JP5647584B2 - Photoacoustic image generation apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、光音響画像生成装置及び方法に関し、更に詳しくは、被検体に照射されたレーザ光により被検体内で生じた光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成装置及び方法に関する。 The present invention relates to a photoacoustic image generation apparatus and method, and more specifically, a photoacoustic image generation apparatus that generates a photoacoustic image based on a photoacoustic signal generated in a subject by laser light irradiated on the subject, and Regarding the method.
生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能な超音波探触子を用いる。超音波探触子から被検体（生体）に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。超音波探触子でその反射音波を受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。 An ultrasonic inspection method is known as a kind of image inspection method capable of non-invasively examining the state inside a living body. In the ultrasonic inspection, an ultrasonic probe capable of transmitting and receiving ultrasonic waves is used. When ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe to the subject (living body), the ultrasonic waves travel inside the living body and are reflected at the tissue interface. By receiving the reflected sound wave with the ultrasonic probe and calculating the distance based on the time until the reflected ultrasonic wave returns to the ultrasonic probe, the internal state can be imaged.
また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、レーザパルスなどのパルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、例えば生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波（光音響信号）が発生する。この光音響信号を超音波プローブなどで検出し、検出信号に基づいて光音響画像を構成することで、光音響信号に基づく生体内の可視化が可能である。 In addition, photoacoustic imaging is known in which the inside of a living body is imaged using a photoacoustic effect. In general, in photoacoustic imaging, a living body is irradiated with pulsed laser light such as a laser pulse. Inside the living body, for example, living tissue absorbs the energy of pulsed laser light, and ultrasonic waves (photoacoustic signals) are generated by adiabatic expansion due to the energy. By detecting this photoacoustic signal with an ultrasonic probe or the like and constructing a photoacoustic image based on the detection signal, in-vivo visualization based on the photoacoustic signal is possible.
光音響イメージング装置は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１には、検出した超音波の検出信号に対してＳＴＣ（Sensitivity Time Control）処理を行うことも記載されている。ＳＴＣ処理では、被検体内を進行する超音波の減衰を補償するために、検出信号を増幅する増幅器のゲイン（感度）を、時間（深さ）に応じて変化させる。ＳＴＣは、ＴＧＣ（Time Gain Control）とも呼ばれる。 A photoacoustic imaging apparatus is described in Patent Document 1, for example. Patent Document 1 also describes that STC (Sensitivity Time Control) processing is performed on a detected ultrasonic detection signal. In the STC process, the gain (sensitivity) of the amplifier that amplifies the detection signal is changed according to time (depth) in order to compensate for attenuation of the ultrasonic wave traveling in the subject. STC is also called TGC (Time Gain Control).
ここで、光音響イメージングでは、被検体表面から照射された光は、被検体内部を進行する際に散乱などにより減衰し、深部ほど照射される光の量が減少する。このため、深部に行くほど、発生する音響波の強度（初期音圧）が低下する。これに起因して、光音響画像において、サイズ・形状・吸収係数が同じ光吸収体が、被検体内のどこに存在するかによって異なるコントラストで表示されることがあった。この問題に対し、特許文献２には、光音響信号に対するＴＧＣとして、検出信号を増幅する増幅器の利得を利得制御テーブルに従って時間的に変化させ、被検体内部での光量の減衰に起因する超音波の強度の低下を補償することが記載されている。 Here, in photoacoustic imaging, the light irradiated from the subject surface attenuates due to scattering or the like when traveling inside the subject, and the amount of light emitted decreases as the depth increases. For this reason, the intensity | strength (initial sound pressure) of the generated acoustic wave falls, so that it goes deeper. As a result, in a photoacoustic image, a light absorber having the same size, shape, and absorption coefficient may be displayed with different contrasts depending on where in the subject. In response to this problem, Patent Document 2 discloses, as TGC for a photoacoustic signal, an ultrasonic wave caused by attenuation of the amount of light inside a subject by temporally changing the gain of an amplifier that amplifies a detection signal according to a gain control table. It is described that it compensates for a decrease in strength.
しかしながら、上記特許文献２のように利得制御テーブルに従って増幅器の利得を時間的に変化させても、対象物が、光音響画像において異なるサイズで表示されることがあった。例えば径がほぼ同じ血管が、光照射を行う被検体に表面から比較的浅い部分と深い部分との双方に存在する場合、浅い部分の血管は太く表示される一方、深い部分の血管が細く表示されることがあった。 However, even if the gain of the amplifier is temporally changed according to the gain control table as in Patent Document 2, the object may be displayed in a different size in the photoacoustic image. For example, when blood vessels with almost the same diameter exist in both the relatively shallow and deep portions of the subject to be irradiated with light, the shallow portion of the blood vessel is displayed thick, while the deep portion of the blood vessel is displayed thin. There was something to be done.
本発明は、上記に鑑み、対象物を、光音響信号の信号強度や対象物の光照射位置側からの距離に依存せずに、できるだけ同じ大きさで表示可能な光音響画像生成装置及び方法を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides a photoacoustic image generation apparatus and method capable of displaying an object with the same size as possible without depending on the signal intensity of the photoacoustic signal or the distance from the light irradiation position side of the object. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明は、被検体に照射すべき光を出射する光源ユニットと、前記光源ユニットから出射した光が被検体に照射された後に、被検体内で発生した光音響信号を検出する超音波プローブと、前記検出された光音響信号から２以上のピーク位置を検出するピーク検出手段と、前記検出された２以上のピーク位置における光音響信号の大きさが同じ大きさとなるように前記光音響信号を補正するピーク補正手段と、前記補正された光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成手段とを備えたことを特徴とする光音響画像生成装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a light source unit that emits light to be irradiated on a subject, and a photoacoustic generated in the subject after the light emitted from the light source unit is irradiated on the subject. An ultrasonic probe for detecting a signal, a peak detecting means for detecting two or more peak positions from the detected photoacoustic signal, and the magnitudes of the photoacoustic signals at the two or more detected peak positions are the same. A photoacoustic image generation apparatus comprising: a peak correction unit that corrects the photoacoustic signal; and a photoacoustic image generation unit that generates a photoacoustic image based on the corrected photoacoustic signal. I will provide a.
本発明では、前記ピーク検出手段が、前記光音響信号の時間微分が０になる時刻をピーク位置として検出する構成を採用できる。 In the present invention, it is possible to employ a configuration in which the peak detecting means detects the time when the time differentiation of the photoacoustic signal becomes 0 as the peak position.
前記ピーク補正手段が、前記検出されたピーク位置に対応する時刻を含む所定時間範囲の光音響信号を補正することが好ましい。 It is preferable that the peak correcting unit corrects a photoacoustic signal in a predetermined time range including a time corresponding to the detected peak position.
前記ピーク検出手段が、前記検出したピーク位置の前後で、各ピークの信号波形に対応した期間を求め、前記ピーク補正手段が、前記求められた各ピークの信号波形に対応した期間内の光音響信号を補正する構成としてもよい。 The peak detection means obtains a period corresponding to the signal waveform of each peak before and after the detected peak position, and the peak correction means performs photoacoustics within a period corresponding to the obtained signal waveform of each peak. It is good also as a structure which correct | amends a signal.
前記ピーク補正手段が、各ピーク位置における光音響信号が所定の大きさとなるように前記光音響信号を補正することとしてもよい。 The peak correction means may correct the photoacoustic signal so that the photoacoustic signal at each peak position has a predetermined magnitude.
前記ピーク補正手段は、各ピーク位置における光音響信号に、各ピーク位置における光音響信号の大きさと前記所定の大きさとの比に応じた係数を乗じることで前記光音響信号を補正してもよい。 The peak correction unit may correct the photoacoustic signal by multiplying the photoacoustic signal at each peak position by a coefficient corresponding to a ratio between the magnitude of the photoacoustic signal at each peak position and the predetermined magnitude. .
前記所定の大きさは、各ピーク位置における光音響信号のうちの最大値と等しくてもよい。 The predetermined magnitude may be equal to the maximum value of the photoacoustic signals at each peak position.
前記ピーク補正手段は、前記検出された２以上のピーク位置を結ぶ光音響信号の包絡線に基づく係数を前記光音響信号に乗じることで前記光音響信号を補正してもよい。この場合、前記ピーク補正手段が、前記光音響信号に、前記包絡線の逆数に応じた係数を乗じることとしてもよい。 The peak correction unit may correct the photoacoustic signal by multiplying the photoacoustic signal by a coefficient based on an envelope of the photoacoustic signal connecting the two or more detected peak positions. In this case, the peak correction unit may multiply the photoacoustic signal by a coefficient corresponding to the reciprocal of the envelope.
前記光音響画像生成手段が、補正後の光音響信号が所定のしきい値以上の位置に対応する部分を画像化する構成を採用できる。 A configuration in which the photoacoustic image generation means images a portion corresponding to a position where the corrected photoacoustic signal is equal to or greater than a predetermined threshold value can be employed.
前記光音響画像生成手段は、前記補正前後の光音響信号の変化が所定のしきい値以上の部分と、前記変化がしきい値よりも小さい部分とが区別可能な態様で光音響画像を生成してもよい。 The photoacoustic image generation means generates a photoacoustic image in such a manner that a portion where the change in the photoacoustic signal before and after the correction is greater than or equal to a predetermined threshold value can be distinguished from a portion where the change is smaller than the threshold value. May be.
前記光音響画像生成手段は、少なくとも前記変化が所定のしきい値以上の部分について、前記ピーク補正手段による補正が行われていない光音響信号に基づいて光音響画像を生成し、前記補正が行われた光音響信号に基づく光音響画像と、前記補正が行われていない光音響信号に基づく光音響画像とを重畳してもよい。 The photoacoustic image generation means generates a photoacoustic image based on a photoacoustic signal that has not been corrected by the peak correction means, at least for a portion where the change is equal to or greater than a predetermined threshold, and the correction is performed. The photoacoustic image based on the broken photoacoustic signal may be superimposed on the photoacoustic image based on the photoacoustic signal that has not been corrected.
本発明の光音響画像生成装置が、前記超音波プローブが更に前記被検体に対して超音波の送信を行い、該送信した超音波に対する反射超音波を検出し、前記検出された反射超音波に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、前記光音響画像と前記超音波画像とを合成する画像合成手段とを更に備える構成としてもよい。 In the photoacoustic image generation apparatus of the present invention, the ultrasonic probe further transmits an ultrasonic wave to the subject, detects a reflected ultrasonic wave with respect to the transmitted ultrasonic wave, and detects the detected reflected ultrasonic wave. An ultrasonic image generation unit that generates an ultrasonic image based on the image and an image synthesis unit that synthesizes the photoacoustic image and the ultrasonic image may be further provided.
前記画像合成手段は、前記光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行ってもよい。 The image composition unit may perform image composition by superimposing the photoacoustic image and the ultrasonic image.
本発明は、また、光源ユニットからの光を被検体に照射するステップと、前記照射された光に起因して被検体内で発生した光音響信号を検出するステップと、前記検出された光音響信号から２以上のピークを検出するステップと、前記検出された２以上のピークの大きさが同じ大きさとなるように前記光音響信号を補正するステップと、前記補正された光音響信号に基づいて光音響画像を生成するステップとを有することを特徴とする光音響画像生成方法を提供する。 The present invention also includes a step of irradiating a subject with light from a light source unit, a step of detecting a photoacoustic signal generated in the subject due to the irradiated light, and the detected photoacoustic Based on the step of detecting two or more peaks from the signal, the step of correcting the photoacoustic signal so that the two or more detected peaks have the same magnitude, and the corrected photoacoustic signal And a photoacoustic image generating method. A photoacoustic image generating method is provided.
本発明の光音響画像生成装置及び方法は、光音響信号からピークを検出し、検出したピークの大きさ（ピーク値）がほぼ同じ大きさとなるように光音響信号を補正する。このようにすることで、複数の箇所に分布する対象物について、各対象物からの光音響信号の差を小さくすることができ、光音響信号の信号強度や対象物の光照射位置側からの距離に依存せずに、対象物をできるだけ同じ大きさで表示することができる。 The photoacoustic image generation apparatus and method of the present invention detect a peak from a photoacoustic signal, and correct the photoacoustic signal so that the detected peak sizes (peak values) are substantially the same. By doing in this way, about the object distributed in a plurality of places, the difference of the photoacoustic signal from each object can be made small, and the signal intensity of the photoacoustic signal and the light irradiation position side of the object can be reduced. The object can be displayed with the same size as possible without depending on the distance.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の光音響画像生成装置を示す。光音響画像生成装置（光音響画像診断装置）１０は、超音波探触子（プローブ）１１、超音波ユニット１２、及び光源ユニット（レーザユニット）１３を備える。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a photoacoustic image generation apparatus according to a first embodiment of the present invention. The photoacoustic image generation apparatus (photoacoustic image diagnostic apparatus) 10 includes an ultrasonic probe (probe) 11, an ultrasonic unit 12, and a light source unit (laser unit) 13.
レーザユニット１３は、被検体に照射するレーザ光を生成する。レーザ光の波長は、観察対象物に応じて適宜設定すればよい。レーザユニット１３が出射するレーザ光は、例えば光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ１１まで導光され、プローブ１１から被検体に照射される。プローブ１１は、レーザユニット１３から出射した光が被検体に照射された後に、被検体内の光吸収体がレーザ光を吸収することで生じた超音波（光音響信号）を検出する。プローブ１１は、例えば一次元配列された複数の超音波振動子を有する。 The laser unit 13 generates laser light that irradiates the subject. What is necessary is just to set the wavelength of a laser beam suitably according to an observation target object. Laser light emitted from the laser unit 13 is guided to the probe 11 using light guide means such as an optical fiber, and is irradiated from the probe 11 to the subject. The probe 11 detects the ultrasonic wave (photoacoustic signal) generated by the light absorber in the subject absorbing the laser light after the light emitted from the laser unit 13 is irradiated on the subject. The probe 11 has, for example, a plurality of ultrasonic transducers arranged one-dimensionally.
超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、光音響画像再構成手段２４、ピーク検出手段２５、ピーク補正手段２６、検波・対数変換手段２７、光音響画像構築手段２８、トリガ制御回路２９、及び制御手段３０を有する。受信回路２１は、プローブ１１で検出された光音響信号を受信する。ＡＤ変換手段２２は、受信回路２１が受信した光音響信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換手段２２は、例えば、所定周波数のＡＤクロック信号に基づいて、所定のサンプリング周期で光音響信号をサンプリングする。受信メモリ２３は、ＡＤ変換手段２２でサンプリングされた光音響信号を記憶する。 The ultrasonic unit 12 includes a reception circuit 21, AD conversion means 22, reception memory 23, photoacoustic image reconstruction means 24, peak detection means 25, peak correction means 26, detection / logarithmic conversion means 27, and photoacoustic image construction means 28. A trigger control circuit 29 and a control means 30. The receiving circuit 21 receives the photoacoustic signal detected by the probe 11. The AD conversion means 22 converts the photoacoustic signal received by the receiving circuit 21 into a digital signal. For example, the AD conversion unit 22 samples the photoacoustic signal at a predetermined sampling period based on an AD clock signal having a predetermined frequency. The reception memory 23 stores the photoacoustic signal sampled by the AD conversion means 22.
光音響画像再構成手段２４は、受信メモリ２３から光音響信号を読み出し、プローブ１１の複数の超音波振動子で検出された光音響信号に基づいて、光音響画像の各ラインのデータを生成する。光音響画像再構成手段２４は、例えばプローブ１１の６４個の超音波振動子からのデータを、超音波振動子の位置に応じた遅延時間で加算し、１ライン分のデータを生成する（遅延加算法）。光音響画像再構成手段２４は、遅延加算法に代えて、ＣＢＰ法（Circular Back Projection）により再構成を行ってもよい。あるいは光音響画像再構成手段２４は、ハフ変換法又はフーリエ変換法を用いて再構成を行ってもよい。 The photoacoustic image reconstruction unit 24 reads out the photoacoustic signal from the reception memory 23 and generates data of each line of the photoacoustic image based on the photoacoustic signals detected by the plurality of ultrasonic transducers of the probe 11. . The photoacoustic image reconstruction means 24 adds, for example, data from 64 ultrasonic transducers of the probe 11 with a delay time corresponding to the position of the ultrasonic transducer, and generates data for one line (delay). Addition method). The photoacoustic image reconstruction means 24 may perform reconstruction by the CBP method (Circular Back Projection) instead of the delay addition method. Alternatively, the photoacoustic image reconstruction unit 24 may perform reconstruction using the Hough transform method or the Fourier transform method.
ピーク検出手段２５は、再構成された各ラインのデータ（光音響信号）からピークを検出する。ピーク検出手段２５は、例えば光音響信号の時間軸方向の変化をモニタし、時刻が進むに連れて光音響信号が増加し、その後減少していくときの信号の山の位置（光音響信号が極大値を取る時刻）をピーク位置として検出する。ピーク検出手段２５は、例えば光音響信号の時間微分が０になる時刻をピーク位置として検出する。 The peak detection means 25 detects a peak from the data (photoacoustic signal) of each reconfigured line. The peak detection unit 25 monitors, for example, changes in the time-axis direction of the photoacoustic signal, and as the time advances, the photoacoustic signal increases, and thereafter the peak position of the signal (the photoacoustic signal is reduced). The time at which the maximum value is taken) is detected as the peak position. The peak detection means 25 detects, for example, the time when the time differentiation of the photoacoustic signal becomes 0 as the peak position.
ピーク補正手段２６は、ピーク検出手段２５で検出された２以上のピーク位置における光音響信号の大きさ（ピーク値）が同じ大きさとなるように、光音響信号を補正する。ここで、ピーク補正手段２６は、各ピーク位置における光音響信号の大きさがほぼ同じ大きさになるように補正すればよく、厳密に同じ大きさになるように補正することまでは要しない。ピーク補正手段２６は、例えば検出されたピーク位置に対応する時刻の近傍（ピーク位置に対応する時刻を含む前後の所定範囲）の光音響信号を補正する。ピーク補正手段２６は、例えば各ピーク位置における光音響信号が、所定の大きさ（信号強度）となるように光音響信号を補正する。 The peak correcting unit 26 corrects the photoacoustic signal so that the magnitudes (peak values) of the photoacoustic signals at two or more peak positions detected by the peak detecting unit 25 are the same. Here, the peak correction unit 26 may correct the photoacoustic signal at each peak position so that the magnitudes of the photoacoustic signals are substantially the same, and does not need to correct it to be exactly the same. The peak correction unit 26 corrects, for example, a photoacoustic signal in the vicinity of a time corresponding to the detected peak position (a predetermined range before and after the time corresponding to the peak position). The peak correction unit 26 corrects the photoacoustic signal so that, for example, the photoacoustic signal at each peak position has a predetermined magnitude (signal intensity).
検波・対数変換手段２７は、ピークが補正された光音響信号（各ラインのデータ）の包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。光音響画像構築手段（光音響画像生成手段）２８は、対数変換が施された光音響信号に基づいて、光音響画像を生成する。光音響画像構築手段２８は、例えば光音響信号の大きさ（信号強度）が所定のしきい値以上となる部分を画像化する。例えば、光音響画像構築手段２８は、光音響信号の信号強度がしきい値よりも小さい部分は背景と同じ色（例えば黒）とし、しきい値以上の部分は所定の色（例えば白や赤）で、かつ、その階調値が光音響信号の大きさに従って変化するように、光音響画像における各画素の画素値を決定する。しきい値以上の部分について、信号強度と表示色とを関連付けるカラーマップを用意しておき、そのカラーマップを用いて、信号強度に応じて色を割り当てるようにしてもよい。 The detection / logarithm conversion means 27 obtains an envelope of the photoacoustic signal (data of each line) whose peak is corrected, and logarithmically transforms the obtained envelope. The photoacoustic image construction unit (photoacoustic image generation unit) 28 generates a photoacoustic image based on the photoacoustic signal subjected to logarithmic transformation. The photoacoustic image construction means 28 images, for example, a part where the magnitude (signal intensity) of the photoacoustic signal is equal to or greater than a predetermined threshold value. For example, the photoacoustic image construction means 28 sets the portion where the signal intensity of the photoacoustic signal is smaller than the threshold to the same color as the background (for example, black) and the portion above the threshold for a predetermined color (for example, white or red) ) And the pixel value of each pixel in the photoacoustic image is determined so that the gradation value changes according to the magnitude of the photoacoustic signal. A color map for associating the signal intensity with the display color may be prepared for a portion equal to or greater than the threshold value, and a color may be assigned according to the signal intensity using the color map.
制御手段３０は、超音波ユニット１２内の各部を制御する。トリガ制御回路２９は、光音響画像生成に際して、レーザユニット１３に光トリガ信号を送る。レーザユニット１３は、光トリガ信号を受けると、パルスレーザ光を出射する。トリガ制御回路２９は、被検体に対するレーザ光照射と同期して、ＡＤ変換手段２２にサンプリングトリガ信号を送る。ＡＤ変換手段２２は、サンプリングトリガ信号を受け取ると、光音響信号のサンプリングを開始する。 The control means 30 controls each part in the ultrasonic unit 12. The trigger control circuit 29 sends a light trigger signal to the laser unit 13 when generating the photoacoustic image. Upon receiving the optical trigger signal, the laser unit 13 emits pulsed laser light. The trigger control circuit 29 sends a sampling trigger signal to the AD conversion means 22 in synchronization with laser light irradiation on the subject. When the AD conversion means 22 receives the sampling trigger signal, it starts sampling the photoacoustic signal.
図２は、ピーク補正前の光音響信号を示す。横軸は時間軸を表し、縦軸は信号強度を表す。ピーク検出手段２５は、例えば信号波形の時間微分が０で、かつ時間微分が正から負へと変化する境界の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を、ピーク位置として検出する。時刻ｔ１からｔ４は、例えば血管が存在する部分に対応する。４つのピークの大きさを比較すると、最も浅い（光照射位置に近い側）の位置に対応する時刻ｔ１におけるピークの大きさが最も大きく、最も深い（光照射位置から遠い側）位置に対応する時刻ｔ４におけるピークの大きさが最も小さい。 FIG. 2 shows a photoacoustic signal before peak correction. The horizontal axis represents the time axis, and the vertical axis represents the signal intensity. The peak detection means 25 detects, for example, the times t1, t2, t3, and t4 of the boundaries where the time differentiation of the signal waveform is 0 and the time differentiation changes from positive to negative as peak positions. Times t1 to t4 correspond to, for example, a portion where a blood vessel exists. Comparing the sizes of the four peaks, the peak size at time t1 corresponding to the shallowest position (side closer to the light irradiation position) is the largest and corresponds to the deepest position (side far from the light irradiation position). The peak size at time t4 is the smallest.
図２において、時刻ｔ１がピーク位置となるピーク（部分信号波形）をピーク１、時刻ｔ２がピーク位置となるピークをピーク２とする。同様に、時刻ｔ３がピーク位置となるピークをピーク３、時刻ｔ４がピーク位置となるピークをピーク４とする。また、ピーク１の信号波形に対応した期間（ピーク期間）をＴ１、ピーク２の信号波形に対応した期間をＴ２、ピーク３の信号波形に対応した期間をＴ３、ピーク４の信号波形に対応した期間をＴ４とする。各ピーク期間は、信号レベルがバックグランドレベル（基準レベル）から変化し、ピーク位置を通り、再びバックグランドレベルに戻るまでの間の時間として定義できる。 In FIG. 2, a peak (partial signal waveform) having a peak position at time t <b> 1 is a peak 1 and a peak having a peak position at time t <b> 2 is a peak 2. Similarly, the peak at time t3 is the peak 3, and the peak at time t4 is the peak 4. Also, the period corresponding to the peak 1 signal waveform (peak period) is T1, the period corresponding to the peak 2 signal waveform is T2, the period corresponding to the peak 3 signal waveform is T3, and the peak 4 signal waveform is corresponding. The period is T4. Each peak period can be defined as the time between the signal level changing from the background level (reference level), passing through the peak position, and returning to the background level again.
ピーク４の大きさ（基準レベルとの差）をＩｍｉｎと定義し、光音響画像構築手段２８において、基準レベルから０．５×Ｉｍｉｎだけ大きい信号強度をしきい値として光音響画像を生成する場合を考える。この場合、浅い位置に対応するピーク１では、そのピーク値が大きいことから全体的に信号レベルが高く、光音響信号がしきい値以上となる部分の幅が広くなる。このため、血管が大きく描画されることになる。一方、深い位置に対応するピーク３やピーク４では、ピーク値が小さいことから、光音響信号がしきい値以上となる部分の幅が狭く、血管が小さく描画されることになる。このように、ピーク補正なしの場合、対象物の大きさが、光音響信号の信号強度や対象物の光照射位置側からの距離に依存して大きく変化する。 When the size of peak 4 (difference from the reference level) is defined as Imin, and the photoacoustic image construction means 28 generates a photoacoustic image using a signal intensity that is 0.5 × Imin higher than the reference level as a threshold value. think of. In this case, the peak 1 corresponding to the shallow position has a large peak value, so that the signal level is generally high, and the width of the portion where the photoacoustic signal is equal to or greater than the threshold value is widened. For this reason, the blood vessel is drawn large. On the other hand, the peak 3 or peak 4 corresponding to a deep position has a small peak value, so that the width of the portion where the photoacoustic signal is equal to or greater than the threshold is narrow, and the blood vessel is drawn small. As described above, in the case of no peak correction, the size of the object greatly varies depending on the signal intensity of the photoacoustic signal and the distance of the object from the light irradiation position side.
図３は、ピーク補正後の光音響信号を示す。ピーク補正手段２６は、例えば各ピークのピーク値が所定の信号強度（例えば１ａ．ｕ．）となるように光音響信号を補正する。所定の信号強度は、例えば補正前の各ピークのピーク値のうちの最大値とすることができる。ピーク補正手段２６は、例えば、ピーク１からピーク４に対応する光音響信号に、各ピーク位置における光音響信号の大きさと所定の信号強度との比に応じた係数を乗じることで、光音響信号のレベルをスケーリングする。このようにすることで、各ピークのピーク値を所定の信号強度（Ｉ）に揃えることができる。 FIG. 3 shows the photoacoustic signal after peak correction. The peak correction unit 26 corrects the photoacoustic signal so that the peak value of each peak becomes a predetermined signal intensity (for example, 1 a.u.), for example. The predetermined signal intensity can be, for example, the maximum value among the peak values of each peak before correction. For example, the peak correcting unit 26 multiplies the photoacoustic signal corresponding to the peak 1 to the peak 4 by a coefficient corresponding to the ratio between the magnitude of the photoacoustic signal at each peak position and a predetermined signal intensity. Scale the level. By doing in this way, the peak value of each peak can be aligned with predetermined signal intensity (I).
光音響画像構築手段２８において、基準レベルから所定の信号強度（Ｉ）×０．５だけ大きい信号強度をしきい値として光音響画像を生成する場合を考える。この場合、補正後の光音響信号では各ピークの高さが揃っていることから、各ピークにおける光音響信号がしきい値以上となる部分の幅は、ピーク補正前（図２）に比して変動が少ない。このため、ピーク補正前に比して、各血管の大きさの違いを小さくすることができ、対象物を、光音響信号の信号強度（初期音圧）や対象物の光照射位置側からの距離に依存せずに、ほぼ同じ大きさで表示することができる。 Consider a case where the photoacoustic image constructing unit 28 generates a photoacoustic image with a signal intensity that is larger than the reference level by a predetermined signal intensity (I) × 0.5 as a threshold value. In this case, since the height of each peak is uniform in the photoacoustic signal after correction, the width of the portion where the photoacoustic signal at each peak is equal to or greater than the threshold is compared with that before peak correction (FIG. 2). There is little fluctuation. For this reason, the difference in the size of each blood vessel can be reduced as compared with that before the peak correction, and the object is detected from the signal intensity (initial sound pressure) of the photoacoustic signal or the light irradiation position side of the object. It is possible to display almost the same size without depending on the distance.
図４は、動作手順を示す。トリガ制御回路２９は、レーザユニット１３に対して光トリガ信号を出力する。レーザユニット１３は、光トリガ信号を受けると、例えば図示しないフラッシュランプを点灯してレーザ励起を開始し、その後、ＱスイッチをＯＮにしてパルスレーザ光を出射する。レーザユニット１３から出射したパルスレーザ光は、例えばプローブ１１まで導光され、プローブ１１から被検体に照射される（ステップＳ１）。 FIG. 4 shows an operation procedure. The trigger control circuit 29 outputs an optical trigger signal to the laser unit 13. When the laser unit 13 receives the optical trigger signal, for example, a flash lamp (not shown) is turned on to start laser excitation, and then the Q switch is turned on to emit pulsed laser light. The pulse laser beam emitted from the laser unit 13 is guided to, for example, the probe 11 and irradiated from the probe 11 to the subject (step S1).
プローブ１１は、レーザ光の照射後、レーザ光の照射により被検体内で発生した光音響信号を検出する（ステップＳ２）。超音波ユニット１２の受信回路２１は、プローブ１１で検出された光音響信号を受信する。トリガ制御回路２９は、被検体に対する光照射のタイミングに合わせてＡＤ変換手段２２にサンプリングトリガ信号を送る。ＡＤ変換手段２２は、サンプリングトリガ信号を受けて光音響信号のサンプリングを開始し、光音響信号のサンプリングデータを受信メモリ２３に格納する。 The probe 11 detects the photoacoustic signal generated in the subject by the laser beam irradiation after the laser beam irradiation (step S2). The receiving circuit 21 of the ultrasonic unit 12 receives the photoacoustic signal detected by the probe 11. The trigger control circuit 29 sends a sampling trigger signal to the AD conversion means 22 in accordance with the timing of light irradiation on the subject. The AD conversion means 22 receives the sampling trigger signal, starts sampling of the photoacoustic signal, and stores the sampling data of the photoacoustic signal in the reception memory 23.
光音響画像再構成手段２４は、受信メモリ２３から光音響信号のサンプリングデータを読み出し、読み出した光音響信号のサンプリングデータに基づいて、光音響画像の各ラインのデータを生成する。ピーク検出手段２５は、光音響信号の各ラインのデータから２以上のピーク位置を検出する（ステップＳ３）。ピーク補正手段２６は、検出された２以上のピーク位置における光音響信号の信号強度がほぼ同じ値となるように、光音響信号の補正を行う（ステップＳ４）。 The photoacoustic image reconstruction unit 24 reads out the photoacoustic signal sampling data from the reception memory 23 and generates data of each line of the photoacoustic image based on the read out photoacoustic signal sampling data. The peak detection means 25 detects two or more peak positions from the data of each line of the photoacoustic signal (step S3). The peak correction unit 26 corrects the photoacoustic signal so that the signal intensities of the photoacoustic signal at the two or more detected peak positions have substantially the same value (step S4).
ピーク検出手段２５は、ステップＳ３において、検出したピーク位置の前後で、各ピークの信号波形に対応した期間を求めてもよい。ピーク検出手段２５は、例えば図２に示したピーク１からピーク４について、各ピークの信号波形に対応した期間Ｔ１からＴ４を求める。ピーク補正手段２６は、例えば各ピークの信号波形に対応した期間内の光音響信号に対して補正を行う。例えば、各ピークの信号強度を、検出されたピークのうちの最大値であるピーク１のピーク値に合わせるように補正を行う場合、ピーク補正手段２６は、ピーク１のピーク値とピーク２のピーク値との比を期間Ｔ２内の光音響信号に乗じることで、ピーク２の光音響信号の補正を行う。同様に、ピーク１のピーク値とピーク３のピーク値との比を期間Ｔ３内の光音響信号に乗じることでピーク３の補正を行い、ピーク１のピーク値とピーク４のピーク値との比を期間Ｔ４内の光音響信号に乗じることでピーク４の補正を行う。ピーク１は補正なしでよい。 In step S3, the peak detection unit 25 may obtain a period corresponding to the signal waveform of each peak before and after the detected peak position. For example, for the peak 1 to the peak 4 shown in FIG. 2, the peak detection means 25 obtains the periods T1 to T4 corresponding to the signal waveform of each peak. The peak correction unit 26 corrects, for example, a photoacoustic signal within a period corresponding to the signal waveform of each peak. For example, when correction is performed so that the signal intensity of each peak is matched with the peak value of peak 1, which is the maximum value of the detected peaks, the peak correction unit 26 is configured to use the peak value of peak 1 and the peak value of peak 2. The photoacoustic signal of peak 2 is corrected by multiplying the photoacoustic signal within the period T2 by the ratio with the value. Similarly, the ratio of the peak value of peak 1 to the peak value of peak 4 is corrected by multiplying the photoacoustic signal in period T3 by the ratio of the peak value of peak 1 to the peak value of peak 3 to correct peak 3. Is corrected for the peak 4 by multiplying the photoacoustic signal within the period T4. Peak 1 may be uncorrected.
検波・対数変換手段２７は、ピークが補正された光音響信号の包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。光音響画像構築手段２８は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、光音響画像を生成する（ステップＳ５）。光音響画像構築手段２８は、例えば補正後の光音響信号が所定のしきい値以上の部分を、光音響画像で画像化する。画像表示手段１４は、表示画面上に、生成された光音響画像を表示する（ステップＳ６）。 The detection / logarithm conversion means 27 obtains an envelope of the photoacoustic signal whose peak is corrected, and logarithmically transforms the obtained envelope. The photoacoustic image construction means 28 generates a photoacoustic image based on the data of each line subjected to logarithmic transformation (step S5). The photoacoustic image construction means 28 images, for example, a portion where the corrected photoacoustic signal is a predetermined threshold value or more with a photoacoustic image. The image display means 14 displays the generated photoacoustic image on the display screen (step S6).
本実施形態では、ピーク検出手段２５が光音響信号からピーク位置を検出し、ピーク補正手段２６が検出されたピーク位置における光音響信号がほぼ同じ大きさとなるように光音響信号を補正する。ピーク補正を行うことで、複数の箇所に分布する複数の対象物について、各対象物で発生した光音響信号の初期音圧が相互に異なるときでも、各対象物からの光音響信号の差を小さくすることができる。そのようなピーク補正した光音響信号に基づいて光音響画像を生成することで、光音響信号の信号強度（初期音圧）や対象物の光照射位置側からの距離に依存せずに、対象物をできるだけ同じ大きさで表示することができる。 In the present embodiment, the peak detection unit 25 detects the peak position from the photoacoustic signal, and the photoacoustic signal is corrected so that the photoacoustic signal at the peak position detected by the peak correction unit 26 has substantially the same magnitude. By performing peak correction, the difference in the photoacoustic signal from each object is obtained even when the initial sound pressures of the photoacoustic signals generated at each object are different from each other for a plurality of objects distributed in a plurality of locations. Can be small. By generating a photoacoustic image based on such a peak-corrected photoacoustic signal, the object does not depend on the signal intensity (initial sound pressure) of the photoacoustic signal or the distance from the light irradiation position side of the object. Objects can be displayed with the same size as possible.
続いて、本発明の第２実施形態を説明する。図５は、本発明の第２実施形態の光音響画像生成装置を示す。光音響画像生成装置１０ａは、図１に示す第１実施形態の光音響画像生成装置１０の構成に加えて、送信制御回路３３、データ分離手段３４、超音波画像再構成手段３５、検波・対数変換手段３６、超音波画像構築手段３７、及び画像合成手段３８を備える。本実施形態の光音響画像生成装置１０ａは、光音響画像に加えて、超音波画像の生成を行う点で、第１実施形態の光音響画像生成装置１０と相違する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a photoacoustic image generation apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition to the configuration of the photoacoustic image generation apparatus 10 of the first embodiment shown in FIG. 1, the photoacoustic image generation apparatus 10a includes a transmission control circuit 33, a data separation means 34, an ultrasonic image reconstruction means 35, a detection / logarithm. A conversion unit 36, an ultrasonic image construction unit 37, and an image synthesis unit 38 are provided. The photoacoustic image generation apparatus 10a of the present embodiment is different from the photoacoustic image generation apparatus 10 of the first embodiment in that an ultrasonic image is generated in addition to the photoacoustic image.
本実施形態では、プローブ１１は、光音響信号の検出に加えて、被検体に対する超音波の出力（送信）、及び送信した超音波に対する被検体からの反射超音波の検出（受信）を行う。トリガ制御回路２９は、超音波画像の生成時は、送信制御回路３３に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送る。送信制御回路３３は、トリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。プローブ１１は、超音波の送信後、被検体からの反射超音波を検出する。 In the present embodiment, in addition to detecting a photoacoustic signal, the probe 11 performs output (transmission) of ultrasonic waves to the subject and detection (reception) of reflected ultrasonic waves from the subject with respect to the transmitted ultrasonic waves. When generating an ultrasonic image, the trigger control circuit 29 sends an ultrasonic transmission trigger signal to the transmission control circuit 33 to instruct ultrasonic transmission. When receiving the trigger signal, the transmission control circuit 33 transmits an ultrasonic wave from the probe 11. The probe 11 detects the reflected ultrasonic wave from the subject after transmitting the ultrasonic wave.
プローブ１１が検出した反射超音波は、受信回路２１を介してＡＤ変換手段２２に入力される。トリガ制御回路２９は、超音波送信のタイミングに合わせてＡＤ変換手段２２にサンプリグトリガ信号を送り、反射超音波のサンプリングを開始させる。ＡＤ変換手段２２は、反射超音波のサンプリングデータを受信メモリ２３に格納する。光音響信号の検出（サンプリング）と、反射超音波の検出（サンプリング）とは、どちらを先に行ってもよい。 The reflected ultrasonic wave detected by the probe 11 is input to the AD conversion means 22 via the receiving circuit 21. The trigger control circuit 29 sends a sampling trigger signal to the AD conversion means 22 in synchronization with the timing of ultrasonic transmission to start sampling of reflected ultrasonic waves. The AD conversion means 22 stores the reflected ultrasound sampling data in the reception memory 23. Either detection (sampling) of the photoacoustic signal or detection (sampling) of the reflected ultrasonic wave may be performed first.
データ分離手段３４は、受信メモリ２３に格納された光音響信号のサンプリングデータと反射超音波のサンプリングデータとを分離する。データ分離手段３４は、分離した光音響信号のサンプリングデータを光音響画像再構成手段２４に入力する。光音響信号のピーク検出／補正を含む光音響画像の生成は、第１実施形態と同様である。データ分離手段３４は、分離した反射超音波のサンプリングデータを、超音波画像再構成手段３５に入力する。 The data separation unit 34 separates the photoacoustic signal sampling data and the reflected ultrasound sampling data stored in the reception memory 23. The data separation unit 34 inputs the sampling data of the separated photoacoustic signal to the photoacoustic image reconstruction unit 24. Generation of a photoacoustic image including peak detection / correction of a photoacoustic signal is the same as that in the first embodiment. The data separation unit 34 inputs the separated reflected ultrasound sampling data to the ultrasound image reconstruction unit 35.
超音波画像再構成手段３５は、プローブ１１の複数の超音波振動子で検出された反射超音波（そのサンプリングデータ）に基づいて、超音波画像の各ラインのデータを生成する。各ラインのデータの生成には、遅延加算法を用いることができる。検波・対数変換手段３６は、超音波画像再構成手段３５が出力する各ラインのデータの包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。 The ultrasonic image reconstruction unit 35 generates data of each line of the ultrasonic image based on the reflected ultrasonic waves (its sampling data) detected by the plural ultrasonic transducers of the probe 11. A delay addition method can be used to generate data for each line. The detection / logarithm conversion means 36 obtains the envelope of the data of each line output from the ultrasonic image reconstruction means 35 and logarithmically transforms the obtained envelope.
超音波画像構築手段３７は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、超音波画像を生成する。超音波画像再構成手段３５、検波・対数変換手段３６、及び超音波画像構築手段３７は、反射超音波に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段を構成する。画像合成手段３８は、光音響画像と超音波画像とを合成する。画像合成手段３８は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行う。合成された画像は、画像表示手段１４に表示される。画像合成を行わずに、画像表示手段１４に、光音響画像と超音波画像とを並べて表示し、或いは光音響画像と超音波画像とを切り替えてすることも可能である。 The ultrasonic image construction unit 37 generates an ultrasonic image based on the data of each line subjected to logarithmic transformation. The ultrasonic image reconstruction unit 35, the detection / logarithm conversion unit 36, and the ultrasonic image construction unit 37 constitute an ultrasonic image generation unit that generates an ultrasonic image based on the reflected ultrasonic waves. The image synthesizing unit 38 synthesizes the photoacoustic image and the ultrasonic image. The image composition unit 38 performs image composition by superimposing a photoacoustic image and an ultrasonic image, for example. The synthesized image is displayed on the image display means 14. It is also possible to display the photoacoustic image and the ultrasonic image side by side on the image display means 14 without performing image synthesis, or to switch between the photoacoustic image and the ultrasonic image.
本実施形態では、光音響画像生成装置は、光音響画像に加えて超音波画像を生成する。超音波画像を参照することで、光音響画像では画像化することができない部分を観察することができる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。 In the present embodiment, the photoacoustic image generation apparatus generates an ultrasonic image in addition to the photoacoustic image. By referring to the ultrasonic image, a portion that cannot be imaged in the photoacoustic image can be observed. Other effects are the same as those of the first embodiment.
なお、上記各実施形態では、光音響画像再構成手段２４で再構成された光音響信号に対してピーク検出／補正を行う例を説明したが、ピークの検出／補正を行う対象となる光音響信号は、再構成された光音響信号には限定されない。例えば、検波・対数変換手段２７で対数変換が施された光音響信号に対してピークの検出／補正を行ってもよい。 In each of the above embodiments, the example in which the peak detection / correction is performed on the photoacoustic signal reconstructed by the photoacoustic image reconstruction unit 24 has been described. However, the photoacoustic to be subjected to the peak detection / correction is described. The signal is not limited to a reconstructed photoacoustic signal. For example, peak detection / correction may be performed on the photoacoustic signal subjected to logarithmic conversion by the detection / logarithmic conversion means 27.
光音響画像構築手段２８は、ピーク補正がされた部分とピーク補正がされていない部分とが区別可能な態様で光音響画像を生成してもよい。光音響画像構築手段２８は、例えば補正前後の光音響信号の変化が所定のしきい値以下であるか否かを判断し、変化がしきい値よりも小さければ、その部分は補正なし或いは補正なしとみなせる部分であると判断する。一方、補正前後の変化がしきい値以上のときは、その部分は補正ありの部分であると判断する。補正前後の光音響信号の変化は、例えば補正前後の光音響信号の差や比で定義できる。例えば補正前後の光音響信号の比が０．８よりも小さいか又は１．２よりも大きいとき、その部分は補正ありの部分であると判断する。 The photoacoustic image construction means 28 may generate a photoacoustic image in such a manner that a portion subjected to peak correction and a portion not subjected to peak correction can be distinguished. For example, the photoacoustic image construction means 28 determines whether or not the change in the photoacoustic signal before and after correction is equal to or less than a predetermined threshold value. If the change is smaller than the threshold value, the portion is not corrected or corrected. Judge that it is a part that can be regarded as none. On the other hand, when the change before and after correction is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the portion is a portion with correction. The change in the photoacoustic signal before and after correction can be defined by, for example, the difference or ratio between the photoacoustic signals before and after correction. For example, when the ratio of the photoacoustic signals before and after correction is smaller than 0.8 or larger than 1.2, it is determined that the portion is a portion with correction.
光音響画像構築手段２８は、例えば補正ありの部分と補正なしの部分とで表示色を変えることで、光音響画像において両者を区別可能にする。例えば、補正なしの部分は赤色で表示されるようにし、補正ありの部分については青色で表示されるようにしてもよい。色で区別するのに代えて、補正ありの部分を矩形などの所定の図形で囲んでもよいし、補正ありの部分に対して所定形状のマーカを添付してもよい。そのようにすることで、ユーザは、光音響画像が表示されたモニタ画像上で、どの部分が補正された部分であるかを容易に認識できる。 The photoacoustic image construction means 28 makes it possible to distinguish the two in the photoacoustic image, for example, by changing the display color between the portion with correction and the portion without correction. For example, a portion without correction may be displayed in red, and a portion with correction may be displayed in blue. Instead of distinguishing by color, the corrected portion may be surrounded by a predetermined figure such as a rectangle, or a marker having a predetermined shape may be attached to the corrected portion. By doing so, the user can easily recognize which part is the corrected part on the monitor image on which the photoacoustic image is displayed.
また、光音響画像構築手段２８は、ピーク補正後の光音響信号に基づく光音響画像に加えて、ピーク補正前の光音響信号に基づく光音響画像を生成してもよい。光音響画像構築手段２８は、例えばピーク補正が行われた光音響信号に基づく光音響画像と、ピーク補正前の光音響信号に基づく光音響画像とを重畳する。或いは、光音響画像構築手段２８から２つの光音響画像を画像表示手段１４に出力し、画像表示手段１４に、補正後と補正前の光音響画像を並べて、或いは切り替えて表示させるようにしてもよい。なお、補正なし又は補正なしとみなせる部分は、ピーク補正前後の光音響画像で変化が少ないため、補正前の光音響信号に基づく光音響画像は、少なくとも補正ありの部分、すなわち補正前後の光音響信号の変化が所定のしきい値以上の部分について生成すればよい。 In addition to the photoacoustic image based on the photoacoustic signal after peak correction, the photoacoustic image construction unit 28 may generate a photoacoustic image based on the photoacoustic signal before peak correction. For example, the photoacoustic image construction unit 28 superimposes a photoacoustic image based on the photoacoustic signal on which peak correction has been performed and a photoacoustic image based on the photoacoustic signal before peak correction. Alternatively, two photoacoustic images may be output from the photoacoustic image construction unit 28 to the image display unit 14, and the corrected and uncorrected photoacoustic images may be displayed side by side or switched on the image display unit 14. Good. Note that the portion that can be regarded as uncorrected or uncorrected has little change in the photoacoustic image before and after the peak correction, so the photoacoustic image based on the photoacoustic signal before the correction is at least the corrected portion, that is, the photoacoustic image before and after the correction. What is necessary is just to produce | generate about the part whose change of a signal is beyond a predetermined threshold value.
図６（ａ）〜（ｃ）は、光音響画像の一部を示す。図６（ａ）は、ピーク補正なしの光音響信号に基づく光音響画像の一部を示している。深部側で光音響信号のレベルが低下することに起因して（図２参照）、深さ方向にならぶ２つの血管のうち深部側の血管が浅い側の血管に比して細く描画されている。図６（ｂ）は、ピーク補正後の光音響信号に基づく光音響画像の一部を示している。ピーク補正（図３参照）を行うことで、図６（ａ）では細い血管として表示されていた深部側の血管が、浅い側の血管とほぼ同じ太さで描画できている。このとき、浅い側の血管（ピーク補正なし）と、深部側の血管（ピーク補正あり）とで色を変えるなどして、両者を区別可能にすることで、どの部分が補正された部分であるのかが容易に判別できる。更に、図６（ｃ）に示すように、ピーク補正なしの光音響信号に基づく光音響画像（図６（ａ））とピーク補正ありの光音響信号に基づく光音響画像（図６（ｂ））とを重ねて表示することで、どの部分が補正された箇所であるのかだけでなく、どのように補正されたかを容易に認識することができるようになる。 6A to 6C show a part of the photoacoustic image. FIG. 6A shows a part of a photoacoustic image based on a photoacoustic signal without peak correction. Due to the lower level of the photoacoustic signal on the deep side (see FIG. 2), the blood vessel on the deep side of the two blood vessels in the depth direction is drawn thinner than the blood vessel on the shallow side. . FIG. 6B shows a part of the photoacoustic image based on the photoacoustic signal after peak correction. By performing the peak correction (see FIG. 3), the blood vessel on the deep side, which is displayed as a thin blood vessel in FIG. 6A, can be drawn with substantially the same thickness as the blood vessel on the shallow side. At this time, by changing the color of the blood vessel on the shallow side (without peak correction) and the blood vessel on the deep side (with peak correction) so that they can be distinguished, which part is the corrected part Can be easily determined. Further, as shown in FIG. 6C, a photoacoustic image based on the photoacoustic signal without peak correction (FIG. 6A) and a photoacoustic image based on the photoacoustic signal with peak correction (FIG. 6B). ) Are displayed in an overlapping manner, it is possible to easily recognize not only which part is the corrected part but also how it is corrected.
上記各実施形態では、ピーク補正手段２６により光音響信号の補正を行って光音響画像の生成を行う例について示したが、ピーク補正手段２６を用いずに、光音響画像構築手段２８においてピークごとに異なるしきい値を用いて画像化を行うことも可能である。光音響画像構築手段２８は、各ピークに対し、例えば各ピークにおける信号波形のピーク強度（ピーク値）に応じたしきい値を用いる。例えば図２におけるピーク１についてはそのピーク値の半分をしきい値とし、ピーク２についてはそのピーク値の半分をしきい値とし、ピーク３についてはそのピーク値の半分をしきい値とし、ピーク４についてはそのピーク値の半分をしきい値とし、光音響信号がピークごとのしきい値を超える部分を画像化してもよい。このようにした場合も、各ピークにおける光音響信号がしきい値以上となる部分の幅の変動を、全てのピークに対して共通のしきい値（例えば０．５×Ｉｍｉｎ）を用いる場合に比して抑えることができ、対象物を、光音響信号の信号強度（初期音圧）や対象物の光照射位置側からの距離に依存せずに、ほぼ同じ大きさで表示することができるという効果が得られる。 In each of the above embodiments, an example in which the photoacoustic signal is generated by correcting the photoacoustic signal by the peak correcting unit 26 has been described, but the peak correcting unit 26 is not used, and the photoacoustic image constructing unit 28 sets each peak. It is also possible to perform imaging using different threshold values. The photoacoustic image construction means 28 uses a threshold value corresponding to the peak intensity (peak value) of the signal waveform at each peak, for example. For example, for peak 1 in FIG. 2, half of the peak value is set as a threshold, for peak 2, half of the peak value is set as a threshold, and for peak 3, half of the peak value is set as a threshold. For 4, the half of the peak value may be used as a threshold value, and the portion where the photoacoustic signal exceeds the threshold value for each peak may be imaged. Even in this case, the width variation of the portion where the photoacoustic signal at each peak is equal to or greater than the threshold value is used when a common threshold value (for example, 0.5 × Imin) is used for all peaks. The object can be displayed in almost the same size without depending on the signal intensity (initial sound pressure) of the photoacoustic signal and the distance from the light irradiation position side of the object. The effect is obtained.
ピーク補正手段２６は、ピーク検出手段２５で検出された２以上のピーク位置を結ぶ光音響信号の包絡線に基づく係数を光音響信号に乗じることで光音響信号を補正してもよい。図７に、光音響信号と包絡線を示す。ピーク補正手段２６は、例えば各ピークのピーク値が１ａ．ｕ．となるように光音響信号を補正する場合、各時刻における包絡線の値の逆数（バックグランドレベルとの差の逆数）を各時刻の補正係数として、各時刻の光音響信号に対応する時刻の補正係数を乗じることで光音響信号を補正する。例えば一度求めた包絡線を記憶しておき、同じ場所で次に光音響画像の生成を行うときはピーク検出を省略して、記憶しておいた包絡線に基づいて光音響信号の補正を行うようにしてもよい。 The peak correction unit 26 may correct the photoacoustic signal by multiplying the photoacoustic signal by a coefficient based on the envelope of the photoacoustic signal connecting two or more peak positions detected by the peak detection unit 25. FIG. 7 shows a photoacoustic signal and an envelope. For example, the peak correction means 26 has a peak value of 1a. u. When the photoacoustic signal is corrected so that the reciprocal of the envelope value at each time (the reciprocal of the difference from the background level) is the correction coefficient for each time, the time of the time corresponding to the photoacoustic signal at each time The photoacoustic signal is corrected by multiplying the correction coefficient. For example, the envelope curve obtained once is stored, and when the next generation of the photoacoustic image is performed at the same location, the peak detection is omitted and the photoacoustic signal is corrected based on the stored envelope curve. You may do it.
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の光音響画像生成装置及び方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。 Although the present invention has been described based on the preferred embodiment, the photoacoustic image generation apparatus and method of the present invention are not limited to the above embodiment, and various modifications can be made from the configuration of the above embodiment. Further, modifications and changes are also included in the scope of the present invention.
１０：光音響画像生成装置（光音響画像診断装置）
１１：プローブ
１２：超音波ユニット
１３：レーザユニット
１４：画像表示手段
２１：受信回路
２２：ＡＤ変換手段
２３：受信メモリ
２４：画像再構成手段
２５：ピーク検出手段
２６：ピーク補正手段
２５：検波・対数変換手段
２８：画像構築手段
２９：トリガ制御回路
３０：制御手段
３３：送信制御回路
３４：データ分離手段
３５：超音波画像再構成手段
３６：検波・対数変換手段
３７：超音波画像構築手段
３８：画像合成手段
10: Photoacoustic image generation apparatus (photoacoustic image diagnostic apparatus)
11: probe 12: ultrasonic unit 13: laser unit 14: image display means 21: receiving circuit 22: AD conversion means 23: reception memory 24: image reconstruction means 25: peak detection means 26: peak correction means 25: detection Logarithmic conversion means 28: Image construction means 29: Trigger control circuit 30: Control means 33: Transmission control circuit 34: Data separation means 35: Ultrasound image reconstruction means 36: Detection / logarithm conversion means 37: Ultrasound image construction means 38 : Image composition means
Claims (13)
前記光源ユニットから出射した光が被検体に照射された後に、被検体内で発生した光音響信号を検出する超音波プローブと、
前記検出された光音響信号から２以上のピーク位置を検出するピーク検出手段と、
前記検出された２以上のピーク位置における光音響信号の大きさが同じ大きさとなるように前記光音響信号を補正するピーク補正手段と、
前記補正された光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成手段とを備え、
前記ピーク補正手段が、前記検出された２以上のピーク位置を結ぶ光音響信号の包絡線に基づく係数を前記光音響信号に乗じることで前記光音響信号を補正するものであることを特徴とする光音響画像生成装置。 A light source unit that emits light to be irradiated to the subject;
An ultrasonic probe for detecting a photoacoustic signal generated in the subject after the light emitted from the light source unit is irradiated on the subject;
Peak detection means for detecting two or more peak positions from the detected photoacoustic signal;
Peak correcting means for correcting the photoacoustic signal so that the magnitudes of the photoacoustic signal at the two or more detected peak positions have the same magnitude;
Photoacoustic image generation means for generating a photoacoustic image based on the corrected photoacoustic signal,
The peak correction means corrects the photoacoustic signal by multiplying the photoacoustic signal by a coefficient based on an envelope of the photoacoustic signal connecting the detected two or more peak positions. Photoacoustic image generation apparatus.
前記光源ユニットから出射した光が被検体に照射された後に、被検体内で発生した光音響信号を検出する超音波プローブと、
前記検出された光音響信号から２以上のピーク位置を検出するピーク検出手段と、
前記検出された２以上のピーク位置における光音響信号の大きさが同じ大きさとなるように前記光音響信号を補正するピーク補正手段と、
前記補正された光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成手段とを備え、
前記光音響画像生成手段が、前記補正前後の光音響信号の変化が所定のしきい値以上の部分と、前記変化がしきい値よりも小さい部分とが区別可能な態様で光音響画像を生成するものであることを特徴とする光音響画像生成装置。 A light source unit that emits light to be irradiated to the subject;
An ultrasonic probe for detecting a photoacoustic signal generated in the subject after the light emitted from the light source unit is irradiated on the subject;
Peak detection means for detecting two or more peak positions from the detected photoacoustic signal;
Peak correcting means for correcting the photoacoustic signal so that the magnitudes of the photoacoustic signal at the two or more detected peak positions have the same magnitude;
Photoacoustic image generation means for generating a photoacoustic image based on the corrected photoacoustic signal,
The photoacoustic image generation means generates a photoacoustic image in such a manner that a portion where the change in the photoacoustic signal before and after the correction is greater than or equal to a predetermined threshold can be distinguished from a portion where the change is smaller than the threshold. photoacoustic image generating apparatus you characterized in that the.
前記検出された反射超音波に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、
前記光音響画像と前記超音波画像とを合成する画像合成手段とを更に備えることを特徴とする請求項１から１０何れか１項に光音響画像生成装置。 The ultrasonic probe further transmits ultrasonic waves to the subject, detects reflected ultrasonic waves with respect to the transmitted ultrasonic waves,
Ultrasonic image generating means for generating an ultrasonic image based on the detected reflected ultrasonic waves;
The photoacoustic image generation apparatus according to any one of claims 1 to 10 , further comprising image synthesis means for synthesizing the photoacoustic image and the ultrasonic image.
前記照射された光に起因して被検体内で発生した光音響信号を検出するステップと、
前記検出された光音響信号から２以上のピークを検出するステップと、
前記検出された２以上のピークの大きさが同じ大きさとなるように前記光音響信号を補正するステップと、
前記補正された光音響信号に基づいて光音響画像を生成するステップとを有し、
前記補正するステップにおいて、前記検出された２以上のピーク位置を結ぶ光音響信号の包絡線に基づく係数を前記光音響信号に乗じることで前記光音響信号を補正することを特徴とする光音響画像生成方法。 Irradiating the subject with light from the light source unit;
Detecting a photoacoustic signal generated in the subject due to the irradiated light;
Detecting two or more peaks from the detected photoacoustic signal;
Correcting the photoacoustic signal so that the two or more detected peaks have the same magnitude;
Generating a photoacoustic image based on the corrected photoacoustic signal,
In the correcting step, the photoacoustic signal is corrected by multiplying the photoacoustic signal by a coefficient based on an envelope of the photoacoustic signal connecting the detected two or more peak positions. Generation method.
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