JP2017192569A - 被検体情報取得装置およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光音響測定における血流量の低下の影響を抑制する。【解決手段】光を被検体に照射する照射部と、送信超音波を送信する送信素子と、受信音響波を受信して電気信号を出力する受信素子と、信号処理部と、情報処理部と、制御部を有し、信号処理部は、光照射により発生した光音響波に由来する光音響信号を生成するとともに、エコー波に由来する超音波エコー信号を生成し、情報処理部は、被検体の光音響特性情報を取得するとともに、超音波エコー信号を用いて、被検体の血流に関する情報を含む、被検体の超音波特性情報を取得し、制御部は、血流に関する情報に応じて、光の照射、光音響信号の生成、および、光音響特性情報の取得のうちの少なくとも１つの制御を行う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およびその制御方法に関する。
がんに起因して発生する血管新生を特異的に画像化する方法として、光音響トモグラフィ（ＰＡＴ：Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が注目されている。ＰＡＴは照明光（近赤外線）を被検体に照明し、被検体内部から発せられる光音響波を超音波探触子で受信して画像化する方式である。
図７に、非特許文献１のハンドヘルド型光音響装置の模式図を示す。光音響プローブ１０４は、バンドルファイバ３の出射端を含んだ照明光学系１０５により、光音響波を受信するための受信部１０６が挟まれて固定された構成である。バンドルファイバ１０３の入射端１０３ａには、光源１０１からの照明光を入射される。被検体に照明光が照射されると、被検体から光音響波が発せられる。受信部１０６はこの光音響波を受信し、電気信号に変換して超音波装置の処理装置１０７に送信する。処理装置１０７は電気信号に増幅やデジタル化、画像再構成を行って画像データを生成する。モニタ１０８は光音響画像を表示する。
非特許文献１では乳がんの臨床研究を行っている。超音波プローブ（受信部１０６）で超音波スキャンしながら乳がんの場所を探し、その領域の超音波画像を記録する。そして、リアルタイム光音響モードに切り替えて測定している。
S. A. Ermilov et al., Development of laser optoacoustic and ultrasonic imaging system for breast cancer utilizing handheld array probes, Photons Plus Ultrasound: Imaging and Sensing 2009, Proc. of SPIE vol. 7177, 2009.
しかしながら従来の技術では以下のような課題があった。光音響測定は照明光を照明させ、光吸収体から発せられた音響波を受信する技術である。そのため、被検体表面から光吸収体までの深さが深くなるほど、光音響信号が弱くなる。光吸収体が血液（特にがんに起因する新生血管内の血液）の場合、がんの皮膚（表面）からの深さが深いほど、光音響信号の受信が困難になる。その場合、プローブを被検体に押し込み、被検体表面から光吸収体までの距離を近づける手法が考えられる。しかしながら、プローブを押し込むことにより、生体内部での血流量が低下したり、血流が止まったりする場合がある。その結果、光吸収体となる血液が減少するため、光音響信号が弱くなってしまい、コントラスト低下の要因になる。
また、ＰＡＴにおいて、複数の波長の照明光ごとに光音響信号を取得することで、血液の酸素飽和度などの機能情報を測定できる。その際にも、プローブを被検体表面に押し込むことによって血流量の低下や、血流の停止がおこり、酸素飽和度やトータルヘモグロビン量などに代表される機能情報が変化する可能性がある。このように、血流を下げた状態では、取得できる被検体の情報の正確性が低下するおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、光音響測定における
血流量の低下の影響を抑制することにある。
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、光源から出力された光を被検体に照射する照射部と、送信超音波を送信する送信素子と、受信音響波を受信して電気信号を出力する受信素子と、信号処理部と、情報処理部と、制御部と、を有する被検体情報取得装置であって、前記信号処理部は、前記光が被検体に照射されたことにより前記被検体内で発生した光音響波に由来する前記電気信号から光音響信号を生成するとともに、前記送信超音波が前記被検体内で反射されたエコー波に由来する前記電気信号から超音波エコー信号を生成し、前記情報処理部は、前記光音響信号を用いて前記被検体の光音響特性情報を取得するとともに、前記超音波エコー信号を用いて、前記被検体の血流に関する情報を含む、前記被検体の超音波特性情報を取得し、前記制御部は、前記血流に関する情報に応じて、前記光の照射、前記光音響信号の生成、および、前記光音響特性情報の取得のうちの少なくとも１つの制御を行うことを特徴とする被検体情報取得装置である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、光源から出力された光を被検体に照射する照射部と、送信超音波を送信する送信素子と、受信音響波を受信して電気信号を出力する受信素子と、信号処理部と、情報処理部と、制御部と、を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、前記信号処理部が、前記光が前記被検体に照射されたことにより前記被検体内で発生した光音響波に由来する前記電気信号から光音響信号を生成するとともに、前記送信超音波が前記被検体内で反射されたエコー波に由来する前記電気信号から超音波エコー信号を生成するステップと、前記情報処理部が、前記光音響信号を用いて前記被検体の光音響特性情報を取得するとともに、前記超音波エコー信号を用いて、前記被検体の血流に関する情報を含む、前記被検体の超音波特性情報を取得するステップと、前記制御部が、前記血流に関する情報に応じて、前記光の照射、前記光音響信号の生成、および、前記光音響特性情報の取得のうちの少なくとも１つの制御を行うステップと、を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
本発明によれば、光音響測定における血流量の低下の影響を抑制できる。
光音響装置の構成を説明する図 光音響取得とドプラ取得を説明するタイミングチャート 実施形態１の制御方法を説明するフロー図 実施形態１の制御方法を説明する別のフロー図 実施形態２の制御方法を説明するフロー図 実施形態３の制御方法を説明するフロー図 実施形態３の制御方法を説明する別のフロー図 光音響取得とドプラ取得を説明する別のタイミングチャート 背景技術の光音響装置の構成を説明する図
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る。よって、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。
本発明は、被検体から伝播する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。よって本発明は、被検体情報取得装置またはその制御方法、あるいは
被検体情報取得方法や信号処理方法として捉えられる。本発明はまた、これらの方法をＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を備える情報処理装置に実行させるプログラムや、そのプログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。
本発明の被検体情報取得装置には、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、被検体の特性情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した装置を含む。この場合、特性情報とは、光音響波を受信することにより得られる受信信号を用いて生成される、被検体内の複数位置のそれぞれに対応する特性値の情報である。
光音響測定により取得される電気信号（光音響信号）に由来する特性情報（光音響特性情報）は、光エネルギーの吸収率を反映した値である。例えば、光照射によって生じた音響波の発生源、被検体内の初期音圧、あるいは初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度や吸収係数、組織を構成する物質の濃度を含む。また、物質濃度として酸化ヘモグロビン濃度と還元ヘモグロビン濃度を求めることにより、酸素飽和度分布を算出できる。また、グルコース濃度、コラーゲン濃度、メラニン濃度、脂肪や水の体積分率なども求められる。
本発明の被検体情報取得装置には、被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した反射波（エコー波）を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用した装置を含む。超音波エコー装置が取得する電気信号（超音波エコー信号）に由来する特性情報（超音波特性情報）は、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。
特に本発明においては、超音波特性情報には、ドプラ法の原理により得られる血流に関する情報が含まれる。具体的には、送信超音波の周波数と、送信超音波が生体で反射したときの受信音響波の周波数に基づいて取得される、血液の流速や血流量を反映したドプラ情報である。
被検体内の各位置の特性情報に基づいて、二次元または三次元の特性情報分布が得られる。分布データは画像データとして生成され得る。特性情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報として求めてもよい。すなわち、初期音圧分布、エネルギー吸収密度分布、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報である。また、音響インピーダンス分布や、血流を表す分布情報なども生成し得る。
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。探触子等により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼ぶ。ただし、本明細書における超音波または音響波という記載は、それらの弾性波の波長を限定する意図ではない。光音響効果により発生した音響波は、光音響波または光超音波と呼ばれる。光音響波に由来する電気信号を光音響信号とも呼ぶ。また、送信超音波が被検体で反射したエコー波に由来する電気信号を、超音波エコー信号とも呼ぶ。本明細書では、被検体から伝搬してくる音響波をまとめて受信音響波と呼ぶ場合がある。受信音響波には、光音響波およびエコー波が含まれる。
＜実施形態１＞
図１と図２を用いて基本的な実施形態を説明する。図１は、被検体情報取得装置１００の模式図である。図２は、タイミングチャートと、信号や情報の流れを説明する図である。
（装置構成）
図１において、光源１は照明光を発する。第一の照明光学系２は、照明光を成形してバンドルファイバ３の入射端３ａへ入射させる。バンドルファイバ３は光音響プローブ４まで照明光を伝送し、その出射端３ｂから照明光を出射させる。これらの部材は、本発明の照射部に相当する。
光音響プローブ４は、照明光の被検体への出射端３ｂと、第二の照明光学系５と、被検体から発せられた光音響波を受信する送受信部６を含む。第二の照明光学系５はプリズムや拡散板などからなる。送受信部６は、被検体から伝搬する音響波（光音響波または反射エコー波であり、受信音響波とも呼ばれる）を電気信号に変換し、処理装置７へ送る。送受信部６は、ピエゾ素子やＣＭＵＴなどの、電気信号と音響波の変換素子を含む。測定時間短縮や測定面積の拡大の観点から、変換素子をアレイ状に配列すると良い。なお、光音響プローブ４はハウジングで覆われていることが好ましい。第二の照明光学系５は、光音響プローブ４に対して着脱可能に構成されていても良い。第二の照明光学系５が取り付けられていない場合には、超音波エコー測定のみを行う装置として利用できる。
処理装置７は、変換素子から出力されたアナログ電気信号に対して、増幅、デジタル変換、フィルタリングなどを施す。この点で処理装置７は、本発明の信号処理部に対応する。処理装置７はまた、デジタル電気信号（光音響信号または超音波エコー信号）に基づき、被検体内部の特性情報（光音響特性情報または超音波特性情報）を示す画像情報を生成する。この点で処理装置７は、本発明の情報処理部に対応する。処理装置７は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどにより構成される処理回路や、ＣＰＵや記憶部（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスクなど）や入力ＵＩを含み、プログラムに従って動作するＰＣなどの情報処理装置などにより実現できる。複数の処理回路や情報処理装置を組み合わせて処理装置７を構成してもよい。表示装置８は、画像情報に基づく画像を表示する。
処理装置７が光音響特性情報を生成するとき、既知の様々な画像再構成手法を利用できる。例えば、整相加算法、フーリエ変換法、逆演算法、フィルタードバックプロジェクション法、ユニバーサルバックプロジェクション法などを利用できる。また、超音波エコー信号に基づく超音波特性情報の生成にも、任意の画像再構成手法やＢモード表示手法を利用できる。超音波エコー信号を用いて流速やその変化、血流量など血流に関する情報を取得するときは、連続波ドプラ法やパルスドプラ法などの既知の手法を利用できる。
（制御部の動作）
制御部１０は、光の照射、光音響信号の生成、光音響特性情報の生成などを制御するコントローラである。制御部１０としては処理回路や情報処理装置を利用できる。一つの情報処理装置が制御部１０と処理装置７を兼ねていても良い。本実施形態では、ユーザ（医師や技師などの術者）による取得スイッチ９の操作に応じて、制御部１０が測定モードを制御する切り替え手段としての機能を担う。取得スイッチ９が操作されない場合は超音波測定モードであり、送受信部６は被検体に対して超音波を送受信する。そして、処理装置７がＢモード画像を取得して表示装置８に表示させる。取得スイッチ９は、光音響プローブ４とは別に設けられていても良いが、光音響プローブ４に設けると、ユーザは手元で操作できるため、ユーザの利便性の向上に有用である。
一方、図２のタイミングチャートの最上段に示すように、取得スイッチ９が操作されてスイッチトリガが立ったときは、超音波エコーモードから、光音響測定モードへの切り替え判定が行われる。処理装置７は、超音波エコー信号からドプラ情報を算出し、血流に関する情報を取得して所定の条件を満たしているか否か判定する。判定条件としては、血流の有無、血流量または血流の流速が所定の閾値を超えているか否か、が考えられる。また、ドプラ情報を複数回取得して、血流量や血流の流速の低下率や低下量、すなわち、血流量または血流の流速の低下量に関する値、が所定の閾値を超えたか否かを判定しても良い
。
血流に関する情報が所定の条件を満たしていない場合、制御部１０は提示部である提示装置１１に低血流情報を提示する。提示装置１１は、ＬＥＤ点灯など視覚に訴えるものでも、アラーム音など聴覚に訴えるものでもよい。さらに、表示装置８に低血流情報を文字情報として提示しても良い。また、ドプラ情報を表示して術者に対して低血流であることを提示しても良い。さらに、処理装置７は、図２の最下段に示すように、光音響測定と並行して定期的にドプラ情報を取得して条件判定を行うことが好ましい。
この構成によれば、被検体が低血流状態であることを術者に提示できる。そして、提示を受けた術者が被検体に加わる力を低減させることで、低血流の状態を回避できる。その結果、光音響信号強度の低下を抑制し、高コントラストな画像を取得できる。また、複数波長の光を用いて酸素飽和度などの機能情報を測定するときにも、正常な血流状態で良好な画像を取得できる。
図２についてさらに述べる。取得スイッチ９が押されるまでは、超音波送受信によって超音波画像（例えばＢモード画像）が表示される。取得スイッチ９が押されると、出射端から照明光が照射され、それと同期して光音響信号が受信される。図２の例では、発光と次の発光の間で超音波送受信が行われて、超音波エコー信号からドプラ情報が算出される。この例では、発光は１００ｍｓ間隔である（パルスレート１０Ｈｚ）。ドプラ情報より得られた血流に関する情報が所定の条件を満たしている間は光音響測定を継続し、条件を満たさなくなった場合は、血流量が低下した旨が術者に提示される。
（好ましい構成例）
図１では、バンドルファイバ３を途中で分岐し、送受信部６を挟むように出射端５を二箇所設けた。しかし、分岐個数はこれに限定しない。例えばファイバを分岐させずに送受信部６の片面にのみ隣接させてもよい。また、バンドルファイバ３に代えて、ミラーやプリズムなどの光学素子を用いてもよい。また、送受信部６の被検体と接する部分に音響整合材（不図示）を設けてもよい。音響整合材は、変換素子と被検体の音響インピーダンスを整合させる特性を持つ。音響整合材として例えば樹脂材料を利用できる。また、超音波ジェルなどの音響整合材を用いることも好ましい。
光源１としては、６００ｎｍから１１００ｎｍ程度の波長の近赤外線を発光するものが好適である。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザやアレクサンドライトレーザなどパルスレーザを用いる。さらに、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光を励起光とするＴｉ：ｓａレーザやＯＰＯレーザを用いても良い。また、半導体レーザでもよい。また、フラッシュランプやＬＥＤ光源を用いてもよい。なお、光源に半導体レーザやＬＥＤ光源を用いる場合、光源を光音響プローブ４に内蔵させ、バンドルファイバ３をなくすことができる。
照明光の照射と光音響波の受信は同期させる必要がある。そのために、光源１から出射する照明光の一部を分岐させてフォトダイオードなどのセンサで検出して発光トリガとしても良い。あるいは、パルサーなどの信号発生器（不図示）を用いて、発光タイミングと受信タイミングを同期させてもよい。
なお、上では取得スイッチ９が操作されるまでＢモード断層像を取得すると述べた。しかし、ＭＩ値（メカニカルインデックス）などに応じてタイマーで送受信を停止させ、超音波送受信をフリーズさせても良い。また、ハンドヘルド型のプローブを用いる被検体情報取得装置の場合、取得スイッチ９を光音響プローブ４の筺体（不図示）に設けると操作性が向上する。あるいは、処理装置７を構成する情報処理装置の入力部（例えばＰＣのマウス、キーボード、タッチパネルなど）を用いてもよい。取得スイッチも、一種の入力部
と捉えることができる。
本発明は、ハンドヘルド型装置に限定されない。光音響プローブ４が被検体に当接される場合をここまで説明してきたが、例えば、対向する圧迫板のような圧迫機構などで被検体を保持したり、カップ状の保持部材で保持したりした状態で、光音響プローブ４を機械走査しながら測定する装置にも本発明を適用できる。その場合、水やひまし油などの液体が音響整合材として好適である。
本発明において、受信音響波（超音波エコーおよび光音響波）受信用の変換素子（受信素子）と、送信超音波を発生させるための変換素子（送信素子）とを別々に設けてもよい。また、超音波を送受信する素子（送信素子と受信素子を兼ねる素子）と、光音響波を受信する変換素子（受信素子）を別々に設けてもよい。また、超音波エコー信号は、光音響特性情報の取得時の血流を判定するためだけに用いても良いし、超音波特性情報それ自体を術者に表示しても良い。超音波特性情報を表示する場合、光音響画像との重畳表示や並置表示が好適である。さらに、ドプラ情報を、光音響画像および／または超音波画像と重畳表示あるいは並置表示させても良い。
ドプラについては、カラードプラやパワードプラのように血流を表示させる方式が好ましい。ただし、ＰＷ（ｐｕｌｓｅ ｗａｖｅ）のような血流計測法も利用できる。その際、関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定するため、被検体情報取得装置１００に入力部を設けると良い。さらに、血流に関する条件が満たされたかどうかを判断する際の閾値を術者が設定するための入力部を設けても良い。ＲＯＩおよび閾値の入力部として例えば、処理装置７を構成する情報処理装置の入力部を利用できる。設定されたＲＯＩや閾値は、情報処理装置の記憶部に格納される。ＲＯＩの指定が入力された場合には、血流に関する条件が満たされていたかどうかの判定を、当該ＲＯＩについて行うようにしても良い。
（処理フロー）
続いて、図３を用いてより詳細な処理フローの例を説明する。図３Ａは、リアルタイムにＰＡ画像および／またはドプラ画像取得画像を提示する工程を示している。
ステップＳ３００：装置のスタートアップ後、術者は入力部を用いて血流に関する条件を入力する。同時にＲＯＩを設定してもよい。
ステップＳ３０１：取得スイッチ９が押されるまでは、装置は超音波測定モードで超音波送受信を行っている。本ステップで、術者は入力部から光音響信号の取得回数を設定し、取得スイッチ９を操作する。
ステップＳ３０２：光源１が照明光を被検体に照射する。発生した光音響波を、光音響プローブ４が光音響信号に変換する。
ステップＳ３０３：１回分の光音響信号取得が終わったら、送受信部６が超音波を送受信し、処理装置７が超音波信号からドプラ情報を取得する。
ステップＳ３０４：Ｓ３０１で設定された光音響信号取得回数まで達していなければ、Ｓ３０２の工程へ戻る。回数に達していれば処理を終了する。機械走査を行う場合やハンドヘルド型プローブを用いる場合は、プローブを移動させながらＳ３０２〜Ｓ３０４を繰り返す。
ステップＳ３０５：処理装置７は、Ｓ３０２で取得した光音響信号を処理装置７から光音響特性情報を示す画像データを生成して、表示装置８に表示させる。ステップＳ３０２〜Ｓ３０４を繰り返し実行する際には、１回のステップＳ３０２につき画像データを生成して表示しても良いし、複数回のステップＳ３０２の処理によって得られた光音響信号を積算してから画像データを生成して表示してもよい。
ステップＳ３０６：処理装置７は、Ｓ３０３で取得した超音波信号から超音波特性情報を示す画像データを生成して表示装置８に表示させる。また、ドプラ情報を表示装置８に表示させてもよい。本フローの例では、光音響信号と超音波信号が取得されるに連れてリアルタイムで画像が表示される。
ステップＳ３０７：Ｓ３０６で取得されたドプラ情報が、Ｓ３００で設定された血流に関する条件を満たすか否かが判定される。条件が満たされない場合はその旨が提示装置１１に提示される。条件が満たされている場合はＳ３０２〜Ｓ３０４の処理が継続される。
なお、Ｓ３０４で取得回数まで達して処理を終了するとき、Ｓ３０５やＳ３０６で得られるリアルタイム画像よりも多くの信号を用いて高精細な画像を生成して表示することも好ましい。光音響画像、超音波画像およびドプラ情報を任意に組み合わせて、重畳表示など所望の方法で表示できる。
（別の処理フロー）
図３Ｂは、全データ取得終了後にＰＡ画像および／またはドプラ画像取得画像を提示する工程を示している。
ステップＳ３１０〜Ｓ３１４は、図３ＡのＳ３００〜Ｓ３０４と同様である。これらの工程で、血流に関する情報についての条件設定、信号取得回数設定、取得スイッチ押下、光音響信号および超音波エコー信号の取得が行われる。
ステップＳ３１５：処理装置７の記憶部が、Ｓ３１２で取得した光音響信号を保存する。
ステップＳ３１６：処理装置７の記憶部は、少なくともＳ３１３で取得したドプラ情報を保存する。さらに超音波信号を保存してもよい。
ステップＳ３１７：Ｓ３１０で設定した閾値とＳ３１６で保存したドプラ情報が比較され、血流に関する条件を満たすか否かが判定される。条件が満たされない場合は血流が不十分である旨が提示される。一方、条件が満たされた場合は光音響特性情報を示す画像データが生成され、表示される。それに加えて、超音波特性情報やドプラ情報を示す画像を生成して表示してもよい。
上記の各処理フローによれば、ドプラ法により取得された情報が所定の条件を満たさなかった場合は術者への提示が行われる。そして、術者は被検体への光音響プローブ４の押し込み量を調整できる。その結果、光音響測定における血流量の低下の影響が抑制される。さらに、複数波長の光を用いて酸素飽和度を測定する際にも精度が向上する。詳しくは後述するが、提示装置１１による提示以外の方法も取り得る。例えば、所定の血流を満たさなかったタイミングの前後で取得された光音響信号を除いて光音響画像を生成する方法や、発光を停止する方法、光音響信号の取得を中断または停止する方法が考えられる。こうすることで、無駄な光音響信号の取得を抑制したり、無駄な光音響特性情報の生成を抑制したりできる。また、光音響プローブ４を機械走査するような装置においても同様に、所定の条件を満たさない場合には、制御部は上述の制御を行うことができる。
＜実施形態２＞
本実施形態では、ドプラ情報が所定の条件を満たさない（血流量や流速が十分でない）ときは、制御部１０が、発光および光音響信号取得の少なくともいずれかを停止する。このような制御は、主にリアルタイム画像表示に好適であるが、全データ取得後の画像表示の場合にも適用できる。
図４を参照して、本実施形態のフローについて、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。ステップＳ４００では、血流に関する条件が設定される。ステップＳ４０１では
、光音響測定の回数設定や取得スイッチ操作が行われる。ステップＳ４０２〜Ｓ４０５では、設定回数だけ光が照射され、発生した光音響波に基づく信号が保存される。ステップＳ４０６でドプラ情報が生成され、ステップＳ４０７において、取得されたドプラ情報が所定の血流に関する条件を満たすかどうかが判定される。条件を満たす場合は画像表示に移行する。一方、本実施形態において条件が満たされないと判断された場合、ステップＳ４０８において、制御部１０は、発光と光音響信号取得の少なくともいずれかを停止する。
停止後、それまでに取得できた光音響信号を抽出し、そこから光音響画像を生成し、表示装置８に表示してもよい。また、発光や光音響信号取得を停止するのではなく、中断するだけでも良い。この場合、周期的にドプラ情報を取得し、血流量が所定以上に回復すれば発光や光音響信号取得を再開させても良い。
本実施形態では、ドプラ情報が所定の条件を満たさず血流が不十分と判定された場合、発光や光音響信号取得が中断または停止される。その結果、血流が十分なときに取得した光音響信号から光音響画像を生成できる。そのため、コントラスト向上に加えて、低血流のときに無駄な発光や光音響信号取得が行われないという効果が得られる。
＜実施形態３＞
本実施形態では、ドプラ情報が所定の条件を満たさない（血流量や流速が十分でない）ときに取得した光音響信号は、光音響特性情報を生成する際に利用しない。このような制御は、主に図３Ｂのように全データ取得後に画像表示する場合に好適である。ただし、図３Ａのようなリアルタイム画像表示であっても、最終的に得られた全ての信号を用いて画像生成する際に適用できる。
図５Ａは、リアルタイムに光音響画像および／またはドプラ画像を提示する処理を示すフロー図である。上記実施形態２と異なる部分を中心に説明する。ステップＳ５０７において、血流に関する条件が満たされると判定された場合、表示装置８に超音波画像および／またはドプラ情報が表示される。一方、本実施形態において条件が満たされない場合、ステップＳ５０８において、Ｓ５０６で保存されたドプラ情報をフィルタとして、Ｓ５０５で保存された光音響信号から、所定の血流が得られたときに取得した光音響信号を抽出する。そして、抽出された光音響信号から画像情報を生成して表示装置８に表示する。
一方、図５Ｂは、全データ取得終了後に光音響画像および／またはドプラ画像を提示する処理を示すフロー図である。ステップＳ５１７において、各光音響信号を取得した時のドプラ情報が、それぞれ、所定の血流に関する条件を満たしているか否かが判定される。処理装置７は、所定の血流が得られたときに取得した光音響信号を抽出し、抽出された光音響信号を用いて光音響特性情報を生成して表示装置８に表示させる。典型的には、条件を満たさないドプラ情報が得られた超音波送受信タイミングの前後の光音響信号のみが利用対象外となる。ただし抽出方法はこれに限られない。例えば、条件を満たさないドプラ情報が得られた超音波送受信タイミングから、所定の時間内に得られた光音響信号は利用しない方法もある。
本実施形態によれば、血流量が十分でないときに取得された光音響信号が、光音響特性情報の取得に利用されない。その結果、血流が十分にあるときに取得した光音響信号から光音響画像が生成されるので、コントラストが向上する。
実施形態１から実施形態３では、あらかじめ設定された光音響信号の取得回数に基づいて、制御部１０が光源や信号処理回路などを制御していた。しかし、制御方法はこれに限られない。例えば、取得スイッチ９とは別に、プローブの筺体などに停止スイッチを設け
ても良い。また、情報処理装置の入力部を介して停止命令を受け付けても良い。
＜実施形態４＞
本実施形態では、光音響信号取得に先立ちドプラ情報を取得する。図６は本実施形態を説明するタイミングチャートである。取得スイッチ９が押されると、まずはドプラ情報取得のためのトリガ（Ｄｏｐｐｌｅｒ ｔｒｉｇｇｅｒ）となり、超音波送受信を行う。そして、その受信信号からドプラ情報を取得し、表示装置８に表示する。
術者はそのドプラ情報から血流を確認する。十分に血流が得られていると判断したときは、再び取得スイッチ９を押すことによって、光音響信号取得のトリガ（ＰＡ ｔｒｉｇｇｅｒ）となり、光音響取得のための発光ならびに光音響信号取得を行う。一方、所定の血流が得られていないと判定されたときは、光音響信号取得を行わない。また、処理装置７がドプラ情報の判定を行っても良い。処理装置７が十分な血流が得られていないと判定した場合、制御部１０は、実施形態１〜３のような処理を行っても良いし、次の取得スイッチ９の受け付けを抑制しても良い。
本実施形態によれば、あらかじめ術者に血流の確認を促すことができる。そして、十分な血流が得られていないと判断された場合、術者は例えば光音響プローブ４の被検体への押し付け力を低下させる。その結果、血流が得られた状態で光音響信号を取得でき、光音響画像のコントラストが向上する。さらに複数波長の光を用いて酸素飽和度を測定する際も精度が向上する。
なお図６では、光音響信号取得と次の光音響信号取得の間に超音波を送受信している。この受信信号に基づいて、低血流のである旨の提示（実施形態１）、発光や光音響信号取得の停止または中断（実施形態２）、光音響特性情報生成時の信号抽出（実施形態３）を行っても良い。
以上述べたように、本発明によれば、光音響測定においてドプラ情報に基づく血流状態の判定が可能になる。その結果、生体内部の血流が確保した状態での光音響画像を取得できるため、光音響測定における血流量の低下の影響を抑制できる。
＜その他の実施形態＞
記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ（又はＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイス）によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、又は、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体（つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体）から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイスを含む）、上記方法、上記プログラム（プログラムコード、プログラムプロダクトを含む）、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。
１：光源、４：光音響プローブ、６：送受信部、７：処理装置、１０：制御部、１００：被検体情報取得装置

Claims (17)

  1. 光源から出力された光を被検体に照射する照射部と、
    送信超音波を送信する送信素子と、
    受信音響波を受信して電気信号を出力する受信素子と、
    信号処理部と、
    情報処理部と、
    制御部と、
    を有する被検体情報取得装置であって、
    前記信号処理部は、前記光が被検体に照射されたことにより前記被検体内で発生した光音響波に由来する前記電気信号から光音響信号を生成するとともに、前記送信超音波が前記被検体内で反射されたエコー波に由来する前記電気信号から超音波エコー信号を生成し、
    前記情報処理部は、前記光音響信号を用いて前記被検体の光音響特性情報を取得するとともに、前記超音波エコー信号を用いて、前記被検体の血流に関する情報を含む、前記被検体の超音波特性情報を取得し、
    前記制御部は、前記血流に関する情報に応じて、前記光の照射、前記光音響信号の生成、および、前記光音響特性情報の取得のうちの少なくとも１つの制御を行う
    ことを特徴とする被検体情報取得装置。
  2. 前記制御部は、前記血流に関する情報が所定の条件を満たしているか否かに応じて前記制御を行う
    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. 前記所定の条件は、前記被検体の血流量または血流の流速が閾値を超えているか否かである
    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。
  4. 前記所定の条件は、前記血流量または前記血流の流速の低下量に関する値が閾値を超えているか否かである
    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。
  5. 提示装置をさらに有し、
    前記制御部は、前記所定の条件が満たされていない場合、前記提示装置に前記所定の条件が満たされていないことを提示する
    ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
  6. 前記制御部は、前記所定の条件が満たされていない場合、前記光の照射、前記光音響信号の生成、または、前記光音響特性情報の取得を停止させる
    ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
  7. 前記制御部は、前記所定の条件が満たされていない場合、前記光の照射、前記光音響信号の生成、または、前記光音響特性情報の取得を中断させる
    ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
  8. 前記制御部は、前記光の照射、前記光音響信号の生成、または、前記光音響特性情報の取得が中断されたのち、前記所定の条件が満たされると、前記光の照射、前記光音響信号の生成、または、前記光音響特性情報の取得を再開させる
    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。
  9. 前記情報処理部は、前記光音響特性情報を取得する際に、前記所定の条件が満たされていないときに取得された前記光音響信号を利用しない
    ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
  10. 入力部をさらに有し、
    前記制御部は、ユーザからの前記入力部を介した操作に応じて、前記被検体情報取得装置を、前記光音響特性情報を取得する光音響測定モードまたは前記超音波特性情報を取得する超音波エコーモードに切り替える
    ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
  11. 入力部をさらに有し、
    前記制御部は、前記入力部を介して、ユーザから、前記超音波特性情報を取得する関心領域の指定を受け付ける
    ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
  12. 前記制御部は、前記光音響測定モードへの切り替えを行う場合に、前記血流に関する情報が所定の条件を満たしているか否かを判定する
    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。
  13. 前記送信素子、前記受信素子、および、前記光の出射端を含む筺体をさらに有し、
    前記入力部は、前記筺体に設けられたスイッチである
    ことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
  14. 光源から出力された光を被検体に照射する照射部と、送信超音波を送信する送信素子と、受信音響波を受信して電気信号を出力する受信素子と、信号処理部と、情報処理部と、制御部と、を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
    前記信号処理部が、前記光が前記被検体に照射されたことにより前記被検体内で発生した光音響波に由来する前記電気信号から光音響信号を生成するとともに、前記送信超音波が前記被検体内で反射されたエコー波に由来する前記電気信号から超音波エコー信号を生成するステップと、
    前記情報処理部が、前記光音響信号を用いて前記被検体の光音響特性情報を取得するとともに、前記超音波エコー信号を用いて、前記被検体の血流に関する情報を含む、前記被検体の超音波特性情報を取得するステップと、
    前記制御部が、前記血流に関する情報に応じて、前記光の照射、前記光音響信号の生成、および、前記光音響特性情報の取得のうちの少なくとも１つの制御を行うステップと、を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
  15. 前記制御部は、前記血流に関する情報が所定の条件を満たしているか否かに応じて前記制御を行う
    ことを特徴とする請求項１４に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
  16. 前記所定の条件は、前記被検体の血流量または血流の流速が閾値を超えているか否かである
    ことを特徴とする請求項１５に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
  17. 前記所定の条件は、前記血流量または前記血流の流速の低下量に関する値が閾値を超えているか否かである
    ことを特徴とする請求項１５に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
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