JP6594355B2 - 被検体情報処理装置および画像の表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体情報処理装置および画像の表示方法に関する。

被検体に光を照射することに起因して生じた光音響波を検知することにより、被検体内の特性情報を取得する被検体情報処理装置が知られている。特許文献１には、画像のリフレッシュ周期よりも短いサンプリング周期で、被検体への光の照射と、光音響波の検出信号を取得する光音響画像化装置が記載されている。特許文献１に記載の装置は、検出信号を加算平均して画像を生成することにより動画像を表示する。

特開２０１６−４７１０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、光音響波を取得するプローブと被検体との相対位置が変わらない状態で動画像の取得を行っていると考えられる。プローブと被検体との相対位置が変わらない状態で繰り返し光音響波の取得を行った場合、検出信号を加算平均することにより、検出信号に含まれるランダムノイズを低減することができるが、再構成の際に生じるアーティファクトの低減は行われない。

本発明は、上述の問題に鑑みて、観察対象とする被検体領域から連続的に音響波を受信して動画像を得る好適な被検体情報処理装置および画像の表示法を提供することを目的とする。

本発明の一の側面である被検体情報処理装置は、被検体から伝搬した音響波を検知した探触子から出力された電気信号に基づいて前記被検体の画像データを生成する信号処理部と、前記画像データに基づく画像を表示部に表示させる表示制御部と、を有する装置であって、前記信号処理部は、前記被検体に対する相対位置が異なるＮ箇所（Ｎは３以上の整数）のそれぞれで探触子が前記音響波を検知したことで得られる電気信号に基づくＮ個の画像データのうち、第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の画像データ（ｉ＋ｍ＜Ｎ；ｉ，ｍはともに自然数）の少なくとも２つの画像データを、前記第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の画像データに対する重みづけが、この順に大きくなるように合成して第１Ａの合成画像データと第１Ｂの合成画像データを生成し、第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の画像データ（ｎは自然数）の少なくとも２つの画像データを、前記第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の画像データに対する重みづけが、この順に大きくなるように合成して第２Ａの合成画像データと第２Ｂの合成画像データを生成し、前記重みづけされる画像データのうち最も大きいｍ値に対応する画像データに対する重みにおいて、前記第１Ｂの合成画像データは前記第１Ａの合成画像データより大きくし、前記第２Ｂの合成画像データは前記第２Ａの合成画像データより大きくするものであり、前記表示制御部は、前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を表示部に表示させ、さらに、前記表示部に表示された画像を前記第１Ｂの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ａの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ｂの合成画像データに基づく画像で更新することを特徴とする。

本発明の別の一の側面である被検体情報処理装置は、被検体から伝搬した音響波を検知した探触子から出力された電気信号に基づいて前記被検体の画像データを生成する信号処理部と、前記画像データに基づく画像を表示部に表示させる表示制御部と、を有する装置であって、前記信号処理部は、前記被検体に対する相対位置が異なるＮ箇所（Ｎは３以上の整数）のそれぞれで探触子が前記音響波を検知したことで得られるＮ個の電気信号群のうち、第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の電気信号（ｉ＋ｍ＜Ｎ；ｉ，ｍはともに自然数）のうちの少なくとも２つの電気信号を用いて、前記第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の電気信号に対する重みづけが、この順に大きくなるように第１Ａの合成画像データと第１Ｂの合成画像データを生成し、第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の電気信号（ｎは自然数）のうちの少なくとも２つの電気信号を用いて、前記第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の電気信号に対する重みづけが、この順に大きくなるように第２Ａの合成画像データと第２Ｂの合成画像データを生成し、前記重みづけされる電気信号のうち最も大きいｍ値に対応する電気信号に対する重みにおいて、前記第１Ｂの合成画像データは前記第１Ａの合成画像データより大きくし、前記第２Ｂの合成画像データは前記第２Ａの合成画像データより大きくするものであり、前記表示制御部は、前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を表示部に表示させ、さらに、前記表示部に表示された画像を前記第１Ｂの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ａの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ｂの合成画像データに基づく画像で更新することを特徴とする。
また、本発明のさらなる別の一の側面である画像の表示方法は、被検体から伝搬した音響波に基づく前記被検体の画像を表示させる画像の表示方法であって、被検体に対する相対位置が異なるＮ箇所（Ｎは３以上の整数）のそれぞれで探触子が前記音響波を検知したことで得られる電気信号に基づくＮ個の画像データのうち、第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の画像データ（ｉ＋ｍ＜Ｎ；ｉ，ｍはともに自然数）の少なくとも２つの画像データを、前記第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の画像データに対する重みづけが、この順に大きくなるように合成して第１Ａの合成画像データと第１Ｂの合成画像データを生成し、第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の画像データ（ｎは自然数）の少なくとも２つの画像データを、前記第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の画像データに対する重みづけが、この順に大きくなるように合成して第２Ａの合成画像データと第２Ｂの合成画像データを生成し、前記重みづけされる画像データのうち最も大きいｍ値に対応する画像データに対する重みにおいて、前記第１Ｂの合成画像データは前記第１Ａの合成画像データより大きくし、前記第２Ｂの合成画像データは前記第２Ａの合成画像データより大きくするものであり、前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を表示部に表示させ、さらに、前記表示部に表示された画像を前記第１Ｂの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ａの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ｂの合成画像データに基づく画像で更新することを特徴とする。
また、本発明のさらなる別の一の側面である画像の表示方法は、被検体から伝搬した音響波に基づく前記被検体の画像を表示させる画像の表示方法であって、前記被検体に対する相対位置が異なるＮ箇所（Ｎは３以上の整数）のそれぞれで探触子が前記音響波を検知したことで得られるＮ個の電気信号群のうち、第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の電気信号（ｉ＋ｍ＜Ｎ；ｉ，ｍはともに自然数）のうちの少なくとも２つの電気信号を用いて、前記第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の電気信号に対する重みづけが、この順に大きくなるように第１Ａの合成画像データと第１Ｂの合成画像データを生成し、第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の電気信号（ｎは自然数）のうちの少なくとも２つの電気信号を、前記第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の電気信号に対する重みづけが、この順に大きくなるように用いて第２Ａの合成画像データと第２Ｂの合成画像データを生成し、前記重みづけされる電気信号のうち最も大きいｍ値に対応する電気信号に対する重みにおいて、前記第１Ｂの合成画像データは前記第１Ａの合成画像データより大きくし、前記第２Ｂの合成画像データは前記第２Ａの合成画像データより大きくするものであり、前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を表示部に表示させ、さらに、前記表示部に表示された画像を前記第１Ｂの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ａの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ｂの合成画像データに基づく画像で更新することを特徴とする。

本発明によれば、観察対象とする被検体領域から連続的に音響波を受信してアーティファクトの抑制された動画像得られる。

本発明の実施例に係る被検体情報処理装置の構成を示すブロック図である。 実施例１に係る探触子の移動を説明するための図である。 実施例１に係る動作のタイミングを示す図である。 実施例２に係る動作のタイミングを示す図である。 実施例３に係る動作のタイミングを示す図である。 実施例４に係る動作のタイミングを示す図である。

以下に図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。ただし、以下に記載されている詳細な計算式、計算手順などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

本発明の被検体情報処理装置には、被検体（例えば乳房、顔、手の平）に近赤外線等の光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した装置を含む。

光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布、トータルヘモグロビン濃度分布、酸化／還元ヘモグロビン濃度分布である。

また、複数位置の被検体情報である特性情報を、２次元または３次元の特性分布として取得しても良い。特性分布は被検体内の特性情報を示す画像データとして生成され得る。本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。音響波検出器（例えば探触子）は、被検体内で発生した音響波を受信する。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施の形態に係る被検体情報処理装置の実施例１を示すブロック図である。実施例１の被検体情報処理装置は、複数の音響波検知素子００１が設けられた支持部００２、照射光学系００３、伝送系００４、光源００５、受信回路系００６、センサアレイ移動機構００７、画像生成部００８、画像処理部００９、画像表示部０１０、システム制御部０１１、および被検体保持部材０１２を有する。

探触子は、支持部００２と、支持部００２に複数配列された音響波検知素子００１を含んで構成される。音響波検知素子００１は、被検体０１３から伝搬してくる光音響波を検知して、その光音響波を電気信号（以下では、光音響信号とも称する）に変換する。音響波検知素子００１は、圧電現象を用いたもの、光の共振を用いたもの、静電容量の変化を用いたものなど、どのような素子を用いて実現しても良い。また、これに限られず、音響波を受信できるものであれば、どのようなものを用いても良い。本実施例において、支持部００２は、半球状の内面形状をしており、その内面に沿って複数の音響波検知素子００１の音響波検出面が配置される。これにより、半球の中心付近に、各音響波検知素子００１の最も受信感度の高い方向、言いかえれば指向軸、が集中する。複数の音響波検知素子００１の受信感度の高い方向が集中している領域からは、その他の領域よりも精度がよい被検体情報を取得することができる。支持部００２は半球状に限らず、楕円体を任意の断面で切り取った形状や、多面体で構成されていても、複数の音響複数検知素子００１の受信感度の高い方向が所定の領域に集中するような構成であればよい。さらに、支持部００２は、複数の音響波検知素子００１を１次元的あるいは２次元的に支持するものであっても良い。このように、複数の音響波検知素子００１を多次元的に配置して構成される探触子を用いることで、同時に複数の位置で音響波を受信することができるため、測定時間を短縮できる。

ここで、高分解能領域とは、音響波検知素子００１の配置により規定される最高受信感度となる位置における受信感度の１／２以上の受信感度が得られる領域を指すものとする。本実施例の構成においては、半球状の支持部００２の中心が最高受信感度となる位置であり、高分解能領域は、半球の中心から等方的に広がる球状の領域である。

光源００５は、システム制御部０１１からの制御信号に基づいて光を発する。光源００５から発せられた光は、射出される光の形状が照射光学系００３によって変形された上で被検体０１３に照射される。光源００５が発生する光は、パルス幅が１０〜１００ｎｓｅｃ程度のパルス光としても良い。このようにすることで、効率的に光音響波を発生させることができる。光源００５は、被検体０１３の深部まで光を到達するように大出力が得られるレーザーが好ましいが、これに限られず、レーザーの代わりに発光ダイオードやフラッシュランプ等を用いるようにしても良い。光源００５に用いるレーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザ、色素レーザー、半導体レーザーなど種々のレーザーが適用できる。光源００５で発生する光の波長は、被検体０１３内部まで光が伝搬する波長であることが好ましく、例えば、被検体０１３が生体の場合、５００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下としても良い。また、光源００５に用いるレーザーは、出力が強く連続的に波長を変えられるものであって、例えばＮｄ：ＹＡＧ励起のＴｉ：ｓａレーザーや、アレキサンドライトレーザーでも良い。また、光源００５を、異なる波長の単波長レーザーを複数含んで構成しても良い。

光源００５から発せられた光は、光照射部である照射光学系００３まで伝送系００４を介して伝送される。被検体０１３内の光吸収体（被検体が生体であれば新生血管、癌等）は、上記のように被検体０１３に照射された光のエネルギーを吸収することで光音響波を発生する。伝送系００４は、例えば、複数の中空の導波管を、ミラーを内包した関節によって接続して構成され、この導波管内を光が伝搬可能に構成される多関節アームや、ミラーやレンズなどの光学素子により空間中を伝搬させて導光するものを用いるようにしても良い。また、伝送系００４は、バンドルファイバから構成されても良い。

受信回路系００６は、複数の音響波検知素子００１から出力された受信信号にサンプリング処理や増幅処理を施し、デジタル信号に変換して画像生成部００８に送出する。受信回路系００６は、例えば、オペアンプ等の信号増幅器や、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を含んで構成される。

画像生成部００８は、受信回路系００６から送出されたデジタル信号を用いて、画像再構成処理をする。この画像再構成とは、たとえばＦｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ）などを用いて被検体１３内部の光音響波の初期音圧分布ｐ（ｒ）を算出する処理である。Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ）は、例えば、以下の式（１）で表わされるものを用いた画像再構成方法である。

上記式１は、検出器のサイズｄＳ_０、再構成に用いた開口のサイズＳ_０、それぞれ音響波検知素子で受信された信号ｐｄ（ｒ、ｔ）、受信時間ｔ、およびそれぞれの音響波検知素子の位置ｒ０からなるものである。

画像生成部００８は、上記画像再構成処理を行うことにより生成した再構成データを、画像処理部００９へと送出する。画像生成部００８は、例えば、ＣＰＵ（マルチコアＣＰＵを含む）やＦＰＧＡ、ワークステーション、またはハードウェアにより構成されても良い。

画像処理部００９は、画像生成部００８にて生成された再構成データに対して、たとえばゲイン補正処理を行ったり、ガウシアンフィルタやメディアンフィルタによってノイズ成分を抑制した後、特定の方向からのＭＩＰ（最大輝度投影）画像を生成したり、特定の方向での位置や特定点・面からの距離によって色付けや彩度、明度を変化させた投影像などを生成し、それを画像データとして出力する。このほか、操作者によって指定された領域に対して強調処理を施すなど、各種の画像処理を行い、画像表示用データを画像表示部０１０に送出する。画像処理部００９は、システム制御部０１１とともに表示制御部としての機能も担う。

画像表示部０１０は、ユーザーインターフェースとしての役割を担い、入力された画像表示用データを視認可能な画像として表示する。画像表示部０１０は、画像を表示する表示部を含んで構成される。画像表示部０１０は、タッチパネルを備えた構成として、ユーザからの指示を受け付ける入力部を兼用させても良いし、表示部と入力部とを別のハードウェアとして構成されても良い。

上記で説明した構成要素は、共通のハードウェアで実現されてもよい。たとえば、画像生成部００８と画像処理部００９の機能を担う信号処理部として一体に構成することもできる。

移動部であるセンサアレイ移動機構００７は、支持部００２と音響波検知素子００１を含む探触子を、被検体０１３に対して相対的に移動する。なお、探触子と被検体０１３との相対位置が変われば本発明の効果が得られるため、探触子の位置を固定して被検体０１３を移動させても良いし、探触子と被検体０１３の両者をともに移動させることにより探触子と被検体０１３との相対位置を変化させても良い。センサ移動機構００７は、支持部００２を被検体０１３に対して相対移動させる可動ステージで構成され、図中ｘ−ｙ平面内で２次元的な相対移動を行ったり、さらにｚ方向も含む３次元的な相対移動を行ったりすることができる。

図２は、本実施例におけるセンサアレイ００２の移動を模式的に表した図である。ここでは、センサアレイ移動機構００７が探触子をｘ−ｙ平面内で移動させた場合に、探触子の高分解能領域の中心が描く軌跡を２０１で示している。図中、位置Ｐｏｓ１、Ｐｏｓ２、Ｐｏｓ３は、それぞれ被検体に対する光照射が行われるタイミングＴｅ１、Ｔｅ２、Ｔｅ３における高分解能領域の中心の位置を示す。位置Ｐｏｓ１、Ｐｏｓ２、Ｐｏｓ３の各点を中心とした点線で示される円は、それぞれの位置での高分解能領域の広がりを模式的に示している。

このように高分解能領域が重複する複数の位置で光照射し、取得された光音響信号を用いて画像再構成を行う。高分解能領域では多くの受信素子００１の指向性の高い領域が重複するため、その領域から発生した光音響信号を高いＳＮ比で取得することが可能である。また被検体０１３に対するセンサアレイ００２の相対位置が異なる場所で取得した光音響信号を用いて画像再構成を行うことで、画像再構成によって得られた画像上のアーティファクトを抑制することが可能となる。

次に、画像生成部００８ならびに画像処理部００９の動作を説明する。画像生成部００８は、受信回路系００６から出力された光音響信号を用いて画像再構成を実行し、ボリュームデータとして出力する。この画像再構成は光照射ごとに、得られた光音響信号に対して個別に実施する。画像処理部００９は、複数の光音響ボリュームを合成することで、アーティファクトを抑制した合成ボリュームデータを算出する。以下では、ボリュームデータおよび合成ボリュームデータをそれぞれ画像データおよび合成画像データとも称する。図２に示す例では、高分解能領域の中心が位置Ｐｏｓ１にあるタイミングで光照射し、それによって取得した光音響信号を用いて位置Ｐｏｓ１を中心とする点線で示された高分解能領域を含む空間に関して画像再構成し、ボリュームデータ１を得る。次に、高分解能領域の中心が位置Ｐｏｓ２にあるタイミングで光照射し、取得した光音響信号を用いて位置Ｐｏｓ２を中心とする点線で示された高分解能領域を含む空間に関して画像再構成し、ボリュームデータ２を得る。高分解能領域の中心が位置Ｐｏｓ３にある場合にも同様にしてボリュームデータ３を得る。

画像処理部００９は、これら３つのボリュームデータの相対的な位置関係を保持したまま合成することで、合成ボリュームデータ１を算出する。これにより、各ボリュームデータのうち、重複が生じる領域ではアーティファクトが抑制された光音響画像を得ることが出来る。このような効果を得るためには、高分解能領域を模式的に空間的に配置された球状もしくは円柱状の領域とし、その半径をＲとすると、光照射を行う時点での高分解能領域の中心のうち少なくとも２ヶ所の位置の間の距離Ｌとの関係が、Ｌ＜Ｒであることが望ましい。

また、軌道２０１のどの位置にセンサアレイ００２が存在した場合であっても高分解能領域同士が重複するように探触子の動きを制御することで、より多くの光音響信号を用いて画像再構成することが可能となり、さらにアーティファクトを抑制した光音響画像を得ることが可能となる。例えば円形軌道２０１の半径をＲｒｏｔとして、Ｒｒｏｔ＜Ｒとなる関係性で制御することで、この効果を得ることができる。またさらにＲｒｏｔ＜Ｒ／２となる関係性で制御することで、周回軌道の内部の全ての領域において高分解能領域同士が重複するので、より広い範囲でアーティファクトを抑制した光音響画像を得ることが可能となる。

図３は、光照射のタイミングと、画像生成部００８ならびに画像処理部００９によって行われる処理の時間的な関係を示す図である。図３（ａ）は、被検体０１３への光照射が行われるタイミングＴｅ１、Ｔｅ２、Ｔｅ３、・・・ＴｅＮと、各光照射に応じて取得される光音響信号の取得時間を示す。各タイミングで光音響信号が受信回路系によって取得されると、取得された光音響信号を用いた画像再構成により、画像生成部００８がボリュームデータＶ１、Ｖ２、・・・、ＶＮを生成する。さらに、画像処理部００９は、ボリュームデータＶ１〜Ｖ３の３個のボリュームデータを用いて合成光音響ボリュームＶ’１を算出する。本例では、合成ボリュームデータＶ’ｎは、ボリュームデータＶｎ〜Ｖ（ｎ＋２）を合成することにより生成される。

こうして得られた合成ボリュームデータに応じた画像を、画像表示部０１０に順次表示することで、リアルタイムに更新される光音響画像を提示することができる。しかも、合成されるボリュームデータは、高分解能領域が互いに重複する位置において光音響波を受信したことにより生成されたボリュームデータであるため、この重複の生じている位置については特にアーティファクトが抑制された画像を生成することができる。

合成ボリュームデータは、光照射３回分の時間で得られた光音響信号を合成していることとなる。被検体０１３が生体である場合には、体動、例えば呼吸などによって撮像対象が移動することがある。体動の前後で得られた光音響信号を使って合成ボリュームデータを生成すると、画像には体動によるぼけが生じる。そこで、画像処理部００９において合成に用いる光音響ボリュームの数を、ぼけが画像にあまり影響を及ぼさない程度の数に制限することが好ましい。例えば、呼吸による体動が約０．３Ｈｚ（周期約３．３３秒）である場合には、この周期よりも短い時間の間に取得された光音響信号を用いることで、体動の影響が低減された画像を得ることが可能となる。仮に、光照射の周期が１０Ｈｚであるとすると、合成に用いるボリュームデータの数を１６以下に制限すれば、合成に用いる光音響信号を１．６秒以内に取得できるので、体動周期の約半分以下での合成が可能になる。さらに、合成に用いるボリュームデータの数を８以下に制限すれば、合成に用いる光音響信号を０．８秒以内に取得できるので、体動周期の約１／４程度の周期で得られた光音響信号を用いて合成ボリュームデータを得ることができる。合成ボリュームデータの生成に用いるボリュームデータの数が少ないほど時間分解能の高い画像が得られ、逆に合成ボリュームデータの生成に用いるボリュームデータの数が多いほどＳＮ比の高い画像が得られる。この数は、操作者が不図示の入力部によって任意に設定できるようにしても良い。また、合成に用いるボリュームデータの数を表示することで、操作者への利便性を向上させることができる。さらにまた、合成に用いている光音響信号の取得時間幅や取得時間幅から算出できる周期（Ｈｚ）を表示することで、得られる画像の時間分解能を操作者に認識させることができる。これにより、操作者は、合成に用いるボリュームデータの数や、時間分解能の指定がしやすくなる。

上述の動作によれば、位置Ｐｏｓ２で取得された受信データは画像Ｉｍ１およびＩｍ２には含まれるがＩｍ３には含まれず、位置Ｐｏｓ３で取得された光音響信号は画像Ｉｍ１、Ｉｍ２、Ｉｍ３には含まれるが画像Ｉｍ４には含まれない。つまり、ある位置で取得された光音響信号、言い換えればその光音響信号を用いたボリュームデータの、画像表示部０１０に表示される画像に対する寄与度が、時間の経過とともに低下することとなる。結果、ボリュームデータの合成によりアーティファクトを抑制するとともに、時間的に古い光音響データによる画像への寄与を抑制しながら画像を更新することが可能となる。

上記で説明した動作を一般化して説明すると、本実施例においては、被検体に対する相対位置の異なるＮ箇所（Ｎは３以上の整数）のそれぞれで光音響信号を取得し、これによってＮ個のボリュームデータを得る。そして、第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）のボリュームデータ（ｉ＋ｍ＜Ｎ；ｉ，ｍはともに自然数）のうちの少なくとも２つのボリュームデータを合成することで第１の合成ボリュームデータが生成され、第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）のボリュームデータ（ｎは自然数）のうちの少なくとも２つのボリュームデータを合成することで第２の合成ボリュームデータが生成される。その後、第１の合成ボリュームデータに基づく画像を第２の合成ボリュームデータに基づく画像で更新することにより、第１の合成画像と第２の合成画像が順次表示される。

図２に示すように、所定の領域（本例では軌道２０１の中心）の周囲を繰り返し周回しながら光音響信号の受信を行い、複数のボリュームデータを合成して得られる画像を順次表示することにより、操作者は、所定の領域の動画像を見ることができる。この動画像は、画像処理部００９や不図示の記憶部に記録してもよい。

また、ボリュームデータから合成ボリュームデータを作成する際に、合成の比率に重みを付けても良く、例えばボリュームデータＶ（ｉ）からＶ（ｉ＋ｍ）を用いて合成ボリュームデータを作成する際のそれぞれのボリュームに対する比率をα（ｉ）からα（ｉ＋ｍ）とした場合、
α（ｉ）≦α（ｉ＋１）≦α（ｉ＋２）≦α（ｉ＋３）…≦α（ｉ＋ｍ）
となるようにすることで、合成ボリュームデータに対する古い受信データの寄与をさらに低減することが可能となる。

また画像表示部には、合成画像データを生成するのに用いたボリュームデータを取得するのに要した時間幅（例えば位置Ｐｏｓ１において光音響信号を得たタイミングから位置Ｐｏｓ３で受信信号を得たタイミングまでの期間）を示しても良い。これにより現在表示されている合成画像データがどの程度の時間分解能を有しているのかを操作者が把握することが出来る。

さらにまた、合成ボリュームデータを作成する際のそれぞれのボリュームに対する比率α（ｉ）からα（ｉ＋ｍ）の値を表示しても良く、さらにその値を操作者が変更できるようにすることで、操作者の要望する時間分解能やアーティファクトの抑制レベルに応じた調整が可能となる。

また、画像処理部００９は、画像表示部０１０に表示される画像のうち、高分解能領域に対応する領域をそれ以外の領域に対して強調して表示させてもよい。

また、互いに異なる波長の光を発せられる複数の光源を有している場合や、単一の光源でも波長が可変な光源を光源００５として用いる場合にも、本実施例を適用できる。たとえば、被検体に照射される光の波長を１回のパルス光照射ごとに切り替える場合には、異なる波長の光を照射することで得られた光音響信号同士を用いて画像再構成しても良いし、波長が同じ光を照射したことで得られた光音響信号同士を用いて画像再構成しても良い。どちらの場合にも、光音響信号を取得した複数のタイミングにおける高分解能領域のうち、少なくとも２つが重複していることが好ましい。同じ波長の光を照射することで得られた光音響信号のみを用いることにより、アーティファクトを低減した、その波長に特有の光音響画像を得ることが出来る。また、光照射の波長が同じである光音響信号を用いる場合にも、それぞれの光音響信号を取得したタイミングが近いものを採用することで、時間分解能の高い光音響画像の提供が可能である。

なお、本実施例では時間的に連続する複数のボリュームデータから合成ボリュームデータを生成したが、必ずしも連続するボリュームデータを全て用いる必要はない。たとえば、発光ダイオードのように高い繰り返し周波数で発光できる光源を使う場合には、連続する複数のボリュームをすべて使うと膨大なデータ量になってしまうので、一部のボリュームデータを間引いて合成ボリュームデータを生成することにより記憶部の容量や処理部の負荷を低減できる。

なお、合成ボリュームデータの生成に用いるボリュームデータの数やボリュームデータから合成ボリュームデータを作成する際のそれぞれのボリュームに対する比率はシステム内のたとえばシステム制御部が有する記憶部にプリセット値として記憶されていても良い。そして、例えば診療科や観察部位などの情報に応じて、システム制御部０１１がプリセット値の中から適切なものを設定するようにしても良い。また、入力された患者ＩＤなどの患者情報を参照し、同じ患者を再度撮像する時には前回と同様の設定を候補表示したり、システム制御部０１１が自動選択したりしても良い。

＜実施例２＞
図４を参照しながら、本発明の別の実施例を実施例１との相違点を中心に説明する。図４は、光照射のタイミングと、画像生成部００８ならびに画像処理部００９によって行われる処理の時間的な関係を示す図である。

本実施例が実施例１と異なるのは、同一のボリュームデータの組み合わせから、複数の合成ボリュームデータを生成する点である。

図４に示すように、本実施例でも３個のボリュームデータを合成してボリュームデータを生成する。本実施例では、ボリュームデータＶ１〜Ｖ３から合成ボリュームデータＶ‘１＿１とＶ’１＿２とを生成するが、合成時のボリュームデータの重みが異なる。具体的には、合成ボリュームデータＶ’１＿１におけるボリュームデータＶ１のボリュームデータＶ３に対する重みは、合成ボリュームデータＶ’１＿２におけるボリュームデータＶ１のボリュームデータＶ３に対する重みよりも大きい。つまり、ボリュームデータＶ’１＿１に基づく画像Ｉｍ１＿１は、ボリュームデータＶ’１＿２に基づく画像Ｉｍ１＿２よりも、時間的に古いボリュームデータであるボリュームデータＶ１の情報が強く反映された画像となり、逆に、ボリュームデータＶ’１＿２に基づく画像Ｉｍ１＿２は、ボリュームデータＶ’１＿１に基づく画像Ｉｍ１＿１よりも、時間的に新しいボリュームデータであるボリュームデータＶ３の情報が強く反映された画像となることを意味する。

本実施例によれば、アーティファクトが抑制された動画像を提供できるだけでなく、光音響信号を取得する繰り返し周波数よりも早い周期で合成ボリュームデータを作成することが可能となり、高いフレームレートで画像を更新することが可能となる。

＜実施例３＞
図５を参照しながら、本発明のさらに別の実施例を説明する。実施例１との相違点を中心に説明する。図５は、光照射のタイミングと、画像生成部００８ならびに画像処理部００９によって行われる処理の時間的な関係を示す図である。

本実施例は、複数の合成ボリュームデータを合成して合成画像データを生成する点で実施例１とは異なる。

図５に示す動作では、合成ボリュームデータＶ’１およびＶ’２から合成ボリュームデータＩｍ１＿１およびＩｍ１＿２が生成される。この際に、合成画像データＩｍ１＿１に対する合成ボリュームデータＶ’１の寄与が、合成画像データＩｍ１＿２に対する合成ボリュームデータＶ’２の寄与よりも大きくする。

本実施例によれば、アーティファクトが抑制された動画像を提供できるだけでなく、合成ボリュームデータが生成される周期よりも早い周期で合成画像データを出力することが可能となり、高いフレームレートで画像を更新することが可能となる。

＜実施例４＞
図６を参照しながら、本発明のさらに別の実施例を説明する。実施例１との相違点を中心に説明する。図６は、光照射のタイミングと、画像生成部００８ならびに画像処理部００９によって行われる処理の時間的な関係を示す図である。

本実施例が実施例１と異なるのは、光照射毎に得られた光音響信号から個別にボリュームデータを生成せずに、複数回の光照射で得られた光音響信号群から合成ボリュームデータを生成する点で異なっている。

図６に示す例では、３回の光照射で得られた光音響信号から１つの合成ボリュームデータを生成する。画像生成部００８は、タイミングＴｅ１、Ｔｅ２、Ｔｅ３のそれぞれで得られた光音響信号を記憶部から読み出して、合成ボリュームデータＶ’１を生成し、その後、画像処理部００９がこれに所定の画像処理を施した上で画像表示部０１０に画像Ｉｍ１を表示させる。

本実施例によっても、アーティファクトが抑制された動画像を提供することができる。

なお、本実施例では時間的に連続する複数の光音響信号から合成ボリュームデータを生成したが、必ずしも連続する光音響信号を全て用いる必要はない。たとえば、発光ダイオードのように高い繰り返し周波数で発光できる光源を使う場合には、連続する複数の光音響信号をすべて使うと膨大なデータ量になってしまうので、一部の光音響信号を間引いて合成ボリュームデータを生成することにより記憶部の容量や処理部の負荷を低減できる。

なお、上記各実施例は例示的なものに過ぎず、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で適宜変更あるいは組み合わせても良い。

００１ 音響波検知素子
００２ 支持部
００５ 光源
００６ 受信回路系
００７ センサアレイ移動機構
００８ 画像生成部
００９ 画像処理部
０１０ 画像表示部
０１１ システム制御部

Claims (20)

1. 被検体から伝搬した音響波を検知した探触子から出力された電気信号に基づいて前記被検体の画像データを生成する信号処理部と、
   前記画像データに基づく画像を表示部に表示させる表示制御部と、
   を有する装置であって、
   前記信号処理部は、前記被検体に対する相対位置が異なるＮ箇所（Ｎは３以上の整数）のそれぞれで探触子が前記音響波を検知したことで得られる電気信号に基づくＮ個の画像データのうち、第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の画像データ（ｉ＋ｍ＜Ｎ；ｉ，ｍはともに自然数）の少なくとも２つの画像データを、前記第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の画像データに対する重みづけが、この順に大きくなるように合成して第１Ａの合成画像データと第１Ｂの合成画像データを生成し、第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の画像データ（ｎは自然数）の少なくとも２つの画像データを、前記第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の画像データに対する重みづけが、この順に大きくなるように合成して第２Ａの合成画像データと第２Ｂの合成画像データを生成し、前記重みづけされる画像データのうち最も大きいｍ値に対応する画像データに対する重みにおいて、前記第１Ｂの合成画像データは前記第１Ａの合成画像データより大きくし、前記第２Ｂの合成画像データは前記第２Ａの合成画像データより大きくするものであり、
   前記表示制御部は、前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を表示部に表示させ、さらに、前記表示部に表示された画像を前記第１Ｂの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ａの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ｂの合成画像データに基づく画像で更新することを特徴とする被検体情報処理装置。
2. 前記信号処理部は、前記第１Ａの合成画像データに対する第ｐ（ｐ＜ｍ；ｊは自然数）の画像データの寄与よりも、前記第２Ａの合成画像データに対する第ｐの画像データの寄与を低くすること
   を特徴とする請求項１に記載の被検体情報処理装置。
3. 前記信号処理部は、前記第２Ａの合成画像データに対する前記第ｐの画像データの寄与を０とすることを特徴とする請求項２に記載の被検体情報処理装置。
4. 前記表示制御部は、前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を表示する場合に、前記第１Ａの合成画像データの生成に用いた前記画像データの数に関する情報を前記表示部にさらに表示させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の被検体情報処理装置。
5. 被検体から伝搬した音響波を検知した探触子から出力された電気信号に基づいて前記被検体の画像データを生成する信号処理部と、
   前記画像データに基づく画像を表示部に表示させる表示制御部と、
   を有する装置であって、
   前記信号処理部は、前記被検体に対する相対位置が異なるＮ箇所（Ｎは３以上の整数）のそれぞれで探触子が前記音響波を検知したことで得られるＮ個の電気信号群のうち、第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の電気信号（ｉ＋ｍ＜Ｎ；ｉ，ｍはともに自然数）のうちの少なくとも２つの電気信号を用いて、前記第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の電気信号に対する重みづけが、この順に大きくなるように第１Ａの合成画像データと第１Ｂの合成画像データを生成し、第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の電気信号（ｎは自然数）のうちの少なくとも２つの電気信号を、前記第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の電気信号に対する重みづけが、この順に大きくなるように用いて第２Ａの合成画像データと第２Ｂの合成画像データを生成し、前記重みづけされる電気信号のうち最も大きいｍ値に対応する電気信号に対する重みにおいて、前記第１Ｂの合成画像データは前記第１Ａの合成画像データより大きくし、前記第２Ｂの合成画像データは前記第２Ａの合成画像データより大きくするものであり、
   前記表示制御部は、前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を表示部に表示させ、さらに、前記表示部に表示された画像を前記第１Ｂの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ａの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ｂの合成画像データに基づく画像で更新することを特徴とする被検体情報処理装置。
6. 前記表示制御部は、前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を前記第２Ａの合成画像データに基づく画像に更新する際の時間分解能に関する情報を、前記表示部にさらに表示させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の被検体情報処理装置。
7. 前記探触子と、
   前記探触子の前記被検体に対する相対位置を変える移動部と、をさらに有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の被検体情報処理装置。
8. 前記探触子は、
   それぞれが前記音響波の検知に応じて前記電気信号を出力する複数の音響波検知素子と、
   前記複数の音響波検知素子の指向軸が集まるように前記複数の音響波検知素子を支持する支持部と、を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の被検体情報処理装置。
9. 前記制御部は、連続する２回の光照射について、前記複数の音響波検知素子の指向軸が集まることで規定される高分解能領域が重なるように前記探触子を移動させること
   を特徴とする請求項８に記載の被検体情報処理装置。
10. 前記表示制御部は、前記表示部に表示させる画像のうち、前記高分解能領域に対応する領域を、前記高分解能領域以外の領域に対応する領域に対して強調することを特徴とする請求項９に記載の被検体情報処理装置。
11. 前記表示制御部は、前記高分解能領域に対応する領域のみに対応する画像を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項９に記載の被検体情報処理装置。
12. 前記電気信号と、当該電気信号の基となる音響波を受信した時の前記探触子の位置に関する情報と、を記憶する記憶部をさらに有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の被検体情報処理装置。
13. 前記探触子は、前記被検体に光を照射する光照射部をさらに有し、前記音響波は、前記光を前記被検体に照射することにより生じる光音響波であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の被検体情報処理装置。
14. 前記光照射部は、前記被検体に対する前記探触子の前記Ｎ箇所の相対位置において、前記光を前記被検体に照射し、前記Ｎ箇所の相対位置において照射される光は、互いに重複する領域に照射されることを特徴とする請求項１３に記載の被検体情報処理装置。
15. 被検体から伝搬した音響波に基づく前記被検体の画像を表示させる画像の表示方法であって、
    被検体に対する相対位置が異なるＮ箇所（Ｎは３以上の整数）のそれぞれで探触子が前記音響波を検知したことで得られる電気信号に基づくＮ個の画像データのうち、第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の画像データ（ｉ＋ｍ＜Ｎ；ｉ，ｍはともに自然数）の少なくとも２つの画像データを、前記第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の画像データに対する重みづけが、この順に大きくなるように合成して第１Ａの合成画像データと第１Ｂの合成画像データを生成し、第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の画像データ（ｎは自然数）の少なくとも２つの画像データを、前記第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の画像データに対する重みづけが、この順に大きくなるように合成して第２Ａの合成画像データと第２Ｂの合成画像データを生成し、前記重みづけされる画像データのうち最も大きいｍ値に対応する画像データに対する重みにおいて、前記第１Ｂの合成画像データは前記第１Ａの合成画像データより大きくし、前記第２Ｂの合成画像データは前記第２Ａの合成画像データより大きくするものであり、
    前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を表示部に表示させ、さらに、前記表示部に表示された画像を前記第１Ｂの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ａの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ｂの合成画像データに基づく画像で更新することを特徴とする画像の表示方法。
16. 第ｐ（ｐ＜ｍ；ｐは自然数）の画像データは、
    前記第１Ａの合成画像データよりも前記第２Ａの合成画像データに対する寄与が低いこと
    を特徴とする請求項１５に記載の画像の表示方法。
17. 前記第ｐの画像データは、前記第２Ａの合成画像データに対する寄与が０であることを特徴とする請求項１６に記載の画像の表示方法。
18. 前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を表示する場合に、前記第１Ａの合成画像データの生成に用いた前記画像データの数に関する情報を前記表示部にさらに表示させることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の画像の表示方法。
19. 被検体から伝搬した音響波に基づく前記被検体の画像を表示させる画像の表示方法であって、
    前記被検体に対する相対位置が異なるＮ箇所（Ｎは３以上の整数）のそれぞれで探触子が前記音響波を検知したことで得られるＮ個の電気信号群のうち、
    第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の電気信号（ｉ＋ｍ＜Ｎ；ｉ，ｍはともに自然数）のうちの少なくとも２つの電気信号を用いて、前記第ｉ〜第（ｉ＋ｍ）の電気信号に対する重みづけが、この順に大きくなるように第１Ａの合成画像データと第１Ｂの合成画像データを生成し、第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の電気信号（ｎは自然数）のうちの少なくとも２つの電気信号を、前記第（ｉ＋ｎ）〜第（ｉ＋ｎ＋ｍ）の電気信号に対する重みづけが、この順に大きくなるように用いて第２Ａの合成画像データと第２Ｂの合成画像データを生成し、前記重みづけされる電気信号のうち最も大きいｍ値に対応する電気信号に対する重みにおいて、前記第１Ｂの合成画像データは前記第１Ａの合成画像データより大きくし、前記第２Ｂの合成画像データは前記第２Ａの合成画像データより大きくするものであり、
    前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を表示部に表示させ、さらに、前記表示部に表示された画像を前記第１Ｂの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ａの合成画像データに基づく画像で更新し、さらに、前記表示部に更新された画像を前記第２Ｂの合成画像データに基づく画像で更新することを特徴とする画像の表示方法。
20. 前記第１Ａの合成画像データに基づく画像を前記第２Ａの合成画像データに基づく画像に更新する際の時間分解能に関する情報を前記表示部にさらに表示させることを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の画像の表示方法。

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