JP6475175B2 - Photoacoustic image generation apparatus, system, and method - Google Patents

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Description

本発明は、光音響画像生成装置、システム、及び方法に関し、更に詳しくは、被検体内の光吸収体が光を吸収することで発生した光音響波の検出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、システム、及び方法に関する。   The present invention relates to a photoacoustic image generation apparatus, system, and method, and more specifically, generates a photoacoustic image based on a detection signal of a photoacoustic wave generated when a light absorber in a subject absorbs light. The present invention relates to a photoacoustic image generation apparatus, system, and 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が用いられる。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超音波を受信し、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. The reflected ultrasound is received by the ultrasound probe, and the internal state can be imaged by calculating the distance based on the time it takes for the reflected ultrasound to return to the ultrasound probe. .

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、パルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、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(光音響波)が発生する。この光音響波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、光音響波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. Inside the living body, the living tissue absorbs the energy of the pulsed laser light, and ultrasonic waves (photoacoustic waves) are generated by adiabatic expansion due to the energy. By detecting this photoacoustic wave with an ultrasonic probe or the like and constructing a photoacoustic image based on the detection signal, in vivo visualization based on the photoacoustic wave is possible.

ここで、反射超音波及び光音響波は被検体内を伝搬する際に減衰が生じるため、被検体の深部において発生した反射超音波及び光音響波の検出信号の強度は弱くなる。被検体内を進行する反射超音波及び光音響波の減衰を補償するための処理として、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(Sensitivity Time Control)処理が知られている。STCは、TGC(Time Gain Control)とも呼ばれる。   Here, since the reflected ultrasonic wave and the photoacoustic wave are attenuated when propagating in the subject, the intensity of the detection signal of the reflected ultrasonic wave and the photoacoustic wave generated in the deep part of the subject becomes weak. STC (Sensitivity Time) in which the gain (sensitivity) of an amplifier that amplifies a detection signal is changed according to time (depth) as processing for compensating for attenuation of reflected ultrasonic waves and photoacoustic waves traveling in the subject. Control) processing is known. STC is also called TGC (Time Gain Control).

超音波画像と光音響画像との双方を生成する装置におけるSTC処理が特許文献1に開示されている。特許文献1に記載の装置では、光を照射された被検体から発生してプローブが受信した光音響波を用いて第1の画像を生成する。また、被検体に送信され被検体の内部で反射したのちにプローブが受信した超音波を用いて第2の画像を生成する。第1の補正手段は、第1の画像の輝度を深さ方向の位置に応じたゲインで補正する。第2の補正手段は、第1の補正手段とは独立に、第2の画像の輝度を深さ方向の位置に応じたゲインで補正する。特許文献1には、光音響画像と超音波画像とで、各々独立した輝度補正手段を設けることで、それぞれの測定原理に基づく減衰特性に依存せずに、ユーザが観察しやすいように輝度補正を行うことができると記載されている。   Patent Document 1 discloses STC processing in an apparatus that generates both an ultrasonic image and a photoacoustic image. In the apparatus described in Patent Literature 1, a first image is generated using a photoacoustic wave generated from a subject irradiated with light and received by a probe. In addition, a second image is generated by using the ultrasonic wave received by the probe after being transmitted to the subject and reflected inside the subject. The first correction unit corrects the luminance of the first image with a gain corresponding to the position in the depth direction. The second correction unit corrects the luminance of the second image with a gain corresponding to the position in the depth direction independently of the first correction unit. In Patent Document 1, by providing independent brightness correction means for the photoacoustic image and the ultrasonic image, the brightness correction is performed so that the user can easily observe without depending on the attenuation characteristics based on the respective measurement principles. It is described that can be performed.

特開2004−163257号公報JP 2004-163257 A

特許文献1では、光音響波と超音波とでは、それぞれの測定原理が有する減衰特性の違いによる深さ方向の画像特性の違いが潜在するため、それぞれ独立に補正制御を行っている。このため、測定深度に依存せずに均一な輝度レベルを有する超音波画像を得るために、超音波画像に対して深さとゲインの関係が調整されたとしても、光音響画像に対する深さとゲインの関係は、超音波画像に対するそれとは独立に維持される。光音響画像において測定深度によらずに均一な輝度レベルを有する画像を得るためには、別途、光音響画像に対する深さとゲインの関係を調整する必要があった。したがって、医師などの画像の観察者は、光音響画像と超音波画像との双方に対して深さとゲインとの関係の調整を実施しなくてはならず、手間がかかった。   In Japanese Patent Laid-Open No. 2004-260260, the photoacoustic wave and the ultrasonic wave have a difference in image characteristics in the depth direction due to a difference in attenuation characteristics of the respective measurement principles, and thus correction control is performed independently. For this reason, in order to obtain an ultrasonic image having a uniform luminance level regardless of the measurement depth, even if the relationship between the depth and the gain is adjusted with respect to the ultrasonic image, the depth and the gain with respect to the photoacoustic image are adjusted. The relationship is maintained independently of that for the ultrasound image. In order to obtain an image having a uniform luminance level regardless of the measurement depth in the photoacoustic image, it is necessary to separately adjust the relationship between the depth and the gain with respect to the photoacoustic image. Therefore, an observer of the image such as a doctor has to adjust the relationship between the depth and the gain for both the photoacoustic image and the ultrasonic image, which is troublesome.

本発明は、上記事情に鑑み、光音響画像と超音波画像との双方を表示する場合に、STC処理における深さとゲインとの関係の調整の手間を抑制可能な光音響画像生成装置、システム、及び方法を提供する。   In view of the above circumstances, the present invention provides a photoacoustic image generation apparatus, system, and the like that can suppress the trouble of adjusting the relationship between depth and gain in STC processing when both a photoacoustic image and an ultrasonic image are displayed. And a method.

上記目的を達成するために、本発明は、被検体内に送信された音響波に対する反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成部と、光源から出射した光を被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成部と、反射音響波画像生成部に入力される反射音響波の検出信号、及び反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第1のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第1の増幅部と、光音響画像生成部に入力される光音響波の検出信号、及び光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第2のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第2の増幅部と、第1のゲイン定義情報に基づいて第2のゲイン定義情報を計算するゲイン計算部とを備え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 reflected acoustic wave image generation unit that generates a reflected acoustic wave image based on a detection signal of a reflected acoustic wave with respect to an acoustic wave transmitted into a subject, and a light emitted from a light source. A photoacoustic image generation unit that generates a photoacoustic image based on a photoacoustic wave detection signal generated due to absorption of light by a light absorber in the subject, and a reflected acoustic wave image generation unit. In accordance with first gain definition information that defines a correspondence relationship between each of a plurality of positions in the depth direction and a gain at each position, at least one of the reflected acoustic wave detection signal and the signal value of the reflected acoustic wave image. At least one of a first amplification unit that amplifies with a gain according to a position in the depth direction, a photoacoustic wave detection signal input to the photoacoustic image generation unit, and a signal value of the photoacoustic image is output to a plurality of depths. With each position A second amplifying unit that amplifies with a gain according to a position in the depth direction according to second gain definition information that defines a correspondence relationship with a gain at the position; and a second gain based on the first gain definition information There is provided a photoacoustic image generation apparatus including a gain calculation unit that calculates definition information.

本発明の光音響画像生成装置は、第1のゲイン定義情報を決定するゲイン決定部を更に有することが好ましい。   It is preferable that the photoacoustic image generation apparatus of the present invention further includes a gain determination unit that determines the first gain definition information.

本発明の光音響画像生成装置は、ユーザ操作に応じて第1のゲイン定義情報を変化させるためのゲイン操作部を更に有することが好ましい。ゲイン決定部は、ゲイン操作部の操作に応じて第1のゲイン定義情報を決定することが好ましい。   It is preferable that the photoacoustic image generation apparatus of the present invention further includes a gain operation unit for changing the first gain definition information in accordance with a user operation. The gain determination unit preferably determines the first gain definition information according to the operation of the gain operation unit.

本発明の光音響画像生成装置では、ゲイン操作部は第1のゲイン定義情報における深さ方向の各位置に対応した複数のゲイン変更用のつまみを有することが好ましい。ゲイン決定部は各つまみの操作量に応じて深さ方向の各位置におけるゲインを決定することも好ましい。   In the photoacoustic image generating apparatus of the present invention, it is preferable that the gain operation unit has a plurality of gain changing knobs corresponding to respective positions in the depth direction in the first gain definition information. It is also preferable that the gain determination unit determines the gain at each position in the depth direction according to the operation amount of each knob.

本発明の光音響画像生成装置では、ゲイン決定部は、第1のゲイン定義情報を複数記憶しており、それら複数の第1のゲイン定義情報の中から、ユーザ操作に従って、第1の増幅部で用いられる第1のゲイン定義情報を選択することとしてもよい。   In the photoacoustic image generation device of the present invention, the gain determination unit stores a plurality of first gain definition information, and the first amplification unit is selected from the plurality of first gain definition information according to a user operation. The first gain definition information used in step 1 may be selected.

本発明の光音響画像生成装置では、ゲイン決定部は、反射音響波の検出信号に基づいて第1のゲイン定義情報を決定してもよい。   In the photoacoustic image generation apparatus of the present invention, the gain determination unit may determine the first gain definition information based on the detection signal of the reflected acoustic wave.

本発明の光音響画像生成装置では、ゲイン計算部は、第1のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに変換係数を乗じたゲインを、第2のゲイン定義情報で定義されるゲインとして計算してもよい。   In the photoacoustic image generation device of the present invention, the gain calculation unit obtains a gain defined by the second gain definition information by multiplying a gain at each position in the depth direction by the conversion coefficient in the first gain definition information. May be calculated as

上記の変換係数はあらかじめ設定されていてもよい。   The conversion coefficient may be set in advance.

ゲイン計算部は、上記の変換係数を光音響波の受信周波数及び反射音響波の受信周波数に基づいて決定してもよい。   The gain calculation unit may determine the conversion coefficient based on the reception frequency of the photoacoustic wave and the reception frequency of the reflected acoustic wave.

本発明の光音響画像生成装置は、光音響波の検出信号と反射音響波の検出信号とを比較し、変換係数を決定する係数決定部を更に有する構成であってもよい。   The photoacoustic image generation apparatus of the present invention may be configured to further include a coefficient determination unit that compares the detection signal of the photoacoustic wave and the detection signal of the reflected acoustic wave and determines a conversion coefficient.

本発明の光音響画像生成装置では、係数決定部は、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれで、光音響波の検出信号と反射音響波の検出信号とを比較し、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれに対して変換係数を決定してもよい。その場合、ゲイン計算部は、第1のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに、各位置が属する深さ方向の位置の範囲に対して決定された変換係数を乗じることが好ましい。   In the photoacoustic image generation device of the present invention, the coefficient determination unit compares the detection signal of the photoacoustic wave and the detection signal of the reflected acoustic wave in each of the range of positions in the depth direction, and determines the plurality of depths. A transform coefficient may be determined for each of the range of directional positions. In that case, the gain calculation unit preferably multiplies the gain at each position in the depth direction in the first gain definition information by a conversion coefficient determined for the range of positions in the depth direction to which each position belongs.

本発明は、また、光源と、被検体内に音響波を送信する音響波送信部と、光源から出射した光を被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波、及び音響波送信部から送信された音響波に対する反射音響波を検出する音響波受信部と、反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成部と、光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成部と、反射音響波画像生成部に入力される反射音響波の検出信号、及び反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第1のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第1の増幅部と、光音響画像生成部に入力される光音響波の検出信号、及び光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第2のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第2の増幅部と、第1のゲイン定義情報に基づいて第2のゲイン定義情報を計算するゲイン計算部とを備える光音響画像生成システムを提供する。   The present invention also provides a photoacoustic wave generated due to a light source, an acoustic wave transmitting unit that transmits an acoustic wave in the subject, and a light absorber in the subject absorbing light emitted from the light source. And an acoustic wave receiving unit that detects a reflected acoustic wave with respect to the acoustic wave transmitted from the acoustic wave transmitting unit, a reflected acoustic wave image generating unit that generates a reflected acoustic wave image based on a detection signal of the reflected acoustic wave, and light At least one of a photoacoustic image generation unit that generates a photoacoustic image based on an acoustic wave detection signal, a reflected acoustic wave detection signal input to the reflected acoustic wave image generation unit, and a signal value of the reflected acoustic wave image A first amplifying section that amplifies with a gain according to a position in the depth direction according to first gain definition information that defines a correspondence relationship between each of the positions in the depth direction and the gain at each position; Photoacoustic wave input to the acoustic image generator At least one of the detection signal and the signal value of the photoacoustic image is moved to the position in the depth direction according to the second gain definition information that defines the correspondence between each of the positions in the depth direction and the gain at each position. There is provided a photoacoustic image generation system including a second amplification unit that amplifies with a corresponding gain and a gain calculation unit that calculates second gain definition information based on the first gain definition information.

本発明は、更に、被検体内に送信された音響波に対する反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成するステップと、光源から出射した光を被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成するステップと、反射音響波画像の生成に用いられる反射音響波の検出信号、及び反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第1のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅するステップと、光音響画像の生成に用いられる光音響波の検出信号、及び光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第2のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅するステップと、第1のゲイン定義情報に基づいて第2のゲイン定義情報を計算するステップとを有する光音響画像生成方法を提供する。   The present invention further includes a step of generating a reflected acoustic wave image based on a detection signal of a reflected acoustic wave with respect to an acoustic wave transmitted into the subject, and a light absorber in the subject absorbs light emitted from the light source. A step of generating a photoacoustic image based on a photoacoustic wave detection signal generated due to the detection, a reflected acoustic wave detection signal used for generating a reflected acoustic wave image, and a signal value of the reflected acoustic wave image At least one of the plurality of positions in the depth direction and a gain corresponding to the position in the depth direction according to first gain definition information that defines a correspondence relationship between each of the positions in the depth direction and the gain at each position; A photo-acoustic wave detection signal used for generating an acoustic image and / or a signal value of the photoacoustic image is defined by defining a correspondence relationship between each of a plurality of positions in the depth direction and a gain at each position. A photoacoustic image generation method comprising: amplifying with a gain according to a position in the depth direction according to the gain definition information; and calculating second gain definition information based on the first gain definition information To do.

本発明の光音響画像生成装置、システム、及び方法は、光音響画像と超音波画像との双方を表示する場合に、STC処理における深さとゲインとの関係の調整の手間を抑制することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The photoacoustic image generation apparatus, system, and method of the present invention can reduce the effort of adjusting the relationship between depth and gain in STC processing when displaying both a photoacoustic image and an ultrasonic image. .

本発明の第1実施形態に係る光音響画像生成システムを示すブロック図。1 is a block diagram showing a photoacoustic image generation system according to a first embodiment of the present invention. 超音波ユニット内の一部の詳細な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the one part detailed structure in an ultrasonic unit. ゲイン操作部の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of a gain operation part. 超音波画像信号の増幅に用いられるゲインカーブを示すグラフ。The graph which shows the gain curve used for amplification of an ultrasonic image signal. 音響波の減衰特性を示すグラフ。The graph which shows the attenuation characteristic of an acoustic wave. 光音響画像信号の増幅に用いられるゲインカーブを示すグラフ。The graph which shows the gain curve used for amplification of a photoacoustic image signal. 動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows an operation | movement procedure. ゲイン操作前の超音波画像及び光音響画像を示す図。The figure which shows the ultrasonic image and photoacoustic image before gain operation. ゲイン操作後の超音波画像光音響画像を示す図。The figure which shows the ultrasonic image photoacoustic image after gain operation. 本発明の第2実施形態に係る光音響画像生成装置の一部を示すブロック図。The block diagram which shows a part of photoacoustic image generating apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態における動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement procedure in 2nd Embodiment. 超音波画像信号に基づく第1のゲイン定義情報決定の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the 1st gain definition information determination based on an ultrasonic image signal. 本発明の第3実施形態に係る光音響画像生成装置の一部を示すブロック図。The block diagram which shows a part of photoacoustic image generating apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 音響波の減衰特性を示すグラフ。The graph which shows the attenuation characteristic of an acoustic wave.

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実施形態に係る光音響画像生成システムを示す。光音響画像生成システム10は、プローブ(超音波探触子)11、超音波ユニット12、及びレーザユニット13を含む。なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものではなく、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いてもよい。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a photoacoustic image generation system according to the first embodiment of the present invention. The photoacoustic image generation system 10 includes a probe (ultrasonic probe) 11, an ultrasonic unit 12, and a laser unit 13. In the embodiment of the present invention, an ultrasonic wave is used as an acoustic wave. However, the ultrasonic wave is not limited to an ultrasonic wave, and is audible as long as an appropriate frequency is selected according to a test object, measurement conditions, and the like. An acoustic wave having a frequency may be used.

レーザユニット13は、光源であり、測定光を出射する。レーザユニット13から出射した測定光は、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から被検体に向けて出射される。レーザユニット13は、例えばYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)やアレキサンドライトなどを用いた固体レーザ光源である。レーザユニット13は、例えば励起光源であるフラッシュランプと、レーザをパルス発振させるためのQスイッチとを含む。レーザユニット13における光源のタイプは特に限定されず、レーザユニット13が、レーザダイオード光源(半導体レーザ光源)であってもよいし、或いはレーザダイオード光源を種光源とする光増幅型レーザ光源であってもよい。レーザ光源以外の光源を用いてもよい。   The laser unit 13 is a light source and emits measurement light. The measurement light emitted from the laser unit 13 is guided to the probe 11 using light guide means such as an optical fiber, and is emitted from the probe 11 toward the subject. The laser unit 13 is a solid-state laser light source using, for example, YAG (yttrium / aluminum / garnet) or alexandrite. The laser unit 13 includes, for example, a flash lamp that is an excitation light source, and a Q switch for causing the laser to oscillate. The type of light source in the laser unit 13 is not particularly limited, and the laser unit 13 may be a laser diode light source (semiconductor laser light source), or an optically amplified laser light source using a laser diode light source as a seed light source. Also good. A light source other than the laser light source may be used.

レーザユニット13が出射するレーザ光の波長は、計測の対象となる被検体内の物質の光吸収特性によって適宜決定される。例えば計測対象が生体内のヘモグロビンである場合(つまり、血管を撮像する場合)には、レーザ光の波長は近赤外波長域に属する波長であることが好ましい。近赤外波長域とはおよそ700〜850nmの波長域を意味する。レーザユニット13は、単波長のレーザ光を出射するものであってもよいし、複数の波長のレーザ光を出射可能なものであってもよい。レーザユニット13は、複数波長のレーザ光を出射可能である場合は、複数の波長のレーザ光を同時に出射してもよいし、複数の波長のレーザ光を切り替えて出射してもよい。   The wavelength of the laser light emitted from the laser unit 13 is appropriately determined according to the light absorption characteristics of the substance in the subject to be measured. For example, when the measurement target is hemoglobin in a living body (that is, when imaging blood vessels), the wavelength of the laser light is preferably a wavelength belonging to the near-infrared wavelength region. The near-infrared wavelength region means a wavelength region of about 700 to 850 nm. The laser unit 13 may emit laser light having a single wavelength, or may emit laser light having a plurality of wavelengths. When the laser unit 13 can emit laser beams having a plurality of wavelengths, the laser unit 13 may emit laser beams having a plurality of wavelengths at the same time, or may switch and emit laser beams having a plurality of wavelengths.

プローブ11は、例えば一次元的に配列された複数の超音波振動子を有している。プローブ11は、レーザユニット13から出射されたレーザ光が被検体に照射された後に、検体内の光吸収体から発せられた光音響波を検出する。また、プローブ11は、光音響波の検出に加えて、被検体に対する音響波(超音波)の送信、及び送信した超音波に対する反射音響波(反射超音波)の受信を行う。その場合、プローブ11は、音響波送信部と音響波受信部とを兼ねる。超音波の送受信は分離した位置で行ってもよい。例えばプローブ11とは異なる位置から超音波の送信を行い、その送信された超音波に対する反射超音波をプローブ11で受信してもよい。プローブ11は、リニアプローブに限定されず、コンベクスプローブ、又はセクタープローブでもよい。   The probe 11 has, for example, a plurality of ultrasonic transducers arranged one-dimensionally. The probe 11 detects a photoacoustic wave emitted from a light absorber in the specimen after the subject is irradiated with the laser light emitted from the laser unit 13. In addition to detecting the photoacoustic wave, the probe 11 transmits an acoustic wave (ultrasonic wave) to the subject and receives a reflected acoustic wave (reflected ultrasonic wave) with respect to the transmitted ultrasonic wave. In that case, the probe 11 serves as an acoustic wave transmission part and an acoustic wave reception part. You may perform transmission / reception of an ultrasonic wave in the separated position. For example, ultrasonic waves may be transmitted from a position different from the probe 11, and reflected ultrasonic waves with respect to the transmitted ultrasonic waves may be received by the probe 11. The probe 11 is not limited to a linear probe, and may be a convex probe or a sector probe.

超音波ユニット12は、光音響画像生成装置を構成する。超音波ユニット12は、受信回路21、AD変換器(Analog to Digital convertor)22、受信メモリ23、光音響画像生成部24、超音波画像生成部25、画像合成部26、制御部28、送信制御回路29、ゲイン操作部30、ゲイン決定部31、及びゲイン計算部32を有する。超音波ユニット12は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及びバスなどを有する。超音波ユニット12には、光音響画像生成に関するプログラムが組み込まれており、そのプログラムに従ってプロセッサが動作することで、超音波ユニット12内の各部の少なくとも一部の機能が実現する。   The ultrasonic unit 12 constitutes a photoacoustic image generation apparatus. The ultrasonic unit 12 includes a reception circuit 21, an AD converter (Analog to Digital converter) 22, a reception memory 23, a photoacoustic image generation unit 24, an ultrasonic image generation unit 25, an image synthesis unit 26, a control unit 28, and transmission control. A circuit 29, a gain operation unit 30, a gain determination unit 31, and a gain calculation unit 32 are included. The ultrasonic unit 12 typically includes a processor, a memory, a bus, and the like. The ultrasonic unit 12 incorporates a program related to photoacoustic image generation, and the processor operates according to the program, thereby realizing at least some functions of each unit in the ultrasonic unit 12.

図2は、超音波ユニット12内の一部の詳細な構成を示す。受信回路21は、プローブ11が出力する検出信号を受信する。受信回路21は、低ノイズアンプ211、可変ゲインアンプ212、及びローパスフィルタ213を含む。プローブ11の検出信号は、低ノイズアンプ211で増幅された後に、可変ゲインアンプ212で深度に応じたゲイン調整がなされ、ローパスフィルタ213で高周波成分がカットされる。   FIG. 2 shows a detailed configuration of a part of the ultrasonic unit 12. The receiving circuit 21 receives a detection signal output from the probe 11. The reception circuit 21 includes a low noise amplifier 211, a variable gain amplifier 212, and a low pass filter 213. The detection signal of the probe 11 is amplified by the low noise amplifier 211, and then the gain is adjusted according to the depth by the variable gain amplifier 212, and the high frequency component is cut by the low pass filter 213.

AD変換器22は、受信回路21が受信した検出信号、すなわちプローブ11で検出された光音響波の検出信号及び反射超音波の検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。AD変換器22は、AD変換された光音響波及び反射超音波の検出信号(サンプリングデータ)を受信メモリ23に格納する。受信回路21とAD変換器22とは、例えば1つのIC(Integrated Circuit)として構成されていてもよし、個別のICとして構成されていてもよい。   The AD converter 22 converts the detection signal received by the reception circuit 21, that is, the photoacoustic wave detection signal and the reflected ultrasonic detection signal detected by the probe 11, from an analog signal to a digital signal. The AD converter 22 stores the detection signal (sampling data) of the photoacoustic wave and the reflected ultrasonic wave subjected to AD conversion in the reception memory 23. The receiving circuit 21 and the AD converter 22 may be configured as one IC (Integrated Circuit), for example, or may be configured as individual ICs.

光音響画像生成部24は、受信メモリ23から光音響波の検出信号のサンプリングデータを読み出す。光音響画像生成部24は、光音響波の検出信号(そのサンプリングデータ)に基づいて光音響画像を生成する。超音波画像生成部(反射音響波画像生成部)25は、受信メモリ23から反射超音波の検出信号のサンプリングデータを読み出す。超音波画像生成部25は、反射超音波の検出信号(そのサンプリングデータ)に基づいて超音波画像(反射音響波画像)を生成する。   The photoacoustic image generation unit 24 reads sampling data of a photoacoustic wave detection signal from the reception memory 23. The photoacoustic image generation unit 24 generates a photoacoustic image based on a photoacoustic wave detection signal (its sampling data). The ultrasonic image generation unit (reflected acoustic wave image generation unit) 25 reads the sampling data of the detection signal of the reflected ultrasonic wave from the reception memory 23. The ultrasonic image generation unit 25 generates an ultrasonic image (reflected acoustic wave image) based on the detection signal (the sampling data) of the reflected ultrasonic wave.

超音波画像生成部25は、超音波画像再構成部251、検波・対数変換部252、第1の増幅部253、及び超音波画像構築部254を有する。超音波画像再構成部251は、反射超音波波の検出信号(反射超音波信号)の再構成を行い、超音波画像の各ラインのデータを生成する。再構成された反射超音波信号は超音波画像とみなすことができる。超音波画像再構成部251は、例えばプローブ11の64個の音響検出素子からのデータを、音響検出素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)。   The ultrasonic image generation unit 25 includes an ultrasonic image reconstruction unit 251, a detection / logarithm conversion unit 252, a first amplification unit 253, and an ultrasonic image construction unit 254. The ultrasonic image reconstruction unit 251 reconstructs a reflected ultrasonic wave detection signal (reflected ultrasonic signal), and generates data for each line of the ultrasonic image. The reconstructed reflected ultrasound signal can be regarded as an ultrasound image. For example, the ultrasonic image reconstruction unit 251 adds data from 64 acoustic detection elements of the probe 11 with a delay time corresponding to the position of the acoustic detection element, and generates data for one line (delay addition method). ).

検波・対数変換部252は、再構成された反射超音波信号(超音波画像信号)に対して例えば包絡線検波を行い、検波後の信号を対数変換する。第1の増幅部253は、超音波画像に対してSTC処理を行う。第1の増幅部253は、対数変換が施された超音波画像信号(その信号値)を、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する。言い換えれば、第1の増幅部253は、反射超音波信号を、超音波送信を開始した時刻(サンプリングを開始した時刻)から経過した時間に応じたゲインで増幅する。特に、本実施形態では、第1の増幅部253は、ゲイン決定部31において決定された第1のゲイン定義情報に従って、超音波画像信号を深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する。   The detection / logarithm conversion unit 252 performs, for example, envelope detection on the reconstructed reflected ultrasonic signal (ultrasonic image signal), and logarithmically converts the detected signal. The first amplifying unit 253 performs STC processing on the ultrasonic image. The first amplifying unit 253 amplifies the ultrasonic image signal (the signal value) subjected to logarithmic conversion with a gain corresponding to the position in the depth direction. In other words, the first amplifying unit 253 amplifies the reflected ultrasonic signal with a gain corresponding to the time elapsed from the time when ultrasonic transmission is started (the time when sampling is started). In particular, in the present embodiment, the first amplifying unit 253 amplifies the ultrasonic image signal with a gain corresponding to the position in the depth direction in accordance with the first gain definition information determined by the gain determining unit 31.

ゲイン決定部31は、第1のゲイン定義情報を決定する。第1のゲイン定義情報は、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する情報である。超音波画像では、被検体の深さ方向に離散的に複数の制御点が設定される。第1のゲイン定義情報は、複数の制御点のそれぞれにおけるゲインを定義する。第1のゲイン定義情報で定義されるゲインは、例えばデフォルト値に対する変更分(差分)として定義される。ゲイン操作部30は、ユーザ操作に応じて第1のゲイン定義情報を変化させるためのユーザインタフェースを有する。ゲイン決定部31は、ゲイン操作部30の操作に応じて第1のゲイン定義情報を決定する。   The gain determination unit 31 determines first gain definition information. The first gain definition information is information that defines a correspondence relationship between each of the positions in the depth direction and the gain at each position. In the ultrasonic image, a plurality of control points are set discretely in the depth direction of the subject. The first gain definition information defines the gain at each of the plurality of control points. The gain defined by the first gain definition information is defined as, for example, a change (difference) from the default value. The gain operation unit 30 has a user interface for changing the first gain definition information in accordance with a user operation. The gain determination unit 31 determines first gain definition information according to the operation of the gain operation unit 30.

図3は、ゲイン操作部30の具体例を示す。ゲイン操作部30は、例えば、第1のゲイン定義情報における複数の深さ方向の位置(制御点)に対応した複数のゲイン変更用のつまみを有する。図3の例では、ゲイン操作部30は、6つの制御点に対応した6つのゲイン変更用のつまみT1〜T6を有する。隣接する制御点の間の間隔は、例えば等間隔に設定されている。制御点の数は任意であり、測定深さなどに応じて適宜設定されていればよい。ゲイン変更用のつまみは、スライドバー又はダイヤルなどの物理的な手段であってもよいし、GUI(graphical user interface)で構成されたものであってもよい。   FIG. 3 shows a specific example of the gain operation unit 30. The gain operation unit 30 includes, for example, a plurality of gain changing knobs corresponding to a plurality of positions (control points) in the depth direction in the first gain definition information. In the example of FIG. 3, the gain operation unit 30 includes six gain changing knobs T1 to T6 corresponding to six control points. The intervals between adjacent control points are set, for example, at equal intervals. The number of control points is arbitrary and may be set as appropriate according to the measurement depth. The gain changing knob may be a physical means such as a slide bar or a dial, or may be configured with a GUI (graphical user interface).

図3において、つまみT1は、最も浅い位置にある制御点に対応したゲイン変更用のつまみであり、つまみT6は、最も深い値にある制御点に対応したゲイン変更用のつまみである。ユーザは、つまみT1〜T6をそれぞれ紙面の左右方向に動かすことで、第1のゲイン定義情報を変更することができる。ゲイン決定部31は、例えばユーザがつまみT1を紙面に向かって右側に動かすと、つまみT1に対応した制御点に対するゲインを強める。逆に、ユーザがつまみT1を紙面に向かって左側に動かすと、ゲイン決定部31は、つまみT1に対応した制御点に対するゲインを弱める。つまみT1の中央の位置は「中立」の位置であり、つまみT1が中央に位置する場合、ゲインはデフォルト値から変化なしとなる。   In FIG. 3, a knob T1 is a gain changing knob corresponding to the control point at the shallowest position, and a knob T6 is a gain changing knob corresponding to the control point at the deepest value. The user can change the first gain definition information by moving the knobs T1 to T6 in the horizontal direction of the paper. For example, when the user moves the knob T1 to the right side toward the paper surface, the gain determination unit 31 increases the gain for the control point corresponding to the knob T1. Conversely, when the user moves the knob T1 to the left side toward the paper surface, the gain determination unit 31 weakens the gain for the control point corresponding to the knob T1. The center position of the knob T1 is a “neutral” position, and when the knob T1 is positioned at the center, the gain remains unchanged from the default value.

図4は、超音波画像信号の増幅に用いられるゲインカーブを示す。図4に示すグラフにおいて、横軸はゲインの大きさを示し、縦軸は深さ方向の位置を表す。図4における制御点C1〜C6は、図3のつまみT1〜T6に対応した制御点を表す。第1の増幅部253は、第1のゲイン定義情報で定義される各制御点C1〜C6の位置では、第1のゲイン定義情報で定義されるゲインを、超音波画像信号の増幅に用いるゲインとする。第1の増幅部253は、隣接する2つの制御点の間の深さ方向の位置では、それら2つの制御点のゲインを線形補間演算し、線形補間されたたゲインを、超音波画像信号の増幅に用いるゲインとする。補間は線形補間には限定されず、より高次な補間を用いることとしてもよい。   FIG. 4 shows a gain curve used for amplification of the ultrasonic image signal. In the graph shown in FIG. 4, the horizontal axis represents the magnitude of the gain, and the vertical axis represents the position in the depth direction. Control points C1 to C6 in FIG. 4 represent control points corresponding to the knobs T1 to T6 in FIG. The first amplifying unit 253 uses the gain defined by the first gain definition information at the positions of the control points C1 to C6 defined by the first gain definition information to gain the ultrasound image signal. And The first amplifying unit 253 linearly interpolates the gains of the two control points at the position in the depth direction between the two adjacent control points, and uses the linearly interpolated gains of the ultrasonic image signal. The gain used for amplification. Interpolation is not limited to linear interpolation, and higher-order interpolation may be used.

上記に代えて、又は加えて、ゲイン決定部31が第1のゲイン定義情報を複数記憶している場合、ゲイン決定部31は、ユーザ操作に従って、複数の第1のゲイン定義情報の中から第1の増幅部253で用いられる第1のゲイン定義情報を選択してもよい。例えば、ゲイン決定部31は、複数の観察対象部位のそれぞれに対応した第1のゲイン定義器情報を記憶している。ユーザが、コンソールに設けられたボタン、トラックボール、又はタッチパネルなどの入力手段を操作して観察対象部位を選択した場合、ゲイン決定部31は、選択された観察対象部位に対応する第1のゲイン設定情報を、第1の増幅部253で用いられる第1のゲイン定義情報として選択する。   In place of or in addition to the above, when the gain determination unit 31 stores a plurality of pieces of the first gain definition information, the gain determination unit 31 selects the first gain definition information from among the plurality of first gain definition information according to the user operation. The first gain definition information used in one amplifying unit 253 may be selected. For example, the gain determination unit 31 stores first gain definer information corresponding to each of a plurality of observation target parts. When the user operates an input unit such as a button, a trackball, or a touch panel provided on the console to select the observation target region, the gain determination unit 31 selects the first gain corresponding to the selected observation target region. The setting information is selected as first gain definition information used in the first amplifying unit 253.

図2に戻り、超音波画像構築部254は、第1の増幅部253で増幅された超音波画像信号を表示画像の画素値に変換し、超音波画像(Bモード画像)を生成する。超音波画像構築部254は、例えば超音波画像信号のある範囲内の信号強度を、最高輝度から最低輝度の範囲の表示階調に変換することで、超音波画像を生成する。超音波画像構築部254は、生成した超音波画像を画像合成部26に送信する。   Returning to FIG. 2, the ultrasonic image construction unit 254 converts the ultrasonic image signal amplified by the first amplification unit 253 into a pixel value of the display image, and generates an ultrasonic image (B-mode image). The ultrasonic image construction unit 254 generates an ultrasonic image by converting, for example, the signal intensity within a certain range of the ultrasonic image signal into a display gradation in a range from the highest luminance to the lowest luminance. The ultrasonic image construction unit 254 transmits the generated ultrasonic image to the image composition unit 26.

光音響画像生成部24は、光音響画像再構成部241、検波・対数変換部242、第2の増幅部243、及び光音響画像構築部244を有する。光音響画像再構成部241は、光音響波の検出信号(光音響信号)の再構成を行い、光音響画像の各ラインのデータを生成する。再構成された光音響信号は光音響画像とみなすことができる。光音響画像再構成部241は、例えば遅延可算法を用いて光音響信号の再構成を行う。光音響画像再構成部241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部241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 generation unit 24 includes a photoacoustic image reconstruction unit 241, a detection / logarithm conversion unit 242, a second amplification unit 243, and a photoacoustic image construction unit 244. The photoacoustic image reconstruction unit 241 reconstructs a photoacoustic wave detection signal (photoacoustic signal) and generates data of each line of the photoacoustic image. The reconstructed photoacoustic signal can be regarded as a photoacoustic image. The photoacoustic image reconstruction unit 241 reconstructs a photoacoustic signal using, for example, a delay count method. The photoacoustic image reconstruction unit 241 may perform reconstruction by the CBP method (Circular Back Projection) instead of the delay addition method. Alternatively, the photoacoustic image reconstruction unit 241 may perform reconstruction using the Hough transform method or the Fourier transform method.

検波・対数変換部242は、再構成された光音響信号(光音響画像信号)に対して例えば包絡線検波を行い、検波後の信号を対数変換する。第2の増幅部243は、光音響画像に対してSTC処理を行う。第2の増幅部243は、対数変換が施された光音響画像信号(その信号値)を、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する。特に、本実施形態では、第2の増幅部243は、ゲイン計算部32において計算された第2のゲイン定義情報に従って、光音響画像信号を深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する。   The detection / logarithm conversion unit 242 performs, for example, envelope detection on the reconstructed photoacoustic signal (photoacoustic image signal), and logarithmically converts the detected signal. The second amplifying unit 243 performs STC processing on the photoacoustic image. The second amplifying unit 243 amplifies the photoacoustic image signal (the signal value) subjected to logarithmic conversion with a gain according to the position in the depth direction. In particular, in the present embodiment, the second amplifying unit 243 amplifies the photoacoustic image signal with a gain corresponding to the position in the depth direction according to the second gain definition information calculated by the gain calculating unit 32.

ゲイン計算部32は、ゲイン決定部31で決定された第1のゲイン定義情報に基づいて第2のゲイン定義情報を計算する。ゲイン計算部32は、例えば第1のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに変換係数を乗じたゲインを、第2のゲイン定義情報で定義されるゲインとして計算する。変換係数はあらかじめ設定されており、超音波ユニット12内の図示しない記憶部に記憶されていてもよい。変換係数は、被検体がないテスト画面を超音波画像と光音響画像との双方において取得し、それらの比を計算することで決定されてもよい。変換係数の決定を例えば超音波ユニット12の工場出荷前に実施し、決定された変換係数を装置固有の変換係数として記憶部にプリセットしてもよい。   The gain calculation unit 32 calculates second gain definition information based on the first gain definition information determined by the gain determination unit 31. The gain calculation unit 32 calculates, for example, a gain obtained by multiplying the gain at each position in the depth direction in the first gain definition information by the conversion coefficient as a gain defined by the second gain definition information. The conversion coefficient is set in advance, and may be stored in a storage unit (not shown) in the ultrasonic unit 12. The conversion coefficient may be determined by acquiring a test screen having no subject in both the ultrasonic image and the photoacoustic image and calculating a ratio thereof. The conversion coefficient may be determined, for example, before the ultrasonic unit 12 is shipped from the factory, and the determined conversion coefficient may be preset in the storage unit as a conversion coefficient unique to the apparatus.

図5は、音響波の減衰を示すグラフである。図5に示すグラフにおいて、横軸は深さ方向の位置を表し、縦軸は音響波の減衰を表す。音響波が通る部分の減衰率は0.5[bB/cm/MHz]であるとし、音響波の周波数が10MHzの場合を考えた。図5において、グラフBは反射超音波の減衰特性を示し、グラフPAは光音響波の減衰特性を示す。反射超音波の減衰は、送信された超音波の強度に対する受信された超音波の強度の比で表され、光音響波の減衰は、発生した光音響波の強度に対する検出された光音響波の強度の比で表される。   FIG. 5 is a graph showing attenuation of acoustic waves. In the graph shown in FIG. 5, the horizontal axis represents the position in the depth direction, and the vertical axis represents the attenuation of the acoustic wave. The attenuation rate of the portion through which the acoustic wave passes is 0.5 [bB / cm / MHz], and the case where the frequency of the acoustic wave is 10 MHz is considered. In FIG. 5, a graph B shows the attenuation characteristic of the reflected ultrasonic wave, and a graph PA shows the attenuation characteristic of the photoacoustic wave. The reflected ultrasonic attenuation is expressed as the ratio of the received ultrasonic intensity to the transmitted ultrasonic intensity, and the photoacoustic wave attenuation is the detected photoacoustic wave intensity relative to the generated photoacoustic wave intensity. Expressed as a ratio of intensities.

グラフBとグラフPAとを比較すると、光音響波の減衰は、反射超音波の減衰の半分であることがわかる。光音響波の減衰が半分になる理由は、超音波は送信と受信の往復の経路において減衰が生じるのに対し、光音響波は検出(受信)のみの片道で減衰が生じるためであると考えられる。   Comparing the graph B and the graph PA, it can be seen that the attenuation of the photoacoustic wave is half that of the reflected ultrasonic wave. The reason why the attenuation of photoacoustic waves is halved is that ultrasonic waves are attenuated in the reciprocal path between transmission and reception, whereas photoacoustic waves are attenuated in one way only for detection (reception). It is done.

具体的に、超音波の生体における減衰特性は、0.5[dB/cm/MHz]〜1[dB/cm/MHz]であり、減衰は、超音波の伝播距離と周波数とにおおむね比例する。例えば、深さ位置3cmを考えたとき、超音波は往復で6cm伝播するのに対し、光音響波は片道の3cmのみ音響波(超音波)として伝播する。例えば、ユーザが、深さ3cmの超音波画像を観察している場合を考える。また、深さ位置3cmの制御点においてゲインを10dB増加した場合に、超音波画像が適正に観察できたとする。この場合、光音響画像に対しては、深さ位置3cmの制御点においてゲインを5dB増加させると、光音響画像の適正な観察が可能になると考えられる。   Specifically, the attenuation characteristic of ultrasonic waves in the living body is 0.5 [dB / cm / MHz] to 1 [dB / cm / MHz], and the attenuation is roughly proportional to the propagation distance and frequency of the ultrasonic waves. . For example, when considering a depth position of 3 cm, an ultrasonic wave propagates 6 cm in a reciprocating manner, whereas a photoacoustic wave propagates as an acoustic wave (ultrasonic wave) only 3 cm in one way. For example, consider a case where the user is observing an ultrasonic image having a depth of 3 cm. Further, it is assumed that the ultrasonic image can be properly observed when the gain is increased by 10 dB at the control point at the depth position of 3 cm. In this case, it is considered that the photoacoustic image can be appropriately observed by increasing the gain by 5 dB at the control point at the depth position of 3 cm.

本発明者は、反射超音波(超音波画像)に対して超音波の進行に伴う減衰を補償するために、あるゲインで超音波画像信号の増幅を行った場合、そのゲインの半分のゲインで光音響画像信号を増幅すれば、光音響波の進行に伴う減衰を補償できることを見出した。したがって、第2のゲイン定義情報設定を計算する場合に用いられる上記の変換係数は0.5に設定されることが好ましい。ゲイン計算部32は、この変換係数を用い、第1のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインの半分のゲインを、第2のゲイン定義情報で定義されるゲインとして計算する。   The present inventor, when performing an amplification of an ultrasonic image signal with a certain gain in order to compensate for the attenuation accompanying the progress of the ultrasonic wave with respect to the reflected ultrasonic wave (ultrasonic image), at a gain that is half that gain. It has been found that if the photoacoustic image signal is amplified, the attenuation accompanying the progression of the photoacoustic wave can be compensated. Therefore, it is preferable that the conversion coefficient used when calculating the second gain definition information setting is set to 0.5. The gain calculation unit 32 uses this conversion coefficient to calculate a gain that is half the gain at each position in the depth direction in the first gain definition information as a gain defined by the second gain definition information.

図6は、光音響画像信号の増幅に用いられるゲインカーブを示す。図6に示すグラフにおいて、横軸はゲインの大きさを示し、縦軸は深さ方向の位置を表す。図6における制御点C1〜C6は、図3のつまみT1〜T6に対応した制御点を表す。第2の増幅部243は、第2のゲイン定義情報で定義される各制御点C1〜C6の深さ方向の位置では、第2のゲイン定義情報で定義されるゲインを、光音響画像信号の増幅に用いるゲインとする。第2の増幅部243は、隣接する2つの制御点の間の深さ方向の位置では、それら2つの制御点のゲインを線形補間演算し、線形補間されたたゲインを、光音響画像信号の増幅に用いるゲインとする。補間は線形補間には限定されず、より高次な補間を用いることとしてもよい。図4と図6とを比較すると、光音響画像信号に対するゲインは、超音波画像信号に対するゲインの半分になっていることがわかる。   FIG. 6 shows a gain curve used for amplification of the photoacoustic image signal. In the graph shown in FIG. 6, the horizontal axis indicates the magnitude of the gain, and the vertical axis indicates the position in the depth direction. Control points C1 to C6 in FIG. 6 represent control points corresponding to the knobs T1 to T6 in FIG. The second amplifying unit 243 obtains the gain defined by the second gain definition information at the position in the depth direction of each of the control points C1 to C6 defined by the second gain definition information. The gain used for amplification. At the position in the depth direction between two adjacent control points, the second amplifying unit 243 performs a linear interpolation operation on the gains of the two control points, and the linearly interpolated gains are obtained from the photoacoustic image signal. The gain used for amplification. Interpolation is not limited to linear interpolation, and higher-order interpolation may be used. Comparing FIG. 4 with FIG. 6, it can be seen that the gain for the photoacoustic image signal is half the gain for the ultrasonic image signal.

再び図2に戻り、光音響画像構築部244は、第2の増幅部243で増幅された光音響画像信号を表示画像の画素値に変換し、光音響画像を生成する。光音響画像構築部244は、例えば光音響画像信号のある範囲内の信号強度を、最高輝度から最低輝度の範囲の表示階調に変換することで、光音響画像を生成する。光音響画像構築部244は、生成した光音響画像を画像合成部26に送信する。   Returning to FIG. 2 again, the photoacoustic image construction unit 244 converts the photoacoustic image signal amplified by the second amplification unit 243 into a pixel value of the display image, and generates a photoacoustic image. For example, the photoacoustic image construction unit 244 generates a photoacoustic image by converting the signal intensity within a certain range of the photoacoustic image signal into a display gradation in a range from the highest luminance to the lowest luminance. The photoacoustic image construction unit 244 transmits the generated photoacoustic image to the image composition unit 26.

画像合成部26は、光音響画像と超音波画像とを合成する。画像合成部26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。画像合成部26は、光音響画像と超音波画像とに、互いに異なる表示色を割り当ててもよい。合成された画像は、ディスプレイ装置などの画像表示装置14(図1を参照)に表示される。画像合成を行わずに、画像表示装置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 image synthesis unit 26 synthesizes the photoacoustic image and the ultrasonic image. The image composition unit 26 performs image composition by superimposing a photoacoustic image and an ultrasonic image, for example. The image composition unit 26 may assign different display colors to the photoacoustic image and the ultrasonic image. The synthesized image is displayed on an image display device 14 (see FIG. 1) such as a display device. It is also possible to display the photoacoustic image and the ultrasonic image side by side on the image display device 14 without performing image synthesis, or to switch between the photoacoustic image and the ultrasonic image.

図1に示す制御部28は、超音波ユニット12内の各部を制御する。制御部28は、例えば光音響画像を取得する場合は、レーザユニット13にトリガ信号を送信し、レーザユニット13からレーザ光を出射させる。トリガ信号には、例えばレーザユニット13においてレーザ媒質に励起光を出射させるための励起トリガ信号と、レーザをQスイッチ発振させるためのQスイッチトリガ信号とを含む。制御部28は、レーザ光の出射に合わせて、受信回路21にサンプリングトリガ信号を送信し、光音響波のサンプリング開始タイミングなどを制御する。   The control unit 28 illustrated in FIG. 1 controls each unit in the ultrasonic unit 12. For example, when acquiring a photoacoustic image, the control unit 28 transmits a trigger signal to the laser unit 13 to emit laser light from the laser unit 13. The trigger signal includes, for example, an excitation trigger signal for emitting excitation light to the laser medium in the laser unit 13 and a Q switch trigger signal for causing the laser to perform Q switch oscillation. The control unit 28 transmits a sampling trigger signal to the receiving circuit 21 in accordance with the emission of the laser light, and controls the photoacoustic wave sampling start timing and the like.

制御部28は、超音波画像を取得する場合は、送信制御回路29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信する。送信制御回路29は、超音波送信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。制御部28は、超音波送信のタイミングに合わせて受信回路21にサンプリグトリガ信号を送信し、反射超音波のサンプリングを開始させる。   When acquiring an ultrasonic image, the control unit 28 transmits an ultrasonic transmission trigger signal to the transmission control circuit 29 to instruct ultrasonic transmission. When receiving the ultrasonic transmission trigger signal, the transmission control circuit 29 causes the probe 11 to transmit ultrasonic waves. The control unit 28 transmits a sampling trigger signal to the reception circuit 21 in synchronization with the timing of ultrasonic transmission, and starts sampling of reflected ultrasonic waves.

図7は、動作手順を示す。医師などのユーザは、ゲイン操作部30を操作して超音波画像に対するSTC処理におけるゲインの調整を行う(ステップS21)。ゲイン決定部31は、ゲイン操作部30における操作に基づいて、第1のゲイン定義情報を決定する(ステップS22)。ゲイン決定部31は、決定した第1のゲイン定義情報を第1の増幅部253(図2を参照)とゲイン計算部32とに送信する。   FIG. 7 shows an operation procedure. A user such as a doctor operates the gain operation unit 30 to adjust the gain in the STC process for the ultrasound image (step S21). The gain determination unit 31 determines first gain definition information based on the operation in the gain operation unit 30 (step S22). The gain determination unit 31 transmits the determined first gain definition information to the first amplification unit 253 (see FIG. 2) and the gain calculation unit 32.

ゲイン計算部32は、第1のゲイン定義情報に基づいて第2のゲイン定義情報を決定する(ステップS23)。ゲイン計算部32は、ステップS23では、例えば第1のゲイン定義情報で定義されたゲインの半分のゲインを第2のゲイン定義情報として決定する。ゲイン計算部32は、決定した第2のゲイン定義情報を第2の増幅部243に送信する。   The gain calculation unit 32 determines second gain definition information based on the first gain definition information (step S23). In step S23, the gain calculation unit 32 determines, for example, a gain that is half of the gain defined by the first gain definition information as the second gain definition information. The gain calculation unit 32 transmits the determined second gain definition information to the second amplification unit 243.

制御部28(図1を参照)は、送信制御回路29に超音波送信トリガ信号を送信し、送信制御回路29を介してプローブ11から被検体に超音波を送信させる(ステップS11)。プローブ11は、送信した超音波に対する反射超音波を検出する(ステップS12)。検出された反射超音波は、受信回路21を経てAD変換器22でデジタル信号に変換され、受信メモリ23に格納される。   The control unit 28 (see FIG. 1) transmits an ultrasonic transmission trigger signal to the transmission control circuit 29, and transmits ultrasonic waves from the probe 11 to the subject via the transmission control circuit 29 (step S11). The probe 11 detects reflected ultrasonic waves with respect to the transmitted ultrasonic waves (step S12). The detected reflected ultrasound is converted into a digital signal by the AD converter 22 through the receiving circuit 21 and stored in the receiving memory 23.

超音波画像生成部25は、受信メモリ23から反射超音波信号を読み出し、読み出した反射超音波信号に基づいて超音波画像を生成する(ステップS13)。第1の増幅部253は、ステップS22で決定された第1のゲイン定義情報に従って、超音波画像信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅する(ステップS14)。   The ultrasonic image generation unit 25 reads the reflected ultrasonic signal from the reception memory 23 and generates an ultrasonic image based on the read reflected ultrasonic signal (step S13). The first amplifying unit 253 amplifies the ultrasonic image signal with a gain corresponding to the depth position according to the first gain definition information determined in step S22 (step S14).

なお、図2では、第1の増幅部253は検波・対数変換部252にて検波・対数変換がなされた超音波画像信号を増幅することとしているが、これには限定されない。第1の増幅部253は、超音波画像再構成部251にて再構成された超音波画像信号、又は超音波画像構築部254にて表示画像の画素値に変換された超音波画像信号を増幅してもよい。   In FIG. 2, the first amplifying unit 253 amplifies the ultrasonic image signal that has been detected and logarithmically converted by the detection and logarithmic conversion unit 252, but is not limited thereto. The first amplifying unit 253 amplifies the ultrasonic image signal reconstructed by the ultrasonic image reconstructing unit 251 or the ultrasonic image signal converted to the pixel value of the display image by the ultrasonic image constructing unit 254. May be.

また、ステップS21のゲイン操作部30の操作は、ステップS13で生成された画像が画像表示装置14に表示された状態で実施されてもよい。その場合には、ゲイン操作部30の操作と超音波画像の生成及び表示とを繰り返し実施することで、ユーザは、STC処理が施された超音波画像を確認しながら、STC処理におけるゲインの調整を実施することができる。   Further, the operation of the gain operation unit 30 in step S21 may be performed in a state where the image generated in step S13 is displayed on the image display device 14. In that case, by repeatedly performing the operation of the gain operation unit 30 and the generation and display of the ultrasonic image, the user adjusts the gain in the STC processing while confirming the ultrasonic image subjected to the STC processing. Can be implemented.

制御部28は、レーザユニット13に励起トリガ信号を送信し、次いで、Qスイッチトリガ信号を送信する。レーザユニット13は、励起トリガ信号に応答してフラッシュランプなどの励起光源を点灯し、Qスイッチトリガ信号に応答してQスイッチをオンにし、パルスレーザ光を出射する(ステップS15)。   The control unit 28 transmits an excitation trigger signal to the laser unit 13 and then transmits a Q switch trigger signal. The laser unit 13 lights an excitation light source such as a flash lamp in response to the excitation trigger signal, turns on the Q switch in response to the Q switch trigger signal, and emits pulsed laser light (step S15).

被検体内では、光吸収体が照射されたパルスレーザ光のエネルギーを吸収することで、光音響波が発生する。プローブ11は、被検体内で発生した光音響波を検出する(ステップS16)。検出された光音響波は、受信回路21を経てAD変換器22でデジタル信号に変換され、受信メモリ23に格納される。被検体のレーザ光が照射される領域を複数の部分領域に分割し、部分領域ごとに光照射と光音響信号の検出とを行うこととしてもよい。   In the subject, a photoacoustic wave is generated by absorbing the energy of the pulsed laser light irradiated by the light absorber. The probe 11 detects a photoacoustic wave generated in the subject (step S16). The detected photoacoustic wave is converted into a digital signal by the AD converter 22 through the reception circuit 21 and stored in the reception memory 23. It is also possible to divide the region of the subject irradiated with laser light into a plurality of partial regions, and perform light irradiation and photoacoustic signal detection for each partial region.

光音響画像再構成部241は、受信メモリ23から光音響信号を読み出し、読み出し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S17)。第2の増幅部243は、ステップS23で決定された第2のゲイン定義情報に従って、光音響画像信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅する(ステップS18)。第2の増幅部243は、例えば各深さ位置において、第1の増幅部253において増幅される超音波画像の半分のゲインで、光音響画像を増幅する。画像合成部26は、超音波画像と光音響画像と画像表示装置14に表示する(ステップS19)。   The photoacoustic image reconstruction unit 241 reads a photoacoustic signal from the reception memory 23, and generates a photoacoustic image based on the read photoacoustic signal (step S17). The second amplifying unit 243 amplifies the photoacoustic image signal with a gain corresponding to the depth position in accordance with the second gain definition information determined in step S23 (step S18). For example, the second amplifying unit 243 amplifies the photoacoustic image with a gain that is half of the ultrasonic image amplified by the first amplifying unit 253 at each depth position. The image composition unit 26 displays the ultrasonic image, the photoacoustic image, and the image display device 14 (step S19).

図8は、ゲイン操作前の超音波画像及び光音響画像を示す。反射超音波及び光音響波は、深部に行くほど減衰が大きいため、深い位置では輝度が極端に下がり、そのままでは深部まで観察することが困難である。   FIG. 8 shows an ultrasonic image and a photoacoustic image before gain operation. Since the reflected ultrasonic wave and the photoacoustic wave are attenuated as they go deeper, the luminance is extremely lowered at a deep position, and it is difficult to observe the deep part as it is.

図9は、ゲイン操作後の超音波画像光音響画像を示す。ユーザは、ゲイン操作部30を操作し、例えば各制御点のゲインをデフォルト値から増減させることで、超音波画像において深部の観察が可能となるように、STC処理のゲイン調整を行う。超音波画像に対するSTC処理のゲイン調整において第1のゲイン定義情報が変更されると、それに伴って第2のゲイン定義情報も変更され、光音響画像に対するSTC処理のゲイン調整が実施される。光音響画像に対するSTC処理のゲインが調整されることで、例えば図9中に白抜きの矢印で示すように、図8においては観察が不可能であった深部に存在する光吸収体が、観察可能となる。   FIG. 9 shows an ultrasonic image photoacoustic image after gain operation. The user operates the gain operation unit 30 and adjusts the gain of the STC process so that the deep portion can be observed in the ultrasonic image by increasing or decreasing the gain of each control point from the default value, for example. When the first gain definition information is changed in the gain adjustment of the STC process for the ultrasonic image, the second gain definition information is also changed accordingly, and the gain adjustment of the STC process for the photoacoustic image is performed. By adjusting the gain of the STC process for the photoacoustic image, for example, as indicated by a white arrow in FIG. 9, the light absorber present in the deep portion that cannot be observed in FIG. 8 is observed. It becomes possible.

本実施形態では、超音波画像に対する第1のゲイン定義情報に基づいて、光音響画像に対する第2のゲイン定義情報を決定する。光音響計測と超音波(反射超音波)計測とは、計測の原理こそ異なるものの、被検体の同じ部位を通る光音響波と反射超音波とが受ける減衰には類似性がある。本実施形態では、光音響画像に対するSTC処理のゲインを、超音波画像に対するSTC処理のゲインの例えば半分に設定する。このように設定することで、ユーザは、超音波画像に対してSTC処理のゲイン操作を行うだけで、光音響画像に対するSTC処理のゲイン調整を実施することができる。例えば、超音波画像において深部の観察が可能となるようにSTC処理のゲイン調整を行うことで、光音響画像についても深部の観察が可能になり、調整の手間を省くことができる。   In the present embodiment, second gain definition information for the photoacoustic image is determined based on the first gain definition information for the ultrasonic image. Photoacoustic measurement and ultrasonic (reflected ultrasonic) measurement are different in the principle of measurement, but there is a similarity in attenuation received by a photoacoustic wave passing through the same part of the subject and a reflected ultrasonic wave. In the present embodiment, the gain of the STC process for the photoacoustic image is set to, for example, half of the gain of the STC process for the ultrasonic image. By setting in this way, the user can perform gain adjustment of STC processing on the photoacoustic image only by performing gain operation of STC processing on the ultrasound image. For example, by adjusting the gain of the STC process so that the deep portion can be observed in the ultrasonic image, the deep portion can be observed also in the photoacoustic image, and the adjustment work can be saved.

次いで、本発明の第2実施形態を説明する。図10は、本発明の第2実施形態に係る光音響画像生成装置の一部を示す。本実施形態に係る光音響画像生成装置(超音波ユニット)の構成は、図2に示す第1実施形態で説明した超音波ユニットの構成からゲイン操作部30が省略された構成である。本実施形態では、ゲイン決定部31は、反射超音波信号に基づいて第1のゲイン定義情報を決定する。その他の点は、第1実施形態と同様でよい。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 shows a part of the photoacoustic image generation apparatus according to the second embodiment of the present invention. The configuration of the photoacoustic image generation apparatus (ultrasonic unit) according to the present embodiment is a configuration in which the gain operation unit 30 is omitted from the configuration of the ultrasonic unit described in the first embodiment shown in FIG. In the present embodiment, the gain determination unit 31 determines first gain definition information based on the reflected ultrasonic signal. Other points may be the same as in the first embodiment.

ゲイン決定部31は、超音波画像生成部25の検波・対数変換部252から検波・対数変換がなされた超音波画像信号を受信する。ゲイン決定部31は、受信した超音波画像信号に基づいて、第1のゲイン定義情報における各制御点に対するゲインを決定する。別の言い方をすれば、ゲイン決定部31は、超音波画像信号に基づいてSTC処理のゲインを自動調整する。超音波画像信号に基づくSTC処理のゲインの調整の手法は、特に限定はされない。そのような手法として、例えば特開2007−117168号公報に記載の手法を利用することが可能である。   The gain determination unit 31 receives the ultrasonic image signal subjected to detection / logarithmic conversion from the detection / logarithmic conversion unit 252 of the ultrasonic image generation unit 25. The gain determination unit 31 determines a gain for each control point in the first gain definition information based on the received ultrasonic image signal. In other words, the gain determination unit 31 automatically adjusts the gain of STC processing based on the ultrasonic image signal. The method for adjusting the gain of the STC process based on the ultrasonic image signal is not particularly limited. As such a technique, for example, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-117168 can be used.

なお、図10では、ゲイン決定部31は検波・対数変換部252にて検波・対数変換がなされた超音波画像信号に基づいて第1のゲイン定義情報を決定することとしているが、これには限定されない。ゲイン決定部31は、超音波画像再構成部251にて再構成された超音波画像信号、又は超音波画像構築部254にて表示画像の画素値に変換された超音波画像信号に基づいて第1のゲイン定義情報を決定してもよい。   In FIG. 10, the gain determination unit 31 determines the first gain definition information based on the ultrasonic image signal that has been detected and logarithmically converted by the detection and logarithm conversion unit 252. It is not limited. The gain determination unit 31 performs the first operation based on the ultrasound image signal reconstructed by the ultrasound image reconstruction unit 251 or the ultrasound image signal converted to the pixel value of the display image by the ultrasound image construction unit 254. 1 gain definition information may be determined.

図11は、本実施形態における動作手順を示す。制御部28(図1を参照)は、送信制御回路29に超音波送信トリガ信号を送信し、送信制御回路29を介してプローブ11から被検体に超音波を送信させる(ステップS31)。プローブ11は、送信した超音波に対する反射超音波を検出する(ステップS32)。検出された反射超音波は、受信回路21を経てAD変換器22でデジタル信号に変換され、受信メモリ23に格納される。   FIG. 11 shows an operation procedure in the present embodiment. The control unit 28 (see FIG. 1) transmits an ultrasonic transmission trigger signal to the transmission control circuit 29, and transmits ultrasonic waves from the probe 11 to the subject via the transmission control circuit 29 (step S31). The probe 11 detects reflected ultrasonic waves with respect to the transmitted ultrasonic waves (step S32). The detected reflected ultrasound is converted into a digital signal by the AD converter 22 through the receiving circuit 21 and stored in the receiving memory 23.

超音波画像生成部25は、受信メモリ23から反射超音波信号を読み出し、読み出した反射超音波信号に基づいて超音波画像を生成する(ステップS33)。ゲイン決定部31は、受信した超音波画像信号に基づいて、第1のゲイン定義情報における各制御点に対するゲインを決定する(ステップS34)。ゲイン決定部31は、決定した第1のゲイン定義情報を第1の増幅部253(図10を参照)とゲイン計算部32とに送信する。   The ultrasonic image generation unit 25 reads the reflected ultrasonic signal from the reception memory 23 and generates an ultrasonic image based on the read reflected ultrasonic signal (step S33). The gain determination unit 31 determines the gain for each control point in the first gain definition information based on the received ultrasonic image signal (step S34). The gain determination unit 31 transmits the determined first gain definition information to the first amplification unit 253 (see FIG. 10) and the gain calculation unit 32.

図12は、超音波画像信号に基づく第1のゲイン定義情報決定の手順を示す。ゲイン決定部31は、超音波画像を、深さ方向に複数の領域に分割する(ステップS51)。分割された深さ領域のそれぞれは制御点を含んでいる。制御点は、各深さ領域の中央と一致することが好ましい。ゲイン決定部31は、分割された各深さ領域においてヒストグラムを生成する(ステップS52)。ゲイン決定部31は、各深さ領域のヒストグラムについて、ヒストグラムのピーク(最も度数の多い階級の階級値)と、強度幅(度数が一定の値を以上となる階級の幅)とを求める(ステップS53)。   FIG. 12 shows a procedure for determining first gain definition information based on the ultrasonic image signal. The gain determination unit 31 divides the ultrasonic image into a plurality of regions in the depth direction (step S51). Each of the divided depth regions includes a control point. The control point preferably coincides with the center of each depth region. The gain determination unit 31 generates a histogram in each divided depth region (step S52). The gain determination unit 31 obtains a histogram peak (class value of the class with the highest frequency) and an intensity width (class width at which the frequency exceeds a certain value) for the histogram of each depth region (step) S53).

ゲイン決定部31は、各深さ領域のヒストグラムの強度内の平均信号強度を計算する(ステップS54)。ゲイン決定部31は、各深さ領域の強度内の平均信号強度と、各深さ領域であらかじめ設定されている目標平均信号強度との差分を計算する(ステップS55)。ゲイン決定部31は、ステップS55で計算された差分の値(差分値)に基づいて第1のゲイン定義情報を決定する(ステップS56)。ゲイン決定部31は、ステップS56では、ステップS55で計算された差分値に基づいて、各深さ領域の中央深さの超音波画像に対する補正ゲインを求める。上記した超音波画像に基づく第1のゲイン定義の決定の仕方は一例であり、上記したものには限定されない。   The gain determination unit 31 calculates the average signal strength within the histogram strength of each depth region (step S54). The gain determination unit 31 calculates the difference between the average signal strength within the strength of each depth region and the target average signal strength preset in each depth region (step S55). The gain determination unit 31 determines first gain definition information based on the difference value (difference value) calculated in step S55 (step S56). In step S56, the gain determination unit 31 obtains a correction gain for the ultrasonic image at the center depth of each depth region based on the difference value calculated in step S55. The method of determining the first gain definition based on the above-described ultrasonic image is an example, and is not limited to the above.

図11に戻り、ゲイン計算部32は、ステップS34で決定された第1のゲイン定義情報に基づいて第2のゲイン定義情報を決定する(ステップS35)。ゲイン計算部32は、ステップS35では、例えば第1のゲイン定義情報で定義されたゲインの半分のゲインを第2のゲイン定義情報として決定する。ゲイン計算部32は、決定した第2のゲイン定義情報を第2の増幅部243に送信する。第1の増幅部253は、ステップS34で決定された第1のゲイン定義情報に従って、超音波画像信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅する(ステップS36)。   Returning to FIG. 11, the gain calculator 32 determines second gain definition information based on the first gain definition information determined in step S34 (step S35). In step S35, the gain calculation unit 32 determines, for example, a gain that is half of the gain defined by the first gain definition information as the second gain definition information. The gain calculation unit 32 transmits the determined second gain definition information to the second amplification unit 243. The first amplifying unit 253 amplifies the ultrasonic image signal with a gain corresponding to the depth position according to the first gain definition information determined in step S34 (step S36).

制御部28は、レーザユニット13に励起トリガ信号を送信し、次いで、Qスイッチトリガ信号を送信する。レーザユニット13は、励起トリガ信号に応答してフラッシュランプなどの励起光源を点灯し、Qスイッチトリガ信号に応答してQスイッチをオンにし、パルスレーザ光を出射する(ステップS37)。被検体内では、光吸収体が照射されたパルスレーザ光のエネルギーを吸収することで、光音響波が発生する。プローブ11は、被検体内で発生した光音響波を検出する(ステップS38)。検出された光音響波は、受信回路21を経てAD変換器22でデジタル信号に変換され、受信メモリ23に格納される。   The control unit 28 transmits an excitation trigger signal to the laser unit 13 and then transmits a Q switch trigger signal. The laser unit 13 turns on an excitation light source such as a flash lamp in response to the excitation trigger signal, turns on the Q switch in response to the Q switch trigger signal, and emits pulsed laser light (step S37). In the subject, a photoacoustic wave is generated by absorbing the energy of the pulsed laser light irradiated by the light absorber. The probe 11 detects the photoacoustic wave generated in the subject (step S38). The detected photoacoustic wave is converted into a digital signal by the AD converter 22 through the reception circuit 21 and stored in the reception memory 23.

光音響画像再構成部241は、受信メモリ23から光音響信号を読み出し、読み出し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S39)。第2の増幅部243は、ステップS35で決定された第2のゲイン定義情報に従って、光音響画像信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅する(ステップS40)。第2の増幅部243は、例えば各深さ位置において、第1の増幅部253において増幅される超音波画像の半分のゲインで、光音響画像を増幅する。画像合成部26は、超音波画像と光音響画像と画像表示装置14に表示する(ステップS41)。   The photoacoustic image reconstruction unit 241 reads a photoacoustic signal from the reception memory 23, and generates a photoacoustic image based on the read photoacoustic signal (step S39). The second amplifying unit 243 amplifies the photoacoustic image signal with a gain corresponding to the depth position according to the second gain definition information determined in step S35 (step S40). For example, the second amplifying unit 243 amplifies the photoacoustic image with a gain that is half of the ultrasonic image amplified by the first amplifying unit 253 at each depth position. The image composition unit 26 displays the ultrasonic image, the photoacoustic image, and the image display device 14 (step S41).

本実施形態では、ゲイン決定部31は、超音波画像信号に基づいて第1のゲイン定義情報を決定する。超音波画像に基づいて第1のゲイン定義情報を決定することで、STC処理におけるゲインを自動調整することができる。また、本実施形態では、超音波画像における自動調整の結果を利用して、光音響画像に対するSTC処理におけるゲインを自動調整することができる。このため、ユーザの手間をより削減することが可能である。なお、本実施形態においても、第1の実施形態と同様にゲイン操作部30(図1を参照)を有する構成を採用してもよい。その場合、超音波画像信号に基づいて自動調整されたゲインと、ユーザによる手動で調整されたゲインとを切り替え可能に構成してもよい。   In the present embodiment, the gain determination unit 31 determines first gain definition information based on the ultrasonic image signal. By determining the first gain definition information based on the ultrasonic image, the gain in the STC process can be automatically adjusted. In this embodiment, the gain in the STC process for the photoacoustic image can be automatically adjusted using the result of the automatic adjustment in the ultrasonic image. For this reason, it is possible to further reduce the labor of the user. In the present embodiment, a configuration having the gain operation unit 30 (see FIG. 1) may be employed as in the first embodiment. In that case, the gain automatically adjusted based on the ultrasonic image signal and the gain manually adjusted by the user may be switchable.

続いて、本発明の第3実施形態を説明する。図13は、本発明の第3実施形態に係る光音響画像生成装置の一部を示す。本実施形態に係る光音響画像生成装置(超音波ユニット)は、図2に示す第1実施形態で説明した超音波ユニットの構成に加えて、係数決定部33を有する。係数決定部33は、光音響波の検出信号と反射音響波の検出信号とを比較し、ゲイン計算部32で用いられる変換係数を決定する。その他の点は、第1実施形態又は第2実施形態と同様でよい。   Subsequently, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 shows a part of the photoacoustic image generation apparatus according to the third embodiment of the present invention. The photoacoustic image generation apparatus (ultrasonic unit) according to the present embodiment includes a coefficient determination unit 33 in addition to the configuration of the ultrasonic unit described in the first embodiment illustrated in FIG. The coefficient determination unit 33 compares the detection signal of the photoacoustic wave and the detection signal of the reflected acoustic wave, and determines a conversion coefficient used by the gain calculation unit 32. Other points may be the same as in the first embodiment or the second embodiment.

係数決定部33は、光音響画像再構成部241にて再構成された光音響信号と、超音波画像再構成部251にて再構成された超音波信号とを受信する。係数決定部33は、ある音線(ライン)について光音響信号を深さ方向に積分する。同様に、係数決定部33は、ある音線について超音波信号を深さ方向に積分する。積分する範囲は、深さ方向の全範囲である必要はない。被検体の深部において発生した光音響波の検出信号は弱いため、係数決定部33は、被検体の表面側から一定の範囲で積分すればよい。   The coefficient determination unit 33 receives the photoacoustic signal reconstructed by the photoacoustic image reconstruction unit 241 and the ultrasonic signal reconstructed by the ultrasonic image reconstruction unit 251. The coefficient determination unit 33 integrates the photoacoustic signal in the depth direction for a certain sound ray (line). Similarly, the coefficient determination unit 33 integrates the ultrasonic signal in the depth direction for a certain sound ray. The range to be integrated need not be the entire range in the depth direction. Since the detection signal of the photoacoustic wave generated in the deep part of the subject is weak, the coefficient determination unit 33 may integrate within a certain range from the surface side of the subject.

係数決定部33は、深さ方向に積分された光音響信号と深さ方向に積分された超音波信号との比を計算する。係数決定部33は、計算された比を、第2のゲイン定義情報を計算する際に用いられる変換係数として決定する。係数決定部33は、複数の音線のそれぞれで光音響信号及び超音波信号を積分し、それらの合計又は平均に基づいて変換係数を決定することとしてもよい。係数決定部33は、決定した変換係数を、ゲイン計算部32に通知する。ゲイン計算部32は、第1のゲイン定義情報におけるゲインに、通知された変換係数を乗じたゲインを、第2のゲイン定義情報におけるゲインとして決定する。係数決定部33は、1つのICとして構成されていてもよいし、他の構成要素のICの中の一部として構成されていてもよい。   The coefficient determination unit 33 calculates the ratio between the photoacoustic signal integrated in the depth direction and the ultrasonic signal integrated in the depth direction. The coefficient determination unit 33 determines the calculated ratio as a conversion coefficient used when calculating the second gain definition information. The coefficient determination unit 33 may integrate the photoacoustic signal and the ultrasonic signal with each of the plurality of sound rays, and may determine the conversion coefficient based on the total or average thereof. The coefficient determination unit 33 notifies the gain calculation unit 32 of the determined conversion coefficient. The gain calculation unit 32 determines a gain obtained by multiplying the gain in the first gain definition information by the notified conversion coefficient as the gain in the second gain definition information. The coefficient determination unit 33 may be configured as one IC, or may be configured as a part of ICs of other components.

係数決定部33は、深さ方向を複数のブロックに分け、それらのそれぞれで光音響信号及び超音波信号を積分してもよい。その場合、ブロックごとに積分された光音響信号と積分された超音波信号との比を計算し、ブロックごとに変換係数を決定してもよい。つまり、係数決定部33は、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれで、光音響波の検出信号と反射音響波の検出信号とを比較し、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれに対して変換係数を決定してもよい。その場合、ゲイン計算部32は、第1のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに、各位置が属する深さ方向の位置の範囲に対して決定された変換係数を乗じることで第2のゲイン定義情報を計算してもよい。   The coefficient determination unit 33 may divide the depth direction into a plurality of blocks and integrate the photoacoustic signal and the ultrasonic signal with each of them. In that case, the ratio between the photoacoustic signal integrated for each block and the integrated ultrasonic signal may be calculated to determine the conversion coefficient for each block. That is, the coefficient determination unit 33 compares the photoacoustic wave detection signal and the reflected acoustic wave detection signal in each of the plurality of depth-direction position ranges, and each of the plurality of depth-direction position ranges. A conversion coefficient may be determined for. In that case, the gain calculation unit 32 multiplies the gain at each position in the depth direction in the first gain definition information by the conversion coefficient determined for the range of the position in the depth direction to which each position belongs. 2 gain definition information may be calculated.

係数決定部33が受信する光音響信号及び超音波信号は再構成されたものには限定されない。例えば、検波・対数変換部242が出力する検波・対数変換された光音響信号と、検波・対数変換部252が出力する検波・対数変換された超音波信号とを受信することとしてもよい。あるいは、第2の増幅部243がSTC処理を実施しない状態で光音響画像構築部244が生成した光音響画像と、第1の増幅部253がSTC処理を実施しない状態で超音波画像構築部254が生成した超音波画像とを受信してもよい。   The photoacoustic signal and the ultrasonic signal received by the coefficient determination unit 33 are not limited to those reconstructed. For example, the detection / logarithmically converted photoacoustic signal output from the detection / logarithmic conversion unit 242 and the detection / logarithmically converted ultrasonic signal output from the detection / logarithmic conversion unit 252 may be received. Alternatively, the photoacoustic image generated by the photoacoustic image construction unit 244 in a state where the second amplification unit 243 does not perform the STC process, and the ultrasonic image construction unit 254 in a state where the first amplification unit 253 does not perform the STC process. And an ultrasonic image generated by.

本実施形態では、係数決定部33は、光音響信号と反射超音波信号とに基づいて変換係数を決定する。このようにすることで、被検体に応じて変換係数を変更でき、一定の変換係数を用いる場合に比べて、被検体依存性をなくし、光音響画像に対して、より適切なSTC処理のゲインを設定できる。その他の効果は、第1実施形態又は第2実施形態と同様である。   In the present embodiment, the coefficient determination unit 33 determines a conversion coefficient based on the photoacoustic signal and the reflected ultrasonic signal. In this way, the conversion coefficient can be changed according to the subject, and the subject dependency is eliminated compared with the case where a constant conversion coefficient is used, and a more appropriate gain of STC processing is applied to the photoacoustic image. Can be set. Other effects are the same as those of the first embodiment or the second embodiment.

なお、前述のように、反射超音波の減衰及び光音響波の減衰は、周波数にも比例する。例えば、プローブ帯域5MHz〜10MHzのプローブ11を使用することを考える。この帯域は、光音響計測に使用可能な浅部向けのプローブの典型的な帯域である。そのような帯域のプローブを使用した場合に、光音響波と反射超音波とで、受信周波数が異なる場合がある。例えば、光音響波の感度を重視して、光音響波の受信周波数を5MHzとし、かつ、反射超音波の受信周波数を10MHzとする場合がある。   As described above, the attenuation of reflected ultrasonic waves and the attenuation of photoacoustic waves are also proportional to the frequency. For example, consider using a probe 11 with a probe bandwidth of 5 MHz to 10 MHz. This band is a typical band of a shallow probe that can be used for photoacoustic measurement. When a probe having such a band is used, the reception frequency may be different between the photoacoustic wave and the reflected ultrasonic wave. For example, the sensitivity of the photoacoustic wave is emphasized, the photoacoustic wave reception frequency may be 5 MHz, and the reflected ultrasonic wave reception frequency may be 10 MHz.

図14は、音響波の減衰を示すグラフである。図14に示すグラフにおいて、横軸は深さ方向の位置を表し、縦軸は音響波の減衰を表す。音響波が通る部分の減衰率は0.5[bB/cm/MHz]であるとした。図14において、グラフBは反射超音波の減衰特性を示し、グラフPAは光音響波の減衰特性を示す。光音響波の受信周波数は5MHzであり、反射超音波の受信周波数は10MHzである。   FIG. 14 is a graph showing attenuation of acoustic waves. In the graph shown in FIG. 14, the horizontal axis represents the position in the depth direction, and the vertical axis represents the attenuation of the acoustic wave. The attenuation rate of the portion through which the acoustic wave passes is 0.5 [bB / cm / MHz]. In FIG. 14, a graph B shows the attenuation characteristic of the reflected ultrasonic wave, and a graph PA shows the attenuation characteristic of the photoacoustic wave. The reception frequency of the photoacoustic wave is 5 MHz, and the reception frequency of the reflected ultrasonic wave is 10 MHz.

反射超音波の減衰は、反射超音波の伝播距離は光音響波の伝播距離の2倍であることから、受信周波数が同一であると仮定した場合、光音響波の減衰の2倍となる(図4も参照)。反射超音波の受信周波数が光音響波の受信周波数の2倍である場合、反射超音波の減衰は更に2倍となり、図14に示すように、反射超音波の減衰は、受信周波数が1/2の光音響波の減衰の4倍となる。   Since the propagation distance of the reflected ultrasonic wave is twice the propagation distance of the photoacoustic wave, the attenuation of the reflected ultrasonic wave is twice the attenuation of the photoacoustic wave when it is assumed that the reception frequency is the same ( (See also FIG. 4). When the reception frequency of the reflected ultrasonic wave is twice the reception frequency of the photoacoustic wave, the attenuation of the reflected ultrasonic wave is further doubled, and as shown in FIG. 4 times the attenuation of the photoacoustic wave of 2.

ゲイン計算部32は、第1のゲイン定義情報に基づいて第2のゲイン定義情報を計算する場合に、変換係数を、光音響波の受信周波数及び反射超音波の受信周波数に基づいて決定してもよい。例えば上記の場合、受信周波数10MHzの反射超音波の減衰は受信周波数5MHzの光音響波の減衰の4倍になるため、変換係数を0.25に決定する。ゲイン計算部32は、第1のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに変換係数0.25を乗じたゲインを、第2のゲイン定義情報で定義されるゲインとして計算する。このようにすることで、反射超音波の受信周波数が10MHzで光音響波の受信周波数が5MHzである場合に、超音波画像において深部の観察が可能となるようにSTC処理のゲイン調整を行うことで、光音響画像についても深部の観察が可能になる。   When calculating the second gain definition information based on the first gain definition information, the gain calculation unit 32 determines the conversion coefficient based on the reception frequency of the photoacoustic wave and the reception frequency of the reflected ultrasonic wave. Also good. For example, in the above case, since the attenuation of the reflected ultrasonic wave having the reception frequency of 10 MHz is four times the attenuation of the photoacoustic wave having the reception frequency of 5 MHz, the conversion coefficient is determined to be 0.25. The gain calculation unit 32 calculates a gain obtained by multiplying a gain at each position in the depth direction in the first gain definition information by a conversion coefficient 0.25 as a gain defined by the second gain definition information. In this way, when the reception frequency of the reflected ultrasonic wave is 10 MHz and the reception frequency of the photoacoustic wave is 5 MHz, the gain adjustment of the STC process is performed so that the deep portion can be observed in the ultrasonic image. Thus, it is possible to observe deep portions of the photoacoustic image.

上記とは逆に、反射超音波の感度を重視して、反射超音波の受信周波数を5MHzとし、かつ、光音響波の受信周波数を10MHzとする場合も考えられる。その場合、光音響波の減衰は、受信周波数が半分の反射音響波の減衰と同じになる。そのような場合、ゲイン計算部32は、変換係数を1に決定すればよい。   Contrary to the above, it is also conceivable that the sensitivity of reflected ultrasonic waves is emphasized, the reception frequency of reflected ultrasonic waves is 5 MHz, and the reception frequency of photoacoustic waves is 10 MHz. In that case, the attenuation of the photoacoustic wave is the same as the attenuation of the reflected acoustic wave whose reception frequency is half. In such a case, the gain calculation unit 32 may determine the conversion coefficient as 1.

なお、上記各実施形態では、第1の増幅部253が超音波画像生成部25の一部であり、第1の増幅部253が超音波画像信号を増幅することでSTC処理を実施する例について説明したが、これには限定されない。例えば、超音波画像生成部25の前段に第1の増幅部253を配置し、超音波画像生成部25に入力する反射超音波信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅してもよい。第2の増幅部243についても同様に、光音響画像生成部24の前段に第2の増幅部243を配置し、光音響画像生成部24に入力する光音響信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅してもよい。第1の増幅部253及び第2の増幅部243を省略し、受信回路21の可変ゲインアンプ212において、反射超音波の検出時は第1のゲイン定義情報に基づいて反射超音波の検出信号を増幅し、光音響波の検出時は第2のゲイン定義情報に基づいて光音響波の検出信号を増幅することとしてもよい。   In each of the above embodiments, the first amplifying unit 253 is a part of the ultrasonic image generating unit 25, and the first amplifying unit 253 performs the STC processing by amplifying the ultrasonic image signal. Although described, it is not limited to this. For example, the first amplifying unit 253 may be disposed before the ultrasonic image generating unit 25, and the reflected ultrasonic signal input to the ultrasonic image generating unit 25 may be amplified with a gain corresponding to the depth position. Similarly for the second amplification unit 243, the second amplification unit 243 is arranged in front of the photoacoustic image generation unit 24, and the photoacoustic signal input to the photoacoustic image generation unit 24 is set in accordance with the depth position. You may amplify with a gain. The first amplifying unit 253 and the second amplifying unit 243 are omitted, and the variable gain amplifier 212 of the receiving circuit 21 detects the reflected ultrasound detection signal based on the first gain definition information when detecting the reflected ultrasound. It is good also as amplifying and amplifying the detection signal of a photoacoustic wave based on 2nd gain definition information at the time of the detection of a photoacoustic wave.

図7及び図11に示すフローチャートでは、超音波画像を先に生成し、光音響画像を後に生成しているが、超音波画像の生成と光音響画像の生成は、どちらが先でもよい。また、図7のステップS21のゲイン操作部30の操作は任意のタイミングで実施することができる。例えばステップS19において超音波画像と光音響画像とを画像表示装置14に表示した後で実施してもよい。その場合には、新たに決定された第1のゲイン定義情報に従って増幅された超音波画像と、第2のゲイン定義情報に従って増幅された光音響画像とを、画像表示装置14に表示するとよい。超音波画像と光音響画像とは、必ずしも同一のフレームレートで生成する必要はなく、例えば複数の超音波画像を生成する間に1枚の光音響画像を生成するようにしてもよい。   In the flowcharts shown in FIGS. 7 and 11, the ultrasonic image is generated first and the photoacoustic image is generated later, but either the generation of the ultrasonic image or the generation of the photoacoustic image may be performed first. Further, the operation of the gain operation unit 30 in step S21 in FIG. 7 can be performed at an arbitrary timing. For example, it may be performed after the ultrasonic image and the photoacoustic image are displayed on the image display device 14 in step S19. In that case, an ultrasonic image amplified according to the newly determined first gain definition information and a photoacoustic image amplified according to the second gain definition information may be displayed on the image display device 14. The ultrasonic image and the photoacoustic image are not necessarily generated at the same frame rate. For example, one photoacoustic image may be generated while a plurality of ultrasonic images are generated.

図7及び図11に示すフローチャートでは、反射超音波の検出と光音響波の検出とを行っているが、これらの検出は必ずしも実施されなくてもよい。例えば、図示しない記憶装置に、過去に検出された光音響波の検出信号及び反射超音波の検出信号、又は過去に生成された光音響画像及び超音波画像を記憶しておき、その記憶装置から光音響波の検出信号及び反射超音波の検出信号、又は光音響画像及び超音波画像を読み出してもよい。記憶装置は、超音波ユニット12から読み出し可能に構成されていればよく、例えば記憶装置と超音波ユニット12とがインターネットなどのネットワークを介して接続されていてもよい。   In the flowcharts shown in FIGS. 7 and 11, the detection of reflected ultrasonic waves and the detection of photoacoustic waves are performed, but these detections are not necessarily performed. For example, in a storage device (not shown), a photoacoustic wave detection signal and a reflected ultrasonic detection signal detected in the past, or a photoacoustic image and an ultrasonic image generated in the past are stored, and the storage device A photoacoustic wave detection signal and a reflected ultrasonic wave detection signal, or a photoacoustic image and an ultrasonic image may be read out. The storage device only needs to be configured to be readable from the ultrasonic unit 12. For example, the storage device and the ultrasonic unit 12 may be connected via a network such as the Internet.

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、システム、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。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the suitable embodiment, the photoacoustic image generation apparatus of this invention, a system, and a method are not limited only to the said embodiment, From the structure of the said embodiment. Various modifications and changes are also included in the scope of the present invention.

10:光音響画像生成システム
11:プローブ
12:超音波ユニット
13:レーザユニット
14:画像表示装置
21:受信回路
22:AD変換器
23:受信メモリ
24:光音響画像生成部
25:超音波画像生成部
26:画像合成部
28:制御部
29:送信制御回路
30:ゲイン操作部
31:ゲイン決定部
32:ゲイン計算部
33:係数決定部
21:低ノイズアンプ
212:可変ゲインアンプ
213:ローパスフィルタ
241:光音響画像再構成部
242:検波・対数変換部
243:第2の増幅部
244:光音響画像構築部
251:超音波画像再構成部
252:対数変換部
253:第1の増幅部
254:超音波画像構築部
T1〜T6:つまみ
10: Photoacoustic image generation system 11: Probe 12: Ultrasonic unit 13: Laser unit 14: Image display device 21: Reception circuit 22: AD converter 23: Reception memory 24: Photoacoustic image generation unit 25: Ultrasonic image generation Unit 26: Image composition unit 28: Control unit 29: Transmission control circuit 30: Gain operation unit 31: Gain determination unit 32: Gain calculation unit 33: Coefficient determination unit 21: Low noise amplifier 212: Variable gain amplifier 213: Low pass filter 241 : Photoacoustic image reconstruction unit 242: Detection / logarithm conversion unit 243: Second amplification unit 244: Photoacoustic image construction unit 251: Ultrasound image reconstruction unit 252: Logarithm conversion unit 253: First amplification unit 254: Ultrasound image construction unit T1 to T6: Knob

Claims (13)

被検体内に送信された音響波に対する反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成部と、
光源から出射した光を前記被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成部と、
前記反射音響波画像生成部に入力される反射音響波の検出信号、及び前記反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第1のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第1の増幅部と、
前記光音響画像生成部に入力される光音響波の検出信号、及び前記光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第2のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第2の増幅部と、
前記第1のゲイン定義情報に基づいて前記第2のゲイン定義情報を計算するゲイン計算部とを備える光音響画像生成装置。
A reflected acoustic wave image generation unit that generates a reflected acoustic wave image based on a detection signal of the reflected acoustic wave with respect to the acoustic wave transmitted into the subject;
A photoacoustic image generation unit that generates a photoacoustic image based on a detection signal of a photoacoustic wave generated due to absorption of light emitted from a light source by a light absorber in the subject;
Correspondence between at least one of a detection signal of a reflected acoustic wave input to the reflected acoustic wave image generation unit and a signal value of the reflected acoustic wave image and a gain at each position in a plurality of depth directions A first amplifying unit that amplifies with a gain according to a position in the depth direction in accordance with first gain definition information that defines
At least one of a photoacoustic wave detection signal and a signal value of the photoacoustic image input to the photoacoustic image generation unit is defined as a correspondence relationship between each of a plurality of positions in the depth direction and a gain at each position. A second amplifying unit that amplifies the gain according to the position in the depth direction according to the second gain definition information
A photoacoustic image generation apparatus comprising: a gain calculation unit that calculates the second gain definition information based on the first gain definition information.
前記第1のゲイン定義情報を決定するゲイン決定部を更に有する請求項1に記載の光音響画像生成装置。   The photoacoustic image generating apparatus according to claim 1, further comprising a gain determination unit that determines the first gain definition information. ユーザ操作に応じて前記第1のゲイン定義情報を変化させるためのゲイン操作部を更に有し、前記ゲイン決定部は、前記ゲイン操作部の操作に応じて前記第1のゲイン定義情報を決定する請求項2に記載の光音響画像生成装置。   The apparatus further includes a gain operation unit for changing the first gain definition information in response to a user operation, and the gain determination unit determines the first gain definition information in accordance with an operation of the gain operation unit. The photoacoustic image generating apparatus according to claim 2. 前記ゲイン操作部は前記第1のゲイン定義情報における前記深さ方向の各位置に対応した複数のゲイン変更用のつまみを有し、前記ゲイン決定部は各つまみの操作量に応じて前記深さ方向の各位置におけるゲインを決定する請求項3に記載の光音響画像生成装置。   The gain operation unit has a plurality of gain changing knobs corresponding to the positions in the depth direction in the first gain definition information, and the gain determination unit determines the depth according to the operation amount of each knob. The photoacoustic image generating apparatus of Claim 3 which determines the gain in each position of a direction. 前記ゲイン決定部は、前記第1のゲイン定義情報を複数記憶しており、該複数の第1のゲイン定義情報の中から、ユーザ操作に従って、前記第1の増幅部で用いられる第1のゲイン定義情報を選択する請求項2に記載の光音響画像生成装置。   The gain determination unit stores a plurality of the first gain definition information, and a first gain used in the first amplification unit in accordance with a user operation from the plurality of first gain definition information. The photoacoustic image generating device according to claim 2 which selects definition information. 前記ゲイン決定部は、前記反射音響波の検出信号に基づいて前記第1のゲイン定義情報を決定する請求項2に記載の光音響画像生成装置。   The photoacoustic image generation apparatus according to claim 2, wherein the gain determination unit determines the first gain definition information based on a detection signal of the reflected acoustic wave. 前記ゲイン計算部は、前記第1のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに変換係数を乗じたゲインを、前記第2のゲイン定義情報で定義されるゲインとして計算する請求項1から6何れか1項に記載の光音響画像生成装置。   The gain calculation unit calculates a gain obtained by multiplying a gain at each position in the depth direction in the first gain definition information by a conversion coefficient as a gain defined by the second gain definition information. 6. The photoacoustic image generating apparatus according to any one of claims 6 to 6. 前記変換係数はあらかじめ設定されている請求項7に記載の光音響画像生成装置。   The photoacoustic image generation apparatus according to claim 7, wherein the conversion coefficient is set in advance. 前記ゲイン計算部は、前記変換係数を前記光音響波の受信周波数及び前記反射音響波の受信周波数に基づいて決定する請求項7に記載の光音響画像生成装置。   The photoacoustic image generation apparatus according to claim 7, wherein the gain calculation unit determines the conversion coefficient based on a reception frequency of the photoacoustic wave and a reception frequency of the reflected acoustic wave. 前記光音響波の検出信号と前記反射音響波の検出信号とを比較し、前記変換係数を決定する係数決定部を更に有する請求項7に記載の光音響画像生成装置。   The photoacoustic image generation apparatus according to claim 7, further comprising a coefficient determination unit that compares the detection signal of the photoacoustic wave and the detection signal of the reflected acoustic wave and determines the conversion coefficient. 前記係数決定部は、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれで、前記光音響波の検出信号と前記反射音響波の検出信号とを比較し、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれに対して前記変換係数を決定し、
前記ゲイン計算部は、前記第1のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに、各位置が属する深さ方向の位置の範囲に対して決定された前記変換係数を乗じる請求項10に記載の光音響画像生成装置。
The coefficient determination unit compares the photoacoustic wave detection signal and the reflected acoustic wave detection signal in each of a plurality of depth direction position ranges, and each of the plurality of depth direction position ranges. Determining the conversion factor for
The gain calculation unit multiplies the gain at each position in the depth direction in the first gain definition information by the conversion coefficient determined for the range of positions in the depth direction to which each position belongs. The photoacoustic image generating apparatus of description.
光源と、
被検体内に音響波を送信する音響波送信部と、
前記光源から出射した光を前記被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波、及び前記音響波送信部から送信された音響波に対する反射音響波を検出する音響波受信部と、
前記反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成部と、
前記光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成部と、
前記反射音響波画像生成部に入力される反射音響波の検出信号、及び前記反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第1のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第1の増幅部と、
前記光音響画像生成部に入力される光音響波の検出信号、及び前記光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第2のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第2の増幅部と、
前記第1のゲイン定義情報に基づいて前記第2のゲイン定義情報を計算するゲイン計算部とを備える光音響画像生成システム。
A light source;
An acoustic wave transmitter that transmits acoustic waves into the subject;
An acoustic wave for detecting a photoacoustic wave generated due to absorption of light emitted from the light source by the light absorber in the subject and a reflected acoustic wave for the acoustic wave transmitted from the acoustic wave transmission unit A receiver,
A reflected acoustic wave image generation unit that generates a reflected acoustic wave image based on the detection signal of the reflected acoustic wave;
A photoacoustic image generation unit that generates a photoacoustic image based on the detection signal of the photoacoustic wave;
Correspondence between at least one of a detection signal of a reflected acoustic wave input to the reflected acoustic wave image generation unit and a signal value of the reflected acoustic wave image and a gain at each position in a plurality of depth directions A first amplifying unit that amplifies with a gain according to a position in the depth direction in accordance with first gain definition information that defines
At least one of a photoacoustic wave detection signal and a signal value of the photoacoustic image input to the photoacoustic image generation unit is defined as a correspondence relationship between each of a plurality of positions in the depth direction and a gain at each position. A second amplifying unit that amplifies the gain according to the position in the depth direction according to the second gain definition information
A photoacoustic image generation system comprising: a gain calculation unit that calculates the second gain definition information based on the first gain definition information.
被検体内に送信された音響波に対する反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成するステップと、
光源から出射した光を前記被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成するステップと、
前記反射音響波画像の生成に用いられる反射音響波の検出信号、及び前記反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第1のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅するステップと、
前記光音響画像の生成に用いられる光音響波の検出信号、及び前記光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第2のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅するステップと、
前記第1のゲイン定義情報に基づいて前記第2のゲイン定義情報を計算するステップとを有する光音響画像生成方法。
Generating a reflected acoustic wave image based on a detection signal of the reflected acoustic wave with respect to the acoustic wave transmitted into the subject;
Generating a photoacoustic image based on a detection signal of a photoacoustic wave generated due to absorption of light emitted from a light source by a light absorber in the subject;
At least one of the detection signal of the reflected acoustic wave used for generation of the reflected acoustic wave image and the signal value of the reflected acoustic wave image has a correspondence relationship between each of the positions in the depth direction and the gain at each position. Amplifying with a gain according to the position in the depth direction according to the first gain definition information to be defined;
At least one of a photoacoustic wave detection signal used for generating the photoacoustic image and a signal value of the photoacoustic image defines a correspondence relationship between each of a plurality of positions in the depth direction and a gain at each position. Amplifying with a gain according to the position in the depth direction according to the second gain definition information;
And a step of calculating the second gain definition information based on the first gain definition information.
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