探触子１０５の直上に位置する被検体を照明することで、１回の計測光２０１の照射で、探触子１０５直上の直方体形状の画像化領域２０２を画像再構成するのに必要な光音響データを取得できる。
【００４０】
この光音響データの取得を、保持板１０２Ｂ上で計測位置の移動軌跡２０３に沿って、画像化領域２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃのように計測位置を移動させながら繰り返すことで、光音響撮像データを取得することができる。なお、画像化領域２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃの領域がそれぞれ重なっているのは、光音響データの１ボクセルに対して積算処理を行うためである。
【００４１】
計測位置の２次元走査においては、移動軌跡２０３に沿って、まず探触子をｘ軸方向に移動させながらボクセルピッチに対応した位置で光音響データの取得を繰り返す第一の探触子走査（主走査）を行う。次いで、探触子をｙ軸正方向に一定の距離だけ移動する第二の探触子走査（副走査）を行う。これら主走査と副走査を繰り返すことで２次元走査が行われる。
【００４２】
図３は、第１の実施の形態における注目する被検体１０１の周縁部を説明する概念図である。
被検体１０１の周縁部は、計測光照射側の保持板１０２Ａと被検体１０１との関係と、探触子側の保持板１０２Ｂと被検体１０１との関係に従って、幾つかの領域に区分できる。なお、３０１は光音響計測の２次元走査により計測光２０１が照射される領域、すなわち撮像範囲に相当する領域を示している。
【００４３】
領域３０１は、保持板１０２Ａと被検体１０１との関係により、被検体１０１と保持板１０２Ａが接触している領域３０２と、接触していない領域３０３の２つの領域が存在する。領域３０２は被検体表層が計測光２０１に対して直交関係を保っている定常照射領域であり、光分布補正の算出式（式２）の境界条件と一致する領域である。一方、領域３０３は被検体１０１が保持板１０２Ａから離れ、被検体表層の法線ベクトルが側方を向き計測光２０１が側方に反射される側方反射領域３０３である。この側方反射領域３０３では、光分布の算出式（式２）における距離ｄが保持板の保持間隙に一致しなくなる。
【００４４】
保持板１０２Ｂと被検体１０１も同様に、被検体１０１と保持板１０２Ｂが接触している領域３０４と、接触していない領域３０６の２つの領域に区分できる。なお領域３０６は、被検体１０１内部で生じた光音響波が空隙により探触子に到達できず光音響波信号を計測できない接触状態にある。光音響波信号を計測可能な定常計測領域３０４はさらに、計測光２０１の照射側における定常照射領域３０２と側方反射領域３０３との関係により、領域３０５と領域３０７に区分される。
【００４５】
領域３０５は、定常照射領域３０２により光分布の算出式（式２）の境界条件が一致して適切に光分布補正が可能な光分布補正適合領域であり、領域３０７は、空隙３０９の存在により光分布補正の境界条件に不適合な領域となる。第１の実施の形態における光音響撮像装置は、この光分布補正不適合領域３０７を認識する。そして、光音響画像を見たユーザが（特に領域３０５との）定量性の差異を識別できるように、画像化領域３０８に対して、正しく光分布補正が適用できるかどうかを示す識別情報を記録する。
【００４６】
第１の実施の形態では、周縁部識別部１０９は、側方反射領域３０３による計測光２０１の側方への反射光を検知することにより側方反射領域３０３を識別して、識別結果を信号処理部１０７へ出力する。なお、光分布補正不適合領域３０７は側方反射領域３０３と一致しないため、直接には光分布補正不適合領域３０７を識別できない。しかし、領域３
０６では光音響波を検出できずノイズレベルの光音響データしか取得できないことを利用することで、光分布補正不適合領域３０７を識別することできる。
【００４７】
また、光音響波信号を検出できない周縁部領域３０６は、被検体１０１と保持板１０２Ｂの間にジェルシートなどの音響整合材を充填することで、第１の実施の形態で注目する光分布補正の不適合領域３０７とすることができる。その結果、定量性は確保できないものの画像化領域とすることができる。
【００４８】
本発明の特徴は、図３で説明した光分布補正の不適合領域３０７を識別する手段を講ずることにある。つまり、領域３０６ではノイズレベルの光音響データしか取得できないために測定結果が不適切であることは明白であるが、領域３０７では一見して領域３０５と区別できない正常な光音響データが取得されているので、識別可能にする必要がある。
【００４９】
図４は、第１の実施の形態における光分布補正適合領域３０５において計測される光音響波信号を説明する概念図である。図４（ａ）は光音響波の計測方法、図４（ｂ）は照射ユニット１０４内部での計測光照射の検知信号と側方光検出部１０８Ｂによる側方光検知信号、図４（ｃ）は検出した光音響波信号の例をそれぞれ示している。図４（ｂ）と（ｃ）の縦軸はそれぞれ光検知信号と光音響波信号を、横軸は時間を表す。
【００５０】
被検体１０１に照射された計測光２０１は、被検体１０１内で強く拡散して減衰しながら被検体１０１の深部へと浸達する。そのため被検体深部であるほど被検体１０１の内部の組織を照らす光エネルギーは小さくなってしまう。
４０１は、計測光２０１を吸収して光音響波を発する光吸収物質である。乳がん診断では、乳がんに相当する。乳がんの組織は、活発な血管新生による血流量の増大で光の吸収率が正常組織に比べて高く、パルス光のエネルギーを吸収して熱膨張した結果光音響を発する。
４０２は、光音響波検出ユニット１０５の探触子を構成する１つの音響検出素子である。到達する光音響波を検出して、図４（ｃ）に示す光音響波信号を生成する。音響検出素子の検出周波数帯域は有限で低周波での感度が低いため、主に高周波成分で構成される信号が形成される。
【００５１】
図４（ｂ）上段の４２１は、照射ユニット１０４内部に構成されている、図示しない検知手段による検知信号を示している。計測光２０１が実際に照射されたことを検知している。
図４（ａ）に示す被検体の光分布補正適合領域での計測では、被検体側方への計測光２０１の反射が起きない。そのため、図４（ｂ）下段に示すように、側方光の検知信号は生成されない。
【００５２】
４４１は、計測光２０１の照射を検知するためにあらかじめ決定される閾値である。図４（ｂ）上段の例では信号４２１がこの閾値４４１を超えているため計測光の照射を検知する。
４４２は、計測光２０１の側方への反射光を検知するためにあらかじめ決定される閾値である。
４４３は、現在の計測位置において保持板間に被検体１０１が無いことを判定するためにあらかじめ決定される閾値である。閾値４４１と４４２に比べて大きな値を持つ。
【００５３】
図４（ｃ）の４６１は、光吸収物質４０１の光音響波信号を示している。信号４６１は、光分布補正適合領域における計測では、光音響波の検出開始後に検出される１つ目の信号である。
４６２は、照射ユニット１０４側の保持板１０２Ａと被検体１０１との界面で生じる光
音響波信号を示している。被検体１０１の表層は光吸収率が比較的小さい正常組織で形成されるものの、高い光エネルギーを保った状態で計測光２０１が入射するため、被検体表層が発する光音響波は大きい。そのため、その界面で生じる光音響信号４６２は信号４６１に比べると非常に大きな信号となる。
信号４６２の検出時刻は装置構成（主に保持板１０２Ａの厚さ）で、信号強度は計測光２０１の光エネルギーと被検体１０１の光吸収率で決定されるため、保持状態が変更されない限り、計測ごとに変動せず同じ信号特性で検出される。
【００５４】
続いて、図５を参照して光分布補正不適合領域３０７において計測される光音響波信号の特性を示し、その差違を説明する。
図４と同様、図５（ａ）は光音響波の計測方法、図５（ｂ）は計測光検知信号と側方光検知信号、図５（ｃ）は検出した光音響波信号の例をそれぞれ示している。図５（ｂ）と（ｃ）の縦軸はそれぞれ光検知信号と光音響波信号を、横軸は時間を表す。
【００５５】
５０１は、被検体１０１の周縁部のうち光分布補正不適合領域３０７に存在する光吸収物質である。なお、計測光２０１の光軸に対して光分布補正適合領域での光吸収物質４０２と同じ位置に存在し、大きさや光吸収係数など光学的特性も同一である。
【００５６】
光分布補正不適合領域では、被検体１０１と保持板１０２Ａの間に空隙が存在し、また曲面形状をした側方反射領域が存在する。そのため計測光２０１は被検体１０１に浸達するとともに、一部は被検体表層により側方への反射を生じる。加えて、計測光２０１が被検体１０１に入射して強く拡散減衰を開始する位置も探触子側に移動するため、光分布補正不適合領域での光吸収物質５０１と適合領域での光吸収物質４０１とで浸達する光エネルギーに差異が生じる。すなわち、光分布補正不適合領域では、式（２）に示す光量分布の算出式での変数ｄが保持間隙距離と一致しなくなるため、保持距離では正確に光量分布補正を適用することができず、光音響画像において定量性を欠くことになる。
【００５７】
図５（ｂ）下段の５２１は、側方反射領域により側方へ反射した側方光５０２の検知信号である。信号５２１が、閾値４４２を超えているため側方光５０２の存在を検知する。なお、側方光検出部１０８Ｂは側方反射領域からの側方光５０２のみを検出できるように検出感度に指向性を備えることで、側方反射領域以外からの光による誤動作を抑止する。
【００５８】
図５（ｃ）の５６１は、光吸収物質５０１による光音響波信号を示している。信号５６１は、図５（ａ）のような光分布補正不適合領域における計測では光音響波の検出開始後に検出される１つ目の信号で、光分布補正適合領域での信号４６１とほぼ同じタイミングで検出される。ただし、光吸収物質５０１と４０１では浸達する光エネルギー量が異なるため、信号５６１と光分布補正適合領域における信号４６１は異なる大きさの信号で検出される。すなわち、被検体による散乱と減衰が少ない信号５６１の方が、信号強度が大きい。
【００５９】
図５（ｃ）の５６２は、照射ユニット１０４側の被検体表層の光音響波信号を示している。被検体表層が、音響検出素子４０３からから見て、保持板間隙よりも近い位置にあるため、図４（ｃ）と比べて光音響波が被検体内を伝播する距離が短い。その結果、信号５６２が検出されるタイミングは、被検体表層信号４６２よりも早くなる。また、計測光２０１の照射側に側方反射領域をもつ光分布補正不適合領域では、被検体表層が曲面形状となっているため、被検体表層で生じる光音響波が平面波状でなくなっている。その結果、信号５６２は、定常照射領域をもつ光分布補正適合領域での信号４６２に比べて幅をもった信号となる。
【００６０】
以上、図４と図５を用いて説明したように、被検体１０１の光分布補正の適合領域と不
適合領域とで、側方光検出部１０８が出力する側方光検知信号に差違が生じるため、この信号特性の差違に基づいて被側方反射領域を識別することができる。
【００６１】
図６は、第１の実施の形態における被検体が存在しない位置での光音響信号の特性を説明する概念図である。図４と同様、図６（ａ）は光音響波の計測方法、図６（ｂ）は計測光検知信号と側方光検知信号、図６（ｃ）は検出した光音響波信号の例をそれぞれ示している。図６（ｂ）と（ｃ）の縦軸はそれぞれ光検知信号と光音響波信号を、横軸は時間を表す。
【００６２】
図６（ｂ）上段において、被検体１０１がなく、計測光２０１を遮るものがないため、照射ユニット１０４から照射された計測光２０１は対向する光音響波検出ユニット１０５の探触子に直接到達する。なお、図６（ｂ）下段に示すように、被検体１０１の側方への反射光が存在しないため、側方光検知信号は検出されない。
【００６３】
図６（ｃ）の６６１は、光音響波検出ユニット１０５の探触子表面で生じる光音響波信号を示している。一般的に、探触子表面には、弾性波の検出効率を向上させるために音響整合材が取り付けられている。音響整合材は計測光２０１に対して光吸収率をもつため探触子表面が光音響波の音源となる。なお、探触子表面を反射膜で保護した場合でも、反射膜自身も数％の光吸収率（例えば、Ａｕの場合３％程度）をもつため、高い光エネルギーを保った計測光２０１を受けて大きな光音響波を発する。
【００６４】
信号６６１は、探触子表面で発生する光音響波による信号のため、計測を開始した直後に検出され、その強度は非常に大きい。なお、信号６６１は探触子の構造に起因した光音響信号であるため、その検出時刻と信号強度は計測ごとに変動せずに同じ信号特性で検出される。この信号特性を利用して、閾値４４３を用いることで、計測位置が被検体１０１を外れたことを認識できる。
なお、被検体１０１と保持板１０２Ｂの音響的結合を欠いて光音響信号を検出できない領域３０６での光音響計測においては、側方光検知信号が検出されるとともに光音響信号の検出がされない。
【００６５】
以上、図４と図５、そして図６で説明してきたように、側方光検知信号と計測される光音響信号の組み合わせで、被検体１０１の周縁部における各領域を、特に光分布補正不適合領域を識別することができる。
【００６６】
図７は、第１の実施の形態における光音響画像の撮像の流れを示すフローチャートである。本フローチャートで示す一連の処理は、これまでに説明してきたように被検体周縁部の各領域を識別して、特に光分布補正不適合領域の識別情報を記録しながら光音響撮像を実現することを目的としている。なお、本フローチャートの実施前に検査者により被検体の保持などの作業を完了しているものとする。
【００６７】
ステップＳ７０１では、検査者が画像処理装置１２０の操作部１２４により撮像を指示する。撮像指示を受けた制御部１１１が走査制御部１１０に対して光音響撮像動作の開始を指示する。
ステップＳ７０２では、走査制御部１１０が照射ユニット１０４と光音響波検出ユニット１０５を同時に主走査方向（ｘ軸方向）に移動させて次の計測位置に移動させる。
ステップＳ７０３では、次の計測位置に到達すると、走査制御部１１０が計測位置に応じて側方光検出部１０８ＡまたはＢを有効化する。
【００６８】
ステップＳ７０４では、照射ユニット１０４が光源の発光制御を行って計測光である近赤外領域のパルスレーザ光を被検体に向けて照射する。
ステップＳ７０５では、周縁部識別部１０８が、側方光検出部１０８が側方光を検知したかを判定する。検知している場合にはステップＳ７０６へ処理を移行する。検知しない場合にはステップＳ７０７へ処理を移行する。
ステップＳ７０６では、信号処理部１０７が、周縁部識別部１０８の識別結果に基づいて周縁部の識別情報を記録する。なお、ここでの識別情報は、被検体の周縁部における側方反射領域の検知結果である。
【００６９】
ステップＳ７０７では、走査制御部１１０が、装置の構成上、側方光の検知に有効な期間を過ぎると側方光検出部１０７を無効化する。
ステップＳ７０８では、光音響波検出ユニット１０５の探触子がステップＳ７０４の計測光照射の結果生じる光音響波を検出（サンプリング）する。そして、光音響波検出ユニット１０５が検出した光音響波信号に対して、光音響計測部１０６が信号増幅とＡ／Ｄ変換を行い、その信号を信号処理部１０７へ出力する。計測深度に応じた１回の計測に必要なサンプル数だけ光音響波信号のサンプリングを繰り返すことで、画像化領域２０２の光音響データを得る。
【００７０】
ステップＳ７０９では、信号処理部１０７が、前ステップで取得した光音響データに基づき、探触子の音響検出素子の感度ばらつき補正や、物理的または電気的に欠損した素子の補完、ノイズ低減のための積算処理、記録媒体への光音響信号の記録などを行う。また周縁部識別部１０９からの識別結果および計測された光音響信号に基づいて、光分布補正不適合領域を識別することで、ステップ７０６で記録された周縁部の識別情報を更新して計測位置と対応付けて記録し、被検体周縁部の識別データを生成する。
【００７１】
ステップＳ７１０では、走査制御部１１０が１回の主走査方向の走査完了を判定する。走査の完了は、検査者に指定された撮像領域に対して主走査方向の移動が完了したかどうかで判定する。走査を完了した場合には、ステップＳ７１１へ処理を移行する。そうでない場合には、ステップＳ７０２へ処理を移行して次の計測位置で光音響計測を繰り返す。
ステップＳ７１１では、走査制御部１１０が全走査の完了を判定する。全走査の完了は、検査者に指定された撮像範囲で主走査と副走査が終わり、全ての走査が完了したかどうかで判定する。全走査を完了した場合には、光音響撮像データと被検体周縁部の識別データが画像処理装置１２０へ伝送され、ステップＳ７１３へ処理を移行する。完了していない場合には、ステップＳ７１２へ処理を移行する。
【００７２】
ステップＳ７１２では、走査制御部１１０が照射ユニット１０４と光音響波検出ユニット１０５を同時に副走査方向に移動させて、次の主走査線において計測動作を継続する。
ステップＳ７１３では、画像再構成部１２２が光音響撮像データに基づいて光音響撮像画像を構成する。
ステップＳ７１４では、表示部１２３上に、構成された光音響撮像画像が表示される。
【００７３】
以上の処理により、計測位置の２次元走査が可能な光音響計測において、画像診断に好適な光音響診断画像を得ることができるとともに、被検体周縁部の識別情報を計測位置と対応付けて記録することができる。
【００７４】
本実施形態によれば、保持板により被検体を保持しながら、光源と探触子が被検体を挟んで対向する構成で計測を行う光音響撮像装置において、被検体側方への計測光の反射光を検知する手段を備えることで、被検体の周縁部を識別することができる。
さらに被検体の周縁部における、光分布補正の境界条件に適合しない領域を識別する手段をもつことで、光音響画像上での定量性の異なる領域を識別できる情報を取得記録することができる。記録された識別情報を計測位置と対応付けた上で光音響撮像データとともに記録して画像処理装置へ伝送することで、光音響画像上で定量性が異なる領域を、検査
者に対して識別して提示することができる。
【００７５】
［第２の実施の形態］
本発明の超音波測定装置および方法を用いる第２の実施の形態を図に従って説明する。
【００７６】
第１の実施の形態では、被検体周縁部の側方反射領域による被検体側方への計測光の反射を検知することで、光音響撮像動作の実施中に各計測位置で逐次光分布補正不適合領域を識別でき、その結果、光音響撮像動作の終了後に識別情報を確認することができる。
一方、光音響撮像の事前に光分布補正不適合領域の識別情報を検査者に対して提示することができれば、同領域を含むように撮像するか、同領域を除いた光分布補正適合領域のみを撮像するかの選択肢を提供することができる。
第２の実施の形態における特徴は、検査者に対して光音響撮像動作前に被検体周縁部の識別および提示を行うことである。
【００７７】
上記特徴を中心に、第２の実施の形態を説明する。図８は、第２の実施の形態における光音響撮像システムの装置構成の全体図である。第２の実施の形態における光音響撮像装置は、第１の実施の形態における図１の光音響撮像装置と比べて、保持撮像部８０１、側方照明部８０２、そして制御部８０３が新たに設けられる。また、画像処理装置８２０に周縁部識別部８２１が新たに設けられる。制御部８０３の動作は、図１の制御部１１１とは異なる点がある。
【００７８】
保持撮像部８０１は、保持された被検体１０１を照射ユニット１０１の側から保持板１０２Ａを介して撮像する。保持撮像部８０１には可視や赤外領域に検出感度を有するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなど一般的な撮像素子が使われる。保持撮像部８０１により撮像された画像は、Ｉ／Ｆ１１２を介して画像処理装置１２０に伝送されて、検査者による撮像範囲の指定に使用される。そのため、装置として定義される最大撮像範囲が収まる画角で撮像を行うことが好ましい。
また、外光の影響を低減するために、側方照明部８０２による照明光のみを検出できるように、照明光の使用波長に応じて、同波長に対して検出感度を備えるようにすることが望ましい。本実施形態においては、保持撮像部と、画像処理装置が、本発明の光検知手段に相当する。
【００７９】
側方照明部８０２は、制御部８０３の指示に従って被検体１０１の側方から可視領域または赤外領域の光を照射する。本実施の形態における側方照明部８０２は、被検体１０１の保持方向、すなわち計測光の照射方向と直交する方向に８０２Ａと８０２Ｂが配置される。被検体側方からの照明により保持撮像部８０１により撮像された画像に対して、被検体１０１の側方反射領域を強調することができる。
【００８０】
制御部８０３は、画像処理装置８２０からの要求を受け付けて側方照明部８０２を制御する。
周縁部識別部８２１は、保持撮像部８０１の撮像画像に対して画像処理を施して被検体１０１の側方反射領域を識別して、その識別情報を表示部１２３に表示する。詳細については後述する。
以上の構成を有する光音響撮像装置により、検査者は光音響撮像前に被検体１０１の周縁部の情報を視覚的に把握することができる。
【００８１】
図９は、第２の実施の形態における被検体周縁部の識別方法を説明する概念図である。図９（ａ）は保持撮像部８０１による撮像領域、図９（ｂ）は側方照明の例をそれぞれ示している。
【００８２】
図９（ａ）の９０１は、保持撮像部８０１が撮像する撮像範囲を、保持板１０２Ａ上に投影したものである。装置として定義される最大撮像範囲が収まる画角で撮像を行うことで被検体周縁部を含む被検体全体を認識できる。
【００８３】
図９（ｂ）の９０２、９０３はそれぞれ、図３で説明した計測光の定常照射領域と光分布補正適合領域である。また、９０４、９０５、９０６はそれぞれ、側方反射領域、光分布補正適合領域、光音響を検出できない領域を示している。
また、９１１、９１２は、それぞれ側方照明部８０２Ｂによる照明光と側方反射領域９０４による反射光を示している。照明光は、被検体１０１の周縁部のみを照明できるように指向性を備えることが好ましい。被検体１０１を側方から照明した光９１１は被検体１０１の側方反射領域９０４に反射して、その反射光９１２が保持撮像部８０１に撮像される。
【００８４】
第２の実施の形態では、周縁部識別部８２１は、側方反射領域９０４によって照明光９１１が保持撮像部８０１方向へと反射された反射光９１２を検知する。この反射光を検知することで側方反射領域９０４を識別して、その識別結果を信号処理部１０７へ出力する。なお、光分布補正不適合領域９０５と側方反射領域９０４は一致しないが、光分布補正の適合領域９０３と不適合領域９０５との境界線９０７は、定常照射領域９０２と側方反射領域９０４における境界線と一致する。そのため、光分布補正不適合領域９０５を推定できる。
【００８５】
図１０は、第２の実施の形態における被検体周縁部の識別と光音響撮像範囲の指定方法を説明する概念図である。図１０（ａ）は保持撮像部８０１による側方反射領域の識別画像、図１０（ｂ）はその識別結果と撮像範囲との関係の例をそれぞれ示している。
【００８６】
図１０（ａ）の１００１は、側方照明部８０２により側方反射領域を照明された状態において、保持撮像部８０１により撮像された識別画像の例を示している。
１００２は、側方照明部８０２による照明光が届かず、暗く撮像される計測光の定常照射領域９０２に相当する領域である。
１００３は、側方照明部８０２による照明光を保持撮像部８０１の方向に反射した側方反射領域９０４に相当する領域である。なお、周縁部識別部８２１は、強調処理や２値化など識別に好適な画像処理を加えることで、側方反射領域１００３を容易に識別可能である。
１００４は、被検体１０１が存在しない領域であり、側方反射領域１００３の強調処理により暗い領域となる。
なお、識別画像１００１は、側方反射領域１００３の識別のために、周縁部識別部８２１が内部で使用する画像であり、検査者に提示するものではない。
【００８７】
図１０（ｂ）の１０１１は、側方照明部８０２による照明がない状態で、被検体１０１の保持状態を観測するために、保持撮像部８０１により撮像された画像上に、被検体周縁部の識別結果に基づく撮像範囲が重畳された画像である。なお、撮像画像１０１１は、周縁部識別部８２１の情報に従い、表示部１２３を介してユーザに対して提示される。
１０１２と１０１３はそれぞれ、周縁部識別部８２１が被検体１０１の側方反射領域９０４を識別した結果に基づいて、検査者に対して提示する撮像範囲の例を示している。撮像範囲１０１２は、計測光の定常照射領域９０２と側方反射領域９０４の境界９０７を内接する範囲を示している。撮像範囲１０１３は被検体１０１の輪郭を内接する範囲を示している。
このとき、撮像範囲と併せてそれぞれ撮像に要する時間などの付属情報を提示してもよい。検査者は、いずれかの撮像範囲を選択することも、提示された２つの撮像範囲を参考
にして任意の撮像範囲を指定することもできる。なお、本発明において提示する撮像範囲は１０１２と１０１３の２つに限るものではなく、１０１２と１０１３に基づいて、例えばその中間に相当する撮像範囲など、画像診断に好適な撮像範囲を幾つか提示してもよい。
【００８８】
以上のように、側方照明部８０２により定常照射領域９０３と側方反射領域９０４が、保持撮像部８０１の撮像画像上に輝度の異なる領域として撮像されるため、この領域の違いに基づいて被検体の側方反射領域９０４を識別することができる。すなわち、図９で説明したように、側方反射領域９０４に対応する光分布補正不適合領域９０５を識別できる。
また、光音響撮像を開始する前に、被検体１０１の光分布補正不適合領域９０５の識別情報をユーザに提示することで、被検体周縁部の状態を考慮に入れた任意の撮像範囲の指定を行うことができる。
なお、本実施の形態では側方からの照明により周縁部をより強調した状態で識別するとしたが、側方光のない状態でも、保持による被検体の変色で周縁部を識別する構成でもよい。保持板により圧力を受けている被検体１０１である乳房の定常照射領域９０２と、保持板１０２による圧力を受けない周縁部では皮膚の色に差異がでるため、それを画像処理により識別すればよい。
【００８９】
図１１は、第２の実施の形態における光音響画像の撮像の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１１０１では、光音響撮像開始に先立って、検査者による操作部１２４からの入力に従って、光音響撮像装置に対して被検体周縁部の状態の識別が要求される。要求を受け付けた制御部８０３は、側方照明部８０２を同時に点灯制御する。
ステップＳ１１０２では、周縁部識別部８２１が、ステップＳ１１０１の側方照明の結果、保持撮像部８０１により撮像された画像を取得して被検体１０１の側方反射領域１００３を識別する。さらに周縁部識別部８２１は、その識別結果に基づいて図１０で示したような候補となる撮像範囲の情報を出力する。
【００９０】
ステップＳ１１０３では、提示された撮像範囲の候補の中から、またはそれらを参考にして、検査者が画像処理装置８２０の操作部１２４により任意の撮像範囲を決定する。
ステップＳ１１０４では、検査者が画像処理装置８２０の操作部１２４により撮像を指示する。光音響撮像指示を受けた制御部８０３が、走査制御部１１０に対して光音響撮像動作を開始させ、ステップＳ１１０２で指定された撮像範囲の全領域に渡って光音響撮像データの取得を完了する。
ステップＳ７１３とステップＳ７１４の処理に関しては、第１の実施の形態における処理と同じである。
【００９１】
以上の処理により、計測位置を２次元走査しながら光音響計測を行う光音響撮像装置において、光音響撮像動作に先立って検査者に対して被検体の光分布補正不適合領域を提示することができ、検査者は同領域を考慮に入れて任意の撮像範囲を指定することができる。
【００９２】
本実施形態では、保持板により被検体を保持しながら、光源と探触子が被検体を挟んで対向する構成で計測を行う光音響撮像装置において、被検体側方を照明する照明手段と保持された被検体を撮像する手段を備える。これにより、撮像開始の事前に光分布補正不適合領域を識別してユーザに提示することができる。
【００９３】
［第３の実施の形態］
また、本発明の目的は、以下の手法によっても達成される。即ち、前述した各実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを格納した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００９４】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行う。その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれる。
【００９５】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれたとする。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれる。
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００９６】
［その他の実施の形態］
上記各実施形態における様々な技術を適宜組み合わせて新たなシステムを構成することは当業者であれば容易に相当し得るものであるので、このような様々な組み合わせによるシステムもまた、本発明の範疇に属するものである。
【００９７】
例えば、第１と第２の実施形態では、１つの光源と１つの探触子を、被検体を挟む形で配置して、探触子の反対側から計測光照射のみで光音響計測を行う光音響撮像システムにおいて本発明を適用する例を説明した。すなわち、一方の保持板に光源を配置し、他方の保持板に探触子を配置していた。しかしながら、光源と探触子を同じ側に配置して、探触子と同じ側からの計測光を用いて光音響計測を行う構成も考えられる。このような構成においても、計測光の光軸と、被検体内で生じた光音響波の探触子までの伝播経路が一致する構成でない場合には、光分布補正不適合領域が存在するため、同じように被検体周縁部を識別することが可能である。なお、その場合には第２の実施の形態における保持撮像部を探触子側に設ける必要がある。以上により、被検体に対して計測光を探触子と同じ側から照射する構成もまた、本発明の範囲に属するものである。
【００９８】
また、第１と第２の実施形態では、光源を被検体の片側のみに配置して、片側からの計測光の照射のみで計測を行う光音響撮像システムにおいて本発明を適用する例を説明した。しかし、測定深度を向上させるとともにコントラストが高く高画質な光音響画像を得るための構成として、光源を被検体の両側に配置して、両側からの計測光を用いて測定する構成も考えられる。このような構成においても、第１と第２の実施例、そして上記の計測光と探触子を同じ側に配置する構成の組み合わせで、同じように被検体周縁部を解析することが可能である。従って、被検体に対して計測光を両側から照射する構成もまた、本発明の範囲に属するものである。
【符号の説明】
【００９９】
１０２Ａ、１０２Ｂ：保持板、１０４：照射ユニット、１０５：光音響波検出ユニット、１０８Ａ、１０８Ｂ：側方光検出部、１０９：周縁部識別部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を保持する保持板と、
計測光を照射された被検体内から伝播する音響波を検出して電気信号に変換する探触子と、
前記電気信号から被検体内の画像を生成する画像処理手段と、
被検体のうち前記保持板と接触していない領域である周縁部に起因する光を検知する光検知手段と、
前記光検知手段の検知結果を用いて、前記保持板と被検体の接触状態を識別する識別手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記光検知手段は、前記保持板による保持方向から見て被検体の側方に配置されるセンサであり、前記計測光が前記周縁部により反射された反射光を検知する
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】
前記識別手段は、前記反射光の強度があらかじめ決定された閾値を超えている場合に、前記保持板と被検体が接触していないと識別する
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】
前記計測光の光源および前記探触子を前記保持板に対して移動させる走査手段をさらに有し、
前記識別手段は、前記計測光の光源が移動したそれぞれの位置における前記保持板と被検体の接触状態を識別する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記保持板は被検体を挟んで保持する２枚の板であり、
前記２枚の保持板の一方に前記探触子が配置され、他方に前記計測光の光源が配置されており、
前記識別手段は、前記計測光の光源が配置された側の保持板と被検体の接触状態を識別する
ことを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記識別手段は、被検体のうち、前記計測光の光源が配置された側の保持板とは接触していないが、前記探触子が配置された側の保持板とは接触している領域を、前記探触子が検出する音響波の強度に基づいて識別する
ことを特徴とする請求項５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記保持板による保持方向から見て被検体の側方に配置された側方照明部をさらに有し、
前記光検知手段は、前記計測光を照射する方向から被検体を撮像し、当該撮像した画像を処理することによって、前記側方照明部から発して前記周縁部を照明する照明光を検知する
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８】
前記計測光の光源および前記探触子を前記保持板に対して移動させる走査手段と、
前記識別手段が識別した前記保持板と被検体の接触状態をユーザに表示する表示部と、
ユーザから、前記走査手段により前記計測光の光源および前記探触子を移動させて音響波を検出する領域である撮像範囲を入力される操作部と、
をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
保持板が被検体を保持するステップと、
探触子が、計測光を照射された被検体内から伝播する音響波を検出して電気信号に変換するステップと、
画像処理手段が、前記電気信号から被検体内の画像を生成するステップと、
光検知手段が、被検体のうち前記保持板と接触していない領域である周縁部に起因する光を検知するステップと、
識別手段が、前記光検知手段の検知結果を用いて、前記保持板と被検体の接触状態を識別するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得方法。
【請求項１】
被検体を保持する保持板と、
計測光を照射された被検体内から伝播する音響波を検出して電気信号に変換する探触子と、
前記電気信号から被検体内の画像を生成する画像処理手段と、
被検体のうち前記保持板と接触していない領域である周縁部に起因する光を検知する光検知手段と、
前記光検知手段の検知結果を用いて、前記保持板と被検体の接触状態を識別する識別手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記光検知手段は、前記保持板による保持方向から見て被検体の側方に配置されるセンサであり、前記計測光が前記周縁部により反射された反射光を検知する
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】
前記識別手段は、前記反射光の強度があらかじめ決定された閾値を超えている場合に、前記保持板と被検体が接触していないと識別する
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】
前記計測光の光源および前記探触子を前記保持板に対して移動させる走査手段をさらに有し、
前記識別手段は、前記計測光の光源が移動したそれぞれの位置における前記保持板と被検体の接触状態を識別する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記保持板は被検体を挟んで保持する２枚の板であり、
前記２枚の保持板の一方に前記探触子が配置され、他方に前記計測光の光源が配置されており、
前記識別手段は、前記計測光の光源が配置された側の保持板と被検体の接触状態を識別する
ことを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記識別手段は、被検体のうち、前記計測光の光源が配置された側の保持板とは接触していないが、前記探触子が配置された側の保持板とは接触している領域を、前記探触子が検出する音響波の強度に基づいて識別する
ことを特徴とする請求項５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記保持板による保持方向から見て被検体の側方に配置された側方照明部をさらに有し、
前記光検知手段は、前記計測光を照射する方向から被検体を撮像し、当該撮像した画像を処理することによって、前記側方照明部から発して前記周縁部を照明する照明光を検知する
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８】
前記計測光の光源および前記探触子を前記保持板に対して移動させる走査手段と、
前記識別手段が識別した前記保持板と被検体の接触状態をユーザに表示する表示部と、
ユーザから、前記走査手段により前記計測光の光源および前記探触子を移動させて音響波を検出する領域である撮像範囲を入力される操作部と、
をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
保持板が被検体を保持するステップと、
探触子が、計測光を照射された被検体内から伝播する音響波を検出して電気信号に変換するステップと、
画像処理手段が、前記電気信号から被検体内の画像を生成するステップと、
光検知手段が、被検体のうち前記保持板と接触していない領域である周縁部に起因する光を検知するステップと、
識別手段が、前記光検知手段の検知結果を用いて、前記保持板と被検体の接触状態を識別するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−４８６７１（Ｐ２０１３−４８６７１Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７２９６（Ｐ２０１１−１８７２９６）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【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３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]