JP2014136012A - 被検体情報取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光音響トモグラフィーにより得られた画像において、定量性のある領域を識別可能とする。
【解決手段】光源から光を照射された被検体から発生する光音響波を検出する検出部と、光音響波を用いて、被検体内における撮影領域内の特性情報を示す画像を生成する生成部と、撮影領域内における光音響波の計測値の定量性に関する情報を取得する取得部と、定量性に関する情報に基づいて、画像における定量性のある領域を抽出する抽出部とを有する被検体情報取得装置を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体情報取得装置に関する。

光を用いて生体等の被検体内の情報を得る光画像化装置の研究が、医療分野で進められている。このような技術の一つとして、Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＰＡＴ：光音響トモグラフィー）がある。これは、被検体内で伝播・拡散した光のエネルギーを吸収した生体組織から発生した音響波に基づき、被検体内部の光学特性値に関連した情報を可視化する技術である。情報取得方法の一例としては、被検体を取り囲む複数の個所で音響波を検出し、得られた信号を数学的に解析処理する方法がある。

この技術で得られる初期音圧分布や光エネルギー吸収密度分布といった情報は、新生血管の増殖を伴う悪性腫瘍の位置の特定などに利用できる。以降の説明では光エネルギー吸収密度分布の記述を省略するが、初期音圧分布の場合と同様に考えられる。可視化された画像（例えば３次元再構成画像）は、医療診断において生体内部の把握に有用である。

一方で、近年の情報処理装置の進歩とデータ容量の増加に伴い、医療分野における診断の際、ＣＴやＭＲＩなどにより得られる人体の３次元医用画像の利用頻度が増加している。一般に、医用画像診断のための３次元画像データには形態画像と機能画像がある。形態画像とは、ＣＴ画像のように、物体の形態の特徴が画像内に示され、解剖学的な情報の表示に優れた画像を指す。また機能画像とは、Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＰＥＴ）画像のように、生理学的な情報の表示に優れた画像である。ＰＡＴにより得られる画像は、一般的には機能画像に分類される。

ここで、ＰＡＴにおける、光音響効果と再構成画像の特性について説明する。光音響効果とは、被検体にパルス光等の光を照射すると、吸収係数が高い領域で体積膨張が起こり、音響波（光音響波と呼ばれる疎密波であり、典型的には超音波）が発生する現象である。

理論的には、ＰＡＴにおいて、被検体全体を取り囲む閉じられた空間表面（特に球面状測定表面）の様々な点で、光音響波の時間変化を理想的な音響検出器（広帯域・点検出）で測定すれば、光照射により生じた初期音圧分布を完全に可視化できる。また、閉じられた空間でなくとも、被検体に対して円柱状あるいは平板状に測定可能であれば、光照射により生じた初期音圧分布をほぼ再現できることが知られている（非特許文献１参照）。

下記の式（１）は、光音響波動方程式と呼ばれる偏微分方程式である。この式を解けば、初期音圧分布からの音波伝播を記述し、どの場所で光音響波がどのように検出できるかを理論的に求めることができる。

ここで、ｒは位置、ｔは時間であり、ｐ（ｒ，ｔ）は音圧の時間変化、ｐ_０（ｒ）は初期音圧分布、ｃは音速である。δ（ｔ）は光パルスの形状をあらわすデルタ関数である。

一方、ＰＡＴでの画像再構成とは、検出点で得られた音圧ｐｄ（ｒ_ｄ，ｔ）から初期音圧分布ｐ_０（ｒ）を導き出すことであり、数学的には逆問題と呼ばれる。代表的な画像再構成手法であるＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＵＢＰ）法に関して説明する。式（１）の光音響波動方程式を周波数空間上で解析することで、ｐ_０（ｒ）を求める逆問題を正確に解くことができる。その結果を時間空間上で表したのがＵＢＰであり、最終的に式（２）が導かれる。

ここで、Ω_０は任意の再構成ボクセル（あるいはフォーカス点）に対する全体の測定エリアＳ_０の立体角である。

さらに、式を分かりやすく変形すると、以下の式（３）となる。

ここでｂ（ｒ_０，ｔ）は投影データ、ｄΩ_０は任意の観測点Ｐに対する検出器ｄＳ_０の立体角である。この投影データを式（３）の積分に従って逆投影することで初期音圧分布ｐ_０（ｒ）を得ることができる。

なお、ｂ（ｒ_０，ｔ）とｄΩ_０は、以下の式（４）、式（５）で表わされる。

ここで、θは検出器と任意の観測点Ｐとがなす角度である。

音源の大きさに比べて、音源と測定位置の距離が十分大きい場合（遠距離音場近似）、以下の式（６）となる。このときｂ（ｒ_０，ｔ）は、以下の式（７）となる。

このようにＰＡＴの画像再構成では、検出器で得られた検出信号ｐ（ｒ_０，ｔ）を時間微分することで投影データｂ（ｒ_０，ｔ）を得て、式（３）に従って逆投影することで、初期音圧分布ｐ_０（ｒ）が求まることが知られている（非特許文献１参照）。

ただし、式（３）を求めるために利用した光音響波動方程式である式（１）は、「音速一定」、「全方位からの測定」、「インパルス的光励起」、「広帯域での音響波検出」、「ポイントでの音響波検出」、「連続的な音響波のサンプリング」を仮定している。現実的には、これらの仮定を満たす装置の実現は容易ではない。

例えば現実には、被検体全体を囲んでの音響波検出は困難である。また、音響波の測定領域を大きくするには、音響検出器のサイズや素子数の増加や、信号処理制御の強化が必要となり、製造コストが増加する。このような事情から、実用的な測定装置では、特定の方向から、限られた大きさの探触子を用いて被検体からの音響波を検出することが多い。

実用的な装置の一例として、平板型測定系を持つ装置が考案されている（特許文献１）。この装置では、平板で挟まれた被検体に光を照射し、平板上に配置された音響波検出器で音響波を検出し、画像再構成により機能画像を得る。また、検出した音響波に基づいて酸素飽和度を求めることもできる。酸素飽和度とは血液中の全ヘモグロビン中の酸化ヘモグロビンの含有率であり、心肺機能が正常に作動しているか否かの指標や、腫瘍の良悪性の指標となり得る。

ＰＡＴによる酸素飽和度の算出に関しては、例えば特許文献３に記載がある。酸素飽和度の測定には、近赤外光が用いられる。近赤外光は生体の大部分を構成する水を透過しやすいが、血液中のヘモグロビンで吸収されやすい。また、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンでは、それぞれ光吸収スペクトルが異なる。そのため、生体に近赤外光を照射することにより、生体の形態情報である血管像を画像化すると共に、酸素飽和度値を算出できる。具体的には、波長の異なる近赤外光を用いて光音響測定を行い、算出された光吸収係数を比較演算する。これにより算出された酸素飽和度値を、形態情報である血管像の画像に加えて表示することで、乳がんなどの診断精度の向上が期待されている。

米国特許第５８４００２３号公報 特開２００６−０２３８２０号公報 特開２０１１−１７７４９６号公報

PHYSICAL REVIEW E 71, 016706(2005)

しかし従来、再構成画像や酸素飽和度値の３次元画像領域内の定量性の相違をユーザーが識別可能とするような技術は提案されていない。そのため、酸素飽和度値を画像化して場合に、定量性のない酸素飽和度値まで画像化されてしまうという問題がある。

以下、この問題を具体的に説明する。光音響診断装置で、被検体の特定の領域について、異なる波長の光を照射して得られたデータに基づき酸素飽和度値を算出すると、測定した３次元画像領域の全域について酸素飽和度値の分布が求められる。

例えば、乳房のような生体を撮影する場合、必ずしも撮影領域の全域に被検体が存在するとは限らない。しかし、機能画像である酸素飽和度値の画像から、被検体の形態に関する情報（被検体の有無など）を読み取ることは困難である。しかし、複数波長の光エネルギー吸収密度分布の比較演算に基づいて酸素飽和度値を算出するため、被検体の外部の位置であっても、酸素飽和度値が算出されてしまう。そのため、機能画像である酸素飽和度画像内において、酸素飽和度値の定量性を信頼して扱える領域を読み取ることはできない。

また、被検体が存在する位置で撮影された情報であっても、酸素飽和度の算出には適さない場合がある。例えば２つの保持板により乳房を圧迫して測定を行う場合、被検体が各保持板と密着した２次元領域間に囲まれた３次元領域と、被検体が保持板から浮いている領域が存在する。

前者の密着した領域では、光照射や音響波計測の条件をほぼ一定と考えることができる。しかし、後者の浮きがある領域では、場所ごとに光照射や音響波計測の条件が異なり、定量性のある撮影ができない。そのため、撮影領域内に被検体が浮いている非接触領域がある場合、計測値に定量性がなくなってしまう。そのため、撮影領域について、形態情報と共に画像化した酸素飽和度値を利用して診断しようとしても、酸素飽和度値は定量性の有無に関わらず、算出、表示されてしまうため、診断に有効な領域の識別が困難であった。

一般に、保持板により圧迫された状態の乳房の正確な形状を精度よく識別するには、高価なセンサや複雑な構成を追加する必要があるため、装置の製造コストや手間を増大させる。また、被検体が圧迫された乳房である場合、撮影領域内に被検体が存在したとしても、必ずしも酸素飽和度に定量性があるとは限らない。

以上から、本発明の課題は、光音響診断装置で撮影した３次元画像を用いて酸素飽和度画像を生成する場合に、算出された酸素飽和度値の定量性のある酸素飽和度値の領域を識別できるようにすることである。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、光音響トモグラフィーにより得られた画像において、定量性のある領域を識別可能とすることを目的とする。

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、光源から光を照射された被検体から発生する光音響波を検出する検出部と、前記光音響波を用いて、前記被検体内における撮影領域内の特性情報を示す画像を生成する生成部と、前記撮影領域内における光音響波の計測
値の定量性に関する情報を取得する取得部と、前記定量性に関する情報に基づいて、前記画像における定量性のある領域を抽出する抽出部と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。

本発明によれば、光音響トモグラフィーにより得られた画像において、定量性のある領域を識別可能となる。

光音響診断装置の機能ブロックを示す図。 情報処理部の構成例を示す図。 光音響波信号計測部の構成例を示す図。 撮影開始から取得指示までの処理手順を示すフローチャート。 被検体と撮影領域の関係を示す図。 被検体と撮影領域の関係を示す図。 撮影領域と定量性領域が一致する場合の関係を示す図。 光音響波信号計測部の手順を示すフローチャート。 情報処理部が定量性領域を抽出する手順を示すフローチャート。 撮影領域と定量性領域の関係を示す図。 保存した定量性領域情報の利用手順を示すフローチャート。

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

本発明において、音響波とは、音波、超音波、光音響波、光超音波と呼ばれる弾性波を含む。本発明の被検体情報取得装置とは、被検体に光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体内の特性情報を取得する光音響効果を利用した装置である。

被検体情報取得装置における被検体情報とは、光照射によって生じた音響波の初期音圧、あるいは、初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度、吸収係数または組織を構成する物質の濃度を反映した特性情報である。物質の濃度とは、例えば酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの濃度や、酸素飽和度などである。特性情報は、数値データではなく、被検体内の各位置の分布情報であっても良い。つまり、初期音圧分布、吸収係数分布や酸素飽和度分布などを画像データとして生成しても良い。

本発明は、かかる被検体情報取得装置によって音響波を受信する際の、制御方法として捉えることもできる。以下の実施形態においては、被検体情報取得装置の具体例として、光音響診断装置について説明する。

[第１の実施形態]
本実施形態に係る光音響診断装置は、被検体と保持板の密着領域に関する情報と、光音響波信号の閾値処理の結果から、撮影した３次元画像領域内の定量性領域を抽出する。

本実施形態では、保持板に被検体が密着している領域の境界面を算出する。この領域は、保持板上を走査する音響波検出器が光音響波を正しく計測し得る範囲である。また、投光側の圧迫板に密着した被検体に、１回の撮影で、保持板を通して照射した領域をつなげ
た被検体上の光の照射領域を算出する。そして、それぞれの領域を対面の保持板と被検体の境界面に並行移動した３次元領域の重なる領域を定量性のある領域とする。

（機能ブロック図）
図１は、本実施形態に係る光音響診断装置の機能構成を示している。光音響診断装置は、情報処理部１０００、光音響波信号計測部１１００によって構成されている。図２は、本実施形態に係る光音響診断装置の情報処理部１０００の構成の一例である。また、図３は、光音響波信号計測部１１００の構成の一例である。

光音響波信号計測部１１００は、情報処理部１０００から指示された光音響波計測方法に基づく計測を行い、光音響波信号情報を情報処理部１０００に送信する。

ここで、音響波検出器１１０５は、例えば超音波探触子である。また、光音響波信号情報とは、探触子の素子が検出した光音響波信号やその計測値、音響波検出器１１０５の受信面上に配置された素子の位置や感度、指向性に関する情報などの、受信素子の情報である。また、光音響波取得の撮影パラメータや他の計測情報のような光音響波信号取得時の条件に関わる情報も含まれる。音響波検出器は、本発明の検出部に相当する。

光音響波信号計測部１１００が探触子を移動して音響波を検出した場合には、探触子が音響波を検出した走査領域を受信領域とし、音響波を検出した素子の位置を受信領域上の素子位置として扱う。この場合、光音響波信号情報には、装置内部の座標系における受信領域の位置や、受信領域上の素子位置も含まれる。さらに、光源の制御情報や、被検体の圧迫状態に関する情報も、光音響波信号取得時の条件として光音響波信号情報に含める。

光音響波信号情報のうち、光音響波信号に関しては、得られた信号そのものを送信してもよいし、素子の感度補正やゲイン補正を施してから送信してもよい。また、被検体上の同じ位置において複数回の信号取得を繰り返し、計測値の平均を送信しても良い。なお、複数回の光音響波検出は、必ずしも探触子の同一の素子が行わなくても良い。すなわち、受信領域上の同一位置で、同じ能力の素子が検出した信号群からでも平均値を求められる。

なお、光音響波信号情報のうち静的な定数としても支障のない値は、情報処理部１０００にあらかじめ記憶しておき、画像再構成処理に利用してもよい。一方、動的に定まる情報は、撮影の都度、光音響波信号計測部１１００から情報処理部１０００に送信する。例として、音響波検出器１１０５の受信面上における素子の位置に関する情報について説明する。この場合、素子の識別子と探触子の位置情報が、光音響波信号計測部１１００から情報処理部１０００に送信された後、あらかじめ情報処理部１０００に記憶されている探触子と素子の相対的な位置情報を参照して画像再構成を行う。

情報処理部１０００は、撮影に関する指示をユーザーから取得し、再構成画像の画質を考慮して光音響波計測方法を決定し、光音響波信号計測部１１００に送信する。また、情報処理部１０００は、光音響波信号計測部１１００から得られた光音響波信号情報を用いて３次元画像再構成処理を行い、データを表示する。

次に情報処理部１０００の機能ブロックについて説明する。情報処理部１０００は、撮影指示情報取得部１００１、再構成方法決定部１００２、光音響波計測方法決定部１００３、光音響波計測方法指示部１００４、光音響波信号情報取得部１００５、再構成処理部１００６、定量性領域抽出部１００７を含む。また、データ記録部１００８、データ取得部１００９、データ解析部１０１０、表示情報生成部１０１１、表示部１０１２を含む。

撮影指示情報取得部１００１は、入力部１０６を介してユーザーから入力された撮影に関する指示を撮影指示情報として取得する。撮影に関する指示の例として、光音響波信号計測部１１００の装置内の撮影すべき領域を指定した撮影領域に関する情報や、再構成画像の画質を特定するための情報などがある。

撮影領域の指定は、３次元の領域を特定できる方法であれば良い。例えば、保持板上の２次元領域のみを指定させて、それを１つの面として、奥行きは被検体の厚さとする直方体をもって撮影領域とする方法がある。また、装置内の座標系で特定された領域をプリセット情報としておき、その領域の識別子を指定させる方法もある。

再構成画像の画質を特定するための情報の例としては、再構成処理に用いる光音響波信号数がある。具体的には、再構成領域内の各点で用いる光音響波信号数や、各点に必要とする光音響波信号の各点に対する相対的な検出位置を指定する。探触子の素子の指向性の範囲に基づき条件を設定してもよい。

このような光音響波信号に関する条件によりアーチファクトの大きさや偏りを制限することができる。さらに、再構成アルゴリズムの特性に応じたパラメータを設定することや、光音響波を検出する環境の音響特性や受信条件を追加することもできる。ユーザーの入力としては、あらかじめこれらをプリセットした画質レベルの選択するような入力方法で構わない。

撮影指示情報取得部１００１は、撮影に関する指示情報を取得し、再構成方法決定部１００２に送信する。撮影指示情報には、撮影機能に関する設定の他に、撮影後の解析処理で利用する情報（例えば定量性のある領域の記録）などを含めてもよい。例えば、酸素飽和度のような、後の解析データを扱うための定量性のある領域に関する情報抽出に関する設定（抽出の有無、抽出方法の種類など）が含まれる。

再構成方法決定部１００２は、撮影指示情報に基づいて、設定された条件を満たすように再構成方法を決定し、再構成指示情報として生成する。その際、光音響波信号計測部１１００の能力と、再構成処理部１００６の処理能力が考慮に入れられる。再構成指示情報としては、撮影領域に対応する再構成領域情報、再構成アルゴリズム、再構成するボクセル数やピッチ等の再構成処理のパラメータ等の情報がある。撮影領域内の計測環境などの要因から、再構成処理を同一の処理で実施できない場合は、撮影領域内を複数の再構成領域に分割し、各領域の再構成指示情報を生成する方法でもよい。

再構成方法決定部１００２は、生成した再構成指示情報を再構成処理部１００６に送信する。また、光音響波計測方法決定部１００３には、再構成指示情報と撮影指示情報をともに送信する。ただし、撮影指示情報については、撮影指示情報取得部１００１から、じかに光音響波計測方法決定部１００３に送信しても構わない。

光音響波計測方法決定部１００３は、取得した再構成指示情報と撮影指示情報に基づいて、光音響波信号計測部１１００の光音響波計測方法を決定する。決定する内容として例えば、照射光に関する光源や光路など、照射光制御に関わる設定情報がある。また、探触子の走査領域等の光音響波受信に関する設定も決定する。また、撮影指示情報中の撮影領域に関する情報と、再構成指示情報中の再構成方法情報に基づいて、再構成領域の各点で指定された再構成方法を実施するために必要な走査領域を算出する。

ここで、一般的なリニア方式の超音波を送受信する探触子では、撮影対象とする直方体領域の一面を走査領域とする場合が多い。しかし光音波診断装置では、必ずしも走査領域は撮影対象とする直方体領域の一面とは一致しない。

また、光音響波計測方法決定部１００３は、再構成指示情報の設定条件を満たすために必要な、受信領域上の素子位置やピッチも決定する。音響波を検出するための装置制御上のパラメータや、装置内の音響特性に基づく補正方法などは、基本的には光音響波信号計測部１１００が実施する。ただし、再構成処理の画質に関わるような光音響波取得条件に関するパラメータや補正方法等の条件は、光音響波計測方法決定部で決定してもよい。

光音響波計測方法決定部１００３は、これらに基づいて光音響波信号計測部１１００での計測に必要な指示情報をまとめた光音響波計測情報を生成し、光音響波計測方法指示部１００４に送信する。ここでは、撮影ごとに光音響波計測情報を作成しているが、複数の光音響波計測情報をあらかじめ作成しておき、識別子などで指定する方法でも良い。光音響波計測方法指示部１００４は、光音響波計測情報を光音響波信号計測部１１００に送信し、光音響波計測を指示する。

光音響波信号情報取得部１００５は、光音響波信号計測部１１００から送信された光音響波信号情報を再構成処理部１００６に送信する。また、光音響波信号情報から、撮影領域内の定量性領域を算出するための情報である定量性領域算出用情報を抽出し、定量性領域抽出部１００７に送信する。光音響波信号情報取得部は、本発明の取得部に相当する。

再構成処理部１００６は、画像再構成を行う領域内の点ごとに、選択された光音響波信号のみを用いて３次元画像再構成を行い、３次元再構成画像（ボリュームデータ）を生成する。この再構成処理は、再構成方法決定部１００２から送られた再構成指示情報と、光音響波信号情報取得部１００５から送られた光音響波信号情報に基づいて行われる。再構成処理部１００６は、生成した再構成画像と定量性領域算出用情報を定量性領域抽出部１００７に送信する。再構成処理部は、本発明の生成部に相当する。

画像再構成処理の方法としては、例えばタイムドメイン法、フーリエドメイン法などの解析解による３次元画像再構成を利用できる。再構成処理部１００６は、初期音圧分布、光の吸収係数分布または酸素飽和度値の分布を示す再構成画像のいずれを生成しても良い。また、これらの画像に他の解析処理の結果を重ねても良い。さらに、光強度の不均一性など、様々な画像補正をここで行っても構わない。なお、光音響波信号計測部１１００において一部の光音響波計測が失敗するなどして、再構成領域や再構成パラメータになんらかの変更や補正が必要な場合は、再構成とともに実施できる。

定量性領域抽出部１００７は、再構成処理部１００６から送られた再構成画像と光音響波信号情報取得部１００５から取得した撮影領域に関する光照射に関する情報に基づいて記録データを生成する。生成される記録データは、例えば、撮影領域を所定のピッチで分割したボクセルごとのボリュームデータとして、光照射に関する情報を付加して生成される。定量性領域抽出部１００７は、生成した記録データをデータ記録部１００８に送信する。定量性領域抽出部は、本発明の抽出部に相当する。

データ形式の一例として、医用画像の標準的な規格となっているＤＩＣＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）フォーマットを利用できる。フォーマット中のＰｒｉｖａｔｅ Ｔａｇに光照射に関する情報を格納することで、ボリュームデータの汎用性を維持しながら光照射に関する情報を付加できる。この記録データは、ＤＩＣＯＭ画像に対応するＶｉｅｗｅｒを用いて、光照射に関する情報とともに解析、表示できる。

データ記録部１００８は、磁気ディスク１０３のような記憶媒体に、定量性領域抽出部１００７が生成した記録データを記録データファイル１２００として保存する。記録先は
磁気ディスクに限らず、例えばネットワーク経由で他の情報処理装置に記憶しても良い。データ記録部は、本発明の記録部に相当する。

データ取得部１００９は、記録データファイル１２００から記録データを取得し、データ解析部１０１０に送信する。

データ解析部１０１０は、データ取得部１００９から取得した記録データのフォーマットを解析し、再構成処理部１００６が生成した再構成画像や、光音響波信号情報取得部１００５が光音響波信号計測部１１００から取得した光照射に関する情報を抽出する。データ解析部１０１０は、抽出された再構成画像と光照射に関する情報を表示情報生成部１０１１に送信する。

表示情報生成部１０１１は、再構成画像と、定量性のある領域に関する情報に基づいた表示情報を生成する。再構成画像がディスプレイの輝度値の範囲で表示可能な平面画像であれば、そのまま使用する。ディスプレイ輝度値の範囲を超える場合は適切な変換処理を行う。再構成画像がボリュームデータのような３次元画像である場合、ボリュームレンダリング、多断面変換表示法、最大値投影法など、任意の方法を用いる。表示情報は、再構成画像を表示可能でさえあれば、他の情報が統合されていても良い。表示情報生成部１０１１は、表示情報を表示部１０１２に送信する。

定量性のある情報に基づく表示情報の例としては、定量性のある領域を識別できるような境界線や、または、定量性の有無を示す領域別に異なる表示色などがある。また、定量性のある領域の計測値や領域の特性、解析結果等を示すテキスト情報などのアノテーションを付加することもできる。

表示部１０１２は、生成した表示情報を表示するためのグラフィックカード、および、液晶やＣＲＴディスプレイのような、表示装置であり、表示情報生成部１０１１から送られた表示情報を表示する。

なお、ここでは、光音響波信号計測部１１００と情報処理部１０００を分けて説明している。具体的には、デジタルマンモグラフィのような計測装置と制御装置（ＰＣでもよい）のような機器構成が一例として挙げられる。しかし、光音響波信号計測部１１００と情報処理部１０００は１つの装置に含まれていても構わない。例えば、一般的な超音波診断装置が、本発明の光音響波信号計測部１１００と情報処理部１０００に相当する機能を併せ持つようにしても良い。

また、情報処理部１０００は、撮影とは異なる時刻に光音響波信号情報から記録データを生成するような構成と、記録データから表示のみを行う２種類の構成に分割してもよい。情報処理部１０００の記録機能に特化した装置は、光音響波信号情報取得部１００５、再構成処理部１００６、定量性領域抽出部１００７、データ記録部１００８のみを有する装置となる。情報処理部１０００の表示機能に特化した装置は、データ取得部１００９、データ解析部１０１０、表示情報生成部１０１１、表示部１０１２の機能を有する構成となる。このように、定量性のある領域に関する情報を用いた表示機能に特化した装置によっても、本発明の効果を得ることができる。

図２は、情報処理部１０００の各部の機能をソフトウェアで実現するためのコンピュータの基本構成を示す図である。

ＣＰＵ１０１は、情報処理部１０００の各構成要素の動作を制御する。主メモリ１０２は、ＣＰＵ１０１が実行する制御プログラムを格納したり、ＣＰＵ１０１によるプログラ
ム実行時の作業領域を提供したりする。磁気ディスク１０３は、オペレーティングシステム、周辺機器のデバイスドライバ、後述するフローチャートの処理等を行うためのプログラムを含む各種アプリケーションソフト等を格納する。表示メモリ１０４は、モニタ１０５のための表示用データを一時記憶する。

モニタ１０５は、例えばＣＲＴディスプレイや液晶モニタ等であり、表示メモリ１０４からのデータに基づいて画像を表示する。入力部１０６は、マウス、キーボードなどのオペレータによるポインティング入力及び文字等の入力を行う。本発明の実施形態におけるオペレータの操作は入力部１０６より行われる。モニタは、本発明の表示部に相当する。

Ｉ／Ｆ１０７は、情報処理部１０００と外部との間で各種データのやりとりを行うものであり、ＩＥＥＥ１３９４やＵＳＢ、イーサネットポート（登録商標）等によって構成される。Ｉ／Ｆ１０７を介して取得したデータは、主メモリ１０２に取り込まれる。上記各構成要素は共通バス１０８により互いに通信可能に接続されている。

図３は、光音響波信号計測部１１００の構成の一例である光音響診断装置を示す図である。光源１１０１は、被検体へ光を照射する、レーザーや発光ダイオード等の光源である。照射光は、被検体を構成する特定の成分で吸収の度合いが強い波長の光を用いる。

制御部１１０２は、光源１１０１、光学装置１１０４や音響波検出器１１０５、位置制御手段１１０６を制御する。制御部１１０２はまた、音響波検出器１１０５で検出された電気信号を増幅し、アナログ信号からデジタル信号に変換する。また、各種信号処理や補正処理を行う。また、不図示のインターフェースを介して、光音響波信号計測部１１００から、情報処理部１０００のような外部機器に光音響波信号を送信する。レーザーの制御の内容としては、レーザー照射のタイミング、波形、強度などの制御がある。音響波検出器の位置制御手段１１０６については、適切な位置への移動制御を行う。また、制御部１１０２は、レーザー照射と光音響波計測のタイミングの同期制御を行う。さらに、複数回の光音響計測における素子ごとの光音響波信号から平均値を算出するような信号処理も行う。

光学装置１１０４は、光を反射するミラー、光を集めたり拡大したり形状を変化させるレンズなどである。また、光ファイバ等の光導波路なども利用できる。これらは、光源から発せられた光１１０３が被検体１１０７に所望の形状で照射されれば、どのようなものを用いてもかまわない。光源１１０１や光学装置１１０４を複数個配置し、様々な方向から撮影領域に光を照射することも可能である。その際、被検体に片側から光を照射してもよいし、両側から照射してもよい。制御部１１０２の制御の下、光源１１０１から被検体１１０７に光を照射すると、光吸収体１１０８（音源に相当）から光音響波１１０９が放出される。

音響波検出器１１０５は、圧電現象を用いたトランスデューサー、光の共振を用いたトランスデューサー、容量の変化を用いたトランスデューサーなど、どのような音響波検出器を用いてもよい。音響波検出器１１０５は、被検体１１０７に直に接触して音響波を検出してもよいし、被検体を圧迫する保持板越しに検出してもよい。

本実施形態の音響波検出器は、複数の素子が２次元的に配置されたものとする。これにより、同時に複数の場所で音響波を検出できるので、検出時間の短縮や、体動の影響抑制などの効果がある。また、音響波検出器１１０５と被検体との間に、音響波の反射を抑えるためのジェルや水などの音響インピーダンスマッチング剤を使用してもよい。

ここで、光を被検体に照射する領域（照射領域）や音響波検出器１１０５は移動可能で
あってよい。照射領域を移動させる方法としては、可動式ミラー等を用いる方法、光源自体を機械的に移動させる方法などがある。音響波検出器１１０５の位置を移動する位置制御手段１１０６は、位置センサの情報に基づき音響波検出器をモーターで移動させる。照射領域、音響波検出器１１０５の位置の制御は制御部１１０２が行う。また、照射領域と、音響波検出器１１０５とを同期して移動させれば、広い範囲から光音響波を検出できる。

さらに、撮影領域に対する定量性のある領域情報を抽出するために必要となる情報についても、制御部１１０２が、撮影位置、領域等の情報や、撮影時の被検体に対する光学や、音響波計測に関する情報も光音響波信号情報の一部として生成する。

撮影装置は、入力部１０６を介してユーザーに撮影領域を指示され、それに必要な光音響波信号を取得する。撮影領域は、目的とする撮影ごとに指定される３次元領域である。撮影領域は、撮影装置の仕様で定まる撮影可能領域内で指定可能である。撮影領域の指定方法として例えば、直方体の各頂点の座標や数式を入力する方法がある。また、被検体の画像上にユーザーが矩形領域を指定し、その領域での被検体の奥行方向のサイズと合わせて３次元領域を特定する方法もある。被検体の画像は、透明な保持板越しに被検体を撮影すれば得られる。なお、撮影領域は必ずしも直方体である必要はない。

次に、図４〜図１１を用いて、本実施形態における具体的な処理の手順を説明する。

図４は、ユーザーによる撮影のための操作入力後、情報処理部１０００が再構成方法と光音響波取得方法を決定して光音響波信号計測部１１００に送信するまでの手順を示したフローチャートである。本フローは、撮影技師が、被検体（被検者の乳房など）を保持板に密着させて固定したのち、撮影や所望の画質に関するパラメータを設定し、撮影開始を指示する操作を行ったところから開始される。

ステップＳ４０１において、撮影指示情報取得部１００１は、撮影領域、光音響波取得に関する撮影パラメータなどの撮影指示情報を取得する。適切な光照射方法を撮影装置が自動的に設定する場合には、ユーザーからの入力は不要である。その場合、レーザーの出力強度やレーザー光の角度等に応じて、必要な設定がなされる。
撮影指示情報取得部１００１は、取得した撮影指示情報を再構成方法決定部１００２に送信する。

ステップＳ４０２において、再構成方法決定部１００２は、撮影指示情報と、あらかじめ主メモリ１０２や磁気ディスク１０３に記憶されている光音響波信号計測部１１００の光音響波信号計測に関する情報に基づいて再構成方法を決定する。

ここで、光音響波信号計測部１１００の光音響波信号計測に関する情報とは、光音響波信号計測能力に関する情報である。例えば、撮影可能な領域に関するものでは、装置内の撮影可能領域の位置、サイズや、探触子を走査可能な領域、レーザーの照射可能範囲のような領域に関する情報がある。また、照射光に関しては、照射光の数や、波長、強度（または、密度分布）、制御しうる照射光の角度、探触子の移動速度や音響波取得の信号処理能力、レーザー照射間隔などの情報が含まれる。

再構成方法決定部１００２は、撮影指示情報に含まれる撮影領域を再構成領域とした場合に、指定された画質で実行可能な再構成方法を決定する。決定される内容としては、再構成処理のアルゴリズムやパラメータ、あるいは、追加で実施する補正方法（例えば光分布補正）などがある。

ステップＳ４０３において、撮影時における再構成処理の対象となる再構成領域を算出する。通常は撮影領域が再構成領域となるが、撮影領域と再構成領域が異なってもよい。例えば、撮影指示情報で指定された撮影画質や、再構成時のアルゴリズムやパラメータ等の条件に対して装置の能力が不足する場合には、撮影領域と再構成領域を異ならせても良い。また、再構成処理時間の短縮のために、画質の悪いことが明白な領域を再構成領域から除いてもよい。再構成方法決定部１００２は、これらの再構成領域を特定するための情報を再構成領域情報として生成する。
再構成方法決定部１００２は、決定した再構成方法情報と再構成領域情報を再構成処理部１００６と光音響波計測方法決定部１００３に送信する。

ステップＳ４０４において、光音響波計測方法決定部１００３は、受信領域で音響波を取得するための、光音響波信号計測部１１００の制御方法を決定する。具体的には、探触子走査や光照射の制御方法を決定し、光音響波取得情報として生成する。このとき、光音響波取得情報に、保持板１１１０に挟まれた被検体１１０７と、光学装置１１０４や音響波検出器１１０５との相対的な位置関係などの情報を含めても良い。
光音響波計測方法決定部１００３は、光音響波取得情報を光音響波計測方法指示部１００４に送信する。

ここで、図５を用いて、光音響波取得情報と定量性のある領域との関係について説明する。図５において、被検体５０１は２枚の保持板で挟まれている。走査面５０２は、保持板であると同時に探触子を走査する面である。保持板５０３は、被検体５０１を保持する板である。走査面５０２および保持板５０３は光や音響波を透過するが、その一部は境界面で反射する。

ここで、被検体５０１が乳房のような生体の場合には、被検体５０１が走査面５０２に密着する領域と、走査面５０２と被検体５０１の間に空隙が存在する領域がある。音響波が被検体内から探触子５０５に到達するまでの経路に空隙がある場合は、被検体と保持板が密着している場合のようには音響波を受信できない。また、光が被検体に照射されるまでの経路に空隙がある場合も、被検体の各部位まで到達する光量が変化するため、撮影の定量性を損なう。その結果、照射光量が一様でなくなると、測定結果にも変動が生じる。さらに、光の吸収係数を求める際に被検体内の光の減衰を推定して光量分布を補正することがあるが、空隙が存在すると前提となる照射光量の信頼度が低下し、推定の定量性を損なう。このように、空隙の有無に応じて音圧値や吸収係数値などに相違が生じる。

また、図５のように双方向から光を照射する場合、被検体表面での光反射の影響で、密着領域と空隙のある領域との間で、被検体内まで到達する光量に差を生じる。その結果、特に光の照射位置を走査する場合に、定量性が一様ではなくなる。

ここで、撮影領域内の定量性のある領域とは、光音響診断装置の撮影ごとに定まる撮影領域内の撮影データについて、同様な定量性を持つものとして扱える領域のことである。すなわち、本発明で扱う定量性のある領域とは、同一撮影領域内の撮影データを同様の定量性で扱うことができる領域のことであり、撮影領域全体の定量性とは異なるものである。例えば、探触子の感度やレーザーの出力に経年変化があり、これらを撮影領域全体について校正した撮影データを光音響診断装置が提供する場合のように、撮影領域全体に関する定量性ではない。例えば、保持板による乳房の挟み方が撮影ごとに違うため、密着領域と空隙のある領域との境界線も撮影ごとに異なり得る。

装置の撮影機能の対象となる、撮影領域内の定量性のある領域に関する情報とは、撮影領域内の被検体に対する光音響波計測において、光照射条件や光音響計測条件を同等なものとして扱える領域のことである。本実施例では、保持板に密着する被検体の領域に囲ま
れた領域内の各位置では、光の照射条件と音響波計測が揃うため、定量性のある領域となる。

保持板５０３は、乳房のように形状や位置が不安定な被検体を固定するために使用する。保持板５０３を使用すると被検体と保持板の境界面は平面となるので、光強度など、照射光に関する情報の算出が容易になる。符号５０４は保持板の間隔を示す。保持板の間隔が一定であれば、被検体の奥行き方向の距離として扱うことができる。なお、被検体の形状、サイズや、撮影領域の３次元位置、領域の特定は、他の方法によってもよい。例えば、センサによる形状やサイズの計測、カメラ画像から画像処理などの方法を利用できる。

探触子５０５は、音響波検出器１１０５内に配置され、走査面上の走査領域を移動して音響波を検出する。符号５０６は探触子の移動可能な走査領域の高さを示す。これは、光音響波計測方法決定部１００３で算出される受信面の領域に相当する。走査領域は、撮影領域の保持板との境界と一致する場合もあるが、撮影領域や走査面の設定によっては一致しない場合もある。点線で示された撮影領域５０７は、撮影指示情報で指定された撮影範囲を示す。撮影領域は、装置の撮影可能な範囲内で任意に指定できる。

ただし、被検体の形状やサイズによっては、撮影領域内であっても、被検体５０１が走査面５０２や保持板５０３から浮いてしまう領域が存在する。この領域では、照射光や音響波の強度を定量的に計測できない。撮影領域から、このような定量的な計測を行えない領域を除いた領域を、定量性のある領域５０８とする。

光学装置５０９は、光学装置１１０４の一部であり、被検体に照射光５１０を照射する。図５のように探触子の横からも光が照射される場合がある。また、制御部１１０２は、音響波検出器１１０５の検出信号の強度を監視し、光が音響波検出器に直接到達したと推測される場合は、その信号を画像生成に利用しない。また、光学装置１１０４は、密着部と非密着部の反射光の差に基づいて被検体と保持板との密着領域を検出し、照射領域としてもよい。

図６を用いて、被検体５０１が保持板に密着している様子を説明する。図６（ａ）は、被検体５０１を側面（保持面の延伸方向）から見た図である。撮影領域内に、保持板に密着した領域６０１と、保持板から浮いている領域が生じていることが分かる。また、図６（ｂ）は、走査面側から見た被検体を示す。やはり密着領域と浮いた領域が存在する。このように、保持板に密着した領域６０１に囲まれた領域６０２が、本実施形態における定量性のある領域である。

撮影領域の全域が定量性のある領域とみなせる場合について、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、撮影領域内に被検体５０１と被検体５０１以外の領域が存在する場合である。乳房のような生体を保持板で保持する場合に、乳房の端部付近を撮影するためには、撮影領域をこのような位置で撮影する必要がある。一方、図７（ｂ）は、撮影領域の全域を被検体が占める場合である。この場合は、撮影領域の全域が同様な条件として扱えるため再構成された３次元画像の全域が定量性のある領域となる。

なお、図５において、探触子５０５の横にも光学装置を配置し照射光の光量、入射角等を制御してもよい。また、探触子を両方の保持板に配置し、複数の方向で音響波を取得してもよい

ステップＳ４０５において、光音響波計測方法指示部１００４は、光音響波取得情報に基づいて光音響波取得指示情報を生成し、光音響波信号計測部１１００に送信する。光音響波取得指示情報は、例えば、光音響波信号計測部１１００に音響波取得を指示するコマ
ンドやパラメータ群で構成される。

以上の手順により、情報処理部１０００が、再構成方法と光音響波取得方法を決定して光音響波信号計測部１１００に送信する。なお、３次元の撮影領域および再構成領域（通常は撮影領域と一致させる）は直方体とは限らない。領域の特定は、境界面や頂点の数式などでの指定や、撮影領域の座標系に対応づけられたボクセル群での指定により行われる。

図８は、光音響波信号計測部１１００が、指定された撮影領域に関する光音響波計測を実施し光音響波信号情報を生成して情報処理部１０００に送信するまでの手順を示したフローチャートである。撮影は図５のような状態で行われる。本フローは、光音響波信号計測部１０００が光音響波計測指示情報を受信したところから開始する。

ステップＳ８０１において、光音響波信号計測部１１００は、光学装置１１０４と音響波検出器１１０５を制御するための制御パラメータを決定する。光学装置１１０４についての制御パラメータには、撮影領域内の照射位置、同一位置での照射回数、照射タイミング、波長、強度（または密度分布）などがある。音響波検出器１１０５に関しては、探触子の位置、光音響波計測のタイミングや時間等、光音響波を検出するための制御パラメータを決定する。この処理は、光音響波計測指示情報に基づいて、制御部１１０２が行う。

ステップＳ８０２において、決定された制御パラメータに従って音響波が計測される。

ステップＳ８０３において、撮影領域内の定量性のある領域算出に用いる情報が生成される。本実施例では、照射領域に関する情報と、光音響波信号がこれに相当する。照射領域とは、１回の撮影中に光学装置１１０４が保持板５０３を通して被検体５０１に光を照射した領域であり、被検体５０１と保持板５０３の境界面上の領域である。

ここで、光照射位置や照射領域に関する情報は、撮影領域の座標系の位置情報に変換される。照射光が拡散光の場合、光射出口から撮影領域の境界面までの距離に応じて照射領域の大きさが変化する。例えば、ガウシアンビームの集光スポット半径は式（８）により説明される。光の射出口からの距離が変化すると、ビームウエスト（焦点距離）との相対的な位置が変化するため、撮影領域の境界面上の照射領域サイズも変化する。
Ｗ＝λｆ／πＷο （８）
ここで、Ｗ：スポット径、Ｗο：入射光半径、λ：波長、ｆ：焦点距離である。
照射領域の大きさは、撮影領域の境界面での反射光等から計測できる。また、装置の仕様から予め求めた値をデータテーブルとして用意してもよい。

なお、本実施例では、光音響波計測の後に定量性のある領域に関する情報を生成するように説明したが、光の照射位置ごとに定量性のある領域に関する情報を生成してもよい。この場合、光照射のたびにステップＳ８０２とステップＳ８０３の処理を繰り返すと良い。また、光学センサなどの計測装置を併用して、撮影領域の境界面上に到達した照射光の強度や入射角を精度よく計測することも好ましい。

光音響波の計測を終了すると、ステップＳ８０４において、制御部１１０２は、光音響波信号情報を生成する。このとき、定量性のある領域算出用情報も光音響波信号情報に含める。光音響波信号情報は、光の照射時に走査面５０２上の各位置で検出された光音響波信号と光音響波信号に関する情報、および、照射光に関する情報である。光音響波信号に関する情報は、光音響波信号検出や光音響波信号値の決定に関する光音響波取得条件が含まれる。

ステップＳ８０５において、光音響波信号計測部１１００は、指定された撮影領域に対応した光音響波信号情報を情報処理部１０００に送信する。
以上の手順により、光音響波信号計測部１１００が、情報処理部１０００に定量性のある領域算出用情報を含む光音響波信号情報を送信できる。

図９は、送信された光音響波信号情報に基づいて、情報処理部１０００が再構成処理を実施し、記録データを保存するまでの手順を示したフローチャートである。本フローは、光音響波信号情報取得部１００５が光音響波信号計測部１１００より光音響波信号情報を受信したところから開始する。

ステップＳ９０１において、光音響波信号情報取得部１００５が光音響波信号情報を取得し、再構成処理部１００６と定量性領域抽出部１００７に送信する。ここで、定量性領域抽出部１００７に対しては、光音響波信号情報から定量性領域算出用情報を抽出して送信しても良い。本実施例では、照射領域が定量性領域算出用情報となる。

ステップＳ９０２において、光音響波信号情報を取得した再構成処理部１００６は、再構成方法決定部１００２より送られた再構成方法情報と再構成領域情報に基づいて再構成処理を行い、撮影領域の再構成画像データを生成する。再構成画像データは、例えば、撮影領域の位置、サイズに相当するボリュームデータとして生成される。

このとき、再構成処理部１００６は、信号値の優劣を判定しながら再構成処理を行う。被検体と走査面との密着領域上で得られた信号値は、生体からの音響波信号値の通常の範囲内で検出される。しかし非密着領域では、間隙（空気の層）の影響により信号値が著しく異なる。そこで、画像再構成処理の対象となる３次元座標の各位置に用いる光音響波信号を閾値処理のような方法で選別することで、各位置の再構成画像の定量性の有無を判定できる。従って、音響波検出器の走査面５０２上の領域内で検出した音響波信号を用いて生成できる位置の再構成画像が、音響波計測条件が同等であるとみなせる領域となる。

再構成処理部１００６は、生成された再構成画像を定量性領域抽出部１００７に送信する。また、本実施例では、光音響波信号の閾値処理により得られる、再構成画像領域内の音響波計測条件が同等であるとみなせる領域に関する情報も合わせて送信する。

ステップＳ９０３において、定量性領域抽出部１００７は、再構成処理部１００６から取得した再構成画像データと定量性領域算出用の情報を対応づけて、再構成画像についての定量性のある領域に関する情報を生成する。定量性領域抽出部１００７は、照射領域を被検体と保持板の密着領域とみなし、移動した照射領域の合計と被検体が重なる領域の光照射条件が同等であるとみなす。

そして定量性領域抽出部１００７は、再構成画像領域において、音響波計測条件と光照射条件の双方が同等な領域を、定量性のある領域として抽出する。撮影領域内の、被検体と定量性領域の関係を図１０に示す。定量性領域に関する情報は例えば、再構成画像の領域に関連付けられた点群や数式で示される。記録データをＤＩＣＯＭ画像データとして生成した場合、Ｐｒｉｖａｔｅ Ｔａｇのような方法で情報を付加すればよい。
定量性領域抽出部１００７は、再構成画像データと再構成画像に対する定量性領域に関する情報を定量性領域情報としてデータ記録部１００８に送る。

ステップＳ９０４において、データ記録部１００８は記録データを保存する。

次に、図１１のフローチャートを用いて、記録データに格納されている照射光に関する情報を利用した再構成画像の表示の手順について説明する。本フローは、情報処理部１０
００が、記録データを読み込み始める時点から開始される。

ステップＳ１１０１において、情報処理部１０００内のデータ取得部１００９が記録データファイル１２００から記録データを読み込み、データ解析部１０１０に送信する。
ステップＳ１１０２において、データ解析部１０１０は、記録データから、再構成画像データと、再構成画像に対する定量性領域情報を取得し、情報の種類を識別する情報とともに、表示情報生成部１０１１に送信する。

ステップＳ１１０３において、表示情報生成部１０１１は、再構成画像データを用いて表示画像情報を生成する。表示画像情報の例としては、再構成画像をＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ
Ｐｌａｎｎｅｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）で表示する場合、再構成された断面画像と、断面画像上で画質の良否を示す境界線を重畳表示する方法がある。また、ボリュームレンダリングにより表示画像を表示してもよい。また、必ずしも表示画像ではなく、３次元再構成画像の各位置の画素値、すなわちボリュームデータのボクセル値に基づいたテキストによる説明など、画像以外の情報を生成してもよい。

また、表示情報生成部は、再構成画像に関連する任意の表示情報を生成して良い。例えば定量性領域の境界面のみ、他の境界面と異なる色とすれば、識別が容易になる。また、境界線や平面が識別しやすいグラフィックを付加した表示画像情報を生成することもできる。
また、情報の種類を識別し、定量性領域情報に応じて、例えば、再構成画像のボリュームレンダリングによる表示画像に付加するグラフィックを使い分けることもできる。領域の表示サイズや向きなどで色やグラフィック表現を変更してもよい。また、定量性を段階により色分けしてもよいし、定量性の度合いを数値やグラフ、カラーバーなどで示しても良い。

さらに、光吸収係数や酸素飽和度値のような被検体の形状が把握できない機能画像を表示する場合、定量性領域を生成して表示すると効果的である。特に酸素飽和度画像は、被検体の存在しない領域にも値が算出される。そのため、定量性領域情報を表示することで、診断を助けることができる。
表示情報生成部１０１１は、生成した表示情報を表示部１０１２に送信する。

ステップＳ１１０４において、モニタ１０５のような表示装置である表示部１０１２は、表示情報生成部１０１１が生成した表示情報を表示する。
以上の手順で、記録データに格納されている定量性領域情報を利用した再構成画像の表示を実施することができる。

本実施例では、光音響波信号計測部１１００で撮影領域に対する定量性領域算出用情報を生成し、情報処理部１０００で再構成画像に対する定量性領域情報を生成する例を示した。しかし、光音響波信号計測部１１００で定量性領域情報を生成してもよい。また、定量性領域算出用情報に関する装置の情報を送信された情報処理部１０００が、定量性領域算出用情報を生成してもよい。

また、光音響波計測方法決定部１００３は、光音響波信号計測部１１００に含まれる構成としてもよい。この場合、光音響波計測方法指示部１００４は、再構成方法情報や再構成領域情報を光音響波信号計測部１１００に送信し、受信領域の算出に関する処理は光音響波信号計測部１１００内で実行される。

さらに、情報処理部１０００と光音響波信号計測部が一体化した撮影装置で実施する方法であってもよい。また、情報処理部１０００のデータ取得部１００９、データ解析部１
０１０、表示情報生成部１０１１、表示部１０１２のみを持つ情報処理部１０００が記録データファイル１２００を利用するような実施形態も、本発明の実施形態に含まれる。

本実施例では、保存後の再構成画像を表示する例として説明したが、保存せずに直接表示情報生成部に再構成画像と定量性領域情報を送信して表示してもよい。

以上のような手順を実施することにより、本発明の光音響診断装置を実現することができる。また、以上のような手順で本発明を実施することにより、光音響診断装置の撮影データ、および、酸素飽和度値のような解析データに撮影時の定量性のある領域を関連づけて保存、表示することができるようになる。

[第２の実施形態]
本実施形態は、第１の実施形態の構成に保持板と被検体の密着領域を撮像するカメラを加えた構成である。この場合、保持板はある程度の透明度があるものとする。

すなわち、ステップＳ８０３の定量性領域算出用情報の生成において、被検体５０１を保持板越しにカメラで撮像する。少なくとも撮影領域が画像内に含まれる走査面５０２と、保持板５０３の２箇所を撮像し、画像内の保持板や被検体の位置、姿勢を撮影領域の座標と関連づけて、定量性領域算出用情報とする。なお、カメラによる撮像のタイミングは、ステップＳ８０２の光音響波信号計測の前後など、ユーザーに指示された時点でもよい。

また、ステップＳ９０２においては、再構成処理部１００６は、通常の再構成処理を実行する点が第１の実施形態と異なる。

さらにステップＳ９０３において、定量性領域抽出部１００７は、走査面５０２の側からのカメラ画像から、密着領域を抽出する。そして、第１の実施形態と同様に、再構成画像領域内の、音響波計測条件が同等であるとみなせる領域を算出する。密着領域の抽出方法は、一般的な画像内の領域抽出やエッジ抽出処理でよい。精度よく領域を抽出するには、被検体が保持されていない状態の装置内の画像をあらかじめ用意しておき、画像の差分画像を利用して、抽出対象の領域を絞りこむ。あるいは、肌色抽出等の処理を併用することもできる。また、投光側の保持板５０３の側から被検体を撮影した画像も同様に領域を抽出し、光の照射条件が同等であるとみなせる領域を算出し、定量性領域情報を生成する。

上記のステップ以外の手順は、第１の実施形態と同様である。本実施形態の処理手順によれば、撮像されたカメラ画像により、定量性領域の算出が精度よく行われるというさらなる効果が得られる。

[第３の実施形態]
本実施形態では、光音響波撮影とともに超音波信号の送受信を行い、被検体が保持板に密着する領域情報を得ることで定量性領域を抽出する。

本実施形態の探触子は、次のような構成を取り得る。まず、超音波送受信用の探触子を配置し、光音響波の計測においては音響波の受信のみ行い、超音波の送受信による音響波計測においては、送受信の両方を行うような構成である。また、光音響波用と超音波送受信用の探触子を個別に配置する構成も可能である。これらの構成により、一度の撮影中に同じ撮影領域内の２種類の音響波信号を計測できる。光照射と超音波送受信のタイミング制御により、光音響波計測とエコー波計測の併用を可能にする。

本実施形態では、一回の撮影処理内で、光音響波計測と超音波送受信を別々に行い、光音響波画像と３次元超音波画像を生成する。そして、３次元超音波画像を用いて被検体と保持板の密着領域を抽出し、さらに定量性領域を抽出する。
フローでは、ステップＳ８０２の光音響波信号計測と同じ撮影時間内に、超音波信号の送受信による超音波信号の計測も実行する。

ステップＳ８０３の定量性領域算出用情報の生成において、光音響波信号の計測に加えて、超音波の音響波計測を行う。超音波計測用の探触子は制御部１１０２が制御する。すなわち、光音響波計測時の走査と同様に、制御部１１０２が音響波検出器１１０５を走査して超音波を送受信する。音響波検出器１１０５の走査制御の際は、位置ごとに光音響波計測と超音波送受信を繰り返してもよいし、いずれか一方の計測後、再度、同じ位置を走査してもう一方の計測を行ってもよい。制御部１１０２は、超音波送受信の結果から、被検体５０１と、走査面５０２、保持板５０３の境界付近の超音波画像を含む３次元超音波画像を生成する。

なお、３次元超音波画像は、光音響波画像と同様に、ボリュームデータとして生成することもできる。その際、撮影領域内を同じピッチでボクセルに分割し、各ボクセルで必要に応じた補間処理などを行う。このような３次元超音波画像のボリュームデータを生成することで、光音響波に基づく３次元画像の領域と整合性が良いデータが得られる。

制御部１１０２は、３次元超音波画像から、被検体５０１が走査面５０２、および、保持板５０３の境界にあたる断面画像を抽出する。そして、カメラ画像のときと同様に定量性領域算出用情報を生成する。
また、ステップＳ９０２においては、再構成処理部１００６は、通常の再構成処理を実行する点が異なる。

さらにステップＳ９０３において、定量性領域抽出部１００７は、走査面５０２に密着した被検体５０１の様子を示す超音波断面画像から、被検体の密着部の領域を抽出する。そして、再構成画像領域内において音響波計測条件が同等であるとみなせる領域を算出する。また、投光側の保持板５０３に密着した被検体５０１の様子を示す超音波断面画像から、被検体の密着部の領域を抽出し、光の照射条件が同等であるとみなせる領域を算出し、定量性領域情報を生成する。

上記のステップ以外の手順は、第１の実施形態と同様である。本実施形態によれば、超音波計測によって音響インピーダンスの違いに基づき領域抽出が正確に行えるので、精度の高い測定が可能になる。

１０００：情報処理部，１００１：撮影指示情報取得部，１００５：光音響波信号情報取得部，１００６：再構成処理部，１００７：定量性領域抽出部，１０１１：表示情報生成部，１１００：光音響波信号計測部

Claims (6)

1. 光源から光を照射された被検体から発生する光音響波を検出する検出部と、
   前記光音響波を用いて、前記被検体内における撮影領域内の特性情報を示す画像を生成する生成部と、
   前記撮影領域内における光音響波の計測値の定量性に関する情報を取得する取得部と、
   前記定量性に関する情報に基づいて、前記画像における定量性のある領域を抽出する抽出部と、
   を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
2. 前記画像を表示する表示部をさらに有し、
   前記表示部は、前記抽出部により抽出された定量性のある領域の画像を表示する
   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。
3. 前記光源からは複数の波長の光が照射されるものであり、
   前記処理部は、前記特性情報として、前記複数の波長の光のそれぞれに対応する光音響波の計測値を用いて酸素飽和度を算出するものである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
4. 前記生成部は、前記取得部により取得された定量性に関する情報に基づいて、定量性のある領域について酸素飽和度を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載の被検体情報取得装置。
5. 前記定量性に関する情報を、前記画像または前記酸素飽和度と関連付けて記録する記録部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
6. 前記撮影領域は、前記光音響波に基づいて画像を生成するものとしてユーザーにより指定された領域である
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。

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