JP2013172810A - Photoacoustic image processing device and method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide information useful for diagnosis or the like by combining an acoustic velocity distribution and information obtained by photoacoustics.SOLUTION: A laser unit 13 emits light to be irradiated to a subject. A probe 11 detects an acoustic wave from inside the subject. An acoustic velocity distribution generation means 27 obtains an acoustic velocity distribution of the acoustic wave progressing inside the subject based on the acoustic wave detected by the probe 11. A photoacoustic image generation means 25 generates a photoacoustic image based on a photoacoustic signal. A malignancy distribution image generation means 28 generates a malignancy distribution image indicating a distribution of a region where malignancy is considered to be high based on the photoacoustic image and the acoustic velocity distribution inside the subject.

Description

本発明は、光音響画像処理装置及び方法に関し、更に詳しくは、被検体に光を照射し、光照射により被検体内で生じた音響波を検出して光音響画像を生成する光音響画像処理装置及び方法に関する。   The present invention relates to a photoacoustic image processing apparatus and method, and more particularly, photoacoustic image processing for generating a photoacoustic image by irradiating a subject with light and detecting an acoustic wave generated in the subject by the light irradiation. The present invention relates to an apparatus and a method.

生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能な超音波探触子を用いる。超音波探触子から被検体(生体)に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。超音波探触子でその反射音波を受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。   An ultrasonic inspection method is known as a kind of image inspection method capable of non-invasively examining the state inside a living body. In the ultrasonic inspection, an ultrasonic probe capable of transmitting and receiving ultrasonic waves is used. When ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe to the subject (living body), the ultrasonic waves travel inside the living body and are reflected at the tissue interface. By receiving the reflected sound wave with the ultrasonic probe and calculating the distance based on the time until the reflected ultrasonic wave returns to the ultrasonic probe, the internal state can be imaged.

また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、パルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波(光音響信号)が発生する。この光音響信号を超音波プローブなどで検出し、検出信号に基づいて光音響画像を構成することで、光音響信号に基づく生体内の可視化が可能である。   In addition, photoacoustic imaging is known in which the inside of a living body is imaged using a photoacoustic effect. In general, in photoacoustic imaging, a living body is irradiated with pulsed laser light. Inside the living body, the living tissue absorbs the energy of the pulsed laser light, and ultrasonic waves (photoacoustic signals) are generated by adiabatic expansion due to the energy. By detecting this photoacoustic signal with an ultrasonic probe or the like and constructing a photoacoustic image based on the detection signal, in-vivo visualization based on the photoacoustic signal is possible.

ここで、超音波を用いて被検体の音速を計測する種々の計測手法が、これまでにいくつか提案されている。また、被検体内の一部における音速値(以下、局所音速値という)を測定する試みもなされている。音速は、医師が超音波診断を行うにあたり、生体組織、病変およびその進行度等を診断するために有効な音響情報である。   Here, several various measurement methods for measuring the sound velocity of the subject using ultrasonic waves have been proposed so far. Attempts have also been made to measure sound velocity values (hereinafter referred to as local sound velocity values) in a part of the subject. The speed of sound is acoustic information that is effective for diagnosing a living tissue, a lesion, its progress, and the like when a doctor performs an ultrasonic diagnosis.

例えば、特許文献1には、複数の送信用及び受信用超音波トランスデューサを用い、これらの角度及び間隔を変えることで、超音波ビームの交差領域(関心領域)を生体内の深さ方向に移動させ、局所音速値を求めることが記載されている。生体の体表に沿う方向にも交差領域を移動させて、各位置において局所音速値を求めることにより、生体内の局所音速値の2次元分布を求めることができる。   For example, in Patent Document 1, a plurality of ultrasonic transducers for transmission and reception are used, and by changing their angles and intervals, the intersecting region (region of interest) of the ultrasonic beam is moved in the depth direction in the living body. And obtaining a local sound velocity value. By moving the intersection region in the direction along the body surface of the living body and obtaining the local sound speed value at each position, the two-dimensional distribution of the local sound speed value in the living body can be obtained.

また、特許文献2には、仮想音速分布に基づき、送波振動子と受波振動子とのそれぞれについて照射角度および入射角度を変化させて音線経路を設定し、測定された実際の経過時間と、設定した音線経路の所要時間との誤差データを求め、誤差データを最小にするように音線分布を修正し、修正された音線分布により音速を求めることが提案されている。   Further, in Patent Document 2, based on the virtual sound velocity distribution, the sound ray path is set by changing the irradiation angle and the incident angle for each of the transmitting transducer and the receiving transducer, and the actual elapsed time measured. It has been proposed to obtain error data from the set time required for the sound ray path, correct the sound ray distribution so as to minimize the error data, and obtain the sound velocity from the corrected sound ray distribution.

特許文献3には、ホイヘンスの原理を用いて、被検体内の着目領域よりも浅い領域に設定された格子点と、着目領域における最適音速値を判定し、着目領域における最適音速値に基づいて、超音波を着目領域に送信したときに着目領域から受信される受信波を演算し、着目領域における仮定音速を仮定して、仮定音速に基づいて各格子点における最適音速値から求めた各格子点からの受信波を合成して合成受信波を得て、受信波と合成受信波に基づいて着目領域における局所音速値を判定する超音波診断装置が開示されている。   Patent Document 3 uses the Huygens principle to determine lattice points set in a region shallower than the region of interest in the subject and the optimum sound speed value in the region of interest, and based on the optimum sound speed value in the region of interest. Each grid obtained from the optimum sound speed value at each grid point based on the assumed sound speed by calculating the received wave received from the target area when the ultrasonic wave is transmitted to the target area and assuming the assumed sound speed in the target area An ultrasonic diagnostic apparatus is disclosed in which a received wave from a point is synthesized to obtain a synthesized received wave, and a local sound velocity value in a region of interest is determined based on the received wave and the synthesized received wave.

得られた音速分布のユーザへの提供に関し、特許文献4には、小領域ごとの音速に基づいて、音速値の違いを色彩の変化で表わしたカラー音速マップを生成することが記載されている。音速は、超音波が伝搬する媒体の成分に依存して変化するため、カラー音速マップは、映像化対象断面の組織成分の分布を色彩によって視認可能にしたものと言うことができる。特許文献4には、カラー音速マップと超音波画像(Bモード画像)とを並べて表示することも記載されている。   Regarding the provision of the obtained sound speed distribution to the user, Patent Document 4 describes generating a color sound speed map in which a difference in sound speed value is represented by a change in color based on the sound speed of each small area. . Since the sound speed changes depending on the component of the medium through which the ultrasonic wave propagates, it can be said that the color sound speed map makes it possible to visually recognize the distribution of the tissue component of the imaging target cross section by color. Patent Document 4 also describes that a color sound velocity map and an ultrasonic image (B mode image) are displayed side by side.

特開昭62−254740号公報JP 62-254740 A 特開平5−95946号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-95946 特開2010−99452号公報JP 2010-99452 A 特開2008−264531号公報JP 2008-264531 A

しかしながら、特許文献4では、単に超音波画像と音速マップとを並べて表示しているに過ぎず、超音波画像と音速マップの読影は医師などのユーザが行わなければならない。光音響画像と音速マップとを並べて表示することも考えられるが、その場合でも、ユーザは、光音響画像と音速マップとを見比べつつ読影を行う必要がある。従来、光音響で得られた情報と音速の分布とを組み合わせ、診断等に有用な情報を提供する装置は、知られていなかった。   However, in Patent Document 4, an ultrasonic image and a sound velocity map are merely displayed side by side, and a user such as a doctor must read the ultrasonic image and the sound velocity map. Although it is conceivable to display the photoacoustic image and the sound velocity map side by side, even in that case, the user needs to perform interpretation while comparing the photoacoustic image and the sound velocity map. Conventionally, an apparatus that provides information useful for diagnosis or the like by combining information obtained by photoacoustics with a distribution of sound velocity has not been known.

本発明は、上記に鑑み、光音響で得られた情報と音速分布とを組み合わせ、診断等に有用な情報を提供する光音響計測装置及び方法を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a photoacoustic measurement apparatus and method that provide information useful for diagnosis and the like by combining information obtained by photoacoustics and sound velocity distribution.

上記目的を達成するために、本発明は、被検体に照射すべき光を出射する光源と、被検体内からの音響波を検出する音響波検出手段と、音響波検出手段で検出された音響波に基づいて、被検体内を進行する音響波の音速分布を求める音速分布生成手段と、光源から出射した光が被検体に照射された後に音響波検出手段で検出された音響波の検出信号である光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成手段と、光音響画像と被検体内の音速分布とに基づいて、悪性度分布画像を生成する悪性度分布画像生成手段とを備えたことを特徴とする光音響画像処理装置を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a light source that emits light to be irradiated on a subject, an acoustic wave detection unit that detects an acoustic wave from within the subject, and an acoustic wave detected by the acoustic wave detection unit. A sound velocity distribution generating means for obtaining a sound velocity distribution of an acoustic wave traveling in the subject based on the wave, and an acoustic wave detection signal detected by the acoustic wave detecting means after the light emitted from the light source is irradiated on the subject. A photoacoustic image generation means for generating a photoacoustic image based on the photoacoustic signal, and a malignancy distribution image generation means for generating a malignancy distribution image based on the photoacoustic image and the sound velocity distribution in the subject. A photoacoustic image processing apparatus characterized by comprising:

ここで、音速分布を生成する際に用いる「音響波検出手段で検出された音響波」は、被検体に光を照射することで被検体内で生じた光音響波と、被検体に送信した音響波に対する反射音響波とを含み得る。   Here, the “acoustic wave detected by the acoustic wave detection means” used when generating the sound velocity distribution is transmitted to the subject with the photoacoustic wave generated in the subject by irradiating the subject with light. And a reflected acoustic wave with respect to the acoustic wave.

悪性度分布画像生成手段は、音速が周囲に比して速いか又は所定の値よりも高く、かつ、光音響画像の信号強度が所定の値以上の箇所を、悪性度が高い個所として特定してもよい。   The malignancy distribution image generation means identifies a location where the sound velocity is higher than the surrounding area or higher than a predetermined value and the signal intensity of the photoacoustic image is a predetermined value or more as a high malignancy location. May be.

悪性度分布画像生成手段は、音速と光音響画像の信号強度のうちの少なくとも一方に応じて、悪性度が高い個所として特定された箇所に対応する画素の輝度又は表示色の少なくとも一方を変化させてもよい。   The malignancy distribution image generation means changes at least one of the luminance and the display color of the pixel corresponding to the location specified as the location with high malignancy according to at least one of the sound speed and the signal intensity of the photoacoustic image. May be.

光音響画像生成手段が、音響波検出手段の複数の音響波検出素子で検出された光音響信号を、音速分布に基づく遅延時間で遅延加算することが好ましい。   It is preferable that the photoacoustic image generation means delay-adds the photoacoustic signals detected by the plurality of acoustic wave detection elements of the acoustic wave detection means with a delay time based on the sound speed distribution.

本発明の光音響画像処理装置は、被検体に対して音響波を送信する音響波送信手段を更に備える構成を採用でき、その場合、音速布生成手段は、音響波送信手段から音響波が送信された後に音響波検出手段で検出された、送信された音響波に対する反射音響波に基づいて音速の分布を生成してもよい。   The photoacoustic image processing apparatus of the present invention can employ a configuration further including an acoustic wave transmission unit that transmits an acoustic wave to a subject. In this case, the sonic velocity generation unit transmits an acoustic wave from the acoustic wave transmission unit. Then, the sound velocity distribution may be generated based on the reflected acoustic wave with respect to the transmitted acoustic wave detected by the acoustic wave detecting means.

本発明の光音響画像処理装置は、反射音響波の検出信号である反射音響信号に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成手段を更に備える構成を採用できる。   The photoacoustic image processing apparatus of the present invention can employ a configuration further comprising reflected acoustic wave image generation means for generating a reflected acoustic wave image based on a reflected acoustic signal that is a reflected acoustic wave detection signal.

悪性度分布画像と、反射音響波画像とを合成する画像合成手段とを更に備えていてもよい。悪性度分布画像と反射音響波画像とに加えて、更に光音響画像を合成してもよい。   You may further provide the image synthetic | combination means which synthesize | combines a malignancy distribution image and a reflected acoustic wave image. In addition to the malignancy distribution image and the reflected acoustic wave image, a photoacoustic image may be further synthesized.

悪性度分布画像生成手段は、反射音響波画像から所定の病変部を抽出し、該抽出した病変部に対応する領域の部分について悪性度分布画像を生成することとしてもよい。   The malignancy distribution image generation means may extract a predetermined lesion from the reflected acoustic wave image and generate a malignancy distribution image for a portion of a region corresponding to the extracted lesion.

反射音響波画像生成手段が、音響波検出手段の複数の音響波検出素子で検出された反射音響信号を、音速分布に基づく遅延時間で遅延加算するが好ましい。   It is preferable that the reflected acoustic wave image generating means delay-adds the reflected acoustic signals detected by the plurality of acoustic wave detecting elements of the acoustic wave detecting means with a delay time based on the sound speed distribution.

音響波検出手段の音響波検出素子が、音響波送信手段の音響波送信素子を兼ねていてもよい。   The acoustic wave detecting element of the acoustic wave detecting means may also serve as the acoustic wave transmitting element of the acoustic wave transmitting means.

光源が、相互に異なる複数の波長の光を出射し、光音響画像生成手段が、被検体に照射された複数の波長の光に対して音響波検出手段で検出された、複数の波長のそれぞれに対応した光音響信号間の相対的な信号強度の大小関係を抽出する2波長データ演算手段と、複数の波長のそれぞれに対応した光音響信号に基づいて信号強度を示す強度情報を生成する強度情報抽出手段をと含み、光音響画像の各画素の階調値を強度情報に基づいて決定すると共に、各画素の表示色を相対的な信号強度の大小関係に基づいて決定することとしてもよい。   The light source emits light having a plurality of different wavelengths, and the photoacoustic image generation unit detects each of the plurality of wavelengths detected by the acoustic wave detection unit with respect to the light of the plurality of wavelengths irradiated on the subject. 2 wavelength data calculation means for extracting the relative magnitude of the relative signal intensity between the photoacoustic signals corresponding to, and intensity for generating intensity information indicating the signal intensity based on the photoacoustic signals corresponding to each of a plurality of wavelengths Including an information extraction means, and the gradation value of each pixel of the photoacoustic image may be determined based on the intensity information, and the display color of each pixel may be determined based on the relative relationship of the signal intensity. .

本発明は、また、被検体に光を照射するステップと、光が被検体に照射された後に、被検体から光音響波を検出するステップと、検出された光音響波に基づいて光音響画像を生成するステップと、被検体内から検出された音響波に基づいて、被検体内を進行する音響波の音速分布を生成するステップと、光音響画像と被検体内の音速分布とに基づいて、悪性度分布画像を生成するステップとを有することを特徴とする光音響画像処理方法を提供する。   The present invention also includes a step of irradiating the subject with light, a step of detecting a photoacoustic wave from the subject after the subject is irradiated with light, and a photoacoustic image based on the detected photoacoustic wave. Based on the acoustic wave detected in the subject, the step of generating the sound velocity distribution of the acoustic wave traveling in the subject, the photoacoustic image and the sound velocity distribution in the subject A photoacoustic image processing method comprising: generating a malignancy distribution image.

本発明の光音響画像処理方法は、音速分布を生成するステップに先行して、被検体に音響波を送信するステップを更に有し、音速分布を生成するステップでは、送信された音響波に対する反射音響波に基づいて、音速分布を生成してもよい。   The photoacoustic image processing method of the present invention further includes a step of transmitting an acoustic wave to the subject prior to the step of generating the sound velocity distribution, and in the step of generating the sound velocity distribution, the reflection of the transmitted acoustic wave is performed. A sound velocity distribution may be generated based on the acoustic wave.

本発明では、音速分布と光音響画像とに基づいて悪性度分布画像を生成する。本発明では、光音響で得られた情報と音速分布とを組み合わせ、診断等に有用な情報を提供することができる。特に、音速が速い個所は組織が硬くなっている部分に対応し、光音響信号の信号強度が強い個所は光吸収体である血管などが密集している部分に対応すると考えられることから、そのような箇所を悪性度が高い個所として特定するとよい。   In the present invention, a malignancy distribution image is generated based on the sound velocity distribution and the photoacoustic image. The present invention can provide information useful for diagnosis and the like by combining information obtained by photoacoustics and sound velocity distribution. In particular, the part where the sound velocity is fast corresponds to the part where the tissue is hard, and the part where the signal intensity of the photoacoustic signal is strong corresponds to the part where the blood vessels such as light absorbers are densely packed. Such a location should be identified as a location with high malignancy.

本発明の一実施形態の光音響画像処理装置を示すブロック図。The block diagram which shows the photoacoustic image processing apparatus of one Embodiment of this invention. は、データ取得シーケンス例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a data acquisition sequence. USモードの各ラインに対応する開口素子で検出された反射音響信号を示す図。The figure which shows the reflected acoustic signal detected with the aperture element corresponding to each line of US mode. 再構成後の超音波画像を示す図。The figure which shows the ultrasonic image after a reconstruction. PAモードの各エリアに対応する開口素子で検出された光音響信号を示す図。The figure which shows the photoacoustic signal detected with the aperture element corresponding to each area of PA mode. 再構成後の光音響信号を示す図。The figure which shows the photoacoustic signal after a reconstruction. プローブの超音波振動子と被検体内の光吸収体とを示す図。The figure which shows the ultrasonic transducer | vibrator of a probe, and the light absorber in a subject. 開口素子で検出された反射音響信号の時間分布に示す図。The figure shown in the time distribution of the reflected acoustic signal detected with the aperture element. 再構成された1ライン分のデータを示す図。The figure which shows the data for 1 line reconfigure | reconstructed. 被検体内の音速が一定ではないときの反射音響信号の時間分布を示す図。The figure which shows the time distribution of the reflected acoustic signal when the sound speed in a subject is not constant. 音速分布を求める際の動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement procedure at the time of calculating | requiring sound speed distribution. 光音響画像処理装置の動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement procedure of a photoacoustic image processing apparatus. 複数の波長の光を被検体に照射する場合の光音響画像生成手段の構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of the photoacoustic image generation means in the case of irradiating the subject with the light of a some wavelength.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態の光音響画像処理装置を示す。光音響画像処理装置(光音響画像診断装置)10は、超音波探触子(プローブ)11、超音波ユニット12、及び光源(レーザユニット)13を備える。光音響画像処理装置10は、超音波画像と光音響画像との双方を生成可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a photoacoustic image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The photoacoustic image processing apparatus (photoacoustic image diagnostic apparatus) 10 includes an ultrasonic probe (probe) 11, an ultrasonic unit 12, and a light source (laser unit) 13. The photoacoustic image processing apparatus 10 can generate both an ultrasonic image and a photoacoustic image.

レーザユニット13は、光源であり、被検体に照射する光(レーザ光)を生成する。レーザ光の波長は、観察対象物に応じて適宜設定すればよい。レーザユニット13は、例えばヘモグロビンの吸収が大きい波長、具体的には750nmや800nmの波長の光を出射する。レーザユニット13が出射するレーザ光は、例えば光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ11まで導光され、プローブ11から被検体に照射される。あるいは、プローブ11以外の場所から光照射を行うこととしてもよい。   The laser unit 13 is a light source and generates light (laser light) to be irradiated on the subject. What is necessary is just to set the wavelength of a laser beam suitably according to an observation target object. For example, the laser unit 13 emits light having a wavelength with a large absorption of hemoglobin, specifically, light having a wavelength of 750 nm or 800 nm. Laser light emitted from the laser unit 13 is guided to the probe 11 using light guide means such as an optical fiber, and is irradiated from the probe 11 to the subject. Alternatively, light irradiation may be performed from a place other than the probe 11.

プローブ11は、被検体に対して音響波(超音波)を出力(送信)する音響波送信手段と、被検体内からの音響波(超音波)を検出する音響波検出手段とを有する。音響波検出手段の音響波検出素子は、音響波送信手段の音響波送信素子を兼ねていてもよい。例えば1つの超音波振動子(素子)を、超音波の送信と検出との双方に用いてもよい。プローブ11は、例えば一次元的に配列された複数の超音波振動子を有しており、それら複数の超音波振動子から超音波を出力し、出力された超音波に対する反射音響波(以下、反射音響信号とも呼ぶ)を複数の超音波振動子により検出する。また、プローブ11は、被検体内の測定対象物がレーザユニット13からの光を吸収することで生じた光音響波(以下、光音響信号とも呼ぶ)を複数の超音波振動子により検出する。なお、1つのプローブ11が超音波送信手段と超音波検出手段との双方を有している必要はなく、超音波送信手段と超音波検出手段とを分けて、超音波の送信と超音波の受信とを別の場所で行うこととしてもよい。   The probe 11 includes an acoustic wave transmission unit that outputs (transmits) an acoustic wave (ultrasonic wave) to the subject, and an acoustic wave detection unit that detects an acoustic wave (ultrasonic wave) from within the subject. The acoustic wave detecting element of the acoustic wave detecting means may also serve as the acoustic wave transmitting element of the acoustic wave transmitting means. For example, one ultrasonic transducer (element) may be used for both transmission and detection of ultrasonic waves. The probe 11 has, for example, a plurality of ultrasonic transducers arranged in a one-dimensional manner, outputs ultrasonic waves from the plurality of ultrasonic transducers, and reflects reflected acoustic waves (hereinafter referred to as “acoustic waves”) to the output ultrasonic waves. Are also detected by a plurality of ultrasonic transducers. In addition, the probe 11 detects a photoacoustic wave (hereinafter also referred to as a photoacoustic signal) generated by the measurement object in the subject absorbing light from the laser unit 13 by using a plurality of ultrasonic transducers. Note that it is not necessary for one probe 11 to have both the ultrasonic transmission means and the ultrasonic detection means. The ultrasonic transmission means and the ultrasonic detection means are separated to transmit ultrasonic waves and ultrasonic waves. Reception may be performed at a different location.

超音波ユニット12は、受信回路21、AD変換手段22、受信メモリ23、データ分離手段24、光音響画像生成手段25、超音波画像生成手段26、音速分布生成手段27、悪性度分布画像生成手段28、画像合成手段29、トリガ制御回路30、送信制御回路31、及び制御手段32を有する。制御手段32は、超音波ユニット12内の各部を制御する。受信回路21は、プローブ11が検出した音響波の検出信号(光音響信号又は反射音響信号)を受信する。AD変換手段22は、受信回路21が受信した光音響信号及び反射音響信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。AD変換手段22は、例えばADクロック信号に同期して、所定のサンプリング周期で音響波の検出信号をサンプリングする。   The ultrasonic unit 12 includes a reception circuit 21, an AD conversion unit 22, a reception memory 23, a data separation unit 24, a photoacoustic image generation unit 25, an ultrasonic image generation unit 26, a sound velocity distribution generation unit 27, and a malignancy distribution image generation unit. 28, an image composition unit 29, a trigger control circuit 30, a transmission control circuit 31, and a control unit 32. The control means 32 controls each part in the ultrasonic unit 12. The receiving circuit 21 receives an acoustic wave detection signal (a photoacoustic signal or a reflected acoustic signal) detected by the probe 11. The AD converter 22 samples the photoacoustic signal and the reflected acoustic signal received by the receiving circuit 21 and converts them into a digital signal. The AD conversion means 22 samples the acoustic wave detection signal at a predetermined sampling period, for example, in synchronization with the AD clock signal.

トリガ制御回路30は、レーザユニット13に対して光出射を指示する光トリガ信号を出力する。レーザユニット13は、図示しないYAGやチタン−サファイアなどのレーザ媒質を励起するフラッシュランプ41と、レーザ発振を制御するQスイッチ42とを含む。レーザユニット13は、トリガ制御回路30がフラッシュランプトリガ信号を出力すると、フラッシュランプ41を点灯し、レーザ媒質を励起する。トリガ制御回路30は、例えばフラッシュランプ41がレーザ媒質を十分に励起させると、Qスイッチトリガ信号を出力する。Qスイッチ42は、Qスイッチトリガ信号を受けるとオンし、レーザユニット13からレーザ光を出射させる。フラッシュランプ41の点灯からレーザ媒質が十分な励起状態となるまでに要する時間は、レーザ媒質の特性などから見積もることができる。   The trigger control circuit 30 outputs an optical trigger signal that instructs the laser unit 13 to emit light. The laser unit 13 includes a flash lamp 41 that excites a laser medium (not shown) such as YAG or titanium-sapphire, and a Q switch 42 that controls laser oscillation. When the trigger control circuit 30 outputs a flash lamp trigger signal, the laser unit 13 turns on the flash lamp 41 and excites the laser medium. For example, when the flash lamp 41 sufficiently excites the laser medium, the trigger control circuit 30 outputs a Q switch trigger signal. The Q switch 42 is turned on when a Q switch trigger signal is received, and emits laser light from the laser unit 13. The time required from when the flash lamp 41 is turned on until the laser medium is sufficiently excited can be estimated from the characteristics of the laser medium.

なお、トリガ制御回路30からQスイッチを制御するのに代えて、レーザユニット13内において、レーザ媒質を十分に励起させた後にQスイッチ42をオンにしてもよい。その場合は、Qスイッチ42をオンにした旨を示す信号を超音波ユニット12側に通知してもよい。ここで、光トリガ信号とは、フラッシュランプトリガ信号とQスイッチトリガ信号の少なくとも一方を含む概念である。トリガ制御回路30からQスイッチトリガ信号を出力する場合はQスイッチトリガ信号が光トリガ信号に対応し、レーザユニット13にてQスイッチトリガのタイミングを生成する場合はフラッシュランプトリガ信号が光トリガ信号に対応していてもよい。光トリガ信号が出力されることで、被検体に対するレーザ光の照射及び光音響信号の検出が行われる。   Instead of controlling the Q switch from the trigger control circuit 30, the Q switch 42 may be turned on after the laser medium is sufficiently excited in the laser unit 13. In that case, a signal indicating that the Q switch 42 is turned on may be notified to the ultrasonic unit 12 side. Here, the light trigger signal is a concept including at least one of a flash lamp trigger signal and a Q switch trigger signal. When outputting the Q switch trigger signal from the trigger control circuit 30, the Q switch trigger signal corresponds to the optical trigger signal. When the laser unit 13 generates the timing of the Q switch trigger, the flash lamp trigger signal is used as the optical trigger signal. It may correspond. By outputting the optical trigger signal, the subject is irradiated with laser light and the photoacoustic signal is detected.

また、トリガ制御回路30は、送信制御回路31に、超音波送信を指示する超音波送信トリガ信号を出力する。送信制御回路31は、超音波送信トリガ信号を受けると、プローブ11から超音波を送信させる。超音波送信トリガ信号が出力されることで、被検体に対する超音波の送信及び反射音響信号の検出が行われる。   In addition, the trigger control circuit 30 outputs an ultrasonic transmission trigger signal that instructs ultrasonic transmission to the transmission control circuit 31. When receiving the ultrasonic transmission trigger signal, the transmission control circuit 31 transmits ultrasonic waves from the probe 11. By outputting the ultrasonic transmission trigger signal, transmission of ultrasonic waves to the subject and detection of reflected acoustic signals are performed.

更に、トリガ制御回路30は、AD変換手段22に対して、サンプリング開始を指示するサンプリングトリガ信号を出力する。トリガ制御回路30は、光トリガ信号又は超音波送信トリガ信号の出力後、所定のタイミングでサンプリングトリガ信号を出力する。トリガ制御回路30は、例えば光音響信号を検出する場合は、光トリガ信号の出力後、好ましくは、被検体に実際にレーザ光が照射されるタイミングで、サンプリングトリガ信号を出力する。例えばトリガ制御回路30は、Qスイッチトリガ信号の出力と同期してサンプリングトリガ信号を出力する。また、トリガ制御回路30は、反射音響信号を検出する場合は、超音波送信トリガ信号と同期してサンプリングトリガ信号を出力する。AD変換手段22は、サンプリングトリガ信号を受けると、プローブ11にて検出された光音響信号又は反射音響信号のサンプリングを開始する。   Further, the trigger control circuit 30 outputs a sampling trigger signal for instructing the AD conversion means 22 to start sampling. The trigger control circuit 30 outputs a sampling trigger signal at a predetermined timing after outputting the optical trigger signal or the ultrasonic transmission trigger signal. For example, when detecting a photoacoustic signal, the trigger control circuit 30 preferably outputs a sampling trigger signal after the output of the optical trigger signal, preferably at a timing when the subject is actually irradiated with the laser light. For example, the trigger control circuit 30 outputs a sampling trigger signal in synchronization with the output of the Q switch trigger signal. The trigger control circuit 30 outputs a sampling trigger signal in synchronization with the ultrasonic transmission trigger signal when detecting a reflected acoustic signal. When receiving the sampling trigger signal, the AD conversion unit 22 starts sampling the photoacoustic signal or the reflected acoustic signal detected by the probe 11.

AD変換手段22は、サンプリングした光音響信号及び反射音響信号を、受信メモリ23に格納する。受信メモリ23には、例えば半導体記憶装置を用いることができる。あるいは、受信メモリ23に、その他の記憶装置、例えば磁気記憶装置を用いてもよい。受信メモリ23には、光音響信号のサンプリングデータ(光音響データ)と、反射音響信号のサンプリングデータ(反射超音波データ)とが格納される。データ分離手段24は、受信メモリ23に格納された光音響信号と反射音響信号とを分離する。データ分離手段24は、分離した光音響信号を光音響画像生成手段25に渡す。また、分離した反射音響信号を超音波画像生成手段26と音速分布生成手段27に渡す。   The AD conversion unit 22 stores the sampled photoacoustic signal and reflected acoustic signal in the reception memory 23. As the reception memory 23, for example, a semiconductor memory device can be used. Alternatively, other storage devices such as a magnetic storage device may be used for the reception memory 23. The reception memory 23 stores photoacoustic signal sampling data (photoacoustic data) and reflected acoustic signal sampling data (reflected ultrasound data). The data separation unit 24 separates the photoacoustic signal and the reflected acoustic signal stored in the reception memory 23. The data separation unit 24 passes the separated photoacoustic signal to the photoacoustic image generation unit 25. The separated reflected acoustic signal is passed to the ultrasonic image generation means 26 and the sound speed distribution generation means 27.

音速分布生成手段27は、データ分離手段24から反射音響信号を受け取り、受け取った反射音響信号に基づいて、被検体内を進行する音響波の音速分布を生成する。音速分布の生成の手法は特に限定されない。音速分布の生成には、音響波に基づいて音速分布の推定を行う任意の手法を用いることができる。   The sound velocity distribution generating means 27 receives the reflected acoustic signal from the data separating means 24, and generates the sound velocity distribution of the acoustic wave traveling in the subject based on the received reflected acoustic signal. The method of generating the sound speed distribution is not particularly limited. For generating the sound velocity distribution, any method for estimating the sound velocity distribution based on the acoustic wave can be used.

光音響画像生成手段25は、光音響信号に基づいて光音響画像を生成する。光音響画像生成手段25は、光音響画像再構成手段251、検波・対数変換手段252、及び光音響画像構築手段253を含む。超音波画像生成手段26は、反射音響信号に基づいて超音波画像(反射音響画像)を生成する。超音波画像生成手段(反射音響波画像生成手段)26は、超音波画像再構成手段261、検波・対数変換手段262、及び超音波画像構築手段263を含む。   The photoacoustic image generation means 25 generates a photoacoustic image based on the photoacoustic signal. The photoacoustic image generation unit 25 includes a photoacoustic image reconstruction unit 251, a detection / logarithm conversion unit 252, and a photoacoustic image construction unit 253. The ultrasonic image generating means 26 generates an ultrasonic image (reflected acoustic image) based on the reflected acoustic signal. The ultrasonic image generation means (reflected acoustic wave image generation means) 26 includes an ultrasonic image reconstruction means 261, a detection / logarithm conversion means 262, and an ultrasonic image construction means 263.

光音響画像再構成手段251は、データ分離手段24から光音響信号を受け取り、光音響信号を再構成する。光音響画像再構成手段251は、光音響信号に基づいて、断層画像である光音響画像の各ラインのデータを生成する。ここで、再構成された光音響信号は、光音響画像とみなすことができる。光音響画像再構成手段251は、遅延加算法(Delay and Sum、位相整合加算、整相加算と同義)により、光音響信号を再構成する。光音響画像再構成手段251は、例えば64素子分の光音響信号を、各素子(各超音波振動子)の位置に応じた遅延時間で加算し、1ライン分のデータを生成する。このとき、光音響画像再構成手段251は、各素子で検出された光音響信号を、音速分布生成手段27で生成された音速分布を用いて各素子の遅延時間を補正しながら遅延加算する。   The photoacoustic image reconstruction unit 251 receives the photoacoustic signal from the data separation unit 24 and reconstructs the photoacoustic signal. The photoacoustic image reconstruction unit 251 generates data of each line of the photoacoustic image that is a tomographic image based on the photoacoustic signal. Here, the reconstructed photoacoustic signal can be regarded as a photoacoustic image. The photoacoustic image reconstruction means 251 reconstructs a photoacoustic signal by a delay addition method (synonymous with delay and sum, phase matching addition, and phasing addition). The photoacoustic image reconstruction unit 251 adds, for example, photoacoustic signals for 64 elements with a delay time corresponding to the position of each element (each ultrasonic transducer) to generate data for one line. At this time, the photoacoustic image reconstruction means 251 delays and adds the photoacoustic signal detected by each element while correcting the delay time of each element using the sound speed distribution generated by the sound speed distribution generation means 27.

検波・対数変換手段252は、光音響画像再構成手段251が出力する各ラインのデータの包絡線を生成し、その包絡線を対数変換してダイナミックレンジを広げる。光音響画像構築手段253は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、光音響画像を生成する。光音響画像構築手段253は、例えば光音響信号(ピーク部分)の時間軸方向の位置を、断層画像における深さ方向の位置に変換して光音響画像を生成する。   The detection / logarithm conversion unit 252 generates an envelope of the data of each line output by the photoacoustic image reconstruction unit 251 and logarithmically converts the envelope to widen the dynamic range. The photoacoustic image construction unit 253 generates a photoacoustic image based on the data of each line subjected to logarithmic transformation. The photoacoustic image construction unit 253 generates a photoacoustic image by converting, for example, the position in the time axis direction of the photoacoustic signal (peak portion) into the position in the depth direction in the tomographic image.

超音波画像再構成手段261は、データ分離手段24から反射音響信号を受け取り、反射音響信号を再構成する。超音波画像再構成手段261は、受け取った反射音響信号に基づいて、断層画像である超音波画像の各ラインのデータを生成する。ここで、再構成された反射音響信号は、超音波画像とみなすことができる。超音波画像再構成手段261は、例えば64素子分の反射音響信号を、各素子の位置に応じた遅延時間で加算し、1ライン分のデータを生成する。このとき、超音波画像再構成手段261は、各素子で検出された反射音響信号を、音速分布生成手段27で生成された音速分布を用いて各素子の遅延時間を補正しながら遅延加算する。   The ultrasonic image reconstruction unit 261 receives the reflected acoustic signal from the data separation unit 24 and reconstructs the reflected acoustic signal. The ultrasonic image reconstruction unit 261 generates data of each line of the ultrasonic image that is a tomographic image based on the received reflected acoustic signal. Here, the reconstructed reflected acoustic signal can be regarded as an ultrasonic image. The ultrasonic image reconstruction means 261 adds, for example, reflected acoustic signals for 64 elements with a delay time corresponding to the position of each element, and generates data for one line. At this time, the ultrasonic image reconstructing unit 261 delays and adds the reflected acoustic signal detected by each element while correcting the delay time of each element using the sound speed distribution generated by the sound speed distribution generating unit 27.

検波・対数変換手段262は、超音波画像再構成手段261が出力する各ラインのデータの包絡線を生成し、その包絡線を対数変換してダイナミックレンジを広げる。超音波画像構築手段263は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、超音波画像を生成する。超音波画像生成手段26における超音波画像の生成は、信号が反射音響信号であることを除けば、光音響画像生成手段25における光音響画像の生成と同様でよい。   The detection / logarithm conversion unit 262 generates an envelope of the data of each line output from the ultrasonic image reconstruction unit 261, and logarithmically converts the envelope to widen the dynamic range. The ultrasonic image construction unit 263 generates an ultrasonic image based on the data of each line subjected to logarithmic transformation. The generation of the ultrasonic image in the ultrasonic image generation unit 26 may be the same as the generation of the photoacoustic image in the photoacoustic image generation unit 25 except that the signal is a reflected acoustic signal.

悪性度分布画像生成手段28は、光音響画像再構成手段251で再構成された光音響信号(光音響画像)と、音速分布生成手段27で生成された音速分布とに基づいて、悪性度が高いと考えられる部分の分布を示す悪性度分布画像を生成する。ここで、光音響画像において信号強度が高い個所は、光吸収体、例えば血管が密集しているところであると考えられる。一方、音速分布において音速が速い個所は、組織が硬くなっているところであると考えられる。そこで、本実施形態では、特に、光音響画像の強度が強く、かつ、音速が速い部分を、悪性度が高いと考えられる部分として推定し、その部分を画像化した悪性度分布画像を生成する。   The malignancy distribution image generation unit 28 has a malignancy based on the photoacoustic signal (photoacoustic image) reconstructed by the photoacoustic image reconstruction unit 251 and the sound velocity distribution generated by the sound velocity distribution generation unit 27. A malignancy distribution image showing a distribution of a portion considered to be high is generated. Here, it is considered that the place where the signal intensity is high in the photoacoustic image is a place where light absorbers such as blood vessels are densely packed. On the other hand, the part where the sound speed is high in the sound speed distribution is considered to be a place where the tissue is hardened. Therefore, in the present embodiment, in particular, a portion where the intensity of the photoacoustic image is high and the sound speed is high is estimated as a portion considered to be high in malignancy, and a malignancy distribution image obtained by imaging the portion is generated. .

画像合成手段29は、悪性度分布画像生成手段28で生成された悪性度分布画像と、超音波画像生成手段26で生成された超音波画像とを合成する。画像合成手段29は、更に、光音響画像生成手段25で生成された光音響画像を合成してもよい。画像合成手段29は、例えば超音波画像に対して光音響画像と悪性度分布画像とを重畳することで、画像合成を行う。画像表示手段14は、画像合成手段29で合成された画像を、表示モニタなどに表示する。画像合成を行わずに、画像表示手段14に、悪性度分布画像と光音響画像と超音波画像と切り替えて表示してもよい。あるいは、悪性度分布画像と光音響画像と超音波画像とを並べて表示してもよい。   The image synthesis means 29 synthesizes the malignancy distribution image generated by the malignancy distribution image generation means 28 and the ultrasonic image generated by the ultrasonic image generation means 26. The image synthesis unit 29 may further synthesize the photoacoustic image generated by the photoacoustic image generation unit 25. The image composition unit 29 performs image composition, for example, by superimposing a photoacoustic image and a malignancy distribution image on an ultrasonic image. The image display unit 14 displays the image synthesized by the image synthesis unit 29 on a display monitor or the like. The image display unit 14 may switch and display the malignancy distribution image, the photoacoustic image, and the ultrasonic image without performing image synthesis. Alternatively, the malignancy distribution image, the photoacoustic image, and the ultrasonic image may be displayed side by side.

光音響信号と反射音響信号の取得シーケンスについて説明する。図2は、データ取得シーケンス例を示す。同図において、モード「US」は反射音響信号の取得を表し、モード「PA」は光音響信号の取得を表している。ここでは、プローブ11は、音響波検出器素子及び音響波送信素子として、1次元配列された128素子の超音波振動子を有しているものとする。   An acquisition sequence of the photoacoustic signal and the reflected acoustic signal will be described. FIG. 2 shows an example of a data acquisition sequence. In the figure, mode “US” represents acquisition of reflected acoustic signals, and mode “PA” represents acquisition of photoacoustic signals. Here, the probe 11 has 128 ultrasonic transducers arranged one-dimensionally as an acoustic wave detector element and an acoustic wave transmission element.

光音響信号の取得では、レーザユニット13からの光を被検体に照射した後に、64素子ずつ光音響信号の取り込みを行う。すなわち、計128素子のデータを2回に分けて取得する。例えば、1回目のレーザ発光後に素子番号が1−64素子の超音波振動子で検出された光音響信号を取得し、2回目のレーザ発光後に素子番号が65−128素子の超音波振動子で検出された光音響信号を取得する。一方、反射音響信号の取得では、64素子の超音波振動子から超音波の送信を行った後に、その64素子の超音波振動子で反射音響信号を取得する。なお、一次元配列された超音波振動子の端部では、64素子よりも少ない数の素子で超音波の送受信を行う。反射音響信号の取得では、超音波の送受信を行う超音波振動子の範囲(開口位置)を1素子ずつずらしながら、ラインbyラインで反射音響信号を取得する。   In the acquisition of the photoacoustic signal, after the subject is irradiated with light from the laser unit 13, the photoacoustic signal is captured 64 elements at a time. That is, data for a total of 128 elements is acquired in two steps. For example, a photoacoustic signal detected by an ultrasonic transducer having an element number of 1 to 64 elements is acquired after the first laser emission, and an ultrasonic transducer having an element number of 65 to 128 elements is acquired after the second laser emission. The detected photoacoustic signal is acquired. On the other hand, in the acquisition of the reflected acoustic signal, after transmitting ultrasonic waves from the 64-element ultrasonic transducer, the reflected acoustic signal is acquired by the 64-element ultrasonic transducer. It should be noted that ultrasonic waves are transmitted and received with fewer elements than 64 elements at the ends of the ultrasonic transducers arranged one-dimensionally. In the acquisition of the reflected acoustic signal, the reflected acoustic signal is acquired by the line by line while shifting the range (opening position) of the ultrasonic transducer that transmits and receives the ultrasonic wave one element at a time.

図2のシーケンス例では、光音響信号の取得2回に対して、反射音響波信号を128回行っている。これは、前述のように光音響波は64素子ずつの2エリアに分けてデータを取得しているのに対して、反射音響波は1回の送受信で1ラインを生成するために128ラインの生成には128回の送受信が必要だからである。その際、時間的な律速となるのはレーザ光源の繰り返しであるため、1つ目のエリアの光音響のデータ取得と2つ目のエリアの光音響のデータ取得との間に64回の超音波を送受信することで、最も効率よく両者のデータが取得できる。より詳細には、装置はUSモードで動作を開始し、ライン1からライン31まで開口位置を1素子ずつずらしながら(ライン1からライン31は端部であるため、実際には1素子ずつ開口素子を広げながら)超音波の送受信を行い、反射音響信号を取得する。次いで、PAモードに移行し、レーザユニット13からのレーザ光を被検体に照射して、1つ目のエリアに対応する64素子で光音響信号を検出する。次いで、USモードで、ライン32からライン95まで開口位置を1素子ずつずらしながら超音波の送受信を行い、反射音響信号を取得する。その後、PAモードに移行してレーザユニット13からのレーザ光を被検体に照射し、2つ目のエリアに対応する64素子で光音響信号を取得する。続いて、USモードで、ライン96からライン128まで開口位置を1素子ずつずらしながら(ライン95からライン128は端部であるため、実際には1素子ずつ開口素子を狭めながら)超音波の送受信を行い、反射音響信号を取得する。   In the sequence example of FIG. 2, the reflected acoustic wave signal is performed 128 times with respect to the acquisition of the photoacoustic signal twice. As described above, the photoacoustic wave is divided into two areas of 64 elements and data is acquired, whereas the reflected acoustic wave is 128 lines in order to generate one line in one transmission and reception. This is because the generation requires 128 transmissions / receptions. At that time, since it is the repetition of the laser light source that becomes the time-determining rate, there are more than 64 times between the photoacoustic data acquisition of the first area and the photoacoustic data acquisition of the second area. By transmitting and receiving sound waves, both data can be acquired most efficiently. More specifically, the apparatus starts operating in the US mode, shifting the opening position from line 1 to line 31 one element at a time (since line 1 to line 31 is an end, in fact one element at a time ) Transmit and receive ultrasonic waves and obtain reflected acoustic signals. Next, the mode is changed to the PA mode, and the subject is irradiated with the laser beam from the laser unit 13, and the photoacoustic signal is detected by 64 elements corresponding to the first area. Next, in the US mode, ultrasonic waves are transmitted and received while shifting the opening position from the line 32 to the line 95 one element at a time, and a reflected acoustic signal is acquired. Thereafter, the PA mode is entered and the subject is irradiated with the laser light from the laser unit 13, and a photoacoustic signal is acquired with 64 elements corresponding to the second area. Subsequently, in the US mode, transmitting and receiving ultrasonic waves while shifting the opening position from line 96 to line 128 one element at a time (since line 95 to line 128 is an end, the opening element is actually narrowed one element at a time) To obtain a reflected acoustic signal.

図3は、図2のUSモードの各ラインに対応する開口素子で検出された反射音響信号を示し、図4は、再構成後の超音波画像を示す。図3において、縦軸は超音波送信からの経過時間を示している。各ライン64素子の反射音響信号(ただし端部では開口素子は64素子よりも少ない)を遅延加算(位相整合加算)することで、ライン1からライン128までの各ラインのデータが生成され、図4に示す1フレームの超音波画像を生成できる・   FIG. 3 shows reflected acoustic signals detected by aperture elements corresponding to each line in the US mode of FIG. 2, and FIG. 4 shows an ultrasonic image after reconstruction. In FIG. 3, the vertical axis indicates the elapsed time from ultrasonic transmission. Data of each line from line 1 to line 128 is generated by delay-adding (phase matching addition) the reflected acoustic signals of 64 elements in each line (however, the opening elements are fewer than 64 elements at the end). Can generate one frame of ultrasound image shown in 4 ・

図5は、図2のPAモードの各エリアに対応する開口素子で検出された光音響信号を示し、図6は、再構成後の光音響信号(光音響画像)を示す。図5において、縦軸は被検体に対するレーザ光の照射からの経過時間を示している。2つのエリアの計128素子分の光音響信号を再構成することで、図6に示す光音響画像を生成できる。   FIG. 5 shows a photoacoustic signal detected by an aperture element corresponding to each area of the PA mode in FIG. 2, and FIG. 6 shows a photoacoustic signal (photoacoustic image) after reconstruction. In FIG. 5, the vertical axis indicates the elapsed time from the irradiation of the laser beam on the subject. The photoacoustic image shown in FIG. 6 can be generated by reconstructing the photoacoustic signals for a total of 128 elements in the two areas.

なお、上記では超音波はラインbyライン、光音響は2つのエリアに分割して光音響信号を検出するものとして説明したが、超音波についても、2つのエリアのそれぞれで超音波の送受信を行い、反射音響信号を検出することとしてもよい。例えば、被検体に対して光を照射してエリア1に対応する素子番号1−64の超音波振動子で光音響信号を検出した後に、素子番号1−64の超音波振動子からフォーカスなしで被検体に対して超音波を送信し、反射音響信号を検出してもよい。エリア2についても同様に、光照射後にエリア2に対応する素子番号65−128の超音波振動子で光音響信号を検出し、次いで、素子番号65−128の超音波振動子から被検体に対して超音波を送信して反射音響信号を検出してもよい。光音響信号と反射音響信号の検出は、どちらが先でもよい。   In the above description, it has been described that the ultrasonic wave is a line by line and the photoacoustic signal is divided into two areas to detect the photoacoustic signal, but the ultrasonic wave is also transmitted and received in each of the two areas. The reflected acoustic signal may be detected. For example, after a photoacoustic signal is detected by the ultrasonic transducer of element number 1-64 corresponding to area 1 by irradiating light to the subject, the ultrasonic transducer of element number 1-64 is not focused. An ultrasonic wave may be transmitted to the subject to detect a reflected acoustic signal. Similarly, in area 2, after the light irradiation, a photoacoustic signal is detected by the ultrasonic transducer of element number 65-128 corresponding to area 2, and then the ultrasonic transducer of element number 65-128 is applied to the subject. Then, the reflected acoustic signal may be detected by transmitting an ultrasonic wave. Either the photoacoustic signal or the reflected acoustic signal may be detected first.

上記では、光音響信号を2つのエリアに分割して検出することとしたが、領域分割は行わなくてもよい。例えば被検体に対して光を照射した後に、全128素子で光音響信号を検出するようにしてもよい。この場合、光照射は1回で済む。また、反射音響信号についても同様に、全128素子から例えばフォーカスなしで超音波を送信し、128素子で反射音響信号を検出してもよい。   In the above description, the photoacoustic signal is detected by being divided into two areas, but the area division may not be performed. For example, photoacoustic signals may be detected by all 128 elements after irradiating the subject with light. In this case, only one light irradiation is required. Similarly, for reflected acoustic signals, for example, ultrasonic waves may be transmitted from all 128 elements without focus, and reflected acoustic signals may be detected by 128 elements.

音響信号と反射音響信号とを同じエリアで検出する場合、一方の信号の検出を開始したのち、AD変換手段22によるサンプリングを継続した状態で他方の信号を検出し、双方の信号を連続的に取得するようにしてもよい。例えば光音響信号の検出を先に行う場合、トリガ制御回路30は、光トリガ信号(フラッシュランプトリガ信号又はQスイッチトリガ信号)を出力した後、光音響信号の検出を終了するタイミングで超音波送信トリガ信号を出力する。このとき、AD変換手段22はサンプリングを中断せず、サンプリングを継続する。言い換えれば、トリガ制御回路30は、AD変換手段22がサンプリングを継続している状態で、超音波送信トリガ信号を出力する。超音波送信トリガ信号に応答してプローブ11が超音波送信を行うことで、プローブ11で検出される音響波は、光音響波から反射音響波に変わる。AD変換手段22がサンプリングを継続することで、光音響信号と反射音響信号とを連続的にサンプリングすることができる。この場合、光音響波の検出開始から反射音響波の検出終了までの間の時間を、別々にサンプリングする場合に比して短縮することができ、双方の画像を重畳して表示する際に、画像間の位置ずれを抑制することができる。   When the acoustic signal and the reflected acoustic signal are detected in the same area, after the detection of one signal is started, the other signal is detected while the sampling by the AD conversion means 22 is continued, and both signals are continuously detected. You may make it acquire. For example, when the photoacoustic signal is detected first, the trigger control circuit 30 outputs the optical trigger signal (flash lamp trigger signal or Q switch trigger signal), and then transmits the ultrasonic wave at a timing to end the detection of the photoacoustic signal. Outputs a trigger signal. At this time, the AD conversion means 22 continues sampling without interrupting sampling. In other words, the trigger control circuit 30 outputs an ultrasonic transmission trigger signal in a state where the AD conversion means 22 continues sampling. When the probe 11 performs ultrasonic transmission in response to the ultrasonic transmission trigger signal, the acoustic wave detected by the probe 11 changes from a photoacoustic wave to a reflected acoustic wave. Since the AD conversion means 22 continues sampling, the photoacoustic signal and the reflected acoustic signal can be sampled continuously. In this case, the time from the start of detection of the photoacoustic wave to the end of detection of the reflected acoustic wave can be shortened as compared to the case of sampling separately, and when both images are superimposed and displayed, A positional shift between images can be suppressed.

ここで、AD変換手段22が光音響信号と反射音響信号とを同一のサンプリングレートでサンプリングする場合には、反射音響信号を1/2にリサンプルするリサンプル手段を設けるとよい。1/2リサンプル手段は、例えば反射音響信号を時間軸方向に1/2に圧縮する。リサンプルを行う理由は、被検体内の深さ方向の同じ位置で光音響信号及び反射音響信号が発生したとすると、反射音響信号の場合は、プローブ11から送信された超音波がその位置まで進むまでに要する時間が必要なため、超音波送信から反射音響信号検出までの時間が、光照射から光音響信号検出までの時間の倍の時間となるためである。つまり、光音響信号は片道分の時間で検出されるのに対し、反射音響信号は往復分の時間がかかるためである。リサンプルを行うのに代えて、反射音響信号検出時のAD変換手段22のサンプリングレートを、光音響信号検出時のサンプリングレートの半分に制御してもよい。   Here, when the AD conversion means 22 samples the photoacoustic signal and the reflected acoustic signal at the same sampling rate, it is preferable to provide a resampling means for resampling the reflected acoustic signal to ½. The ½ resampling unit compresses the reflected acoustic signal to ½ in the time axis direction, for example. The reason for resampling is that if the photoacoustic signal and the reflected acoustic signal are generated at the same position in the depth direction in the subject, in the case of the reflected acoustic signal, the ultrasonic wave transmitted from the probe 11 reaches that position. This is because the time required to proceed is necessary, and the time from ultrasonic transmission to reflected acoustic signal detection is twice the time from light irradiation to photoacoustic signal detection. That is, the photoacoustic signal is detected in one-way time, whereas the reflected acoustic signal takes time for a round trip. Instead of performing resampling, the sampling rate of the AD conversion means 22 at the time of detecting the reflected acoustic signal may be controlled to half the sampling rate at the time of detecting the photoacoustic signal.

続いて、音速分布の生成について説明する。図7は、プローブの超音波振動子と被検体内の光吸収体とを示す。同図において、横軸方向は一次元配列された超音波振動子の配列方向を表し、縦軸は被検体の深さ方向を表している。斜線で示す領域は、反射音響信号検出時の開口素子を表す。開口素子の直下には反射体45が存在する。開口素子を形成する例えば64素子から被検体の深さ方向に超音波を送信し、反射体45からの反射音響波を検出することを考える。   Next, generation of the sound speed distribution will be described. FIG. 7 shows the ultrasonic transducer of the probe and the light absorber in the subject. In the figure, the horizontal axis direction represents the arrangement direction of the ultrasonic transducers arranged one-dimensionally, and the vertical axis represents the depth direction of the subject. A region indicated by diagonal lines represents an aperture element when a reflected acoustic signal is detected. A reflector 45 exists immediately below the aperture element. Consider, for example, that ultrasonic waves are transmitted from the 64 elements forming the aperture elements in the depth direction of the subject and the reflected acoustic waves from the reflector 45 are detected.

図8は、開口素子で検出された反射音響信号の時間分布に示す。同図において、縦軸は超音波送信からの経過時間を表している。同図に示すように、開口内の各素子で検出される反射体45(図7)からの反射音響信号の検出時刻は、開口内における反射体45の位置と、各超音波振動子との位置関係に応じて変化する。図9は、再構成された1ライン分のデータを示す。図8に示す64素子分の反射音響信号を遅延加算することで、反射音響信号が1点に収束する、超音波画像の1ライン分のデータが得られる。一連の処理を各ラインに対して行うことで、1フレームの超音波画像が生成できる。   FIG. 8 shows the time distribution of the reflected acoustic signal detected by the aperture element. In the figure, the vertical axis represents the elapsed time from ultrasonic transmission. As shown in the figure, the detection time of the reflected acoustic signal from the reflector 45 (FIG. 7) detected by each element in the opening is the position of the reflector 45 in the opening and each ultrasonic transducer. It changes according to the positional relationship. FIG. 9 shows the reconstructed data for one line. By delay-adding the reflected acoustic signals for 64 elements shown in FIG. 8, data for one line of the ultrasonic image in which the reflected acoustic signal converges to one point is obtained. By performing a series of processes on each line, an ultrasonic image of one frame can be generated.

図10は、被検体内の音速が一定ではないときの反射音響信号の時間分布を示す。図8に示す反射音響信号を再構成する際に、被検体内の音速が想定音速に一致しており、かつ、音速が被検体内の位置に依存して変化しなければ、反射音響信号を遅延加算する際に各素子に与える遅延時間は、反射体と各素子との位置関係から一義的に定まる。しかし、音速が均一でない場合、検出された反射音響信号の時間分布は、図10に破線で示すように、実線で示す音速が均一である場合からずれる。その場合、遅延加算する際に均一な想定音速を仮定した理想的な遅延曲線で遅延しても、反射音響信号を1点に収束させることができなくなる。そこで、検出された反射音響信号が1点に再構成されるような仮想音速値を求める。仮想音速値を各画素について求めていくことで、被検体内の音速分布が求まる。   FIG. 10 shows the time distribution of the reflected acoustic signal when the speed of sound in the subject is not constant. When reconstructing the reflected acoustic signal shown in FIG. 8, if the sound speed in the subject matches the assumed sound speed and the sound speed does not change depending on the position in the subject, the reflected acoustic signal is The delay time given to each element when performing delay addition is uniquely determined from the positional relationship between the reflector and each element. However, when the sound speed is not uniform, the time distribution of the detected reflected acoustic signal deviates from the case where the sound speed indicated by the solid line is uniform, as indicated by the broken line in FIG. In that case, even if the delay is added with an ideal delay curve assuming a uniform assumed sound speed, the reflected acoustic signal cannot be converged to one point. Therefore, a virtual sound speed value is calculated so that the detected reflected acoustic signal is reconstructed into one point. By calculating the virtual sound speed value for each pixel, the sound speed distribution in the subject can be determined.

図11は、音速分布を求める際の動作手順の一例を示す。ここでは、反射音響信号を、時間軸を深さ方向の位置に置き換えた画像とみなして説明する。音速分布生成手段27は、ある素子のある時間軸方向の位置(ある画素)における反射音響信号の信号強度が所定の値以上であるか否かを判断する(ステップA1)。音速分布生成手段27は、信号強度が所定の値以上のとき、その画素(着目画素)について位相を計算する(ステップA2)。音速分布生成手段27は、ステップA2では、例えば被検体内の音速分布を仮定し、その仮定に基づいて、着目画素に対応する素子をほぼ中心に含む開口素子のそれぞれに対して、遅延加算を行う際の遅延時間を設定する。   FIG. 11 shows an example of an operation procedure when obtaining the sound velocity distribution. Here, the reflected acoustic signal is described as an image in which the time axis is replaced with a position in the depth direction. The sound velocity distribution generation means 27 determines whether or not the signal intensity of the reflected acoustic signal at a position in a certain time axis direction (a certain pixel) of a certain element is equal to or higher than a predetermined value (step A1). When the signal intensity is equal to or higher than a predetermined value, the sound velocity distribution generation unit 27 calculates a phase for the pixel (target pixel) (step A2). In step A2, for example, the sound velocity distribution generation unit 27 assumes a sound velocity distribution in the subject, and based on the assumption, performs a delay addition for each of the aperture elements that substantially include the element corresponding to the target pixel. Set the delay time when performing.

音速分布生成手段27は、ステップA2で計算した位相に基づいて、開口素子内の反射音響信号を遅延加算した際の画素の輝度値(再構成された信号の信号強度)を評価する(ステップA3)。音速分布生成手段27は、ステップA3で評価した輝度値が最大値であるか否かを判断する(ステップA4)。最大値でない場合は、ステップA2に戻り、異なる音速分布を仮定して位相を計算し直す。音速分布生成手段27は、ステップA4で輝度値が最大になったと判断するまで、ステップA2とステップA3を繰り返し実行し、最大輝度値を与える位相を求める。   The sound velocity distribution generation means 27 evaluates the luminance value (signal intensity of the reconstructed signal) of the pixel when the reflected acoustic signal in the aperture element is delayed and added based on the phase calculated in step A2 (step A3). ). The sound velocity distribution generation means 27 determines whether or not the luminance value evaluated in step A3 is the maximum value (step A4). If it is not the maximum value, the process returns to step A2, and the phase is recalculated assuming a different sound velocity distribution. The sound velocity distribution generation means 27 repeatedly executes step A2 and step A3 until it determines that the luminance value has become maximum in step A4, and obtains the phase that gives the maximum luminance value.

音速分布生成手段27は、ステップA4で輝度値が最大であると判断すると、着目画素における位相データ(位相分布)をメモリなどの記憶手段に格納する(ステップA5)。音速分布生成手段27は、例えば輝度値が最大になるときの、開口素子のそれぞれに与える遅延時間の情報を、着目画素における位相データとして記憶手段に格納する。遅延時間情報に代えて、着目画素から各素子に向かう方向の音速のデータを、位相データとして格納してもよい。また、各素子に与える遅延時間又は各素子に向かう方向の音速データを、所定の関数(例えば二次関数以上の関数)で近似した際の関数パラメータを、位相データとして記憶手段に格納してもよい。   When determining that the luminance value is the maximum in step A4, the sound velocity distribution generation means 27 stores the phase data (phase distribution) at the target pixel in a storage means such as a memory (step A5). The sound velocity distribution generation means 27 stores, for example, information on the delay time given to each aperture element when the luminance value is maximized in the storage means as phase data in the pixel of interest. Instead of the delay time information, sound speed data in a direction from the target pixel toward each element may be stored as phase data. Further, function parameters obtained by approximating a delay time given to each element or sound speed data in a direction toward each element by a predetermined function (for example, a function of a quadratic function or more) may be stored in the storage means as phase data. Good.

音速分布生成手段27は、全ての画素を処理したか否かを判断する(ステップA6)。未処理の画素が残っているときはステップA1に戻り、次の画素について、輝度値が所定の値以上であるか否かを判断する。ここで、輝度値が所定の値よりも小さいと判断された画素は、位相の変化に対する輝度値の変化が評価できない。従って、ステップA1で輝度値が所定の値よりも小さいと判断された場合は、位相計算を行わずに、輝度値が所定の値以上となる画素が選択されるまで、ステップA1を繰り返す。   The sound speed distribution generation means 27 determines whether all the pixels have been processed (step A6). If unprocessed pixels remain, the process returns to step A1, and it is determined whether or not the luminance value of the next pixel is equal to or greater than a predetermined value. Here, a pixel whose luminance value is determined to be smaller than a predetermined value cannot evaluate a change in luminance value with respect to a phase change. Therefore, when it is determined in step A1 that the luminance value is smaller than the predetermined value, step A1 is repeated until a pixel having a luminance value equal to or higher than the predetermined value is selected without performing phase calculation.

音速分布生成手段27は、ステップA6で未処理の画素がないと判断すると、ステップA5で格納された位相データに基づいて、音速分布を生成する(ステップA7)。位相データに基づく音速分布の生成(推定)には、既知の手法を用いることができる。   When determining that there is no unprocessed pixel in Step A6, the sound speed distribution generation unit 27 generates a sound speed distribution based on the phase data stored in Step A5 (Step A7). A known method can be used to generate (estimate) the sound velocity distribution based on the phase data.

音速分布生成手段27は、音速分布に基づく位相データを、音速補正テーブルとして光音響画像再構成手段251と超音波画像再構成手段261とに出力する。光音響画像再構成手段251は、音速補正テーブルに基づく遅延時間で、光音響信号を遅延加算する。また、超音波画像再構成手段261は、音速補正テーブルに基づく遅延時間で、反射音響信号を再構成する。音速分布生成手段27から音速補正テーブルを出力するのに代えて、音速分布のデータを光音響画像再構成手段251と超音波画像再構成手段261とに出力し、それら手段において音速分布データに基づく遅延時間で遅延加算を行うようにしてもよい。   The sound speed distribution generation means 27 outputs phase data based on the sound speed distribution to the photoacoustic image reconstruction means 251 and the ultrasonic image reconstruction means 261 as a sound speed correction table. The photoacoustic image reconstruction means 251 delays and adds the photoacoustic signal with a delay time based on the sound speed correction table. Further, the ultrasonic image reconstruction unit 261 reconstructs the reflected acoustic signal with a delay time based on the sound speed correction table. Instead of outputting the sound speed correction table from the sound speed distribution generating means 27, the sound speed distribution data is output to the photoacoustic image reconstruction means 251 and the ultrasonic image reconstruction means 261, and based on the sound speed distribution data in these means. You may make it perform delay addition by delay time.

音速分布の求め方は、上記したものには限定されない。例えば特許文献3に記載された方法と同様な方法で局所音速値を計算し、その分布を求めることとしてもよい。すなわち、ホイヘンスの原理を用いて、被検体内の着目領域よりも浅い領域に設定された格子点と着目領域とにおける最適音速値を判定し、着目領域における最適音速値に基づいて、超音波を着目領域に送信したときに着目領域から受信される受信波を演算し、着目領域における仮定音速を仮定して、仮定音速に基づいて各格子点における最適音速値から求めた各格子点からの受信波を合成して合成受信波を得て、受信波と合成受信波に基づいて着目領域における局所音速値を判定することで局所音速値を求め、その分布を求めてもよい。   The method for obtaining the sound velocity distribution is not limited to the above. For example, the local sound velocity value may be calculated by a method similar to the method described in Patent Document 3, and the distribution may be obtained. That is, using Huygens' principle, the optimum sound speed value at the lattice point set in the region shallower than the region of interest in the subject and the region of interest is determined, and the ultrasonic wave is determined based on the optimum sound speed value in the region of interest. Calculates the received wave received from the region of interest when transmitted to the region of interest, assumes the assumed sound speed in the region of interest, and receives from each lattice point obtained from the optimum sound speed value at each lattice point based on the assumed sound speed A synthesized reception wave may be obtained by synthesizing waves, and a local sound velocity value may be obtained by determining a local sound velocity value in the region of interest based on the reception wave and the synthesized reception wave, and the distribution thereof may be obtained.

引き続き、動作手順を説明する。図12は光音響画像処理装置の動作手順を示す。トリガ制御回路30は、超音波送信トリガ信号を送信制御回路31に出力する。送信制御回路31は、超音波送信トリガ信号を受け取ると、プローブ11から超音波を送信させる(ステップB1)。プローブ11は、超音波の送信後、送信した超音波に対する反射音響信号を検出する(ステップB2)。プローブ11が検出した反射音響信号は、受信回路21を介してAD変換手段22に入力される。AD変換手段22は、反射音響信号をサンプリングしてデジタルデータに変換し、受信メモリ23に格納する。   Subsequently, the operation procedure will be described. FIG. 12 shows an operation procedure of the photoacoustic image processing apparatus. The trigger control circuit 30 outputs an ultrasonic transmission trigger signal to the transmission control circuit 31. When receiving the ultrasonic transmission trigger signal, the transmission control circuit 31 transmits ultrasonic waves from the probe 11 (step B1). After transmitting the ultrasonic wave, the probe 11 detects a reflected acoustic signal for the transmitted ultrasonic wave (step B2). The reflected acoustic signal detected by the probe 11 is input to the AD conversion means 22 via the receiving circuit 21. The AD conversion means 22 samples the reflected acoustic signal, converts it into digital data, and stores it in the reception memory 23.

続いて、トリガ制御回路30は、フラッシュランプトリガ信号をレーザユニット13に出力する。レーザユニット13では、フラッシュランプトリガ信号に応答してフラッシュランプ41が点灯し、レーザ媒質の励起が開始される。トリガ制御回路30は、Qスイッチトリガ信号をレーザユニット13に送り、Qスイッチ42をオンさせることで、レーザユニット13からパルスレーザ光を出射させる(ステップB3)。トリガ制御回路30は、例えばフラッシュランプトリガ信号を出力するタイミングと所定の時間関係にあるタイミングでQスイッチトリガ信号を出力する。例えばトリガ制御回路30は、フラッシュランプ発光から150μ秒後に、Qスイッチトリガ信号を出力する。   Subsequently, the trigger control circuit 30 outputs a flash lamp trigger signal to the laser unit 13. In the laser unit 13, the flash lamp 41 is turned on in response to the flash lamp trigger signal, and excitation of the laser medium is started. The trigger control circuit 30 sends a Q switch trigger signal to the laser unit 13 and turns on the Q switch 42 to emit pulsed laser light from the laser unit 13 (step B3). The trigger control circuit 30 outputs the Q switch trigger signal at a timing that is in a predetermined time relationship with the timing at which the flash lamp trigger signal is output, for example. For example, the trigger control circuit 30 outputs a Q switch trigger signal 150 seconds after the flash lamp emission.

レーザユニット13から出射したレーザ光は、被検体に照射される。被検体内では、照射されたパルスレーザ光による光音響信号が発生する。プローブ11は、被検体内で発生した光音響信号を検出する(ステップB4)。プローブが検出した光音響信号は、受信回路21を介してAD変換手段22に入力さえる。AD変換手段22は、光音響信号をサンプリングしてデジタルデータに変換し、受信メモリ23に格納する。なお、反射音響信号と光音響信号の検出は、どちらを先に行ってもよい。また、例えば図2に示すシーケンスに従って、反射音響信号と光音響信号とを交互に検出するようにしてもよい。   Laser light emitted from the laser unit 13 is irradiated to the subject. In the subject, a photoacoustic signal is generated by the irradiated pulsed laser beam. The probe 11 detects a photoacoustic signal generated in the subject (step B4). The photoacoustic signal detected by the probe is input to the AD conversion means 22 via the receiving circuit 21. The AD conversion means 22 samples the photoacoustic signal, converts it into digital data, and stores it in the reception memory 23. Note that either the reflected acoustic signal or the photoacoustic signal may be detected first. Further, for example, the reflected acoustic signal and the photoacoustic signal may be detected alternately according to the sequence shown in FIG.

データ分離手段24は、受信メモリ23から光音響信号を読み出し、読み出した光音響信号を光音響画像生成手段25に与える。また、受信メモリ23から反射音響信号を読み出し、読み出した反射音響信号を超音波画像生成手段26と音速分布生成手段27とに与える。音速分布生成手段27は、データ分離手段24から受け取った反射音響信号に基づいて、音速分布を生成する(ステップB5)。   The data separation unit 24 reads the photoacoustic signal from the reception memory 23, and gives the read photoacoustic signal to the photoacoustic image generation unit 25. Further, the reflected acoustic signal is read from the reception memory 23, and the read reflected acoustic signal is given to the ultrasonic image generating unit 26 and the sound speed distribution generating unit 27. The sound speed distribution generation means 27 generates a sound speed distribution based on the reflected acoustic signal received from the data separation means 24 (step B5).

光音響画像生成手段25は、データ分離手段24から受け取った光音響信号に基づいて、光音響画像を生成する(ステップB6)。その際、光音響画像生成手段25は、ステップB5で生成された音速分布に基づく遅延時間で各素子の光音響信号を遅延加算する。被検体内部の位置に応じた音速の違いを考慮した再構成を行うことで、音速の分布が均一でない場合でも、1つの光音響波の発生源から出た光音響信号を光音響画像上の1つの点に収束させることができる。   The photoacoustic image generation unit 25 generates a photoacoustic image based on the photoacoustic signal received from the data separation unit 24 (step B6). At that time, the photoacoustic image generation means 25 delays and adds the photoacoustic signals of the respective elements with a delay time based on the sound speed distribution generated in step B5. By performing reconstruction in consideration of the difference in sound speed according to the position inside the subject, even if the sound speed distribution is not uniform, the photoacoustic signal emitted from one photoacoustic wave source is displayed on the photoacoustic image. It can be converged to one point.

超音波画像生成手段26は、データ分離手段24から受け取った反射音響信号に基づいて、超音波画像を生成する(ステップB7)。その際、超音波画像生成手段26は、ステップB5で生成された音速分布に基づく遅延時間で各素子の反射音響信号を遅延加算する。被検体内部の位置に応じた音速の違いを考慮した再構成を行うことで、音速の分布が均一でない場合でも、1つの反射音響波の発生源から出た反射音響信号を超音波画像上の1つの点に収束させることができる。   The ultrasonic image generation unit 26 generates an ultrasonic image based on the reflected acoustic signal received from the data separation unit 24 (step B7). At that time, the ultrasonic image generating means 26 delay-adds the reflected acoustic signals of the respective elements with a delay time based on the sound speed distribution generated in step B5. By performing reconstruction in consideration of the difference in sound speed depending on the position inside the subject, even if the sound speed distribution is not uniform, the reflected acoustic signal from one reflected acoustic wave source is displayed on the ultrasound image. It can be converged to one point.

悪性度分布画像生成手段28は、光音響画像生成手段25から光吸収体の分布を表す光音響画像を入力し、音速分布生成手段27から音速の分布を表す音速分布(音速マップ)を入力する。なお、図1では、光音響画像再構成手段251が再構成した光音響信号を光吸収体の分布を表すデータとして悪性度分布画像生成手段28に入力しているが、これに代えて、検波・対数変換手段252が出力する検波・対数変換後の光音響信号、又は、光音響画像構築手段253が生成した光音響画像を、光吸収体の分布を表すデータとして入力するようにしてもよい。   The malignancy distribution image generation unit 28 inputs a photoacoustic image representing the distribution of the light absorber from the photoacoustic image generation unit 25 and inputs a sound speed distribution (sound speed map) representing the distribution of the sound speed from the sound speed distribution generation unit 27. . In FIG. 1, the photoacoustic signal reconstructed by the photoacoustic image reconstruction unit 251 is input to the malignancy distribution image generation unit 28 as data representing the distribution of the light absorber. The photoacoustic signal after detection / logarithmic conversion output by the logarithmic conversion unit 252 or the photoacoustic image generated by the photoacoustic image construction unit 253 may be input as data representing the distribution of the light absorber. .

悪性度分布画像生成手段28は、光音響画像と被検体内の音速分布とに基づいて、悪性度が高いと考えられる部分の分布を示す悪性度分布画像を生成する(ステップB8)。悪性度分布画像生成手段28は、例えば音速が周囲に比して速いか又は所定の値よりも高く、かつ、再構成された光音響信号(光音響画像)の信号強度が所定の値以上の箇所を、悪性度が高い部分として特定し、その部分の分布を示す悪性度分布画像を生成する。悪性度分布画像生成手段28は、音速と光音響画像の信号強度のうちの少なくとも一方に応じて、悪性度が高い個所として特定された箇所に対応する画素の輝度又は表示色の少なくとも一方を変化させてもよい。   The malignancy distribution image generation means 28 generates a malignancy distribution image indicating a distribution of a portion considered to have a high malignancy based on the photoacoustic image and the sound velocity distribution in the subject (step B8). For example, the malignancy distribution image generation means 28 has a sound speed that is faster than the surrounding area or higher than a predetermined value, and the signal intensity of the reconstructed photoacoustic signal (photoacoustic image) is equal to or higher than a predetermined value. The location is identified as a portion having a high malignancy, and a malignancy distribution image indicating the distribution of the portion is generated. The malignancy distribution image generation means 28 changes at least one of the luminance or the display color of the pixel corresponding to the location specified as the location with the high malignancy according to at least one of the sound speed and the signal intensity of the photoacoustic image. You may let them.

画像合成手段29は、超音波画像と悪性度分布画像とを合成し(ステップB9)、画像表示手段14の表示画面上に合成画像を表示させる。例えば悪性度分布画像生成手段28が、悪性度が高い部分として特定された部分を赤色で表示するような悪性度分布画像を生成し、超音波画像にそのような悪性度分布画像を重畳させることで、ユーザに悪性度が高い部分を明示するようにしてもよい。その際、例えば音速と光音響画像の信号強度とに応じて、音速が速いか又は光音響画像の信号強度が大きいほど、悪性度分布画像における輝度値を高くするようにして、より悪性度が高いと考えられる部分が目立つようにしてもよい。あるいは、音速と光音響画像の信号強度とに応じて、青色から赤色へと段階的に表示色が変化するカラーマップを用いて、悪性度分布画像における画素の色を決定するようにしてもよい。   The image synthesizing unit 29 synthesizes the ultrasonic image and the malignancy distribution image (step B9), and displays the synthesized image on the display screen of the image display unit 14. For example, the malignancy distribution image generation unit 28 generates a malignancy distribution image that displays a portion identified as a high malignancy portion in red, and superimposes such a malignancy distribution image on the ultrasound image. Thus, a portion having a high malignancy may be clearly indicated to the user. At that time, for example, depending on the sound speed and the signal intensity of the photoacoustic image, the higher the sound speed or the greater the signal intensity of the photoacoustic image, the higher the luminance value in the malignancy distribution image, the more malignancy. You may make it stand out the part considered high. Alternatively, the color of the pixel in the malignancy distribution image may be determined using a color map in which the display color changes stepwise from blue to red according to the sound speed and the signal intensity of the photoacoustic image. .

本実施形態では、光音響画像と音速分布とに基づいて、悪性度分布画像を生成する。ユーザは、光音響画像を観察することで光吸収体の分布を知ることができ、一方、音速分布を観察することで被検体内の音速が速いところと遅いところを知ることができる。光音響画像と音速分布とを組み合わせ、光吸収体の分布と音速とが一定の基準を満たす部分を悪性度が高いと考えられる部分として特定し、その部分を悪性度分布画像で表示する。本実施形態では、特に、光音響画像の信号強度が高く、かつ、音速が速い部分を悪性度が高い個所として特定することができる。このようにする場合、医師などのユーザは、悪性度分布画像を観察することで、光吸収体が密集し、かつ、組織が硬化している部分を容易に発見することができる。このように、本実施形態では、光音響で得られた情報と音速分布とを組み合わせ、医師などのユーザに対して、診断等に有用な情報を提供できる。   In the present embodiment, a malignancy distribution image is generated based on the photoacoustic image and the sound velocity distribution. The user can know the distribution of the light absorber by observing the photoacoustic image, and can know the place where the sound speed in the subject is high and low by observing the sound speed distribution. By combining the photoacoustic image and the sound velocity distribution, a portion where the distribution of the light absorber and the sound velocity satisfy a certain standard is specified as a portion considered to have a high malignancy, and the portion is displayed as a malignancy distribution image. In the present embodiment, in particular, a portion where the signal intensity of the photoacoustic image is high and the sound speed is high can be specified as a portion having a high malignancy. In this case, a user such as a doctor can easily find a portion where the light absorbers are dense and the tissue is hardened by observing the malignancy distribution image. Thus, in this embodiment, information obtained by photoacoustics and sound velocity distribution can be combined to provide useful information for diagnosis and the like to a user such as a doctor.

ユーザは、例えば超音波画像上で、腫瘍などの病変を識別する。超音波画像に対して悪性度分布画像を重畳することで、ユーザは、病変に対応する部分の悪性度を把握することができる。超音波画像からの病変の抽出は、超音波ユニット12が行ってもよい。例えば悪性度分布画像生成手段28は、超音波画像生成手段26から超音波画像を入力し、超音波画像から腫瘍などの病変部を抽出する。腫瘍抽出の手法は特に問わない。例えばパターン認識と輝度とを組み合わせて、超音波画像から腫瘍を抽出する。悪性度分布画像生成手段28は、抽出された病変部に対応する領域について、悪性度分布画像を生成する。この場合、ユーザは、悪性度分布画像を観察することで、超音波画像で腫瘍などが認められる部分について、その悪性度を判定することができる。   The user identifies a lesion such as a tumor on an ultrasound image, for example. By superimposing the malignancy distribution image on the ultrasonic image, the user can grasp the malignancy of the portion corresponding to the lesion. Extraction of a lesion from an ultrasound image may be performed by the ultrasound unit 12. For example, the malignancy distribution image generation means 28 inputs an ultrasonic image from the ultrasonic image generation means 26 and extracts a lesion such as a tumor from the ultrasonic image. The tumor extraction method is not particularly limited. For example, a tumor is extracted from an ultrasonic image by combining pattern recognition and luminance. The malignancy distribution image generation means 28 generates a malignancy distribution image for the region corresponding to the extracted lesion. In this case, the user can determine the malignancy of a portion where a tumor or the like is recognized in the ultrasonic image by observing the malignancy distribution image.

なお、光音響画像の生成に際しては、レーザユニット13を複数の波長の光を出射可能に構成し、レーザユニット13から被検体に相互に異なる複数の波長のレーザ光を照射してもよい。その場合、光音響画像生成手段25は、被検体内の光吸収体における光吸収特性の波長依存性を利用して、例えば動脈と静脈とが判別可能な光音響画像を生成してもよい。   In generating the photoacoustic image, the laser unit 13 may be configured to emit light having a plurality of wavelengths, and the subject may be irradiated with laser beams having a plurality of different wavelengths from the laser unit 13. In this case, the photoacoustic image generation means 25 may generate a photoacoustic image that can distinguish, for example, an artery and a vein, using the wavelength dependence of the light absorption characteristics of the light absorber in the subject.

例えば被検体に対して波長約750nmの光と、波長約800nmの光を照射する。ヒトの動脈に多く含まれる酸素化ヘモグロビン(酸素と結合したヘモグロビン:oxy-Hb)の波長750nmにおける分子吸収係数は、波長800nmにおける分子吸収係数よりも高い。一方、静脈に多く含まれる脱酸素化ヘモグロビン(酸素と結合していないヘモグロビンdeoxy-Hb)の波長750nmにおける分子吸収係数は、波長800nmにおける分子吸収係数よりも低い。この性質を利用し、波長800nmで得られた光音響信号に対して、波長750nmで得られた光音響信号が相対的に大きいのか小さいのかを調べることで、動脈からの光音響信号と静脈からの光音響信号とを判別することができる。   For example, the subject is irradiated with light having a wavelength of about 750 nm and light having a wavelength of about 800 nm. Molecular absorption coefficient at a wavelength of 750 nm of oxygenated hemoglobin (oxy-Hb combined with oxygen) contained in a large amount of human arteries is higher than a molecular absorption coefficient at a wavelength of 800 nm. On the other hand, the molecular absorption coefficient at a wavelength of 750 nm of deoxygenated hemoglobin (hemoglobin deoxy-Hb not bound to oxygen) contained in a large amount in veins is lower than the molecular absorption coefficient at a wavelength of 800 nm. Using this property, by examining whether the photoacoustic signal obtained at a wavelength of 750 nm is relatively large or small with respect to the photoacoustic signal obtained at a wavelength of 800 nm, the photoacoustic signal from the artery and the vein From the photoacoustic signal.

図13は、2つの波長の光を被検体に照射する場合の光音響画像生成手段の構成例を示す。光音響画像生成手段25aは、光音響画像再構成手段251、検波・対数変換手段252、及び光音響画像構築手段253に加えて、2波長データ演算手段254と強度情報抽出手段255と有する。光音響画像再構成手段251は、被検体に第1の波長の光が照射されたときの光音響信号(第1の光音響信号)と、第2の波長の光が照射されたときの光音響信号(第2の光音響信号)とを、それぞれ再構成する。光音響画像再構成手段251は、再構成した第1の光音響信号及び第2の光音響信号を、2波長データ演算手段254と強度情報抽出手段255とに渡す。   FIG. 13 shows a configuration example of the photoacoustic image generation means when the subject is irradiated with light of two wavelengths. The photoacoustic image generation unit 25 a includes a two-wavelength data calculation unit 254 and an intensity information extraction unit 255 in addition to the photoacoustic image reconstruction unit 251, the detection / logarithm conversion unit 252, and the photoacoustic image construction unit 253. The photoacoustic image reconstruction means 251 is a photoacoustic signal (first photoacoustic signal) when the subject is irradiated with light of the first wavelength and light when the light of the second wavelength is irradiated. An acoustic signal (second photoacoustic signal) is reconstructed. The photoacoustic image reconstruction unit 251 passes the reconstructed first and second photoacoustic signals to the two-wavelength data calculation unit 254 and the intensity information extraction unit 255.

2波長データ演算手段254は、被検体に照射された複数波長の光のそれぞれに対応した光音響信号間の相対的な信号強度の大小関係を示すデータを生成する。2波長データ演算手段254は、例えば第1の光音響信号と第2の光音響信号との比を、相対的な信号強度の大小関係を示すデータとして生成する。例えば、第1の光音響信号の信号強度をXとし、第2の光音響信号の信号強度をYとしたとき、Y/Xを、相対的な信号強度の大小関係を示すデータとする。2つの光音響信号の比(Y/X)を相対的な信号強度の大小関係を示すデータにするのに代えて、tan−1(Y/X)を相対的な信号強度の大小関係を示すデータとして用いてもよい。 The two-wavelength data calculation means 254 generates data indicating the relative magnitude of the relative signal intensity between the photoacoustic signals corresponding to each of a plurality of wavelengths of light irradiated on the subject. The two-wavelength data calculation unit 254 generates, for example, a ratio between the first photoacoustic signal and the second photoacoustic signal as data indicating the relative relationship between the signal intensities. For example, when the signal intensity of the first photoacoustic signal is X and the signal intensity of the second photoacoustic signal is Y, Y / X is data indicating the relative magnitude of the signal intensity. Instead of using the ratio (Y / X) of the two photoacoustic signals as data indicating the relative magnitude of the relative signal intensity, tan −1 (Y / X) indicates the relative magnitude of the signal intensity. It may be used as data.

強度情報抽出手段255は、各波長に対応した光音響信号に基づいて信号強度を示す強度情報を生成する。強度情報抽出手段255は、例えば(X+Y1/2を、強度情報として生成する。検波・対数変換手段252は、強度情報抽出手段255で抽出された強度情報を示すデータの包絡線を生成し、次いでその包絡線を対数変換してダイナミックレンジを広げる。 The intensity information extraction unit 255 generates intensity information indicating the signal intensity based on the photoacoustic signal corresponding to each wavelength. The intensity information extraction unit 255 generates, for example, (X 2 + Y 2 ) 1/2 as the intensity information. The detection / logarithm conversion means 252 generates an envelope of data indicating the intensity information extracted by the intensity information extraction means 255, and then logarithmically converts the envelope to widen the dynamic range.

光音響画像構築手段253は、2波長データ演算手段254で生成された2波長データの相対的な大小関係の情報と、強度情報抽出手段255で生成された強度情報とに基づいて、光音響画像を生成する。光音響画像構築手段253は、例えば入力された強度情報に基づいて、光吸収体の分布画像における各画素の輝度(階調値)を決定する。また、光音響画像構築手段253は、例えば位相情報に基づいて、光吸収体の分布画像における各画素の色(表示色)を決定する。光音響画像構築手段253は、例えば相対的な大小関係を示すデータの範囲を所定の色に対応させたカラーマップに用いて、入力された大小関係を示すデータに基づいて各画素の色を決定する。   The photoacoustic image construction means 253 is based on the relative magnitude relationship information of the two-wavelength data generated by the two-wavelength data calculation means 254 and the intensity information generated by the intensity information extraction means 255. Is generated. For example, the photoacoustic image construction unit 253 determines the luminance (gradation value) of each pixel in the distribution image of the light absorber based on the input intensity information. The photoacoustic image construction unit 253 determines the color (display color) of each pixel in the light absorber distribution image based on, for example, phase information. The photoacoustic image construction unit 253 determines the color of each pixel based on the input data indicating the magnitude relationship using, for example, a color map in which the range of data indicating the relative magnitude relationship is associated with a predetermined color. To do.

光音響画像構築手段253は、例えばtan−1(Y/X)を光音響信号間の相対的な大小関係を示すデータとしたとき、例えば0°が赤色で45°に近づくに連れて無色(白色)になるように色が徐々に変化すると共に、90°が青色で45°に近づくに連れて白色になるように色が徐々に変化するようなカラーマップを用いて光音響画像を生成する。第1の光音響信号が第2の光音響信号よりも大きい部分は動脈に対応し、第2の光音響信号が第1の光音響信号よりも大きい部分は静脈に対応するため、そのようなカラーマップを用いることで、光音響画像上で、動脈に対応した部分を赤色で表わし、静脈に対応した部分を青色で表わすことができる。 When the photoacoustic image construction unit 253 uses, for example, tan −1 (Y / X) as data indicating a relative magnitude relationship between the photoacoustic signals, for example, 0 ° is red and colorless as the angle approaches 45 ° ( A photoacoustic image is generated using a color map that gradually changes so that the color gradually changes so that 90 ° is blue and approaches 45 ° as white approaches 45 °. . A portion where the first photoacoustic signal is larger than the second photoacoustic signal corresponds to an artery, and a portion where the second photoacoustic signal is larger than the first photoacoustic signal corresponds to a vein. By using the color map, the portion corresponding to the artery can be represented in red and the portion corresponding to the vein can be represented in blue on the photoacoustic image.

上記では、2つの波長の光が照射される例について説明したが、光音響画像の生成に際して被検体に照射されるパルスレーザ光の波長の数は2つには限られない。3以上のパルスレーザ光を被検体に照射し、各波長に対応する光音響信号に基づいて光音響画像を生成してもよい。   In the above description, an example in which light of two wavelengths is irradiated has been described. However, the number of wavelengths of pulsed laser light irradiated on a subject when generating a photoacoustic image is not limited to two. The subject may be irradiated with three or more pulsed laser beams, and a photoacoustic image may be generated based on a photoacoustic signal corresponding to each wavelength.

また、上記実施形態では、音速分布生成手段27が、反射音響波に基づいて音速分布を生成する例について説明したが、これには限定されず、音速分布生成手段27は、反射音響波及び光音響波の少なくとも一方に基づいて音速分布を生成すればよい。例えば音速分布生成手段27は、データ分離手段24から光音響信号(光音響データ)を受け取り、光音響信号に基づいて音速分布を生成する。音速分布生成のアルゴリズムには、反射音響波に基づく音速分布生成と同様なアルゴリズムを用いることができる。   In the above embodiment, the sound speed distribution generation unit 27 generates the sound speed distribution based on the reflected acoustic wave. However, the present invention is not limited to this. A sound velocity distribution may be generated based on at least one of the acoustic waves. For example, the sound speed distribution generation unit 27 receives a photoacoustic signal (photoacoustic data) from the data separation unit 24 and generates a sound speed distribution based on the photoacoustic signal. As an algorithm for generating the sound velocity distribution, an algorithm similar to that for generating the sound velocity distribution based on the reflected acoustic wave can be used.

音速分布を生成する際に使用する音響波の検出信号は、1回分の音響波送信に対して検出された反射音響信号、又は、1回分の光照射により生じた光音響信号には限定されない。例えば、超音波送信を複数回行い、複数回分の反射音響信号を加算平均して音速分布を生成してもよい。また、光照射を複数回行い、複数回分の光音響信号を加算平均して音速分布を生成してもよい。超音波画像及び光音響画像の生成も、同様に、加算平均された反射音響信号及び光音響信号に基づいて画像生成を行ってもよい。   The acoustic wave detection signal used when generating the sound velocity distribution is not limited to a reflected acoustic signal detected for one acoustic wave transmission or a photoacoustic signal generated by one light irradiation. For example, the sound speed distribution may be generated by performing ultrasonic transmission a plurality of times and averaging the reflected acoustic signals for a plurality of times. Moreover, light irradiation may be performed a plurality of times, and the sound speed distribution may be generated by averaging the photoacoustic signals for a plurality of times. Similarly, the generation of the ultrasonic image and the photoacoustic image may be performed based on the reflected acoustic signal and the photoacoustic signal which are averaged.

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の光音響画像処理装置及び方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。   Although the present invention has been described based on the preferred embodiment, the photoacoustic image processing apparatus and method of the present invention are not limited to the above embodiment, and various modifications can be made from the configuration of the above embodiment. Further, modifications and changes are also included in the scope of the present invention.

10:光音響画像処理装置
11:プローブ
12:超音波ユニット
13:レーザユニット
14:画像表示手段
21:受信回路
22:AD変換手段
23:受信メモリ
24:データ分離手段
25:光音響画像生成手段
26:超音波画像生成手段
27:音速分布生成手段
28:悪性度分布画像生成手段
29:画像合成手段
30:トリガ制御回路
31:送信制御回路
32:制御手段
41:フラッシュランプ
42:Qスイッチ
251:光音響画像再構成手段
252:検波・対数変換手段
253:光音響画像構築手段
254:2波長データ演算手段
255:強度情報抽出手段
261:超音波画像再構成手段
262:検波・対数変換手段
263:超音波画像構築手段
10: Photoacoustic image processing apparatus 11: Probe 12: Ultrasound unit 13: Laser unit 14: Image display means 21: Reception circuit 22: AD conversion means 23: Reception memory 24: Data separation means 25: Photoacoustic image generation means 26 : Ultrasonic image generation means 27: Sound velocity distribution generation means 28: Malignancy distribution image generation means 29: Image composition means 30: Trigger control circuit 31: Transmission control circuit 32: Control means 41: Flash lamp 42: Q switch 251: Light Acoustic image reconstruction means 252: detection / logarithm conversion means 253: photoacoustic image construction means 254: 2-wavelength data calculation means 255: intensity information extraction means 261: ultrasonic image reconstruction means 262: detection / logarithm conversion means 263: super Sound image construction means

Claims (13)

被検体に照射すべき光を出射する光源と、
被検体内からの音響波を検出する音響波検出手段と、
前記音響波検出手段で検出された音響波に基づいて、被検体内を進行する音響波の音速分布を求める音速分布生成手段と、
前記光源から出射した光が被検体に照射された後に前記音響波検出手段で検出された音響波の検出信号である光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成手段と、
前記光音響画像と被検体内の音速分布とに基づいて、悪性度分布画像を生成する悪性度分布画像生成手段とを備えたことを特徴とする光音響画像処理装置。
A light source that emits light to be applied to the subject;
Acoustic wave detection means for detecting acoustic waves from within the subject;
Based on the acoustic wave detected by the acoustic wave detecting means, a sound speed distribution generating means for obtaining a sound speed distribution of the acoustic wave traveling in the subject;
A photoacoustic image generating means for generating a photoacoustic image based on a photoacoustic signal which is a detection signal of an acoustic wave detected by the acoustic wave detecting means after the light emitted from the light source is irradiated on the subject;
A photoacoustic image processing apparatus comprising: a malignancy distribution image generation unit configured to generate a malignancy distribution image based on the photoacoustic image and the sound velocity distribution in the subject.
前記悪性度分布画像生成手段が、前記音速が周囲に比して速いか又は所定の値よりも高く、かつ、前記光音響画像の信号強度が所定の値以上の箇所を、悪性度が高い個所として特定することを特徴とする請求項1に記載の光音響画像処理装置。   Where the malignancy distribution image generation means has a high malignancy where the sound velocity is faster than the surroundings or higher than a predetermined value and the signal intensity of the photoacoustic image is equal to or higher than a predetermined value. The photoacoustic image processing apparatus according to claim 1, characterized by: 前記悪性度分布画像生成手段が、前記音速と前記光音響画像の信号強度のうちの少なくとも一方に応じて、前記悪性度が高い個所として特定された箇所に対応する画素の輝度又は表示色の少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項2に記載の光音響画像処理装置。   The malignancy distribution image generation means, at least of the luminance or display color of a pixel corresponding to a location identified as a location with a high malignancy, according to at least one of the sound speed and the signal intensity of the photoacoustic image 3. The photoacoustic image processing apparatus according to claim 2, wherein one of the two is changed. 前記光音響画像生成手段が、前記音響波検出手段の複数の音響波検出素子で検出された光音響信号を、前記音速分布に基づく遅延時間で遅延加算することを特徴とする請求項1から3何れかに記載の光音響画像処理装置。   The photoacoustic image generation means delay-adds photoacoustic signals detected by a plurality of acoustic wave detection elements of the acoustic wave detection means with a delay time based on the sound velocity distribution. The photoacoustic image processing apparatus in any one. 被検体に対して音響波を送信する音響波送信手段を更に備え、
前記音速布生成手段が、前記音響波送信手段から音響波が送信された後に前記音響波検出手段で検出された、送信された音響波に対する反射音響波に基づいて前記音速の分布を生成することを特徴とする請求項1から4何れかに記載の光音響画像処理装置。
An acoustic wave transmitting means for transmitting an acoustic wave to the subject;
The sound velocity distribution generating means generates the sound velocity distribution based on the reflected acoustic wave with respect to the transmitted acoustic wave detected by the acoustic wave detecting means after the acoustic wave is transmitted from the acoustic wave transmitting means. The photoacoustic image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記反射音響波の検出信号である反射音響信号に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成手段を更に備えたことを特徴とする請求項5に記載の光音響画像処理装置。   6. The photoacoustic image processing apparatus according to claim 5, further comprising reflected acoustic wave image generation means for generating a reflected acoustic wave image based on a reflected acoustic signal that is a detection signal of the reflected acoustic wave. 前記悪性度分布画像と、前記反射音響波画像とを合成する画像合成手段とを更に備えたことを特徴とする請求項6に記載の光音響画像処理装置。   The photoacoustic image processing apparatus according to claim 6, further comprising an image synthesis unit that synthesizes the malignancy distribution image and the reflected acoustic wave image. 前記悪性度分布画像生成手段が、前記反射音響波画像から所定の病変部を抽出し、該抽出した病変部に対応する領域の部分について前記悪性度分布画像を生成することを特徴とする請求項7に記載の光音響画像処理装置。   The malignancy distribution image generation means extracts a predetermined lesion from the reflected acoustic wave image, and generates the malignancy distribution image for a portion of a region corresponding to the extracted lesion. 8. The photoacoustic image processing apparatus according to 7. 前記反射音響波画像生成手段が、前記音響波検出手段の複数の音響波検出素子で検出された反射音響信号を、前記音速分布に基づく遅延時間で遅延加算することを特徴とする請求項6から8何れかに記載の光音響画像処理装置。   The reflected acoustic wave image generation means delay-adds the reflected acoustic signals detected by a plurality of acoustic wave detection elements of the acoustic wave detection means with a delay time based on the sound velocity distribution. 8. The photoacoustic image processing apparatus according to any one of 8. 前記音響波検出手段の音響波検出素子が、前記音響波送信手段の音響波送信素子を兼ねることを特徴とする請求項5から9何れかに記載の光音響画像処理装置。   The photoacoustic image processing apparatus according to claim 5, wherein the acoustic wave detection element of the acoustic wave detection unit also serves as the acoustic wave transmission element of the acoustic wave transmission unit. 前記光源が、相互に異なる複数の波長の光を出射し、
前記光音響画像生成手段が、被検体に照射された複数の波長の光に対して前記音響波検出手段で検出された、複数の波長のそれぞれに対応した光音響信号間の相対的な信号強度の大小関係を抽出する2波長データ演算手段と、複数の波長のそれぞれに対応した光音響信号に基づいて信号強度を示す強度情報を生成する強度情報抽出手段をと含み、前記光音響画像の各画素の階調値を前記強度情報に基づいて決定すると共に、各画素の表示色を前記相対的な信号強度の大小関係に基づいて決定することを特徴とする請求項1から10何れかに記載の光音響画像処理装置。
The light source emits light having a plurality of different wavelengths;
Relative signal intensity between photoacoustic signals corresponding to each of a plurality of wavelengths detected by the acoustic wave detecting unit with respect to light of a plurality of wavelengths irradiated on the subject by the photoacoustic image generation unit Two-wavelength data calculating means for extracting the magnitude relationship between the two, and intensity information extracting means for generating intensity information indicating signal intensity based on photoacoustic signals corresponding to each of a plurality of wavelengths, The gradation value of a pixel is determined based on the intensity information, and the display color of each pixel is determined based on the relative relationship between the relative signal intensities. Photoacoustic image processing apparatus.
被検体に光を照射するステップと、
前記光が被検体に照射された後に、被検体から光音響波を検出するステップと、
前記検出された光音響波に基づいて光音響画像を生成するステップと、
被検体内から検出された音響波に基づいて、被検体内を進行する音響波の音速分布を生成するステップと、
前記光音響画像と被検体内の音速分布とに基づいて、悪性度分布画像を生成するステップとを有することを特徴とする光音響画像処理方法。
Irradiating the subject with light; and
Detecting photoacoustic waves from the subject after the light is irradiated on the subject;
Generating a photoacoustic image based on the detected photoacoustic wave;
Generating a sound velocity distribution of acoustic waves traveling in the subject based on the acoustic waves detected from within the subject;
And a step of generating a malignancy distribution image based on the photoacoustic image and a sound velocity distribution in the subject.
前記音速分布を生成するステップに先行して、被検体に音響波を送信するステップを更に有し、
前記音速分布を生成するステップでは、前記送信された音響波に対する反射音響波に基づいて、音速分布を生成することを特徴とする請求項12に記載の光音響画像処理方法。
Prior to the step of generating the sound velocity distribution, further comprising transmitting an acoustic wave to the subject;
13. The photoacoustic image processing method according to claim 12, wherein in the step of generating the sound speed distribution, a sound speed distribution is generated based on a reflected acoustic wave with respect to the transmitted acoustic wave.
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