JP2013220145A

JP2013220145A - 被検体情報取得装置

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Publication number: JP2013220145A
Application number: JP2012092274A
Authority: JP
Inventors: Koichi Suzuki; 紘一鈴木; Shigeru Ichihara; 滋市原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-28
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: WO2013153743A1; US20150105649A1; JP5990027B2

Abstract

【課題】測定条件（被検体の大きさ、圧迫状態）を考慮した被検体への光照射制御を可能とする。
【解決手段】被検体を圧迫する圧迫手段と、圧迫手段を介して被検体に光を照射する光照射手段と、圧迫手段と光照射手段との距離に関する情報を取得する距離情報取得手段と、距離情報取得手段が取得した距離に関する情報に基づいて、光照射手段の動作を制御する制御手段と、を有する被検体情報取得装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、光音響装置等の被検体情報取得装置に関するものである。

従来、パルス光を被検体に照射し、被検体内部から発生する光音響波を探触子で受信して被検体内部の形態や機能を画像化する光音響装置が医療分野で多く研究されている。そのなかで、被検体深部まで光を到達させるために被検体を圧迫保持する機構をもつ光音響装置が提案されている。特許文献１に記載の光音響装置では、術者が被検体を二枚の圧迫板で挟んで固定した後に、投光部から出射したパルス光を第一の圧迫板を介して被検体に照射する。そして、被検体より発生した光音響波を、第二の圧迫板を介して探触子で受信する構造になっている。

また、一般的に光音響装置を生体に適用する際には、生体組織へのダメージを避けるため照射密度を所定の閾値以下に制限する必要がある（特許文献２）。この値はＭＰＥ（ｍａｘｉｍｕｍｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅｅｘｐｏｓｕｒｅ）と呼ばれている。

特開２０１０−１７４２７特開２００４−１４７９４０

光の照射密度は、投光部からの距離に応じて異なる。そして投光部と被検体との距離は、被検体の大きさや、圧迫の状態によって異なる。従って、被検体（被験者）やその圧迫状態が変わる毎に、つまり測定毎に照射密度が異なる可能性があるので、測定毎にＭＰＥを超えないように制御することが求められる。

上記要求に対応する本発明は、被検体に光を照射することによって発生する光音響波を受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置であって、前記被検体を圧迫する圧迫手段と、前記圧迫手段を介して前記被検体に光を照射する光照射手段と、前記圧迫手段と前記光照射手段との距離に関する情報を取得する距離情報取得手段と、前記距離情報取得手段が取得した距離に関する情報に基づいて、前記光照射手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

また、上記要求に対応する本発明は、圧迫手段によって圧迫された被検体に該圧迫手段を介して光照射手段で光を照射することによって発生する光音響波を受信して被検体の特性情報を取得する方法であって、前記圧迫手段によって前記被検体を圧迫する工程と、前記圧迫手段と前記光照射手段との距離に関する情報を取得する工程と、取得した距離に関する情報に基づいて、前記光照射手段の動作を制御する工程と、を有することを特徴とする。

本発明の被検体情報取得装置または被検体の特性情報の取得方法によれば、被検体の特性情報の取得（測定）毎に、被検体に照射される光の照射密度分布を所定値から超えないように制御することが可能となる。

本発明の第一実施形態におけるブロック構成図本発明の第一実施形態における動作フローチャート本発明の第一実施形態における被検体近傍の位置関係を示す図本発明の第一実施形態における投光部の構成図本発明の第一実施形態の変形例における投光部の構成図本発明の第二実施形態における動作フローチャート本発明の第二実施形態における投入エネルギーと距離の関係を示す図

（第一の実施形態）
本発明の第一実施形態は、圧迫手段である圧迫板と光照射手段を構成する投光部との距離を測定し、距離が予め被検体情報取得装置内部のメモリに保存された範囲外の場合には、パルス光の照射を行わず（光照射手段の動作の制御）、使用者に被検体をさらに圧迫するように促すものである。以降の説明では、投光部と圧迫板の距離を投光距離と呼び、メモリに保存された範囲を照射可能範囲と呼ぶ。以下、図を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る被検体情報取得装置である光音響装置を示すブロック構成図である。本実施形態の被検体情報取得装置である光音響装置は、圧迫手段と、光照射手段と、距離情報取得手段と、光照射手段の動作を制御する制御手段とを、少なくとも備える。図１に示す本実施の形態においては、圧迫手段は被検体１０２を圧迫する互いに対向する一対の圧迫板１１０、１１１で構成され、圧迫手段を介して被検体１０２に光を照射する光照射手段は、光源１０３及び投光部１０５で構成される。また圧迫手段と光照射手段との距離に関する情報を取得する距離情報取得手段は位置センサ１１４、距離情報取得手段が取得した距離に関する情報に基づいて光照射手段の動作を制御する制御手段は、光源駆動部１１９及びＣＰＵ１１８で構成される。

上述した通り、光照射手段から出射した光の照射密度は、光照射手段からの距離（出射光の移動距離）によって異なる。本発明の実施の形態においては、制御手段が、距離情報取得手段が取得した距離に関する情報に基づいて、光照射手段の動作を制御するので、被検体の大きさや、その圧迫状態が変わった場合においても、被検体に照射される光の照射密度を所定値から超えないように制御することが可能となる。詳述すると、被検体が入れ替わったり、同一の被検体であってもその圧迫状態が変化すると、光照射手段と被検体との位置関係が変化する。この両者の位置関係の変化に伴い、圧迫手段の位置も変化するので、圧迫手段と光照射手段との距離に関する情報に基づいて光照射手段の動作を制御することによって、被検体に照射される光の照射密度を所定値から超えないように制御することが可能となる。尚、圧迫手段の位置情報（光照射手段からの距離を取得するのに必要な情報）は、被検体の位置情報を取得するのに比べて容易であるため、この情報に基づいて光照射手段を制御することは被検体情報取得装置の制御として好ましいことである。

尚、図１に示す装置構成においては、好ましい形態として、上記の制御手段を構成するＣＰＵ１１８、光源駆動部１１９と共に、光音響装置の全体の動作を制御するコントローラ１０１を構成するメモリ１２０、受信回路１２１、画像処理部１２２、ステージ駆動部１２３、保持機構駆動部１２４を備える。また更には、光源１０３と投光部１０５をつなぐ光路１０４や、探触子１０９、ハンドル１１２、保持機構１１３、ステージ機構１１５、ユーザーインターフェース１１６及びディスプレイ１１７も備えている。これらを含め、以下、詳細に説明する。

１０１は光音響装置の全体の動作を制御するコントローラである。１０２は被検体であり、被験者の体の一部である。ここでは乳房を例として説明する。１０３はパルス光を発生させるためのパルスレーザ光源であり、ＹＡＧレーザ、チタンサファイアレーザなどで構成される。パルスレーザ光源は内部のレーザ媒質を励起するための手段としてフラッシュランプおよびＱスイッチをもち、外部から電気的に発光タイミングを制御可能な構成になっている。また、パルスレーザ光源は投入エネルギーを設定するためのインタフェースをもち、外部からパルス光のエネルギーを電気的に制御可能な構成になっている。１０４はパルス光を被検体の近くまで導くための光路であり、多数の光ファイバを束ねたバンドルファイバにより構成される。１０５は被検体の測定部位にパルス光を照射するための投光部であり、バンドルファイバ１０４からの出射光を所定の倍率で拡大し、照射光の密度および照射領域を調整するための光学系を有している。１０６は投光部１０５より被検体１０２に向けて照射されたパルス光を示している。なお、パルス光１０６の向きをＺ軸とし、これに垂直な平面の水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸とする。また、投光部１０５の出射端の位置をＺ軸の原点とする。尚、出射端の位置についての詳細は後述する。１０７は被検体内部に存在する光吸収の大きな部位を表したものであり、例えば乳がんに起因する新生血管がこれにあたる。１０７にパルス光が照射されると、光音響効果により光音響波１０８が生じる。１０９は探触子であり内部に光音響波１０８を受信するための振動子を備えている。この振動子はＰＺＴ，ＣＭＵＴなどの超音波センサ素子をアレイ状に並べたものであり、光音響波１０８は電気信号に変換される。この電気信号を光音響信号と呼ぶ。１１０、１１１は被検体１０２を圧迫固定するための一対の板状部材である。一対の板状部材の内の一方である板状部材１１０は、被検体１０２と探触子１０９の間にあり、探触子１０９と接する形で固定されている。板状部材１１０は音響インピーダンスが被検体１０２と近い材料で構成され、光音響波１０８を効率よく探触子１０９へ伝達することができる。また、板状部材１１０と被検体１０２の間および、板状部材１１０と探触子１０９の間に気泡が混入すると、その界面で光音響波１０８が反射し探触子１０９に届かなくなってしまう。そこで、板状部材１１０と被検体１０２の間および、板状部材１１０と探触子１０９の間に音響インピーダンスが被検体に近い液体をマッチング剤として挿入する。マッチング剤としてはヒマシ油などがある。また、使用者（術者）が被検体１０２を圧迫固定する際に、被検体１０２と板状部材１１０を密着させ気泡が入らないようにする。一対の板状部材の他方である板状部材１１１は、投光部１０５と被検体１０２の間でＺ方向に移動することができる。これにより、被検体１０２のサイズに応じてさまざまな厚みで被検体１０２を圧迫固定することができる。また、板状部材１１１は光透過性の高い部材で構成され、パルス光１０６を効率よく被検体１０２に入射させることができる。また、１１２は使用者（術者）が板状部材１１１を動かすための操作ハンドル、１１３は操作ハンドルの力を圧迫板に伝達する保持機構である。ハンドルを回転させることにより、板状部材１１１はＺ軸方向に移動する。また、板状部材の位置を固定するためのブレーキを内部に有し、使用者の指示に基づき板状部材１１１の位置を固定し、被検体１０２からの反力で板状部材１１１が動くことがないようにする。尚、使用者（術者）は不図示の扉を開けて被検体１０２の手技を行った後に板状部材１１１を固定し、扉を閉めて被検体の撮影を開始させる。撮影中には被検体１０２にパルス光を照射しているが、扉により遮光されるので使用者に散乱光が当たることを防いでいる。１１４は板状部材１１１の位置を測定するためのセンサであり、例えばポテンショメータおよび板状部材１１１に接続されたワイヤで構成される。板状部材１１１の動きにより、ワイヤが引き出されるとポテンショメータの抵抗値が変化し板状部材１１１の位置を測定することができる。板状部材１１１の被検体１０２側の面と、投光部１０５の出射端までの距離が投光距離である。１１５は探触子１０９および投光部１０５をＸＹ方向に移動させる機構であり、モータ、ＸＹステージ、エンコーダなどにより構成される。これにより、探触子１０９および投光部１０５を被検体１０２に沿って走査し、被検体１０２の広範囲の光音響信号を取得することができる。１１６は使用者が光音響装置の動作条件の設定や動作開始指示を行うためのユーザインタフェースであり、キーボード、マウス、ボタンスイッチなどで構成される。動作条件としては、被検体１０２の測定範囲や光音響信号の測定時間などがある。また、動作指示としては被検体の撮影開始および撮影中断などがある。１１７は提示手段の一例であるディスプレイである。ディスプレイ１１７は、使用者に診断画像を表示したり、光音響装置の状態を通知したりする。１１８は光音響装置の全体の動作を制御するＣＰＵであり、組み込みマイコンおよびソフトウェアで構成される。また、ＣＰＵ１１８は使用者からの指示をユーザインタフェース１１６経由で受付け、装置の動作に反映させる。１１９は光源１０３の駆動回路であり、一定周期でフラッシュランプを点灯させ、レーザ媒質に励起エネルギーを蓄積した後にＱスイッチをＯＮにし、ジャイアントパルスと呼ばれる高いエネルギーをもつパルス光が出力させる。また、光源１０３と通信しフラッシュランプへの投入エネルギーを設定する。この投入エネルギーの大小により光源からの出射光量を制御することができる。メモリ１２０は使用者が設定した内容（例えば後述の照射可能距離等のデータ）や、取得した光音響信号および診断画像などを記憶するためのメモリである。

被検体１０２が存在する範囲は板状部材１１０と板状部材１１１の間である。この範囲全域において、照射密度がＭＰＥ以下になる投光距離の範囲が照射可能範囲であり、予めメモリ１２０に保存しておく。ＭＰＥ以下の範囲について以下に説明する。

投光部からの出射光の照射密度はむらがあり、また投光部からの距離によっても変わるのでｘ，ｙ，ｚの３つの座標に依存した値になる。この照射密度をＰ（ｘ，ｙ，ｚ）とする。そのうちＸＹ平面上の照射密度の最大値をＰｍａｘ（ｚ）とする。また、板状部材１１０のＺ座標をＺ１１０，板状部材１１１のＺ座標をＺ１１１とするとＺ１１１は投光距離と等しくなる。Ｚ１１１＜＝ｚ＜＝Ｚ１１０の範囲においてＰｍａｘ（ｚ）がＭＰＥ以下となるようなＺ１１１の範囲が照射可能範囲となる。

ＣＰＵ１１８は投光距離が照射可能範囲内のときに、光照射手段から被検体１０２にパルス光を照射する。投光距離は位置センサ１１４からの出力に対応する距離と、位置センサ１１４と投光部１０５の出射端との距離の差分から求める。１２１は探触子１０９からの光音響信号を受信する回路であり。プリアンプ、Ａ／Ｄコンバータ、受信メモリ、ＦＰＧＡから構成される。光音響信号はプリアンプで増幅され、Ａ／Ｄコンバータにてデジタル値に変換され、ＦＰＧＡへ入力される。ＦＰＧＡではノイズ除去処理や整相加算などの信号処理を行う。受信回路で信号処理を施された光音響信号はメモリ１２０へ保存される。メモリ１２０に保存されているデータを光音響信号データと呼ぶ。１２２は画像処理回路であり、光音響信号データから画像再構成処理を行い、被検体１０２のパルス光に対する吸収係数分布を示す画像を生成しディスプレイ１１７へ表示させる。この画像再構成処理において、位置センサ１１４で測定された板状部材１１１の位置により、被検体１０２の存在する範囲を求め、その範囲内の画像を生成する。Ｚ座標が板状部材１１１と板状部材１１０の間にある範囲が被検体１０２の存在する範囲となる。これにより板状部材１１１の可動範囲全体を含めた領域の画像を生成する場合よりも計算時間を少なくすることができる。１２３はステージ機構１１５を制御する回路であり、４軸のモータドライバ回路により構成される。ＣＰＵ１１８のからの指示に基づき、投光部１０５および探触子１０９をそれぞれＸ，Ｙの二軸方向に走査させる。また、１２４は保持機構のブレーキを制御する回路であり、使用者がユーザインタフェース１１６を介して行う指示に基づき、ブレーキを制御し板状部材１１１の固定と可動を切り替えることができる。

続いて光音響装置の動作手順を図２のフローチャート及び図３を用いて説明する。図２のステップＳ２０１は、光音響装置が、使用者によるハンドル１１２の操作によって被検体１０２の圧迫を開始するのを待機している状態である。ステップＳ２０２、２０３は、圧迫手段である板状部材１１１によって被検体を圧迫する工程であり、使用者は、まずハンドル１１２を動かすことで保持機構１１３を介して板状部材１１１をＺ軸方向に動かす。このときの被検体近傍の様子を図３−ａに示す。図３−ａにおいて使用者は手３０１で被検体１０２を板状部材１１０に密着させ、気泡が板状部材１１０と被検体１０２との間に入らないようにする。そのため、最初に板状部材１１１を左方向（図１におけるＺ軸のマイナス方向）に移動させて被検体１０２と手３０１を板状部材１１０と板状部材１１１の間に入れる。続いて手３０１で被検体１０２を下方向（図１におけるＹ軸のプラス方向）に伸ばし、板状部材１１０に押し付け、かつ手３０１を下に逃がしながら板状部材１１１を右方向（図１におけるＺ軸のプラス方向）に動かし、パルス光が被検体１０２内部に届く厚みになるまで被検体１０２を圧迫する。そして、ステップＳ２０３において使用者からの指示に基づき板状部材１１１の位置が固定され、被検体の圧迫固定が完了する。続いてステップＳ２０４は、圧迫手段である板状部材１１１と光照射手段との距離に関する情報を取得する工程、及び、取得した距離に関する情報に基づいて、光照射手段の動作を制御する工程である。ＣＰＵ１１８は位置センサ１１４から板状部材１１１の位置を読み出し、投光距離３０３がメモリ１２０に保存された照射可能範囲内であるか否かを判定する。判定の結果、照射可能範囲外である場合には、光照射禁止（不可）と判定し、ステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２では、ＣＰＵ１１８はディスプレイ１１７にメッセージを表示し、もう少し被検体を圧迫するように使用者に促し（つまり、光照射手段と圧迫手段である板状部材１１１との距離を大きくするように促す）、ステップＳ２０１に戻る。使用者はこれを受けて再度被検体１０２の圧迫を行う。一方、ステップＳ２０４での判定の結果、投光距離３０３が照射可能範囲内である場合には光照射可能と判断し、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５において、使用者がユーザインタフェース１１６を介して、光音響信号の取得範囲や、一つの測定点で光音響信号を取得する回数などの撮影条件を設定するのを待つ。一つの測定点で複数の光音響信号を取得し加算平均することにより、光音響信号のＳＮ比を向上させることができる。そして、使用者により、光音響信号の取得開始が指示されるとステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、ＣＰＵ１１８はステージ駆動部１２３に指示を出しステージ機構１１５のモータを駆動し探触子１０９および投光部１０５を被検体１０２の測定位置の正面まで移動させる。

続いてステップＳ２０７において、ステップＳ２０４と同様の判定を行う。判定の結果、投光距離３０３が照射可能範囲外である場合には、光照射不可と判定し、ステップＳ２１２に進む。一方、判定の結果、投光距離３０３が照射可能範囲内である場合には光照射可能と判断し、ステップＳ２０８に進む。このように光を照射する直前に判定を行うことにより、撮影中に板状部材１１１の位置が変わった場合にも検出して照射を中止することができる。

続いてステップＳ２０８において、ＣＰＵ１１８は光源駆動部１１９に指示を出し、光源１０３にパルス光を発生させる。このときの被検体近傍の様子を図３−ｂに示す。

図３−ｂでは投光部上端部からの光、中央部からの光および下端部からの光の経路が示されている。投光部１０５からの光はある位置で結像し、その後被検体に近づくにつれて広がっていく。投光部１０５からの光が十分広がり、局所的にもＭＰＥよりも低い照射密度になる位置を３０４とする。投光部１０５と位置３０４までの距離３０５以上の投光距離をもつ範囲が照射可能範囲である。図３−ａおよび図３−ｂより、使用者が手技を行う際には板状部材１１１を投光部１０５に近づけ、投光距離を照射可能範囲外にし、手を入れるスペースを確保する。一方、光を照射するときには板状部材１１１を投光部１０５から遠ざけ、投光距離が照射可能範囲内にすることで被検体１０２の照射密度がＭＰＥ以下になるようにしている。

このようにして、圧迫手段によって圧迫された被検体に圧迫手段である板状部材１１１を介して光照射手段で光を照射する。

続いてステップＳ２０９において、受信回路１２１は光音響信号を受信し、増幅、Ａ／Ｄ変換およびノイズ除去などの信号処理を行った後にメモリ１２０に保存し、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０において、ＣＰＵ１０８は使用者に指定された範囲の全測定位置での光音響信号の取得が完了しているか否かを判定する。完了していない場合にはステップＳ２０４に戻り、次の測定位置に投光部１０５および探触子１０９を移動させる。全ての測定位置での光音響信号の取得が完了している場合にはステップＳ２１１に進む。ステップＳ２１１において、画像処理回路１２２はメモリ１２０に保存されている光音響信号をもとに画像再構成処理、スキャン変換処理などの画像処理を行い、ディスプレイ１１７に光音響画像を表示し、処理を終了する。このようにして、光照射手段で光を照射することによって発生する光音響波を受信して被検体の特性情報を取得し、この情報を表示する。

図４−ａに投光部１０５の内部の構成を示す。投光部内部の光学系（以下、光学ユニットという）は複数の光ファイバーから出射した光をレンズ系により拡大し、かつ光ファイバー出射部と平行に進むようにする。平行に進むようにすることで、照射領域の大きさが被検体１０２内部のＺ軸方向の位置によって変化するのを少なくする。４０１は光ファイバー１０４の出射部である。４０２および４０３は凸レンズからなる光学ユニットであり、両側テレセントリック光学系になるように配置されている。ファイバ出射部４０１からの光は多数のバンドルファイバからの光が重ねあわされたものになっており、局所的に照射密度が強い部分と弱い部分が存在する。照射密度が強い部分の値Ｐｍａｘが被検体に当たる位置ではＭＰＥよりも小さくする必要がある。ファイバ出射部４０１からの光はレンズ４０２および４０３を通過して拡大され位置４０４に結像し、照射密度のピークＰｍａｘは大きくなる。結像位置４０４から離れるにつれ像がぼやけるため、照射密度のピークＰｍａｘは減少する。Ｚ軸を横軸にとり、照射密度のピークの値Ｐｍａｘ（ｚ）を縦軸にとると図４−ｂに示すような特性を示す。なおＺ軸の原点は光照射手段の出射端となるレンズ４０３の位置とする。４０５は光源１０３からのパルス光の波長および周波数に対応するＭＰＥである。結像位置４０４よりも投光部１０５から遠く、照射密度がＭＰＥ４０５と等しくなるＺ座標を３０５とする。Ｚ座標が３０５以上の範囲では照射密度がＭＰＥ以下となるため、照射可能範囲は投光距離が３０５以上の範囲である。このように照射密度のピーク値がＭＰＥを超えないように照射可能範囲が設定される。図４−ｂのような光学系の特性から照射可能範囲が予め求められ、メモリ１２０に保存されているものとする。

なお、本実施形態では、投光距離が照射可能範囲外のときにディスプレイにメッセージを表示して使用者に再圧迫を行うように促していた（つまり、光照射手段と圧迫手段である板状部材１１１との距離が大きくなるように促す）が、使用者への通知方法はこれに限らない。例えば、提示手段として音声発生手段（音源）を別に備え、投光距離が照射可能範囲外のときに音声で使用者へ通知しても良い。

なお、本実施形態では、投光部１０５内の光学ユニットとして両側テレセントリック光学系の例を用いて説明したが、その他の光学系であってもかまわない。例えば、光ファイバの出射部４０１からの光をそのまま被検体１０２に照射する場合について図５を用いて説明する。図５−ａの場合には光ファイバーの広がり角度に応じて照射密度が減少していく。Ｚ軸を横軸にとり、照射密度のピーク値Ｐｍａｘを縦軸にとると図５−ｂに示すような特性を示す。なおＺ軸の原点は出射部４０１の位置とする。ＭＰＥ４０５に対応する距離３０５と同じかそれよりも投光部１０５から遠い範囲が照射可能範囲に相当する。このように投光距離が十分離れ、光の照射密度が下がる範囲を照射可能範囲にすることにより、本発明を適用することができる。また、拡散板を用いて光照射密度を下げる場合には、同様に拡散板からの板状部材１１１までの間の投光距離と照射密度の関係に応じて照射可能範囲を求め、メモリ１２０に保存しておくことにより、本発明を適用することができる。つまり、光照射手段がレンズ等の集光部や拡散板等の拡散部等からなる光学ユニットを有する場合、光学ユニットの圧迫手段である板状部材１１１に最も近い部分が光照射手段の出射端である。そしてこの出射端が、光照射手段と圧迫手段との距離を取得する際の基準となる。そしてこの出射端と圧迫手段である板状部材１１１の被検体側の面との距離が投光距離であり、光照射手段と圧迫手段との距離である。また、図５のように光学ユニットを備えない場合は、光ファイバの出射部４０１が光照射手段の出射端（距離取得の基準）となる。

また、本実施形態では投光部は一つの例を用いて説明したが、投光部が複数ある場合についても、両方からの光をあわせた特性をもとに照射可能範囲を求めておくことで本発明を適用することができる。つまり、本実施形態では、図４−ｂのように照射密度のピークをもつＺ座標が一つの例を用いて説明したが、複数の座標でピークを持つ光学系を用いても良い。

なお、本実施形態では投光距離がある閾値以上の範囲を照射可能範囲としたが、照射密度が強まる位置が遠い光学系を用い、ある閾値以下の範囲を照射可能範囲としてもよい。また、閾値を２つ設け、投光距離が２つの閾値の間になる範囲を照射可能範囲としてもよい。

なお、本実施形態では位置センサ１１４として一対の板状部材の間隔（板状部材の間の距離）をポテンショメータで測定する例を用いて説明したが、板状部材の位置の測定方法はこれに限らない。例えば、光照射手段から出射された光の照射密度がＭＰＥ以下となる位置３０４にフォトインタラプタなどのセンサを備え、板状部材が位置３０４よりも光照射手段の出射端（光照射の基準）に近いところにあるか否かを測定してもよい。

なお、本実施形態ではハンドルの回転力を保持機構が板状部材１１１に伝達して板状部材１１１を動かす例を用いて説明したが、板状部材１１１を動かす方法はこの方法に限定されない。例えば、使用者の足元にフットスイッチを備えておき、使用者がフットスイッチを踏むとモータが動き、板状部材１１１を動かすような保持機構を用いてもよい。

以上説明してきたように本発明の第一実施形態によれば、光照射手段からの出射光量を下げることなく撮影を行う際には板状部材が光照射手段から十分離れているようにすることができ、診断画像のコントラストと安全確保の両立が可能である。

（第二の実施形態）
続いて本発明の第二実施形態について説明する。本発明の第二実施形態の第一実施形態と異なる点は、投光距離が照射可能範囲外の場合に、光源を制御し被検体に照射される照射密度をＭＰＥ以下になるようにすることである。本実施形態のブロック構成図は第一実施例と同じであるため図１を用いて説明する。図６は本実施形態の光音響装置の動作手順を示すフローチャートである。

ステップＳ６０１からステップＳ６０３において、被検体１０２の圧迫固定が行われる。これらの処理はそれぞれ第一実施形態で説明した図２のステップＳ２０１からステップＳ２０３と同じである。続いてステップＳ６０４およびステップＳ６０５において、撮影条件設定や探触子の移動が行われる。これらの処理はそれぞれ図２のステップＳ２０５およびＳ２０６と同じである。続いてステップＳ６０６において、ＣＰＵ１１８は位置センサ１１４から板状部材１１１の位置を読み出し、投光距離３０３がメモリ１２０に照射可能範囲内であるか否かを判定する。照射可能範囲外の場合には、光源の出射光量を少なくする必要があるとしてステップＳ６０７に進む。ステップＳ６０８においてＣＰＵ１１８は投光距離に応じた投入エネルギーをメモリ１２０から読み出し、投入するエネルギー量が光音響波を発生させるのに必要な所定の値以上か否かを判定する。所定の値以上であればステップＳ６０８に進む。所定の値以下であれば、ステップＳ６１４に進み、図２のステップＳ２１２と同様にして使用者に再度圧迫するように促す。なお、投入するエネルギー量は本実施形態では光源のフラッシュランプを発光させる際のチャージ電圧に相当する。また、投光距離と投入するエネルギー量との対応を示すテーブルが予めメモリ１２０内に保存されているものとする。この投入するエネルギー量と投光距離との関係について図７を用いて説明する。図７−ａは横軸にＺ軸、縦軸に照射密度のピーク値Ｐｍａｘ（ｚ）をとった図である。７０１は光源１０３に投入するエネルギー量Ｅ１を設定した場合のＺ座標と照射密度のピーク値の関係を示す。また７０２は光源１０３にＥ１より少ない投入エネルギーＥ２を設定した場合のＺ座標と照射密度のピーク値の関係を示す。なお、光源１０３の初期の投入エネルギーはＥ１、初期の照射可能範囲は投光距離が３０５より大きい範囲とする。また、４０５はＭＰＥである。７０１より、投入エネルギーがＥ１の場合に投光距離が照射可能範囲外の場合にはＭＰＥを超えてしまう場合がある。例えば、投光距離が図７−ａの７０４に示された値の場合には、投入エネルギーがＥ１の場合は照射密度のピークは７０３となり、ＭＰＥ４０５よりも大きくなる。一方、投入エネルギーを少なくしていくとそれに応じてパルス光のパワーが減少し、照射密度も少なくなる。そして、投入エネルギーがＥ２まで下げると７０４が照射可能範囲内になるものとする。このように、投入エネルギーに応じて照射可能範囲は変化する。この様子を図７−ｂに示す。図７−ｂは横軸に投光距離、縦軸に各投光距離で許容される最大の投入エネルギーＥｔをとった図である。投光距離が結像位置に対応する距離４０４よりも大きい場合には、Ｅｔを光源１０３に投入した場合に、投光距離での照射密度がＭＰＥに等しくなる。

図のように距離３０５においてＥｔはＥ１に等しくなり、距離７０４においてはＥｔはＥ２に等しくなる。図５−ａの光学系では結像位置でＥｔが最小になりＥ３となる。投光距離が結像位置に対応する距離以下の場合には、ＥｔはＥ３となる。これは被検体１０２の内部で照射密度がＭＰＥを超える可能性を排除するためである。

本実施形態では、図７−ｂに示した投光距離と許容される投入エネルギーの関係を予め測定しておき、メモリ１２０内のテーブルに保存しておく。続いてステップＳ６０８において、ＣＰＵ１１８は光源駆動部１１９に指示を出し、光源１０３の投入エネルギーの設定を変更する。続いてステップＳ６０９でメモリ１２０内の照射可能範囲を投光距離が７０４より大きい範囲に更新する。今後、撮影中に投光距離が照射可能範囲外に変化した場合には、再度光源１０３の投入エネルギーの変更を行う。続いてステップＳ６１０においてステップＳ２０８と同様にして光源１０３にパルス光を発生させる。ステップＳ６０８で投入エネルギーが変更されていた場合には、更新された投入エネルギーを用いてパルス光が発生し、投光部１０５の光学系を介して被検体１０２に照射される。これにより、被検体１０２の厚みが想定より大きく、投光距離が少ない場合にも被検体に照射される光の照射密度のピークは図７−ａで示したＭＰＥを超えないようになる。続いて、ステップＳ６１１からステップＳ６１３において、それぞれ本発明の第一実施形態のステップＳ２０９からステップＳ２１１と同様の処理を行い、光音響信号の取得の画像形成、および画像表示を行う。

なお、本実施形態ではステップＳ６０７での光照射条件の変更においては、光源１０３へ投入するエネルギー量を変更することにより出射光量を制御したが、光源の制御方法はこれに限らない。例えば励起時間を変更したり、あるいはパルス光の周波数を制御したりすることにより照射条件を変更してもよい。また、被検体の厚みが大きく、出射光量を下げるとＳＮの低下が大きくなってしまうときに光源の出射光量だけでなく、ステップＳ６０４で設定される光音響信号の取得回数を変更しても良い。例えば、光源の出射光量を下げる代わりに光音響信号の取得回数を増やすことにより、光音響信号のＳＮの低下を低減することができる。また、本実施形態では投光距離が照射可能範囲外になったときに投入エネルギーを制限する例を用いて説明したが、投光距離に応じて図７−ｂに示される投入エネルギーを設定するようにしてもよい。この場合には、投光距離が７０４になると投入エネルギーがＥ１からＥ２に下がり、その後は投光距離が３０５に戻った場合には、投入エネルギーがＥ２からＥ１に上がる。手技のやりなおしなどで投光距離が変化した場合でも、そのつど照射可能な最大の光を照射しコントラストの高い診断画像を得ることができる。

以上説明してきたように本発明の第二実施形態によれば、被検体の厚みが大きく投光距離が小さくなってしまう場合にも許容範囲内で光照射条件を変更することにより、圧迫固定をやり直すことなく被検体の安全を確保したまま撮影を行うことができる。

１０２被検体
１０３光源
１０４光ファイバ
１０５投光部
１０８光音響波
１０９探触子
１１０板状部材
１１１板状部材
１１４位置センサ
１１７ディスプレイ
１１８ＣＰＵ
１１９光源駆動部

Claims

被検体に光を照射することによって発生する光音響波を受信して被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置であって、
前記被検体を圧迫する圧迫手段と
前記圧迫手段を介して前記被検体に光を照射する光照射手段と、
前記圧迫手段と前記光照射手段との距離に関する情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報取得手段が取得した距離に関する情報に基づいて、前記光照射手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
前記制御手段は、前記距離に関する情報に基づいて、前記光照射手段の光の出射を制御することを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
前記光の出射の制御が、光の出射光量の制御であることを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
前記光の出射の制御が、光の出射を禁止することであることを特徴とする請求項３に記載の被検体情報取得装置。
前記光の出射光量の制御が、前記光照射手段に投入するエネルギー量の制御によることを特徴とする請求項３に記載の被検体情報取得装置。
前記光の出射光量の制御が、前記光照射手段の励起時間の制御によることを特徴とする請求項３に記載の被検体情報取得装置。
前記距離に関する情報を提示する提示手段を更に有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
前記提示手段は、表示手段であることを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。
前記提示手段は、音声発生手段であることを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。
前記圧迫手段は、互いに対向し、一方が固定され、他方が移動することによって前記被検体を圧迫する一対の板状部材からなり、前記光照射手段は、前記一対の板状部材の他方を介して前記被検体に光を照射することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
前記距離情報取得手段は、前記一対の板状部材の他方の位置を測定することで、前記圧迫手段と前記光照射手段との距離に関する情報を取得することを特徴とする請求項１０に記載の被検体情報取得装置。
前記距離情報取得手段は、前記一対の板状部材の間隔を測定することで、前記圧迫手段と前記光照射手段との距離に関する情報を取得することを特徴とする請求項１０に記載の被検体情報取得装置。
圧迫手段によって圧迫された被検体に該圧迫手段を介して光照射手段で光を照射することによって発生する光音響波を受信して被検体の特性情報を取得する方法であって、
前記圧迫手段によって前記被検体を圧迫する工程と、
前記圧迫手段と前記光照射手段との距離に関する情報を取得する工程と、
取得した距離に関する情報に基づいて、前記光照射手段の動作を制御する工程と、を有することを特徴とする被検体の特性情報を取得する方法。
前記取得した距離に関する情報を提示する工程を更に有することを特徴とする請求項１３に記載の被検体の特性情報を取得する方法。
前記提示する工程が、表示によってなされることを特徴とする請求項１４に記載の被検体の特性情報を取得する方法。
前記提示する工程が、音声によってなされることを特徴とする請求項１４に記載の被検体の特性情報を取得する方法。
前記距離に関する情報は、距離を大きくするように促す情報であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の被検体の特性情報を取得する方法。