JP2016049212A - 光音響画像化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作性の向上及び小型化が図られ、光を所望の箇所に効率良く導くことが可能な光音響画像化装置を提供する。【解決手段】光音響画像化装置は光を吸収することにより被検体Ｂから発生する光音響波を検出する超音波プローブ２０と、超音波プローブ２０の検出信号に基づいて画素毎に輝度値を有した光音響画像を生成する画像生成部と、超音波プローブ２０に隣接して設けられて被検体Ｂに対して光を照射する複数の光放出半導体素子であるＬＥＤ素子が配置された光照射部２０３Ａ，Ｂと、光照射部２０３Ａ，Ｂの光の照射方向の変更が可能な照射方向可変部６０と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は光音響画像化装置に関する。

従来、被検体としての生体に対して光を照射することによりその生体の内部で発生する光音響波を利用して生体の断層画像を得る光音響画像化装置が提案されている。このような従来の光音響画像化装置が例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載された従来の光音響画像化装置はレーザ光源が出射したパルスレーザ光を生体に対して照射する。生体では生体組織がパルス光を吸収し、断熱膨張により弾性波である光音響波が発生する。光音響画像化装置はこの光音響波から生体組織の組成の違いを検出し、画像化する。例えば、光音響画像化装置はヘモグロビンの量や酸化度、脂質量等の違いによって変化する光吸収率に応じて発生する弾性波である光音響波を検出し、断層画像を生成することができる。

特開２０１３−７５０００号公報

しかしながら、従来の光音響画像化装置のように光源として固体レーザを利用する場合、装置が大型化するとともに複雑な構成になることが懸念された。例えば、固体レーザは光源を光音響波の検出部である超音波プローブ付近に配置することができないので、光ファイバーや導光体を利用してその光を導く必要があった。これにより、光ファイバーが邪魔になったり、超音波プローブの操作性が悪くなったりするといった課題があった。

これらの課題を解決するために、光源として光放出半導体素子（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）素子）を利用することが考えられる。しかしながら、光放出半導体素子はその出力が固体レーザと比較して極めて小さいため、被検体に光音響波を発生させるに十分な光を得ることが困難になる虞があった。したがって、光放出半導体素子のように光の出力が比較的小さい光源を用いる場合、光を所望の箇所に効率良く導く必要があるといった課題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、操作性の向上及び小型化が図られ、光を所望の箇所に効率良く導くことが可能な光音響画像化装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の光音響画像化装置は、光を吸収することにより被検体から発生する光音響波を検出する検出部と、前記検出部の検出信号に基づいて画素毎に輝度値を有した光音響画像を生成する画像生成部と、前記検出部に隣接して設けられて被検体に対して光を照射する複数の光放出半導体素子が配置された光照射部と、前記光照射部の光の照射方向の変更が可能な照射方向可変部と、を備える。

この構成によれば、光音響画像化装置は光源が例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）素子などといった光放出半導体素子からなるので、光照射部が小型化され、検出部の操作の妨げとなる虞がある光ファイバー等を必要としない。そして、光照射部が検出部に隣接して設けられるので、被検体の表面近くに光照射面が配置される。さらに、照射方向可変部によって光照射部の光が所望の箇所に効率良く導かれる。

また、上記構成の光音響画像化装置が、前記光音響画像を表示する画像表示部と、前記画像表示部が表示する画像に対して所望の位置を設定するための操作部と、を備え、前記操作部によって前記光照射部の光の照射方向が変更されるように前記照射方向可変部の動作を制御する。

この構成によれば、例えばユーザが操作部を用いて所望の位置を指示すると自動的にその位置に向かって光照射部の光が照射される。したがって、光音響画像化装置の操作性が向上し、さらに被検体の注目箇所の視認性が向上する。

また、上記構成の光音響画像化装置が、前記検出部から個体識別情報を取得する個体情報取得部を備え、前記個体識別情報に基づいて前記照射方向可変部の動作を制御する。

この構成によれば、例えば検出部の形状や大きさなどに基づいて光の照射方向が変更される。したがって、例えば用途などに応じて検出部を交換した場合であっても、光照射部の光が所望の箇所に導かれる。

また、上記構成の光音響画像化装置において、前記照射方向可変部が、予め設定した所定範囲で前記光照射部の光の照射方向を揺動変位させる。

この構成によれば、被検体に対する光の照射方向を所定範囲で往復移動させている最中に、光音響画像に映る光吸収体に関して同一画素の輝度値に高低が現れる可能性がある。したがって、ユーザが光音響画像を見ながら最も高い輝度値が得られる位置で照射方向可変部の動作を停止させて光の照射方向を設定することにより、良好な光音響画像を得ることができる。なお、光音響画像における最も高い輝度値は、例えば光音響画像に映る光吸収体の近辺の注目箇所の輝度値が最も高くなるときで判断しても良いし、光音響画像全体の平均輝度値が最も高くなるときで判断しても良い。

また、上記構成の光音響画像化装置において、前記画像生成部が、前記光音響画像の画素毎の輝度値の高低を識別し、最も高い輝度値が得られる位置で前記照射方向可変部による光の照射方向の揺動変位を停止させる。

この構成によれば、例えば光音響画像において最も高い輝度値が得られる位置について光音響画像に映る光吸収体の近辺の注目箇所の輝度値が最も高くなるときを条件として設定しておくことで、良好な光音響画像を自動的に得ることができる。

また、上記構成の光音響画像化装置は、前記光放出半導体素子が発光ダイオード素子または半導体レーザ素子または有機発光ダイオード素子により構成される。

本発明の構成によれば、操作性の向上及び小型化が図られ、光を所望の箇所に効率良く導くことが可能な光音響画像化装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の光音響画像化装置の概略外観図である。 本発明の第１実施形態の光音響画像化装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の光音響画像化装置の超音波プローブの概略正面図である。 本発明の第１実施形態の光音響画像化装置の超音波プローブの概略側面図である。 本発明の第１実施形態の光音響画像化装置による光照射の一例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態の光音響画像化装置の照射方向可変部の概略側面図である。 本発明の第１実施形態の光音響画像化装置の照射方向可変部を用いた光照射の一例を示す概略図である。 本発明の第２実施形態の光音響画像化装置の照射方向可変部の概略側面図である。 本発明の第３実施形態の光音響画像化装置による照射方向変更動作を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態の光音響画像化装置で得られる光音響画像の一例を示す概略図である。 本発明の第３実施形態の光音響画像化装置で得られる光音響画像の一例を示す概略図である。 本発明の第４実施形態の光音響画像化装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態の光音響画像化装置による照射方向変更動作を示すフローチャートである。 本発明の第５実施形態の光音響画像化装置による光照射の一例を示す概略図である。 本発明の第５実施形態の光音響画像化装置による光照射の一例を示す概略図である。 本発明の第５実施形態の光音響画像化装置による光照射の一例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図１６に基づき説明する。

＜第１実施形態＞
最初に、本発明の第１実施形態の光音響画像化装置について、図１〜図４を用いて説明する。図１は光音響画像化装置の概略外観図であり、図２は光音響画像化装置の構成を示すブロック図である。図３及び図４は光音響画像化装置の超音波プローブの概略正面図及び側面図である。なお、図３及び図４では照射方向可変部の描画を省略している。また、超音波プローブの説明においては、図３における左右方向をＸ方向とし、上下方向をＹ方向とし、紙面奥行き方向をＺ方向として説明する。

光音響画像化装置１は、図１及び図２に示すように超音波プローブ２０、画像生成部３０、画像表示部４０、操作部５０及び照射方向可変部６０を備える。画像生成部３０、画像表示部４０及び操作部５０は本体筐体２に配置され、超音波プローブ２０及び照射方向可変部６０は本体筐体２に対して離隔されて設けられる。

超音波プローブ２０は通信ケーブル３を介して本体筐体２に接続される。超音波プローブ２０は駆動電源部２０１、光源駆動部２０２、光照射部２０３及び音響電気変換部２０４を備える。

駆動電源部２０１は光源駆動部２０２に対して電力を供給する。光源駆動部２０２は光源駆動回路２０２ａを備え、光照射部２０３の光源２０３ｃを駆動する。

光照射部２０３は、図３及び図４に示すように超音波プローブ本体２０ａを挟んで超音波プローブ２０の正面側及び背面側の２箇所に配置される。図４に示すように、２箇所の光照射部２０３Ａ、２０３Ｂは超音波プローブ本体２０ａに対して離隔されて設けられるが、照射方向可変部６０によって超音波プローブ本体２０ａに接続される（図６及び図７参照）。なお、光照射部２０３に関して、この説明において特に限定する場合を除き、「Ａ」、「Ｂ」の識別符号の記載を省略することがある。

２箇所の光照射部２０３は各々、複数の光放出半導体素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）素子からなる光源２０３ｃを備える。超音波プローブ２０の音響電気変換部２０４の箇所を生体である被検体Ｂに接触させたとき、光源２０３ｃはその光照射面が被検体Ｂの表面と対向して近接するよう配置される。

光源駆動部２０２の光源駆動回路２０２ａは２個の光源２０３ｃに対応して２個設けられる。これにより、光源駆動回路２０２ａは２個の光源２０３ｃ各々に対して個別に異なる波長の光を出射するように駆動することができる。なお、光源２０３ｃはパルス光を出射する。

光源２０３ｃが出射した光を集める集光レンズや、このレンズが集めた光を被検体Ｂに導くための導光部材を設けても良い（いずれも不図示）。光照射部２０３の光源はＬＥＤ素子に限定されるわけではなく、例えば半導体レーザ素子を用いても良い。光照射部２０３の光源として半導体レーザ素子を用いる場合、半導体レーザ素子を超音波プローブ２０の外部に配置し、光照射部２０３までレーザ光を導く光ファイバーを設けても良い。また、光源として有機発光ダイオード素子を用いても良い。

光源として発光ダイオード素子、半導体レーザ素子または有機発光ダイオード素子を利用すれば、光源を超音波プローブ付近に配置することができ、被検体に対する光の出力を高めつつ、超音波プローブの操作性の向上を図ることができる。

音響電気変換部２０４は超音波プローブ本体２０ａの、２箇所の光照射部２０３で挟まれた部分に配置される。音響電気変換部２０４は図３におけるＹ方向に並んだ複数の超音波振動素子２０４ａを備える。超音波振動素子２０４ａは電圧を印加することにより振動して超音波を発生するとともに振動（超音波）が加わることにより電圧を発生する圧電素子からなる。音響電気変換部２０４と被検体Ｂの表面との間には音響インピーダンスの差を調整する調整層（不図示）が介在する。この調整層は超音波振動素子２０４ａから発生した超音波を被検体Ｂの内部に効率良く伝播し、且つ被検体Ｂの内部から発生した超音波（光音響波も含む）を超音波振動素子２０４ａに効率良く伝播する機能を有する。

光照射部２０３から出射されたパルス光は被検体Ｂの内部に散乱しながら入射され、被検体Ｂの内部の光吸収体Ｂ１により吸収される。光吸収体Ｂ１が光を吸収すると、断熱膨張により弾性波である光音響波（超音波）が発生する。発生した光音響波は被検体Ｂの内部を伝播し、超音波振動素子２０４ａにより電圧信号に変換される。このようにして、超音波プローブ２０は被検体Ｂから発生する光音響波を検出する検出部として機能し、被検体Ｂから断層画像に係る情報を取得する。

また、超音波振動素子２０４ａは超音波を発生して被検体Ｂの内部へ超音波を送り、被検体Ｂの内部で反射された超音波を受信して電圧信号に変換することも可能である。すなわち、本実施形態の光音響画像化装置１は光音響波の画像化に加えて、超音波の画像化も可能である。

画像生成部３０は受信回路３０１、Ａ／Ｄコンバータ３０２、受信メモリ３０３、データ処理部３０４、光音響画像再構成部３０５、検波・対数コンバータ３０６、光音響画像構築部３０７、超音波画像再構成部３０８、検波・対数コンバータ３０９、超音波画像構築部３１０、画像合成部３１１、制御部３１２、送信制御回路３１３及び画像メモリ３１４を備える。

受信回路３０１は複数の超音波振動素子２０４ａから一部の超音波振動素子２０４ａを選択し、選択した超音波振動素子２０４ａについて電圧信号（検出信号）を増幅する処理を行う。

光音響画像を生成する場合、例えば複数の超音波振動素子２０４ａを図３におけるＹ方向に隣接する２つの領域に分割し、１回目の光照射のときはそのうち１つの領域を選択し、２回目の光照射のときに残りの１つの領域を選択する。また、超音波画像を生成する場合、例えば複数の超音波振動素子２０４ａのうち一部の隣接する超音波振動素子２０４ａからなるグループを切替えながら超音波を発生させ（所謂リニア電子スキャン）、受信回路３０１でも上記グループを切替えながら選択する。

Ａ／Ｄコンバータ３０２は受信回路３０１が増幅した後の検出信号をデジタル信号に変換する。受信メモリ３０３はＡ／Ｄコンバータ３０２から受信したデジタル信号を保存する。データ処理部３０４は受信メモリ３０３に保存された信号を光音響画像再構成部３０５または超音波画像再構成部３０８へ振り分ける機能を有する。

光音響画像再構成部３０５は光音響波の検出信号に基づき位相整合加算処理を行い、光音響波のデータを再構成する。検波・対数コンバータ３０６は再構成された光音響波のデータについて対数圧縮処理及び包絡線検波処理を行う。光音響画像構築部３０７は検波・対数コンバータ３０６によって処理された後のデータを画素毎に輝度値データに変換する。すなわち、光音響波の振幅の大きさに応じて、図３におけるＸＹ平面上の画素毎に輝度値データとして光音響画像データ（グレースケール）が生成される。

一方、超音波画像再構成部３０８は超音波の検出信号に基づき位相整合加算処理を行い、超音波のデータを再構成する。検波・対数コンバータ３０９は再構成された超音波のデータについて対数圧縮処理及び包絡線検波処理を行う。超音波画像構築部３１０は検波・対数コンバータ３０９によって処理された後のデータを画素毎に輝度値データに変換する。すなわち、反射波である超音波の振幅の大きさに応じて、図３におけるＸＹ平面上の画素毎に輝度値データとして超音波画像データ（グレースケール）が生成される。このような超音波送受信による断層画像表示は一般的にＢモード表示と呼ばれる。

画像合成部３１１は上記光音響画像データと上記超音波画像データを合成し、合成画像データを生成する。画像合成については光音響画像と超音波画像とを重畳させても良いし、光音響画像と超音波画像とを並べても良い。画像合成部３１１は光音響画像データ、超音波画像データ及び合成画像データ（重畳画像データ）を画像表示部４０に出力する。なお、生成した画像データを画像メモリ３１４に保存することもできる。

制御部３１２は光源駆動部２０２に波長制御信号を送信する。光源駆動部２０２は波長制御信号を受信すると、２個の光源２０３ｃのいずれか一方を選択する。また、制御部３１２は光源駆動部２０２に光トリガー信号を送信する。光源駆動部２０２は光トリガー信号を受信すると、選択した光源２０３ｃのいずれかに駆動信号を送信する。

送信制御回路３１３は制御部３１２からの指示により、音響電気変換部２０４に駆動信号を送信して超音波を発生させる。なお、制御部３１２は他にも受信回路３０１等の構成要素を制御する。

ここで、前述のように２個の光源２０３ｃ各々は互いに異なる波長の光を出射することができる。波長の設定に関しては画像化の対象にとって吸収率の高い波長を選択すれば良い。例えば、一方の光源２０３ｃの波長を血液中の酸化ヘモグロビンに対する吸収率が高い７６０ｎｍとし、他方の光源２０３ｃの波長を血液中の還元ヘモグロビンに対する吸収率が高い８５０ｎｍとすれば良い。この場合、例えば一方の光源２０３ｃを発光させて被検体Ｂに７６０ｎｍの波長の光を照射すると、被検体Ｂの内部の動脈血管や腫瘍等に含まれる血液中の酸化ヘモグロビンに光が吸収されることで光音響波が発生し、光音響画像構築部３０７において動脈血管や腫瘍等を含む光音響画像が生成される。

画像表示部４０は画像合成部３１１が出力した光音響画像データ、超音波画像データ及び合成画像データ（重畳画像データ）に基づき画像を表示する。

操作部５０は複数の入力キーを備えるとともにユーザからの操作入力を受け付け、その情報を制御部３１２に送信する。操作部５０を用いることにより画像生成部３０に対して動作指令を入力したり、画像表示部４０に表示される画像に対して操作を行ったりすることが可能である。

照射方向可変部６０は超音波プローブ本体２０ａの外側に配置され、超音波プローブ本体２０ａに２箇所の光照射部２０３を接続させる。照射方向可変部６０は光照射部２０３の姿勢を変更することで光の照射方向の変更が可能である。

続いて、照射方向可変部６０の詳細な構成について、図５〜図７を用いて説明する。図５は光音響画像化装置１による光照射の一例を示す概略図であって、光の照射方向を変更する前の状態を示すものである。なお、図５では照射方向可変部６０の描画を省略している。図６は照射方向可変部６０の概略側面図である。図７は照射方向可変部６０を用いた光照射の一例を示す概略図であって、光の照射方向を変更した後の状態を示すものである。

超音波プローブ本体２０ａの側方に配置された２箇所の光照射部２０３を用いて被検体Ｂに向けて光を照射すると、通常図５に示す状態となる。図５に描画した網掛け部が光の照射領域Ｌａであり、２本の二点鎖線の間の領域が光音響波検出領域Ｐｄである。光照射部２０３の光照射面が被検体Ｂの表面に対してほぼ平行をなして近接するので、光音響波検出領域Ｐｄには効果的に光が当たっていない。例えば、被検体Ｂの光吸収体Ｂ２は２箇所の光照射部２０３各々が照射する光の照射領域Ｌａの中央部分から幾分隔たりがあり、十分な光が届いていないので、光音響波が比較的弱くなる虞がある。さらに、被検体Ｂの光吸収体Ｂ３には光がほとんど届いておらず、光音響波を発生しない虞がある。

そこで、光音響画像化装置１では照射方向可変部６０を用いて、光の照射方向を変更することが可能である。

照射方向可変部６０は、図６に示すように支持板６０１、モータ６０２、駆動ギア６０３、従動ギア６０４、連動ベルト６０５、プーリ６０６及び誘導板６０７を備える。なお、支持板６０１及び誘導板６０７は超音波プローブ本体２０ａの図６におけるＹ方向手前側及び奥側の両方に配置されるが、モータ６０２、駆動ギア６０３、従動ギア６０４、連動ベルト６０５及びプーリ６０６は超音波プローブ本体２０ａの図６におけるＹ方向手前側のみに配置される。

支持板６０１は超音波プローブ本体２０ａを挟んで２箇所の光照射部２０３Ａ、２０３Ｂを連結するように図６におけるＺ方向に延び、そのほぼ中央部で超音波プローブ本体２０ａに固定される。光照射部２０３Ａ、２０３Ｂ各々は支軸２０３ｄを介して回転可能に支持板６０１に支持される。なお、光照射部２０３Ａ、２０３Ｂ各々が有する支軸２０３ｄは図６におけるＹ方向に沿って延びる。

また、超音波プローブ本体２０ａの図６におけるＹ方向手前側の支持板６０１にはモータ６０２、駆動ギア６０３、従動ギア６０４、プーリ６０５及び連動ベルト６０６が設けられる。

モータ６０２は画像生成部３０の制御部３１２などによる制御で回転駆動する。モータ６０２は例えばステッピングモータからなる。モータ６０２はその軸部の先端に取り付けられた駆動ギア６０３を回転させる。

駆動ギア６０３には複数の従動ギア６０４Ａ、６０４Ｂ、６０４Ｃが連結される。光の照射方向を微小に変更するために、複数の従動ギア６０４Ａ、６０４Ｂ、６０４Ｃはモータ６０２の回転を効果的に減速する構成であることが望ましく、図６に示した個数や大きさ、配置に限定されるわけではない。従動ギア６０４Ｂはモータ６０２に対して近方の光照射部２０３Ａの支軸２０３ｄに取り付けられ、その支軸２０３ｄを中心として光照射部２０３Ａを図６におけるＸＺ平面内で回転させる。

モータ６０２から最も離隔して従動ギア６０４Ｂに連結する従動ギア６０４Ｃには軸線を一致させたプーリ６０５Ａが接合される。なお、従動ギア６０４Ｂ及び従動ギア６０４Ｃはともに同じ大きさ及び同じ歯数のギアからなる。プーリ６０５Ｂはモータ６０２に対して遠方の光照射部２０３Ｂの支軸２０３ｄに取り付けられ、その支軸２０３ｄを中心として光照射部２０３Ｂを図６におけるＸＺ平面内で回転させる。プーリ６０５Ａ及びプーリ６０５Ｂはともに同じ大きさのプーリからなり、連動ベルト６０６が巻き掛けられる。

誘導板６０７は光照射部２０３の被検体Ｂとの対向部分（図６におけるＸ方向最下側）に対して、支持板６０１の配置箇所よりも図６におけるＸ方向上側であって、支持板６０１の配置箇所を隔てた光照射部２０３の反対側部分に配置される。誘導板６０７は超音波プローブ本体２０ａを挟んで２箇所の光照射部２０３Ａ、２０３Ｂを連結するように図６におけるＺ方向に延び、そのほぼ中央部で超音波プローブ本体２０ａに固定される。誘導板６０７は光照射部２０３Ａ、２０３Ｂに対応する箇所各々に誘導溝６０７ａを備える。

誘導溝６０７ａは光照射部２０３の支軸２０３ｄの周方向に所定の角度範囲で延びる円弧状の長孔として形成される。誘導溝６０７ａには２箇所の光照射部２０３各々から誘導板６０７に向かって突出する突起部２０３ｅが嵌合する。これにより、照射方向可変部６０を駆動するとき、光照射部２０３は誘導溝６０７ａの角度範囲で姿勢変更する。

上記構成の照射方向可変部６０においてモータ６０２を駆動すると、駆動ギア６０３及び従動ギア６０４を介してモータ６０２に対して近方の光照射部２０３Ａが支軸２０３ｄを中心として回転する。従動ギア６０４Ｂ及び従動ギア６０４Ｃがともに同じ大きさ及び同じ歯数のギアからなり、プーリ６０５Ａ及びプーリ６０５Ｂがともに同じ大きさのプーリからなるので、光照射部２０３Ａの回転に連動して同時に光照射部２０３Ｂが支軸２０３ｄを中心として回転する。さらにこのとき、２箇所の光照射部２０３Ａ、２０３Ｂの照射方向は一緒に光音響波検出領域Ｐｄに対して接近或いは離隔する（図７参照）。

上記のように、本実施形態の光音響画像化装置１は光を吸収することにより被検体Ｂから発生する光音響波を検出する超音波プローブ２０と、超音波プローブ２０の検出信号に基づいて画素毎に輝度値を有した光音響画像を生成する画像生成部３０と、超音波プローブ２０に隣接して設けられて被検体Ｂに対して光を照射する複数のＬＥＤ素子が配置された光照射部２０３と、光照射部２０３の姿勢を変更することで光の照射方向の変更が可能な照射方向可変部６０と、を備える。

光音響画像化装置１は光源が光放出半導体素子であるＬＥＤ素子からなるので、光照射部２０３を小型化することができる。また、光音響画像化装置１は超音波プローブ２０の操作の妨げとなる虞がある光ファイバー等を必要としないので、超音波プローブ２０の操作性を向上させることが可能である。そして、光照射部２０３を超音波プローブ２０に隣接して設けることで、被検体Ｂの表面近くに光照射面を配置することができる。

さらに、図５に示した状態に対して照射方向可変部６０によって光照射部２０３の姿勢を変更すると、図７に示すように光音響波検出領域Ｐｄに効果的に光を当てることが可能である。被検体Ｂの光吸収体Ｂ２、Ｂ３に十分な光が届き、光音響波を比較的強くすることができる。特に、光吸収体Ｂ２には多くの光が当たることとなり、光音響波がより一層強くなる可能性が高い。このようにして、光音響画像化装置１は光照射部２０３の光を所望の箇所に効率良く導くことが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態の光音響画像化装置について、図８を用いてその構成を説明する。図８は光音響画像化装置の照射方向可変部の概略側面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第２実施形態の光音響画像化装置１では、図８に示すように照射方向可変部６０が２箇所の光照射部２０３Ａ、２０３Ｂ各々に対して個別にモータ６０２Ａ、６０２Ｂを備える。これにより、第１実施形態で見られた、光照射部２０３Ａ、２０３Ｂ各々を連動させるためのプーリ６０５及び連動ベルト６０６は備えられていない。

照射方向可変部６０はモータ６０２Ａ、６０２Ｂ各々に対して異なる駆動制御を行うことにより、２箇所の光照射部２０３Ａ、２０３Ｂ各々を異なる方向、異なる角度に姿勢変更することができる。この構成によれば、２箇所の光照射部２０３Ａ、２０３Ｂ各々を個別に姿勢変更することによって光音響波が一層強くなる光の照射方向を見つけることが可能になる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態の光音響画像化装置について、図９〜図１１を用いてその構成を説明する。図９は光音響画像化装置による照射方向変更動作を示すフローチャートである。図１０及び図１１は光音響画像化装置で得られる光音響画像の例を示す概略図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第３実施形態の光音響画像化装置１は、例えば画像生成部３０の制御部３１２が照射方向可変部６０を用いて、図９に示す処理フローで光照射部２０３の光の照射方向の変更動作を行わせる。

照射方向可変部６０を用いた光の照射方向の変更動作が開始されると（図９のスタート）、制御部３１２は光照射部２０３の傾斜角度の初期設定を行う（ステップ＃１０１）。

続いて、制御部３１２はユーザによる操作部５０を用いた視点位置の設定操作を受け付ける（ステップ＃１０２）。光音響画像化装置１では操作部５０を用いて、図１０に示すように画像表示部４０が表示する光音響画像Ｐｔに対して所望の位置を設定するための指示体であるカーソル４１を操作することができる。例えば、ユーザは被検体Ｂの注目箇所として、光吸収体Ｂ４にカーソル４１を合わせる。

なお、操作部５０はカーソル４１を移動させるための例えばトラックボール等のポインティングデバイスを備える。カーソル４１は、例えば被検体Ｂの表面からの深さに関して同じ深さを示す直線状に延びる。

カーソル４１で光音響画像Ｐｔを表示する画像表示部４０の画面上の位置が設定されると、制御部３１２は設定された位置に対応させてその位置に光の照射方向が向くよう光照射部２０３の傾斜角度を算出する（ステップ＃１０３）。続いて、算出された光照射部２０３の傾斜角度に対応するモータ６０２の回転角度が算出される（ステップ＃１０４）。

続いて、制御部３１２は算出されたモータ６０２の回転角度に係る動作制御を実行し、照射方向可変部６０に光照射部２０３の傾斜角度を変更させる（ステップ＃１０５）。このようにして、制御部３１２はカーソル４１を用いて設定された位置に対応させてその位置に光の照射方向が向くよう照射方向可変部６０の動作を制御する（図９のエンド）。すなわち、制御部３１２は操作部５０によって光照射部２０３の光の照射方向が変更されるように照射方向可変部６０の動作を制御する。

この構成によれば、ユーザが操作部５０を用いて所望の位置を指示すると自動的にその位置に向かって光照射部２０３の光が照射される。したがって、光音響画像化装置１の操作性を向上させることができる。さらに、図１１に示すように、被検体Ｂの注目箇所である光吸収体Ｂ４の視認性を向上させることが可能である。

なお、ここでは、ユーザがカーソル４１によって所望の位置を注目箇所として指示することとしたが、一般的に超音波画像を見る際に利用されるフォーカス設定などを用いて注目箇所を指示するようにしても良い。また、超音波画像を見る際の機能のひとつであるドップラー表示機能におけるサンプルボリューム設定位置を注目箇所として指示するようにしても良い。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態の光音響画像化装置について、図１２及び図１３を用いてその構成を説明する。図１２は光音響画像化装置の構成を示すブロック図であり、図１３は光音響画像化装置による照射方向変更動作を示すフローチャートである。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第４実施形態の光音響画像化装置１は、図１２に示すように個体情報取得部７０を備える。個体情報取得部７０は超音波プローブ２０から個体識別情報（ＩＤ）を取得する。そして、例えば画像生成部３０の制御部３１２が照射方向可変部６０を用いて、図１３に示す処理フローで光照射部２０３の光の照射方向の変更動作を行わせる。

照射方向可変部６０を用いた光の照射方向の変更動作が開始されると（図１３のスタート）、制御部３１２は個体情報取得部７０に超音波プローブ２０から個体識別情報（ＩＤ）を取得させる（ステップ＃２０１）。これに関して、超音波プローブ２０は不図示の記憶部等に個体識別情報を予め記憶している。

ここで、超音波プローブ２０に対する光照射部２０３の配置は超音波プローブ２０の機種ごとに異なる。したがって、画像生成部３０は不図示の記憶部等に超音波プローブ２０の形状や大きさなどといった構造に基づく光照射部２０３の位置情報を記憶テーブルなどを利用して記憶している。これにより、制御部３１２はステップ＃２０１で取得した超音波プローブ２０の個体識別情報から、記憶テーブルを参照してその超音波プローブ２０に対応する光照射部２０３の位置情報を取得する（ステップ＃２０２）。

そして、制御部３１２は光照射部２０３の傾斜角度の初期設定を行う（ステップ＃２０３）。以下、ステップ＃２０３から図１３のエンドまでの処理フローは先の第３実施形態で説明したステップ＃１０１から図９のエンドまでの処理フローと同じであるので、ここではそれらの説明を省略する。

このようにして、光音響画像化装置１は超音波プローブ２０から個体識別情報（ＩＤ）を取得する個体情報取得部７０を備え、個体識別情報としての超音波プローブ２０の構造に基づく光照射部２０３の配置に対応させて照射方向可変部６０の動作を制御する。これにより、超音波プローブ２０の形状や大きさなどに基づいて光の照射方向を変更することができる。したがって、例えば用途などに応じて超音波プローブ２０を交換した場合であっても、光照射部２０３の光を所望の箇所に導くことが可能である。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態の光音響画像化装置について、図１４〜図１６を用いてその構成を説明する。図１４〜図１６は光音響画像化装置による光照射の例を示す概略図である。なお、図１４〜図１６では照射方向可変部を含む各部の描画を省略している。また、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第３及び第４実施形態の光音響画像化装置１によれば、被検体Ｂの注目箇所である光吸収体Ｂ５の位置をカーソル４１等で指示することで、図１４に示すように光照射部２０３の光の照射方向を変更して光吸収体Ｂ５に向けて光を照射することができる。なお、図１４に描画した破線矢印が光の照射方向を示す。

しかしながら、被検体Ｂの内部では光が散乱するので、厳密に言えば、カーソル４１等で設定された位置に対応する光の照射方向が最も強い光音響波が得られる理想的な光の照射方向であるとは限らない。

そこで、第５実施形態の光音響画像化装置１は、図１５に示すように照射方向可変部６０（図１５では不図示）が予め設定した所定範囲Ｒで光照射部２０３の光の照射方向を揺動変位させる。すなわち、照射方向可変部６０は被検体Ｂに対する光の照射方向を、カーソル４１等で設定した光の照射方向Ｌｃを中心として所定範囲Ｒで往復移動させる。この所定範囲Ｒは不図示の記憶部等に予め記憶されて参照される。

この構成によれば、被検体Ｂに対する光の照射方向を所定範囲Ｒで往復移動させている最中に、画像表示部４０の画面に表示される光音響画像に映る光吸収体Ｂ５に関して同一画素の輝度値に高低が現れる可能性がある。したがって、ユーザが光音響画像を見ながら最も高い輝度値が得られる位置で照射方向可変部６０の動作を停止させて光の照射方向を設定することにより（図１６参照）、良好な光音響画像を得ることができる。なお、図１６には、当初カーソル４１等で設定した光の照射方向Ｌｃに対して、改めて設定し直された光の照射方向を破線矢印で示している。

光音響画像における最も高い輝度値は、例えば光音響画像に映る光吸収体Ｂ５の近辺の注目箇所の輝度値が最も高くなるときで判断しても良いし、光音響画像全体の平均輝度値が最も高くなるときで判断しても良い。

また、被検体Ｂに対する光の照射方向を所定範囲Ｒで往復移動させている最中に、画像生成部３０に光音響画像の画素毎の輝度値の高低を識別させるようにしても良い。そして、画像生成部３０は最も高い輝度値が得られる位置で照射方向可変部６０による光の照射方向の揺動変位を停止させる。

この構成によれば、例えば光音響画像において最も高い輝度値が得られる位置について光音響画像に映る光吸収体Ｂ５の近辺の注目箇所の輝度値が最も高くなるときを条件として設定しておくことで、良好な光音響画像を自動的に得ることができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は光音響画像化装置において利用可能である。

１ 光音響画像化装置
２０ 超音波プローブ（検出部）
３０ 画像生成部
４０ 画像表示部
４１ カーソル（指示体）
５０ 操作部
６０ 照射方向可変部
７０ 個体情報取得部
２０３Ａ、２０３Ｂ 光照射部
２０３ｃ 光源（光放出半導体素子）
Ｂ 被検体

Claims (8)

1. 光を吸収することにより被検体から発生する光音響波を検出する検出部と、
   前記検出部の検出信号に基づいて画素毎に輝度値を有した光音響画像を生成する画像生成部と、
   前記検出部に隣接して設けられて被検体に対して光を照射する複数の光放出半導体素子が配置された光照射部と、
   前記光照射部の光の照射方向の変更が可能な照射方向可変部と、
   を備える光音響画像化装置。
2. 前記光音響画像を表示する画像表示部と、
   前記画像表示部が表示する画像に対して所望の位置を設定するための操作部と、
   を備え、
   前記操作部によって前記光照射部の光の照射方向が変更されるように前記照射方向可変部の動作を制御する請求項１に記載の光音響画像化装置。
3. 前記検出部から個体識別情報を取得する個体情報取得部を備え、
   前記個体識別情報に基づいて前記照射方向可変部の動作を制御する請求項２に記載の光音響画像化装置。
4. 前記照射方向可変部が、予め設定した所定範囲で前記光照射部の光の照射方向を揺動変位させる請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光音響画像化装置。
5. 前記画像生成部が、前記光音響画像の画素毎の輝度値の高低を識別し、最も高い輝度値が得られる位置で前記照射方向可変部による光の照射方向の揺動変位を停止させる請求項４に記載の光音響画像化装置。
6. 前記光放出半導体素子が発光ダイオード素子により構成された請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光音響画像化装置。
7. 前記光放出半導体素子が半導体レーザ素子により構成された請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光音響画像化装置。
8. 前記光放出半導体素子が有機発光ダイオード素子により構成された請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光音響画像化装置。

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