JP2020028672A - システム、画像処理装置、測定制御方法、画像処理方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光音響イメージングによって造影対象の構造を把握しやすい表示画像を生成するシステムを提供する。【解決手段】システムは、蛍光性の造影剤が導入された被検体への励起光の照射により発生した蛍光を撮像することにより生成された第１画像を取得する画像取得手段と、被検体への光照射により発生した光音響波を受信する光音響測定を行う光音響測定手段と、を備え、光音響測定手段は、第１画像に基づいて、光音響測定を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、光音響イメージングを行うシステムに関する。

血管やリンパ管等の検査において、造影剤を利用した光音響イメージング（「光超音波イメージング」ともよぶ。）が知られている。特許文献１には、リンパ節やリンパ管などの造影のために用いられる造影剤を評価対象とし、その造影剤が吸収して光音響波を発生する波長の光を出射する光音響画像生成装置が記載されている。

また、リンパ管等の検査手法として、リンパ管に導入した造影剤に励起光を照射し、造影剤から発生する蛍光を画像化する蛍光観察法も知られている。

国際公開第２０１７／００２３３７号

しかしながら、特許文献１に記載の光音響イメージングや蛍光観察法では、被検体内部の造影対象の構造（例えば、血管やリンパ管等の走行）を把握しにくい場合がある。

そこで本発明は、光音響イメージングによって造影対象の構造を把握しやすい画像を生成するシステムを提供することを目的とする。

本発明の第一の態様は、蛍光性の造影剤が導入された被検体への励起光の照射により発生した蛍光を撮像することにより生成された第１画像を取得する画像取得手段と、被検体への光照射により発生した光音響波を受信する光音響測定を行う光音響測定手段と、を備え、光音響測定手段は、第１画像に基づいて、光音響測定を制御することを特徴とするシステムである。

本発明の第二の態様は、蛍光性の造影剤が導入された被検体への励起光の照射により発生した蛍光を撮像することにより生成された第１画像を取得する第１画像取得手段と、前記被検体への光照射により発生した光音響波に基づいて生成された第２画像を取得する第２画像取得手段と、前記第１画像と前記第２画像とを合成して合成画像を生成する合成手段と、を有することを特徴とする画像処理装置である。

本発明の第三の態様は、蛍光性の造影剤が導入された被検体への励起光の照射により発生した蛍光を撮像することにより生成された第１画像を取得するステップと、前記第１画像に基づいて、前記被検体への光照射により発生した光音響波を受信する光音響測定を制御するステップと、を含むことを特徴とする測定制御方法である。

本発明の第四の態様は、蛍光性の造影剤が導入された被検体への励起光の照射により発生した蛍光を撮像することにより生成された第１画像を取得ステップと、前記被検体への光照射により発生した光音響波に基づいて生成された第２画像を取得ステップと、前記第１画像と前記第２画像とを合成して合成画像を生成するステップと、を含むことを特徴とする画像処理方法である。

本発明によれば、光音響イメージングによって造影対象の構造を把握しやすい画像を生成するシステムを提供できる。

一実施形態に係るシステムのブロック図 一実施形態に係る画像処理装置とその周辺構成の具体例を示すブロック図 一実施形態に係る光音響装置の詳細なブロック図 一実施形態に係るプローブの模式図 一実施形態に係る画像処理方法のフロー図 一実施形態に係る光音響撮影範囲の決定方法の説明図 波長の組み合わせを変化させたときの、造影剤に対応する式（１）の計算値の等高線グラフ ＩＣＧの濃度を変化させたときの、造影剤に対応する式（１）の計算値を示す折れ線グラフ オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数スペクトルを示すグラフ 一実施形態に係るＧＵＩを示す図 ＩＣＧの濃度を変化させたときの右前腕伸側の分光画像 ＩＣＧの濃度を変化させたときの左前腕伸側の分光画像 ＩＣＧの濃度を変化させたときの右下腿内側および左下腿内側の分光画像

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。

本発明に係る被検体情報取得システムにより得られる光音響画像は、光エネルギーの吸収量や吸収率を反映している。光音響画像は、光音響波の発生音圧（初期音圧）、光吸収エネルギー密度、及び光吸収係数などの少なくとも１つの被検体情報の空間分布を表す画像である。光音響画像は、２次元の空間分布を表す画像であってもよいし、３次元の空間分布を表す画像（ボリュームデータ）であってもよい。本実施形態に係るシステムは、造影剤が導入された被検体を撮影することにより光音響画像を生成する。なお、造影対象の立体構造を把握するために、光音響画像は、被検体表面から深さ方向の２次元の空間分布を表す画像または３次元の空間分布を表す画像であってもよい。

また、本発明に係るシステムは、複数の波長に対応する複数の光音響画像を用いて被検体の分光画像を生成することができる。本発明の分光画像は、被検体に互いに異なる複数の波長の光を照射することにより発生した光音響波に基づいた、複数の波長のそれぞれに対応する光音響信号を用いて生成された画像である。

なお、分光画像は、複数の波長のそれぞれに対応する光音響信号を用いて生成された、被検体中の特定物質の濃度を示す画像であってもよい。使用する造影剤の光吸収係数スペクトルと、特定物質の光吸収係数スペクトルとが異なる場合、分光画像中の造影剤の画像値と分光画像中の特定物質の画像値とは異なる。よって、分光画像の画像値に応じて造影剤の領域と特定物質の領域とを区別することができる。なお、特定物質としては、ヘモグロビン、グルコース、コラーゲン、メラニン、脂肪や水など、被検体を構成する物質が挙げられる。この場合にも、特定物質の光吸収係数スペクトルとは異なる光吸収スペクトル
を有する造影剤を選択する必要がある。また、特定物質の種類に応じて、異なる算出方法で分光画像を算出してもよい。

以下に述べる実施形態では、酸素飽和度の計算式（１）を用いて算出された画像を分光画像として説明する。本発明者らは、複数の波長のそれぞれに対応する光音響信号に基づいて血中ヘモグロビンの酸素飽和度（酸素飽和度に相関をもつ指標でもよい）を計算する式（１）に対し、光吸収係数の波長依存性がオキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビンとは異なる傾向を示す造影剤で得られた光音響信号の計測値Ｉ（ｒ）を代入した場合に、ヘモグロビンの酸素飽和度が取り得る数値範囲から大きくずれた計算値Ｉｓ（ｒ）が得られる、ということを見出した。それゆえ、この計算値Ｉｓ（ｒ）を画像値としてもつ分光画像を生成すれば、被検体内部におけるヘモグロビンの領域（血管領域）と造影剤の存在領域（例えばリンパ管に造影剤が導入された場合であればリンパ管の領域）とを画像上で分離（区別）することが容易となる。

ここで、Ｉ^λ _１（ｒ）は第１波長λ_１の光照射により発生した光音響波に基づいた計測値であり、Ｉ^λ _２（ｒ）は第２波長λ_２の光照射により発生した光音響波に基づいた計測値である。ε_Ｈｂ ^λ _１は第１波長λ_１に対応するデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数［ｍｍ^−１ｍｏｌ^−１］であり、ε_Ｈｂ ^λ _２は第２波長λ_２に対応するデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数［ｍｍ^−１ｍｏｌ^−１］である。ε_ＨｂＯ ^λ _１は第１波長λ_１に対応するオキシヘモグロビンのモラー吸収係数［ｍｍ^−１ｍｏｌ^−１］であり、ε_ＨｂＯ ^λ _２は第２波長λ_２に対応するオキシヘモグロビンのモラー吸収係数［ｍｍ^−１ｍｏｌ^−１］である。ｒは位置である。なお、計測値Ｉ^λ _１（ｒ）、Ｉ^λ _２（ｒ）としては、吸収係数μ_ａ ^λ _１（ｒ）、μ_ａ ^λ _２（ｒ）を用いてもよいし、初期音圧Ｐ_０ ^λ _１（ｒ）、Ｐ_０ ^λ _２（ｒ）を用いてもよい。

ヘモグロビンの存在領域（血管領域）から発生した光音響波に基づいた計測値を式（１）に代入すると、計算値Ｉｓ（ｒ）として、ヘモグロビンの酸素飽和度（または酸素飽和度に相関をもつ指標）が得られる。一方、造影剤を導入した被検体において、造影剤の存在領域（例えばリンパ管領域）から発生した音響波に基づいた計測値を式（１）に代入すると、計算値Ｉｓ（ｒ）として、擬似的な造影剤の濃度分布が得られる。なお、造影剤の濃度分布を計算する場合でも、式（１）ではヘモグロビンのモラー吸収係数の数値をそのまま用いればよい。このようにして得られた分光画像Ｉｓ（ｒ）は、被検体内部のヘモグロビンの存在領域（血管）と造影剤の存在領域（例えばリンパ管）の両方が互いに分離可能（区別可能）な状態で描出された画像となる。

なお、本実施形態では、酸素飽和度を計算する式（１）を用いて分光画像の画像値を計算するが、酸素飽和度以外の指標を分光画像の画像値として計算する場合には、式（１）以外の算出方法を用いればよい。指標およびその算出方法としては、公知のものを利用可能であるため、ここでは詳しい説明を割愛する。

また、本発明に係るシステムは、第１波長λ_１の光照射により発生した光音響波に基づいた第１光音響画像および第２波長λ_２の光照射により発生した光音響波に基づいた第２
光音響画像の比を示す画像を分光画像としてもよい。すなわち、第１波長λ_１の光照射により発生した光音響波に基づいた第１光音響画像および第２波長λ_２の光照射により発生した光音響波に基づいた第２光音響画像の比に基づいた画像を分光画像としてよい。なお、式（１）の変形式にしたがって生成される画像も、第１光音響画像および第２光音響画像の比によって表現できるため、第１光音響画像および第２光音響画像の比に基づいた画像（分光画像）といえる。

なお、造影対象の立体構造を把握するために、分光画像は、被検体表面から深さ方向の２次元の空間分布を表す画像または３次元の空間分布を表す画像であってもよい。

以下、本実施形態のシステムの構成及び画像処理方法について説明する。

図１を用いて本実施形態に係るシステムを説明する。図１は、本実施形態に係るシステムの構成を示すブロック図である。本実施形態に係るシステムは、光音響装置１１００、記憶装置１２００、画像処理装置１３００、表示装置１４００、及び入力装置１５００を備える。装置間のデータの送受信は有線で行われてもよいし、無線で行われてもよい。

光音響装置１１００は、造影剤が導入された被検体を撮影することにより光音響画像を生成し、記憶装置１２００に出力する。光音響装置１１００は、光照射により発生した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、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を生成する装置である。すなわち、光音響装置１１００は、光音響波に由来した特性値情報の空間分布を医用画像データ（光音響画像）として生成する装置である。本実施形態における光音響装置１１００は、蛍光観察も可能に構成され、蛍光観察画像に基づいて光音響画像の撮影範囲を決定する。

記憶装置１２００は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体であってもよい。また、記憶装置１２００は、ＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）等のネットワークを介した記憶サーバであってもよい。

画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に記憶された光音響画像や光音響画像の付帯情報等の情報を処理する装置である。

画像処理装置１３００の演算機能を担うユニットは、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）チップ等の演算回路で構成されることができる。これらのユニットは、単一のプロセッサや演算回路から構成されるだけでなく、複数のプロセッサや演算回路から構成されていてもよい。

画像処理装置１３００の記憶機能を担うユニットは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスクやフラッシュメモリなどの非一時記憶媒体で構成することができる。また、記憶機能を担うユニットは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の媒体であってもよい。なお、プログラムが格納される記憶媒体は、非一時記憶媒体である。なお、記憶機能を担うユニットは、１つの記憶媒体から構成されるだけでなく、複数の記憶媒体から構成されていてもよい。

画像処理装置１３００の制御機能を担うユニットは、ＣＰＵなどの演算素子で構成される。制御機能を担うユニットは、システムの各構成の動作を制御する。制御機能を担うユニットは、入力部からの測定開始などの各種操作による指示信号を受けて、システムの各構成を制御してもよい。また、制御機能を担うユニットは、コンピュータ１５０に格納さ
れたプログラムコードを読み出し、システムの各構成の作動を制御してもよい。

表示装置１４００は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などのディスプレイである。また、表示装置１４００は、画像や装置を操作するためのＧＵＩを表示してもよい。

入力装置１５００としては、ユーザーが操作可能な、マウスやキーボードなどで構成される操作コンソールを採用することができる。また、表示装置１４００をタッチパネルで構成し、表示装置１４００を入力装置１５００として利用してもよい。

図２は、本実施形態に係る画像処理装置１３００の具体的な構成例を示す。本実施形態に係る画像処理装置１３００は、ＣＰＵ１３１０、ＧＰＵ１３２０、ＲＡＭ１３３０、ＲＯＭ１３４０、外部記憶装置１３５０から構成される。また、画像処理装置１３００には、表示装置１４００としての液晶ディスプレイ１４１０、入力装置１５００としてのマウス１５１０、キーボード１５２０が接続されている。さらに、画像処理装置１３００は、ＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
Ｓｙｓｔｅｍ）などの記憶装置１２００としての画像サーバ１２１０と接続されている。これにより、画像データを画像サーバ１２１０上に保存したり、画像サーバ１２１０上の画像データを液晶ディスプレイ１４１０に表示したりすることができる。

次に、本実施形態に係るシステムに含まれる装置の構成例を説明する。図３は、本実施形態に係るシステムに含まれる装置の概略ブロック図である。

本実施形態に係る光音響装置１１００は、駆動部１３０、信号収集部１４０、コンピュータ１５０、プローブ１８０、及び導入部１９０を有する。プローブ１８０は、光照射部１１０及び受信部１２０を含む光音響観察部１０１と、光照射部１１５及び撮像部１２５を含む蛍光観察部１０２を有する。本実施形態において、光音響観察部１０１、駆動部１３０、信号収集部１４０、およびコンピュータ１５０は、被検体への光照射により発生した光音響波を受信する光音響測定を実行する光音響測定手段を構成する。光音響測定には、被検体への光照射から光音響波を受信するまでの一連の測定工程を含まれる。また、本実施形態のように光音響測定手段が駆動部１３０を含む場合、光音響測定には光音響波を受信するための受信部の移動も含まれる。

図４は、本実施形態に係るプローブ１８０の模式図を示す。測定対象は、導入部１９０により造影剤が導入された被検体１００である。駆動部１３０は、光照射部１１０と受信部１２０と光照射部１１５と撮像部１２５を駆動し、機械的な走査を行う。光照射部１１０が光を被検体１００に照射し、被検体１００内で音響波が発生する。光に起因して光音響効果により発生する音響波を光音響波とも呼ぶ。受信部１２０は、光音響波を受信することによりアナログ信号としての電気信号（光音響信号）を出力する。光照射部１１５は蛍光性造影剤を励起する励起光を被検体に照射する。励起光によって励起された造影剤は蛍光を発する。撮像部１２５は、造影剤の蛍光像を撮像することによりアナログ信号としての電気信号（蛍光画像信号）を出力する。

信号収集部１４０は、受信部１２０および撮像部１２５から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、コンピュータ１５０に出力する。コンピュータ１５０は、信号収集部１４０から出力されたデジタル信号を、光音響波に由来する信号データおよび蛍光画像の信号データとして記憶する。

コンピュータ１５０は、蛍光画像からリンパ管の位置を特定し、リンパ管の走行に沿って光音響画像の撮像位置を決定する。コンピュータ１５０は、記憶されたデジタル信号に
対して信号処理を行うことにより、光音響画像を生成する。また、コンピュータ１５０は、得られた光音響画像に対して画像処理を施した後に、光音響画像を表示部１６０に出力する。表示部１６０は、光音響画像に基づいた画像を表示する。表示画像は、ユーザーやコンピュータ１５０からの保存指示に基づいて、コンピュータ１５０内のメモリや、モダリティとネットワークで接続されたデータ管理システムなどの記憶装置１２００に保存される。

また、コンピュータ１５０は、光音響装置に含まれる構成の駆動制御も行う。コンピュータ１５０は、光音響装置による光音響測定の制御を行う。また、表示部１６０は、コンピュータ１５０で生成された画像の他にＧＵＩなどを表示してもよい。入力部１７０は、ユーザーが情報を入力できるように構成されている。ユーザーは、入力部１７０を用いて測定開始や終了、作成画像の保存指示などの操作を行うことができる。

以下、本実施形態に係る光音響装置１１００の各構成の詳細を説明する。

（光照射部１１０）
光照射部１１０は、光を発する光源１１１と、光源１１１から射出された光を被検体１００へ導く光学系１１２とを含む。なお、光は、いわゆる矩形波、三角波などのパルス光を含む。

光源１１１が発する光のパルス幅としては、熱閉じ込め条件および応力閉じ込め条件を考慮すると、１００ｎｓ以下のパルス幅であることが好ましい。また、光の波長として４００ｎｍから１６００ｎｍ程度の範囲の波長であってもよい。血管を高解像度でイメージングする場合は、血管での吸収が大きい波長（４００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下）を用いてもよい。生体の深部をイメージングする場合には、生体の背景組織（水や脂肪など）において典型的に吸収が少ない波長（７００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下）の光を用いてもよい。

光源１１１としては、レーザーや発光ダイオードを用いることができる。また、複数波長の光を用いて測定する際には、波長の変更が可能な光源であってもよい。なお、複数波長を被検体に照射する場合、互いに異なる波長の光を発生する複数台の光源を用意し、それぞれの光源から交互に照射することも可能である。複数台の光源を用いた場合もそれらをまとめて光源として表現する。レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なレーザーを使用することができる。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーやアレキサンドライトレーザーなどのパルスレーザーを光源として用いてもよい。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光を励起光とするＴｉ：ｓａレーザーやＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）レーザーを光源として用いてもよい。また、光源１１１としてフラッシュランプや発光ダイオードを用いてもよい。また、光源１１１としてマイクロウェーブ源を用いてもよい。

光学系１１２には、レンズ、ミラー、光ファイバ等の光学素子を用いることができる。乳房等を被検体１００とする場合、パルス光のビーム径を広げて照射するために、光学系の光出射部は光を拡散させる拡散板等で構成されていてもよい。一方、光音響顕微鏡においては、解像度を上げるために、光学系１１２の光出射部はレンズ等で構成し、ビームをフォーカスして照射してもよい。

なお、光照射部１１０が光学系１１２を備えずに、光源１１１から直接被検体１００に光を照射してもよい。

（受信部１２０）
受信部１２０は、音響波を受信することにより電気信号を出力するトランスデューサ１２１と、トランスデューサ１２１を支持する支持体１２２とを含む。また、トランスデューサ１２１は、音響波を送信する送信手段としてもよい。受信手段としてのトランスデューサと送信手段としてのトランスデューサとは、単一（共通）のトランスデューサでもよいし、別々の構成であってもよい。

トランスデューサ１２１を構成する部材としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック材料や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電膜材料などを用いることができる。また、圧電素子以外の素子を用いてもよい。例えば、静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）を用いたトランスデューサなどを用いることができる。なお、音響波を受信することにより電気信号を出力できる限り、いかなるトランスデューサを採用してもよい。また、トランスデューサにより得られる信号は時間分解信号である。つまり、トランスデューサにより得られる信号の振幅は、各時刻にトランスデューサで受信される音圧に基づく値（例えば、音圧に比例した値）を表したものである。

光音響波を構成する周波数成分は、典型的には１００ＫＨｚから１００ＭＨｚであり、トランスデューサ１２１として、これらの周波数を検出することのできるものを採用してもよい。

支持体１２２は、機械的強度が高い金属材料などから構成されていてもよい。照射光を被検体に多く入射させるために、支持体１２２の被検体１００側の表面に、鏡面加工もしくは光散乱させる加工が行われていてもよい。本実施形態において支持体１２２は半球殻形状であり、半球殻上に複数のトランスデューサ１２１を支持できるように構成されている。この場合、支持体１２２に配置されたトランスデューサ１２１の指向軸は半球の曲率中心付近に集まる。そして、複数のトランスデューサ１２１から出力された信号を用いて画像化したときに曲率中心付近の画質が高くなる。なお、支持体１２２はトランスデューサ１２１を支持できる限り、いかなる構成であってもよい。支持体１２２は、１Ｄアレイ、１．５Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイ、２Ｄアレイと呼ばれるような平面又は曲面内に、複数のトランスデューサを並べて配置してもよい。複数のトランスデューサ１２１が複数の受信手段に相当する。

また、支持体１２２は音響マッチング材を貯留する容器として機能してもよい。すなわち、支持体１２２をトランスデューサ１２１と被検体１００との間に音響マッチング材を配置するための容器としてもよい。

また、受信部１２０が、トランスデューサ１２１から出力される時系列のアナログ信号を増幅する増幅器を備えてもよい。また、受信部１２０が、トランスデューサ１２１から出力される時系列のアナログ信号を時系列のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備えてもよい。すなわち、受信部１２０が後述する信号収集部１４０を備えてもよい。

受信部１２０と被検体１００との間の空間は、光音響波が伝播することができる媒質で満たす。この媒質には、音響波が伝搬でき、被検体１００やトランスデューサ１２１との界面において音響特性が整合し、できるだけ光音響波の透過率が高い材料を採用する。例えば、この媒質には、水、超音波ジェルなどを採用することができる。

（光照射部１１５）
光照射部１１５は、造影剤を励起するための励起光を照射する。光照射部１１５は、光源として発光ダイオードまたはレーザダイオードが用いられる。光照射部１１５から供給
される励起光の波長は、造影剤の蛍光色素を励起可能な波長である。造影剤がＩＣＧである場合には、励起光の波長は、例えば、７６０〜８００ｎｍの範囲である。なお、光照射部１１５は、蛍光画像以外に可視画像を撮影するために、白色光も照射する白色ＬＥＤを備えてもよい。

（撮像部１２５）
撮像部１２５は、被検体から発せられる蛍光像を撮像する。撮像部１２５は、例えば、２次元画像を取得可能なカラーＣＣＤカメラを用いて蛍光像を撮像する。ＩＣＧの蛍光の波長は８００〜８５０ｎｍなので、造影剤にＩＣＧを用いる場合、この波長範囲に受光感度を有する赤外観察カメラを利用する。撮像部１２５は、励起光の反射光をカット（除去）するためのノッチフィルタも備える。造影剤がＩＣＧである場合には、励起光の波長は７６０〜８００ｎｍを利用するので、ノッチフィルタはこの範囲の波長を除去し、その他の波長を透過する。７６０ｎｍ以下の可視光を透過することで、撮像部１２５は白色照明下で可視画像も撮像可能である。

撮像部１２５は、さらに、光音響イメージング用に光照射部１１０から照射される光パルスから撮像部１２５を保護するためのメカニカルシャッタ１２５ａを備える。光照射部１１０から照射される光パルスは強力なので、撮像部１２５にそのまま入射すると撮像部１２５が故障するおそれがある。そこで、メカニカルシャッタ１２５ａは、少なくとも光照射部１１０が光パルスを照射する間は閉鎖されるように、光照射部１１０の照射タイミング（光音響波の取得タイミング）に同期して制御される。なお、メカニカルシャッタの代わりに赤外カットフィルタを用いてもよい。また、光量抑制手段は、光照射部１１０から照射される光パルスの入射を完全に遮断する必要はなく、撮像部１２５が故障しない程度まで撮像部１２５に入射する光量を抑制であればいかなる構成であってもよい。メカニカルシャッタ１２５ａおよび赤外カットフィルタは、撮像部１２５への入射光量を抑制する光量抑制手段の一例である。

撮像部１２５による撮像は、光照射部１１０が光パルスを間欠的に照射するあいだの非照射期間内に行われてもよい。例えば、光照射部１１０が１秒間に１０回から２０回程度光パルスを照射し、撮像部１２５は光パルスの照射のあいだの非照射期間内に撮像を行ってもよい。あるいは、光照射部１１０による光照射を一時停止した状態で、撮像部１２５が撮像を行ってもよい。

図４は、プローブ１８０の側面図を示す。本実施形態に係るプローブ１８０は、開口を有する半球状の支持体１２２に複数のトランスデューサ１２１が３次元に配置された受信部１２０を有する。また、支持体１２２の底部には、光学系１１２の光射出部が配置されている。また、支持体１２２の底部には、光照射部１１５および撮像部１２５も配置される。なお、光照射部１１５および撮像部１２５は、光学系１１２の光照射部からの出射光を遮らないような位置に配置される。本実施形態では、光音響観察部１０１（光照射部１１０及び受信部１２０）と蛍光観察部１０２（光照射部１１５及び撮像部１２５）が１つのプローブ１８０に一体に設けられているが、これらは別体として配置されて、それぞれ個別に駆動（移動）されてもよい。

本実施形態においては、図４に示すように被検体１００は、保持部２００に接触することにより、その形状が保持される。

受信部１２０と保持部２００の間の空間は、光音響波が伝播することができる媒質で満たされる。この媒質には、光音響波が伝搬でき、被検体１００やトランスデューサ１２１との界面において音響特性が整合し、できるだけ光音響波の透過率が高い材料を採用する。例えば、この媒質には、水、超音波ジェルなどを採用することができる。

保持手段としての保持部２００は被検体１００の形状を測定中に保持するために使用される。保持部２００により被検体１００を保持することによって、被検体１００の動きの抑制および被検体１００の位置を保持部２００内に留めることができる。保持部２００の材料には、ポリカーボネートやポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等、樹脂材料を用いることができる。

保持部２００は、取り付け部２０１に取り付けられている。取り付け部２０１は、被検体の大きさに合わせて複数種類の保持部２００を交換可能に構成されていてもよい。例えば、取り付け部２０１は、曲率半径や曲率中心などの異なる保持部に交換できるように構成されていてもよい。

（駆動部１３０）
駆動部１３０は、被検体１００と受信部１２０等との相対位置を変更する部分である。駆動部１３０は、駆動力を発生させるステッピングモータなどのモータと、駆動力を伝達させる駆動機構と、受信部１２０の位置情報を検出する位置センサとを含む。駆動機構としては、リードスクリュー機構、リンク機構、ギア機構、油圧機構、などを用いることができる。また、位置センサとしては、エンコーダー、可変抵抗器、リニアスケール、磁気センサ、赤外線センサ、超音波センサなどを用いたポテンショメータなどを用いることができる。

なお、駆動部１３０は被検体１００と受信部１２０との相対位置をＸＹ方向（二次元）に変更させるものに限らず、一次元または三次元に変更させてもよい。

なお、駆動部１３０は、被検体１００と受信部１２０との相対的な位置を変更できれば、受信部１２０を固定し、被検体１００を移動させてもよい。被検体１００を移動させる場合は、被検体１００を保持する保持部を動かすことで被検体１００を移動させる構成などが考えられる。また、被検体１００と受信部１２０の両方を移動させてもよい。

駆動部１３０は、相対位置を連続的に移動させてもよいし、ステップアンドリピートによって移動させてもよい。駆動部１３０は、プログラムされた軌跡で移動させる電動ステージであってもよいし、手動ステージであってもよい。

また、本実施形態では、駆動部１３０は光照射部１１０と受信部１２０を同時に駆動して走査を行っているが、光照射部１１０だけを駆動したり、受信部１２０だけを駆動したりしてもよい。

なお、プローブ１８０が、把持部が設けられたハンドヘルドタイプである場合、光音響装置１１００は駆動部１３０を有していなくてもよい。

（信号収集部１４０）
信号収集部１４０は、トランスデューサ１２１から出力されたアナログ信号である電気信号を増幅するアンプと、アンプから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む。信号収集部１４０から出力されるデジタル信号は、コンピュータ１５０に記憶される。信号収集部１４０は、Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ＤＡＳ）とも呼ばれる。本明細書において電気信号は、アナログ信号もデジタル信号も含む概念である。なお、フォトダイオードなどの光検出センサが、光照射部１１０から光射出を検出し、信号収集部１４０がこの検出結果をトリガーに同期して上記処理を開始してもよい。

（コンピュータ１５０）
情報処理装置としてのコンピュータ１５０は、画像処理装置１３００と同様のハードウェアで構成されている。すなわち、コンピュータ１５０の演算機能を担うユニットは、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）チップ等の演算回路で構成されることができる。これらのユニットは、単一のプロセッサや演算回路から構成されるだけでなく、複数のプロセッサや演算回路から構成されていてもよい。

コンピュータ１５０の記憶機能を担うユニットは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の媒体であってもよい。なお、プログラムが格納される記憶媒体は、非一時記憶媒体である。なお、コンピュータ１５０の記憶機能を担うユニットは、１つの記憶媒体から構成されるだけでなく、複数の記憶媒体から構成されていてもよい。

コンピュータ１５０の制御機能を担うユニットは、ＣＰＵなどの演算素子で構成される。コンピュータ１５０の制御機能を担うユニットは、光音響装置の各構成の動作を制御する。コンピュータ１５０の制御機能を担うユニットは、入力部１７０からの測定開始などの各種操作による指示信号を受けて、光音響装置の各構成を制御してもよい。また、コンピュータ１５０の制御機能を担うユニットは、記憶機能を担うユニットに格納されたプログラムコードを読み出し、光音響装置の各構成の作動を制御する。すなわち、コンピュータ１５０は、本実施形態に係るシステムの制御装置として機能することができる。

なお、コンピュータ１５０と画像処理装置１３００は同じハードウェアで構成されていてもよい。１つのハードウェアがコンピュータ１５０と画像処理装置１３００の両方の機能を担っていてもよい。すなわち、コンピュータ１５０が、画像処理装置１３００の機能を担ってもよい。また、画像処理装置１３００が、情報処理装置としてのコンピュータ１５０の機能を担ってもよい。

（表示部１６０）
表示部１６０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などのディスプレイである。また、表示部１６０は、画像や装置を操作するためのＧＵＩを表示してもよい。

なお、表示部１６０と表示装置１４００は同じディスプレイであってもよい。すなわち、１つのディスプレイが表示部１６０と表示装置１４００の両方の機能を担っていてもよい。

（入力部１７０）
入力部１７０としては、ユーザーが操作可能な、マウスやキーボードなどで構成される操作コンソールを採用することができる。また、表示部１６０をタッチパネルで構成し、表示部１６０を入力部１７０として利用してもよい。

なお、入力部１７０と入力装置１５００は同じ装置であってもよい。すなわち、１つの装置が入力部１７０と入力装置１５００の両方の機能を担っていてもよい。

（導入部１９０）
導入部１９０は、被検体１００の外部から被検体１００の内部へ造影剤を導入可能に構成されている。例えば、導入部１９０は造影剤の容器と被検体に刺す注射針とを含むことができる。しかしこれに限られず、導入部１９０は、造影剤を被検体１００に導入することができる限り種々のものを適用可能である。導入部１９０は、この場合、例えば、公知
のインジェクションシステムやインジェクタなどであってもよい。なお、制御装置としてのコンピュータ１５０が、導入部１９０の動作を制御することにより、被検体１００に造影剤を導入してもよい。また、ユーザーが導入部１９０を操作することにより、被検体１００に造影剤を導入してもよい。

（被検体１００）
被検体１００はシステムを構成するものではないが、以下に説明する。本実施形態に係るシステムは、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目的として使用できる。よって、被検体１００としては、生体、具体的には人体や動物の乳房や各臓器、血管網、頭部、頸部、腹部、手指または足指を含む四肢などの診断の対象部位が想定される。例えば、人体が測定対象であれば、オキシヘモグロビンあるいはデオキシヘモグロビンやそれらを含む多く含む血管あるいは腫瘍の近傍に形成される新生血管などを光吸収体の対象としてもよい。また、頸動脈壁のプラークなどを光吸収体の対象としてもよい。また、皮膚等に含まれるメラニン、コラーゲン、脂質などを光吸収体の対象としてもよい。さらに、被検体１００に導入する造影剤を光吸収体とすることができる。光音響イメージングに用いる造影剤としては、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）、メチレンブルー（ＭＢ）などの色素、金微粒子、及びそれらの混合物、またはそれらを集積あるいは化学的に修飾した外部から導入した物質を採用してもよい。また、生体を模したファントムを被検体１００としてもよい。

なお、光音響装置の各構成はそれぞれ別の装置として構成されてもよいし、一体となった１つの装置として構成されてもよい。また、光音響装置の少なくとも一部の構成が一体となった１つの装置として構成されてもよい。

なお、本実施形態に係るシステムを構成する各装置は、それぞれが別々のハードウェアで構成されていてもよいし、全ての装置が１つのハードウェアで構成されていてもよい。本実施形態に係るシステムの機能は、いかなるハードウェアで構成されていてもよい。

次に、図５に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る画像生成方法を説明する。なお、図５に示すフローチャートには、本実施形態に係るシステムの動作を示す工程も、医師等のユーザーの動作を示す工程も含まれている。

（Ｓ１００：検査オーダー情報を取得する工程）
光音響装置１１００のコンピュータ１５０は、ＨＩＳ（Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）やＲＩＳ（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
Ｓｙｓｔｅｍ）などの院内情報システムから送信された検査オーダー情報を取得する。検査オーダー情報には、検査に用いるモダリティの種類や検査に使用する造影剤などの情報が含まれている。

（Ｓ２００：造影剤を導入する工程）
導入部１９０は、被検体に対して造影剤を導入する。ユーザーが、導入部１９０を用いて被検体に造影剤を導入したときに、ユーザーが入力部１７０を操作することにより、造影剤が導入されたことを表す信号を入力部１７０から制御装置としてのコンピュータ１５０に送信してもよい。また、導入部１９０が被検体１００に造影剤が導入されたことを表す信号をコンピュータ１５０に送信してもよい。また、コンピュータ１５０は、造影剤を導入した被検体１００上の位置を記憶する。なお、導入部１９０を用いずに造影剤を被検体に投与してもよい。例えば、被検体としての生体が噴霧された造影剤を吸引することにより、造影剤が投与されてもよい。

造影剤の導入後に被検体１００内の造影対象に造影剤が行き渡るまで時間をおいてから
後述するＳ４００を実行してもよい。

ここで、ＩＣＧを導入した生体に対して光音響装置を用いて撮影することにより得られた分光画像について説明する。図１１〜図１３は、濃度を変えてＩＣＧを導入した場合に撮影して得られた分光画像を示す。いずれの撮影においても、手もしくは足の皮下もしくは皮内にＩＣＧを１か所につき０．１ｍＬ導入した。皮下もしくは皮内に導入されたＩＣＧは、リンパ管に選択的に取り込まれるため、リンパ管の内腔が造影される。また、いずれの撮影においても、ＩＣＧの導入から５分〜６０分以内に撮影した。また、いずれの分光画像も、７９７ｎｍの波長の光と８３５ｎｍの波長の光とを生体に照射することにより得られた光音響画像から生成された分光画像である。

図１１（Ａ）は、ＩＣＧを導入しなかった場合の右前腕伸側の分光画像を示す。一方、図１１（Ｂ）は、２．５ｍｇ／ｍＬの濃度のＩＣＧを導入したときの右前腕伸側の分光画像を示す。図１１（Ｂ）中の破線および矢印で示した領域にリンパ管が描出されている。

図１２（Ａ）は、１．０ｍｇ／ｍＬの濃度のＩＣＧを導入したときの左前腕伸側の分光画像を示す。図１２（Ｂ）は、５．０ｍｇ／ｍＬの濃度のＩＣＧを導入したときの左前腕伸側の分光画像を示す。図１２（Ｂ）中の破線および矢印で示した領域にリンパ管が描出されている。

図１３（Ａ）は、０．５ｍｇ／ｍＬの濃度のＩＣＧを導入したときの右下腿内側の分光画像を示す。図１３（Ｂ）は、５．０ｍｇ／ｍＬの濃度のＩＣＧを導入したときの左下腿内側の分光画像を示す。図１３（Ｂ）中の破線および矢印で示した領域にリンパ管が描出されている。

図１１〜図１３に示す分光画像によれば、ＩＣＧの濃度を高くすると、分光画像の中のリンパ管の視認性が向上することが理解される。また、図１１〜図１３によれば、ＩＣＧの濃度が２．５ｍｇ／ｍＬ以上の場合にリンパ管が良好に描出できることが理解される。すなわち、ＩＣＧの濃度が２．５ｍｇ／ｍＬ以上である場合に線上のリンパ管を明確に視認することができる。そのため、造影剤としてＩＣＧを採用する場合、その濃度は２．５ｍｇ／ｍＬ以上であってもよい。なお、生体内でのＩＣＧの希釈を考慮すると、ＩＣＧの濃度は５．０ｍｇ／ｍＬより大きくてもよい。ただし、ジアグノグリーンの可溶性を鑑みると、１０．０ｍｇ／ｍＬ以上の濃度で水溶液に溶かすことは困難である。

以上より、生体に導入するＩＣＧの濃度としては、２．５ｍｇ／ｍＬ以上、１０．０ｍｇ／ｍＬ以下がよく、好適には、５．０ｍｇ／ｍＬ以上、１０．０ｍｇ／ｍＬ以下がよい。

そこで、コンピュータ１５０は、図１０に示すＧＵＩのアイテム２６００において造影剤の種類としてＩＣＧが入力された場合に、上記数値範囲のＩＣＧの濃度を示すユーザーからの指示を選択的に受け付けるように構成されていてもよい。すなわち、この場合、コンピュータ１５０は、上記数値範囲以外のＩＣＧの濃度を示すユーザーからの指示を受け付けないように構成されていてもよい。よって、コンピュータ１５０は、造影剤の種類がＩＣＧであることを示す情報を取得した場合に、２．５ｍｇ／ｍＬより小さい、または、１０．０ｍｇ／ｍＬより大きいＩＣＧの濃度を示すユーザーからの指示を受け付けないように構成されていてもよい。また、コンピュータ１５０は、造影剤の種類がＩＣＧであることを示す情報を取得した場合に５．０ｍｇ／ｍＬより小さい、または、１０．０ｍｇ／ｍＬより大きいＩＣＧの濃度を示すユーザーからの指示を受け付けないように構成されていてもよい。

コンピュータ１５０は、ユーザーがＧＵＩ上で上記数値範囲以外のＩＣＧの濃度を指示できないようにＧＵＩを構成してもよい。すなわち、コンピュータ１５０は、ユーザーがＧＵＩ上で上記数値範囲以外のＩＣＧの濃度を指示できないようにＧＵＩを表示させてもよい。例えば、コンピュータ１５０は、ＧＵＩ上で上記数値範囲のＩＣＧの濃度を選択的に指示できるプルダウンを表示させてもよい。コンピュータ１５０は、プルダウンの中の上記数値範囲以外のＩＣＧの濃度をグレーアウトさせて表示し、グレーアウトされた濃度を選択できないようにＧＵＩを構成してもよい。

また、コンピュータ１５０は、ＧＵＩ上で上記数値範囲以外のＩＣＧの濃度がユーザーから指示された場合にアラートを通知してもよい。通知方法としては、表示部１６０へのアラートの表示や、音やランプの点灯などのあらゆる方法を採用することができる。

また、コンピュータ１５０は、ＧＵＩ上で造影剤の種類としてＩＣＧが選択された場合に、被検体に導入するＩＣＧの濃度として上記数値範囲を表示部１６０に表示させてもよい。

なお、被検体に導入する造影剤の濃度は、ここで示した数値範囲に限らず、目的に応じた好適な濃度を採用することができる。また、ここでは造影剤の種類がＩＣＧである場合の例について説明したが、その他の造影剤においても同様に上記構成を適用することができる。

このようにＧＵＩを構成することにより、被検体に導入する予定の造影剤の種類に応じて、適当な造影剤の濃度をユーザーが被検体に導入するための支援を行うことができる。

（Ｓ３００：蛍光画像を撮影する工程）
光照射部１１５は、造影剤の励起光を被検体１００に対して照射する。また、励起光の照射にあわせて、撮像部１２５が撮像を行い、蛍光画像（第１画像）を取得する。撮像部１２５によって撮像された蛍光画像データを記憶する。蛍光画像撮影の際には、撮像部１２５のシャッタ１２５ａを開放し、撮影が完了したらシャッタ１２５ａを閉鎖する。

観察対象範囲が撮像部１２５の視野よりも広い場合には、複数回の撮影を行って観察対象範囲全体の蛍光画像撮影を行う。この際、光音響画像取得に先立って観察対象範囲全体の蛍光画像を撮影してもよいし、光音響画像の取得と並行して蛍光画像を撮影してもよい。後述するように光音響画像の取得は、リンパ管の走行にしたがってプローブ１８０の位置を変えながら行われるので、プローブ１８０を移動しながら蛍光画像撮影と光音響画像撮影を並行して行うことができる。最初の蛍光画像の撮影では、造影剤の導入位置が含まれるように撮影を行うとよい。

（Ｓ４００：リンパ管位置を特定する工程）
コンピュータ１５０は、蛍光画像データからリンパ管およびリンパ節の位置を示す位置情報を取得する。例えば、コンピュータ１５０は、蛍光画像データにおいて、画像値（輝度値）が所定の閾値よりも高い部分をリンパ管およびリンパ節の位置として特定する。この位置情報によって、リンパ管の走行パターンが認識可能となる。本実施形態においてコンピュータ１５０が位置情報取得手段に相当する。

（Ｓ５００：光音響画像の撮影範囲決定）
コンピュータ１５０は、ステップＳ４００で得た位置情報から、リンパ管の位置を光音響画像の撮影範囲として決定する。撮影範囲の撮影の順序は適宜決めればよい。例えば、コンピュータ１５０は、造影剤の導入位置を開始位置として、１つのリンパ管の走行方向（走行経路）に沿って撮影を行い、１つのリンパ管の撮影が終了したら直前の分岐位置に
戻って別のリンパ管の走行方向に沿って撮影を行うように決定する。コンピュータ１５０は、このようにして全てのリンパ管のトレースを行うように、撮影範囲および撮影順序を決定する。このようにコンピュータ１５０は、リンパ管の走行情報（リンパ管の位置や走行方向などのリンパ管の走行に関する情報）に基づいて、プローブ１８０を制御することができる。

なお、上述したように蛍光画像が観察対象範囲全体を含まない場合には、コンピュータ１５０は、光音響画像の撮影に伴ってプローブ１８０を移動した後に、新たな視野の蛍光画像を再度取得し、取得した蛍光画像に基づいて撮影範囲を決定する。

本実施形態においては、コンピュータ１５０が自動で撮影範囲を決定しているが、ユーザーが手動で撮影範囲を指定してもよい。具体的には、コンピュータは、表示部１６０に蛍光画像を表示し、蛍光画像中のどの範囲について光音響画像の撮影を行うかを、入力部１７０を介してユーザーから受け付けるようにしてもよい。

以上のように、本実施形態ではコンピュータ１５０が、蛍光画像データに基づいて、光音響測定の測定パラメータ（撮影範囲など）を決定している。

（Ｓ６００：光音響画像の取得）
コンピュータ１５０は、ステップＳ５００で決定した撮影範囲に沿ってプローブ１８０（光照射部１１０と受信部１２０）を移動するように駆動部１３０を制御する。すなわち、駆動部１３０は、プローブ１８０を移動させて、対象位置から発生する光音響波を受信可能な位置に移動させる。このように本実施形態では、駆動部１３０が、蛍光画像データから決定されたリンパ管に沿ってプローブ１８０を移動させるようにプローブ１８０の移動を制御している。すなわち、本実施形態では、光音響測定手段が、蛍光画像データ（第１画像）に基づいて、光音響測定を制御している。このように本実施形態に係る発明は、光音響測定手段が行う光音響測定の測定制御方法に係る発明とも捉えることができる。

対象位置のそれぞれにおいて、光音響画像（第２画像）の取得が行われる。詳細は後述するが、光音響画像の取得は、光照射部１１０からの光照射と、受信部１２０による光音響波の受信と、光音響画像の生成とを含む。光照射部１１０から照射する光の波長は少なくとも２種類であり、各波長について光照射・光音響波の受信・光音響画像の生成が行われる。

コンピュータ１５０は、光照射部１１０から光を照射する際には、蛍光画像取得用の撮像部１２５のシャッタ１２５ａを閉鎖するように制御する。

光音響画像の取得を各位置において複数回繰り返し行って、時系列の複数の光音響画像を生成してもよい。これにより、リンパ液の流れ情報の取得や、光音響画像さらには分光画像の動画像表示が可能になる。

光音響画像の取得は、ステップＳ５００で決定した撮影範囲の全てで行われる。図６（Ａ）は、リンパ管８３０が写った蛍光画像８１０、ユーザーが観察を所望する関心領域８２０、および１回の光照射により再構成される光音響画像の画像化領域である再構成領域８４０を示す。図６（Ａ）に示すように、関心領域８２０が１枚の蛍光画像８１０の視野に収まる場合には、蛍光画像８１０に写っているリンパ管８３０の位置に基づいて、図６（Ｂ）に示すように光音響画像の撮影範囲８４０ａおよび８４０ｂが決定される。撮影範囲８４０ａおよび８４０ｂは、リンパ管８３０の走行に沿って複数回の光照射の光照射毎に再構成することにより形成される複数の再構成領域８４０が連なった領域に相当する。

光音響画像の撮影は、まず、造影剤の導入位置８３１から１本のリンパ管の走行に沿う撮影範囲８４０ａにおいて行われる。関心領域８２０の端まで光音響画像の撮影が完了したら、プローブ１８０が直前の分岐位置８３２まで戻って分岐したリンパ管の走行に沿う撮影範囲８４０ｂにおいて光音響画像の撮影が行われる。このようにして、関心領域８２０の全てのリンパ管位置において光音響画像の撮影が行われる。

さらに、蛍光画像８１０に写っているリンパ管８３０の位置だけでなく、その走行に沿った周辺も撮影範囲に追加し光音響測定手段による光音響測定を実施してもよい。これにより、蛍光観察では画像化されづらく光音響観察で画像化できる可能性のある、例えば生体深部を走行するリンパ管を捉えることができ、より詳細なリンパ管の情報を得られる。光音響装置は、ユーザーの指示に従ってリンパ管の周辺も撮影範囲に追加するモードに切り替えることができるように構成されていてもよい。

次に、図６（Ｃ）に示すように、関心領域８２１が１枚の蛍光画像の視野に収まらない場合について説明する。まず、造影剤の導入位置８３１を含む蛍光画像８１１が撮影される。そして、蛍光画像８１１に写っているリンパ管８３０の位置に基づいて、光音響画像の撮影範囲８４１ａおよび８４１ｂが決定される。光音響画像の撮影は、まず、造影剤の導入位置８３１から１本のリンパ管の走行に沿う撮影範囲８４１ａにおいて行われる。撮影位置の移動に伴って蛍光観察の撮影範囲も変化する。よって、再構成領域８４０が蛍光画像８１１の上端に到達したときには、図６（Ｄ）に示すように第２の蛍光画像８１２を撮影できる。なお、蛍光画像８１２の撮影は、定期的に行われてもよいし、光音響画像の撮影位置を拡張する必要がある場合に行われてもよい。蛍光画像８１２に基づいて、リンパ管の走行が把握できるので、撮影範囲８４１ａを拡張する撮影範囲８４２ａが決定される。１つの撮影範囲８４１ａについて、関心領域８２１の端まで光音響画像の撮影が完了したら、直前の分岐位置８３２まで戻って分岐したリンパ管の走行に沿う撮影範囲８４１ｂにおいて光音響画像の撮影が行われる。撮影範囲８４１ｂについても、第２の蛍光画像８１２に基づいて拡張された撮影範囲８４２ｂが決定される。このようにして、関心領域８２１の全てのリンパ管位置において光音響画像の撮影が行われる。

（光音響撮影における照射光の波長）
本実施形態では、後述するＳ７００において、式（１）にしたがった画像を分光画像として生成する場合を考える。式（１）によれば、分光画像中の血管の領域については、実際の酸素飽和度に応じた画像値が算出される。しかし、分光画像中の造影剤の領域については、使用する波長によって大きく画像値が変化してしまう。さらに、分光画像中の造影剤の領域については、造影剤の吸収係数スペクトルによっても大きく画像値が変動してしまう。その結果、分光画像中の造影剤の領域の画像値が、血管の領域の画像値と識別できないような値となってしまう場合がある。一方、造影剤の三次元分布を把握するためには、分光画像中の造影剤の領域の画像値が、血管の領域の画像値と識別できるような値であることが好ましい。

そこで、本実施形態では、光音響画像撮影の際に用いる照射光の波長を、分光画像中の血管の領域と造影剤の領域とを識別可能な波長とすることが望ましい。以下、照射光の波長について説明する。なお、照射光の波長は、造影剤に応じてあらかじめ定められていてもよいし、造影剤に関する情報に基づいて情報処理装置３００が動的に決定してもよい。

まず、波長の組み合わせを変更したときの分光画像中の造影剤に対応する画像値の変化について説明する。図７は、２波長の組み合わせのそれぞれにおける、分光画像中の造影剤に対応する画像値（酸素飽和度値）のシミュレーション結果を示す。図７の縦軸と横軸はそれぞれ第１波長と第２波長を表す。図７には、分光画像中の造影剤に対応する画像値の等値線が示されている。図７（ａ）〜図７（ｄ）はそれぞれ、ＩＣＧの濃度が５．０４
μｇ／ｍＬ、５０．４μｇ／ｍＬ、０．５ｍｇ／ｍＬ、１．０ｍｇ／ｍＬのときの分光画像中の造影剤に対応する画像値を示す。図７に示すように、選択する波長の組み合わせによっては、分光画像中の造影剤に対応する画像値が６０％〜１００％となってしまう場合がある。前述したように、このような波長の組み合わせを選択してしまうと、分光画像中の血管の領域と造影剤の領域とを識別することが困難となってしまう。そのため、図７に示す波長の組み合わせにおいて、分光画像中の造影剤に対応する画像値が６０％より小さくなる、または、１００％より大きくなるような波長の組み合わせを選択することが好ましい。さらには、図７に示す波長の組み合わせにおいて、分光画像中の造影剤に対応する画像値が負値となるような波長の組み合わせを選択することが好ましい。例えば、造影剤としてＩＣＧを用いる場合、７００ｎｍ以上、８２０ｎｍより小さい波長と、８２０ｎｍ以上、１０２０ｎｍ以下の波長の２波長を選択し、式（１）により分光画像を生成することにより、造影剤の領域と血管の領域とを良好に識別することができる。

例えば、ここで第１波長として７９７ｎｍを選択し、第２波長として８３５ｎｍを選択した場合を考える。図８は、第１波長として７９７ｎｍを選択し、第２波長として８３５ｎｍを選択した場合に、ＩＣＧの濃度と分光画像中の造影剤に対応する画像値（式（１）の値）との関係を示すグラフである。図８によれば、第１波長として７９７ｎｍを選択し、第２波長として８３５ｎｍを選択した場合、５．０４μｇ／ｍＬ〜１．０ｍｇ／ｍＬのいずれの濃度であっても、分光画像中の造影剤に対応する画像値は負値となる。そのため、このような波長の組み合わせにより生成された分光画像によれば、血管の酸素飽和度値は原理上負値をとることはないため、血管の領域と造影剤の領域とを明確に識別することができる。

なお、これまで造影剤に関する情報に基づいて波長を決定することを説明したが、波長の決定においてヘモグロビンの吸収係数を考慮してもよい。図９は、オキシヘモグロビンのモラー吸収係数（破線）とデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数（実線）のスペクトルを示す。図９に示す波長レンジにおいては、７９７ｎｍを境にオキシヘモグロビンのモラー吸収係数とデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数の大小関係が逆転している。すなわち、７９７ｎｍよりも短い波長においては静脈を把握しやすく、７９７ｎｍよりも長い波長においては動脈を把握しやすいといえる。ところで、リンパ浮腫の治療においては、リンパ管と静脈との間にバイパスを作製するリンパ管細静脈吻合術が利用されている。この術前検査のために、光音響イメージングによって静脈と造影剤が蓄積したリンパ管との両方を画像化することが考えられる。この場合に、複数の波長の少なくとも１つを７９７ｎｍよりも小さい波長とすることにより、静脈をより明確に画像化することができる。また、複数の波長の少なくとも１つを、オキシヘモグロビンのモラー吸収係数よりもデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数が大きくなる波長とすることが静脈を画像化するうえで有利である。また、２波長に対応する光音響画像から分光画像を生成する場合、２波長のいずれもオキシヘモグロビンのモラー吸収係数よりもデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数が大きい波長とすることが、静脈を画像化するうえで有利である。これらの波長を選択することにより、リンパ管細静脈吻合術の術前検査において、造影剤が導入されたリンパ管と静脈との両方を精度良く画像化することができる。

ところで、複数の波長のいずれも血液よりも造影剤の吸収係数が大きい波長であると、造影剤由来のアーチファクトにより血液の酸素飽和度精度が低下してしまう。そこで、造影剤由来のアーチファクトを低減するために、複数の波長の少なくとも１つの波長が、血液の吸収係数に対して造影剤の吸収係数が小さくなる波長であってもよい。

ここでは、式（１）にしたがって分光画像を生成する場合の説明を行ったが、造影剤の条件や照射光の波長によって分光画像中の造影剤に対応する画像値が変化するような分光画像を生成する場合にも適用することができる。

（光を照射する工程）
光音響画像の取得工程Ｓ６００のうちの、光を照射する工程についてより詳細に説明する。光照射部１１０は、Ｓ４００で決定された波長を光源１１１に設定する。光源１１１は、Ｓ４００で決定された波長の光を発する。光源１１１から発生した光は、光学系１１２を介してパルス光として被検体１００に照射される。そして、被検体１００の内部でパルス光が吸収され、光音響効果により光音響波が生じる。このとき、導入された造影剤もパルス光を吸収し、光音響波を発生する。光照射部１１０はパルス光の伝送と併せて信号収集部１４０へ同期信号を送信してもよい。また、光照射部１１０は、複数の波長のそれぞれについて、同様に光照射を行う。光照射部１１０からの光照射タイミングに同期して、撮像部１２５のシャッタ１２５ａを閉鎖してもよい。

ユーザーが、光照射部１１０の照射条件（照射光の繰り返し周波数や波長など）やプローブ１８０の位置などの制御パラメータを、入力部１７０を用いて指定してもよい。コンピュータ１５０は、ユーザーの指示に基づいて決定された制御パラメータを設定してもよい。また、コンピュータ１５０が、指定された制御パラメータに基づいて、駆動部１３０を制御することによりプローブ１８０を指定の位置へ移動させてもよい。複数位置での撮影が指定された場合には、駆動部１３０は、まずプローブ１８０を最初の指定位置へ移動させる。なお、駆動部１３０は、測定の開始指示がなされたときに、あらかじめプログラムされた位置にプローブ１８０を移動させてもよい。

（光音響波を受信する工程）
光音響画像の取得工程Ｓ６００のうちの、光音響波を受信する工程についてより詳細に説明する。信号収集部１４０は、光照射部１１０から送信された同期信号を受信すると、信号収集の動作を開始する。すなわち、信号収集部１４０は、受信部１２０から出力された、光音響波に由来するアナログ電気信号を、増幅・ＡＤ変換することにより、増幅されたデジタル電気信号を生成し、コンピュータ１５０へ出力する。コンピュータ１５０は、信号収集部１４０から送信された信号を保存する。複数の走査位置での撮影を指定された場合には、指定された走査位置において、光照射工程および光音響波受信工程を繰り返し実行し、パルス光の照射と音響波に由来するデジタル信号の生成を繰り返す。なお、コンピュータ１５０は、発光をトリガーとして、発光時の受信部１２０の位置情報を駆動部１３０の位置センサからの出力に基づいて取得し、記憶してもよい。

なお、本実施形態では、複数の波長の光のそれぞれを時分割に照射する例を説明したが、複数の波長のそれぞれに対応する信号データを取得できる限り、光の照射方法はこれに限らない。例えば、光照射によって符号化を行う場合に、複数の波長の光がほぼ同時に照射されるタイミングが存在してもよい。

（光音響画像を生成する工程）
光音響画像の取得工程Ｓ６００のうちの、光音響画像を生成する工程についてより詳細に説明する。光音響画像取得手段（第２画像取得手段）としてのコンピュータ１５０は、記憶された信号データに基づいて、光音響画像を生成する。コンピュータ１５０は、生成された光音響画像を記憶装置１２００に出力し、記憶させる。

信号データを２次元または３次元の空間分布に変換する再構成アルゴリズムとしては、タイムドメインでの逆投影法やフーリエドメインでの逆投影法などの解析的な再構成法やモデルベース法（繰り返し演算法）を採用することができる。例えば、タイムドメインでの逆投影法として、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＵＢＰ）、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ）、または整相加算（Ｄｅｌａｙ−ａｎｄ−Ｓｕｍ）などが挙げられる。

本実施形態では、被検体への１回の光照射で得られた光音響信号を用いた画像再構成により１つの３次元の光音響画像（ボリュームデータ）が生成される。さらに、複数回の光照射を行い、光照射ごとに画像再構成を行うことで、時系列の３次元画像データ（時系列のボリュームデータ）が取得される。複数回の光照射の光照射ごとに画像再構成して得られた３次元画像データを総称して、複数回の光照射に対応する３次元画像データと呼ぶ。なお、時系列に複数回の光照射が実行されるため、複数回の光照射に対応する３次元画像データが、時系列の３次元画像データを構成する。

また、本実施形態では、コンピュータ１５０が、時系列の３次元画像データを合成することにより、１つの３次元画像データを生成する。また、本実施形態では、光照射間で被検体と受信部１２０との相対位置を移動させているため、合成して得られる３次元画像データは広範囲の被検体を包含する画像データとなる。

コンピュータ１５０は、信号データに対して再構成処理することにより、初期音圧分布情報（複数の位置における発生音圧）を光音響画像として生成する。また、コンピュータ１５０は、被検体１００に照射された光の被検体１００の内部での光フルエンス分布を計算し、初期音圧分布を光フルエンス分布で除算することにより、吸収係数分布情報を光音響画像として取得してもよい。光フルエンス分布の計算手法については、公知の手法を適用することができる。また、コンピュータ１５０は、複数の波長の光のそれぞれに対応する光音響画像を生成することができる。具体的には、コンピュータ１５０は、第１波長の光照射により得られた信号データに対して再構成処理を行うことにより、第１波長に対応する第１光音響画像を生成することができる。また、コンピュータ１５０は、第２波長の光照射により得られた信号データに対して再構成処理を行うことにより、第２波長に対応する第２光音響画像を生成することができる。このように、コンピュータ１５０は、複数の波長の光に対応する複数の光音響画像を生成することができる。

本実施形態では、コンピュータ１５０は、複数の波長の光のそれぞれに対応する吸収係数分布情報を光音響画像として取得する。第１波長に対応する吸収係数分布情報を第１光音響画像とし、第２波長に対応する吸収係数分布情報を第２光音響画像とする。

なお、本実施形態では、システムが光音響画像を生成する光音響装置１１００を含む例を説明したが、光音響装置１１００を含まないシステムにも本発明は適用可能である。光音響画像取得手段としての画像処理装置１３００が、光音響画像を取得できる限り、いかなるシステムであっても本発明を適用することができる。例えば、光音響装置１１００を含まず、記憶装置１２００と画像処理装置１３００とを含むシステムであっても本発明を適用することができる。この場合、光音響画像取得手段としての画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に予め記憶された光音響画像群の中から指定された光音響画像を読み出すことにより、光音響画像を取得することができる。

（Ｓ７００：分光画像を生成する工程）
分光画像取得手段としてのコンピュータ１５０は、複数の波長に対応する複数の光音響画像に基づいて、分光画像を生成する。コンピュータ１５０は、分光画像を記憶装置１２００に出力し、記憶装置１２００に記憶させる。前述したように、コンピュータ１５０は、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、被検体を構成する物質の濃度に相当する情報を示す画像を分光画像として生成してもよい。また、コンピュータ１５０は、第１波長に対応する第１光音響画像と第２波長に対応する第２光音響画像との比を表す画像を分光画像として生成してもよい。本実施形態では、コンピュータ１５０が、第１光音響画像と第２光音響画像とを用いて、式（１）にしたがって酸素飽和度画像を分光画像として生成する例を説明する。

なお、分光画像取得手段としての画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に予め記憶された分光画像群の中から指定された分光画像を読み出すことにより、分光画像を取得してもよい。また、光音響画像取得手段としての画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に予め記憶された光音響画像群の中から、読み出した分光画像の生成に用いられた複数の光音響画像の少なくとも一つを読み出すことにより、光音響画像を取得してもよい。

（Ｓ８００：画像を表示する工程）
表示制御手段としての画像処理装置１３００は、造影剤に関する情報に基づいて、造影剤に対応する領域とそれ以外の領域とを識別できるように分光画像を表示装置１４００に表示させる。なお、レンダリング手法としては、最大値投影法（ＭＩＰ：Ｍａｘｉｍｕｍ
Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）、ボリュームレンダリング、及びサーフェイスレンダリングなどのあらゆる方法を採用することができる。ここで、三次元画像を二次元にレンダリングする際の表示領域や視線方向などの設定条件は、観察対象に合わせて任意に指定することができる。

ここでは、Ｓ４００で７９７ｎｍと８３５ｎｍを設定し、Ｓ８００で式（１）にしたがって分光画像を生成する場合について説明する。図８で示したとおり、これらの２波長を選択した場合、ＩＣＧがいかなる濃度であっても、式（１）にしたがって生成される分光画像中の造影剤に対応する画像値は負値となる。

図１０に示すように、画像処理装置１３００は、分光画像の画像値と表示色との関係を示すカラースケールとしてのカラーバー２４００をＧＵＩに表示させる。画像処理装置１３００は、造影剤に関する情報（例えば、造影剤の種類がＩＣＧであることを示す情報）と、照射光の波長を示す情報とに基づいて、カラースケールに割り当てる画像値の数値範囲を決定してもよい。例えば、画像処理装置１３００は、式（１）による動脈の酸素飽和度、静脈の酸素飽和度、および造影剤に対応する負値の画像値を含む数値範囲を決定してもよい。画像処理装置１３００は、−１００％〜１００％の数値範囲を決定し、青から赤に変化するカラーグラデーションに−１００％〜１００％を割り当てたカラーバー２４００を設定してもよい。このような表示方法により、動静脈の識別に加え、負値の造影剤に対応する領域も識別することができる。また、画像処理装置１３００は、造影剤に関する情報と、照射光の波長を示す情報とに基づいて、造影剤に対応する画像値の数値範囲を示すインジケータ２４１０を表示させてもよい。ここでは、カラーバー２４００において、ＩＣＧに対応する画像値の数値範囲として負値の領域をインジケータ２４１０で示している。このように造影剤に対応する表示色を識別できるようにカラースケールを表示することにより、分光画像中の造影剤に対応する領域を容易に識別することができる。

領域決定手段としての画像処理装置１３００は、造影剤に関する情報と、照射光の波長を示す情報とに基づいて、分光画像中の造影剤に対応する領域を決定してもよい。例えば、画像処理装置１３００は、分光画像のうち、負値の画像値を有する領域を造影剤に対応する領域として決定してもよい。そして、画像処理装置１３００は、造影剤に対応する領域とそれ以外の領域とを識別できるように分光画像を表示装置１４００に表示させてもよい。画像処理装置１３００は、造影剤に対応する領域とそれ以外の領域との表示色を異ならせる、造影剤に対応する領域を点滅させる、造影剤に対応する領域を示すインジケータ（例えば、枠）を表示させるなどの識別表示を採用することができる。

なお、図１０に示すＧＵＩに表示されたＩＣＧの表示に対応するアイテム２７３０を指示することにより、ＩＣＧに対応する画像値を選択的に表示させる表示モードに切り替え可能であってもよい。例えば、ユーザーがＩＣＧの表示に対応するアイテム２７３０を選択した場合に、画像処理装置１３００が分光画像から画像値が負値のボクセルを選択し、
選択されたボクセルを選択的にレンダリングすることにより、ＩＣＧの領域を選択的に表示してもよい。同様に、ユーザーが動脈の表示に対応するアイテム２７１０や静脈の表示に対応するアイテム２７２０を選択してもよい。ユーザーの指示に基づいて、画像処理装置１３００が、動脈に対応する画像値（例えば、９０％以上１００％以下）や静脈に対応する画像値（例えば、６０％以上９０％未満）を選択的に表示させる表示モードに切り替えてもよい。動脈に対応する画像値や静脈に対応する画像値の数値範囲については、ユーザーの指示に基づいて変更可能であってもよい。

なお、分光画像の画像値に色相、明度、および彩度の少なくとも一つを割り当て、光音響画像の画像値に色相、明度、および彩度の残りのパラメータを割り当てた画像を分光画像として表示させてもよい。例えば、分光画像の画像値に色相および彩度を割り当て、光音響画像の画像値に明度を割り当てた画像を分光画像として表示させてもよい。このとき、造影剤に対応する光音響画像の画像値が、血管に対応する光音響画像の画像値よりも大きい場合や小さい場合、光音響画像の画像値に明度を割り当てると、血管と造影剤の両方を視認することが困難な場合がある。そこで、分光画像の画像値によって、光音響画像の画像値から明度への変換テーブルを変更してもよい。例えば、分光画像の画像値が造影剤に対応する画像値の数値範囲に含まれる場合、光音響画像の画像値に対応する明度を、血管に対応するそれよりも小さくしてもよい。すなわち、造影剤の領域と血管の領域を比べたときに、光音響画像の画像値が同じであれば、血管の領域よりも造影剤の領域の明度を小さくしてもよい。ここで変換テーブルとは、複数の画像値のそれぞれに対応する明度を示すテーブルである。また、分光画像の画像値が造影剤に対応する画像値の数値範囲に含まれる場合、光音響画像の画像値に対応する明度を、血管に対応するそれよりも大きくしてもよい。すなわち、造影剤の領域と血管の領域を比べたときに、光音響画像の画像値が同じであれば、血管の領域よりも造影剤の領域の明度を大きくしてもよい。また、分光画像の画像値によって、光音響画像の画像値を明度に変換しない光音響画像の画像値の数値範囲が異なっていてもよい。

変換テーブルは、造影剤の種類や濃度、また照射光の波長によって適したものに変更してもよい。そこで、画像処理装置１３００は、造影剤に関する情報と、照射光の波長を示す情報とに基づいて、光音響画像の画像値から明度への変換テーブルを決定してもよい。画像処理装置１３００は、造影剤に対応する光音響画像の画像値が血管に対応するそれよりも大きくなると推定される場合、造影剤に対応する光音響画像の画像値に対応する明度を血管に対応するそれよりも小さくしてもよい。反対に、画像処理装置１３００は、造影剤に対応する光音響画像の画像値が血管に対応するそれよりも小さくなると推定される場合、造影剤に対応する光音響画像の画像値に対応する明度を血管に対応するそれよりも大きくしてもよい。

図１０に示すＧＵＩは、波長７９７ｎｍに対応する吸収係数画像（第１光音響画像）２１００、波長８３５ｎｍに対応する吸収係数画像（第２光音響画像）２２００、酸素飽和度画像（分光画像）２３００を表示する。それぞれの画像がいずれの波長の光によって生成された画像であるかをＧＵＩに表示してもよい。本実施形態では、光音響画像と分光画像の両方を表示しているが、分光画像だけを表示してもよい。また、画像処理装置１３００は、ユーザーの指示に基づいて、光音響画像の表示と分光画像の表示とを切り替えてもよい。

（蛍光画像と分光画像・光音響画像の合成表示）
表示制御手段としての画像処理装置１３００は、分光画像および／または光音響画像を表示する際に、蛍光画像と合成（重畳）して表示してもよい。光音響画像と蛍光画像を合成して表示する場合の処理について、以下で説明する。合成手段としての画像処理装置１３００は、Ｓ３００で取得した蛍光画像データと、Ｓ６００で取得した光音響画像データ
を合成した合成画像データを生成する。合成画像データは、蛍光画像データと光音響画像データとを重畳した重畳画像データ、または、蛍光画像データと光音響画像データとを並べた並列画像データである。

蛍光画像データと光音響画像データの合成は、全ての撮影位置（光音響波の取得位置）について同一の重みあるいはフィルタを用いて行ってもよいし、撮影位置に応じて重みあるいはフィルタを変えて行ってもよい。例えば、画像処理装置１３００は、体軸方向の撮影位置に応じて重みやフィルタを変更して蛍光画像データと光音響画像データの合成を行ってもよい。また、画像処理装置１３００は、造影剤の導入位置と撮影位置との間の距離に応じて重みやフィルタを変えて蛍光画像データと光音響画像データの合成を行ってもよい。この際、撮影位置が造影剤導入位置から遠いほど、光音響画像の画素値の寄与が大きくなるように重みあるいはフィルタを決定してもよい。造影剤導入位置から遠いほど光音響画像の輝度値が低下するので、この輝度低下を補正するためである。撮影位置と造影剤導入位置の間の距離は、直線距離であってもよいしリンパ管（造影対象）に沿った距離であってもよい。なお、光音響画像を単独で表示する場合であっても、撮影位置に応じて光音響画像の輝度値を増減させて表示してもよい。蛍光観察においては、光音響測定と比べて、造影剤に対する感度が高いため、いずれの位置であっても比較的良好に観察することができる。そこで、画像処理の処理量を抑制するために、光音響画像データと蛍光画像データのうち、蛍光画像データに対しては位置によって重みやフィルタを変更せずに、光音響画像データに対して選択的に位置に応じて重みやフィルタを変更することが好ましい。

また、蛍光観察により撮影される撮像対象と、光音響観察により撮影される撮像対象とを識別可能に、蛍光画像と光音響画像を合成してもよい。例えば、画像処理装置１３００は、蛍光画像により撮影される造影対象の領域を、光音響観察による撮影対象（造影剤すなわちリンパ液・リンパ管、および動脈・静脈）とは異なる表示色で表示するようにすればよい。これにより、リンパ液が皮膚に向かって逆流していることを示すｄｅｒｍａｌ ｂａｃｋ ｆｌｏｗ（ＤＢＦ）の所見を、蛍光観察でのみ描出される間質漏れと、蛍光観察と光音響観察の両者で描出されるリンパ管拡張とに識別可能に表示できる。また、蛍光観察で線状に描出されるリンパ管が、光音響観察で描出されない場合には、リンパ流が早すぎるか、造影剤が希釈されていることが推察されるが、この可能性をユーザーに通知できる。また、蛍光画像のみに描出されている領域と、蛍光画像と光音響画像の両方に描出されている領域を異なる表示色で表示するようにしてもよい。蛍光観察はリンパ管を撮影し、光音響観察はリンパ管および血管を撮影するので、このようにすることで光音響画像におけるリンパ管と血管を識別可能に表示できる。

ここでは、蛍光画像と光音響画像の合成表示について説明したが、同様にして蛍光画像と分光画像を合成表示してもよい。

また、時系列の光音響画像から得られるリンパ液の流れ情報を表示してもよい。リンパ液の流れ情報の一例として、リンパ液の流速（移動速度）に関する情報が例示できる。リンパ液の流速の決定は、分光画像からリンパ管の領域を抽出し、抽出領域における輝度変化の速度を取得することにより行える。リンパ管の領域は、分光画像において時間的な輝度値の変化が大きい領域として抽出可能である。輝度変化の速度は、単位時間あたりの輝度変化の頻度、例えば、単位時間内の輝度値のピーク（極大値）の数や、輝度値が所定の閾値を超えた回数に基づいて算出できる。リンパ液の流速は、単位時間あたりのリンパ液の移動距離に基づいて決定されてもよい。

なお、表示部１６０は動画像を表示可能であってもよい。例えば、画像処理装置１３００が、第１光音響画像２１００、第２光音響画像２２００および分光画像２３００の少なくともいずれかを時系列に生成し、生成された時系列の画像に基づいて動画像データを生
成して表示部１６０に出力する構成としてもよい。なお、リンパの流れる回数が比較的少ないことに鑑みて、ユーザーの判断時間を短縮するために、静止画または時間圧縮された動画像として表示することも好ましい。また、動画像表示において、リンパが流れる様子を繰り返し表示することもできる。動画像の速度は、予め規定された所定の速度やユーザーに指定された所定の速度であってもよい。

また、動画像を表示可能な表示部１６０において、動画像のフレームレートを可変にすることも好ましい。フレームレートを可変にするために、図１０のＧＵＩに、ユーザーがフレームレートを手動で入力するためのウィンドウや、フレームレートを変更するためのスライドバーなどを追加してもよい。ここで、リンパ液はリンパ管内を間欠的に流れるため、取得された時系列のボリュームデータの中でも、リンパの流れの確認に利用できるのは一部だけである。そのため、リンパの流れの確認する際に実時間表示を行うと効率が低下する場合がある。そこで、表示部１６０に表示される動画像のフレームレートを可変にすることで、表示される動画像の早送り表示が可能になり、ユーザーがリンパ管内の流体の様子を短時間で確認できるようになる。

また、表示部１６０は、所定の時間範囲内の動画像を繰り返し表示可能であってもよい。その際、繰り返し表示を行う範囲をユーザーが指定可能とするためのウィンドウやスライドバーなどのＧＵＩを、図１０に追加することも好ましい。これにより、例えばリンパ管内を流体が流れる様子をユーザーが把握しやすくなる。

流れ情報の表示方法は、上記には限られない。例えば、表示制御手段としての画像処理装置１３００は、特定領域における流れ情報を、特定領域と関連付けて、輝度表示、カラー表示、グラフ表示、および数値表示の少なくともいずれかの方法で、表示装置１４００の同一画面に表示させてもよい。また、表示制御手段としての画像処理装置１３００は、少なくとも１つの前記特定領域を強調表示してもよい。

以上説明したように、画像処理装置１３００および情報処理装置としてのコンピュータ１５０の少なくとも１つは、分光画像取得手段、造影剤情報取得手段、領域決定手段、光音響画像取得手段、表示制御手段の少なくとも一つを有する装置として機能する。なお、それぞれの手段は、互いに異なるハードウェアで構成されていてもよいし、１つのハードウェアで構成されていてもよい。また、複数の手段が１つのハードウェアで構成されていてもよい。

本実施形態では、造影剤に対応する式（１）による値が負値となる波長を選択することにより、血管と造影剤とを識別できるようにしたが、造影剤に対応する画像値が血管と造影剤とを識別できる限り、造影剤に対応する画像値がいかなる値であってもよい。例えば、造影剤に対応する分光画像（酸素飽和度画像）の画像値が、６０％より小さくなるまたは１００％より大きくとなる場合などにも、本工程で説明した画像処理を適用することができる。

本実施形態では、光音響装置１１００が光音響画像撮影手段（光音響手段）と蛍光画像撮影手段（蛍光観察手段）とを備えているが、被検体情報取得システムが光音響装置１１００とは別体の蛍光観察装置を有していてもよい。光音響装置と蛍光観察装置が連携して動作することにより、上記の実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態では、造影剤としてＩＣＧを用いる場合の例を説明したが、ＩＣＧ以外のいかなる造影剤に本実施形態に係る画像処理を適用してもよい。また、画像処理装置１３００は、複数種類の造影剤のうち、被検体１００に導入した造影剤の種類の情報に基づいて、造影剤の種類に応じた画像処理を実行してもよい。

本実施形態では、複数の造影剤に関する情報のうち、取得された造影剤に関する情報に基づいて画像処理方法を決定する場合について説明した。ただし、撮影に使用される造影剤の条件が一意に決定されている場合は、その造影剤の条件に対応した画像処理が予め設定されていてもよい。この場合も、上述した本実施形態に係る画像処理を適用することができる。

本実施形態では、複数の波長に対応する光音響画像に基づいた分光画像に画像処理を適用する例を説明したが、１つの波長に対応する光音響画像に本実施形態に係る画像処理を適用してもよい。すなわち、画像処理装置１３００は、造影剤に関する情報に基づいて、光音響画像中の造影剤に対応する領域を決定し、造影剤に対応する領域とその領域以外の領域とを識別できるように、光音響画像を表示させてもよい。また、画像処理装置１３００は、予め設定された造影剤に対応する画像値の数値範囲を有する領域と、それ以外の領域とを識別できるように、分光画像または光音響画像を表示させてもよい。

本実施形態では、情報処理装置としてのコンピュータ１５０が複数の波長の光を照射して分光画像を生成する例を説明したが、１つの波長の光だけを照射して光音響画像を生成する場合に本実施形態に係る波長の決定方法で波長を決定してもよい。すなわち、コンピュータ１５０は、造影剤に関する情報に基づいて、照射光の波長を決定してもよい。この場合、コンピュータ１５０は、光音響画像中の造影剤の領域の画像値が、血管の領域の画像値と識別できるような波長を決定することが好ましい。

なお、光照射部１１０は、光音響画像中の造影剤の領域の画像値と、血管の領域の画像値とを識別できるように予め設定された波長の光を被検体１００に照射してもよい。また、光照射部１１０は、分光画像中の造影剤の領域の画像値と、血管の領域の画像値とを識別できるように予め設定された複数波長の光を被検体１００に照射してもよい。

画像取得手段としての画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に保存された画像群の中から、画像群に関連付けられた付帯情報を参照して蛍光画像データと光音響画像データとを読み出すことにより各画像データを取得してもよい。蛍光画像取得手段（第１画像取得手段）としての画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に保存された画像群の中から蛍光画像データを取得してもよい。また、光音響画像取得手段としての画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に保存された画像群の中から光音響画像データを取得してもよい。さらに合成手段としての画像処理装置１３００は、記憶装置１２００から読み出した蛍光画像データと光音響画像データとを合成することにより、合成画像データを生成してもよい。

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１１００ 光音響装置
１２００ 記憶装置
１３００ 画像処理装置
１４００ 表示装置
１５００ 入力装置

Claims (23)

1. 蛍光性の造影剤が導入された被検体への励起光の照射により発生した蛍光を撮像することにより生成された第１画像を取得する画像取得手段と、
   前記被検体への光照射により発生した光音響波を受信する光音響測定を行う光音響測定手段と、
   を備え、
   前記光音響測定手段は、前記第１画像に基づいて、前記光音響測定を制御する
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記第１画像に基づいて、造影対象の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得手段をさらに備え、
   前記光音響測定手段は、
   前記被検体に光を照射する光照射手段と、
   光音響波を受信する受信手段と、
   前記位置情報に基づいて、前記造影対象から発生する光音響波を受信可能な位置に前記受信手段を移動させる移動手段と、
   を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記位置情報取得手段は、前記第１画像に基づいて、前記造影対象の走行方向を示す走行情報を取得し、
   前記移動手段は、前記造影対象の走行方向に沿って前記受信手段を移動させる、
   ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 蛍光性の造影剤が導入された前記被検体への励起光の照射により発生した蛍光を撮像することにより前記第１画像を生成する蛍光観察手段を更に有する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記蛍光観察手段は、
   前記励起光を照射する照射部と、
   前記蛍光を撮像する撮像部と、
   前記光音響測定手段からの光照射タイミングに同期して、前記撮像部への入射光量を抑制する光量抑制手段と、
   を有する、ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 蛍光性の造影剤が導入された被検体への励起光の照射により発生した蛍光を撮像することにより生成された第１画像を取得する第１画像取得手段と、
   前記被検体への光照射により発生した光音響波に基づいて生成された第２画像を取得する第２画像取得手段と、
   前記第１画像と前記第２画像とを合成して合成画像を生成する合成手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
7. 前記合成手段は、前記第２画像の位置に応じた重みで前記第２画像を重みづけして、前記第１画像と前記第２画像を合成する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記合成画像を表示手段に表示させる表示制御手段を有する、
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の画像処理装置。
9. 前記合成画像は、前記第１画像と前記第２画像との重畳画像、または、前記第１画像と前記第２画像との並列画像である、
   ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
10. 前記第２画像は、前記光音響波の受信信号に再構成処理をして得られる光音響画像である、
    ことを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
11. 前記第２画像は、前記被検体に互いに異なる複数の波長の光を照射することにより発生した光音響波に基づいた、前記複数の波長のそれぞれに対応する光音響信号を用いて生成された分光画像である、
    ことを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. 蛍光性の造影剤が導入された被検体への励起光の照射により発生した蛍光を撮像することにより生成された第１画像を取得するステップと、
    前記第１画像に基づいて、前記被検体への光照射により発生した光音響波を受信する光音響測定を制御するステップと、
    を含む、ことを特徴とする測定制御方法。
13. 前記第１画像に基づいて、造影対象の位置を示す位置情報を取得するステップをさらに含み、
    前記光音響測定を制御するステップは、
    受信手段を用いて、光が照射された被検体から光音響波を受信するステップと、
    前記位置情報に基づいて、前記造影対象から発生する光音響波を受信可能な位置に前記受信手段を移動させるステップと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の測定制御方法。
14. 前記位置情報を取得するステップは、前記第１画像に基づいて、前記造影対象の走行方向を示す走行情報を取得するステップを含み、
    前記受信手段を移動させるステップでは、前記造影対象の走行方向に沿って前記受信手段を移動させる、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の測定制御方法。
15. 蛍光性の造影剤が導入された前記被検体への励起光の照射により発生した蛍光を撮像することにより前記第１画像を生成するステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の測定制御方法。
16. 前記第１画像を生成するステップは、
    励起光が照射された被検体から前記蛍光を撮像するステップと、
    光照射タイミングに同期して、前記蛍光を撮像する撮像部への入射光量を抑制するステップと、
    を含む、ことを特徴とする請求項１５に記載の測定制御方法。
17. 蛍光性の造影剤が導入された被検体への励起光の照射により発生した蛍光を撮像することにより生成された第１画像を取得するステップと、
    前記被検体への光照射により発生した光音響波に基づいて生成された第２画像を取得するステップと、
    前記第１画像と前記第２画像とを合成して合成画像を生成するステップと、
    を含む、ことを特徴とする画像処理方法。
18. 前記合成画像を生成するステップでは、前記第２画像の位置に応じた重みで前記第２画像を重みづけして、前記第１画像と前記第２画像を合成する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の画像処理方法。
19. 前記合成画像を表示手段に表示させるステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１７または１８に記載の画像処理方法。
20. 前記合成画像は、前記第１画像と前記第２画像との重畳画像、または、前記第１画像と前記第２画像との並列画像である、
    ことを特徴とする請求項１７から１９のいずれか１項に記載の画像処理方法。
21. 前記第２画像は、前記光音響波の受信信号に再構成処理をして得られる光音響画像である、
    ことを特徴とする請求項１７から２０のいずれか１項に記載の画像処理方法。
22. 前記第２画像は、前記被検体に互いに異なる複数の波長の光を照射することにより発生した光音響波に基づいた、前記複数の波長のそれぞれに対応する光音響信号を用いて生成された分光画像である、
    ことを特徴とする請求項１７から２１のいずれか１項に記載の画像処理方法。
23. 請求項１２から２２のいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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