JP2018083000A - 情報取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クラッタノイズを低減し、本来取得したい被検体内の吸収体に起因する信号に対するノイズの比率を高めること。
【解決手段】
被検体へ光を照射するための光出射部と、前記被検体への光の照射により発生する超音波を受信して電気信号を出力する超音波探触子と、前記電気信号から前記被検体に関する情報を取得する情報取得部と、を有する情報取得装置であって、前記被検体に接する前記超音波探触子の第一の面に対して、前記光出射部が突出するように設けられ、かつ、前記被検体に接する前記光出射部の第二の面に対する垂線が、前記第一の面に対する垂線に対して、前記光出射部側に傾いて設けられていることを特徴とする情報取得装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は情報取得装置に関する。

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，光音響イメージング（以下，ＰＡＩ；Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ）が注目されている。ＰＡＩ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。特許文献１で述べられているハンドヘルド型の光音響画像化装置の模式図を図７に示す。図７において、Ｕ’は被検体の皮膚から発せられた音響波の伝搬イメージ、Ｎ１は被検体１０００内部の界面１００１などで反射や散乱したクラッタノイズ、Ｌ２は照明光を示す。

図７（ａ）において、７０１は光音響信号を受信する超音波プローブである。超音波プローブ７０１で受信した光音響信号から、不図示の処理部を用いて光音響画像を生成する。７０３は被検体へ光を照射する光照射部である。光照射部７０３の光の照射方向を、不図示の照射方向可変部によって変更できるようにしている。特許文献１では、光照射部７０３の光軸が検出部、すなわち超音波探触子７０１の音軸方向に向くように図示されている。

特開２０１６−４９２１２号公報 特開２０１６−４９２１４号公報

しかし、従来の技術では以下のような課題が生じることを本発明者らは見いだした。

特許文献１では、光照射部７０３が、超音波プローブ７０１の方向を向いた構成を開示する。このような構成では、図７（ｂ）のように、光照射部７０３から出た光が被検体１０００の表面である皮膚に照射、皮膚から光音響波（超音波）が発せられる。そして、その皮膚から発せられた光音響波は図中の点線Ｕ’のように被検体を伝播する。その伝播した音響波は、脂肪と筋膜の界面１００１など被検体１０００に無数に存在する界面１００１や散乱体を介して図中矢印Ｎ１のように超音波プローブ７０１で受信されてしまう。これは、このような経緯で受信されてしまうノイズはクラッタノイズと呼ばれている。クラッタノイズの受信により、本来取得したい被検体内の吸収体、例えば血液に起因する信号に対するノイズの比（ＳＮ比）や、画像化したときのコントラスト比が低下してしまう。本発明は以上の課題に鑑み発明したものである。

そこで、本発明の目的は、クラッタノイズを低減し、本来取得したい被検体内の吸収体に起因する信号に対するノイズの比率を高めることを目的とする。

本発明に係る情報取得装置は、被検体へ光を照射するための光出射部と、前記被検体への光の照射により発生する超音波を受信して電気信号を出力する超音波探触子と、前記電気信号から前記被検体に関する情報を取得する情報取得部と、を有する情報取得装置であって、前記被検体に接する前記超音波探触子の第一の面に対して、前記光出射部が突出するように設けられ、かつ、前記被検体に接する前記光出射部の第二の面に対する垂線が、前記第一の面に対する垂線に対して、前記光出射部側に傾いて設けられていることを特徴とする。

別の本発明に係る情報取得装置は、被検体へ光を照射するための光出射部と、前記被検体に光が照射されて生じる光音響波を受信し電気信号に変換する超音波探触子と、前記電気信号から光音響画像を生成する処理部と、を有する情報取得装置であって、前記光出射部は前記被検体と接する出射端面を有し、前記出射端面は、前記出射端面から出る光の出射方向が、前記超音波探触子の音軸と相対的に離れるように傾いて設けられることを特徴とする。

被検体と接する光出射部の出射端面と超音波探触子の音軸が相対的に離れる方向に傾いているため、被検体表面付近から発せられた音響波は超音波探触子の音軸から離れていくため、いわゆるクラッタノイズの影響を軽減することができる。その結果、撮影対象のコントラストを向上させることができる。

本発明の実施形態に係る情報取得装置の全体構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る照射角度可変部８の構成を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る超音波探触子を説明するための斜視図である。 本発明の実施例１における照射角度の可変制御を説明するための図である。 本発明の実施例２と実施例３における照射角度の条件出しを説明するための図である。 本発明の実施例４における光分布補正を説明するための図である。 従来の光音響画像化装置の構成を説明するための図である。

本発明の実施形態に係る情報取得装置の概要について図１を用いて説明する。

本実施形態に係る情報取得装置は、被検体１００へ光Ｌ１を照射するための光出射部３と、被検体１００への光（Ｌ１）の照射により発生する超音波（音響波や光音響波と言い換えることもできる）を受信して電気信号を出力する超音波探触子１とを有する。さらに、得られた電気信号から被検体１００に関する情報を取得する情報取得部２、を有する。そして、被検体１００に接する超音波探触子の第一の面２１に対して、光出射部８が突出するように設けられ、かつ、被検体１００に接する光出射部３の第二の面２０に対する垂線が、第一の面２１に対する垂線に対して、光出射部側に傾いて設けられている。なお、第二の面２０に対する垂線が、第一の面２１に対する垂線に対して、相対的に傾いていればよい。

このような構成によって、光出射部３から被検体１００に出射される光は、超音波探触子１から離れる方向に向いているため、被検体１００の表面付近で生じる超音波は、超音波探触子１の音軸Ｚから離れる方向に進みやすい。その結果、超音波探触子１で受信される超音波がクラッタノイズを含みにくくなるため、被検体の画像化をしたときに、高コントラストな画像を得ることができる。

また、第一の面２１に対する垂線と、第二の面２０に対する垂線とのなす角度が変更可能に構成されている角度可変部８を有し、前記角度を制御する制御部６を有していてもよい。係る構成によって、被検体の形状や撮影対象部位に応じた角度調整を行うことができる。また、後述するように、被検体の画像のコントラストが高くなるような、最適な照射角度を算出し、その角度で被検体の画像を得ることが出来る。

さらに、前記角度に応じて、被検体１００の内部の光量分布と、被検体１００の内部の定量解析値を算出する処理部２を有することが好ましい。角度に応じて、被検体の内部における光量分布が変わるため、それに応じた補正処理を行うことが可能になる。なお、図１では、情報取得部と処理部とは同じブロック（２）で示されているが、別体であってもよい（以下も同様である）。

制御部６は、被検体１００のうち、情報を取得する対象部位（被撮影部位）と、角度の関係が記録された参照テーブルに少なくとも基づいて、角度可変部を制御するように構成されている。参照テーブルは不図示のメモリに保存されていてもよいし、制御部６それ自体がメモリを内蔵している場合は内蔵メモリに保存されていてもよい。

また、前記角度を表示部（モニタ）４に表示することで、ユーザが、光の照射角度を把握しながら、被検体の情報取得操作を行うことが出来る。表示部４は、表示部を制御する表示制御部（不図示）を有していても良い。表示制御部は、表示部４に内蔵されていても、別体で設けられていても良い。

角度可変部８の角度可変機構は、角度を変更可能に構成されていれば特に限定されず、例えばアクチュエータを用いることが出来る。また、超音波探触子１は、筐体に内包され、超音波探触子の、被検体側の表面を保護するカバーが設けられていても良い。

さらに、本実施形態に係る情報取得装置は、光出射部３が、光出射部３と被検体１００との接触状態に関する情報を取得可能な接触検知センサを有していてもよい。ここで、接触状態に関する情報とは、被検体１００との接触の有無だけでなく、接触の程度を含む概念である。そして、接触状態に関する情報に少なくとも基づいて、被検体に関する情報の取得有無を切り替え可能に構成されていてもよい。例えば、接触が不十分だと判定された場合に、被検体に関する情報を取得しない、被検体に光を照射しない、といった制御を行うことができる。また、被検体に関する情報を取得した上で、ノイズに関する情報も取得しておき、被検体に関する情報にノイズが多く含まれる可能性があることを示すアラートを表示部に表示させてもよい。

本実施形態に係る情報取得装置は、ユーザから、被検体１００に関する情報を取得するための操作を行うための入力を受け付ける受付手段５を有していてもよい。受付手段５は入力装置を兼ねていても良い。受付手段が、被検体１００のうち、情報を取得する対象部位に関する情報を受け付けたら、 制御部６は前述の参照テーブルを参照する工程と、前述の角度を制御する工程と、被検体１００に関する情報を取得する工程とを行う制御をすることができる。

また、受付手段５が被検体１００のうち、情報を取得する対象部位に関する情報を受け付けたら、制御部６は前述の角度の可動範囲内で、その角度を変えながら被検体１００に関する情報を取得するための条件出し撮影を行う制御を行ってもよい。さらに、制御部は、条件出し撮影中の角度を表示部４に表示させる制御を行ってもよい。

また、受付手段が前述の角度に関する情報を受け付けたら、制御部６はその角度で、被検体１００に対して光を照射するように、角度可変部８を制御し、その角度で被検体に関する情報を取得することができる。

さらに、受付手段が、被検体の関心領域に関する情報を受け付けたら、関心領域のコントラストが最も高くなるような、角度を算出する工程を行う処理部２が行っても良い。その上で、制御部６によって、算出された角度で、被検体１００に光を照射するように、角度可変部８を制御し、超音波探触子１は、その角度で、被検体１００に光を照射することで生じた超音波を受信することができる。

以下、本発明の実施形態の詳細について説明する。図１〜５において、Ｓ１は取得信号、Ｓ２は被検体情報、各種撮影条件、Ｓ３は画像情報、Ｓ４は各種撮影条件（照明角度情報含む）、Ｓ５はＲＯＩ設定、光音響撮影、Ｓ６は駆動制御信号、Ｓ７は条件出し撮影、光音響撮影、Ｓ８は照明角度情報を意味する。また、ＲはＲＯＩ設定、Ｌ１は照明光、ｚは音軸、ｐは音軸の面、Ｕ１は被検体の皮膚から発せられた超音波（音響波）の伝搬イメージである。本実施形態に係る情報取得装置は、光出射部３が被検体と接する出射端面を有し、その出射端面は、出射端面から出る光の出射方向が、超音波探触子の音軸と相対的に離れるように傾いて設けられることが特徴である。なお、ここでいう光の出射方向とは、典型的には光強度が最も大きい、光の中心軸方向である。

また、後述するように、出射端面の角度を変えることで、光の出射方向を変える角度可変部（照射角度可変部と呼ぶこともできる）を有していてもよい。さらに、光出射部に、光出射部と被検体との接触状態を検出する接触検知センサが設けられていてもよい。以下、詳述する。

図１は本発明の実施形態に係る情報取得装置（光音響イメージング（ＰＡＩ）装置）の模式図である。図１において、１は超音波探触子であり、超音波（音響波や光音響波、と言い換えることもできる）を受信し電気信号に変換するものである。さらに超音波探触子１は超音波を被検体へ送信し、被検体の内部から反射された超音波を受信することも可能である。また、超音波探触子１の超音波送受信面は、被検体と不図示の音響マッチング剤（ソナーゲルや水など）を介して音響的に接している。２は処理部であり、超音波探触子１で受信した光音響信号や超音波信号を増幅、Ａ／Ｄ変換、フィルタ処理を介して画像を生成するものである。また、超音波探触子１による超音波の送受信を行う際にビームフォーミングができる。３は被検体に接触し、照明光を照射する出射端面を含む光源（出射端）であり、被検体へ照明光を照射させる。本実施形態では、光出射部３が情報取得装置の外部に設けられた光源で発生した光を、被検体に照射出来る構成であっても良いし、光源を含み構成されていても良い。そこで、以下では「光出射部」を「光源（出射端）」と呼ぶことがある。光出射部３の出射端面２０から、被検体へと光が照射される。

光を発生させる光源としてＮｄ：ＹＡＧやＴｉ：ｓａ、ＯＰＯ、Ａｌｅｘａｎｄｒｉｔｅなど固体レーザが用いられた場合、不図示のバンドルファイバを介して光出射部３まで光伝送される。光伝送はバンドルファイバに限定されず、プリズムやミラーを介した反射光学系を用いた光伝送など他の光伝送方式を用いても良い。また、光源は固体レーザに限定されず、ＬＤやＬＥＤなどを適用しても良く、光出射部３に含め構成されていても良い。光出射部３は、光音響信号を発生させるために、例えば数ｎｓｅｃから数百ｎｓｅｃ程度のパルス光を被検体に照射できるように構成されている。パルス光は矩形であることが好ましいが、ガウス形状のパルスでも有効である。
４はモニタであり、処理部２で生成された画像情報を表示させるものである。５は入力装置であり、光音響や超音波画像を取得するための撮影条件を設定するものである。例えばマウスやトラックボール、タッチパネルなどポインティングデバイスを用いる。６は制御部であり、入力装置５で入力された撮影条件に基づき各種制御を行う。また、その撮影条件は処理部２に反映させる。例えば、入力装置５の操作によって光音響画像の取得を開始させたとき、処理部５は超音波送信を止め、光出射部３から照明光を発光させる。さらに、超音波画像取得を行うとき、Ｂモード断層像、カラードプラ、パワードプラなど撮影モードの選択や被検体内のフォーカス設定などを入力装置５で操作する。そしてその操作に応じて処理部２がビームフォーミングして超音波探触子１から超音波を送受信させ、画像生成を行う。７は記録部であり、処理部２で生成された被検体情報や各種撮影条件を記録する。さらに、記録部７からＩ／Ｏを介して、撮影データを保管するコンピュータとネットワーク接続、あるいはメモリやハードディスクなど不図示の外部記録装置へ被検体情報や各種撮影条件を転送することが可能である。

以上の光音響イメージング装置において、光出射部３が被検体と接する出射端面は、超音波探触子１の音軸から離れる方向に傾いている。こうすることによって、図２（ａ）のように被検体表面である皮膚が超音波探触子１の音軸から離れる方向に矯正され、皮膚から発せられた音響波がその方向へ伝搬するため、被検体内部の界面や散乱体を介して受信してしまうクラッタノイズを低減できる。ひいては撮影対象を画像化したときのコントラスト比を向上させることができる。なお、図１と図２はいずれも側面図であり、図３（ａ）の矢印で示した方向からのビューである。

クラッタノイズの発生源となる皮膚表面の光音響の強度やクラッタノイズの反射源となる被検体内部の界面や散乱体の分布は、被検体の部位や個人差などによって異なる。つまり光源（出射端）３と被検体との接触角が被検体によって変えた方が好ましい。そのため、図１において、８は照射角度可変部であり、制御部６の駆動制御によって光源（出射端）３を角度可変させる。こうすることによって、光源８が被検体と接する出射端面の傾き角度を調整することができる。この角度可変を示したものが、図２（ａ）と図２（ｂ）である。

なお、被検体の等価散乱係数は１／ｍｍ程度であり、被検体の深さが約１ｍｍまでは、照明光は前方散乱するため照明光の入射角度の影響を受けるが、それよりも深いと等方散乱になるため照明光の入射角度の影響は低下する。すなわち、被検体の深さ１ｍｍ以上になると照明光の入射角度の影響を低減しつつクラッタノイズを低減でき、撮影対象のコントラストを向上させることができる。

また、光源３の出射端面を平面として図示したが、これに限定されない。皮膚から発生する音響波が、音軸から離れる方向になれば、光源３の出射端面が曲面や段を設けていても有効である。例えば、図２（ｃ）のように、光源３の出射端面が球面の場合、超音波探触子の音軸方向にも皮膚から発せられた一部の音響波が伝搬したとしても、大部分は音軸方向から離れる方向へ伝搬するので、クラッタノイズの低減効果は得られる。

次に、照射角度可変部８について図３（ａ）を用いて説明する。図３（ａ）において、照射角度可変部８は、超音波探触子１を拘束し、さらに光源３の角度可変方向以外の方向を拘束するプレート８ａと、プレート８ａにはガイド穴８ｂならびに回転中心穴８ｃが設けられている。光源（出射端）３には２つのピン８ｄがあり、一方のピン８ｄがガイド穴８ｂに、もう一方のピン８ｄが回転中心穴８ｃにはまっている。なお、図３（ａ）では、はまる前の状態を示している。そして、超音波探触子１に対して光源３の角度制御をするためのアクチュエータ８ｅを設けている。アクチュエータ８ｅには各種モータやピエゾ素子、油空圧シリンダなどが適用できる。また、アクチュエータ９だけでなく、不図示のばねを併用することによって、位置決めを制御することも可能である。以上の構成によれば、回転中心穴８ｃを中心にガイド穴８ｂに沿って光源３を角度可変させることが可能となる。つまり、皮膚から発せられた音響波が音軸から遠ざかる角度を調整することができ（図２（ａ）と図２（ｂ）で表した状態）、被検体内部の界面や散乱体の分布に応じてクラッタノイズを低減させることができる。

なお照射角度可変部８は、少なくともアクチュエータ８ｅを用いて超音波探触子１に対して光源３の角度を可変させることができる構成であれば、図３（ａ）を用いて説明した構成に限定されない。例えばリンク機構を応用することでも良い。

図３（ｂ）は超音波探触子１の受信面と光源（出射端）３の出射端面を上向きにした光音響プローブ９の外観図である。図３（ｂ）において、１０は筐体である。筐体１０は角部や稜部を図示したが、実際には角部や稜部にテーパやＲをつけることが望ましく、とくにハンドヘルド型装置の場合は、操作者が把持しやすいように湾曲やくぼみを設けた形状であることも求められる。１１はカバーであり、ＰＥＴやウレタンゴムなどの薄い樹脂が筐体１３の被検体側に貼りつけている。このカバー１１によって、ソナーゲルや水など音響マッチング剤が筐体内に侵入することを防ぐことができ、光音響プローブ９内のアクチュエータ８ｅ（不図示）の故障を抑制できる。カバー１１はＰＥＴやウレタンゴムなどの薄い樹脂が筐体１０の被検体側に貼りつけている。

図３（ｂ）の光音響プローブ９を被検体側から見たものが図３（ｃ）である。図３（ｂ）と図３（ｃ）では、カバー１１（図３（ｃ）のハッチング部）は超音波探触子１と光源３の出射端面ごと覆うように示した。ただし、これに限定されず、図３（ｄ）のように、超音波探触子１の受信面は光音響プローブ９から露出させても良い。また、光源３の出射端面も光音響プローブ９から露出させても良い。光源３は角度可変するため、光源３と筐体１０が近接する部分にシール材１２を設け、シール材１２によって光音響プローブ９内に音響マッチング剤が侵入することを防ぐ。

さらに、超音波探触子１の受信表面、あるいはその受信表面にカバー１１がある場合にはその部分にクロムや金などの光反射コート（光反射膜）３０を施す。この光反射コート３０によって、散乱した照明光が超音波探触子１の受信面にあたったときに発生する光音響を抑制することができ、ノイズ源を軽減できるため、さらにコントラストが向上する。

光源（出射端）３は、被検体と接触し、その角度の方向に表面を矯正できなければ、図２（ａ）や図２（ｂ）で説明したように皮膚から発せられた音響波が超音波探触子１の音軸から遠ざかる方向へ伝搬させられないことがある。そのため図３（ｅ）では、被検体と接触する光源（出射端）３の部分に接触検知センサ１３を設けている。接触検知センサ１３によって、接触が不十分と判定した場合は、光源（出射端）３と接する被検体の角度が十分に超音波探触子１の音軸から遠ざかる方向を向いていないと解す。そして、光音響のデータ取得を行わない、あるいはクラッタノイズが多く含まれる可能性のあるデータ取得であることを表示、記録する。なお、接触検知センサ１３は、光学式、圧電式、静電式、超音波式、圧力式などが適用できる。こうすることによって、光源（出射端）３が接する被検体表面の方向を超音波探触子１の音軸から遠ざかる方向へ向けることができるため、より確実にクラッタノイズを低減した光超音波画像を取得できる。

さらに、接触検知センサによって、接触と判定した場合にのみ光音響データを取得する制御によって、照明光を確実に被検体へ入射させることができる。そのため、空中に照明光を放出することを低減でき、安全性を向上させることができる。

ここでまで説明した光源（出射端）３は超音波探触子１の片脇に位置したが、これに限定されず、図３（ｆ）のように超音波探触子１の両脇に設けても良く、その他、超音波探触子１を取り囲むように設けても良い。

また、１Ｄアレイトランスデューサからなる超音波探触子１を前提に図示してきたが、素子のアレイ方式はこれに限定されない。例えば１．５Ｄアレイ、２Ｄアレイでも有効であり、さらにコンベックス型やセクタ型、コンケーブ型などにも適用できる。

以下、各実施例を説明する。

［実施例１］
実施例１では、図１と図４を用いて制御部６による照射角度の可変制御について説明する。図４において、可変制御は以下の工程からなる。

ステップ４１（Ｓ４１）は超音波画像取得である。処理部２でビームフォーミングされた送信ビームを超音波探触子１から被検体内に送信する。そして、被検体内から反射した超音波を超音波探触子１で受信し、その受信信号を処理部２で増幅、Ａ／Ｄ変換、フィルタ処理を介して超音波画像を生成し、モニタ４に表示する。

ステップ４２（Ｓ４２）は撮影対象部位の入力設定である。術者はＳ４１で表示された超音波画像を観て、関心となる領域を入力装置５で設定する。

ステップ４３（Ｓ４３）は照射角度可変制御であり、Ｓ４２で設定された撮影対象部位に応じてＳ４４を参照する。そして、制御部６が照射位置可変部８を駆動制御し、被検体と接する光源（出射端）３の角度を調整する。

ステップ４４（Ｓ４４）は参照テーブルである。撮影部位ごとに被検体と接する光源（出射端）３の角度が記録されており、Ｓ４３で参照される。参照テーブルは、撮影部位に応じた光源（出射端）３の角度が記録されており、例えば頸部２０°、乳房３５°、手指１０°、下肢２０°と構成されている。ここでは、撮影部位内部の界面や散乱体の構造だけでなく、硬さ、柔らかさを加味してその角度を決められている。なお、被検体と接する光源（出射端）３の角度は被検体と平行を０°としている。

ステップ４５（Ｓ４５）は光音響撮影操作であり、術者が入力装置５によって光音響の取得操作を行う。

ステップ４６（Ｓ４６）はＳ４５の操作に従って超音波画像取得が停止し、光源３が発光し、光音響信号を受信する。なお、光音響信号取得のために発光と信号取得を複数回行う場合、信号取得から次の発光までの間に超音波画像取得を行っても良い。

ステップ４７（Ｓ４７）は画像化であり、超音波探触子１で受信した光超音波信号を処理部２で増幅、Ａ／Ｄ変換、フィルタ処理を介して光超音波画像を生成し、モニタ４に表示する。モニタ４の表示方法は、Ｓ４１の超音波画像をモノクロに、Ｓ４６の光超音波画像をカラーに重畳させる。なお、モノクロとカラーはそれぞれ逆でも良いし、重畳せず並べて表示する方法や切替え表示させる方法でも有効である。

以上の方法によると、被検体部位を設定し次第、照射角度を決めることが可能となる。

［実施例２］
実施例１は術者が撮影部位を設定して照射角度可変部８で光源（種射端）３を角度調整させる方法について説明した。実施例２では、照射角度を可変範囲で動かしながら光音響画像を取得し、術者が好む光音響画像になる照射位置に設定する条件出し法について説明する。

図５（ａ）は図１に対して、照射角度を提示するための表示部１４を設けたものである。なお、照射位置情報は表示部１５を設けず、モニタ４に表示させても有効である。

次に図５（ｂ）において、照射位置を決めるフローは以下の工程からなる。
ステップ５１（Ｓ５１）は超音波画像取得である。超音波画像の取得方法については、実施例１の図４を用いて説明したステップ４１（Ｓ４１）と同様であるため、ここでの説明は省略する。

ステップ５２（Ｓ５２）は光音響画像の条件出し撮影操作である。術者は図５（ａ）の入力装置５によって条件出し撮影を操作する。

ステップ５３（Ｓ５３）はＳ５２の操作に応じ、超音波画像取得を停止し、照射角度可変部８によって照明光の角度を動かしながら光音響画像を取得し、さらに照射角度を表示部１５に表示する。術者はモニタ４に表示される光音響画像と表示部１５に表示される照射角度を見ながら、関心領域のコントラストが高くなる照射角度を把握することができる。なお、光音響画像の取得方法については、実施例１の図４を用いて説明したステップ４６（Ｓ４６）とステップ４７（Ｓ４７）と同様であるため、ここでの説明は省略する。

ステップ５４（Ｓ５４）は光音響撮影操作であり、Ｓ５３で術者が把握した関心領域が高コントラストになる照射角度になるよう入力装置５を用いて照射角度を設定し、光音響の取得操作を行う。

ステップ５５（Ｓ５５）はＳ７４の操作に従って超音波画像取得が停止し、光源３が発光し、光音響信号を受信する。 詳細は実施例１の図４を用いて説明したステップ４５（Ｓ４５）と同様であるため、ここでの説明は省略する。
ステップ５６（Ｓ５６）は画像化であり生成した光超音波画像をモニタ４に表示させる。詳細は実施例１の図４を用いて説明したステップ４７（Ｓ４７）と同様であるため、ここでの説明は省略する。

以上説明した方法によれば、光音響画像の条件出し撮影を行うことによって、術者にとって視認性の高い、高コントラストな条件で光音響画像を取得することができる。

また、術者は被検部位やＳ７１で取得された超音波画像から、設定すべき照射角度が予想できるようになり、条件出し操作Ｓ５２で動かす照明光の角度を少なくすることで撮影時間を短縮できるようになる。さらに術者が熟練するとこの条件出し操作Ｓ５２そのものをなくしてＳ５４の角度設定が可能となる。このように条件出し撮影を通して、術者の熟練度を向上させることが可能となる。

［実施例３］
ここまで説明した条件出しは術者が関心領域のコントラストが高くなる照射位置を把握し、術者が所望とする照射角度に設定する。それに対して、実施例３で説明する条件出しは、自動で照射角度を設定方法である。なお、図面は図５（ｂ）と共通なので、各ステップ番号に「０」を追記したものとみなし同図を用いる。

ステップ５１０（Ｓ５１０）は超音波画像取得である。

ステップ５２０（Ｓ５２０）は関心領域設定と光音響画像の条件出し撮影操作である。術者はＳ５１０で表示された超音波画像を観て、関心となる領域を入力装置５で設定する。その後、術者は入力装置５によって条件出し撮影を操作する。

ステップ５３０（Ｓ５３０）はＳ５２０の操作に応じ、超音波画像取得を停止し、照射角度可変部８によって照射角度を調整させながら、光源３が発光し、光音響信号を受信する。そして、処理部２は関心領域のコントラストが最も高くなる照射位置を判断し、制御部６に照射角度可変部８を駆動させる。

ステップ５４０（Ｓ５４０）は光音響撮影操作であり、術者が入力装置５によって光音響の取得操作を行う。

ステップ５５０（Ｓ５５０）はＳ５４０の操作に従って超音波画像取得が停止し、光音響画像取得を行う。

ステップ５６０（Ｓ５６０）は画像化であり生成した光超音波画像をモニタ４に表示させる。

なお、Ｓ５３０の関心領域のコントラストが最も高くなる照射位置の判断については、まず、設定した関心領域に対して、その領域における光音響画像の輝度値を求める。そして、コントラスト＝最大／平均値としてコントラストを計算し、コントラストが最大となる照射位置を決める。例えば、図５（ｃ）は光音響画像の一部を模式的に表したものであり、撮影対象とノイズやアーチファクトが混在した画像となる。そして、関心領域を設定したときの関心領域内の輝度値をボクセル（３Ｄ表示の場合）もしくはピクセル（２Ｄ表示の場合、あるいは３Ｄの所定厚さのＭＩＰ（ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）の場合）ごとに求める。輝度は１６ｂｉｔ（６５５３６階調）で表される。その輝度からコントラストを求める。なお、コントラストは関心領域内の最大値と平均値の比から求めたが、これに限定されず、画像認識技術を使ってより高度に撮影対象とノイズやアーチファクトを切り分け、それらの比から求める方法を用いることもできる。

以上説明した方法によれば、光音響画像の条件出し撮影を行うことによって、関心領域のコントラストが高い光音響画像を取得することができる。

［実施例４］
実施例４では、処理部２が行う照射角度に応じた光分布補正についてそれぞれ説明する。

図６（ａ）は光源３の照射角度によって被検体表面の光量分布が変わることを模式的に示したものである。（１−１）は３の状態Ａ、（１−２）は状態Ａでの被検体１００の表面の光量分布の例を示す。

光源３の照射角度が状態Ａの場合、被検体表面の光量分布は上下左右に対象であったとする。そして、光源３の照射角度を状態Ｂとした場合、被検体表面の光量分布がひずみ、左右に非対象となってしまう。そうなると被検体内部に拡散する光量分布が変わってしまう。例えば、光音響信号の初期音圧ｐ＝Γ・μａ・φで表される。ここでΓはグリュナイゼン係数、μａは吸収係数、φは光量である。この式より吸収係数を求めるとき、μａ＝ｐ／（Γ・φ）とし、初期音圧ｐは受信音圧から換算し、グリュナイゼン係数Γは既知として、光量φが分かれば計算できる。算出方法は、被検体内部組織の光学定数μｅｆｆと、照明光の総光量、照射位置、被検体表面の光量分布から熱拡散方程式やモンテカルロ法などを用いて算出することができる。照射位置以外はあらかじめ測定置けば既知であるので、照射位置をパラメータにして算出することができる。この算出は照射角度を変える度に行わなくても、照射位置に対する被検体内部の光量分布をテーブルもしくは換算式を設けておけばよい。以上の構成によって、被検体内部の光量分布が分かるため、被検体内部の吸収係数の算出精度を向上させることができる。被検体内部の吸収係数分布の他、血液のトータルヘモグロビン量や血液の酸素飽和度など定量解析値を求めるときにも適用することによって、それらの算出精度を向上させることができる。

次に、図６（ｂ）を用いて光分布補正のフローについて説明する。（２−１）は３の状態Ｂ、（２−２）は状態Ｂでの被検体１００の表面の光量分布の例を示す。

ステップ６１（Ｓ６１）は照射角度可変部８を制御して光源（出射端）３が被検体表面と接触する角度を調整する。調整には図４を用いて説明した実施例１のＳ４３、図５（ｂ）を用いて説明した実施例２のＳ５４がこれに該当する。

ステップ６２（Ｓ６２）は参照テーブルである。照射角度に応じた被検体表面の光量分布と、被検部位ごとの背景光学定数（吸収係数や散乱係数）が記憶されている。

ステップ６３（Ｓ６３）は調整された照射角度と被検部位の光学定数から、被検体内部の光量分布を算出する。そして、不図示の超音波探触子１で受信した光音響信号に基づき、被検体内部の吸収係数を算出する。なお、血液の酸素飽和度を求める場合は少なくとも二波長の光音響データを用いる必要がある。この場合は、図４を用いて説明した実施例１のＳ４６、図５（ｂ）を用いて説明した実施例２のＳ５５の段階で、波長λ１と波長λ２それぞれの光音響信号を受信する。

ステップ６４（Ｓ６４）は画像化であり、図４を用いて説明した実施例１のＳ４７、図５（ｂ）を用いて説明した実施例２のＳ５６と同じであるのでここでの説明を省略する。

以上説明した方法によれば、光音響画像の吸収係数や酸素飽和度の定量データをより高精度に求めることができる。

１ 超音波探触子
２ 情報取得部（処理部）
３ 光出射部（光源）
４ 表示部（モニタ）
５ 入力装置
６ 制御部
７ 記録部
８ 角度可変部
８ａ プレート
８ｂ ガイド穴
８ｃ 回転中心穴
８ｄ ピン
８ｅ アクチュエータ
９ 光音響プローブ
１０ 筐体
１１ カバー
１２ シール材
１３ 接触検知センサ
１４ 表示部
２０ 第二の面（出射端面）
２１ 第一の面（超音波受信面）
１００ 被検体

Claims (24)

1. 被検体へ光を照射するための光出射部と、
   前記被検体への光の照射により発生する超音波を受信して電気信号を出力する超音波探触子と、
   前記電気信号から前記被検体に関する情報を取得する情報取得部と、
   を有する情報取得装置であって、前記被検体に接する前記超音波探触子の第一の面に対して、前記光出射部が突出するように設けられ、かつ、前記被検体に接する前記光出射部の第二の面に対する垂線が、前記第一の面に対する垂線に対して、前記光出射部側に傾いて設けられていることを特徴とする情報取得装置。
2. 前記第一の面に対する垂線と、前記第二の面に対する垂線とのなす角度が変更可能に構成されている角度可変部と、
   前記角度を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の情報取得装置。
3. 前記角度に応じて、前記被検体の内部の光量分布と、前記被検体の内部の定量解析値を算出する処理部を有することを特徴とする請求項２に記載の情報取得装置。
4. 前記制御部は、前記被検体のうち、情報を取得する対象部位と、前記角度の関係が記録された参照テーブルに少なくとも基づいて、前記角度可変部を制御するように構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の情報取得装置。
5. 前記角度を表示部に表示するように制御されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の情報取得装置。
6. 前記角度可変部は少なくともアクチュエータを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の情報取得装置。
7. 前記超音波探触子を内包する筐体と、
   前記超音波探触子の、前記被検体側の表面を保護するカバーを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の情報取得装置。
8. 前記光出射部が、前記光出射部と前記被検体との接触状態に関する情報を取得可能な接触検知センサを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の情報取得装置。
9. 前記接触検知センサに前記接触状態に関する情報に少なくとも基づいて、前記被検体に関する情報の取得有無を切り替え可能に構成されていることを特徴とする請求項８に記載の情報取得装置。
10. 前記情報取得部は、前記接触検知センサが取得した前記接触状態に関する情報に少なくとも基づいて、前記被検体に関する情報におけるノイズに関する情報を取得するように構成されていることを特徴とする請求項８または９に記載の情報取得装置。
11. 前記被検体に関する情報を表示部に表示させる表示制御部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の情報取得装置。
12. ユーザから前記被検体に関する情報を取得するための操作を行うための入力を受け付ける受付手段を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の情報取得装置。
13. ユーザから前記被検体に関する情報を取得するための操作を行うための入力を受け付ける受付手段を有し、
    前記受付手段が、前記被検体のうち、情報を取得する対象部位に関する情報を受け付けたら、
    前記制御部は前記参照テーブルを参照する工程と、
    前記角度を制御する工程と、
    前記被検体に関する情報を取得する工程と
    を行うための制御をすることを特徴とする請求項４に記載の情報取得装置。
14. ユーザから前記被検体に関する情報を取得するための操作を行うための入力を受け付ける受付手段を有し、
    前記受付手段が前記被検体のうち、情報を取得する対象部位に関する情報を受け付けたら、
    前記制御部は前記角度の可動範囲内で、前記角度を変えながら前記被検体に関する情報を取得するための条件出し撮影を行う工程を
    行うための制御をすることを特徴とする請求項２に記載の情報取得装置。
15. 前記制御部は、前記条件出し撮影中の前記角度を表示部に表示する工程
    を行うための制御をすることを特徴とする請求項１４に記載の情報取得装置。
16. ユーザから前記被検体に関する情報を取得するための操作を行うための入力を受け付ける受付手段を有し、
    前記受付手段が前記角度に関する情報を受け付けたら、
    前記制御部は前記角度で、前記被検体に対して光を照射するように、前記角度可変部を制御し、
    前記角度で前記被検体に関する情報を取得する工程と
    を有することを特徴とする請求項２に記載の情報取得方法。
17. ユーザから前記被検体に関する情報を取得するための操作を行うための入力を受け付ける受付手段を有し、
    前記受付手段が、前記被検体の関心領域に関する情報を受け付けたら、
    前記関心領域のコントラストが最も高くなるような、前記角度を算出する工程を行う処理部を有し、
    前記制御部によって前記角度で、前記被検体に光を照射するように、前記角度可変部を制御し、
    前記超音波探触子は、前記角度で、前記被検体に光を照射することで生じた超音波を受信することを特徴とする請求項２に記載の情報取得方法。
18. 前記角度を制御する工程と、
    前記角度と前記被検体の内部の光学定数から、前記被検体の内部の光量分布を算出する工程と、
    前記被検体の内部の定量解析を行う工程と、を行う処理部を有することを特徴とする請求項２に記載の情報取得装置。
19. 被検体へ光を照射するための光出射部と、前記被検体に光が照射されて生じる光音響波を受信し電気信号に変換する超音波探触子と、
    前記電気信号から光音響画像を生成する処理部と、
    を有する情報取得装置であって、
    前記光出射部は前記被検体と接する出射端面を有し、
    前記出射端面は、前記出射端面から出る光の出射方向が、前記超音波探触子の音軸と相対的に離れるように傾いて設けられること
    を特徴とする情報取得装置。
20. 前記出射端面の角度を変えることで、前記出射方向を変える角度可変部を有することを特徴とする請求項１９に記載の情報取得装置。
21. 前記光出射部に、前記光出射部と前記被検体との接触状態を検出する接触検知センサが設けられていることを特徴とする請求項１９または２０に記載の情報取得装置。
22. 前記光音響画像の表示を制御する表示制御部を有することを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれか一項に記載の情報取得装置。
23. 前記光音響画像を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか一項に記載の情報取得装置。
24. 前記光音響画像の撮影操作を行う入力装置を有することを特徴とする請求項１９乃至２３のいずれか一項に記載の情報取得装置。

Images