JP2014217652A - 音響波計測装置及びデータ保存方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音響波計測装置において、光音響データと反射超音波データとを、後の利用が可能な態様で補助記憶装置に記憶する。【解決手段】プローブ１１は、被検体に対する光出射に起因して被検体内で発生した光音響波、及び被検体内に送信された音響波に対する反射音響波を検出する。データ記録手段３６は、検出された光音響波に基づく光音響データ及び検出された反射音響波に基づく反射音響波データを補助記憶装置３７に記憶する。また、データ記録手段３６は、記憶した光音響データと反射音響波データの位置を示す情報を含むメタ情報を、光音響データ及び反射音響波データに関連付けて補助記憶装置に記憶する。【選択図】図１

Description

本発明は、被検体内で光照射に起因して生じた光音響波と送信された超音波に対する反射音響波とを検出する音響波計測装置に関する。また、本発明は、そのような音響波計測装置におけるデータ保存方法に関する。

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超音波を受信し、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。

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、レーザパルスなどの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（光音響波）が発生する。この光音響波を超音波プローブなどで検出し、パルスレーザ光の照射から光音響波が超音波探触子で検出されるまでの時間に基づいて光音響画像を再構成することで、光音響波に基づく生体内の可視化が可能である。

超音波イメージングと光音響イメージングとに関し、反射超音波と光音響波の双方を検出し、超音波画像と光音響画像とを生成することが特許文献１に記載されている。特許文献１では、反射超音波の検出信号と光音響波の検出信号とを受信メモリに格納し、受信メモリからそれぞれの信号を読み出して超音波画像及び光音響画像を生成する。特許文献１には、受信メモリ中の光音響波の検出信号及び反射音響波の検出信号にヘッダ情報を付加しておき、ヘッダ情報を参照して両者を分離することが記載されている。生成された超音波画像と光音響画像とは、重ねて、並べて、又は切り替えて表示される。

特開２０１２−１９６４２８号公報

ここで、超音波画像と光音響画像とをハードディスク装置などの補助記憶装置に保存することを考える。特許文献１のように超音波画像と光音響画像との双方を生成する場合、超音波データと光音響データとが混在するため、超音波診断装置と同じように保存することはできない。超音波データと光音響データとが混在する場合に、それらデータをどのように保存するかについての規定は存在しない。

また、一般的には、表示されている画像を動画として保存するのみであるため、再生時に超音波画像と光音響画像の組み合わせで自由に表示を切り替えることはできない。特許文献１に記載されるのは、反射超音波の検出信号及び光音響波の検出信号を一時的に受信メモリに格納することでしかない。特許文献１では、反射超音波の検出信号及び光音響波の検出信号を補助記憶装置に保存して、後から利用することは考慮されていない。

本発明は、上記に鑑み、光音響データと反射超音波データとを、後の利用が可能な態様で補助記憶装置に記憶する音響波計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、被検体に対する光出射に起因して被検体内で発生した光音響波、及び被検体内に送信された音響波に対する反射音響波を検出する音響波検出手段と、検出された光音響波に基づく光音響データ及び検出された反射音響波に基づく反射音響波データを補助記憶装置に記憶し、その記憶した光音響データと反射音響波データの記憶位置を示す情報を含むメタ情報を、光音響データ及び反射音響波データに関連付けて補助記憶装置に記憶するデータ記録手段とを備えたことを特徴とする音響波計測装置を提供する。

データ記録手段は、メタ情報を光音響データ及び反射音響波データを記憶するファイルのヘッダに記録してもよい。

データ記録手段は、光音響データと反射音響波データとを同一のファイル内に記憶してもよい。

上記において、データ記録手段は、光音響データと反射音響波データとをファイル内でブロックを分けて記憶してもよい。

光音響データ及び反射音響波データの記憶位置を示す情報が、ファイル内のアドレス情報を含んでいてもよい。

上記に代えて、メタ情報が、記憶された光音響データ及び反射音響波データのデータ構造を示す情報を含んでいてもよい。

データ記録手段は、光音響データ及び反射音響波データをデータブロック単位でファイルに記憶してもよく、その場合、データ構造を示す情報が、データブロックのサイズと、光音響データを記憶するデータブロックのブロック番号及び反射音響波データを記憶するデータブロックのブロック番号とを含むこととしてもよい。

データ記録手段は、光音響データと反射音響波データとを、ファイルを分けて記憶してもよい。また、メタ情報を、光音響データを記憶するファイルと反射音響波データを記憶するファイルとに関連付けて記憶してもよい。

光音響データを記憶するファイルに関連付けて記憶されるメタ情報が、反射音響波データを記憶するファイルの識別情報を含んでいてもよい。また、反射音響波データを記憶するファイルに関連付けて記憶されるメタ情報が、光音響データを記憶するファイルの識別情報を含んでいてもよい。

メタ情報は、光音響データと反射音響波データのフレーム間の対応関係を示す情報を更に含んでいてもよい。

光音響データ及び反射音響波データを、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and communications in Medicine）形式で補助記憶装置に記憶してもよい。その場合、メタ情報を、ＤＩＣＯＭヘッダに記憶してもよい。

光音響データは光音響波の検出信号であってもよく、反射音響波データは反射音響波の検出信号であってもよい。

本発明の音響波計測装置は、補助記憶装置から光音響波の検出信号及び反射音響波の検出信号を読み出すデータ読出手段と、メタ情報を参照して光音響波の検出信号と反射音響波の検出信号とを分離するデータ分離手段と、光音響波の検出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、反射音響波の検出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と、光音響画像及び反射音響波画像の少なくとも一方を表示装置上に表示する表示制御手段とを更に備えた構成を採用できる。

検出信号を光音響データ及び反射音響波データとするのに代えて、光音響波の検出信号に基づいて生成された光音響画像を光音響データとし、反射音響波の検出信号に基づいて生成された反射音響波画像を反射音響波データとしてもよい。

本発明の音響波計測装置は、補助記憶装置から光音響画像及び反射音響波画像を読み出すデータ読出手段と、メタ情報を参照して光音響画像と反射音響波画像とを分離するデータ分離手段と、読み出された光音響画像及び反射音響波画像の少なくとも一方を表示装置上に表示する表示制御手段とを更に備えた構成を採用できる。

表示制御手段は、光音響画像及び反射音響画像とを、重ねて、並べて、又は切り替えて表示してもよい。

本発明は、また、光音響データ及び反射音響波データを記憶する補助記憶装置から、光音響データ及び反射音響波データを読み出すデータ読出手段と、補助記憶装置に記憶された光音響データと反射音響波データの記憶位置を示す情報を含み、光音響データ及び反射音響波データに関連付けて補助記憶装置に記憶されたメタ情報に基づいて、読み出された光音響データ及び反射音響波データを分離するデータ分離手段と、光音響データ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、反射音響波データ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と、光音響画像及び反射音響波画像の少なくとも一方を表示装置上に表示する表示制御手段とを備えたことを特徴とする音響波画像再生装置を提供する。

さらに、本発明は、被検体に対する光出射に起因して被検体内で発生した光音響波を検出するステップと、被検体内に送信された音響波に対する反射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く光音響データ及び検出された反射音響波に基づく反射音響波データを補助記憶装置に記憶するステップと、記憶された光音響データと反射音響波データの記憶位置を示す情報を含むメタ情報を、光音響データ及び反射音響波データに関連付けて補助記憶装置に記録するステップとを有するデータ保存方法を提供する。

本発明は、光音響データ及び反射音響波データを記憶する補助記憶装置から、光音響データ及び反射音響波データを読み出すステップと、補助記憶装置に記憶された光音響データと反射音響波データの記憶位置を示す情報を含み、光音響データ及び反射音響波データに関連付けて補助記憶装置に記憶されたメタ情報を参照して、読み出された光音響データ及び反射音響波データを分離するステップと、光音響データに基づいて光音響画像を生成するステップと、反射音響波データに基づいて反射音響波画像を生成するステップと、光音響画像及び反射音響波画像の少なくとも一方を表示装置上に表示するステップとを有する音響波画像再生方法をも提供する。

本発明の音響波計測装置及びデータ保存方法では、検出された光音響波に基づく光音響データ及び検出された反射音響波に基づく反射音響波データを補助記憶装置に記憶する。また、記憶した光音響データと反射音響波データの記憶位置を示す情報を含むメタ情報を、光音響データ及び反射音響波データに関連付けて補助記憶装置に記憶する。メタ情報を参照することで、光音響データと反射音響波データとを分離することが可能であり、光音響データと反射超音波データとを、それぞれ後の利用が可能な態様で補助記憶装置に記憶できる。

本発明の第１実施形態の光音響画像生成システムを示すブロック図。 データ取得シーケンスを示す図。 補助記憶装置に記憶される光音響データ及び反射超音波データのファイルの構成を示すブロック図。 ヘッダの情報例を示す図。 ヘッダ情報の変形例を示す図。 第２実施形態において補助記憶装置に記憶される光音響データ及び反射超音波データのファイルの構成を示すブロック図。 第２実施形態におけるヘッダの情報例を示す図。 第３実施形態において補助記憶装置に記憶される光音響データのファイル及び反射超音波データのファイルを示すブロック図。 第３実施形態におけるヘッダの情報例を示す図。 本発明の第４実施形態の音響波計測装置を示すブロック図。

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、本発明の第１実施形態の音響波計測装置を示す。音響波計測装置（音響波画像生成装置）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。なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。

光源１３は、被検体に照射される光を出射する。光源１３は、例えばレーザ光源として構成される。光源１３は、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）や、Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジウムＹＡＧ）、アレキサンドライトなどを用いた固体レーザを含む。光源１３は、図示しないレーザ媒質を励起するフラッシュランプ３９と、レーザ発振を制御するＱスイッチ３８とを含む。被検体に照射される光の波長は、観察対象物に応じて適宜設定すればよい。光源１３から出射した光は、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から被検体に向けて出射される。なお、被検体に対する光出射は、必ずしもプローブ１１から行う必要はなく、プローブ１１以外の場所から光出射を行うこととしてもよい。また、光源１３はフラッシュランプ励起の固体レーザには限定されず、レーザダイオード（ＬＤ）励起の固体レーザであってもよい。あるいは、半導体レーザなど、固体レーザとは異なる方式のレーザであってもよい。

プローブ１１は、被検体に対する超音波の出力（送信）を行う超音波送信部と、被検体からの超音波の検出（受信）を行う超音波検出部（音響波検出手段）とを有する。ここで、超音波検出部の超音波検出素子は、超音波送信部の超音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超音波を検出する。また、プローブ１１は、被検体内の測定対象物が光源１３からの光を吸収することで生じた光音響波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が超音波送信部と超音波検出部との双方を有している必要はなく、超音波送信部と超音波検出部とを分けて、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。

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、光音響画像再構成手段２５、検波・対数変換手段２６、光音響画像構築手段２７、超音波画像再構成手段２８、検波・対数変換手段２９、超音波画像構築手段３０、画像合成手段３１、トリガ制御回路３２、サンプリング制御回路３３、制御手段３４、送信制御回路３５、データ記録手段３６、及び補助記憶装置３７を有する。制御手段３４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が検出した光音響波の検出信号（光音響信号）及び反射超音波の検出信号（反射超音波信号）を受信する。ＡＤ変換手段２２は、サンプリング手段であり、受信回路２１が受信した光音響信号及び反射超音波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反射超音波信号をサンプリングする。

トリガ制御回路３２は、光源１３にフラッシュランプトリガ信号とＱスイッチトリガ信号とを出力し、光源１３に対して光出射を指示する。光源１３は、トリガ制御回路３２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３９を点灯し、レーザ媒質を励起する。トリガ制御回路３２は、例えばフラッシュランプ３９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３８は、Ｑスイッチトリガ信号を受けるとオンし、光源１３からレーザ光を出射させる。フラッシュランプ３９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。トリガ制御回路３２からＱスイッチを制御するのに代えて、光源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３８をオンにしてもよい。その場合は、Ｑスイッチ３８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。

また、トリガ制御回路３２は、送信制御回路３５に、超音波送信を指示する超音波トリガ信号を出力する。送信制御回路３５は、超音波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。トリガ制御回路３２は、光源１３からの光出射と超音波送信とを、時間を分けて実行させる。トリガ制御回路３２は、例えば光音響画像を取得する場合は、フラッシュランプトリガ信号及びＱスイッチトリガ信号を出力する。フラッシュランプトリガ信号及びＱスイッチ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波の検出が行われる。一方、反射超音波画像を取得する場合は、送受信を行う素子に対して、超音波トリガ信号が出力され、被検体に対する超音波の送信及び反射超音波の検出が行われる。

サンプリング制御回路３３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。例えばサンプリング制御回路３３は、トリガ制御回路３２がＱスイッチトリガ信号を出力するタイミングに同期して、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から出力される光音響信号のサンプリングを開始する。また、サンプリング制御回路３３は、トリガ制御回路３２が超音波トリガ信号を出力するタイミングに同期して、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から出力される反射超音波信号のサンプリングを開始する。

ＡＤ変換手段２２は、サンプリングした光音響信号及び反射超音波信号を、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などを用いてもよい。データ分離手段２４は、光音響信号と反射超音波信号とを分離する。データ分離手段２４は、分離した光音響信号を光音響画像再構成手段２５に渡し、反射超音波信号を超音波画像再構成手段２８に渡す。

光音響画像再構成手段２５は、データ分離手段２４から光音響信号を受け取る。光音響画像再構成手段２５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。光音響画像再構成手段２５は、例えば１ラインにつき、プローブ１１の６４個の超音波振動子からのデータを、超音波振動子の位置に応じた遅延時間で加算することで、再構成を行う（遅延加算法）。光音響画像再構成手段２５は、遅延加算法に代えて、ＣＢＰ法（Circular Back Projection）により再構成を行ってもよい。あるいは光音響画像再構成手段２５は、フーリエ変換法を用いて再構成を行ってもよい。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。

検波・対数変換手段２６は、光音響画像再構成手段２５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２７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。光音響画像再構成手段２５、検波・対数変換手段２６、及び光音響画像構築手段２７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を構成する。

超音波画像再構成手段２８は、データ分離手段２４から反射超音波信号を受け取る。超音波画像再構成手段２８は、反射超音波信号に基づいて、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。検波・対数変換手段２９は、超音波画像再構成手段２８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３０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。超音波画像再構成手段２８、検波・対数変換手段２９、及び超音波画像構築手段３０は、反射超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段を構成する。

ここで、被検体内の深さ方向の同じ位置で光音響波及び反射超音波が発生したとすると、反射超音波の場合はプローブ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超音波検出までの時間は、光照射から光音響波検出までの時間の倍となる。別の言い方をすれば、光音響波は片道分の時間で検出されるのに対し、反射超音波は往復分の時間がかかる。両者のデータ点数を同じにするために、反射超音波検出時のＡＤ変換手段２２のサンプリングクロックを光音響波検出時のサンプリングクロックの半分に下げてもよい。あるいは、同一のサンプリングクロックでサンプリングした後に、サンプリングされた反射音響信号を１／２にリサンプルし、反射音響信号を時間軸方向に１／２に圧縮してもよい。

画像合成手段３１は、光音響画像及び反射音響波画像の少なくとも一方を画像表示手段１４上に表示する表示制御手段である。画像合成手段３１は、画像表示に際して、光音響画像構築手段２７で生成された光音響画像と、超音波画像構築手段３０で生成された超音波画像とを合成する。画像合成手段３１は、例えば超音波画像に対して光音響画像を重畳することで、画像合成を行う。画像合成手段３１は、合成した画像を、表示モニタなどの画像表示手段（画像表示装置）１４の画面上に表示する。画像合成を行わずに、画像表示手段１４に、光音響画像と超音波画像とのうちの何れか一方を表示してもよい。あるいは、光音響画像と超音波画像とを並べて表示してもよい。

データ記録手段３６は、プローブ１１で検出された光音響波に基づく光音響データ及び検出された反射音響波に基づく反射超音波データを補助記憶装置３７に記憶する。補助記憶装置３７には、例えばハードディスクドライブや、光学ドライブ装置などを用いることができる。本実施形態では、データ記録手段３６は、光音響データと反射超音波データとを同一のファイル内に記憶するものとする。また、本実施形態では、光音響データはプローブ１１から出力された光音響信号であり、反射超音波データはプローブ１１から出力された反射超音波信号である。データ記録手段３６は、受信メモリ２３から光音響信号及び反射超音波信号を読み出し、補助記憶装置３７に記憶する。

また、データ記録手段３６は、補助記憶装置３７に記憶した光音響データと反射超音波データの記憶位置を示す情報を含むメタ情報を、光音響データ及び反射音響波データに関連付けて補助記憶装置３７に記憶する。光音響データ及び反射超音波データを記憶する補助記憶装置と、メタ情報を記憶する補助記憶装置とは、必ずしも同一である必要はなく、光音響データ及び反射超音波データを記憶する補助記憶装置とは異なる補助記憶装置にメタ情報を記憶することとしてもよい。本実施形態では、データ記録手段３６は、光音響データ及び反射超音波データを記憶するファイルのヘッダにメタ情報を記録する。また、光音響データ及び反射超音波データの記憶位置を示す情報として、ファイル内のアドレス情報を用いる。

データ記録手段３６は、補助記憶装置３７から光音響データ及び反射超音波データを読み出すデータ読出手段を兼ねる。データ記録手段３６は、補助記憶装置３７から光音響信号及び反射超音波信号を読み出し、データ分離手段２４に渡す。データ分離手段２４は、メタ情報を参照して光音響信号と反射超音波信号とを分離する。データ分離手段２４は、補助記憶装置３７から読み出された光音響信号を、光音響画像生成手段を構成する光音響画像再構成手段２５に渡す。また、補助記憶装置３７から読み出された反射超音波信号を、超音波画像生成手段を構成する超音波画像再構成手段２８に渡す。この場合、光音響画像生成手段及び超音波画像生成手段は、それぞれ補助記憶装置３７から読み出された光音響信号及び反射超音波信号に基づいて、光音響画像及び超音波画像を生成する。

図２は、データ取得シーケンスを示す。図２において、モード「ＵＳ」は反射超音波の検出に対応し、モード「ＰＡ」は光音響波の検出に対応する。プローブ１１は、例えば一次元的に配列された１２８素子の超音波振動子を有している。ＡＤ変換手段２２は、一度に６４素子分の信号をサンプリング可能であるとする。超音波画像は、ＡＤ変換手段２２に接続される超音波振動子を１素子ずつずらしながら、１ラインずつ再構成を行うことで生成することする。各ラインにつき６４素子の超音波振動子で検出された反射超音波信号を再構成することで、１ライン分の画像データが得られる。なお、端部では６４素子よりも少ない数の超音波振動子で検出された反射超音波信号を再構成する。光音響画像については、全１２８素子を６４素子ずつ２つのエリアに分け、各エリアにおいて光出射と光音響波の検出とを行った後に再構成を行う。

例えば、プローブ１１の１ライン目から超音波の送信及び反射超音波検出を開始し、超音波の送信及び反射超音波の検出を行う素子（開口素子）の範囲を、１ラインずつずらしていく。３１ライン目の反射超音波の検出と３２ライン目の反射超音波の検出との間に、１つ目のエリアにおいて被検体に対する光出射及び光音響波の検出を行う。また、９５ライン目の反射超音波の検出と９６ライン目の反射超音波の検出との間に、２つ目のエリアにおいて被検体に対する光出射及び光音響波の検出を行う。このようなシーケンスで光音響波及び反射超音波の検出を行う場合、光音響波は、反射超音波の検出の合間に検出されることになる。

図３は、補助記憶装置３７に記憶される光音響データ及び反射超音波データのファイルの構成を示す。光音響データ及び反射超音波データを記憶するファイル５０は、ヘッダ５１と、データ本体５２とを含む。ヘッダ５１はファイル５０に関する各種情報が格納される部分であり、データ本体５２はバイナリデータを格納する部分である。データ本体５２には、例えば光音響データ及び反射超音波データが記憶される。データ本体５２には、複数フレーム分の光音響データ及び反射超音波データを格納することができる。データ本体５２には、各フレームについて、例えば図２に示すデータ取得シーケンスに従った並び順で、光音響信号と反射超音波信号とが格納される。

例えば、光音響信号及び反射超音波信号の１素子あたりのサンプル数は例えば２０４８サンプルであり、１サンプルあたりのデータ量は２バイトである。この場合、１素子あたりのデータ量は４ｋバイトとなる。例えば、光音響信号の１つ目のエリアのデータ（PA Area1）には、１ｃｈから６４ｃｈまでの６４素子で検出された光音響信号が格納される。光音響信号の１つ目のエリアのデータ（PA Area1）のデータサイズは、４ｋ（バイト／素子）×６４（素子）＝２５６ｋバイトとなる。

図４は、ヘッダ５１の情報例を示す。ヘッダ５１内には、光音響データ及び反射超音波データのファイル内のアドレス情報がメタ情報として記憶される。メタ情報は、各フレームの開始アドレス、フレーム内での反射超音波データの各ラインの開始アドレス、及び、フレーム内での光音響データの各エリアの開始アドレスを含む。各フレームの開始アドレスは、データ本体５２（図３）の開始アドレスからの相対アドレスで記述される。また、フレーム内の光音響データの各エリア及び反射超音波データの各ラインの開始アドレスは、フレームの開始アドレスからの相対アドレスで記述される。このようなヘッダ５１を参照することで、光音響データと反射超音波データとが混在するデータ本体５２から、光音響データと反射超音波データとを分離することができる。

図５に、ヘッダ情報の変形例を示す。ヘッダ５１ａには、光音響データ及び反射超音波データのファイル内のアドレス情報に代えて、ファイルに記憶された光音響データ及び反射音響波データのデータ構造を示す情報をメタ情報として記憶してもよい。例えばデータ記録手段３６（図１）は、光音響データ及び反射音響波データをデータブロック単位でファイルに記憶する。例えば、４ｋバイトを１つのデータブロックのサイズとし、各データブロックに、各エリアに対応した光音響信号又は各ラインに対応した反射超音波信号を記憶する。その場合、図５に示すように、データブロックのサイズと、光音響データを記憶するデータブロックのブロック番号及び反射音響波データを記憶するデータブロックのブロック番号とをメタ情報としてヘッダ５１ａに記憶すればよい。

例えば光音響信号（２つのエリア）及び反射超音波信号（１２８ライン分）のデータが、計１３０のデータブロックに記憶される。ヘッダ５１ａには、反射音響波データを記憶するデータブロックがブロック番号１，２，・・・，６４，６６，６７，・・・，１２８，１２９のデータブロックであり、光音響データを記憶するデータブロックが、ブロック番号６５，１３０のデータブロックであるという情報が記憶される。ヘッダ５１ａに含まれるメタ情報を参照することで、フレーム内のデータ構造が分かり、光音響データと反射超音波データとの分離が可能である。

例えば、光音響波及び反射超音波の検出を連続的に行い、光音響画像及び超音波画像を動画的に画像表示手段１４に表示する。ユーザは、任意のタイミングで、コンソールを操作することなどにより、データ保存開始を指示する。データ保存開始が指示されると、データ記録手段３６は、光音響信号及び反射超音波信号のサンプリングデータを、補助記憶装置３７に記憶していく。データ記録手段３６は、ユーザがデータ保存終了を指示すると、光音響データ及び反射超音波データの記憶位置を示すメタ情報を生成し、生成したメタ情報をファイルヘッダに記憶する。あるいは、ファイルサイズが所定のサイズとなるごとにメタ情報を生成してファイルヘッダに付加し、新たなファイルを作成してもよい。

本実施形態では、光音響信号と反射超音波信号とを補助記憶装置３７に記憶する。また、光音響信号と反射超音波信号の位置を示す情報を含むメタ情報をファイルのヘッダに記憶する。ファイルのデータ本体部分に光音響信号と反射超音波信号とが混在する場合でも、ヘッダを参照することで両者の分離が可能であり、補助記憶装置に記憶された光音響信号及び反射超音波信号の後の利用が可能となる。

また、本実施形態では、画像表示手段１４に表示される画像を補助記憶装置３７に記憶するのではなく、プローブ１１から出力された光音響信号及び反射超音波信号を補助記憶装置３７に記憶する。画像生成元となる光音響信号と反射超音波信号とを補助記憶装置３７に記憶することで、光音響波と反射超音波の検出時に表示していた画像だけでなく、超音波画像と光音響画像の組み合わせで自由に表示を切り替えることが可能であり、光音響画像の単独表示、超音波画像の単独表示、両者の重畳表示などを任意に切り替えて画像表示を行うことができる。

次いで、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態の音響波計測装置の構成は、図１に示す第１実施形態の音響波計測装置１０の構成と同様である。第１実施形態では、データ記録手段３６は、データ取得シーケンスに従って順序で光音響データ及び反射超音波データを補助記憶装置３７に記憶した。本実施形態では、データ記録手段３６が、光音響データと反射音響波データとを同一ファイル内でブロックを分けて記憶する。その他の点は第１実施形態と同様でよい。

図６は、本実施形態において補助記憶装置３７に記憶される光音響データ及び反射超音波データのファイルの構成を示す。ファイル５５は、ヘッダ５６と光音響データブロック５７と反射超音波データブロック５８とを有する。光音響データブロック５７と反射超音波データブロック５８とが、ファイル５５のデータ本体部分になる。ファイル５５には、例えば１００フレーム分の光音響データ及び反射超音波データが格納される。光音響波及び反射超音波は、例えば図２に示すデータ取得シーケンスで検出される。データ記録手段３６は、補助記憶装置３７への光音響データ及び反射超音波データの記憶に際して、ファイル内で光音響データ及び反射超音波データがそれぞれ連続して並ぶように、データを並び替える。データ記録手段３６は、例えば一時的に、光音響データ及び反射超音波データを、図３に示したものと同様に両者が混在する形で補助記憶装置３７に記憶し、記録終了後にデータの並び替えを行ってもよい。

図７は、ヘッダ５６の情報例を示す。ヘッダ５６には、光音響データの開始アドレス、反射超音波データの開始アドレス、１ライン又は１エリアのデータサイズ、及び総フレーム数がメタ情報として記憶される。光音響データ及び反射超音波データの開始アドレスは、ヘッダ５６を除くデータ本体部分の開始アドレスからの相対アドレスで記述される。このようなヘッダ５６を参照することで、ファイル５５（図６）から、光音響データと反射超音波データとを分離することができる。

本実施形態では、光音響データと反射超音波データとを同一ファイル内でブロックを分けて記憶する。この場合、例えば光音響画像又は反射超音波画像を単独表示するときに、複数フレーム分の光音響データ又は反射超音波データを連続データとして読み出すことができ、読み出し時間を短縮できる。その他の効果は第１実施形態と同様である。

続いて、本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態の音響波計測装置の構成は、図１に示す第１実施形態の音響波計測装置の構成と同様である。第１実施形態及び第２実施形態では、光音響データと反射超音波データとを同一のファイルに記憶した。本実施形態では、光音響データと反射超音波データとを、ファイルを分けて記憶する。また、メタ情報を、光音響データを記憶するファイルと反射超音波データを記憶するファイルとに関連付けて記憶する。

図８は、本実施形態において補助記憶装置３７に記憶される光音響データのファイル及び反射超音波データのファイルを示す。ファイル６０は光音響データを記憶するファイルであり、ファイル６３は反射超音波データを記憶するファイルである。光音響波及び反射超音波は、例えば図２に示すデータ取得シーケンスで検出される。ファイル６０は、ヘッダ６１とデータ本体６２とを含む。ヘッダ６１はメタ情報を含む。データ本体６２には、各フレームにつき、２つのエリアに対応する光音響データが記憶される。ファイル６３は、ヘッダ６４とデータ本体６５とを含む。ヘッダ６４はメタ情報を含む。データ本体６５には、各フレームにつき、１２８ライン分の反射超音波データが記憶される。

図９は、ヘッダ６１及び６４の情報例を示す。ヘッダ６１には、ペアとなる反射超音波データを記憶するファイル６３の識別情報がメタ情報として記憶される。また、ヘッダ６４には、ペアとなる光音響データを記憶するファイル６０の識別情報がメタ情報として記憶される。ファイルの識別情報には、例えばファイル名を用いることができる。ヘッダ６１には、１エリアの光音響データのデータサイズ、各フレームの開始アドレスなどが含まれる。また、ヘッダ６４には、１ラインの反射超音波データのデータサイズ、各フレームの開始アドレスなどが含まれる。開始アドレスは、データ本体６２及び６５の開始アドレスからの相対アドレスで記述される。

ここで、各フレームにおいて、光音響波と反射超音波との双方を常に検出するとは限らない。例えば、光音響画像と超音波画像のフレームレートが異なり、反射超音波を２フレーム分検出する間に、光音響波を１フレーム分検出する場合もある。また、一時的に光音響波の検出を停止し、反射超音波のみを検出することもあり得る。光音響波と反射超音波とのフレーム間の対応関係がわかるように、ヘッダ６１及び６４に、光音響波と反射超音波とのフレーム間の対応関係を示す情報を含めておくことが好ましい。

例えば、光音響データを記憶するファイル６０のヘッダ６１に、光音響データの１フレーム目が反射超音波データの１フレーム目に対応し、光音響データの２フレーム目が反射超音波データの３フレーム目に対応するという情報を記憶しておく。反射超音波データを記憶するファイル６３のヘッダ６４には、反射超音波データの１フレーム目が光音響データの１フレーム目に対応し、反射超音波データの２フレーム目は対応する光音響データがなく、反射超音波データの３フレーム目は光音響データの２フレーム目に対応するという情報を記憶しておく。このような情報を参照することで、同じフレームの光音響画像と反射超音波画像とを、重ねて、並べて、又は切り替えて表示することができる。第１実施形態や第２実施形態においても、同様に、メタ情報にフレーム間の対応関係を示す情報を含めてもよい。

本実施形態では、光音響データと反射超音波データとを別個のファイルに記憶する。メタ情報に、対応するファイルの識別情報を含ませることで、光音響データを記憶するファイルと、反射超音波データを記憶するファイルとを対応させることができる。また、メタ情報にフレーム間の対応関係を含ませることで、対応するフレームの画像を重ねて、切り替えて、又は並べて表示することができる。その他の効果は第１実施形態又は第２実施形態と同様である。

引き続き、本発明の第４実施形態を説明する。図１０は、本発明の第４実施形態の音響波計測装置を示す。第１実施形態から第３実施形態では、データ記録手段３６は、プローブ１１から出力された光音響信号及び反射超音波信号のサンプリングデータを、光音響データ及び反射超音波データとして補助記憶装置３７に記憶した。本実施形態では、音響波計測装置１０ａは、光音響信号に基づいて生成された光音響画像を光音響データとして補助記憶装置３７に記憶し、反射音響波信号に基づいて生成された反射音響波画像を反射超音波データとして補助記憶装置３７に記憶する。

データ記録手段３６は、光音響画像再構成手段２５によって再構成され、検波・対数変換手段２６によって検波・対数変換処理が施された光音響信号（光音響画像）を、光音響データとして補助記憶装置３７に記憶する。補助記憶装置３７に記憶される光音響データは、検波・対数変換後の画像データには限定されず、光音響画像再構成手段２５によって再構成された光音響信号（光音響画像）を、補助記憶装置３７に記憶することとしてもよい。あるいは、光音響画像構築手段２７が生成した光音響画像を光音響データとして補助記憶装置３７に記憶してもよい。

また、データ記録手段３６は、超音波画像再構成手段２８によって再構成され、検波・対数変換手段２９によって検波・対数変換処理が施された反射超音波信号（超音波画像）を、反射超音波データとして補助記憶装置３７に記憶する。補助記憶装置３７に記憶される反射超音波データは、検波・対数変換後の画像データには限定されず、超音波画像再構成手段２８によって再構成された反射超音波信号（超音波画像）を、補助記憶装置３７に記憶することとしてもよい。あるいは、超音波画像構築手段３０が生成した超音波画像を反射超音波データとして補助記憶装置３７に記憶してもよい。

本実施形態において、光音響画像と反射超音波画像とは、第１実施形態と同様に同一のファイルに混在する形で補助記憶装置３７に記憶してもよいし、第２実施形態と同様に同一のファイルにブロックを分けて記憶してもよい。あるいは、第３実施形態と同様に、ファイルを分けて補助記憶装置３７に記憶してもよい。また、望ましくは光音響画像、反射超音波画像、及びヘッダはＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and communications in Medicine）形式で記憶される。

データ記録手段３６は、補助記憶装置３７から光音響画像及び超音波画像を読み出すデータ読出手段を兼ねる。また、データ記録手段３６は、メタ情報を参照して光音響画像と超音波画像とを分離するデータ分離手段を兼ねる。データ記録手段３６は、読み出した光音響画像（検波・対数変換後）を光音響画像構築手段２７に渡す。また、読み出した超音波画像（検波・対数変換後）を超音波画像構築手段３０に渡す。光音響画像構築手段２７が生成した光音響画像及び超音波画像構築手段３０が生成した超音波画像は、画像合成手段３１を経て、画像表示手段１４上に表示される。図１０に示す例のように、光音響画像構築手段２７及び超音波画像構築手段３０による画像生成の前のデータを補助記憶装置３７に記憶する場合は、画像データの読み出し後に、光音響画像と超音波画像のそれぞれにおいて表示輝度やコントラストの調整を個別に行うことができる。

本実施形態では、音響波計測装置１０ａは、光音響画像及び反射超音波画像の画像データを補助記憶装置３７に記憶する。本実施形態では、特に反射超音波について、各ラインにつき６４素子分の反射超音波信号を記憶する場合に比べて、補助記憶装置３７に記憶するデータの量を削減できる。また、データ再生時に少なくとも再構成を行う必要がないため、補助記憶装置３７からデータを読み出して画像表示を行う際の処理負荷を軽減できる。その他の効果は、第１実施形態、第２実施形態、又は第３実施形態と同様である。

なお、上記各実施形態では、音響波計測装置が、光音響波及び反射超音波の検出、検出された光音響波及び反射超音波に基づくデータの補助記憶装置３７への記憶、及び、光音響画像及び超音波画像の生成と表示を行うことについて説明したが、音響波計測装置から画像生成と表示を行う部分を省いてもよい。つまり、音響波計測装置は、音響波の検出とデータの記憶とを行えばよく、音響波計測装置において画像の生成と表示は必須ではない。また、音響波計測装置において、音響波の検出とデータの記憶とを行う部分を省き、補助記憶装置３７から光音響データと反射超音波データとを読み出し、画像生成と表示を行う構成（音響波画像再生装置）としてもよい。

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、本発明の音響波計測装置、音響波画像再生装置、データ保存方法、及び音響は画像再生方法は、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。

１０：音響波計測装置
１１：プローブ
１２：超音波ユニット
１３：光源
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：光音響画像再構成手段
２６：検波・対数変換手段
２７：光音響画像構築手段
２８：超音波画像再構成手段
２９：検波・対数変換手段
３０：超音波画像構築手段
３１：画像合成手段
３２：トリガ制御回路
３３：サンプリング制御回路
３４：制御手段
３５：送信制御回路
３６：データ記録手段
３７：補助記憶装置
３８：Ｑスイッチ
３９：フラッシュランプ
５０、５５、６０、６３：ファイル
５１、５６、６１、６４：ヘッダ
５２、６２、６５：データ本体
５７：光音響データブロック
５８：反射超音波データブロック

Claims (20)

1. 被検体に対する光出射に起因して被検体内で発生した光音響波、及び被検体内に送信された音響波に対する反射音響波を検出する音響波検出手段と、
   検出された光音響波に基づく光音響データ及び検出された反射音響波に基づく反射音響波データを補助記憶装置に記憶し、該記憶した光音響データと反射音響波データの記憶位置を示す情報を含むメタ情報を、前記光音響データ及び反射音響波データに関連付けて補助記憶装置に記憶するデータ記録手段とを備えたことを特徴とする音響波計測装置。
2. 前記データ記録手段が、前記メタ情報を前記光音響データ及び反射音響波データを記憶するファイルのヘッダに記録する請求項１に記載の音響波計測装置。
3. 前記データ記録手段が、前記光音響データと前記反射音響波データとを同一のファイル内に記憶する請求項１又は２に記載の音響波計測装置。
4. 前記データ記録手段が、前記光音響データと前記反射音響波データとをファイル内でブロックを分けて記憶する請求項３に記載の音響波計測装置。
5. 前記光音響データ及び反射音響波データの記憶位置を示す情報が、ファイル内のアドレス情報を含む請求項３又は４に記載の音響波計測装置。
6. 前記メタ情報が、前記記憶された前記光音響データ及び反射音響波データのデータ構造を示す情報を含む請求項３又は４に記載の音響波計測装置。
7. 前記データ記録手段が、前記光音響データ及び反射音響波データをデータブロック単位でファイルに記憶し、前記データ構造を示す情報が、データブロックのサイズと、前記光音響データを記憶するデータブロックのブロック番号及び前記反射音響波データを記憶するデータブロックのブロック番号とを含む請求項６に記載の音響波計測装置。
8. 前記データ記録手段が、前記光音響データと前記反射音響波データとを、ファイルを分けて記憶し、前記メタ情報を、前記光音響データを記憶するファイルと前記反射音響波データを記憶するファイルとに関連付けて記憶する請求項１又は２に記載の音響波計測装置。
9. 前記光音響データを記憶するファイルに関連付けて記憶されるメタ情報が、前記反射音響波データを記憶するファイルの識別情報を含み、前記反射音響波データを記憶するファイルに関連付けて記憶されるメタ情報が、前記光音響データを記憶するファイルの識別情報を含む請求項８に記載の音響波計測装置。
10. 前記メタ情報が、前記光音響データと前記反射音響波データのフレーム間の対応関係を示す情報を更に含む請求項１から９何れか１項に記載の音響波計測装置。
11. 前記光音響データ及び前記反射音響波データがＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and communications in Medicine）形式で記憶される請求項１から１０何れか１項に記載の音響波計測装置。
12. 前記メタ情報が、ＤＩＣＯＭヘッダに記憶される請求項１１に記載の音響波計測装置。
13. 前記光音響データが前記光音響波の検出信号であり、前記反射音響波データが前記反射音響波の検出信号である請求項１から１２何れか１項に記載の音響波計測装置。
14. 前記補助記憶装置から前記光音響波の検出信号及び前記反射音響波の検出信号を読み出すデータ読出手段と、
    前記メタ情報を参照して前記光音響波の検出信号と前記反射音響波の検出信号とを分離するデータ分離手段と、
    前記光音響波の検出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、
    前記反射音響波の検出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と、
    前記光音響画像及び前記反射音響波画像の少なくとも一方を表示装置上に表示する表示制御手段とを更に備えた請求項１３に記載の音響波計測装置。
15. 前記光音響データが前記光音響波の検出信号に基づいて生成された光音響画像であり、前記反射音響波データが前記反射音響波の検出信号に基づいて生成された反射音響波画像である請求項１から１２何れか１項に記載の音響波計測装置。
16. 前記補助記憶装置から前記光音響画像及び前記反射音響波画像を読み出すデータ読出手段と
    前記メタ情報を参照して前記光音響画像と前記反射音響波画像とを分離するデータ分離手段と、
    前記読み出された光音響画像及び反射音響波画像の少なくとも一方を表示装置上に表示する表示制御手段とを更に備えた請求項１５に記載の音響波計測装置。
17. 前記表示制御手段が、前記光音響画像及び前記反射音響画像とを、重ねて、並べて、又は切り替えて表示する請求項１４又は１６に記載の音響波計測装置。
18. 光音響データ及び反射音響波データを記憶する補助記憶装置から、光音響データ及び反射音響波データを読み出すデータ読出手段と、
    前記補助記憶装置に記憶された光音響データと反射音響波データの記憶位置を示す情報を含み、前記光音響データ及び前記反射音響波データに関連付けて補助記憶装置に記憶されたメタ情報に基づいて、前記読み出された光音響データ及び反射音響波データを分離するデータ分離手段と、
    前記光音響データ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、
    前記反射音響波データ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と、
    前記光音響画像及び前記反射音響波画像の少なくとも一方を表示装置上に表示する表示制御手段とを備えたことを特徴とする音響波画像再生装置。
19. 被検体に対する光出射に起因して被検体内で発生した光音響波を検出するステップと、
    被検体内に送信された音響波に対する反射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く光音響データ及び検出された反射音響波に基づく反射音響波データを補助記憶装置に記憶するステップと、
    記憶された光音響データと反射音響波データの記憶位置を示す情報を含むメタ情報を、前記光音響データ及び反射音響波データに関連付けて補助記憶装置に記録するステップとを有するデータ保存方法。
20. 光音響データ及び反射音響波データを記憶する補助記憶装置から、光音響データ及び反射音響波データを読み出すステップと、
    前記補助記憶装置に記憶された光音響データと反射音響波データの記憶位置を示す情報を含み、前記光音響データ及び前記反射音響波データに関連付けて補助記憶装置に記憶されたメタ情報を参照して、前記読み出された光音響データ及び反射音響波データを分離するステップと、
    前記光音響データに基づいて光音響画像を生成するステップと、
    前記反射音響波データに基づいて反射音響波画像を生成するステップと、
    前記光音響画像及び前記反射音響波画像の少なくとも一方を表示装置上に表示するステップとを有する音響波画像再生方法。

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