JP2020096750A - Photoacoustic imaging apparatus, control method and program - Google Patents

Photoacoustic imaging apparatus, control method and program Download PDF

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文理 藤田
Fumimasa Fujita
文理 藤田
敦子 杉山
Atsuko Sugiyama
敦子 杉山
慎太朗 丹羽
Shintaro Niwa
慎太朗 丹羽
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Abstract

To quantitatively evaluate a measurement result in a photoacoustic method.SOLUTION: A photoacoustic imaging apparatus according to an embodiment includes a light irradiation part, a detection part, an image generation part and a control part. The light irradiation part irradiates the light. The detection part detects a photoacoustic wave generated from a subject with the absorption of the light. The image generation part generates a photoacoustic image having a pixel value for each pixel on the basis of a signal obtained by the detection part. The control part controls the irradiation direction and the amount of light of the light irradiation part so that the amount of light irradiated from the light irradiation part into a living body becomes a predetermined standard amount of light.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、光音響画像化装置、制御方法及びプログラムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a photoacoustic imaging apparatus, a control method, and a program.

被検体としての生体に対して、光を照射することにより、その生体の内部の光吸収体が発生する光音響波(光超音波とも呼ばれる)を受信することで、生体の断層画像を得る光音響画像化装置が提案されている。例えば、赤血球に含まれるヘモグロビンが光吸収体として利用されることで、微細な血管の分布が把握され、リウマチ等の炎症疾患における新生血管の状態等の診断に利用される。 A light that obtains a tomographic image of a living body by receiving light photoacoustic waves (also called photoultrasonic waves) generated by a light absorber inside the living body by irradiating the living body as a subject with light. Acoustic imaging devices have been proposed. For example, hemoglobin contained in red blood cells is used as a light absorber, so that the distribution of fine blood vessels can be grasped and used for diagnosis of the state of new blood vessels in inflammatory diseases such as rheumatism.

しかしながら、従来は被検体への光の照射は指向性の強いレーザ等により行われ、固定された光照射部により光の照射が行われていたため、被検体の深さにより照射される光量(光の強度)が異なり、受信される光音響波の強度が光吸収体の濃度や量を正確に反映しなかった。また、測定結果を定量的に評価することが難しかった。 However, conventionally, the light irradiation to the subject is performed by a laser having a strong directivity, and the light irradiation is performed by the fixed light irradiation unit. The intensity of the received photoacoustic wave did not accurately reflect the concentration or amount of the light absorber. In addition, it was difficult to quantitatively evaluate the measurement results.

国際公開第2016/147706号International Publication No. 2016/147706

本発明が解決しようとする課題は、光音響による測定結果を定量的に評価できるようにすることにある。 The problem to be solved by the present invention is to enable quantitative evaluation of measurement results by photoacoustic.

実施形態に係る光音響画像化装置は、光照射部と、検出部と、画像生成部と、制御部とを備える。前記光照射部は、光を照射する。前記検出部は、前記光の吸収により被検体から発生する光音響波を検出する。前記画像生成部は、前記検出部により得られた信号に基づいて画素毎に画素値を有した光音響画像を生成する。前記制御部は、前記光照射部から生体内に照射される光量が予め定められた基準の光量となるよう、前記光照射部の光の照射方向及び光量を制御する。 The photoacoustic imaging apparatus according to the embodiment includes a light irradiation unit, a detection unit, an image generation unit, and a control unit. The light irradiation unit irradiates light. The detection unit detects a photoacoustic wave generated from the subject by absorbing the light. The image generation unit generates a photoacoustic image having a pixel value for each pixel based on the signal obtained by the detection unit. The control unit controls the irradiation direction and the amount of light of the light irradiation unit so that the amount of light irradiated from the light irradiation unit into the living body becomes a predetermined reference light amount.

図1は、一実施形態に係る光音響画像化装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a photoacoustic imaging apparatus according to an embodiment. 図2は、プローブの構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the probe. 図3は、プローブ内の光照射部の構成例を示す図(1)である。FIG. 3 is a diagram (1) showing a configuration example of the light irradiation section in the probe. 図4は、プローブ内の光照射部の構成例を示す図(2)である。FIG. 4 is a diagram (2) showing a configuration example of the light irradiation section in the probe. 図5は、プローブ内の光照射部の構成例を示す図(3)である。FIG. 5 is a diagram (3) showing a configuration example of the light irradiation section in the probe. 図6Aは、非機械的に照射方向を切り替える場合の光出射部の配置例を示す図(1)である。FIG. 6A is a diagram (1) illustrating an arrangement example of the light emitting units when the irradiation direction is switched nonmechanically. 図6Bは、照射面の形状の例を示す図(1)である。FIG. 6B is a diagram (1) showing an example of the shape of the irradiation surface. 図7Aは、非機械的に照射方向を切り替える場合の光出射部の配置例を示す図(2)である。FIG. 7A is a diagram (2) showing an arrangement example of the light emitting units in the case of non-mechanically switching the irradiation direction. 図7Bは、照射面の形状の例を示す図(2)である。FIG. 7B is a diagram (2) showing an example of the shape of the irradiation surface. 図8Aは、非機械的に照射方向を切り替える場合の光出射部の配置例を示す図(3)である。FIG. 8A is a diagram (3) illustrating an arrangement example of the light emitting units in the case of non-mechanically switching the irradiation direction. 図8Bは、照射面の形状の例を示す図(3)である。FIG. 8B is a diagram (3) showing an example of the shape of the irradiation surface. 図9は、実施形態の処理例を示すフローチャート(1)である。FIG. 9 is a flowchart (1) showing a processing example of the embodiment. 図10は、実施形態の処理例を示すフローチャート(2)である。FIG. 10 is a flowchart (2) showing a processing example of the embodiment. 図11は、被検体の皮下の色素による減衰を測定する様子を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a state of measuring the attenuation due to the dye under the skin of the subject. 図12は、実施形態の処理例を示すフローチャート(3)である。FIG. 12 is a flowchart (3) showing a processing example of the embodiment. 図13Aは、深さに応じた照射方向の制御の例を示す図(1)である。FIG. 13A is a diagram (1) illustrating an example of the control of the irradiation direction according to the depth. 図13Bは、深さに応じた照射方向の制御の例を示す図(2)である。FIG. 13B is a diagram (2) showing an example of the control of the irradiation direction according to the depth. 図13Cは、深さに応じた照射方向の制御の例を示す図(3)である。FIG. 13C is a diagram (3) showing an example of control of the irradiation direction according to the depth. 図14は、被検体としてワイヤファントムを使用した場合の光音響画像の例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of a photoacoustic image when a wire phantom is used as the subject. 図15は、実施形態の処理例を示すフローチャート(4)である。FIG. 15 is a flowchart (4) showing a processing example of the embodiment. 図16は、実施形態の処理例を示すフローチャート(5)である。FIG. 16 is a flowchart (5) showing a processing example of the embodiment. 図17は、被検体の各層の厚みを測定する様子を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing how the thickness of each layer of the subject is measured. 図18は、実施形態の処理例を示すフローチャート(6)である。FIG. 18 is a flowchart (6) showing a processing example of the embodiment. 図19は、の厚みに応じた時間情報を用いて光音響波を選別する例を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an example of selecting a photoacoustic wave using time information according to the thickness of. 図20は、実施形態の処理例を示すフローチャート(7)である。FIG. 20 is a flowchart (7) showing a processing example of the embodiment. 図21は、測定結果のデータ構造の例を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an example of the data structure of the measurement result. 図22は、実施形態の処理例を示すフローチャート(8)である。FIG. 22 is a flowchart (8) showing a processing example of the embodiment.

以下、図面を参照して、光音響画像化装置、制御方法及びプログラムの実施形態を説明する。なお、実施形態は、以下の内容に限られるものではない。また、1つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。 Embodiments of a photoacoustic imaging apparatus, a control method, and a program will be described below with reference to the drawings. The embodiment is not limited to the following contents. Moreover, the content described in one embodiment or the modification is similarly applied to other embodiments or the modification in principle.

(構成の全体構成)
図1は、一実施形態に係る光音響画像化装置1の構成例を示す図である。図1において、光音響画像化装置1は、装置本体100と、プローブ101と、入力インターフェース104と、ディスプレイ105とを有する。プローブ101は、光照射部102と、検出部103とを有する。光照射部102は、装置本体100に電気的又は光学的に接続される。検出部103、入力インターフェース104及びディスプレイ105は、装置本体100に電気的に接続される。なお、プローブ101が接する生体等の被検体Pは、光音響画像化装置1の構成に含まれない。
(Overall structure)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a photoacoustic imaging apparatus 1 according to an embodiment. In FIG. 1, the photoacoustic imaging apparatus 1 has a device body 100, a probe 101, an input interface 104, and a display 105. The probe 101 has a light irradiation unit 102 and a detection unit 103. The light irradiation unit 102 is electrically or optically connected to the apparatus main body 100. The detection unit 103, the input interface 104, and the display 105 are electrically connected to the device body 100. The subject P such as a living body with which the probe 101 is in contact is not included in the configuration of the photoacoustic imaging apparatus 1.

光照射部102は、被検体Pに対して光(パルス光)を照射する。光照射部102は、内部に光を発するレーザダイオード等の光源を有する場合と、内部に光源を有さず、装置本体100の光源110から光の供給を受けるための光ファイバやレンズ等の光学系(光伝搬部材)を有する場合とがある。また、光照射部102は、機械的又は非機械的に被検体Pに対する光の照射方向を変えるための機構を有している。また、光照射部102は、被検体Pの測定する深さに応じて光量が制御される。詳細については後述する。 The light irradiation unit 102 irradiates the subject P with light (pulse light). The light irradiator 102 has an internal light source such as a laser diode or the like, and does not have an internal light source, and an optical fiber such as an optical fiber or a lens for receiving light from the light source 110 of the apparatus body 100. It may have a system (light propagation member). Further, the light irradiation unit 102 has a mechanism for mechanically or non-mechanically changing the irradiation direction of light with respect to the subject P. Further, the light irradiation unit 102 is controlled in light amount according to the depth measured by the subject P. Details will be described later.

光照射部102から照射されたパルス光は、被検体P内を伝搬・拡散し、被検体P内に存在する光吸収体において吸収される。光吸収体は、各波長のパルス光のエネルギーをそれぞれ吸収して、光音響波(光超音波)をそれぞれ発生する。光吸収体としては、例えば、生体内に含まれるヘモグロビンやグルコース(血糖)等の物質が挙げられる。光吸収体としては、上記の物質に限らず、パルス光のエネルギーを吸収しうるあらゆる物質が適用可能である。例えば、体表面に存在するメラニンも光吸収体に含まれる。また、生体内物質に限らず、例えば、メチレンブルー、インドシニアングリーン等の色素や金微粒子、及び、それらを集積あるいは化学的に修飾した物質(若しくは薬剤)等も、被検体P内に投与されることで光吸収体として利用可能である。各光吸収体は、特定の波長を有するパルス光のエネルギーを吸収して、光音響波をそれぞれ発生する。 The pulsed light emitted from the light irradiation unit 102 propagates/diffuses in the subject P and is absorbed by the light absorber existing in the subject P. The light absorber absorbs the energy of the pulsed light of each wavelength and generates a photoacoustic wave (optical ultrasonic wave). Examples of the light absorber include substances such as hemoglobin and glucose (blood sugar) contained in the living body. The light absorber is not limited to the above substances, and any substance capable of absorbing the energy of pulsed light can be applied. For example, melanin present on the body surface is also included in the light absorber. In addition to the in-vivo substances, for example, dyes such as methylene blue and indocyanine green, fine gold particles, and substances (or drugs) obtained by accumulating or chemically modifying them are also administered to the subject P. It can be used as a light absorber. Each light absorber absorbs energy of pulsed light having a specific wavelength and generates a photoacoustic wave, respectively.

検出部103は、被検体Pの内部で発生して表面に伝搬してくる光音響波を受信する。検出部103は、単一又は複数の振動子(圧電振動子)を有している。検出部103は、プリアンプ及びA/D(Analog/Digital)変換器等を有する場合もある。プリアンプは、振動子の出力信号を増幅する。A/D変換器は、プリアンプにより増幅された光音響波(通常の超音波を含む)をA/D変換し、デジタルの電気信号を出力する。なお、検出部103は、超音波の受信だけでなく、超音波を送信(発生)するためにも使用される。 The detection unit 103 receives a photoacoustic wave generated inside the subject P and propagating to the surface. The detection unit 103 has a single or a plurality of vibrators (piezoelectric vibrators). The detection unit 103 may include a preamplifier and an A/D (Analog/Digital) converter. The preamplifier amplifies the output signal of the vibrator. The A/D converter A/D converts the photoacoustic wave (including normal ultrasonic waves) amplified by the preamplifier, and outputs a digital electric signal. The detection unit 103 is used not only for receiving ultrasonic waves but also for transmitting (generating) ultrasonic waves.

検出部103が単一の振動子を有する場合、プローブ101は被検体Pの所定の測定範囲をカバーするように、被検体P上でスキャンのための移動が行われる。この移動は、機械的に行われてもよいし、手動により行われてもよい。プローブ101の被検体Pに対する相対的な位置は、移動に際して把握される。検出部103が複数の振動子を有する場合、1次元に配置された振動子である場合であって、2次元的な範囲が測定される場合、振動子の配置方向と直交する方向にプローブ101の移動が行われる。2次元に配置された振動子である場合は、複数の振動子でカバーできる範囲については、プローブ101の移動なしで測定が可能である。なお、2次元に配置された振動子である場合であっても、プローブ101の移動により測定範囲を拡大してもよい。 When the detection unit 103 has a single transducer, the probe 101 moves on the subject P for scanning so as to cover a predetermined measurement range of the subject P. This movement may be performed mechanically or manually. The relative position of the probe 101 with respect to the subject P is grasped during movement. When the detection unit 103 has a plurality of transducers, the transducers are arranged one-dimensionally, and when the two-dimensional range is measured, the probe 101 is arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction of the transducers. Is moved. In the case of a two-dimensionally arranged transducer, the range covered by a plurality of transducers can be measured without moving the probe 101. Even in the case of a two-dimensionally arranged oscillator, the measurement range may be expanded by moving the probe 101.

入力インターフェース104は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等に対応する。例えば、入力インターフェース104は、光音響画像化装置1の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体100に対して転送する。 The input interface 104 corresponds to a mouse, keyboard, buttons, panel switch, touch command screen, foot switch, trackball, joystick, and the like. For example, the input interface 104 receives various setting requests from the operator of the photoacoustic imaging apparatus 1, and transfers the received various setting requests to the apparatus main body 100.

ディスプレイ105は、光音響画像化装置1の操作者が入力インターフェース104を用いて各種設定要求を入力するためのGUI(Graphical User Interface)を表示したり、装置本体100において生成された画像データや診断結果画面等を表示したりする。 The display 105 displays a GUI (Graphical User Interface) for an operator of the photoacoustic imaging apparatus 1 to input various setting requests using the input interface 104, and image data and diagnostics generated in the apparatus main body 100. Display the result screen, etc.

装置本体100は、プローブ101の光照射部102からの光照射を制御し、検出部103により受信した光音響波に基づいて光音響画像の生成や診断を行う装置である。装置本体100は、光源110と、受信回路120と、信号処理回路130と、画像生成回路140と、記憶回路150と、処理回路160と、照射方向制御回路170と、光量制御回路180と、送信回路190とを有する。プローブ101の光照射部102側に光源が設けられる場合、光源110は不要となる。光源110、受信回路120、信号処理回路130、画像生成回路140、記憶回路150、処理回路160、照射方向制御回路170、光量制御回路180及び送信回路190は、相互に通信可能に接続される。 The device body 100 is a device that controls light irradiation from the light irradiation unit 102 of the probe 101, and generates a photoacoustic image and diagnoses based on the photoacoustic wave received by the detection unit 103. The device body 100 includes a light source 110, a reception circuit 120, a signal processing circuit 130, an image generation circuit 140, a storage circuit 150, a processing circuit 160, an irradiation direction control circuit 170, a light amount control circuit 180, and a transmission. And a circuit 190. When the light source is provided on the light irradiation unit 102 side of the probe 101, the light source 110 is unnecessary. The light source 110, the reception circuit 120, the signal processing circuit 130, the image generation circuit 140, the storage circuit 150, the processing circuit 160, the irradiation direction control circuit 170, the light amount control circuit 180, and the transmission circuit 190 are communicably connected to each other.

光源110は、予め設定された波長を有する光(パルス光)を発する。例えば、光源110は、大出力の光を発生するレーザ光源である。レーザ光源の一例としては、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなどが挙げられる。光源110としては、利用される光吸収体の種類に応じて、任意の波長の光を発することが可能な光源を適宜利用可能である。例えば、動脈中の酸素化されたヘモグロビンの吸収波長と、静脈中の脱酸素化されたヘモグロビンの吸収波長とに応じて照射光の波長を切り替えることで、動脈と静脈とを区別して認識することができる。また、光源110は、後述する処理回路160及び光量制御回路180による制御により、光の照射タイミング、パルス幅、強度等が調節可能である。 The light source 110 emits light (pulse light) having a preset wavelength. For example, the light source 110 is a laser light source that generates high-power light. Examples of laser light sources include solid-state lasers, gas lasers, dye lasers, semiconductor lasers, and the like. As the light source 110, a light source capable of emitting light having an arbitrary wavelength can be appropriately used depending on the type of the light absorber used. For example, distinguishing between arteries and veins by switching the wavelength of irradiation light according to the absorption wavelength of oxygenated hemoglobin in arteries and the absorption wavelength of deoxygenated hemoglobin in veins You can Further, the light source 110 can adjust the light irradiation timing, the pulse width, the intensity, and the like under the control of the processing circuit 160 and the light amount control circuit 180 described later.

なお、光源110は、出力が強く連続的に波長を変えられるものが好適であるが、波長が異なる複数の単波長レーザにより構成されてもよい。また、光源110は、レーザ光源に限らず、発光ダイオードやフラッシュランプ等により構成されてもよい。また、光源110は、例えば、装置本体100の外部に設置された個別の筐体に備えられても良いし、前述のように光照射部102の内部に備えられていてもよい。 It is preferable that the light source 110 has a strong output and can continuously change the wavelength, but it may be configured by a plurality of single-wavelength lasers having different wavelengths. Further, the light source 110 is not limited to the laser light source, and may be configured by a light emitting diode, a flash lamp, or the like. Further, the light source 110 may be provided, for example, in a separate housing installed outside the apparatus main body 100, or may be provided inside the light irradiation unit 102 as described above.

照射方向制御回路170は、プローブ101の光照射部102の被検体Pに対する照射方向を制御する。光照射部102に照射方向を変える機械的な駆動部が設けられる場合、照射方向制御回路170はその駆動部に対して制御信号を出力する。また、光照射部102の駆動部から照射方向等の状態を示す信号が出力される場合、照射方向制御回路170はその信号を入力し、状態に応じて制御信号を出力する。光照射部102に照射方向を変える機械的な駆動部が設けられず、複数の光出射部が切り替えられることで照射方向が変更される場合、照射方向制御回路170は複数の光出射部を切り替える切替部に対して制御信号を出力する。 The irradiation direction control circuit 170 controls the irradiation direction of the light irradiation unit 102 of the probe 101 with respect to the subject P. When the light irradiation unit 102 is provided with a mechanical drive unit that changes the irradiation direction, the irradiation direction control circuit 170 outputs a control signal to the drive unit. Further, when a signal indicating the state such as the irradiation direction is output from the drive unit of the light irradiation unit 102, the irradiation direction control circuit 170 inputs the signal and outputs a control signal according to the state. When the light irradiation unit 102 is not provided with a mechanical drive unit that changes the irradiation direction and the irradiation direction is changed by switching the plurality of light emitting units, the irradiation direction control circuit 170 switches the plurality of light emitting units. A control signal is output to the switching unit.

光量制御回路180は、プローブ101の光照射部102の光量を制御する。光照射部102に光源が内蔵される場合、光量制御回路180は光照射部102の光源に供給する電力を制御するか、光源に対して光量の制御信号を出力する。光照射部102に光源が内蔵されず、装置本体100側の光源110が用いられる場合、光量制御回路180は光源110に供給する電力を制御するか、光源110に対して光量の制御信号を出力する。 The light amount control circuit 180 controls the light amount of the light irradiation unit 102 of the probe 101. When a light source is built in the light irradiation unit 102, the light amount control circuit 180 controls the power supplied to the light source of the light irradiation unit 102 or outputs a light amount control signal to the light source. When the light irradiator 102 does not include a light source and the light source 110 on the apparatus main body 100 side is used, the light amount control circuit 180 controls power supplied to the light source 110 or outputs a light amount control signal to the light source 110. To do.

受信回路120は、プローブ101の検出部103から検出信号を受信する。検出部103がプリアンプ及びA/D変換器等を有する場合、受信回路120は検出部103からデジタルの信号を受信する。検出部103がプリアンプ及びA/D変換器等を有しない場合、受信回路120はプリアンプ及びA/D変換器等を有し、検出部103から出力されたアナログの電気信号からデジタルの受信データを生成する。プリアンプは、検出部103の出力信号を増幅する。A/D変換器は、プリアンプにより増幅された光音響波をA/D変換し、デジタルの電気信号を出力する。なお、前述したように、プリアンプ及びA/D変換器は、検出部103側に設けられるようにしてもよい。その場合、受信回路120は、検出部103と装置本体100とを接続する入力インターフェースとなる。 The reception circuit 120 receives a detection signal from the detection unit 103 of the probe 101. When the detection unit 103 has a preamplifier, an A/D converter, etc., the reception circuit 120 receives a digital signal from the detection unit 103. When the detection unit 103 does not have a preamplifier, an A/D converter, etc., the reception circuit 120 has a preamplifier, an A/D converter, etc., and receives digital reception data from the analog electric signal output from the detection unit 103. To generate. The preamplifier amplifies the output signal of the detection unit 103. The A/D converter A/D converts the photoacoustic wave amplified by the preamplifier and outputs a digital electric signal. As described above, the preamplifier and the A/D converter may be provided on the detector 103 side. In that case, the reception circuit 120 serves as an input interface that connects the detection unit 103 and the apparatus main body 100.

送信回路190は、プローブ101の検出部103に超音波送信のための駆動信号を供給する。後述する処理例では、検出部103から被検体Pに対して超音波を送信し、被検体Pの皮膚を構成する各層の境界からの反射波を同じ検出部103によって受信し、反射波の時間情報から各層の厚みを測定するために用いられる。 The transmission circuit 190 supplies a drive signal for ultrasonic wave transmission to the detection unit 103 of the probe 101. In the processing example described later, ultrasonic waves are transmitted from the detection unit 103 to the subject P, the reflected waves from the boundaries of the layers forming the skin of the subject P are received by the same detection unit 103, and the time of the reflected waves is It is used to measure the thickness of each layer from the information.

信号処理回路130は、プローブ101による光照射位置と、受信回路120による検出部103からの受信データとを用いて光音響画像の再構成を行うことにより、被検体P内の特性値の分布データを生成する。例えば、1次元的又は2次元的に順次に変えられた光照射位置と、光音響波の受信レベルとから、1次元的又は2次元的な特性値の分布データが得られる。また、光照射から光音響波が受信されるまでの時間に相当する深さが対応付けられることにより、深さの次元が加わった分布データが得られる。なお、信号処理回路130は、処理回路160又は同様な処理回路においてプログラム的に実行されるものとすることもできる。 The signal processing circuit 130 reconstructs a photoacoustic image using the light irradiation position by the probe 101 and the reception data from the detection unit 103 by the reception circuit 120, and thereby distribution data of characteristic values in the subject P is obtained. To generate. For example, one-dimensional or two-dimensional distribution data of characteristic values can be obtained from the light irradiation position sequentially changed one-dimensionally or two-dimensionally and the reception level of the photoacoustic wave. In addition, by associating the depth corresponding to the time from the light irradiation to the reception of the photoacoustic wave, the distribution data with the depth dimension added can be obtained. Note that the signal processing circuit 130 may be programmatically executed in the processing circuit 160 or a similar processing circuit.

画像生成回路140は、信号処理回路130により生成された分布データから画像データを生成する。例えば、画像生成回路140は、信号処理回路130が生成した分布データから、光音響波の強度を輝度で表した画像データを生成する。画像データとして、画素毎に画素値を有した光音響画像がある。なお、画像生成回路140は、処理回路160又は同様な処理回路においてプログラム的に実行されるものとすることもできる。 The image generation circuit 140 generates image data from the distribution data generated by the signal processing circuit 130. For example, the image generation circuit 140 generates image data in which the intensity of the photoacoustic wave is represented by brightness from the distribution data generated by the signal processing circuit 130. As the image data, there is a photoacoustic image having a pixel value for each pixel. The image generation circuit 140 may be programmatically executed in the processing circuit 160 or a similar processing circuit.

また、画像生成回路140は、画像データに対して各種の画像処理を実行可能である。例えば、画像生成回路140は、平滑化処理やエッジ強調処理等、各種の画像処理を操作者の求めに応じて実行する。また、画像生成回路140は、画像データに対して付帯情報(種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等)を付帯させ、記憶回路150に格納する。 Further, the image generation circuit 140 can execute various kinds of image processing on the image data. For example, the image generation circuit 140 executes various kinds of image processing such as smoothing processing and edge enhancement processing according to the operator's request. The image generation circuit 140 also attaches incidental information (character information of various parameters, scale, body mark, etc.) to the image data, and stores it in the storage circuit 150.

記憶回路150は、スキャン処理、各種の画像処理、及び表示処理等を行うための制御プログラムや、診断情報(例えば、患者ID、医師の所見等)、診断プロトコル、各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、記憶回路150は、画像生成回路140により生成された画像データを付帯情報とともに記憶する。また、記憶回路150が記憶するデータは、図示しない通信用インターフェースを介して、外部装置へ転送可能である。 The storage circuit 150 stores various programs such as a control program for performing scan processing, various image processing, and display processing, diagnostic information (for example, patient ID, doctor's finding, etc.), diagnostic protocol, various body marks, and the like. Remember. Further, the storage circuit 150 stores the image data generated by the image generation circuit 140 together with the supplementary information. Further, the data stored in the storage circuit 150 can be transferred to an external device via a communication interface (not shown).

処理回路160は、光音響画像化装置1の処理全体を制御する。例えば、処理回路160は、入力インターフェース104を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路150から読み込まれた各種制御プログラム及び各種データに基づき、光源110、受信回路120、信号処理回路130、画像生成回路140、照射方向制御回路170、光量制御回路180及び送信回路190の処理を制御する。また、処理回路160は、記憶回路150が記憶する画像データや診断結果をディスプレイ105にて表示させる。処理回路160、照射方向制御回路170及び光量制御回路180は、制御部の一例である。 The processing circuit 160 controls the entire processing of the photoacoustic imaging apparatus 1. For example, the processing circuit 160 is based on various setting requests input by the operator via the input interface 104, various control programs and various data read from the storage circuit 150, and the light source 110, the receiving circuit 120, and the signal processing circuit. 130, the image generation circuit 140, the irradiation direction control circuit 170, the light amount control circuit 180, and the transmission circuit 190 are controlled. Further, the processing circuit 160 causes the display 105 to display the image data and the diagnostic result stored in the storage circuit 150. The processing circuit 160, the irradiation direction control circuit 170, and the light amount control circuit 180 are examples of a control unit.

また、処理回路160は、プレスキャン制御機能161と、本スキャン制御機能162と、診断機能163と、閲覧機能164とを実行する。ここで、例えば、処理回路160の構成要素であるプレスキャン制御機能161、本スキャン制御機能162、診断機能163及び閲覧機能164が実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で光音響画像化装置1の記憶装置(例えば、記憶回路150)に記録されている。処理回路160は、各プログラムを記憶装置から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路160は、処理回路160内に示された各機能を有することとなる。 Further, the processing circuit 160 executes a prescan control function 161, a main scan control function 162, a diagnostic function 163, and a browsing function 164. Here, for example, the respective processing functions executed by the pre-scan control function 161, the main scan control function 162, the diagnostic function 163, and the browsing function 164, which are the constituent elements of the processing circuit 160, are realized in the form of a program executable by a computer. It is recorded in the storage device (for example, the storage circuit 150) of the acoustic imaging apparatus 1. The processing circuit 160 is a processor that realizes a function corresponding to each program by reading each program from the storage device and executing the program. In other words, the processing circuit 160 in a state where each program is read out has each function shown in the processing circuit 160.

プレスキャン制御機能161は、本スキャンに先立つプレスキャンにかかわる処理を制御し、病気に影響しない人種や個人による違いを補正するものである。本スキャン制御機能162は、本スキャンにかかわる処理を制御し、画素毎に画素値を有した光音響画像を取得するものである。診断機能163は、本スキャンにより取得された光音響画像又はその特徴データから病気の診断を行うものである。閲覧機能164は、本スキャンにより取得された光音響画像又はその特徴データの閲覧の支援を行うものである。それぞれの詳細については後述する。 The pre-scan control function 161 controls the processing related to the pre-scan prior to the main scan, and corrects the differences between races and individuals that do not affect the disease. The main scan control function 162 controls the process related to the main scan and acquires a photoacoustic image having a pixel value for each pixel. The diagnosis function 163 is for diagnosing a disease from the photoacoustic image acquired by the main scan or its characteristic data. The browsing function 164 supports browsing of the photoacoustic image acquired by the main scan or its characteristic data. Details of each will be described later.

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路150に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路150にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。更に、各図における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 The word "processor" used in the above description means, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an application-specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (for example, It means a circuit such as a simple programmable logic device (SPLD), a complex programmable logic device (CPLD), and a field programmable gate array (FPGA). The processor realizes the function by reading and executing the program stored in the storage circuit 150. Instead of storing the program in the storage circuit 150, the program may be directly incorporated in the circuit of the processor. In this case, the processor realizes the function by reading and executing the program incorporated in the circuit. It should be noted that each processor of the present embodiment is not limited to the case where each processor is configured as a single circuit, and a plurality of independent circuits may be combined to configure one processor to realize its function. Good. Further, a plurality of constituent elements in each drawing may be integrated into one processor to realize its function.

また、図示された各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPU及び当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。 Further, each constituent element of each illustrated device is functionally conceptual, and does not necessarily have to be physically configured as illustrated. That is, the specific form of distribution/integration of each device is not limited to the one shown in the figure, and all or part of the device may be functionally or physically distributed/arranged in arbitrary units according to various loads and usage conditions. It can be integrated and configured. Furthermore, each processing function performed by each device may be implemented entirely or in part by a CPU and a program that is analyzed and executed by the CPU, or may be implemented as hardware by a wired logic.

また、上記の実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示された処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。 Further, of the processes described in the above embodiments, all or part of the processes described as being automatically performed may be manually performed, or the processes described as being manually performed. All or part of the above can be automatically performed by a known method. In addition, the processing procedures, control procedures, specific names, and information including various data and parameters shown in the above-mentioned documents and drawings can be arbitrarily changed unless otherwise specified.

(プローブのより詳細な構成)
図2は、プローブ101の構成例を示す図である。図2において、プローブ101は、図の上側に底があり図の下側に開口のある筐体101a内に、検出部103を挟んで例えば2つの光照射部102が設けられている。なお、光照射部102は1以上であればよい。筐体101aの被検体Pと接する側には膜101cが設けられ、筐体101a内の空間には液体101bが入れられ、光照射部102及び検出部103の被検体P側は液体101bに浸かるようになっている。
(More detailed configuration of probe)
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the probe 101. In FIG. 2, the probe 101 is provided with, for example, two light irradiation units 102 with a detection unit 103 sandwiched in a housing 101a having a bottom on the upper side of the drawing and an opening on the lower side of the drawing. The number of light irradiation units 102 may be one or more. A film 101c is provided on the side of the casing 101a that contacts the subject P, a liquid 101b is placed in the space inside the casing 101a, and the subject P side of the light irradiation unit 102 and the detector 103 is immersed in the liquid 101b. It is like this.

図3は、プローブ101内の光照射部102の構成例を示す図であり、光の照射方向を機械的に変える例である。図3において、検出部103の両側の光照射部102は、光出射部102aと、この光出射部102a自体を移動する駆動部102bとを備えている。光出射部102aは、レーザダイオード等の光源である場合と、装置本体100内の光源110からの光を導く光ファイバ等の端部である場合とがある。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the light irradiation unit 102 in the probe 101, which is an example in which the light irradiation direction is mechanically changed. In FIG. 3, the light irradiation units 102 on both sides of the detection unit 103 include a light emitting unit 102a and a driving unit 102b that moves the light emitting unit 102a itself. The light emitting portion 102a may be a light source such as a laser diode or an end portion such as an optical fiber that guides light from the light source 110 in the apparatus body 100.

図4は、プローブ101内の光照射部102の他の構成例を示す図であり、光の照射方向を機械的に変える例である。図4において、検出部103の両側の光照射部102は、光出射部102aと、この光出射部102aから出射された光を偏光し、偏光する方向が機械的に制御可能な偏光部102cとを備えている。偏光部102cは、より具体的には、偏光レンズと、この偏光レンズの配置を移動する駆動部とを備えている。光出射部102aは、レーザダイオード等の光源である場合と、装置本体100内の光源110からの光を導く光ファイバ等の端部である場合とがある。偏光部102cは、図3に示された駆動部102bに比べて小型に構成できる利点がある。 FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the light irradiation unit 102 in the probe 101, which is an example in which the light irradiation direction is mechanically changed. In FIG. 4, the light irradiation units 102 on both sides of the detection unit 103 include a light emission unit 102a and a polarization unit 102c that polarizes the light emitted from the light emission unit 102a and the polarization direction is mechanically controllable. Is equipped with. More specifically, the polarization unit 102c includes a polarization lens and a drive unit that moves the arrangement of the polarization lens. The light emitting portion 102a may be a light source such as a laser diode or an end portion such as an optical fiber that guides light from the light source 110 in the apparatus body 100. The polarization unit 102c has an advantage that it can be made smaller than the driving unit 102b shown in FIG.

図5は、プローブ101内の光照射部102の他の構成例を示す図であり、光の照射方向を非機械的(電気的又は光学的)に変える例である。図5において、検出部103の両側の光照射部102は、図示の例ではそれぞれ3個の光出射部102a1、102a2、102a3が設けられ、これらの光出射部102a1、102a2、102a3は切替部102dによりまとめられている。光出射部102a1、102a2、102a3は、レーザダイオード等の光源である場合と、装置本体100内の光源110からの光を導く光ファイバ等の端部である場合とが含まれる。光出射部102a1、102a2、102a3がレーザダイオード等の光源である場合、切替部102dは、電気的な切替スイッチである。光出射部102a1、102a2、102a3が装置本体100内の光源110からの光を導く光ファイバ等の端部である場合、切替部102dは、光学的な光路スイッチである。図5の光照射部102は、図3に示された光照射部102に比べて小型に構成でき、衝撃に対する耐性が高まり、照射方向の変更に要する時間を短縮できる利点がある。 FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the light irradiation unit 102 in the probe 101, which is an example in which the irradiation direction of light is changed non-mechanically (electrically or optically). In FIG. 5, the light irradiation units 102 on both sides of the detection unit 103 are provided with three light emission units 102a1, 102a2, and 102a3 in the illustrated example, and these light emission units 102a1, 102a2, and 102a3 are the switching units 102d. Are summarized by. The light emitting portions 102a1, 102a2, and 102a3 include a light source such as a laser diode and an end portion such as an optical fiber that guides light from the light source 110 in the apparatus body 100. When the light emitting units 102a1, 102a2, 102a3 are light sources such as laser diodes, the switching unit 102d is an electrical changeover switch. When the light emitting portions 102a1, 102a2, 102a3 are end portions of an optical fiber or the like that guides light from the light source 110 in the apparatus body 100, the switching portion 102d is an optical path switch. The light irradiation unit 102 of FIG. 5 has an advantage that it can be configured smaller than the light irradiation unit 102 shown in FIG. 3, has higher resistance to impact, and can shorten the time required to change the irradiation direction.

図6Aは、非機械的に照射方向を切り替える場合(図5)の光出射部102a1〜102a3の配置例を示す図であり、図5における上方又は下方から見た図である。図6Aにおいて、検出部103の両側には光照射部102が設けられ、各光照射部102の光出射部102a1、102a2、102a3は、被検体に当接される面に沿って検出部103に対し放射状に、平面視で1次元(直線状)に配置されている。図6Bは、図6Aの構成の場合における照射面の形状の例を示す図であり、検出部103の両側の光照射部102からの光ビームが重なった形となる。 FIG. 6A is a diagram showing an arrangement example of the light emitting units 102a1 to 102a3 in the case of non-mechanically switching the irradiation direction (FIG. 5), and is a diagram seen from above or below in FIG. In FIG. 6A, the light irradiation units 102 are provided on both sides of the detection unit 103, and the light emission units 102a1, 102a2, and 102a3 of the respective light irradiation units 102 are connected to the detection unit 103 along the surface contacting the subject. On the other hand, they are arranged in a one-dimensional (straight line) pattern in a radial pattern. FIG. 6B is a diagram showing an example of the shape of the irradiation surface in the case of the configuration of FIG. 6A, in which the light beams from the light irradiation units 102 on both sides of the detection unit 103 are overlapped.

図7Aは、非機械的に照射方向を切り替える場合(図5)の光出射部102a1〜102a3の他の配置例を示す図であり、図5における上方又は下方から見た図である。図7Aにおいて、検出部103の両側及びこれと直交する方向には光照射部102が設けられ、各光照射部102の光出射部102a1、102a2、102a3は、被検体に当接される面に沿って検出部103に対し放射状に、平面視で2次元に配置されている。図7Bは、図7Aの構成の場合における照射面の形状の例を示す図であり、検出部103の両側及びこれと直交する方向の光照射部102からの光ビームが重なった形となる。 FIG. 7A is a diagram showing another arrangement example of the light emitting units 102a1 to 102a3 when the irradiation direction is switched non-mechanically (FIG. 5), and is a diagram seen from above or below in FIG. In FIG. 7A, a light irradiation unit 102 is provided on both sides of the detection unit 103 and in a direction orthogonal to the detection unit 103, and the light emission units 102a1, 102a2, and 102a3 of the respective light irradiation units 102 are provided on the surface contacting the subject. Along the radial direction with respect to the detection unit 103, they are two-dimensionally arranged in a plan view. FIG. 7B is a diagram showing an example of the shape of the irradiation surface in the case of the configuration of FIG. 7A, in which the light beams from the light irradiation unit 102 on both sides of the detection unit 103 and in the direction orthogonal to this are overlapped.

図8Aは、非機械的に照射方向を切り替える場合(図5)の光出射部102a1〜102a3の他の配置例を示す図であり、図5における上方又は下方から見た図である。図8Aにおいて、検出部103の両側には光照射部102が設けられ、各光照射部102の光出射部102a1、102a2、102a3は、被検体に当接される面に沿って検出部103に対し放射状に、検出部103の中心に対して同心円状の円弧状に配置されている。円弧状の光出射部102a1、102a2、102a3には、複数の光源(レーザダイオード等)が配置されている。図8Bは、図8Aの構成の場合における照射面の形状の例を示す図であり、検出部103の両側の光照射部102からの複数の光ビームが重なった形となる。 FIG. 8A is a diagram showing another arrangement example of the light emitting units 102a1 to 102a3 in the case of non-mechanically switching the irradiation direction (FIG. 5), and is a diagram seen from above or below in FIG. In FIG. 8A, the light irradiation units 102 are provided on both sides of the detection unit 103, and the light emission units 102a1, 102a2, and 102a3 of the respective light irradiation units 102 are connected to the detection unit 103 along the surface contacting the subject. On the other hand, they are arranged in a circular arc shape that is concentric with the center of the detection unit 103. A plurality of light sources (laser diodes, etc.) are arranged in the arc-shaped light emitting portions 102a1, 102a2, 102a3. FIG. 8B is a diagram showing an example of the shape of the irradiation surface in the case of the configuration of FIG. 8A, in which a plurality of light beams from the light irradiation units 102 on both sides of the detection unit 103 are overlapped.

(動作)
図9は、実施形態の処理例を示すフローチャートであり、使用時における全体的な処理例を示している。図9において、処理を開始すると、先ず、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、本スキャンに先立つプレスキャンを実行し(ステップS1)、続いて、本スキャンを実行し(ステップS2)、処理を終了する。
(motion)
FIG. 9 is a flowchart showing a processing example of the embodiment, showing an overall processing example at the time of use. In FIG. 9, when the process is started, first, the prescan control function 161 of the processing circuit 160 executes the prescan prior to the main scan (step S1), and then executes the main scan (step S2), and the process To finish.

図9に示されたステップS1は、プレスキャン制御機能161に対応するステップである。ステップS1は、処理回路160が記憶回路150からプレスキャン制御機能161に対応するプログラムを読み出し実行することにより、プレスキャン制御機能161が実現されるステップである。ステップS2は、本スキャン制御機能162に対応するステップである。ステップS2は、処理回路160が記憶回路150から本スキャン制御機能162に対応するプログラムを読み出し実行することにより、本スキャン制御機能162が実現されるステップである。 Step S1 shown in FIG. 9 is a step corresponding to the prescan control function 161. In step S1, the processing circuit 160 reads the program corresponding to the prescan control function 161 from the storage circuit 150 and executes the program, whereby the prescan control function 161 is realized. Step S2 is a step corresponding to the main scan control function 162. In step S2, the processing circuit 160 reads the program corresponding to the main scan control function 162 from the storage circuit 150 and executes the program to realize the main scan control function 162.

図10は、実施形態の処理例を示すフローチャートであり、図9におけるプレスキャン(ステップS1)の詳細例である。図10において、処理を開始すると、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、プローブ101の光照射部102から被検体Pに対して光を照射させる(ステップS11)。なお、プレスキャンにおいて、照射方向制御回路170は基準となる所定の照射方向に光照射部102を制御し、光量制御回路180は基準となる所定の光量に光照射部102又は光源110を制御する。 FIG. 10 is a flowchart showing a processing example of the embodiment, which is a detailed example of the prescan (step S1) in FIG. In FIG. 10, when the processing is started, the pre-scan control function 161 of the processing circuit 160 causes the light irradiation unit 102 of the probe 101 to irradiate the subject P with light (step S11). In the prescan, the irradiation direction control circuit 170 controls the light irradiation unit 102 in a predetermined reference irradiation direction, and the light amount control circuit 180 controls the light irradiation unit 102 or the light source 110 to a predetermined reference light amount. ..

次いで、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、検出部103から光音響波を受信させ(ステップS12)、時間情報を用いて皮下の色素(メラニン)からの信号を選別させる(ステップS13)。すなわち、光音響波は音の速度で被検体P内を伝わってくるため、光の照射から、皮下の色素の存在する位置と検出部103との距離に相当する時間だけ遅れて受信されることとなり、その前後の所定時間内の受信データを取得することで選別が可能である。 Next, the prescan control function 161 of the processing circuit 160 receives the photoacoustic wave from the detection unit 103 (step S12), and selects the signal from the subcutaneous pigment (melanin) using the time information (step S13). That is, since the photoacoustic wave propagates through the subject P at the speed of sound, the photoacoustic wave must be received with a delay from the irradiation of light by a time corresponding to the distance between the position where the subcutaneous pigment exists and the detection unit 103. Therefore, it is possible to sort by acquiring the received data within a predetermined time before and after that.

図11は、被検体Pの皮下の色素による減衰を測定する様子を示す図である。図11において、被検体Pは、表面側から、角質p1、表皮p2、真皮p3、皮下組織p4の各層が存在している。主に、表皮p2と真皮p3の間に色素p5が存在する。真皮p3及び皮下組織p4には血管p6が存在する。上述したプレスキャンでは、光照射部102から照射された光Lによって色素p5により発生した光音響波Wが選別されて受信される。 FIG. 11 is a diagram showing a state of measuring the attenuation due to the subcutaneous dye of the subject P. In FIG. 11, the subject P has layers of keratin p1, epidermis p2, dermis p3, and subcutaneous tissue p4 from the surface side. The pigment p5 is mainly present between the epidermis p2 and the dermis p3. Blood vessels p6 are present in the dermis p3 and the subcutaneous tissue p4. In the above-described prescan, the photoacoustic wave W generated by the dye p5 is selected and received by the light L emitted from the light emitting unit 102.

次いで、図10に戻り、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、被検体P上の所定の箇所(例えば、測定対象範囲内の任意の1箇所又は異なる複数の箇所)について光の照射と光音響波の受信とが実施されたか否か判断する(ステップS14)。すなわち、光量の補正を行う上で、皮下の色素の濃度や量の正確な分布までの測定は必要ではなく、平均的な値が求められればよいため、少なくとも1箇所以上の所定の箇所についての実施でよいものとし、間引きによる測定でよいとしている。そして、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、所定の箇所について光の照射と光音響波の受信とが実施されていないと判断した場合(ステップS14のNo)、場所を変えて、光の照射(ステップS11)から処理を繰り返す。 Next, returning to FIG. 10, the pre-scan control function 161 of the processing circuit 160 irradiates and irradiates light with respect to a predetermined location on the subject P (for example, any one location in the measurement target range or a plurality of different locations). It is determined whether or not the reception of the acoustic wave is performed (step S14). That is, in correcting the light amount, it is not necessary to measure up to an accurate distribution of the concentration or amount of the subcutaneous dye, and an average value may be obtained. Therefore, at least one predetermined position It is said that implementation is acceptable, and measurement by thinning is acceptable. Then, when the pre-scan control function 161 of the processing circuit 160 determines that the irradiation of light and the reception of the photoacoustic wave have not been performed at a predetermined location (No in step S14), the location is changed to The process is repeated from irradiation (step S11).

処理回路160のプレスキャン制御機能161は、所定の箇所について光の照射と光音響波の受信とが実施されたと判断した場合(ステップS14のYes)、皮下の色素からの受信信号の信号強度を算出する(ステップS15)。複数の箇所の受信信号がある場合は、例えば、平均的な信号強度が算出される。 When the pre-scan control function 161 of the processing circuit 160 determines that the irradiation of light and the reception of the photoacoustic wave have been performed at the predetermined location (Yes in step S14), the signal intensity of the reception signal from the subcutaneous dye is determined. Calculate (step S15). When there are received signals at a plurality of points, for example, average signal strength is calculated.

次いで、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、算出された信号強度を、予め容易されたリファレンスと比較し、色素の光吸収による光の減衰率を算出する(ステップS16)。リファレンスは、例えば、光の照射(ステップS11)と同じ条件(照射方向及び光量)において予め実験等により求められた信号強度と減衰率とが対応付けられたデータであり、信号強度から減衰率が求められる。 Next, the prescan control function 161 of the processing circuit 160 compares the calculated signal intensity with a reference that has been facilitated in advance, and calculates the light attenuation rate due to the light absorption of the dye (step S16). The reference is, for example, data in which the signal strength and the attenuation rate obtained in advance by experiments or the like are associated with each other under the same conditions (irradiation direction and light amount) as the light irradiation (step S11). Desired.

次いで、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、算出された減衰率に応じて被検体Pの深さに応じた光の照射方向及び光量を設定(補正)する(ステップS17)。例えば、皮下の色素による光の減衰の違いを除けば、その下の層における光の減衰の傾向は人種や個人によらず等しいと仮定できる。そのため、深さと光の減衰率とを対応付けた基準となるデータに、皮下の色素を通過した位置での減衰率を適用することで、皮下のさらに下の層における深さと光の減衰率とが算出でき、その減衰を打ち消して一定の光量を各深さで実現するために、深さに応じて光照射部102から被検体Pへの光の照射方向と光量とが求められる。以上でプレスキャンの制御処理が終了する。 Next, the pre-scan control function 161 of the processing circuit 160 sets (corrects) the irradiation direction and the light amount of light according to the depth of the subject P according to the calculated attenuation rate (step S17). For example, except for the difference in light attenuation due to the subcutaneous dye, it can be assumed that the tendency of light attenuation in the layers below is the same regardless of race or individual. Therefore, by applying the attenuation rate at the position where the subcutaneous dye has passed to the reference data that associates the depth and the attenuation rate of light, the depth and the attenuation rate of light in the layer further below the subcutaneous layer In order to cancel the attenuation and realize a constant amount of light at each depth, the irradiation direction and the amount of light from the light irradiation unit 102 to the subject P are calculated according to the depth. Thus, the prescan control process is completed.

図10に示されたステップS11〜S17は、プレスキャン制御機能161に対応するステップである。ステップS11〜S17は、処理回路160が記憶回路150からプレスキャン制御機能161に対応するプログラムを読み出し実行することにより、プレスキャン制御機能161が実現されるステップである。 Steps S11 to S17 shown in FIG. 10 are steps corresponding to the prescan control function 161. Steps S11 to S17 are steps in which the processing circuit 160 reads out the program corresponding to the prescan control function 161 from the storage circuit 150 and executes the program to implement the prescan control function 161.

なお、図10で説明したフローチャートにおける処理の順序は、結果に本質的な影響を与えない範囲で変えてもよい。また、結果に本質的な影響を与えない範囲で、並行して処理を行ってもよい。 The order of the processes in the flowchart described with reference to FIG. 10 may be changed within a range that does not essentially affect the result. In addition, the processing may be performed in parallel within a range that does not essentially affect the result.

図12は、実施形態の処理例を示すフローチャートであり、図9における本スキャン(ステップS2)の詳細例である。なお、被検体Pに当接される面に沿った1つの平面位置(x、y)についての処理を示しており、被検体Pに当接される面に沿って所定の範囲について1次元的又は2次元的にスキャンを行う場合には、被検体P上の平面位置(x、y)を変えた上で同様の処理が繰り返される。 FIG. 12 is a flowchart showing a processing example of the embodiment, which is a detailed example of the main scan (step S2) in FIG. It should be noted that the processing for one plane position (x, y) along the surface in contact with the subject P is shown, and one-dimensional processing is performed for a predetermined range along the surface in contact with the subject P. Alternatively, when performing a two-dimensional scan, the same processing is repeated after changing the plane position (x, y) on the subject P.

図12において、処理を開始すると、処理回路160の本スキャン制御機能162は、測定する深さを設定する(ステップS21)。例えば、初期値として、測定すべき深さの範囲の下限又は上限の深さを設定する。 In FIG. 12, when the processing is started, the main scan control function 162 of the processing circuit 160 sets the measurement depth (step S21). For example, the lower limit or the upper limit of the depth range to be measured is set as the initial value.

次いで、処理回路160の本スキャン制御機能162は、プローブ101の光照射部102の光量をプレスキャンにおいて設定された深さに対応する光の照射方向及び光量に制御し(ステップS22)、光照射部102から光を照射させる(ステップS23)。すなわち、照射方向制御回路170により所定の照射方向に光照射部102を制御させ、光量制御回路180により所定の光量に光照射部102又は光源110を制御させる。 Next, the main scan control function 162 of the processing circuit 160 controls the light amount of the light irradiation unit 102 of the probe 101 to the light irradiation direction and light amount corresponding to the depth set in the prescan (step S22), and the light irradiation is performed. Light is emitted from the section 102 (step S23). That is, the irradiation direction control circuit 170 controls the light irradiation unit 102 in a predetermined irradiation direction, and the light amount control circuit 180 controls the light irradiation unit 102 or the light source 110 to a predetermined light amount.

図13A〜図13Cは、深さに応じた照射方向の制御の例を示す図であり、図5に示された非機械的な構成による場合を例としている。図13Aは、深さが浅い場合の例を示しており、検出部103の両側の光照射部102における最も外側の光出射部102a1から光が照射されている。図13Bは、深さが中程度の場合の例を示しており、検出部103の両側の光照射部102における中央の光出射部102a2から光が照射されている。図13Cは、深さが深い場合の例を示しており、検出部103の両側の光照射部102における最も内側の光出射部102a3から光が照射されている。なお、図5に示された非機械的な構成による場合を例としたが、図3又は図4に示された機械的な構成による場合についても、同様に、深さに応じて光の照射方向が変更される。また、前述したように、検出部103の周囲に光照射部102が複数設けられる場合、それらを同じ照射方向に制御する必要はなく、狙いとなる深さの位置において光ビームの重なりが生ずるようにすればよい。 13A to 13C are diagrams showing an example of control of the irradiation direction according to the depth, and the case of the non-mechanical configuration shown in FIG. 5 is taken as an example. FIG. 13A shows an example in which the depth is shallow, and light is emitted from the outermost light emitting portions 102a1 of the light emitting portions 102 on both sides of the detecting portion 103. FIG. 13B shows an example in which the depth is medium, and light is emitted from the central light emitting portions 102a2 of the light emitting portions 102 on both sides of the detecting portion 103. FIG. 13C shows an example in which the depth is deep, and light is emitted from the innermost light emitting portions 102a3 of the light emitting portions 102 on both sides of the detecting portion 103. Although the case of the non-mechanical structure shown in FIG. 5 is taken as an example, the case of the mechanical structure shown in FIG. 3 or FIG. The direction is changed. Further, as described above, when a plurality of light irradiation units 102 are provided around the detection unit 103, it is not necessary to control them in the same irradiation direction, and the light beams may overlap at a target depth position. You can do this.

次いで、図12に戻り、処理回路160の本スキャン制御機能162は、検出部103から光音響波を受信させ(ステップS24)、時間情報を用いて設定された深さからの信号を選別させる(ステップS25)。 Next, returning to FIG. 12, the main scan control function 162 of the processing circuit 160 receives the photoacoustic wave from the detection unit 103 (step S24), and selects the signal from the depth set using the time information ( Step S25).

次いで、処理回路160の本スキャン制御機能162は、所定の範囲の深さについて実施したか否か判断し(ステップS26)、実施していない場合(ステップS26のNo)、深さの設定(ステップS21)から繰り返す。この場合の深さの設定(ステップS21)では、測定すべき深さの範囲の下限から開始した場合には直前の深さに所定の刻みの値が加算され、測定すべき深さの範囲の上限から開始した場合には直前の深さから所定の刻みの値が減算される。 Next, the main scan control function 162 of the processing circuit 160 determines whether or not the depth of a predetermined range has been performed (step S26), and if not (No of step S26), the depth is set (step S26). Repeat from S21). In the depth setting (step S21) in this case, when starting from the lower limit of the range of depth to be measured, a predetermined step value is added to the immediately preceding depth to determine the range of depth to be measured. When starting from the upper limit, a value at a predetermined step is subtracted from the depth immediately before.

処理回路160の本スキャン制御機能162は、所定の範囲の深さについて実施したと判断した場合(ステップS26のYes)、信号処理回路130及び画像生成回路140により光音響画像の再構成及び生成を行う(ステップS27)。なお、処理速度の向上のために、光の照射方向に応じて定まる光の照射範囲のみを再構成し、不要な再構成を行わないことが望ましい。また、血管の測定にあっては、光吸収体であるヘモグロビンが発した光音響波がプローブ101まで伝搬する際に、伝搬距離(深さ)に応じて信号強度が減衰する。そのため、画像生成時には、観測対象の深さに応じて光音響波の信号強度を増強(ゲインの増大)した映像化が行われることにより、測定値の定量化が行われる。 When it is determined that the main scan control function 162 of the processing circuit 160 has performed the depth within the predetermined range (Yes in step S26), the signal processing circuit 130 and the image generation circuit 140 reconstruct and generate a photoacoustic image. Perform (step S27). In order to improve the processing speed, it is desirable to reconfigure only the light irradiation range that is determined according to the light irradiation direction and not perform unnecessary reconstruction. Further, in blood vessel measurement, when the photoacoustic wave emitted by hemoglobin, which is a light absorber, propagates to the probe 101, the signal intensity is attenuated according to the propagation distance (depth). Therefore, at the time of image generation, the measurement value is quantified by performing visualization in which the signal intensity of the photoacoustic wave is increased (gain is increased) according to the depth of the observation target.

次いで、処理回路160の本スキャン制御機能162は、生成された光音響画像をディスプレイ105等に出力する(ステップS28)。図14は、被検体Pとしてワイヤファントムを使用した場合の光音響画像の例を示す図であり、被検体Pの表面(x−y面)に垂直な方向から見た光音響画像の例である。なお、ワイヤファントムは、イントラリポス等の生体を模した物質の中の所定の深さの位置に、光吸収体のワイヤを沈めたもの(図示の例では横方向にワイヤが配置)である。以上で本スキャンの制御処理が終了する。 Next, the main scan control function 162 of the processing circuit 160 outputs the generated photoacoustic image to the display 105 or the like (step S28). FIG. 14 is a diagram showing an example of a photoacoustic image when a wire phantom is used as the subject P, and is an example of a photoacoustic image viewed from a direction perpendicular to the surface (xy plane) of the subject P. is there. The wire phantom is one in which a wire of a light absorber is submerged at a position of a predetermined depth in a substance imitating a living body such as intralipos (the wire is arranged in the lateral direction in the illustrated example). This completes the control processing of the main scan.

図12に示されたステップS21〜S28は、本スキャン制御機能162に対応するステップである。ステップS21〜S28は、処理回路160が記憶回路150から本スキャン制御機能162に対応するプログラムを読み出し実行することにより、本スキャン制御機能162が実現されるステップである。 Steps S21 to S28 shown in FIG. 12 are steps corresponding to the main scan control function 162. Steps S21 to S28 are steps in which the main scan control function 162 is realized by the processing circuit 160 reading out and executing a program corresponding to the main scan control function 162 from the storage circuit 150.

なお、図12で説明したフローチャートにおける処理の順序は、結果に本質的な影響を与えない範囲で変えてもよい。また、結果に本質的な影響を与えない範囲で、並行して処理を行ってもよい。 Note that the order of processing in the flowchart described with reference to FIG. 12 may be changed within a range that does not essentially affect the result. In addition, the processing may be performed in parallel within a range that does not essentially affect the result.

(他のプレスキャンの処理例)
図9で説明されたプレスキャンは、人種や個人の違いにより差が出る皮下の色素による光減衰の影響を補正(校正)するものであったが、更に、被検体Pを構成する各層の厚みを測定することで、より補正(校正)の精度を高めることができる。
(Example of other prescan processing)
The pre-scan described in FIG. 9 corrects (calibrates) the effect of light attenuation due to the subcutaneous dye, which is different depending on the race or individual. By measuring the thickness, the accuracy of correction (calibration) can be further improved.

図15は、実施形態の他の処理例を示すフローチャートであり、使用時における全体的な処理例を示している。図15において、処理を開始すると、先ず、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、本スキャンに先立つ第1プレスキャンを実行し(ステップS0)、続いて、第2プレスキャンを実行する(ステップS1)。そして、処理回路160の本スキャン制御機能162は、本スキャンを実行する(ステップS2)。本スキャン(ステップS2)は、図12に示された処理と同様である。なお、第1プレスキャン(ステップS0)での結果を利用するために、第1プレスキャン(ステップS0)の後に第2プレスキャン(ステップS1)を置いているが、第1プレスキャン(ステップS0)での結果を第2プレスキャン(ステップS1)で利用しない場合、第1プレスキャン(ステップS0)と第2プレスキャン(ステップS1)とは実行の順番が逆になってもよい。 FIG. 15 is a flowchart showing another processing example of the embodiment, which shows an overall processing example at the time of use. In FIG. 15, when the process is started, the prescan control function 161 of the processing circuit 160 first executes the first prescan prior to the main scan (step S0), and then executes the second prescan (step S0). S1). Then, the main scan control function 162 of the processing circuit 160 executes the main scan (step S2). The main scan (step S2) is similar to the processing shown in FIG. In order to use the result of the first prescan (step S0), the second prescan (step S1) is placed after the first prescan (step S0), but the first prescan (step S0) is performed. If the result of () is not used in the second prescan (step S1), the execution order of the first prescan (step S0) and the second prescan (step S1) may be reversed.

図15に示されたステップS0、S1は、プレスキャン制御機能161に対応するステップである。ステップS0、S1は、処理回路160が記憶回路150からプレスキャン制御機能161に対応するプログラムを読み出し実行することにより、プレスキャン制御機能161が実現されるステップである。ステップS2は、本スキャン制御機能162に対応するステップである。ステップS2は、処理回路160が記憶回路150から本スキャン制御機能162に対応するプログラムを読み出し実行することにより、本スキャン制御機能162が実現されるステップである。 Steps S0 and S1 shown in FIG. 15 are steps corresponding to the prescan control function 161. Steps S0 and S1 are steps in which the processing circuit 160 reads out the program corresponding to the prescan control function 161 from the storage circuit 150 and executes the program to implement the prescan control function 161. Step S2 is a step corresponding to the main scan control function 162. In step S2, the processing circuit 160 reads the program corresponding to the main scan control function 162 from the storage circuit 150 and executes the program to realize the main scan control function 162.

図16は、実施形態の他の処理例を示すフローチャートであり、図15における第1プレスキャン(ステップS0)の詳細例である。図16において、処理を開始すると、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、プローブ101の検出部103を受信ではなく送信に用い、送信回路190から検出部103に駆動信号を供給して、被検体Pに対して超音波を送信させる(ステップS01)。 FIG. 16 is a flowchart showing another processing example of the embodiment, which is a detailed example of the first prescan (step S0) in FIG. In FIG. 16, when the processing is started, the pre-scan control function 161 of the processing circuit 160 uses the detection unit 103 of the probe 101 for transmission instead of reception, supplies a drive signal from the transmission circuit 190 to the detection unit 103, and An ultrasonic wave is transmitted to the sample P (step S01).

次いで、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、検出部103から超音波(反射波)を受信させる(ステップS02)。 Next, the prescan control function 161 of the processing circuit 160 causes the detection unit 103 to receive an ultrasonic wave (reflected wave) (step S02).

次いで、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、被検体P上の所定の箇所(例えば、測定対象範囲内の任意の1箇所又は異なる複数の箇所)について超音波の送信と受信とが実施されたか否か判断する(ステップS03)。すなわち、光量の補正を行う上で、各層の厚みの正確な分布までの測定は必要ではなく、平均的な値が求められればよいため、少なくとも1箇所以上の所定の箇所についての実施でよいものとし、間引きによる測定でよいとしている。そして、処理回路160のプレスキャン制御機能161は、所定の箇所について超音波の送信と受信とが実施されていないと判断した場合(ステップS03のNo)、場所を変えて、超音波の送信(ステップS01)から処理を繰り返す。 Next, the pre-scan control function 161 of the processing circuit 160 performs the transmission and reception of ultrasonic waves at a predetermined location on the subject P (for example, an arbitrary location within the measurement target range or a plurality of different locations). It is determined whether or not (step S03). That is, in correcting the light amount, it is not necessary to measure up to an accurate distribution of the thickness of each layer, and an average value may be obtained, so that it is possible to perform it at least at one or more predetermined locations. The measurement by thinning out is acceptable. Then, when the pre-scan control function 161 of the processing circuit 160 determines that the transmission and reception of the ultrasonic waves are not performed at the predetermined location (No in step S03), the location is changed to transmit the ultrasonic waves ( The process is repeated from step S01).

処理回路160のプレスキャン制御機能161は、所定の箇所について超音波の送信と受信とが実施されたと判断した場合(ステップS03のYes)、受信信号の時間情報を用いて各層の厚みを算出する(ステップS04)。図17は、被検体Pの各層の厚みを測定する様子を示す図であり、前述したように、被検体Pは、表面側から、角質p1、表皮p2、真皮p3、皮下組織p4の各層が存在している。ここで、検出部103から超音波W1が送信されると、その反射波として超音波W2が検出部103に戻ってくる。反射波は、音響インピーダンスの異なる各層の境界で発生し、その到達時間は深さに応じたものであるため、異なる境界からの複数の反射波の時間情報の差から、各層の厚みが算出できる。以上で第1プレスキャンの制御処理が終了する。 When the pre-scan control function 161 of the processing circuit 160 determines that the ultrasonic wave has been transmitted and received at a predetermined location (Yes in step S03), the thickness of each layer is calculated using the time information of the received signal. (Step S04). FIG. 17 is a diagram showing how the thickness of each layer of the subject P is measured, and as described above, the subject P has layers of the keratin p1, the epidermis p2, the dermis p3, and the subcutaneous tissue p4 from the surface side. Existing. Here, when the ultrasonic wave W1 is transmitted from the detection unit 103, the ultrasonic wave W2 returns to the detection unit 103 as a reflected wave thereof. The reflected wave occurs at the boundary of each layer with different acoustic impedance, and its arrival time depends on the depth, so the thickness of each layer can be calculated from the difference in time information of multiple reflected waves from different boundaries. .. Thus, the control process of the first prescan is completed.

図16に示されたステップS01〜S04は、プレスキャン制御機能161に対応するステップである。ステップS01〜S04は、処理回路160が記憶回路150からプレスキャン制御機能161に対応するプログラムを読み出し実行することにより、プレスキャン制御機能161が実現されるステップである。 Steps S01 to S04 shown in FIG. 16 are steps corresponding to the prescan control function 161. Steps S01 to S04 are steps in which the processing circuit 160 reads the program corresponding to the prescan control function 161 from the storage circuit 150 and executes the program to implement the prescan control function 161.

なお、図16で説明したフローチャートにおける処理の順序は、結果に本質的な影響を与えない範囲で変えてもよい。また、結果に本質的な影響を与えない範囲で、並行して処理を行ってもよい。 The order of the processes in the flowchart described with reference to FIG. 16 may be changed within a range that does not essentially affect the result. In addition, the processing may be performed in parallel within a range that does not essentially affect the result.

図18は、実施形態の他の処理例を示すフローチャートであり、図15における第2プレスキャン(ステップS1)の詳細例である。図18において、ステップS11−2〜S17−2のうち、ステップS13−2とステップS17−2とを除いて、図10と同様である。すなわち、図18のステップS13−2では、第1プレスキャン(ステップS0)で測定された各層の厚みに応じた時間情報を用いて皮下の色素からの信号を選別する。図19は、層の厚みに応じた時間情報を用いて光音響波を選別する例を示す図であり、第1プレスキャン(ステップS0)で測定された超音波の反射波の時間情報に基づき、表皮p2の層から発せられる光音響波(表皮の信号)を選別している。 FIG. 18 is a flowchart showing another processing example of the embodiment, which is a detailed example of the second prescan (step S1) in FIG. 18, steps S11-2 to S17-2 are the same as FIG. 10 except step S13-2 and step S17-2. That is, in step S13-2 of FIG. 18, the signal from the subcutaneous dye is selected using the time information according to the thickness of each layer measured in the first prescan (step S0). FIG. 19 is a diagram showing an example of selecting a photoacoustic wave using time information according to the layer thickness, based on the time information of the reflected wave of the ultrasonic wave measured in the first prescan (step S0). , The photoacoustic waves (signals of the epidermis) emitted from the layer of the epidermis p2 are selected.

また、図18のステップS17−2では、第1プレスキャン(ステップS0)で算出された各層の厚みと、第2プレスキャン(ステップS1)で算出された皮下の色素による減衰率とに応じて、被検体Pの深さに応じた光の照射方向及び光量を設定(補正)する。すなわち、各層の光に対する性質は人種や個人によらずほぼ同じであると仮定することができ、減衰率は厚みに応じて増加するものであるため、各層の単位厚みあたりの減衰率と各層の厚みとを考慮することで各深さにおける減衰率をより正確に算出することができる。そして、その減衰率に基づいて被検体Pの深さに応じた光の照射方向及び光量を設定(補正)するため、照射方向及び光量がより正確に校正される。 Further, in step S17-2 of FIG. 18, depending on the thickness of each layer calculated in the first prescan (step S0) and the attenuation rate due to the subcutaneous pigment calculated in the second prescan (step S1). , The irradiation direction and the amount of light according to the depth of the subject P are set (corrected). That is, it can be assumed that the properties of each layer with respect to light are almost the same regardless of race or individual, and since the attenuation rate increases with thickness, the attenuation rate per unit thickness of each layer and each layer The attenuation rate at each depth can be calculated more accurately by considering the thickness of the. Then, since the irradiation direction and the light amount of light according to the depth of the subject P are set (corrected) based on the attenuation rate, the irradiation direction and the light amount are calibrated more accurately.

図18に示されたステップS11−2〜S17−2は、プレスキャン制御機能161に対応するステップである。ステップS11−2〜S17−2は、処理回路160が記憶回路150からプレスキャン制御機能161に対応するプログラムを読み出し実行することにより、プレスキャン制御機能161が実現されるステップである。 Steps S11-2 to S17-2 shown in FIG. 18 are steps corresponding to the prescan control function 161. Steps S11-2 to S17-2 are steps in which the prescan control function 161 is realized by the processing circuit 160 reading the program corresponding to the prescan control function 161 from the storage circuit 150 and executing it.

なお、図18で説明したフローチャートにおける処理の順序は、結果に本質的な影響を与えない範囲で変えてもよい。また、結果に本質的な影響を与えない範囲で、並行して処理を行ってもよい。 Note that the order of processing in the flowchart described with reference to FIG. 18 may be changed within a range that does not essentially affect the result. In addition, the processing may be performed in parallel within a range that does not essentially affect the result.

(病気の診断の処理例)
図20は、実施形態の他の処理例を示すフローチャートであり、光音響画像化装置1により取得された光音響画像又はその特徴データから病気の診断を行う処理例である。図20において、処理回路160の診断機能163は、処理を開始すると、光音響画像又は特徴データを記憶回路150等から取得し(ステップS41)、予め記憶回路150に記憶されている病気に対応する光音響画像又は特徴データと比較する(ステップS42)。そして、処理回路160の診断機能163は、一致度合いの高い光音響画像又は特徴データに対応する病気を診断結果として出力し(ステップS43)、処理を終了する。
(Example of diagnosis process)
FIG. 20 is a flowchart showing another example of processing of the embodiment, which is an example of processing for diagnosing a disease from the photoacoustic image acquired by the photoacoustic imaging apparatus 1 or its characteristic data. 20, when the processing is started, the diagnostic function 163 of the processing circuit 160 acquires a photoacoustic image or characteristic data from the storage circuit 150 or the like (step S41), and responds to a disease stored in the storage circuit 150 in advance. It is compared with the photoacoustic image or the characteristic data (step S42). Then, the diagnosis function 163 of the processing circuit 160 outputs a disease corresponding to the photoacoustic image or the characteristic data having a high degree of coincidence as a diagnosis result (step S43), and ends the processing.

光音響画像化装置1により取得された光音響画像又はその特徴データは、被検体P内の深さによらず光量が一定に保たれて測定が行われているため、病気の診断に影響しない人種や個人の違いにより影響されることなく定量的な評価が可能であり、病気の診断が正確に行われることが期待される。 The photoacoustic image or its characteristic data acquired by the photoacoustic imaging apparatus 1 is measured with the amount of light kept constant regardless of the depth inside the subject P, and therefore does not affect the diagnosis of disease. Quantitative evaluation is possible without being affected by differences in races and individuals, and it is expected that diseases will be diagnosed accurately.

図20に示されたステップS41〜S43は、診断機能163に対応するステップである。ステップS41〜S43は、処理回路160が記憶回路150から診断機能163に対応するプログラムを読み出し実行することにより、診断機能163が実現されるステップである。 Steps S41 to S43 shown in FIG. 20 are steps corresponding to the diagnostic function 163. Steps S41 to S43 are steps in which the diagnostic function 163 is realized by the processing circuit 160 reading the program corresponding to the diagnostic function 163 from the storage circuit 150 and executing it.

なお、図20で説明したフローチャートにおける処理の順序は、結果に本質的な影響を与えない範囲で変えてもよい。また、結果に本質的な影響を与えない範囲で、並行して処理を行ってもよい。 Note that the order of processing in the flowchart described with reference to FIG. 20 may be changed within a range that does not essentially affect the result. In addition, the processing may be performed in parallel within a range that does not essentially affect the result.

(比較をより正確にするためのデータ構造例)
測定の対象となった部位と、測定時に照射した光の光量(測定対象が受けた光照射の強度)とを記憶しておき、同じ部位及び光量で測定された測定結果(光音響画像又はその特徴データ)同士を比較対象とすることで、より正確な比較が可能となる。図21は、測定結果のデータ構造の例を示す図であり、測定の対象となった部位を示す名称やコードと、測定時の光量を示す値と、光音響画像又はその特徴データ(両方を同時に保持する場合を含む)とを含んでいる。このような構造のデータは、病気の診断のリファレンスデータとしても使用することができる。
(Example of data structure for more accurate comparison)
The region to be measured and the light amount of the light irradiated at the time of measurement (the intensity of the light irradiation received by the measurement target) are stored, and the measurement result (photoacoustic image or the same) measured at the same region and light amount is stored. By comparing the characteristic data) with each other, more accurate comparison becomes possible. FIG. 21 is a diagram showing an example of the data structure of the measurement result, in which a name or code indicating the site of measurement, a value indicating the amount of light at the time of measurement, and a photoacoustic image or its characteristic data (both are Including the case of holding at the same time). The data having such a structure can also be used as reference data for diagnosing a disease.

(結果表示の処理例)
図22は、実施形態の処理例を示すフローチャートであり、測定結果の表示の処理例である。図22において、処理を開始すると、処理回路160の閲覧機能164は、光音響画像又は特徴データを記憶回路150等から取得する(ステップS51)。
(Processing example of result display)
FIG. 22 is a flowchart showing a processing example of the embodiment, which is a processing example of displaying the measurement result. In FIG. 22, when the processing is started, the browsing function 164 of the processing circuit 160 acquires the photoacoustic image or the characteristic data from the storage circuit 150 or the like (step S51).

次いで、処理回路160の閲覧機能164は、光量(測定対象が受けた光照射の強度)が同じものにグループ化し(ステップS52)、グループ毎に並べて光音響画像又は特徴データを表示する(ステップS53)。 Next, the browsing function 164 of the processing circuit 160 groups the light amounts (the intensity of light irradiation received by the measurement target) into the same group (step S52), and displays the photoacoustic images or the feature data side by side for each group (step S53). ).

光量が同じ光音響画像又は特徴データは、定量的な評価が可能であるため、並べて表示されることで、診断が容易になることが期待される。 Since the photoacoustic images or the characteristic data having the same light amount can be quantitatively evaluated, it is expected that the diagnosis can be facilitated by displaying them side by side.

図22に示されたステップS51〜S53は、閲覧機能164に対応するステップである。ステップS51〜S53は、処理回路160が記憶回路150から閲覧機能164に対応するプログラムを読み出し実行することにより、閲覧機能164が実現されるステップである。 Steps S51 to S53 shown in FIG. 22 are steps corresponding to the browsing function 164. Steps S51 to S53 are steps in which the browsing function 164 is realized by the processing circuit 160 reading the program corresponding to the browsing function 164 from the storage circuit 150 and executing the program.

なお、図22で説明したフローチャートにおける処理の順序は、結果に本質的な影響を与えない範囲で変えてもよい。また、結果に本質的な影響を与えない範囲で、並行して処理を行ってもよい。 The order of the processes in the flowchart described with reference to FIG. 22 may be changed within a range that does not essentially affect the result. In addition, the processing may be performed in parallel within a range that does not essentially affect the result.

以上説明された少なくとも1つの実施形態によれば、光音響による測定結果を定量的に評価することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to quantitatively evaluate the photoacoustic measurement result.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof, as well as included in the scope and spirit of the invention.

1 光音響画像化装置
101 プローブ
102 光照射部
103 検出部
110 光源
120 受信回路
130 信号処理回路
140 画像生成回路
150 記憶回路
160 処理回路
161 プレスキャン制御機能
162 本スキャン制御機能
163 診断機能
164 閲覧機能
170 照射方向制御回路
180 光量制御回路
190 送信回路
P 被検体
1 Photoacoustic Imaging Device 101 Probe 102 Light Irradiation Unit 103 Detection Unit 110 Light Source 120 Reception Circuit 130 Signal Processing Circuit 140 Image Generation Circuit 150 Storage Circuit 160 Processing Circuit 161 Prescan Control Function 162 Main Scan Control Function 163 Diagnostic Function 164 Viewing Function 170 Irradiation direction control circuit 180 Light intensity control circuit 190 Transmitting circuit P Subject

Claims (12)

光を照射する光照射部と、
前記光の吸収により被検体から発生する光音響波を検出する検出部と、
前記検出部により得られた信号に基づいて画素毎に画素値を有した光音響画像を生成する画像生成部と、
前記光照射部から生体内に照射される光量が予め定められた基準の光量となるよう、前記光照射部の光の照射方向及び光量を制御する制御部と、
を備える、光音響画像化装置。
A light irradiation unit for irradiating light,
A detection unit that detects a photoacoustic wave generated from the subject by absorption of the light,
An image generation unit that generates a photoacoustic image having a pixel value for each pixel based on the signal obtained by the detection unit;
A control unit that controls the irradiation direction and the amount of light of the light irradiation unit so that the amount of light irradiated from the light irradiation unit into the living body becomes a predetermined reference light amount,
A photoacoustic imaging device comprising:
前記制御部は、プレスキャンにおける前記光照射部からの光照射による前記被検体の皮下の色素からの光音響波の強度に基づいて前記色素による減衰率を算出し、該減衰率に基づいて本スキャン時の前記光照射部の光量を補正する、
請求項1に記載の光音響画像化装置。
The control unit calculates an attenuation rate by the dye based on the intensity of the photoacoustic wave from the subcutaneous dye of the subject due to the light irradiation from the light irradiation unit in the prescan, and the main factor based on the attenuation rate is calculated. Corrects the light amount of the light irradiation unit during scanning,
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 1.
前記制御部は、プレスキャンにおける前記検出部からの超音波照射による前記被検体の各層からの反射波に基づいて各層の厚みを算出し、該厚みに基づいて本スキャン時の前記光照射部の光量を補正する、
請求項1又は2に記載の光音響画像化装置。
The control unit calculates the thickness of each layer based on the reflected wave from each layer of the subject due to the ultrasonic irradiation from the detection unit in the prescan, and the light irradiation unit of the light irradiation unit during the main scan based on the thickness. Correct the light intensity,
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 1.
前記光照射部は、1以上の光出射部と、該光出射部を機械的に移動する駆動部とを備える、
請求項1〜3のいずれか一つに記載の光音響画像化装置。
The light emitting unit includes one or more light emitting units and a driving unit that mechanically moves the light emitting units.
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 1.
前記光照射部は、1以上の光出射部と、該光出射部の光軸を機械的に移動する駆動部とを備える、
請求項1〜3のいずれか一つに記載の光音響画像化装置。
The light emitting unit includes one or more light emitting units and a driving unit that mechanically moves an optical axis of the light emitting units.
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 1.
前記光照射部は、複数の光出射部と、該光出射部を切り替える切替部とを備える、
請求項1〜3のいずれか一つに記載の光音響画像化装置。
The light emitting unit includes a plurality of light emitting units and a switching unit that switches the light emitting units.
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 1.
前記複数の光出射部は、前記被検体に当接される面に沿って前記検出部に対し放射状に配置される、
請求項6に記載の光音響画像化装置。
The plurality of light emitting units are radially arranged with respect to the detection unit along a surface contacting the subject,
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 6.
前記複数の光出射部は、前記被検体に当接される面に沿って1次元に配置される、
請求項7に記載の光音響画像化装置。
The plurality of light emitting portions are arranged in a one-dimensional manner along a surface in contact with the subject.
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 7.
前記複数の光出射部は、前記被検体に当接される面に沿って2次元に配置される、
請求項7に記載の光音響画像化装置。
The plurality of light emitting portions are two-dimensionally arranged along a surface in contact with the subject.
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 7.
前記複数の光出射部は、前記被検体に当接される面に沿って前記検出部に対し円弧状に配置される、
請求項7に記載の光音響画像化装置。
The plurality of light emitting units are arranged in an arc shape with respect to the detection unit along a surface contacting the subject,
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 7.
光照射部により光を照射するステップと、
前記光の吸収により被検体から発生する光音響波を検出部により検出するステップと、
前記検出部により得られた信号に基づいて画素毎に画素値を有した光音響画像を画像生成部により生成するステップと、
前記光照射部から生体内に照射される光量が予め定められた基準の光量となるよう、前記光照射部の光の照射方向及び光量を制御部により制御するステップと、
を含む、制御方法。
Irradiating light with a light irradiation unit,
A step of detecting a photoacoustic wave generated from the subject by the absorption of the light by a detection unit;
A step of generating a photoacoustic image having a pixel value for each pixel on the basis of the signal obtained by the detection section by an image generation section;
A step of controlling the irradiation direction and the light quantity of the light of the light irradiation section by the control section so that the light quantity irradiated into the living body from the light irradiation section becomes a predetermined reference light quantity,
Including a control method.
光照射部により光を照射する手順と、
前記光の吸収により被検体から発生する光音響波を検出部により検出する手順と、
前記検出部により得られた信号に基づいて画素毎に画素値を有した光音響画像を画像生成部により生成する手順と、
前記光照射部から生体内に照射される光量が予め定められた基準の光量となるよう、前記光照射部の光の照射方向及び光量を制御部により制御する手順と、
をコンピュータに実行させる、プログラム。
The procedure of irradiating light with the light irradiation unit,
A procedure for detecting a photoacoustic wave generated from a subject by absorption of the light by a detection unit,
A procedure of generating a photoacoustic image having a pixel value for each pixel based on the signal obtained by the detection unit by the image generation unit,
A procedure for controlling the irradiation direction and the light quantity of the light of the light irradiation section by the control section, so that the light quantity irradiated into the living body from the light irradiation section becomes a predetermined reference light quantity,
A program that causes a computer to execute.
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