JP2013090867A - 被検体情報取得装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体を２枚の保持板で保持する光音響トモグラフィ装置において、最大許容露光量を守りつつ、観察領域の高コントラストな画像を取得する技術を提供する。
【解決手段】第１の保持板および第２の保持板と、光を第１の保持板側から照明する第１の照明手段と、第２の保持板側から照明する第２の照明手段と、被検体内部の観察領域から発生する音響波を第１の保持板越しに検出する検出手段と、保持板同士の間隔と、観察領域の深さ情報とに基づいて、前記第１の照明手段および第２の照明手段のそれぞれが前記被検体を照明する光量を制御する制御手段と、を有する被検体情報取得装置を用いる。
【選択図】図１

Description

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。

近年、生体に対して非侵襲である光波、特に生体に対して透過率の高い近赤外光を用いて、生体内の情報を可視化するための研究開発が進められている。特に、光に比べて生体内での散乱が少ない超音波の特性を利用して、生体内の光学特性の空間分布を高解像度に求める光音響トモグラフィ（ＰＡＴ：ＰｈｏｔｏＡｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を利用した装置が提案されている（非特許文献１）。光源から発生したパルス光が生体に照射されると、生体内で拡散しながら伝搬する。生体組織内に含まれる光吸収体は、伝搬してきたパルス光のエネルギーを吸収して音響波（典型的には超音波）を発生する。この超音波を探触子で受信して得られる超音波信号を解析処理することにより、生体内の光学特性である吸収係数の空間分布を求め、画像化して表示することが可能となる。

非特許文献１によれば、光音響トモグラフィにおいて、光吸収により生体内の光吸収体から得られる超音波の音圧（Ｐ）は次式（１）で表すことができる。
Ｐ＝Γ・μ_ａ・Φ …（１）
ここで、Γは弾性特性値であるグリューナイセン（Ｇｒｕｎｅｉｓｅｎ）係数であり、体積膨張係数（β）と音速（ｃ）の二乗の積を比熱（Ｃ_ｐ）で割ったものである。μ_ａは光吸収体の吸収係数、Φは局所的な領域での光量（光吸収体に照射された光量）である。

光音響トモグラフィ装置における超音波信号である音圧は、上式に示すように光吸収体に到達する局所的な光量に比例する。生体に照射された光は、散乱と吸収により体内で急激に減衰するため、生体内の深部組織で生じる超音波の音圧は光照射部位からの距離に応じて大きく減衰する。超音波信号を強くするためには生体に照射する照射光量を大きくする必要がある。

また、一般的に、生体内のより深くまで光を伝搬させるには、同じ光量であれば照射面積をできるだけ小さくすればよいことが知られている。一方、生体に対する安全性の観点から、光源としてレーザを用いる場合、生体に照射される照射密度（単位面積当たりの照射光量）に注意が必要である。照射密度の最大値は、レーザ安全基準（ＪＩＳ規格Ｃ６８０２およびＩＥＣ６０８２５−１）で定められる最大許容露光量（ＭＰＥ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）を超えないようにする必要がある。

光音響トモグラフィ装置として、非特許文献２のような、光音響効果を用いた乳房用の検査装置がある。この装置は、乳房を２つの平板で挟み、その一方の平板側から照明光を入射し、もう一方の平板側に配置した超音波検出器で超音波信号を取得するものである。

特許文献１は、生体内の音速分布を可視化するためのプローブ型装置である。超音波部と照明部が一体のプローブの構成となっており、レーザ光を生体に対して照射しそのときの音速変化を可視化することで、生体組織に関する情報を可視化するものである。
また、特許文献２では、光音響トモグラフィ装置として、一つのレーザービームを分割して生体を２つの方向から照明を行う例が開示されている。

特開２００８−０４９０６３号公報 米国特許第７７７４０４２号公報

M. Xu, L. V. Wang "Photoacoustic imaging in biomedicine", Review of scientific instruments, 77, 041101 (2006) Srirang Manohar et al, "The Twente Photoacoustic Mammoscope : system overview and performance", Phys. Med. Biol. 50(2005)

非特許文献２に記載の装置は、生体を２つの平板で挟み、一方の平板側から照明光を入射し、もう一方の平板側に配置した超音波検出器で光音響信号を取得するものである。この場合、生体内で光が減衰するため超音波検出器の近傍で発生する光音響信号が弱くなってしまう課題がある。

特許文献１は、超音波検出器と照明が生体に対して同一側に配置されている例である。この構成を光音響トモグラフィ装置に適用した場合は、超音波検出器から離れた部分で発生する光音響信号が弱くなってしまう課題がある。

特許文献２には、生体を２つの方向から照明する例が開示されているが、超音波検出器の側からの照明ではない。生体を２つの平板で挟んで保持している場合においてはこの構成を適用することは困難である。

生体を２つの平板で挟んで保持し、その２つの平板それぞれを通して、生体の両側から照明を行うことは、生体内の深い部分の超音波信号を強くする上で有効である。しかしながら、光源の出力エネルギーに余裕がある場合はさておき、光源の出力エネルギーが十分でない場合、光源からの光ビームを単純に２つに分割して両側から光を照明すると、観察したい部位によってはコントラストが低下するという課題を有する。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検体を２枚の保持板で保持する光音響トモグラフィ装置において、最大許容露光量を守りつつ、観察領域の高コントラストな画像を取得する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、被検体を挟んで保持する第１の保持板および第２の保持板と、光を前記第１の保持板を通過させて前記被検体を照明する第１の照明手段、および、光を前記第２の保持板を通過させて前記被検体を照明する第２の照明手段と、前記被検体内部の観察領域から伝搬し前記第１の保持板を通過した音響波を検出する検出手段と、前記第１の保持板と前記第２の保持板の間隔である保持距離と、前記第１の保持板と前記観察領域の距離である深さ情報とに基づいて、前記第１の照明手段および第２の照明手段のそれぞれが前記被検体を照明する光量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、被検体を挟んで保持する第１の保持板および第２の保持板と、光を前記第１の保持板を通過させて前記被検体を照明する第１の照明手段、および、光を前記第２の保持板を通過させて前記被検体を照明する第２の照明手段と、前記被検体内部の観察領域から伝搬し前記第１の保持板を通過した音響波を検出する検出手段と、を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、前記第１の保持板と前記第２の保持板の間隔である保持距離と、前記第１の保持板と前記観察領域の距離である深さ情報とに基づいて、前記第１の照明手段および第２の照明手段のそれぞれが前記
被検体を照明する光量を制御する制御ステップと、前記制御ステップにて制御された光量で前記被検体を照明する照明ステップと、前記照明ステップにて照明された前記被検体内部の前記観察領域から伝搬する音響波を検出する検出ステップと、を有す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。

本発明によれば、被検体を２枚の保持板で保持する光音響トモグラフィ装置において、最大許容露光量を守りつつ、観察領域の高コントラストな画像を取得する技術を提供することができる。

本発明にかかる実施例１の構成概要図。 本発明にかかる実施例２の構成概要図。 本発明にかかる実施例３の構成概要図。 本発明にかかる実施例４の構成概要図。 保持板の距離５０ｍｍでの光量比と光照射密度の関係を説明する図。 保持板の距離７０ｍｍでの光量比と光照射密度の関係を説明する図。 本発明にかかる実施例１のフローを示す図。 本発明にかかる実施例２のフローを示す図。 本発明にかかる実施例３のフローを示す図。 本発明にかかる実施例４のフローを示す図。

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、発明の範囲はこれらに限定されるものではない。本発明の被検体情報取得装置は、生体などの被検体に光（電磁波）を照射したときに、光音響効果により被検体内部の光吸収体で発生した音響波を、探触子の受信素子により受信してアナログの電気信号に変換する。情報処理装置等によって電気信号に増幅、ＡＤ変換を施して、デジタルの電気信号を得る。続いて情報処理装置で画像再構成を行い、被検体内部の特性情報を生成する。なお音響波とは、音波、超音波などと呼ばれる弾性波を含むものであり、光音響効果により発生した音響波は特に、光音響波や光超音波と呼ばれる。これ以降、音響波の典型である超音波について説明を行い、超音波を探触子（超音波検出器とも称する）が受信して生成された電気信号や、そこから増幅やＡＤ変換を施された電気信号を超音波信号と記載する。

特性情報は、初期音圧や、それに基づく光吸収係数値、酸素飽和度値、光エネルギー吸収密度等の光学特性値、さらに組織を構成する物質の濃度も含む。物質の濃度とは、例えば、酸素飽和度や酸化・還元ヘモグロビン濃度、グルコース濃度などである。また、初期音圧分布、光吸収係数分布や酸素飽和度分布等の特性分布を表す画像や、画像を生成するための画像データも得られる。これらの特性情報は、被検体の内部に関する情報であるため、被検体情報と呼ぶこともできる。したがって本発明の装置は、被検体情報取得装置と呼ぶことができる。

本発明の被検体情報取得装置の基本的な構成について、図１を参照しつつ説明する。生体等の被検体１４１は、略平行な２枚の保持板によって挟まれて保持される。第１の保持板１３７には探触子１２９が配置されている。そして本発明の装置は、第１の保持板１３７の側から生体を照明する第１の照明手段（１３１，１３３）と、第２の保持板１３９の側から生体を照明する第２の照明手段１３５を備え、両面照射の構成となっている。第１と第２の照明手段から照射される光は、基本的には、光源１０１からのレーザ光が光分岐手段により分割されたものである。ただし照射面ごとに２つの光源を用いる場合もある。
光源もしくは光分岐手段から照明手段までの光の伝送は、光ファイバなどの光導波路や
、レンズ、ミラーなどによる空間伝送系を用いることができる。光源としてはＹＡＧレーザやチタンサファイアレーザ、色素レーザなどが用いられる。光分岐手段は、２分の１波長板と偏光ビームスプリッタの組み合わせによるもの（図１の１０５，１０９）、ナイフエッジ反射プリズムを用いたもの（図２の２０１）が光源のエネルギーの有効利用の観点で好適である。光源のエネルギーに余裕がある場合は、可変ＮＤフィルタにより減衰を与えるものであってもよい。

制御系（制御手段）は、保持距離（保持板の間隔）および観察位置の深さ情報に基づいて光の生体に照射する光量の比を調整する情報処理装置である。
観察位置の深さ情報とは、生体の内部における位置であって、観察者が特に情報を取得したい位置の深さ（距離）の情報である。例えば、観察位置から探触子が配置されている側の保持板に下ろした垂線の距離を深さと定義できる。また、探触子が移動できない場合は、観察位置から探触子までの距離とも定義し得る。観察位置の深さ情報は、予めＭＲＩや超音波パルスエコーなどの観察装置によって測定された画像情報をもとにオペレータが設定可能である。または一般的に知られる画像処理により特徴点を抽出して観察位置を決定してもよい。さらには、本測定の前に、例えば光量比を１：１で一度事前測定を行い、その事前画像を基にオペレータが設定するか、ピーク位置検出などの方法で事前画像から本測定の観察位置の深さを決定してもよい。

光量比の制御について、図を用いて説明する。図５は、生体を保持板で挟んで５０ｍｍの厚さの保持距離にした時に、レーザ光を、第１の照明手段側と第２の照明手段側に所定の光量比で照明した場合の、生体深さと照射光量密度（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｌｕｅｎｃｅ）の関係を示した図である。レーザ光は、波長８００ｎｍ、総エネルギー５０ｍＪである。光量比は５種類設定しており、それぞれ、第１の照明手段側と第２の照明手段側の光量の比が、１０：０、７．５：２．５、５：５、２．５：７．５、０：１０である。図中の横軸は、第１の保持板（探触子が配置されている側）と生体との界面を深さ０ｍｍとして、第２の保持板の方向に進むにつれて深さが増える（値が大きくなる）ように設定している。

また、図６は、生体を保持板で挟んで７０ｍｍの厚さの保持距離にした時に、レーザ光を、第１の照明手段側と第２の照明手段側に所定の光量比で照明した場合の、生体深さと照射光量密度（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｌｕｅｎｃｅ）の関係を示した図である。レーザ光は、波長８００ｎｍ、総エネルギー５０ｍＪである。光量比は５種類設定しており、それぞれ、第１の照明手段側と第２の照明手段側の光量の比が、１０：０、７．５：２．５、５：５、２．５：７．５、０：１０である。よって図６の波長、総エネルギーおよび光量比は図５と同様であり、保持距離が異なる。

図５、図６より、照射光量密度の観点から、探触子に近い側（浅い領域）を重点的に観察する場合は第１の照明手段側を強くし、探触子から遠い側（深い領域）を重点的に観察する場合は第２の照明手段側を強くすればよいことがわかる。また、照射光量密度が光量比に依らない深さ（５つの線が交差する位置）は保持距離によって異なることがわかる。したがって、観察位置の深さだけでなく保持距離も考慮して光量比を決定することが望ましい。

もっとも単純な方法として、保持距離に応じて近い側、遠い側の２つに分け、近い側（浅い領域）を重点的に観察する場合は第１の照明手段側のみを用い、遠い側（深い領域）を重点的に観察する場合は第２の照明手段側のみを用いるという方法がある。これは光音響信号を強くするのに有効な方法である。
また、第１の照明手段側のみあるいは第２の照明手段側のみを用いる場合と比べ、両側を同時に照明すると、特に中心深さ近傍で光音響信号が深さによらずほぼ一定にできる。
そのため、ある観察位置深さを中心としてその前後の深さのある領域を観察したい場合に有効である。
また、光量比を段階的に変えることは、同じ生体の別の深さにフォーカスした複数の画像を比較する際に有効である。

光量比の制御は、探触子に近い側（浅い領域）を重点的に観察する場合は第１の照明手段側を強くし、探触子から遠い側（深い領域）を重点的に観察する場合は第２の照明手段側を強くする。中央付近を重点的に観察する場合は均等にする。ただし、照射密度をあげすぎることは安全性の観点で問題となるので、最大許容露光量(ＭＰＥ)を超えないような範囲とする。観察位置深さおよび保持距離（保持板の間隔）と光量比の関係は予め計測しておき、テーブル等の形式で記憶媒体に保存しておく。そして、実際の光音響測定時の保持距離情報および決定された観察位置深さをキーとしてテーブルを参照し、光量比を決定すればよい。

より簡便には、生体を探触子からの距離に応じて、探触子側の１／３、中心部の１／３、探触子と反対側の１／３に３分割して、それぞれの第１の照射手段と第２の照射手段の光量比を１０：０、５：５、０：１０とするように制御してもよい。その他、浅い領域から深い領域までの観察位置に対応して光量比を段階的に９：１、７：３、５：５、３：７、１：９にするなどの方法がある。ここで挙げた数字は例示であり、測定条件に応じて変更可能である。いずれの測定条件であっても、第１の照明手段と第２の照明手段のうち、観察領域により近い側から光量の強い光が照射されるように、光量比を制御する。
さらに、照明手段は倍率が可変の投影光学系を備えていてもよい。これにより、光量が強く照射密度が強すぎる場合は拡大して照射、光量が弱い場合は縮小して照射することができ、より効率よく生体内に光を導くことが可能となる。
より詳細な構成については、以下に述べる実施例の中で述べる。

＜実施例１＞
図１は本実施例を説明する概念図である。図中、１０１は波長８００ｎｍ、パルス幅１０ｎｓｅｃ、繰り返し周波数１０Ｈｚ、パルス当たりの出力７０ｍJのチタンサファイア
レーザ光源である。１０３は全反射ミラー、１０５は２分の１波長板、１０７は２分の１波長板１０５を回転させる回転ステージ、１０９は偏光ビームスプリッタである。光源１０１から射出された光ビームは波長板１０５によって所望の偏光状態に制御され、偏光ビームスプリッタ１０９によって２方向に分割される。分割された光ビームの一方は、光ピックアップ１１１、結合光学系１１５を通過して光ファイババンドルからなる光伝送系１１７に導かれる。光ビームの一部は光ピックアップ１１１で反射され、光エネルギーメータ１１３によって検出される。分割された光ビームの他方は、全反射ミラー１１９、光ピックアップ１２１、結合光学系１２５を通過して光ファイババンドルからなる光伝送系１２７に導かれる。光ビームの一部は光ピックアップ１２１で反射され、光エネルギーメータ１２３によって検出される。

１４１は被検体であり、本実施例では女性の乳房などの生体である。生体１４１は第１の保持板１３７、第２の保持板１３９によって保持、固定されている。
１２９は、２次元状に並べられた複数の探触子からなる超音波検出手段である。超音波検出手段は、本発明の検出手段に相当する。
光伝送系１１７は途中で２つに分岐されており、そのうちの一方からの射出光は、拡大投影光学系からなる照明手段１３１（第１の照明手段に対応）によって第１の保持板１３７を通過して生体１４１に照射される。分岐された光伝送系１１７の他方からの射出光は、拡大投影光学系からなる照明手段１３３（こちらも第１の照明手段に対応）によって第１の保持板１３７を通過して生体１４１に照射される。
光伝送系１２７からの射出光は、拡大投影光学系からなる照明手段１３５（第２の照明
手段に対応）によって第２の保持板１３９を通過して生体１４１に照射される。

生体１４１内部で発生した超音波は、生体１４１および第１の保持板１３７を通過して超音波検出手段１２９によって検出される。図中示されていないが、第１の保持板１３７と超音波検出手段１２９との間には、超音波の反射を抑えるため水や油などの音響インピーダンス整合層が設けられている。超音波検出手段１２９によって検出された信号は一般的に知られるＤｅｌａｙ ａｎｄ Ｓｕｍ（整相加算法）やＦｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ
Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ法）などの手法によって画像再構成される。
第２の保持板１３９は駆動ステージ１４２によって面に垂直な方向に駆動可能であり、また、駆動ステージ１４２はその位置情報を検出可能な構成である。

１４５は観察領域決定手段であり、オペレータが画像を取得する前に観察したい位置を入力することが可能な機能を有している。観察領域決定手段は、本発明の決定手段に相当する。
１４３は制御系である。制御系１４３は、駆動ステージ１４２によって検出された第２の保持板１３９の位置情報に基づき算出された保持距離と、観察領域決定手段１４５から入力された観察位置の深さ情報から、光量比を決定する。観察位置深さおよび保持距離（保持板の間隔）と光量比の関係は予め計測されテーブル化されており、制御系１４３はそのテーブルを参照して光量比を決定する。制御系１４３は決定された光量比を基に、回転ステージ１０７によって２分の１波長板１０５を所望の角度に回転する。２分の１波長板１０５を回転することにより、２分の１波長板１０５を通過した光ビームの偏光状態が制御され、偏光ビームスプリッタ１０９による分岐比が制御される。分岐された光ビームの一部は光エネルギーメータ１１３、１２３によってモニターされている。必要に応じ、制御系１４３はモニターされた光量から所望の光量比になるように２分の１波長板１０５の角度の微調整を行う。光エネルギーメータは、本発明のモニター手段に相当する。
例えば、保持板の距離が５０ｍｍであり、１０ｍｍの深さを観察したい場合、光量比を、第１の照明手段側を１０、第２の照明手段側を０となるように設定する。また、保持板の距離が５０ｍｍであり、２５ｍｍ近傍の深さを観察したい場合、光量比を、第１の照明手段側を５、第２の照明手段側を５となるように設定する。ここで深さとは、超音波検出手段側にある第１の保持板からの距離を指す。

計測のフローを図７に示す。
測定開始後、ステップＳ７０１において、第１の保持板１３７と第２の保持板１３９は、生体を挟んで保持する。
ステップＳ７０２において、駆動ステージ１４２は、第２の保持板の位置を検出する。これにより第１の保持板と第２の保持板の距離（保持距離）が求められる。
ステップＳ７０３において、観察領域決定手段１４５により、オペレータが観察領域（深さ）を指定する。
ステップＳ７０４において、制御系１４３は、保持板の位置情報（保持距離）と観察領域の深さ情報をキーとしてテーブルを参照する。
ステップＳ７０５において、制御系１４３は、テーブルから取得した情報に基づいて第１の照明手段（１３１，１３３）と第２の照明手段１３５の光量比を決定する。
ステップＳ７０６において、制御系１４３は、波長板１０５を回転させて、偏光ビームスプリッタ１０９による光の分岐比を制御する。
ステップＳ７０７において、光エネルギーメータ（１１３，１２３）は、それぞれの分岐での光量をモニターする。
ステップＳ７０８において、制御系１４３は、分岐比が適切かどうかを判定する。適切でない場合は（Ｓ７０８＝Ｎｏ）、再度波長板の角度を調整する。
ステップＳ７０９において、第１の照明手段および第２の照明手段から、生体に光を照射する。
ステップＳ７１０において、超音波検出手段１２９は、光音響効果により生体内部で発生し伝搬してきた超音波信号を取得する。
ステップＳ７１１において、情報処理装置によって超音波信号を処理して生体情報画像を取得する。これにより一連の測定が終了する。

本実施例によれば、観察領域の深さおよび保持距離（保持板の間隔）に合わせて、ひとつのレーザ光源からの光の分岐比を制御して生体の両側から照明することが可能となる。その結果、乳房等の被検体を観察する場合の観察対象部位は人によってまちまちであるが、それぞれに合わせた好適な照明条件を用いることにより、観察対象部位を高コントラストで観察することが可能となる。
また、ひとつのレーザ光源で構成しているので装置の小型化、低コスト化といった効果がある。
なお、観察位置深さおよび保持距離（保持板の間隔）と波長板１０５の角度の関係を予めテーブル化しておいてもよい。これにより光の分岐比の制御を容易にできる。

＜実施例２＞
図２は本発明の実施例を説明する概念図である。実施例１と共通する部分については同一番号を付加し、説明を省略する。
図中、２０１は２つの反射面を有するナイフエッジ反射プリズムであり、２つの反射面の角度が９０度に調整されている。ナイフエッジ反射プリズム２０１は水平駆動ステージ２０３によって水平方向に駆動可能であり、水平に動かすことで光ビームの分岐光量比が制御される。
２４５は観察領域決定手段であり、予め取得した生体情報画像の特徴点を抽出して観察領域を決定する。
２０５は制御系である。制御系２０５は、駆動ステージ１４２によって検出された第２の保持板１３９の位置情報に基づき算出された保持距離と、観察領域決定手段２４５により決定された観察位置の深さ情報から、光量比を決定する。観察位置深さおよび保持距離（保持板の間隔）と光量比の関係は予め計測されテーブル化されており、制御系２０５はそのテーブルを参照して光量比を決定する。制御系２０５は決定された光量比を基に、水平駆動ステージ２０３によってナイフエッジ反射プリズム２０１を所望の位置に動かすことで分岐比を制御する。分岐された光ビームの一部は光エネルギーメータ１１３、１２３によってモニターされている。必要に応じ、制御系２０５はモニターされた光量から所望の光量比になるようにナイフエッジ反射プリズム２０１の位置の微調整を行う。
また、観察位置深さおよび保持距離（保持板の間隔）と水平駆動ステージ２０３の位置の関係を予めテーブル化しておいてもよい。

計測のフローを図８に示す。
測定開始後、ステップＳ８０１における生体の保持および、ステップＳ８０２における第２の保持板の位置検出と保持距離の算出は、図７のＳ７０１−Ｓ７０２と同様である。
ステップＳ８０３において、制御系２０５は、第１の照明手段と第２の照明手段の光量比が１：１となるように、水平駆動ステージ２０３を用いてナイフエッジ反射プリズム２０１の位置を制御する。
ステップＳ８０４において、第１の照明手段および第２の照明手段から、生体に光を照射する。
ステップＳ８０５において、超音波検出手段１２９は、光音響効果により生体内部で発生し伝搬してきた超音波信号を取得する。
ステップＳ８０６において、情報処理装置によって超音波信号を処理して生体情報画像を取得する。
ステップＳ８０７において、観察領域決定手段２４５により、生体情報画像から特徴点を抽出して観察領域を決定する。特徴点抽出の際には情報処理装置による既知の画像処理
を行い、特に観察する領域を決める。あるいはオペレータによる領域指定を受け付ける。
ステップＳ８０８において、制御系２０５は、保持板の位置情報（保持距離）と、前ステップで決定した観察領域の深さ情報をキーとしてテーブルを参照する。
ステップＳ８０９において、制御系２０５は、テーブルから取得した情報に基づいて第１の照明手段と第２の照明手段の光量比を決定する。Ｓ８０８−８０９の処理は、図７のＳ７０４−７０５の処理と同様である。
ステップＳ８１０において、水平駆動ステージ２０３によりナイフエッジ反射プリズム２０１を移動させ、光の分岐比を制御する。
ステップＳ８１１−Ｓ８１３における、照明手段から生体への光照射、超音波検出手段による超音波信号の受信、情報処理装置による超音波信号からの生体情報画像取得の各処理は、図７のＳ７０９−７１１の処理と同様である。

本実施例は、乳房中の観察対象部位の位置が予めわかっていない場合、例えば検診やスクリーニングなど、に有効である。まず、第１の照明手段と第２の照明手段の光量比を１：１として生体に光を照射して生体情報画像を取得することで全体としての情報が取得できる。
さらに、その中の特徴的な部位に合わせた好適な照明条件を用いることにより、観察対象部位を高コントラストで観察することが可能となる。特徴的な部位が複数点ある場合はそれぞれに合わせた照明条件で複数回照明して超音波信号を得ることもできる。
本実施例では、Ｓ８０６で得られた生体情報画像の特徴点を抽出して観察対象部位を決定している。この際に、例えば画像処理アルゴリズムを用いることにより、観察領域の決定が自動化されるのでオペレータの負荷が軽減されるという効果がある。また、Ｓ８０６得た画像をオペレータが観察して、観察領域を決定する方法を用いてもよい。
本実施例においては、最初に照明する際の光量比を１：１としたが、光量比はこれに限られず、全体像が把握できればよい。

＜実施例３＞
図３は本発明の実施例を説明する概念図である。実施例１と共通する部分については同一番号を付加し、説明を省略する。
図中、３０１は波長８００ｎｍ、パルス幅１０ｎｓｅｃ、繰り返し周波数１０Ｈｚのチタンサファイアレーザ光源である。光源３０１から射出された光ビームは、光ピックアップ３０３、結合光学系３０７を通過して光ファイババンドルからなる光伝送系１１７に導かれる。光ビームの一部は光ピックアップ３０３で反射され、光エネルギーメータ３０５によって検出される。光源３０１は、本発明の第１の光源に相当する。
また、３１１は波長８００ｎｍ、パルス幅１０ｎｓｅｃ、繰り返し周波数１０Ｈｚのチタンサファイアレーザ光源である。光源３１１から射出された光ビームは、光ピックアップ３１３、結合光学系３１７を通過して光ファイババンドルからなる光伝送系１２７に導かれる。光ビームの一部は光ピックアップ３１３で反射され、光エネルギーメータ３１５によって検出される。光源３１１は、本発明の第２の光源に相当する。

３２１は制御系である。制御系３２１は、駆動ステージ１４２によって検出された第２の保持板１３９の位置情報に基づき算出された保持距離と、観察領域決定手段１４５により決定された観察位置の深さ情報から、光量比を決定する。観察位置深さおよび保持距離（保持板の間隔）と光量比の関係は予め計測されテーブル化されており、制御系３２１はそのテーブルを参照して光量比を決定する。制御系３２１は決定された光量比を基に、光源３０１および光源３１１への投入電力を調整し、所望の光量比になるように光源３０１および光源３１１の出力を制御する。必要に応じ、制御系３２１は光エネルギーメータ３０５、３１５によってモニターされた光量から所望の光量比になるように光源３０１および光源３１１への投入電力の微調整を行う。
また、観察位置深さおよび保持距離（保持板の間隔）と光源３０１および光源３１１へ
の投入電力の関係を予めテーブル化しておいてもよい。

計測のフローを図９に示す。
測定開始後、ステップＳ９０１における生体の保持、Ｓ９０２における第２の保持板の位置検出、Ｓ９０３における観察領域（深さ）の指定、Ｓ９０４におけるテーブル参照、Ｓ９０５における光量比の決定は、図７のＳ７０１−Ｓ７０５と同様である。
本実施例では、ステップＳ９０６において、制御系３２１が、決定された光量比になるように、光源３０１および光源３１１への投入電力を調整し、各光源からの出力を制御する。そして、ステップＳ９０７でモニターされた光量が適切であるかをステップＳ９０８において判定し、適切でなければ再び制御部による投入電力制御を行い、光源からの出力を制御する。
ステップＳ９０９−Ｓ９１１における、照明手段から生体への光照射、超音波検出手段による超音波信号の受信、情報処理装置による超音波信号からの生体情報画像取得の各処理は、図７のＳ７０９−７１１の処理と同様である。

本実施例では、実施例１、２と異なり、第１、第２の照明手段のそれぞれに対応する２つの独立したレーザ光源を用いている。そのため、他方に依存することなく一方の光量のみを調整することが可能となり制御の自由度が増すという効果がある。
また、例えば保持した乳房の浅い側を観察したい場合には第１の照明手段からの光が光音響波信号に支配的に寄与し、第２の照明手段からの光はほとんど寄与しない。そのような場合に、第２の照明手段側に接続されたレーザの出力を制御して低下させている。その結果、生体に対して不必要な光の照射を抑えることが可能となる。また、レーザの出力を必要度に応じて制御しているので消費電力の低減やレーザの高寿命化といった効果もある。

＜実施例４＞
図４は本発明の実施例を説明する概念図である。実施例１と共通する部分については同一番号を付加し、説明を省略する。
図中、４０１および４０５は拡大投影光学系からなる照明手段（第１の照明手段に対応）である。照明手段４０１および４０５はそれぞれ駆動ステージ４０３および４０７を有しており、拡大率を調整することが可能である。途中で２つに分岐された光伝送系１１７からの射出光は、照明手段４０１および４０５によって第１の保持板１３７を通過して生体１４１に照射される。
図中、４１１は拡大投影光学系からなる照明手段（第２の照明手段に対応）であり、駆動ステージ４１３を有しており拡大率を調整することが可能である。光伝送系１２７からの射出光は、照明手段４１１によって第２の保持板１３９を通過して生体１４１に照射される。

４２１は制御系である。制御系４２１は、駆動ステージ１４２によって検出された第２の保持板１３９の位置情報に基づき算出された保持距離と、観察領域決定手段１４５により決定された観察位置の深さ情報から、光量比を決定する。観察位置深さおよび保持距離（保持板の間隔）と光量比の関係は予め計測されテーブル化されており、制御系４２１はそのテーブルを参照して光量比を決定する。制御系４２１は決定された光量比を基に、回転ステージ１０７によって２分の１波長板１０５を所望の角度に回転する。２分の１波長板１０５を回転することにより、２分の１波長板１０５を通過した光ビームの偏光状態が制御され、偏光ビームスプリッタ１０９による分岐比が制御される。分岐された光ビームの一部は光エネルギーメータ１１３、１２３によってモニターされている。必要に応じ、制御系４２１はモニターされた光量から所望の光量比になるように２分の１波長板１０５の角度の微調整を行う。
さらに、制御系４２１は、駆動ステージ４０３、４０７、４１３を制御して光ビームの
拡大率を制御する機能を有する。拡大率は、生体に対する光照射密度が最大許容露光量に近い、またはその値を超えている場合は拡大率を上げるよう設定される。また、生体に対する光照射密度が最大許容露光量よりも十分小さい場合は拡大率を下げるよう設定される。光量比、あるいは光源の出力と生体に対する光照射密度との関係は予め測定されており、観察位置深さおよび保持距離（保持板の間隔）に対する好適な拡大率との関係がテーブルとして格納されている。

計測のフローを図１０に示す。
測定開始後、ステップＳ１００１−Ｓ１００８の処理は、図７のＳ７０１−７０８の処理と同様である。
ステップＳ１００９において、制御系４２１はモニターした光量やそこから求められる光照射密度に基づきテーブルを参照して、光ビームの拡大率を制御するために必要な情報を取得する。
ステップＳ１０１０において、制御系４２１は、それぞれの照射部位において駆動ステージ４０３、４０７、４１３を移動させて、拡大投影光学系における光の拡大率を制御する。
ステップＳ１０１１−Ｓ１０１３の処理は、図７のＳ７０９−Ｓ７１１の処理と同様である。

本実施例により、高コントラストな画像を得ることができるとともに、光の拡大率を制御して光照射密度が最大許容露光量を下回るようにすることで、生体に対する安全性が向上した生体情報画像装置を提供できる。

１０１、３０１、３１１：光源，１２９：超音波検出手段，１３１、１３３、４０１、４０５：第１の照明手段，１３５、４１１：第２の照明手段，１３７：第１の保持板，１３９：第２の保持板，１４１：生体，１４３、２０５、３２１、４２１：制御系

Claims (13)

1. 被検体を挟んで保持する第１の保持板および第２の保持板と、
   光を前記第１の保持板を通過させて前記被検体を照明する第１の照明手段、および、光を前記第２の保持板を通過させて前記被検体を照明する第２の照明手段と、
   前記被検体内部の観察領域から伝搬し前記第１の保持板を通過した音響波を検出する検出手段と、
   前記第１の保持板と前記第２の保持板の間隔である保持距離と、前記第１の保持板と前記観察領域の距離である深さ情報とに基づいて、前記第１の照明手段および第２の照明手段のそれぞれが前記被検体を照明する光量を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
2. 前記制御手段は、前記第１の照明手段および前記第２の照明手段のそれぞれが前記被検体を照明する光量を、最大許容露光量を超えない値とする制御を行う
   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。
3. 光源と、
   前記光源から射出された光を分岐させて前記第１の照明手段および前記第２の照明手段に導く分岐手段と、
   をさらに有し、
   前記制御手段は、前記分岐手段が光を分岐させる際の光量比を制御する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
4. 前記分岐手段は、２分の１波長板および偏光ビームスプリッタを有し、
   前記制御手段は、前記２分の１波長板を回転させて光の偏光状態を制御することにより、前記光量比を制御する
   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。
5. 前記分岐手段は、２つの反射面を持つナイフエッジ反射プリズムを有し、
   前記制御手段は、前記光源から射出された光に対する前記ナイフエッジ反射プリズムの位置を移動させることにより、前記光量比を制御する
   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。
6. 前記制御手段は、前記保持距離および前記深さ情報と、前記光量比との関係を保持するテーブルを参照して、前記光量比を制御する
   ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
7. 前記制御手段は、前記第１の照明手段および前記第２の照明手段のうち、前記観察領域により近い側の照明手段がより強い光量の光を照明するように、前記光量比を制御する
   ことを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
8. 第１の光源および第２の光源をさらに有し、
   前記第１の照明手段は、前記第１の光源から射出された光で前記被検体を照明し、
   前記第２の照明手段は、前記第２の光源から射出された光で前記被検体を照明する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
9. 前記被検体における前記観察領域の位置を決定する決定手段をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
10. 前記決定手段は、オペレータからの入力を受け付けることにより、前記観察領域の位置
    を決定する
    ことを特徴とする請求項９に記載の被検体情報取得装置。
11. 前記第１の照明手段および前記第２の照明手段は、前記被検体を所定の光量で照明し、
    前記検出手段は、前記所定の光量での照明により前記被検体から発生した音響波を検出し、
    前記決定手段は、前記検出手段が検出した音響波に基づく前記被検体内部の画像から特徴点を抽出することにより、前記観察領域の位置を決定する
    ことを特徴とする請求項９に記載の被検体情報取得装置。
12. 前記第１の照明手段および前記第２の照明手段のそれぞれの光量を検出するモニター手段をさらに有し、
    前記制御手段は、前記モニター手段が検出した光量に基づいて、前記第１の照明手段および第２の照明手段のそれぞれが前記被検体を照明する光量を調整する
    ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
13. 被検体を挟んで保持する第１の保持板および第２の保持板と、
    光を前記第１の保持板を通過させて前記被検体を照明する第１の照明手段、および、光を前記第２の保持板を通過させて前記被検体を照明する第２の照明手段と、
    前記被検体内部の観察領域から伝搬し前記第１の保持板を通過した音響波を検出する検出手段と、
    を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
    前記第１の保持板と前記第２の保持板の間隔である保持距離と、前記第１の保持板と前記観察領域の距離である深さ情報とに基づいて、前記第１の照明手段および第２の照明手段のそれぞれが前記被検体を照明する光量を制御する制御ステップと、
    前記制御ステップにて制御された光量で前記被検体を照明する照明ステップと、
    前記照明ステップにて照明された前記被検体内部の前記観察領域から伝搬する音響波を検出する検出ステップと、
    を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。

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