JP2018117956A

JP2018117956A - 音響波測定装置およびその制御方法

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Publication number: JP2018117956A
Application number: JP2017012671A
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Inventors: 吉洋平田; Yoshihiro Hirata
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Filing date: 2017-01-27
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Abstract

【課題】測定位置又は測定範囲を容易に指定する。【解決手段】音響波測定装置は、被検体から伝搬した音響波を用いて被検体内の特性情報分布を生成するものであり、音響波を受信する受信手段と、第１の方向から被検体の所定の範囲を撮像し、所定の範囲の画像を取得する第１の撮像手段と、第１の方向と異なる第２の方向から被検体の所定の範囲よりも狭い範囲を撮像し、局所画像を取得する第２の撮像手段と、第１の撮像手段により撮像された所定の範囲の画像において、第２の撮像手段により撮像する位置の指定をユーザから受け付けるとともに、第２の撮像手段により撮像された局所画像において、特性情報分布を生成する範囲の指定を前記ユーザから受け付ける指定手段と、受信手段により受信された音響波を用いて特性情報分布を生成する生成手段を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、音響波測定装置およびその制御方法に関する。

光源から発生した光が被検体に照射されることにより被検体内の光吸収体から発生した光音響波を用いて、被検体内の組織を画像化する光音響イメージング（ＰＡＩ：ＰｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃＩｍａｇｉｎｇ）という技術がある。
特許文献１には、半球状の探触子を被検体に対して相対移動させることで、被検体を走査しながら光音響波を取得する被検体情報取得装置が記載されている。特許文献１には、カメラによる撮影画像を参照しながら関心領域の範囲指定が行われ得ることが記載されているが、カメラが探触子に対してどのような位置に設けられるのかは明記がない。

特開２０１６−１３７０５３号公報

仮にカメラが半球状の探触子と同じ構造体に設けられる場合、光音響波の測定を行いながらカメラによる撮像が可能であるが、探触子と被検体との間の距離が短い場合には、被検体の一部の領域しかカメラの視野に入らないことが考えられる。この場合、ユーザは限られたカメラの視野範囲を移動させて測定したい位置を探すことが必要となるため、測定位置の指定が容易に行えないことが懸念される。
なお、上述の課題は、光音響イメージング装置にかぎらず、超音波エコー装置にも共通する。

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、測定位置又は測定範囲を容易に指定できるようにすることにある。

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体から伝搬した音響波を用いて前記被検体内の特性情報分布を生成する音響波測定装置であって、
前記音響波を受信する受信手段と、
第１の方向から前記被検体の所定の範囲を撮像し、前記所定の範囲の画像を取得する第１の撮像手段と、
前記第１の方向と異なる第２の方向から前記被検体の前記所定の範囲よりも狭い範囲を撮像し、局所画像を取得する第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段により撮像された前記所定の範囲の画像において、前記第２の撮像手段により撮像する位置の指定をユーザから受け付けるとともに、前記第２の撮像手段により撮像された前記局所画像において、前記特性情報分布を生成する範囲の指定を前記ユーザから受け付ける指定手段と、
前記受信手段により受信された音響波を用いて前記特性情報分布を生成する生成手段と、を有することを特徴とする音響波測定装置である。

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体から伝搬した音響波を用いて前記被検体内の特性情報分布を生成する音響波測定
装置の制御方法であって、
前記音響波測定装置は、
前記音響波を受信する受信手段と、
第１の方向から前記被検体の所定の範囲を撮像し、前記所定の範囲の画像を取得する第１の撮像手段と、
前記第１の方向と異なる第２の方向から前記被検体の前記所定の範囲よりも狭い範囲を撮像し、局所画像を取得する第２の撮像手段と、を有し、
前記第１の撮像手段により撮像された前記所定の範囲の画像において、前記第２の撮像手段により撮像する位置の指定をユーザから受け付けるとともに、前記第２の撮像手段により撮像された前記局所画像において、前記特性情報分布を生成する範囲の指定を前記ユーザから受け付ける指定ステップと、
前記受信手段により受信された音響波を用いて前記特性情報分布を生成する生成ステップと、を有することを特徴とする音響波測定装置の制御方法である。

本発明によれば、測定位置又は測定範囲を容易に指定することができる。

音響波測定装置の構成の例を示す断面図音響波測定のフローの例を示す図全体撮像用カメラによって撮像された画像の例を示す図局所撮像用カメラにより撮像された画像及び測定位置の指定の例を示す図

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、被検体から伝搬された音響波を検出し、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、音響波測定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ととらえてもよい。また、本発明は、そのプログラムを格納したコンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体としても捉えられる。

本発明の音響波測定装置には、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、物質濃度として酸素化ヘモグロビン濃度と脱酸素化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。

本発明の音響波測定装置には、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。

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。このように音響波に基づく情報を可視化することから、本発明は、音響波イメージング装置やその制御方法やプログラムとしても捉えられる。

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。

本発明の装置が、光音響波を受信する場合、超音波エコーを受信する場合、および、その両方を受信する場合のいずれにおいても、装置が音響波を測定することに変わりはない。よって本発明の装置は、音響波測定装置と呼べる。本発明は、このような音響波測定装置の制御方法としても捉えられる。

［実施例１］
（装置全体構成）
図１は、音響波測定装置１００の構成の例を示す図である。図１は、測定に関する構成の断面図と、制御に関する構成のブロック図により構成される。本実施例において音響波測定装置１００は、手の内部から発せられる音響波を測定する装置である。音響波測定装置１００は、測定した音響波に基づいて光音響画像を生成する。なお、本実施例では、一例として被検体を手として説明するものとする。
音響波測定装置１００は、全体撮像用カメラ１１０、保持部材１１５、探触子１１９、局所撮像用カメラ１２２、移動機構１３０、光源１３１及び光伝送路１３２を有する。また、音響波測定装置１００は、光音響演算部１４１、画像処理部１４２、指定部１４３、座標変換部１４４、移動機構制御部１４５及びモニタ１４６を有する。
また、探触子１１９は、支持体１２０、変換素子１２１及び射出口１３３を有する。探触子１１９は、２次元の平面を走査することが可能である。探触子１１９が走査する２次元の平面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面に垂直な軸をＺ軸とする。以下では、図１の断面図において上方向をＺ軸正方向といい、下方向をＺ軸負方向という。本実施例では、ＸＹ平面に略平行に手を置き、音響波を測定するものとする。

以下では、音響波測定装置１００の各構成について具体的に説明する。
保持部材１１５は、曲面を有し、曲面の部分に手全体が収まるように載置することができる。
保持部材１１５は、被検体を載置した状態で保持する。被検体と保持部材１１５の間は、音響波が透過しやすいように音響媒体（不図示）で充填してもよい。音響媒体の例としては水、油、ゲル及びジェル等であってもよい。

図１に示すように、全体撮像用カメラ１１０は、保持部材１１５の中央部からＺ軸正方向に距離ｌ_１離れた位置に設置されており、手の甲全体を撮像することができる。全体撮像用カメラ１１０は、撮像した画像を画像データとして画像処理部１４２に出力する。全体撮像用カメラ１１０は、本発明の第１の撮像手段に相当する。

一方、支持体１２０は、保持部材１１５に対してＺ軸負方向の位置に設置される。支持体１２０は、椀状であり、複数の変換素子１２１と、局所撮像用カメラ１２２と、光源１３１から光伝送路１３２を介して伝送される光の射出口１３３を支持する。射出口１３３は本発明の光照射手段に相当する。詳細は後述するが、全体撮像用カメラ１１０の方が、局所撮像用カメラ１２２と比べて被検体の広い範囲を撮像できる。局所撮像用カメラ１２２は、全体撮像用カメラ１１０とは異なる方向から被検体の一部を撮像し、撮像した画像を画像データとして画像処理部１４２に出力する。局所撮像用カメラ１２２は、本発明の第２の撮像手段に相当する。図１の例では、局所撮像用カメラ１２２は被検体から見て全体撮像用カメラ１１０の反対側に設置されている。

支持体１２０は、椀状型であり、支持体１２０の底部が移動機構１３０に固定され、支持体１２０のお椀の口側が保持部材１１５に向けられる。例えば、移動機構１３０は、二次元に走査可能な２軸の駆動装置である。すなわち、支持体１２０は、移動機構１３０により上述したＸＹ平面を走査する。以下では、２軸の方向をＸ軸、Ｙ軸とする。また、図１の右方向をＸ軸正方向といい、左方向をＸ軸負方向という。また、図１の奥方向をＹ軸正方向といい、手前方向をＹ軸負方向という。なお、図１の断面図は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対応する断面図となっている。
移動機構１３０は、例えば、リニアガイド（不図示）および送りネジ機構（不図示）およびモーター（不図示）を組み合わせて構成されている。ここで、変換素子１２１は本発明の受信手段に、支持体１２０は本発明の支持手段に、それぞれ相当する。

移動機構制御部１４５は、移動機構１３０を制御し、支持体１２０をＸＹ平面において移動させて、被検体に対する位置を変化させる。本実施例では、これにより局所撮像用カメラ１２２が被検体の各部分を撮像できるようになる。なお、移動機構１３０は、位置移動手段の一例である。
指定部１４３は、全体画像の中で局所画像を取得する位置をユーザから受け付けるとともに、ユーザによって指定された測定位置を受け付ける。具体的には、指定部１４３は、全体撮像用カメラ１１０によって撮像された全体画像の中で、局所撮像用カメラ１２２により撮像する範囲の指定をユーザから受け付ける。また、指定部１４３は、局所撮像用カメラ１２２により撮像された局所画像を用いてユーザから測定位置の指定を受け付ける。なお、測定位置の指定に関する具体例は後述する。ここで、全体撮像用カメラ１１０によって撮像された画像を被検体全体の全体画像といい、局所撮像用カメラ１２２によって撮像された被検体の部分的な画像を局所画像という。

座標変換部１４４は、局所画像の中で指定された測定位置を、上述したＸＹ平面に対応する座標系に変換する。以下では、この座標系を実座標系という。移動機構制御部１４５は、指定された測定位置に対応する実座標（Ｘ，Ｙ）に応じて支持体１２０を移動させる。
なお、保持部材１１５と変換素子１２１との間は、音響波が伝搬可能な音響媒体（不図示）で充填してもよい。音響媒体の例としては水、油、ゲル、ジェル等であってもよい。

光伝送路１３２は、光源１３１から照射されたパルス光を支持体１２０に取り付けられた光伝送路１３２の端部の射出口１３３まで伝送し、当該射出口１３３から手にパルス光を照射する。なお、光伝送路１３２は、Ｚ軸正方向に手にパルス光を照射する場合に限定されず、角度をつけて手にパルス光を照射してもよい。
光源１３１は、効率的に被検体から光音響波を発生させるために、１〜１００ナノ秒程度のパルス幅のパルス光を生成することが好ましい。また、波長としては６００ｎｍから１１００ｎｍ程度の波長が好ましい。具体的な光源の例としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、アレクサンドライトレーザ、ＴｉｓａレーザやＯＰＯレーザを用いてもよい。このほか固体レーザ、ガスレーザー、ファイバーレーザー、色素レーザ、半導体レーザなども使用可能である。また、光源としてＬＥＤを使用してもよい。なお、光源１３１は、本実施形態の音響波測定装置１００と一体として設けられていても良いし、光源１３１を分離して別体として設けられていても良い。
照射のタイミング、波形、強度などは不図示の光源制御部によって制御される。また、複数波長を切り替えられる波長可変レーザを用いることで、酸素飽和度やグルコース濃度などの物質濃度情報を取得してもよい。

被検体にパルス光が照射されると、被検体内から音響波が発生する。被検体内で発生した音響波のうち探触子１１９の方向に放射された音響波が、保持部材１１５及び音響媒体を介して、探触子１１９の変換素子１２１に到達する。各変換素子１２１は、椀状の支持体１２０に到達した音響波を広範囲に受信できるように、椀状の支持体１２０の内側に均一に配置されている。各変換素子１２１は、受信した音響波に基づいて電気信号（以下では、ＰＡ信号）を生成する。各変換素子１２１は、生成したＰＡ信号を光音響演算部１４１に送信する。光音響演算部１４１は、入力されたＰＡ信号を用いて光音響画像データの生成（画像再構成）を行う。なお、光音響演算部１４１は、本発明の生成手段に相当する。画像処理部１４２は、光音響画像データに基づいて表示画像データを生成し、モニタ１４６に表示する。

それぞれのカメラの撮像範囲について説明する。本実施例では、全体撮像用カメラ１１０と局所撮像用カメラ１２２の視野角は同程度であるので、被検体との距離が長いほど撮像範囲が広がる。
全体撮像用カメラ１１０は、手の甲全体を撮像できるように、保持部材１１５の曲面の中央部からＺ軸正方向に距離ｌ_１離れた位置に設置される。なお、全体撮像用カメラ１１０は、手の甲全体を撮像する場合に限定されず、局所画像よりもある程度広い範囲、例えば、手の甲の８０％程度の範囲を撮像してもよい。このように、全体撮像用カメラ１１０は、被検体全体を撮像する場合に限られず、比較的広い範囲であればよい。
また、局所撮像用カメラ１２２は、保持部材１１５から見てＺ軸負方向の位置に設置される。局所撮像用カメラ１２２は、保持部材１１５から見てＺ軸負方向にある支持体１２０に固定され、被検体を局所的に撮像する。局所撮像用カメラ１２２が保持部材１１５の曲面の中央部の真下にあるとき、保持部材１１５と局所撮像用カメラ１２２との間の距離はｌ_２である。全体撮像用カメラ１１０と保持部材１１５との距離ｌ_１は、局所撮像用カメラ１２２と保持部材１１５との距離ｌ_２よりも長くなっている。距離ｌ_１と距離ｌ_２は、全体画像と局所画像の面積比に応じて設計される。なお、全体撮像用カメラ１１０の視野角が局所撮像用カメラ１２２の視野角よりも広い場合などは、距離ｌ_１と距離ｌ_２が同程度であったり、距離ｌ_１が距離ｌ_２よりも短かかったりしてもよい。
局所撮像用カメラ１２２は、例えば、光源１３１によりパルス光が照射される位置を撮像範囲の中心として撮像してもよい。また、局所撮像用カメラ１２２は支持体１２０によって固定されているため、支持体１２０の移動に応じて撮像範囲が変更される。後述するように、局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲は、ユーザによって指定される。

以下では、各部材の材質・特性等について説明する。
（保持部材）
保持部材１１５の好ましい特性として、音響波を透過しやすい程度の厚さであること、光が透過するように透明であること、被検体の重さに耐えうる強度を有することが挙げられる。このような特性を有する材料としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＶ
Ｃ（ポリ塩化ビニル）がある。

（変換素子）
光音響波を受信する複数の変換素子１２１が椀状の支持体１２０の内側に全体的に配置され、探触子１１９が構成される。
変換素子１２１は、音響波を検出し電気信号などの信号に変換して出力する。変換素子１２１は、圧電現象を用いた素子、光の共振を用いた素子、容量の変化を用いた素子など音響波を検知できるものであれば、どのような素子を用いてもよい。本実施形態において、変換素子１２１は、複数配置され、それぞれの変換素子１２１は最も高い受信感度を持つ方向が互いに異なるように配置される。このような多次元配列素子を用いることで、同時に複数の場所で音響波を受信できるので、画質を向上させられるとともに、測定時間を短縮できる。より良好な形態として、複数の変換素子１２１の受信面が椀状の支持体１２０の中心に向くように配置すると良い。

（光伝送路）
図１における光源１３１から照射されたパルス光は、光伝送路１３２により、所望の光分布形状に加工されながら被検体に導かれる。光伝送路１３２は、光ファイバやそれを束ねたバンドル光ファイバ、鏡筒にミラーなどを組み込んだＡｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇａｒｍなどの光導波路などであってもよい。他に光伝送路１３２としては、典型的にはレンズ、ミラー、拡散板などの光学部品を用いてもよい。

（光音響演算部による信号処理）
光音響演算部１４１は、アナログの電気信号をデジタル化するＡＤ変換回路（不図示）や、電気信号を増幅する増幅器（不図示）などを含んでもよい。また、受信素子ごとに時系列的に得られたデジタル電気信号は、メモリ（不図示）に出力され格納される。

（光音響演算部・指定部・座標変換部・移動機構制御部・画像処理部）
光音響演算部１４１、画像処理部１４２、指定部１４３、座標変換部１４４及び移動機構制御部１４５の各機能部は、ＣＰＵ（プロセッサ）が必要なプログラムを実行することにより実現される。光音響演算部１４１、画像処理部１４２、指定部１４３、座標変換部１４４及び移動機構制御部１４５は、同じ情報処理装置でそれぞれの機能を実現するプログラムモジュールとして構成されても良い。また、それぞれが別の情報処理装置で動作し、協調して光音響イメージング装置に関する情報処理を実行してもよい。
また、情報処理装置の入力装置（マウス、キーボード、タッチパネルなど）を、音響波測定装置１００の入力手段として用いてもよい。入力手段からの入力項目としては、測定位置及び測定範囲、測定パラメータ、所望の画質などがある。
光音響演算部１４１が画像再構成を行うときには、整相加算、バックプロジェクションなど任意の手法を採用できる。

（モニタ）
モニタ１４６は、生成された光音響画像、全体撮像用カメラ１１０により撮像された画像及び局所撮像用カメラ１２２により撮像された画像をそれぞれ表示する。モニタ１４６としては液晶ディスプレイや有機ＥＬティスプレイなど任意の表示装置を利用できる。モニタ１４６は、音響波測定装置１００と一体であってもよいし、別々であってもよい。

（測定フロー）
図２は、音響波測定のフローの例を示す図である。以下では、音響波測定の処理の流れについて説明する。ステップＳ１０において、全体撮像用カメラ１１０は、手の甲全体を撮像する。画像処理部１４２は、全体撮像用カメラ１１０により撮像された画像をモニタ１４６に表示させる。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、全体撮像用カメラ１１０によって撮像された画像の例である。図３（Ａ）のように全体撮像用カメラ１１０による画像１４８内に、手の甲全体が含まれる。なお、画像１４８は、ＸＹ平面に対応し、図３の左右の方向がＸ軸に対応し、上下の方向がＹ軸に対応する。

ステップＳ１１において、指定部１４３は、図３（Ａ）の全体撮像用カメラ１１０による画像１４８においてユーザから局所撮像用カメラ１２２により撮像する範囲の位置の指定を受け付ける。以下では、局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲の位置を大まかに調整することを粗調という。

図３（Ａ）の全体撮像用カメラ１１０による画像には、局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲１４８ａとカーソル１４８ｂとが表示される。図３（Ａ）に示される撮像範囲１４８ａは、局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲を示す。カーソル１４８ｂは、局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲の中心を示す。
指定部１４３は、局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲の位置の変更をユーザから受け付ける。ユーザは、カーソル１４８ｂを移動させることにより局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲の位置を変更することができる。例えば、図３（Ｂ）のように、人差し指の付け根付近から手の甲の位置にカーソル１４８ｂの位置が変更されると、指定部１４３は、変更後のカーソル１４８ｂの位置を中心とする領域を局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲１４８ａとして指定する。なお、本実施例では局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲１４８ａの指定がカーソル１４８ｂを用いて行われるが、これに限定されるものではない。例えば、指定部１４３は、局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲の移動量をユーザに数値入力させることで、局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲の指定を受け付けてもよい。

座標変換部１４４は、全体撮像用カメラ１１０の画像上で指定された位置を実座標（Ｘ，Ｙ）に変換する。このとき、座標変換部１４４は、あらかじめメモリに記録された変換式又は補正テーブルを用いて座標の変換を行ってもよい。なお、座標の変換式及び補正テーブルは、装置の設計時又は組立時のパラメータを基に作成されてもよい。

ステップＳ１２において、移動機構制御部１４５は、支持体１２０（変換素子１２１、局所撮像用カメラ１２２）を指定された実座標位置（Ｘ，Ｙ）へ移動するように移動機構１３０を駆動制御する。

ステップＳ１３において、変換素子１２１と共に支持体１２０に固定されている局所撮像用カメラ１２２が、変換素子１２１と同じ側から、指定された実座標位置（Ｘ，Ｙ）において手のひらを局所的に撮像する。画像処理部１４２は、局所撮像用カメラ１２２による画像を受信し、モニタ１４６に表示させる。
図４は、光音響画像を生成するための測定位置の指定の例である。図４（Ａ）の例は、図３（Ａ）のカーソル１４８ｂの位置で局所撮像用カメラ１２２により撮像された場合の画像の例である。図４（Ａ）の画像は、ＸＹ平面に対応し、図４の左右の方向がＸ軸に対応し、上下の方向がＹ軸に対応する。なお、図４（Ａ）の局所撮像用カメラ１２２の撮像方向はＺ軸正方向となっており、全体撮像用カメラ１１０によりＺ軸負方向に撮像された図３（Ａ）とは撮像する方向が逆である。このため、図４（Ａ）の画像は、図３（Ａ）の画像と比較してＸ軸の方向に反転している。

ステップＳ１４において、指定部１４３は、表示された局所撮像用カメラ１２２の画像を参照したユーザから所定の入力手段を用いた測定位置の指定を受け付ける。ここで、測定位置の指定は、図４（Ｂ）に示される十字キーにより受付けてもよい。

図４（Ｃ）は、モニタ１４６の表示例を示している。図４（Ｃ）のように、全体撮像用
カメラ１１０による画像１４８、局所撮像用カメラ１２２による画像１４９、位置調整パネル１５０が表示される。位置調整パネル１５０は、十字キー１５１及び決定ボタン１５２を含んでいる。位置調整パネル１５０は、全体撮像用カメラ１１０による画像１４８が選択されているときは局所画像の取得位置の入力に用いられ、局所撮像用カメラ１２２による画像１４９が選択されているときは測定位置の入力に用いられる。十字キー１５１は、局所画像の位置または測定位置の変更に用いられる。また、決定ボタン１５２は、局所撮像位置または測定位置の決定に用いられる。なお、画像１４９は、画像１４８と向きを揃えるために、画像処理部１４２により、図４（Ａ）の画像をＸ軸方向に反転させた画像となっている。

ユーザは、局所撮像用カメラ１２２により表示されている画像よりもＹ軸正方向の位置を測定したい場合、十字キー１５１の上ボタンを押下する。これにより測定位置がＹ軸正方向に移動する。また、ユーザは、局所撮像用カメラ１２２により表示されている画像よりもＸ軸負方向の位置を測定したい場合、十字キー１５１の左ボタンを押下する。これにより測定位置がＸ軸負方向に移動する。このように、ユーザは、局所撮像用カメラ１２２により表示された画像を見ながら十字キー１５１により測定位置を微調整することができる。ここで、詳細な測定位置の指定を微調という。

また、指定部１４３は、十字キー１５１のボタンが押下された時間に応じて徐々に測定位置を移動させてもよいし、十字キー１５１のボタンが押下される度に所定距離、測定位置を移動させてもよい。ユーザは所望の測定位置に移動した時点で決定ボタン１５２を押下する。これにより、局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲に対応する位置において測定が開始され、光音響画像が生成される。
なお、位置調整パネル１５０を用いて測定位置を指定する場合に限定されず、例えば、キーボード又はジョイスティックを用いて測定位置が指定されてもよい。また、図４（Ｃ）の画像１４９をドラック＆ドロップすることで指定してもよい。例えば、指定部１４３は、画像１４９がＸ軸正方向に画像１４９の半分の距離分ドラック＆ドロップされた場合、測定位置をＸ軸正方向に画像１４９の半分の距離分ずらした位置を測定位置として指定してもよい。
なお、実施例２では、測定しながらリアルタイムに測定位置の変更を受け付ける例について説明する。

ステップＳ１５において、指定された測定位置において、各変換素子１２１は、パルス光の照射によって手の内部から発生した光音響波を受信し、ＰＡ信号を生成する。光音響演算部１４１は、各変換素子１２１から取得したＰＡ信号を用いて光音響画像の生成を行う。

（効果）
このように、全体撮像用カメラ１１０によって撮像された被検体の全体の画像をもとに局所撮像用カメラ１２２の撮像範囲の位置指定（粗調）が行われる。続いて、局所撮像用カメラ１２２によって撮像された局所画像をもとに測定位置が指定される（微調）。これにより、測定位置を容易に指定することが可能となる。

なお、本実施例では、支持体１２０に局所撮像用カメラ１２２が固定されているため、局所撮像用カメラ１２２における位置指定においては、支持体１２０を移動させながら測定位置が指定されることを説明したが、これに限定されない。
局所撮像用カメラ１２２が撮像する範囲を実座標（Ｘ，Ｙ）で指定してもよい。例えば、所定の位置に固定され、首振りにより撮像範囲を変更可能な局所撮像用カメラ１２２に対して、チルトとパンのパラメータを指定して、撮像範囲を変更してもよい。
また、移動機構１３０とは別に局所撮像用カメラ１２２の移動部を設け、局所撮像用カ
メラ１２２を独立して移動させ、撮像範囲を変更させてもよい。
また、射出口１３３が支持体１２０ともに移動せずとも良い。例えば支持体とは別の射出口移動機構を設けても良いし、首振りにより照射方向を変える機構を設けても良い。

（測定範囲の指定）
なお、上記記載における測定位置とは、探触子走査を行わなくとも再構成画像の生成に十分な音響波が取得できるような比較的狭い領域、例えば被検者の手における、メラノーマの疑いがあるホクロなどを想定していた。しかし本発明においては、測定位置よりも広い測定範囲を指定することも可能である。例えば、画像処理部１４２は、図４（Ｃ）の局所撮像用カメラ１２２による画像１４９に測定範囲を示す四角い枠線を表示する。四角い枠線は、ユーザの操作により大きさを変更することが可能である。
指定部１４３は、四角い枠線に応じて測定範囲の指定を受け付ける。続いて、移動機構制御部１４５は、移動機構１３０を制御して測定範囲内の各位置に支持体１２０を移動させる。続いて、椀状の支持体１２０の内側に全体的に配置された各変換素子１２１は、各位置で音響波を受信する。続いて、光音響演算部１４１は、各変換素子１２１が受信した音響波に基づいて光音響画像を生成する。
また、測定範囲の拡大・縮小も可能である。例えば、指定部１４３は、四角い枠線の各辺のドラッグ＆ドロップによる移動により、測定範囲の拡大及び縮小を受付けてもよい。指定部１４３は、図４（Ｃ）の画像１４９に表示された四角い枠線の大きさが変更された場合、変更後の四角い枠線に応じて測定範囲の大きさを変更してもよい。

また、音響波測定装置１００は、測定範囲内を所定の速度で支持体１２０を走査させつつ、一定の周期でパルス光の照射と音響波の受信を繰り返し行うことで、測定範囲内の測定を行ってもよい。例えば、移動機構制御部１４５は、指定された測定範囲が長方形であった場合、当該長方形内にパルス光が照射されるように、当該長方形内で支持体１２０を走査させる。また光源１３１は、当該長方形内で支持体１２０が移動している間も、一定の周期で被検体（手）にパルス光を照射する。光音響演算部１４１は、各変換素子１２１が移動した各位置で受信した音響波に基づいて光音響画像を生成する。

また、指定部１４３は、局所撮像用カメラ１２２により撮像された画面の範囲よりも広い面積の測定範囲の指定を受け付けてもよい。例えば、図４（Ｃ）の画像１４９において、指定部１４３は、十字キー１５１の操作により画像１４９の撮像範囲を移動させつつ、画像１４９内でユーザから四つの点の指定を受け付ける。指定部１４３は、例えば、決定ボタン１５２により各点の指定を受け付けてもよい。続いて、指定部１４３は、受け付けた四つの点を結ぶ四角形を測定範囲として受け付けてもよい。なお、測定範囲は四角形で指定する場合に限定されず、多角形を測定範囲として受け付けてもよい。

また、指定部１４３は、光音響画像が表示された画面内で測定範囲の指定を受け付けてもよい。具体的には、指定部１４３は、光音響画像が表示された画面に基づいて、次の測定範囲を現在の測定範囲からＸ軸方向、Ｙ軸方向にずらす指定を受付けてもよい。例えば、指定部１４３は、光音響画像の画面の横側に図４（Ｂ）に示したような十字キー１５１を表示し、次の測定範囲の指定を受付けてもよい。
以上のように実施例１に示した音響波測定装置１００により、測定範囲を容易に指定できるという効果を奏する。

［実施例２］
（リアルタイムの位置指定）
全体撮像用カメラ１１０及び局所撮像用カメラ１２２が、光音響の測定中においてもリアルタイムに撮像する場合について説明する。音響波測定装置１００は、光音響画像を表示しつつ、全体撮像用カメラ１１０又は局所撮像用カメラ１２２の画面を基に測定位置を
変更することが可能である。
例えば、図３（Ｂ）に示すようにカーソル１４８ｂの位置が移動すると、移動機構制御部１４５は、指定されたカーソル１４８ｂに対応する位置に支持体１２０を移動させる。支持体１２０が移動している期間においても、被検体（手）に一定の周期でパルス光が照射され、光音響演算部１４１は、変換素子１２１が受信したＰＡ信号に基づいて光音響画像データの生成を一定の周期で行っている。画像処理部１４２は、生成された光音響画像データに基づいて光音響の測定画面を随時更新する。これにより、画像処理部１４２には、支持体１２０の移動中においてもリアルタイムに光音響画像が表示される。

また、光音響の測定画面を基に測定位置をリアルタイムに指定することも可能である。例えば、画像処理部１４２は、光音響画像として所定の血管を表示する。ユーザが当該血管のＸ軸正方向に移動した位置を測定したいと考えた場合に、指定部１４３は、現在の測定位置よりもＸ軸正方向の測定位置の指定を受け付けることにより、当該血管のＸ軸正方向の位置を次の測定位置とする。移動機構１３０が支持体１２０をＸ軸正方向に移動させている間にも、被検体（手）に一定の周期でパルス光が照射され、光音響演算部１４１は、変換素子１２１が受信したＰＡ信号に基づいて光音響画像データの生成を一定の周期でリアルタイムに行う。これにより、画像処理部１４２は、光音響画像として当該血管のＸ軸正方向の位置の画像を表示する。

このように、本実施例によれば、測定位置に支持体１２０を移動させている間にも、リアルタイムに測定を行うことができる。その結果、ユーザが光音響画像を確認しながら適切に測定位置を指定や修正ができるようになる。

また、光音響演算部１４１は、パルス光１回当たりの光音響画像データを生成し、画像処理部１４２に表示させてもよい。音響波測定装置１００は、局所撮像用カメラ１２２における画像を表示しつつ、パルス光１回当たりの光音響画像データを生成する位置を受付けてもよい。

上記実施例においては、被検体が手のひらの例について説明したが、これに限定されない。例えば、被検体は足の裏であってもよい。また、被検体は乳房であってもよい。また、マウス、ラット等の小動物を被検体としてもよい。

上記実施例においては、全体撮像用カメラ１１０による撮像方向と局所撮像用カメラ１２２による撮像方向が反対であったがこれに限定されない。例えば、全体撮像用カメラ１１０は、斜め方向から被検体を撮像してもよい。
また、全体撮像用カメラ１１０を、被検体である手に対して局所撮像用カメラ１２２と同一の側（例えば下側）に設置し、全体撮像用カメラ１１０及び局所撮像用カメラ１２２により異なる角度から撮像してもよい。例えば、複数の全体撮像用カメラ１１０を支持体１２０の後方の所定の位置にそれぞれ配置し、不図示の画像作成手段が、複数の全体撮像用カメラ１１０により合成画像を生成する。この合成画像が、本実施例における全体画像（所定の範囲の画像）に当たる。このとき、合成画像から支持体１２０を表示しないような画像処理を行うことが好ましい。画像作成手段は、画像処理部１４２と同様に、画像処理能力を持つ情報処理装置により実現できる。
なお、複数の全体撮像用カメラ１１０を用いる例について説明したが、これに限定されない。例えば、音響波測定装置１００は、支持体１２０により被検体が隠れないように斜め方向から、１台の全体撮像用カメラ１１０により被検体を撮像させる。続いて、画像処理部１４２は、全体撮像用カメラ１１０により斜め方向から撮像された画像の歪みを補正することで、全体画像を生成してもよい。

なお、音響波測定装置１００は、支持体１２０を移動させず、画像化する位置だけを変
更してもよい。

＜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）は、本発明の範疇に含まれる。また、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も本発明の範疇に含まれる。

１００：音響波測定装置、１１０：全体撮像用カメラ、１２１：変換素子、１２２：局所撮像用カメラ、１４１：光音響演算部、１４３：指定部

Claims

被検体から伝搬した音響波を用いて前記被検体内の特性情報分布を生成する音響波測定装置であって、
前記音響波を受信する受信手段と、
第１の方向から前記被検体の所定の範囲を撮像し、前記所定の範囲の画像を取得する第１の撮像手段と、
前記第１の方向と異なる第２の方向から前記被検体の前記所定の範囲よりも狭い範囲を撮像し、局所画像を取得する第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段により撮像された前記所定の範囲の画像において、前記第２の撮像手段により撮像する位置の指定をユーザから受け付けるとともに、前記第２の撮像手段により撮像された前記局所画像において、前記特性情報分布を生成する範囲の指定を前記ユーザから受け付ける指定手段と、
前記受信手段により受信された音響波を用いて前記特性情報分布を生成する生成手段と、を有することを特徴とする音響波測定装置。
前記第２の撮像手段は、前記被検体から見て前記第１の撮像手段の反対側に設置されており、前記第２の撮像手段は、前記第１の方向と反対の第２の方向から前記被検体を撮像することを特徴とする請求項１に記載の音響波測定装置。
前記第１の撮像手段は、前記被検体から見て前記第２の撮像手段と同じ側に設置された撮像手段を含み、
前記第１の撮像手段に含まれる前記撮像手段が取得した画像に基づいて、前記所定の範囲の画像を作成する画像作成手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の音響波測定装置。
前記ユーザから受け付けた前記特性情報分布を生成する範囲に対応する位置に前記受信手段を移動させる位置移動手段をさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の音響波測定装置。
前記受信手段と、前記第２の撮像手段とを支持する支持手段をさらに有し、
前記位置移動手段は、前記支持手段の前記被検体に対する位置を変化させるものであり、
前記受信手段は、前記第２の撮像手段により撮像される範囲で発生した音響波を受信することを特徴とする請求項４に記載の音響波測定装置。
前記被検体に光を照射する光照射手段をさらに有し、
前記音響波は、前記光を照射された前記被検体から伝搬した光音響波であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の音響波測定装置。
前記支持手段に支持され、前記被検体に光を照射する光照射手段をさらに有し、
前記音響波は、前記光を照射された前記被検体から伝搬した光音響波であることを特徴とする請求項５に記載の音響波測定装置。
前記ユーザによる、前記所定の範囲の画像における前記第２の撮像手段により撮像する位置の入力と、前記局所画像における前記特性情報分布を生成する範囲の入力の、少なくともいずれかを受け付ける入力手段をさらに有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の音響波測定装置。
前記生成手段は、前記位置移動手段により前記受信手段が移動している期間にも、前記
特性情報分布を生成することを特徴とする請求項４，５および７のいずれか１項に記載の音響波測定装置。
被検体から伝搬した音響波を用いて前記被検体内の特性情報分布を生成する音響波測定装置の制御方法であって、
前記音響波測定装置は、
前記音響波を受信する受信手段と、
第１の方向から前記被検体の所定の範囲を撮像し、前記所定の範囲の画像を取得する第１の撮像手段と、
前記第１の方向と異なる第２の方向から前記被検体の前記所定の範囲よりも狭い範囲を撮像し、局所画像を取得する第２の撮像手段と、を有し、
前記第１の撮像手段により撮像された前記所定の範囲の画像において、前記第２の撮像手段により撮像する位置の指定をユーザから受け付けるとともに、前記第２の撮像手段により撮像された前記局所画像において、前記特性情報分布を生成する範囲の指定を前記ユーザから受け付ける指定ステップと、
前記受信手段により受信された音響波を用いて前記特性情報分布を生成する生成ステップと、を有することを特徴とする音響波測定装置の制御方法。