JP2019195515A - 被検体情報取得装置および被検体情報取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の表示輝度を自動的に調整することで画像観察時のユーザ操作を支援する。【解決手段】被検体情報取得装置は、光源と、前記光源が発する光の被検体表層への照射範囲を制御する照射制御部と、前記光の照射により被検体から伝播する弾性波を検出して受信信号を生成するプローブと、前記受信信号を使用して前記被検体内部の特性情報を示す画像を生成する処理部と、前記処理部が生成した画像を表示する表示部を備え、前記処理部は、被検体表層での前記光の照射範囲が、前記被検体表層へ投影した前記プローブの受信開口面に近接している場合ほど、前記画像における前記被検体表層部での表示輝度を小さくする調整を行う。【選択図】図１

Description

本発明は被検体に照明光を照射して、被検体から伝播する音響波を画像化する被検体情報取得装置に関する。

被検体の特性情報を可視化する技術の１つに、光音響トモグラフィー（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＰＡＴ）がある。ＰＡＴは、光と音響波を使用して被検体の機能情報を可視化する技術である。パルス光（可視光や近赤外光など）を生体組織に照射すると、生体内部の光吸収物質（例えば血液中のヘモグロビン）が、パルス光のエネルギーを吸収して瞬間的に膨張して、音響波（光音響波）を発生させる。この現象を光音響効果と呼ぶ。ＰＡＴは、光音響波を超音波探触子で検出することで生体組織の情報を可視化する技術である。

ＰＡＴにより得られた、生体内の光吸収物質に由来する光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布を可視化することで、血管を画像化できる。また、発生する音響波の光波長依存性を利用して、血液の酸素飽和度などの機能情報を取得できる。さらに、光と音響波を用いるＰＡＴは、低侵襲での画像診断を可能にするため、被検者の負担が低減される。

特許文献１、特許文献２には、超音波探触子の受信軸上の被検体領域を効率的に画像化するために、光の照射方向が超音波探触子の受信軸の方へ向くよう設定または調整できる技術が開示されている。特許文献１と２の手法は、固定レーザと比較してその光エネルギーの出力が極めて小さい発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）を光源として採用する場合に有効である。

特開２０１６−４９２１２号公報 特開２０１６−４９２１４号公報

被検体へ光を照射すると、本来画像化対象としている被検体内の血液などの光吸収物質以外の生体組織から発せられた光音響波がノイズ成分として検出されて、光音響波画像のコントラストを低下させる一因となることが分かっている。

ノイズ成分の一つが被検体表層の皮膚から発せられる光音響波である。表層の皮膚には、あまり減衰していない高いエネルギーのパルス光が照射されるため、表層の皮膚からは強い光音響波が発生し、これが超音波探触子へ直接到達して強い信号として検出される。さらに、皮膚から発せられた光音響波は被検体の内部方向にも伝播し、脂肪と筋膜の界面など被検体内に存在する音響インピーダンスの異なる界面や散乱体で反射、散乱した結果、その一部が超音波探触子で検出されることになる。

被検体表層で発せられた光音響波に起因するこれらの成分は、特に、被検体表層での超音波探触子の受信開口面に対して被検体への光の照射範囲が近いほど、強く検出されることになる。

被検体表層での超音波探触子の受信開口面に対して光の照射範囲が近いあるいは含まれ
るように光の照射位置および照射形状を固定化した場合、表層の皮膚に起因する強い光音響波が常に生じてしまい、被検体表層が強い輝度で画像化される。これらの被検体表層の輝度の高い成分も含めて、画面上に表示される画像の輝度レンジを設定すると、生体内組織の表示コントラストが低くなってしまう。そのため、生体内組織の観察が困難になったり、生体内組織のコントラストが適正となるようにユーザが再調整する煩雑さが生じたりする。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像の表示輝度を自動的に調整することで画像観察時のユーザ操作を支援することを目的とする。

本発明の第一の態様は、
光源と、
前記光源が発する光の被検体表層への照射範囲を制御する照射制御部と、
前記光の照射により被検体から伝播する弾性波を検出して受信信号を生成するプローブと、
前記受信信号を使用して被検体内部の特性情報を示す画像を生成する処理部と、
前記処理部が生成した画像を表示する表示部とを備え、
前記処理部は、被検体表層での前記光の照射範囲が、前記被検体表層へ投影した前記プローブの受信開口面に近接している場合ほど、前記画像における前記被検体表層での表示輝度を小さくする調整を行う、
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。

本発明の第二の態様は、
光源が発する光の被検体表層への照射範囲を制御する制御ステップと、
前記光の照射により被検体から伝播する弾性波をプローブにより検出して受信信号を生成する受信ステップと、
前記受信信号を使用して被検体内部の特性情報を示す画像を生成する処理ステップと、
前記処理ステップにおいて生成した画像を表示する表示ステップと、
を含み、
前記処理ステップでは、被検体表層での前記光の照射範囲が、前記被検体表層へ投影した前記プローブの受信開口面に近接している場合ほど、前記画像における前記被検体表層での表示輝度を小さくする調整を行う、
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。

本発明の構成に依れば、画像の表示輝度を自動的に調整することで画像観察時のユーザ操作を支援し、したがって操作性が向上する。

実施形態における生体情報取得装置を説明する概略図 実施形態における照射角度可変部を説明する概略図 実施形態における輝度調整の一例を説明する概略図 実施形態における表示部を説明する概略図 実施形態における生体情報取得の取得工程を示すフロー図

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、被検体内部の特性情報を示す画像を生成し表示する表示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、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。

本発明に係る光音響画像データは、光照射により発生した光音響波に由来するあらゆる画像データを含む概念である。例えば、光音響画像データは、光音響波の発生音圧（初期音圧）、吸収エネルギー密度、及び吸収係数、被検体を構成する物質の濃度（酸素飽和度など）などの少なくとも１つの被検体情報の空間分布を表す画像データである。なお、互いに異なる複数の波長の光照射により発生する複数の光音響波に基づいて、被検体を構成する物質の濃度などの、分光情報を示す光音響画像データが得られる。分光情報を示す光音響画像データは、酸素飽和度、酸素飽和度に吸収係数等の強度を重み付けした値、トータルヘモグロビン濃度、オキシヘモグロビン濃度、またはデオキシヘモグロビン濃度であってもよい。また、分光情報を示す光音響画像データは、グルコース濃度、コラーゲン濃度、メラニン濃度、または脂肪や水の体積分率であってもよい。

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。

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。トランスデューサ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。分布データは、光音響画像データや再構成画像データとも呼ばれる。

なお、以下の実施形態における被検体情報取得装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを主な目的とする。よって、被検体としては生体の一部、具体的には人や動物の一部位（乳房、臓器、循環器、消化器、骨、筋肉、脂肪等）の検査対象が想定される。また、検査対象の物質としては、ヘモグロビン、グルコース、また、体内に存在する水、メラニン、コラーゲン、脂質などを含む。さらには、体内に投与されたＩＣＧ（インドシアニン・グリーン）等の造影剤等、光の吸収スペクトルが特徴的な物質であればよい。また、ファントムなどの無生物を被検体としても良い。

＜実施形態１＞
以下、本実施形態について図面を参照して説明する。

［各構成の説明］
図１は、実施形態における生体画像取得装置（被検体情報取得装置）の構成を模式的に示した概略図である。本実施形態における生体画像取得装置は、超音波探触子１、処理部２、光源３、モニタ４、入力装置５、制御部６、記録部７、照射角度可変部８を備える。

（超音波探触子１）
超音波探触子（超音波プローブ）１は、複数の音響波送受信素子を備え、被検体から伝播する光音響波や超音波を検出して電気信号に変換して受信信号として出力する。また、超音波を被検体へ送信して被検体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。

なお、超音波探触子１の超音波送受信面は、音響整合部材を介して被検体と音響的に接する。音響整合部材は、光の伝播経路でもあるため光に対して透明な媒質であることが好ましく、ソナーゲルや水などが使用される。

（処理部２）
処理部２は、超音波探触子１が生成した光音響波や超音波に基づくアナログの電気信号を信号増幅してデジタルの受信信号へ変換する。また、処理部２は生成したデジタルの受信信号を記録部７へ出力し、記録部７はこのデジタル受信信号を撮像条件や被検体の情報と対応づけて受信信号データとして保存する。

また、処理部２は、不図示の超音波送信回路を備え、被検体へ超音波を送信する場合に、制御部６の制御情報に従って超音波送信のための駆動電圧を超音波探触子１の複数の音響波送受信素子に印加する。

処理部２はさらに、受信信号に基づいて、関心領域内の各注目位置における被検体情報を生成する。すなわち、処理部２は、時系列のデータである受信信号データを２次元または３次元の空間的なデータである被検体情報へ変換して画像化する。

なお、各注目位置における被検体情報は、受信信号データに対してフィルタ処理や画像再構成処理を行うことで得られ、前述のような光学特性値分布などの被検体情報を可視化することができる。画像再構成処理としては、例えば、トモグラフィー技術で一般に用いられるタイムドメインあるいはフーリエドメインでの逆投影、または整相加算処理などが用いられる。なお、音響レンズなどで受信フォーカス機能を備えた探触子を用いることで、画像再構成を行わずに被検体情報を画像化することもできる。

処理部２はまた、パルス発光または超音波送受信の繰返し動作に応じて時系列に複数取得される画像の一部または全ての画像に基づいて積算処理を適用できる。これによりランダムノイズ成分を低減でき、画像のコントラストが向上する。

処理部２はさらに、受信信号と対応付けて記録される照射角度可変部８の角度情報に応じて、モニタ４に表示する被検体情報の１つである光音響波画像の、特に被検体表層に対する表示輝度を調整する。

（光源３）
光源３は、光音響波を発生させるための光を発する。また、本実施形態では、光源３は照射角度可変部８により、被検体に対するその光の照射方向を制御される。

光源３は、一般的に、近赤外領域に中心波長を有するパルス発光が可能な固体レーザが使用される。固体レーザの例として、Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−Ｇａｒｎｅ
ｔレーザやＴｉｔａｎ−Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎレーザ、Ａｌｅｘａｎｄｒｉｔｅレーザが挙げられる。光源３として、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなどのレーザも使用することができ、またレーザのかわりに発光ダイオードなどを光源３として使用可能である。パルス光は、光音響信号を発生させるために数ｎｓｅｃから数百ｎｓｅｃ程度のパルス幅であって、その形状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。

なお、本実施形態では光源３を図２で示すような超音波探触子１と一体化させた機械構成で説明するが、光源３が大型の場合には別体としてパルス光を光学系により導光する構成でもよい。

光源３が発したパルス光は、不図示の光学系により被検体へ向けて導光され、信号取得に好適な光に形成されて出射される。光学系は、典型的には光を集光または拡大するレンズやプリズム、光ファイバなどの光導波路や光を反射するミラー、光を拡散する拡散板などの光学部品により構成される。

また、光源３はパルス光の被検体への照射を検知し、それと同期して光音響波の受信を制御するための同期信号を生成する。同期信号は、例えば、パルス発光の制御信号に基づく信号、または光源３が生成したパルス光の一部をハーフミラーなどの光学系により分割して光センサへ導光し、光センサが生成した検出信号などである。また、パルス光の導光にバンドルファイバを使用する場合には、ファイバの一部を分岐させて光センサに導光することで同期信号とすることができる。生成された同期信号は処理部２と照射角度可変部８へ入力される。なお、本実施形態においては光源３が超音波探触子１と一体化している構成を例にとって説明しているが、その他の構成を採用してもよい。例えば、光源３を超音波探触子１とは別個に設け、光源３から発せられたパルス光を被検体に照射させるための光照射部のみを超音波探触子と一体化する構成であってもよい。この場合、光源３から発せられたパルス光は、光ファイバやミラーなどにより光照射部に導光される。光照射部は、一例としてはレンズを用いて構成できる。

（モニタ４）
モニタ（表示部）４は、処理部２で生成された被検体情報の表示画像、そして画像や装置を操作するためのＵＩなどを表示する。モニタ４には図２で示すような、超音波画像の表示領域２０１、光音響波画像の表示領域２０２、光照射角度の操作部２０３、光音響波画像用の表示輝度の調整部２０４のインターフェースが提供される。

調整部２０４には、光音響波画像の深さ方向に沿って各深さの表示輝度調整用の複数の調整点２０４Ａ〜Ｆが配置される。ユーザは、これらの調整点を操作して光音響波画像の深さに応じた輝度調整を個別に行うことができる。例えば、左右中央位置が処理部２により生成された画像の初期輝度値（１００）として、調整点を左に動かすと表示輝度を低下（１００以下）させ、右に動かすと表示輝度を増加（１００以上）させることができる。なお、離散的に配置されている調整点の間の調整輝度は補間により決定する。補間演算は、線形補間のほか、最近傍補間や高次補間、多項式補間など既知の手法のいずれも適用できる。

図２の例は、光音響波画像を初期輝度値のまま表示しているものであって、被検体表層２１１が高輝度に表示され、観測対象物２１２が低コントラストで表示されている。

なお、図２の例では調整点は６点設けられているが、調整点の数は任意であり、６点より多くても少なくても構わない。また、複数の調整点以外の任意の位置における輝度を調整できるようにしてもよい。その場合には、調整点を表示しなくともよい。

モニタ４にはまた、表示輝度の自動調整機能の有効／無効を設定可能な設定部２０５がユーザーインターフェースとして提供される。自動調整機能が有効に設定された場合、後述するように、被検体表層での超音波探触子の受信開口面と光の照射範囲との近接の程度に応じた、表示輝度の自動調整が行われる。

なお、本実施形態によれば、光音響波画像と共に超音波画像を取得できるため、超音波探触子１と被検体表層までの距離を、超音波画像を使用して算出できる。超音波探触子１と被検体表層の間の距離は他にも、測距センサなどを使用する形態でも算出できる。また、音響整合部材の厚みが装置の一部として機械構成上、唯一に定まる場合には、音響整合部材の厚みを当該距離として使用することもできる。

（入力装置５）
入力装置５は、ユーザからの各種入力を受け付け、入力された情報を制御部６へ送信する。例えば、入力装置５によりユーザは、光の照射角度を含む光音響波や超音波の撮像に関するパラメータ設定や撮像開始の指示、表示輝度を含む観察パラメータ設定など、その他、画像に関する画像処理操作を行うことができる。一般的に、入力装置５は、マウスやキーボード、タッチパネル、トラックボールなどで構成され、ユーザの操作に従って制御部６上で動作しているＯＳなどのソフトウェアに対するイベント通知を行う。

（制御部６）
制御部６は、プログラム動作における基本的なリソースの制御と管理などを行うオペレーティングシステム（ＯＳ）を稼働させる。また、制御部６は、記録部７に格納されたプログラムコードを読み出し、以後記述する実施形態の機能を実行する。また入力装置５を介したユーザからの撮像開始などの各種操作により発生するイベント通知を受けて被検体情報の取得動作を管理するとともに、各ハードウェアを制御する。

例えば、入力装置５の操作により光音響波撮像のイベントを受けた場合に制御部６は、処理部２に超音波の送信制御を停止させ、光源３にパルス光を発光させる。また、ユーザによる照射角度の操作に応じて照射角度可変部８へ照射角度制御情報を通知する。

制御部６は、照射角度可変部８を駆動制御する照射角度制御部と捉えることができる。また、光源３の照射角度を変えると被検体表層での光の照射位置が変わるので、照射角度可変部８は照射位置可変部と捉えることができ、制御部６は照射位置可変部を駆動制御する照射位置制御部と捉えることもできる。ここで、光の照射位置とは、光の照射範囲の中心あるいは重心位置としてもよいし、光照射部の出射端面における光軸と被検体との交点位置としてもよい。

超音波撮像を行う際には、入力装置５からの操作に従って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の画像化条件を処理部２へ通知する。そして、処理部２がその画像化条件に従い、超音波送受信を行って画像生成を行う。

（記録部７）
記録部７は、制御部６が動作するのに必要な揮発性または不揮発性メモリ、撮像動作の中で一時的にデータを保持する揮発性メモリを含む。記録部７はまた、撮像パラメータ、生成された受信信号データ、被検体情報および関連する診断情報などを記憶保持するハードディスクなどの不揮発性の記憶媒体を含む。不揮発性の記憶媒体はまた、以後記述する実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを格納している。

記録部７はさらに、Ｉ／Ｏを介して、撮像データを保管するコンピュータとネットワーク接続する、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も可能である。

（照射角度可変部８）
照射角度可変部８は、光源３のパルス光の出射方向を制御する。図３を用いて照射角度可変部８について説明する。

図３に示すように、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を含む。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では、分解状態を示している。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８ｅ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。

以上の構成により、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、被検体への光の照射方向を制御することができ、被検体表面に入射するパルス光の照射範囲の位置を変化させることができる。すなわち、照射角度可変部８は、被検体表層への照射範囲を制御する照射制御部の一例である。

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。

照射角度可変部８はさらに、光源３によるパルス光の照射同期信号の入力を受けて、その時点での照射角度を表す角度制御情報を記録部７へ伝達する。上述のように、照射角度に応じて被検体表層でのパルス光の照射範囲が決まるので、角度制御情報は、被検体表層でのパルス光の照射範囲を表す情報と捉えることもできる。また、照射角度可変部８は、パルス光の照射範囲を可変する照射範囲可変部と捉えることもできる。ここで、被検体表層での照射範囲とは、被検体表層においてパルス光が照射される領域の大きさ、形状、位置といった情報を含むものとする。

また、照射角度に応じて、被検体表層へ投影した前記超音波探触子の受信開口面と、被検体表層への照射範囲とが、どの程度近接しているかが決定する。この近接度を表す情報を、本明細書では近接情報と称する。本実施形態では、近接情報は、角度制御情報に基づいて算出することができる。また、本実施形態では、角度制御情報を近接情報とみなすこともできる。

なお、本実施形態では図１で示すｘ軸を軸とした照射角度を用いて説明するが、本発明の適用はそれに限るものでなく、ｙ軸またはｚ軸を軸として角度が可変な構成でも構わない。また、光源３の照射角度によってパルス光の照射方向を可変とする構成に限るものではなく、光源３を平行移動させて照射位置を変化させる構成でも構わない。この場合は、パルス光照射時の光源３の位置制御情報が記録部７へ伝達される。位置制御情報に基づいて、近接情報を算出することができる。光源３の位置と照射角度の両方が可変する場合は、位置制御情報と照射角度情報の両方に基づいて近接情報を算出することができる。

［輝度調整の一例］
続いて、図４を用いて、被検体表層での超音波探触子の受信開口面と光の照射範囲の近
接の程度に応じた自動輝度調整機能を説明する。図４Ａ−１と図４Ｂ−１はそれぞれ、異なる光照射角度の制御状態、そして図４Ａ−２と図４Ｂ−２は超音波探触子１の受信開口面と光の照射範囲との近接の程度の違いを示している。

図４Ｂ−１では、図４Ａ−１に対して光照射角度が超音波探触子の方へと向いており、それに応じ被検体表層での超音波探触子１の受信開口面と光照射範囲がより近接している。図４Ｂ−２のように受信開口面内に照射範囲が位置しているため、被検体表層で強く生じた光音響波が効率よく超音波探触子１に検出され、被検体表層が強い輝度で画像化される。

そのため、処理部２は、図４Ａで示す被検体表層への照射範囲で取得する光音響波画像に比して、超音波探触子の受信開口面により近接する図４Ｂで示す照射範囲で取得する光音響波画像における被検体表層部の表示輝度を小さく調整する。図２で示す例を用いれば、処理部２は被検体表層の位置に相当する輝度調整点２０４Ａの位置を左へと動かすように輝度の調整を行う。なお、処理部２は、調整点２０４Ａの表示輝度だけでなく、より深い調整点の表示輝度を小さくするようにしてもよい。このようにして光音響波画像の深さごとの輝度を変更した後、処理部２は、変更後の輝度範囲に対して、表示輝度の範囲の割り当てを更新する。より具体的には、モニタ４が、光音響波画像を初期状態において０〜１００の輝度値で表現しているものと仮定して説明する。初期状態において、被検体の表層部の画素が８０〜１００の範囲の輝度値を含み、被検体の表層部以外の画素は８０未満の輝度値を有していたとすると、被検体の表層部の画素の最大の輝度値を８０未満となるように、処理部２は輝度値を調整する。これにより、光音響波画像全体が０〜８０の輝度値の画素で構成されることになる。そこで、処理部２は、この輝度値を０〜１００に割り当てなおすことにより、観測対象物２１２が初期状態よりも高コントラストに表示されるようになる。

処理部２による表示輝度の調整は、具体的に次のようにして行われる。ここでは、前提として、記録部７が、あらかじめ超音波探触子１の受信開口面と光の照射範囲との近接の程度に対応する複数の表示輝度制御テーブルを保持している。そして、処理部２は画像取得時の近接情報に対応したテーブルを読み込むことによって輝度調整を行うことができる。

なお、表示輝度制御テーブルは、様々な照射角度で実際に光の照射および特性情報の取得を実際に行い、その結果に基づいて、観察対象とする被検体内組織のコントラストが適正となるように被検体表層部の表示輝度を決定することで作成できる。本実施形態では、照射角度が決定すると、超音波探触子１の受信開口面と光の照射範囲との近接の程度（近接情報）が決まるので、近接情報に応じて適正な表示輝度をあらかじめ作成して表示輝度制御テーブルを作成できる。なお、実測に限らず、数値シミュレーションや数値解析によって、近接情報ごとの表示輝度を決定してもよい。

表示輝度制御テーブルの数は特に限定されず、２個以上であればよい。例えば、受信開口面と光の照射範囲の近接度合いをＮ個のレベルに分け、各レベルに１つの表示輝度制御テーブルを作成してもよい。

また、表示輝度制御テーブルは、被検体の種類、音響整合部材の種類や厚さ、光源の種類ごとに作成してもよい。また、光源３の照射角度を制御するだけでなく、光源３の位置を制御する実施形態では、光源３の位置制御情報に応じて表示輝度制御テーブルを作成するとよい。

［被検体情報の取得フロー］
以上説明した本実施形態に係る生体情報取得装置は、被検体表層での光の照射範囲と超音波探触子の受信開口面の近接情報に対応して、被検体表層の強い表示輝度を調整することができる。これにより、観察対象とする生体内組織のコントラストを、ユーザが再調整しなければならない煩雑さを省くことができる。

続いて、図５に示すフローを参照して、本実施形態における被検体情報の取得の工程を説明する。なお、図５に示すフローチャートは処理の一例であり、この通りの処理が行われる必要はなく、たとえば、処理の順序は入れ替えても構わない。

ステップ５０１（Ｓ５０１）では、超音波画像の取得および表示を行う。処理部２が超音波探触子１へ駆動電圧を印可して、ビームフォーミングされた超音波を被検体へ送信する。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が増幅、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５２１（Ｓ５２１）では、ユーザが入力装置５を介してモニタ４に表示されている光照射角度の操作部２０３を操作して、光の照射角度を設定する。

ステップ５２２（Ｓ５２２）では、制御部６は、Ｓ５２１での光照射角度の設定を受け付けて、照射角度可変部８を制御する。

なお、Ｓ５２１およびＳ５２２は、光音響波画像の取得工程（Ｓ５０５〜Ｓ５１１）の間にも実施できる。

ステップ５０２（Ｓ５０２）では、ユーザが入力装置５によって光音響波画像の取得開始指示を行う。制御部６は、光音響波画像の取得開始指示を受け付けて、処理部２への光音響波信号の受信設定、光源３の発光制御の設定を行うとともに、必要に応じて超音波画像の取得動作を停止する。なお、光音響波画像の取得工程（Ｓ５０５〜Ｓ５１１）に同期して、光音響波画像の取得と時分割で超音波画像の取得を行ってもよい。

なお、ユーザは取得開始指示の前に、Ｓ５０１で表示された超音波画像を観察した上で関心領域（画像化領域）などを入力装置５で設定できる。ユーザはまた、関心領域の他に、光音響波画像の取得の際の光波長や繰返し取得回数、静止画や動画といった光音響波画像の表示形態、積算処理に適用する受信信号データ数または画像数を指定できる。

ステップ５０３（Ｓ５０３）では、光源３が光波長や光照射の繰返し回数などの制御情報に従ってパルス光の発光を行う。

ステップ５０４（Ｓ５０４）では、被検体へパルスを照射した結果生じる光音響波を超音波探触子１が検出するとともに、処理部２が光源３から入力される同期信号に同期して光音響波信号の受信を開始する。受信信号データは記録部７へ伝送され保持される。記録部７はまた、照射角度可変部８からの角度情報と、受信信号データと対応づけた形で保持する。

ステップ５０５（Ｓ５０５）では、処理部２が光超音波の受信信号データに基づいて被検体情報を画像化する。

ステップ５０６（Ｓ５０６）では、制御部６が、自動輝度調整機能の設定部２０５の状態を判定する。自動輝度調整が有効に設定されている場合にはＳ５０７へ処理を移行する。もし無効に設定されている場合にはＳ５０１へ処理を移行する。

ステップ５０７（Ｓ５０７）では、制御部６が、前回の画像表示と比較して光の照射範囲が変化したかどうか、すなわち本実施形態では光の照射角度が変化したかどうかを判定する。ユーザにより光の照射角度の設定が変更されていた場合にはＳ５０８へ処理を移行する。もし変更されていない場合にはＳ５１０へ処理を移行する。

ステップ５０８（Ｓ５０８）では、記録部７に記録された光の角度情報を参照して、制御部６が、被検体表層での受信開口面と光の照射範囲の近接情報を算出する。超音波探触子１と照射角度可変部８の回転軸との間の相対的距離は機械設計上定まり、また超音波探触子１から被検体表層までの距離も超音波画像より算出できるため、光の照射角度から、受信開口面と照射範囲の近接情報を算出できる。なお近接情報とは、被検体表層において受信開口面と照射範囲がどの程度近接しているかを表す情報である。近接情報の一例は、被検体表層における受信開口面と照射範囲の重心間距離である。近接情報は、受信開口面と照射範囲の距離に応じた情報であれば、たとえば、照射範囲間の最近接距離（外形間距離）などであってもよい。

ステップ５０９（Ｓ５０９）では、制御部６がＳ５０８で算出された近接情報に対応する表示輝度制御テーブルを参照して、光超音波画像用の表示輝度の調整部２０４のＡ〜Ｆの設定を更新する。

ステップ５１０（Ｓ５１０）では、処理部２が光超音波画像用の表示輝度の調整部２０４のＡ〜Ｆの設定を参照して光超音波画像の輝度および表示輝度レンジを調整したうえで、光超音波画像をモニタ４へ表示する。なお、超音波画像と光音響波画像の表示形態はそれぞれ、静止画としても動画としても表示することができる。

ステップ５１１（Ｓ５１１）では、制御部６が必要な信号取得が全て完了したかどうかを判定する。全ての信号取得が完了していない場合にはＳ５０３へ処理を移行して光音響波画像の取得を繰返す。

［表示輝度の手動設定時の処理］
本実施形態において、光超音波画像用の表示輝度の調整部２０４のＡ〜Ｆの設定をユーザが手動で設定することができる。光超音波画像２０２は、深さごとに設定された表示輝度で表示される。

ユーザが表示輝度を手動設定にした場合、処理部２は、表示輝度の自動調整機能を無効としてもよい。表示輝度の自動調整機能が無効にされると、処理部２は、設定部２０５のチェックボックスは非選択の状態とする。ユーザは、表示輝度の自動調整を再度有効にしたい場合は、設定部２０５を操作すればよい。すなわち、本実施形態においては、ユーザにより調整部２０４の少なくとも１つを操作された以後、かつ、再度ユーザによって表示輝度制御が有効に設定されるまでの間、処理部２は、表示輝度の自動制御を停止する。

ユーザが調整部２０４を操作して表示輝度を手動設定した後も、自動調整機能を有効とすると以後の超音波画像の表示において、ユーザが設定した表示輝度が失われてしまう。そうすると、ユーザは再び表示輝度を手動設定する必要が生じるが、自動調整機能を自動的に無効にすることで、このような煩わしさを回避できる。

［本実施形態の有利な効果］
以上の構成を有する、生体情報取得装置によれば、被検体表層での光の照射範囲と超音波探触子の受信開口面の近接情報に対応して、被検体表層の強い表示輝度を調整することができる。これにより、被検体への光の照射位置によらず、観察対象とする被検体内組織
のコントラストが自動的に適正な値に調整される。したがって、画像観察時の表示コントラストの調整に係る煩雑さを省くことができ操作性が向上する。

＜変形例＞
上記の説明では、被検体表層において受信開口面と照射範囲がどの程度近接しているかを表す近接情報ごとに表示輝度制御テーブルを用意している。しかしながら、被検体に対する光の照射角度ごとに表示輝度制御テーブルを用意してもよい。図３に示すように、光源３の照射角度のみが制御できる場合は、近接情報と照射角度情報は同一視できる。あるいは、光源３の平行移動のみが可能な場合は、近接情報と光源３の位置情報は同一視できる。

光源３の照射角度制御と平行移動の両方が可能な場合は、光源３の照射角度情報と位置情報から、被検体表層での照射位置を算出可能であり、したがって近接情報を求めることができる。なお、この場合、被検体表層での照射位置および照射角度ごとに表示輝度制御テーブルを用意してもよい。被検体表層での照射位置が同じであっても、照射角度が異なると被検体表層の皮膚から発せられる光音響波の受信強度が変わり得るためである。

また、上記の説明では、テーブル（表示輝度制御テーブル）を用いて表示輝度を決定しているが、テーブルを用いずに関数を用いて表示輝度を決定するようにしても構わない。

＜実施形態２＞
また、本発明は、以下によって達成されることはいうまでもない。即ち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを格納した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行う。その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれたとする。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。

＜その他実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。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。

１：超音波探触子 ２：処理部 ３：光源 ４：モニタ
５：入力装置 ６：制御部 ７：記録部 ８：照射角度可変部

Claims (14)

1. 光源と、
   前記光源が発する光の被検体表層への照射範囲を制御する照射制御部と、
   前記光の照射により被検体から伝播する弾性波を検出して受信信号を生成するプローブと、
   前記受信信号を使用して被検体内部の特性情報を示す画像を生成する処理部と、
   前記処理部が生成した画像を表示する表示部と、
   を備え、
   前記処理部は、被検体表層での前記光の照射範囲が、前記被検体表層へ投影した前記プローブの受信開口面に近接している場合ほど、前記画像における前記被検体表層での表示輝度を小さくする調整を行う、
   ことを特徴とする被検体情報取得装置。
2. 前記照射制御部は、前記被検体に対する前記光の照射角度を可変とする照射角度可変部を備え、
   前記処理部は、前記照射角度に基づいて前記被検体表層の表示輝度を調整する
   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. 前記照射制御部は、前記光の照射位置を可変とする照射位置可変部を備え、
   前記処理部は、前記照射位置に基づいて前記被検体表層の表示輝度を調整する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
4. 前記被検体表層へ投影した前記プローブの受信開口面と、前記被検体表層での前記光の照射範囲との近接の度合いを表す近接情報に対応する複数の表示輝度制御テーブルを予め記憶した記録部をさらに有し、
   前記処理部は、前記光の照射角度または照射位置の少なくともいずれかに基づいて画像取得時の前記近接情報を求め、当該近接情報に対応する表示輝度制御テーブルを用いて前記被検体表層の表示輝度を調整する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
5. 前記近接情報は、前記被検体表層へ投影した前記プローブの受信開口面と、前記被検体表層での前記光の照射範囲との間の、重心間距離に基づく、
   ことを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
6. 前記表示部は、前記処理部が生成した画像の表示領域に加えて、前記画像の深さ方向に沿った輝度調整用の複数の調整点を表示する領域を備える、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
7. 輝度調整用の前記複数の調整点を操作する操作部を備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載の被検体情報取得装置。
8. 前記処理部は、前記操作部により前記複数の調整点の１つがユーザにより操作された以後、再度ユーザにより表示輝度制御が有効に設定されるまでの間、表示輝度の調整を停止する、
   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. 前記表示部は、表示輝度制御の有効または無効を設定するユーザーインターフェースを備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
10. 光源が発する光の被検体表層への照射範囲を制御する制御ステップと、
    前記光の照射により被検体から伝播する弾性波をプローブにより検出して受信信号を生成する受信ステップと、
    前記受信信号を使用して被検体内部の特性情報を示す画像を生成する処理ステップと、
    前記処理ステップにおいて生成した画像を表示する表示ステップと、
    を含み、
    前記処理ステップでは、被検体表層での前記光の照射範囲が、前記被検体表層へ投影した前記プローブの受信開口面に近接している場合ほど、前記画像における前記被検体表層での表示輝度を小さくする調整を行う、
    ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
11. 前記制御ステップは、前記被検体に対する前記光の照射角度を制御するステップをさらに含み、
    前記処理ステップでは、前記照射角度に基づいて前記被検体表層の表示輝度を調整する、
    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の制御方法。
12. 前記制御ステップは、前記光の照射位置を制御するステップをさらに含み、
    前記処理ステップでは、前記照射位置に基づいて前記被検体表層の表示輝度を調整する、
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
13. 前記処理ステップでは、
    前記光の照射角度または照射位置の少なくともいずれかに基づいて画像取得時の近接情報を求め、
    予め記憶した、前記被検体表層へ投影した前記プローブの受信開口面と、前記被検体表層での前記光の照射範囲との近接の度合いを表す近接情報に対応する複数の表示輝度制御テーブルのうち、前記画像取得時の近接情報に対応する表示輝度制御テーブルを用いて前記被検体表層の表示輝度を調整する、
    ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
14. 前記近接情報は、前記被検体表層へ投影した前記プローブの受信開口面と、前記被検体表層での前記光の照射範囲との間の、重心間距離に基づく、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の被検体情報取得装置の制御方法。

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