JPWO2018056187A1 - 光音響画像生成装置 - Google Patents
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Abstract
光音響波を発生する穿刺針（１５）と、超音波の送信によって反射された反射超音波および光音響波を検出する超音波探触子（１１）と、カラードプラ計測対象の関心領域のカラードプラ信号を生成するカラードプラ信号生成部（２３）と、光音響波から光音響画像を生成する光音響画像生成部（２４）と、光音響画像から穿刺針（１５）の先端部分の位置を検出する先端位置検出部（２９）と、穿刺針（１５）の先端部分の位置と関心領域の中心位置とが予め設定された距離だけ離れるように関心領域を設定し、かつ上記距離を維持した状態で穿刺針（１５）の先端部分の移動に追随させて関心領域を設定する制御部（２８）とを備える。
Description
本発明は、光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部を有し、少なくとも一部が被検体に挿入される挿入物を備えた光音響画像生成装置に関する。
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、超音波の送信およ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。その反射超音波を超音波探触子によって受信し、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。
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探触子などによって検出し、検出信号に基づいて光音響画像を構成することにより、光音響波に基づく生体内の可視化が可能である。
また、光音響イメージングに関し、特許文献１には、光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部を先端付近に設けた穿刺針が提案されている。この穿刺針においては、穿刺針の先端まで光ファイバが設けられ、その光ファイバによって導光された光が光音響波発生部に照射される。光音響波発生部において発生した光音響波は超音波探触子によって検出され、その検出信号に基づいて光音響画像が生成される。光音響画像では、光音響波発生部の部分が輝点として現れ、光音響画像を用いて穿刺針の位置の確認が可能となる。
また、超音波検査の一種として、ドプラ計測が知られている。ドプラ計測は、送信波の周波数に対する受信波の周波数のドプラ偏移に基づいて、非侵襲的に血行動態、血流速度及び生体内動向などを計測する計測手法である。ドプラ計測としては、超音波のパルス波を送信して反射超音波を検出し、その反射超音波のドプラ偏移を解析して波形表示するパルスドプラ計測および血流速度の分布をマッピングしてカラードップラ画像を表示させるカラードプラ計測などがある。たとえば特許文献２においては、穿刺針を使用中にパルスドプラ計測を行う際、穿刺針ガイド上の血流を容易に確認するため、超音波画像上における穿刺針の先端を検出し、その先端近傍にパルスドプラ計測対象のサンプルゲートを設定することが開示されている。
ここで、上述したような穿刺針を用いた超音波検査を行う際、穿刺針の先端位置を把握するために、特許文献１に記載のような光音響波を発生する穿刺針を用いることが考えられる。
しかしながら、特許文献１に記載の光音響波を発生する穿刺針を用いてカラードプラ計測を行う場合、カラードプラ計測によって得られるカラードプラ信号は微弱な信号であるため、穿刺針の先端とカラードプラ計測対象の関心領域との位置関係が適切に設定されていない場合、カラードプラ計測によるカラードプラ信号の中に、穿刺針からの超音波の反射波に起因する信号がアーティファクトとして含まれてしまい、正確なカラードプラ信号を取得することができない。
なお、特許文献２には、カラードプラ計測の関心領域を設定する際、上述したような穿刺針の反射波の影響を考慮することについては何も提案されていない。
本発明は、上記事情に鑑み、先端から光音響波を発生する穿刺針のような挿入物を用いてカラードプラ計測を行う際、挿入物からの反射波に起因するアーティファクトの発生を抑制することができる光音響画像生成装置を提供することを目的とするものである。
本発明の光音響画像生成装置は、少なくとも先端部分が被検体内に挿入される挿入物であって、先端部分まで光を導光する導光部材と、導光部材により導光された光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部とを有する挿入物と、光音響波発生部から発せられた光音響波を検出し、かつ被検体に対する音響波の送信によって反射された反射音響波を検出する音響波検出部と、音響波検出部によって検出したカラードプラ計測対象の関心領域内の反射音響波に基づいて、カラードプラ信号を生成するカラードプラ信号生成部と、音響波検出部によって検出した光音響波に基づいて、光音響画像を生成する光音響画像生成部と、光音響画像に基づいて、挿入物の先端部分の位置を検出する先端位置検出部と、先端位置検出部によって検出された挿入物の先端部分の位置と関心領域の中心位置とが予め設定された距離だけ離れるように関心領域を設定し、かつ距離を維持した状態で挿入物の先端部分の移動に追随させて関心領域を設定する制御部とを備える。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、制御部は、方位方向を左右方向とした場合において、矩形状の関心領域の左側の一端および右側の一端のうちの挿入物の先端部分に近い方の一端の位置から左右方向について予め設定された範囲内に、挿入物の先端が含まれるように関心領域を設定することができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、音響波検出部は、反射音響波および光音響波を検出する複数の検出素子を配列したものであり、制御部は、挿入物の先端部分に近い方の関心領域の一端の位置を中心線として１つの検出素子の左右方向の長さの範囲内に、挿入物の先端が含まれるように関心領域を設定することができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、制御部、挿入物の先端部分に近い方の関心領域の一端の位置を中心線として関心領域の方位方向の長さの５％の長さの範囲内に、挿入物の先端が含まれるように関心領域を設定することができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、制御部は、挿入物の先端部分に近い方の関心領域の一端の左右方向の位置と挿入物の先端の左右方向の位置とが一致するように関心領域を設定することができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置においては、反射音響波に基づいて、反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成部と、反射音響波画像に基づいて、挿入物の長さ方向を検出する挿入物検出部とを備え、制御部は、関心領域の方位方向についての中心線と、挿入物の長さ方向に延びる直線とが関心領域内において交差するように関心領域を設定することができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、制御部は、関心領域の中心から深さ方向について予め設定された範囲内において、関心領域の方位方向についての中心線と、挿入物の長さ方向に延びる直線とが交差するように関心領域を設定することができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、制御部は、挿入物の長さ方向に延びる直線が関心領域の中心位置に交差するように関心領域を設定することができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、挿入物検出部は、２以上の反射音響波画像のフレーム間隔毎に、挿入物の検出を行うことができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、挿入物検出部は、挿入物の長さ方向の角度の変化量を取得し、その変化量が予め設定された閾値以下である場合には、挿入物の検出を行うフレーム間隔を増加させることができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置においては、先端位置検出部によって検出された挿入物の先端部分の位置が、前のフレームの光音響画像における挿入物の先端部分の位置と同じである場合には、反射音響波画像に基づく挿入物の検出および挿入物の先端部分の位置に基づく関心領域の設定を行わないようにすることができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、制御部は、被検体の深さ方向の音響波検出部側を上側とした場合に、矩形状の関心領域の上端が、挿入物の先端位置よりも下側に位置するように関心領域を設定することができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、制御部は、被検体の深さ方向の音響波検出部側を上側とした場合に、矩形状の関心領域の上端の位置から上方向および下方向について予め設定された範囲内に、挿入物の先端が含まれるように関心領域を設定することができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、制御部は、関心領域の上端の位置を中心線として上方向および下方向について、それぞれ関心領域の深さ方向の長さの５％の長さの範囲内に、挿入物の先端が含まれるように関心領域を設定することができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、制御部は、被検体の深さ方向の音響波検出部側を上側とした場合に、関心領域の上端の上下方向の位置と挿入物の先端の上下方向の位置とが一致するように関心領域を設定することができる。
また、上記本発明の光音響画像生成装置において、挿入物は、被検体に穿刺される針であることが好ましい。
本発明の光音響画像生成装置によれば、挿入物の光音響波発生部から発せられた光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成し、その光音響画像に基づいて、挿入物の先端部分の位置を検出し、その検出された挿入物の先端部分の位置とカラードプラ計測対象の関心領域の中心位置とが予め設定された距離だけ離れるようにカラードプラ計測対象の関心領域を設定し、かつ上記距離を維持した状態で挿入物の先端部分の移動に追随させて関心領域を設定するようにしたので、挿入物からの反射波に起因するアーティファクトの発生を抑制することができる。
以下、本発明の光音響画像生成装置の第１の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の光音響画像生成装置１０の概略構成を示す図である。
本実施形態の光音響画像生成装置１０は、図１に示すように、超音波探触子１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、および穿刺針１５を備えている。穿刺針１５とレーザユニット１３とは、光ファイバを有する光ケーブル１６によって接続されている。穿刺針１５は、光ケーブル１６に対して着脱可能なものであり、ディスポーザブルに構成されたものである。なお、本実施形態では、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無く、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良い。
レーザユニット１３は、たとえばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）およびアレキサンドライトなどを用いた固体レーザ光源を備えている。レーザユニット１３の固体レーザ光源から出射されたレーザ光は、光ケーブル１６によって導光され、穿刺針１５に入射される。本実施形態のレーザユニット１３は、近赤外波長域のパルスレーザ光を出射するものである。近赤外波長域とは、およそ７００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長域を意味する。なお、本実施形態においては、固体レーザ光源を用いるようにしたが、気体レーザ光源などその他のレーザ光源を用いるようにしてもよいし、レーザ光源以外の光源を用いるようにしてもよい。
穿刺針１５は、本発明の挿入物の一実施形態であり、被検体Ｍに穿刺される針である。図２は、穿刺針１５の長さ方向に延びる中心軸を含む断面図である。穿刺針１５は、鋭角に形成された先端に開口を有し、中空状に形成された穿刺針本体１５ａと、レーザユニット１３から出射されたレーザ光を穿刺針１５の開口の近傍まで導光する光ファイバ１５ｂ（本発明の導光部材に相当する）と、光ファイバ１５ｂから出射したレーザ光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部１５ｃとを含む。
光ファイバ１５ｂおよび光音響波発生部１５ｃは、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｄに配置される。光ファイバ１５ｂは、たとえば穿刺針１５の基端部に設けられた光コネクタを介して光ケーブル１６（図１を参照）内の光ファイバに接続される。光ファイバ１５ｂの光出射端からは、たとえば０．２ｍＪのレーザ光が出射される。
光音響波発生部１５ｃは、光ファイバ１５ｂの光出射端に設けられており、穿刺針１５の先端近傍かつ穿刺針本体１５ａの内壁に設けられる。光音響波発生部１５ｃは、光ファイバ１５ｂから出射されるレーザ光を吸収して光音響波を発生する。光音響波発生部１５ｃは、たとえば黒顔料を混合したエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂およびシリコーンゴムなどから形成されている。なお、図２では、光ファイバ１５ｂよりも光音響波発生部１５ｃの方が大きく描かれているが、これには限定されず、光音響波発生部１５ｃは、光ファイバ１５ｂの直径と同程度の大きさであってもよい。
光音響波発生部１５ｃは、上述したものに限定されず、レーザ光の波長に対して光吸収性を有する金属膜または酸化物の膜を、光音響波発生部としてもよい。たとえば光音響波発生部１５ｃとして、レーザ光の波長に対して光吸収性が高い酸化鉄や、酸化クロムおよび酸化マンガンなどの酸化物の膜を用いることができる。あるいは、光吸収性は酸化物よりも低いが生体適合性が高いＴｉ（チタン）やＰｔ（白金）などの金属膜を光音響波発生部１５ｃとして用いてもよい。また、光音響波発生部１５ｃが設けられる位置は穿刺針本体１５ａの内壁には限定されない。たとえば光音響波発生部１５ｃである金属膜または酸化物の膜を、蒸着などにより光ファイバ１５ｂの光出射端上にたとえば１００ｎｍ程度の膜厚で製膜し、酸化物の膜が光出射端を覆うようにしてもよい。この場合、光ファイバ１５ｂの光出射端から出射されたレーザ光の少なくとも一部は、光出射端を覆う金属膜または酸化物の膜で吸収され、金属膜または酸化物の膜から光音響波が生じる。
なお、穿刺針１５の先端近傍とは、その位置に光ファイバ１５ｂの先端および光音響波発生部１５ｃが配置された場合に、穿刺作業に必要な精度で穿刺針１５の先端の位置を画像化できる光音響波を発生可能な位置であることを意味する。たとえば穿刺針１５の先端から基端側へ０ｍｍ〜３ｍｍの範囲内のことを指す。以降の実施の形態においても、先端近傍とは同様の意味とする。
図１に戻り、超音波探触子１１は、本発明の音響波検出部に相当するものであり、たとえば一次元状に配列された複数の超音波振動素子を有している。超音波振動子は、たとえば圧電セラミクス、またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のような高分子フィルムから構成される圧電素子である。
超音波探触子１１は、被検体Ｍに穿刺針１５が穿刺された後に、光音響波発生部１５ｃから発せられた光音響波を検出する。また、超音波探触子１１は、光音響波の検出に加えて、被検体Ｍに対する音響波（超音波）の送信、およびその送信した超音波に対する反射音響波（反射超音波）を検出する。また、超音波探触子１１は、ドプラ計測を行う場合には、超音波のパルス波を送信し、その反射超音波を検出する。なお、超音波の送信と受信とは分離した位置で行ってもよい。たとえば超音波探触子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超音波探触子１１によって受信してもよい。超音波探触子１１としては、リニア超音波探触子、コンベクス超音波探触子、またはセクター超音波探触子などを用いることができる。
超音波ユニット１２は、受信回路２０、受信メモリ２１、データ分離部２２、カラードプラ信号生成部２３、光音響画像生成部２４、超音波画像生成部２５、出力部２６、送信制御回路２７、制御部２８および先端位置検出部２９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、およびバスなどを有する。超音波ユニット１２には、カラードプラ信号生成処理、光音響画像生成処理、超音波画像生成処理、および光音響画像における穿刺針１５の先端位置検出処理などに関するプログラムがメモリに組み込まれている。プロセッサによって構成される制御部２８によってそのプログラムが動作することで、データ分離部２２、カラードプラ信号生成部２３、光音響画像生成部２４、超音波画像生成部２５、出力部２６および先端位置検出部２９の機能が実現する。すなわち、これらの各部は、プログラムが組み込まれたメモリとプロセッサにより構成されている。
なお、超音波ユニット１２のハードウェアの構成は特に限定されるものではなく、複数のＩＣ（Integrated Circuit）、プロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、およびメモリなどを適宜組み合わせることによって実現することができる。
受信回路２０は、超音波探触子１１が出力する検出信号を受信し、受信した検出信号を受信メモリ２１に格納する。受信回路２０は、典型的には、低ノイズアンプ、可変ゲインアンプ、ローパスフィルタ、およびＡＤ変換器（Analog to Digital convertor）を含む。超音波探触子１１の検出信号は、低ノイズアンプで増幅された後に、可変ゲインアンプで深度に応じたゲイン調整がなされ、ローパスフィルタで高周波成分がカットされた後にＡＤ変換器でデジタル信号に変換され、受信メモリ２１に格納される。受信回路２０は、例えば１つのＩＣ（Integral Circuit）で構成される。
超音波探触子１１は、光音響波の検出信号と反射超音波の検出信号とを出力し、受信メモリ２１には、ＡＤ変換された光音響波および反射超音波の検出信号（サンプリングデータ）が格納される。
データ分離部２２は、光音響画像を生成する場合には、受信メモリ２１から光音響波の検出信号を読み出し、光音響画像生成部２４に送信する。また、データ分離部２２は、超音波画像を生成する場合には、受信メモリ２１から反射超音波の検出信号を読み出し、超音波画像生成部２５に送信する。また、データ分離部２２は、カラードプラ計測を行う場合には、制御部２８によって設定されたカラードプラ計測対象の関心領域（以下、ＲＯＩという）の反射超音波の検出信号を読み出し、カラードプラ信号生成部２３に送信する。
カラードプラ信号生成部２３は、超音波のパルス波の送信による反射超音波の検出信号に基づいて、ＲＯＩにおけるドプラ遷移を解析することによって、血流速度の分布を２次元状にマッピングしたカラードプラ信号を生成するものである。
光音響画像生成部２４は、超音波探触子１１で検出され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。光音響画像の生成処理は、たとえば位相整合加算などの画像再構成、検波および対数変換などを含む。
超音波画像生成部２５（本発明の反射音響波画像生成部に相当する）は、超音波探触子１１で検出された反射超音波の検出信号に基づいて超音波画像（反射音響波画像）を生成する。超音波画像の生成処理も、位相整合加算などの画像再構成、検波および対数変換などを含む。
出力部２６は、光音響画像と超音波画像とをディスプレイ装置などの表示部３０に表示させる。また、出力部２６は、カラードプラ信号に基づいて、血流速度の分布を２次元状にマッピングしたカラードプラ画像を表示部３０に表示させる。なお、超音波画像およびカラードプラ画像を重ね合わせて表示するようにしてもよい。また、超音波画像およびカラードプラ画像に対して、さらに光音響画像を重ね合わせて表示するようにしてもよい。
先端位置検出部２９は、光音響画像生成部２４によって生成された光音響画像に基づいて、穿刺針１５の先端部分の位置を検出するものである。穿刺針１５の先端部分の位置の検出方法としては、たとえば光音響画像における最大輝度点の位置を、穿刺針１５の先端部分の位置として検出するようにすればよい。
なお、上述したように光音響画像に基づいて穿刺針１５の先端位置検出を行った場合、実際には、光のアーティファクトや音のアーティファクトが生じ、あたかも複数の位置から光音響波が検出されたかのような光音響画像が生成される場合があり、本来の穿刺針１５の先端部分の位置を特定できない場合がある。
そこで、光音響画像生成部２４によって生成された光音響画像をそのまま用いるのではなく、平滑化処理などを施すことによって、上述したアーティファクトによる誤検出を防止するようにしてもよい。具体的には、検波および対数変換後の光音響画像に対して平滑化処理を行う。平滑化処理としては、たとえばガウシアンフィルタによるフィルタ処理を用いることができる。ガウシアンフィルタのフィルタサイズは、穿刺針１５の先端部分より小さいことが好ましい。
次いで、平滑化処理後の光音響画像に対して２値化処理を施して２値画像を生成する。そして、２値画像から、白画素が連続して分布する領域を検出することによって、穿刺針１５の先端部分の位置を検出する。このように穿刺針１５の先端部分の位置検出を行うことによって、より高精度に検出することができる。
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、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からパルスレーザ光を出射させる。また、レーザ光の出射に合わせて、受信回路２０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。受信回路２０によって受信され、デジタル信号に変換された光音響波の検出信号は、受信メモリ２１に格納される。
制御部２８は、超音波画像を取得する場合は、送信制御回路２７に対して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２７は、超音波送信トリガ信号を受けると、超音波探触子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２０にサンプリン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。受信回路２０によって受信され、デジタル信号に変換された超音波の検出信号は、受信メモリ２１に格納される。
制御部２８は、カラードプラ計測を行う場合には、送信制御回路２７に対して超音波のパルス波の送信を指示する旨のパルス超音波送信トリガ信号を送信する。送信制御回路２７は、パルス超音波送信トリガ信号を受けると、超音波探触子１１から超音波のパルス波を送信させる。制御部２８は、パルス超音波送信のタイミングに合わせて受信回路２０にサンプリン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。受信回路２０によって受信され、デジタル信号に変換された超音波の検出信号は、受信メモリ２１に格納される。
また、制御部２８は、カラードプラ計測を行う場合には、カラードプラ計測対象のＲＯＩを設定するものである。カラードプラ信号生成部２３は、制御部２８によって設定されたＲＯＩに基づいて、カラードプラ信号を生成する。
ここで、上述したように光音響波発生部１５ｃを有する穿刺針１５を用いて穿刺を行い、かつカラードプラ法によるカラードプラ計測を行う場合、穿刺針１５の先端とＲＯＩとの位置関係が適切に設定されていない場合、カラードプラ計測における反射超音波の検出信号の中に、穿刺針１５からの反射波に起因する信号がアーティファクトとして含まれてしまい、正確なカラードプラ信号を取得することができない。
そこで、本実施形態の制御部２８は、上述したようなアーティファクトの発生を抑制するために、ＲＯＩの位置を適切な位置に設定する。以下、制御部２８によるＲＯＩの設定方法について、図３に示すフローチャートおよび図４を参照しながら説明する。
まず、制御部２８は、初期設定の位置にＲＯＩを設定する（Ｓ１０）。初期設定のＲＯＩの位置は、予め記憶しておいてもよいし、医師などのユーザが入力部４０（図１参照）を用いてその位置情報を設定入力してもよい。また、超音波画像を表示部３０（図１参照）に表示させ、その超音波画像上において、ユーザが入力部４０を用いて初期設定のＲＯＩの位置を設定入力するようにしてもよい。なお、初期設定のＲＯＩの位置は、被検体Ｍ内において血管が存在すると想定される位置に設定される。
そして、制御部２８は、ユーザによって穿刺針１５の先端検出開始指示が入力されたか否かを確認し、先端検出開始指示が入力された場合には（Ｓ１２，ＹＥＳ）、穿刺針１５の先端部分の位置の検出処理を開始する（Ｓ１４）。なお、先端検出開始指示および先端検出終了指示は、ユーザによって入力部４０（図１参照）を用いて行われる。
制御部２８による制御によって、超音波探触子１１により検出された光音響波の検出信号が受信回路２０によって受信され、受信メモリ２１に格納される。そして、データ分離部２２によって、受信メモリ２１から光音響波の検出信号が光音響画像生成部２４に送信され、光音響画像生成部２４によって１フレームの光音響画像が生成される。
光音響画像生成部２４によって生成された１フレームの光音響画像は、先端位置検出部２９に入力され、先端位置検出部２９によって穿刺針１５の先端部分の位置が検出される。
そして、先端位置検出部２９によって検出された先端部分の位置情報が制御部２８に入力され、制御部２８は、図４に示すように、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置と初期設定のＲＯＩの中心線ＣＬとの間の方位方向についての距離ｄを算出し、その距離ｄが予め設定された閾値以下であるか否かを確認する（Ｓ１６）。そして、制御部２８は、距離ｄが閾値よりも大きい場合には（Ｓ１６，ＮＯ）、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置と初期設定のＲＯＩの位置関係が適切であると判断し、初期設定のＲＯＩのままでカラードプラ計測を行う（Ｓ２０）。なお、本実施形態においては、上記閾値は、ＲＯＩの方位方向の長さの１／２以上であるとする。
また、方位方向とは、たとえば超音波探触子１１がリニア型である場合には、図４に示すように深さ方向に直交する方向である。
具体的には、超音波探触子１１から超音波のパルス波が送信され、そのパルス波に送信による反射超音波が超音波探触子１１によって検出される。そして、反射超音響波の検出信号が受信回路２０によって受信され、受信メモリ２１に格納される。そして、データ分離部２２によって、受信メモリ２１から反射超音波の検出信号がカラードプラ信号生成部２３に送信される。カラードプラ信号生成部２３は、初期設定のＲＯＩの情報に基づいて、カラードプラ信号を生成する。そして、出力部２６によって、カラードプラ信号に基づくカラードプラ画像が表示部３０に表示される。
一方、Ｓ１６において、距離ｄが閾値以下である場合には（Ｓ１６，ＹＥＳ）、制御部２８は、検出した穿刺針１５の先端部分Ｐの位置情報に基づいて、ＲＯＩの中心線ＣＬを設定する（Ｓ１８）。具体的には、制御部２８は、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置とＲＯＩの中心線ＣＬとの距離ｄが上記閾値の距離となるようにＲＯＩの中心線ＣＬを設定する。そして、ＲＯＩの位置を設定した後、上記と同様にして、カラードプラ計測を行う（Ｓ２０）。なお、本実施形態においては、ＲＯＩの深さ方向の位置は、初期設定のＲＯＩの深さ方向の位置のままとする。また、ＲＯＩの方位方向の幅も変更しないものとする。すなわち、上述したようにＲＯＩの中心線ＣＬを設定することによって、ＲＯＩは、その方位方向の幅を維持したままで、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置に応じて方位方向に平行移動する。
次いで、制御部２８は、ユーザによって穿刺針１５の先端検出終了指示が入力されたか否かを確認し（Ｓ２２）、先端検出終了指示が入力されていない場合には（Ｓ２２，ＮＯ）、次のフレームの光音響画像に基づいて、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置検出を行う（Ｓ２４）。そして、制御部２８は、その次のフレームの光音響画像における穿刺針１５の先端部分Ｐの位置に基づいて、ＲＯＩの中心線ＣＬを設定する（Ｓ１８）。具体的には、制御部２８は、上記と同様に、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置とＲＯＩの中心線ＣＬとの距離ｄが上記閾値の距離となるようにＲＯＩの中心線ＣＬを設定する。そして、ＲＯＩの位置を設定した後、上記と同様にして、カラードプラ計測を行う（Ｓ２０）。
そして、制御部２８は、Ｓ２２において、ユーザによって穿刺針１５の先端検出終了指示が入力されるまでは、Ｓ２４の穿刺針の先端検出、Ｓ１８のＲＯＩの中心線ＣＬの設定およびＳ２０のカラードプラ計測を繰り返して行う。制御部２８は、このような処理を行うことによって、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置とＲＯＩの中心線ＣＬとの間の距離ｄを、上記閾値の距離に維持した状態で、穿刺針１５の先端部分の移動に追随させてＲＯＩの中心線ＣＬを設定する。
そして、Ｓ２２において、先端検出終了指示が入力された場合には（Ｓ２２，ＹＥＳ）、そのまま処理を終了する。
上記第１の実施形態の光音響画像生成装置１０によれば、穿刺針１５の光音響波発生部１５ｃから発せられた光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成し、その光音響画像に基づいて、穿刺針１５の先端部分の位置を検出し、その検出された穿刺針１５の先端部分の位置から予め設定された距離を空けた位置にカラードプラ計測対象のＲＯＩの中心線ＣＬを設定し、かつ上記距離を維持した状態で穿刺針１５の先端部分の移動に追随させてＲＯＩの中心線ＣＬを設定するようにしたので、穿刺針１５の先端部分とＲＯＩの中心線ＣＬとの間隔を常に上記距離だけ確保することができるので、穿刺針１５の反射波に起因するアーティファクトの発生を抑制することができる。
なお、上記実施形態においては、上記距離ｄの閾値を、ＲＯＩの方位方向の長さの１／２以上としたが、閾値をＲＯＩの方位方向の長さの１／２とするようにしてもよい。すなわち、方位方向を左右方向とした場合において、矩形状のＲＯＩの左側の一端および右側の一端のうちの穿刺針１５の先端部分に近い方の一端の左右方向の位置と穿刺針１５の先端の左右方向の位置とが一致するようにＲＯＩの中心線ＣＬを設定するようにしてもよい。このように閾値を設定することによって、穿刺針１５の先端部分の移動に追随させて、常に穿刺針１５の先端にＲＯＩの左側の一端または右側の一端を位置させることができる。
また、上述したように、必ずしも穿刺針１５の先端の左右方向の位置とＲＯＩの左側の一端または右側の一端とを一致させなくてもよく、穿刺針１５の先端検出の誤差なども考慮して、左側の一端または右側の一端の位置から予め設定された範囲内に、穿刺針１５の先端が含まれるようにＲＯＩの中心線ＣＬを設定するようにしてもよい。
具体的には、たとえば図５に示すように、ＲＯＩの左側の一端Ｅの位置を中心線として左方向および右方向について、それぞれ幅Ｗの範囲内に、穿刺針の先端が含まれるようにＲＯＩの中心線ＣＬを設定するようにしてもよい。幅Ｗとしては、たとえば超音波探触子１１が有する１つの超音波振動素子（本発明の検出素子に相当する）の方位方向（左右方向）の長さに設定することが好ましい。また、これに限らず、幅Ｗを、ＲＯＩの方位方向（左右方向）の長さの５％の長さに設定するようにしてもよい。
なお、上記第１の実施形態においては、穿刺針１５の先端位置とＲＯＩの中心位置とが所定の距離だけ離れるようにＲＯＩの位置を設定する際、中心位置の一例として中心線ＣＬを用いるようにしたが、中心線ＣＬに限定されるものではなく、ＲＯＩの位置を特定可能な位置であればよく、たとえばＲＯＩの左端、右端、またはＲＯＩの４隅のいずれかの位置などを用いるようにしてもよい。
次に、本発明の光音響画像生成装置の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態の光音響画像生成装置１０においては、穿刺針１５の先端部分の位置に基づいて、ＲＯＩの位置を設定する際、ＲＯＩの深さ方向の位置については、初期設定のＲＯＩの深さ方向の位置のままとしたが、第２の実施形態の光音響画像生成装置１０は、ＲＯＩの深さ方向の位置についても制御するようにしたものである。
図６は、第２の実施形態の光音響画像生成装置１０の構成を示すブロック図である。図６に示すように、第２の実施形態の光音響画像生成装置１０は、上記第１の実施形態の光音響画像生成装置１０に対して、さらに穿刺針検出部３１（本発明の挿入物検出部に相当する）を備えている。なお、その他の構成については、第１の実施形態の光音響画像生成装置１０と同様である。
穿刺針検出部３１は、超音波画像生成部２５において生成された超音波画像に基づいて、超音波画像から穿刺針１５の画像を検出し、その画像に基づいて、穿刺針１５の長さ方向を検出するものである。穿刺針１５の画像の検出方法としては、たとえば超音波画像に２値化処理を施し、白画素が連続する領域を穿刺針１５の画像領域として検出するようにすればよい。なお、このような方法に限らず、その他の公知な画像処理を用いて穿刺針１５の画像を検出するようにしてもよい。
次に、第２の実施形態の光音響画像生成装置１０におけるＲＯＩの設定方法について、図７に示すフローチャートと図８を参照しながら説明する。
第２の実施形態の光音響画像生成装置１０においても、まず、制御部２８は、初期設定の位置にＲＯＩを設定する（Ｓ３０）。初期設定のＲＯＩの位置の設定方法については、上記第１の実施形態と同様である。
そして、制御部２８は、ユーザによって穿刺針１５の先端検出開始指示が入力されたか否かを確認し、先端検出開始指示が入力された場合には（Ｓ３２，ＹＥＳ）、穿刺針１５の先端部分の位置の検出処理を開始する（Ｓ３４）。また、制御部２８は、先端検出開始と同じタイミングで、超音波画像を生成するための超音波の送信を開始させる。本実施形態においては、先端検出処理のための光音響波の出射と超音波画像を生成するための超音波の送信は、同じフレーム間隔で行われるものとする。
そして、超音波探触子１１により検出された光音響波の検出信号が受信回路２０によって受信され、受信メモリ２１に格納される。そして、データ分離部２２によって、受信メモリ２１から光音響波の検出信号が光音響画像生成部２４に送信され、光音響画像生成部２４によって１フレームの光音響画像が生成される。
光音響画像生成部２４によって生成された１フレームの光音響画像は、先端位置検出部２９に入力され、先端位置検出部２９によって穿刺針１５の先端部分の位置が検出される。
先端位置検出部２９によって検出された先端部分の位置情報が制御部２８に入力され、制御部２８は、図８に示すような、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置と初期設定のＲＯＩの中心線ＣＬとの間の方位方向についての距離ｄを算出し、距離ｄが予め設定された閾値以下であるか否かを確認する（Ｓ３６）。そして、制御部２８は、距離ｄが閾値よりも大きい場合には（Ｓ３６，ＮＯ）、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置と初期設定のＲＯＩの中心線ＣＬとの位置関係が適切であると判断し、初期設定のＲＯＩのままでカラードプラ計測を行う（Ｓ４２）。具体的には、超音波探触子１１から超音波のパルス波が送信され、そのパルス波に送信による反射超音波が超音波探触子１１によって検出される。なお、カラードプラ計測のためのパルス波の送信は、超音波画像を生成するための超音波の送信とは異なるタイミングで行われる。
そして、パルス波の送信による反射超音波の検出信号が受信回路２０によって受信され、受信メモリ２１に格納される。そして、データ分離部２２によって、受信メモリ２１から反射超音波の検出信号がカラードプラ信号生成部２３に送信される。カラードプラ信号生成部２３は、初期設定のＲＯＩの情報に基づいて、カラードプラ信号を生成する。出力部２６によって、カラードプラ信号に基づくカラードプラ画像が表示部３０に表示される。
一方、Ｓ３６において、距離ｄが閾値以下である場合には（Ｓ３６，ＹＥＳ）、超音波探触子１１により検出された反射超音波の検出信号が受信回路２０によって受信され、受信メモリ２１に格納される。そして、データ分離部２２によって、受信メモリ２１から反射超音波の検出信号が超音波画像生成部２５に送信され、超音波画像が生成される。超音波画像生成部２５によって生成された超音波画像は、穿刺針検出部３１に出力され、穿刺針検出部３１は、入力された超音波画像から穿刺針１５の長さ方向を検出する（Ｓ３８）。
穿刺針検出部３１によって検出された穿刺針１５の長さ方向は、制御部２８に出力される。制御部２８は、穿刺針１５の先端部分の位置情報と穿刺針１５の長さ方向とに基づいて、ＲＯＩの中心位置を設定する（Ｓ４０）。具体的には、制御部２８は、ＲＯＩの方位方向の位置については、第１の実施形態と同様に、図８に示すように、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置とＲＯＩの中心線ＣＬとの距離ｄが上記閾値の距離となるようにＲＯＩの方位方向の位置を設定する。さらに、制御部２８は、ＲＯＩの深さ方向の位置については、図８に示すように、ＲＯＩの方位方向（左右方向）についての中心線ＣＬと、穿刺針１５の長さ方向に延びる直線Ｌ１とがＲＯＩ内において交差するようにＲＯＩの中心位置Ｃを設定する。なお、この場合もＲＯＩの深さ方向の幅は変更しないものとする。すなわち、上述したようにＲＯＩの中心位置Ｃを設定することによって、ＲＯＩは、その深さ方向の幅を維持したままで、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置に応じて深さ方向に平行移動する。
このように、穿刺針１５の長さ方向に延びる直線Ｌ１上にＲＯＩを設定することによって、穿刺針１５の進行方向に存在する血管の血流速度を確認することができる。そして、上述したようにＲＯＩを設定した後、上記と同様にして、カラードプラ計測を行う（Ｓ４２）。
次いで、制御部２８は、ユーザによって穿刺針１５の先端検出終了指示が入力されたか否かを確認し、先端検出終了指示が入力されていない場合には（Ｓ４４，ＮＯ）、次のフレームの光音響画像に基づいて、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置検出を行う（Ｓ４６）。そして、次のフレームの超音波画像に基づいて、穿刺針検出部３１によって穿刺針１５の長さ方向が検出される（Ｓ３８）。制御部２８は、次のフレームの光音響画像における穿刺針１５の先端部分Ｐの位置と、次のフレームの超音波画像における穿刺針１５の長さ方向とに基づいて、上記と同様にして、ＲＯＩの中心位置Ｃを設定する（Ｓ４０）。そして、ＲＯＩの中心位置Ｃを設定した後、上記と同様にして、カラードプラ計測を行う（Ｓ４２）。
そして、制御部２８は、Ｓ４４において、ユーザによって穿刺針１５の先端検出終了指示が入力されるまでは、Ｓ４６の穿刺針の先端検出、Ｓ３８の穿刺針の長さ方向の検出、Ｓ４０のＲＯＩの中心位置の設定およびＳ４２のカラードプラ計測を繰り返して行う。制御部２８は、このような処理を行うことによって、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置とＲＯＩの中心線ＣＬとの間の距離ｄを、上記閾値の距離に維持した状態で、穿刺針１５の先端部分の移動に追随させてＲＯＩの方位方向の位置を設定し、さらに穿刺針１５の進行方向にＲＯＩの深さ方向の位置を設定する。
そして、Ｓ４４において、先端検出終了指示が入力された場合には（Ｓ４４，ＹＥＳ）、そのまま処理を終了する。
なお、上記第２の実施形態の光音響画像生成装置１０においては、図８に示すように、ＲＯＩの方位方向（左右方向）についての中心線ＣＬと、穿刺針１５の長さ方向に延びる直線Ｌ１とがＲＯＩ内において交差するようにＲＯＩの中心位置Ｃを設定するようにしたが、これに限らず、図９に示すように、穿刺針１５の長さ方向に延びる直線Ｌ１が、ＲＯＩの中心位置Ｃを通るようにＲＯＩの深さ方向の位置を設定するようにしてもよい。
ただし、穿刺針１５の画像の検出精度によっては、穿刺針１５の長さ方向に誤差が出る可能性がある。したがって、このような穿刺針１５の長さ方向の誤差も考慮してＲＯＩの深さ方向の位置を設定するようにしてもよい。具体的には、ＲＯＩの中心位置Ｃから深さ方向について予め設定された範囲内において、上述した直線Ｌ１とＲＯＩの中心線ＣＬとが交差するようにＲＯＩの深さ方向の位置を設定するようにしてもよい。予め設定された範囲は、たとえば図１０に示すように、ＲＯＩの中心位置Ｃを通り、穿刺針１５の長さ方向に延びる直線Ｌ１の角度が＋α°ずれた場合に、ＲＯＩの中心線ＣＬと直線Ｌ１とが交差する点Ａと、−α°ずれた場合にＲＯＩの中心線ＣＬと直線Ｌ１とが交差する点Ｂとの間の範囲とすればよい。±αの角度としては、たとえば±１°〜５°に設定することが望ましい。
また、上記第２の実施形態の光音響画像生成装置１０においては、穿刺針１５の進行方向にＲＯＩを設定するという観点から、上述したようにＲＯＩの深さ方向の位置を設定するようにしたが、これに限らず、穿刺針１５の光音響波発生部１５ｃから発せられる光音響波の影響をできるだけ小さくするという観点から、ＲＯＩの深さ方向の位置を設定するようにしてもよい。
具体的には、図１１に示すように、被検体Ｍの深さ方向の超音波探触子１１側を上側とした場合に、ＲＯＩの上端Ｑが、穿刺針１５の先端部分Ｐの位置よりも下側に位置するようにＲＯＩの中心位置Ｃを設定するようにしてもよい。このようにＲＯＩの深さ方向の位置を設定することによって、穿刺針１５の光音響波発生部１５ｃから発せられる光音響波の影響をできるだけ小さくすることができる。
また、ＲＯＩの上端Ｑが、穿刺針１５の先端の上下方向の位置に一致するようにＲＯＩの中心位置Ｃを設定するようにしてもよい。また、必ずしも穿刺針１５の先端の上下方向の位置とＲＯＩの上端Ｑとを一致させなくてもよく、穿刺針１５の先端検出の誤差なども考慮して、ＲＯＩの上端Ｑの位置を中心線として深さ方向に予め設定された範囲内に、穿刺針１５の先端が含まれるようにＲＯＩの中心位置Ｃを設定するようにしてもよい。具体的には、たとえば図１１に示すように、ＲＯＩの上端Ｑを中心線として上方向および下方向について、それぞれ幅Ｄの範囲内に、穿刺針の先端が含まれるようにＲＯＩの中心位置Ｃを設定するようにしてもよい。幅Ｄとしては、たとえばＲＯＩの深さ方向（上下方向）の長さの５％の長さに設定するようにすればよい。
また、上記第２の実施形態の光音響画像生成装置１０においては、図７に示すＳ３６において初期設定のＲＯＩの中心線ＣＬと穿刺針１５の先端部分の位置との距離が、一旦閾値以下となった後は、光音響画像のフレーム毎に、超音波画像を取得し、その超音波画像に基づく穿刺針１５の長さ方向の検出を行うようにしたが、穿刺針１５の長さ方向は頻繁に変化しないので、１フレーム毎に穿刺針１５の長さ方向の検出を行う必要はない。そこで、２以上のフレーム間隔毎に、穿刺針１５の長さ方向の検出を行うようにしてもよい。これにより穿刺針１５の検出処理の負担を軽減することができる。
また、穿刺針検出部３１が、穿刺針１５の長さ方向に基づいて、穿刺針１５の長さ方向の角度の変化量を取得し、その変化量が予め設定された閾値以下である場合には、穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行うフレームの間隔を増加させるようにしてもよい。また、穿刺針１５の長さ方向の角度が変化しなかった場合には、次のフレームの反射音響波画像について、穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行わない（省略する）ようにしてもよい。図１２は、上述したように穿刺針１５の長さ方向の検出処理のタイミングを制御した場合の一例を示す説明図である。なお、ここでは穿刺針１５の長さ方向の角度とは、穿刺針１５の長さ方向に延びる直線と深さ方向に延びる直線とがなす角のうちの鋭角の方の角度のことをいう。
図１２に示すように、２フレームでは、１フレームから穿刺針１５の長さ方向の角度が変化していないので、次の３フレームでは、穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行わない。そして、次の４フレームでは穿刺針１５長さ方向の検出処理が再び行われるが、前回検出した角度から変化していないので、今度は、５フレームと６フレームにおいて穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行わないようにする。すなわち、穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行わないフレーム間隔を増加させる。そして、次に、７フレームにおいて穿刺針１５の長さ方向の検出処理が再び行われるが、再び前回検出された角度から変化していないので、さらに穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行わないフレーム間隔を増加させる。すなわち、８フレーム〜１０フレームの３フレームにおいて穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行わない。
そして、１１フレームにおいて穿刺針１５の長さ方向の検出処理が再び行われる。１１フレームの穿刺針１５の長さ方向の検出処理では、前回検出した角度から変化しているので、次の１２フレームにおいても穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行う。そして、１２フレームの穿刺針１５の長さ方向の検出処理でも、前回検出した角度から変化しているので、次の１３フレームにおいても穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行う。さらに、１３フレームの穿刺針１５の長さ方向の検出処理でも、前回検出した角度から変化しているので、次の１４フレームにおいても穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行う。そして、１４フレームにおいては、前回検出された角度から変化していないので、１５フレームにおいては穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行わない。そして、次の１６フレームにおいて穿刺針１５の長さ方向の検出処理が再び行われるが、前回検出された角度から変化していないので、今度は、１７フレームと１８フレームにおいて穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行わないようにする。そして、次の１９フレームでは穿刺針１５の長さ方向の検出処理が再び行われるが、前回検出した角度から変化していないので、２０フレームにおいて穿刺針１５の長さ方向の検出処理を行わないようにする。
また、上記第２の実施形態の光音響画像生成装置１０において、穿刺針１５の先端位置の検出処理を行った際、穿刺針１５の先端位置が、前のフレームの光音響画像における先端位置から変更してなかった場合には、穿刺針１５の長さ方向の検出処理並びに穿刺針１５の先端位置および穿刺針１５の長さ方向に基づくＲＯＩの中心位置の設定処理を行わない（省略する）ようにしてもよい。図１３は、その場合のフローチャートを示す図である。
図１３に示すフローチャートにおいては、Ｓ５０およびＳ５２並びに最初のフレームの光音響画像および超音波画像に基づく、Ｓ５４〜Ｓ６２までの処理については、上記第２の実施形態と同様である。
そして、２フレーム以降の光音響画像に基づいて、穿刺針１５の先端検出を行った際（Ｓ６６）、その先端位置が、前のフレームの光音響画像における先端位置から変更してなかった場合には（Ｓ６８，ＮＯ）、Ｓ５８における穿刺針１５の長さ方向の検出処理およびＳ６０におけるＲＯＩの中心位置の設定処理を行うことなく、カラードプラ計測を行う（Ｓ６２）。一方、Ｓ６８において、前のフレームの光音響画像における先端位置から変更している場合には（Ｓ６８，ＹＥＳ）、Ｓ５８における穿刺針１５の長さ方向の検出処理およびＳ６０におけるＲＯＩの中心位置Ｃの設定処理を行った後、カラードプラ計測を行う（Ｓ６２）。
そして、Ｓ６４において、ユーザによって穿刺針１５の先端検出終了指示が入力されるまでは、Ｓ６６〜Ｓ６８およびＳ５８〜Ｓ６２までの処理を繰り返して行う。Ｓ６４において、先端検出終了指示が入力された場合には（Ｓ６４，ＹＥＳ）、そのまま処理を終了する。
なお、上記第２の実施形態においては、穿刺針１５の先端とＲＯＩとの間の深さ方向の位置関係を制御するようにしたが、第２の実施形態のような制御方法に限らず、たとえば穿刺針１５の先端とＲＯＩの中心位置Ｃのとの距離が、深さ方向について予め設定された距離以上となるようにＲＯＩの位置を制御するようにしてもよい。また、直交する方位方向および深さ方向の他に、斜め方向について、穿刺針１５の先端とＲＯＩの中心位置Ｃのとの距離が、深さ方向について予め設定された距離以上となるようにＲＯＩの位置を制御するようにしてもよい。なお、上記予め設定された距離としては、上記実施形態と同様に、たとえばＲＯＩの大きさなどに基づいて設定するようにすればよい。または、穿刺針１５の先端が、ＲＯＩの端から外側に予め設定された距離を空けた位置となるようにＲＯＩの位置を制御してもよい。
また、上記第２の実施形態においては、穿刺針１５の先端位置とＲＯＩの中心位置とが所定の距離だけ離れるようにＲＯＩの位置を設定する際、一例としてＲＯＩの中心位置Ｃを用いるようにしたが、中心位置Ｃに限定されるものではなく、ＲＯＩの位置を特定可能な位置であればよく、たとえばＲＯＩの上端、下端、左端または右端、もしくはＲＯＩの４隅のいずれかの位置などを用いるようにしてもよい。
なお、上記実施形態では、挿入物の一実施形態として穿刺針１５を用いるようにしたが、これには限定されない。挿入物は、内部にラジオ波焼灼術に用いられる電極を収容するラジオ波焼灼用針であってもよいし、血管内に挿入されるカテーテルであってもよいし、血管内に挿入されるカテーテルのガイドワイヤであってもよい。あるいは、レーザ治療用の光ファイバであってもよい。
また、本発明の挿入物は、注射針のような針には限定されず、生体検査に用いられる生検針であってもよい。すなわち、生体の検査対象物に穿刺して検査対象物中の生検部位の組織を採取可能な生検針であってもよい。その場合には、生検部位の組織を吸引して採取するための採取部（吸入口）において光音響波を発生させればよい。また、針は、皮下および腹くう内臓器など、深部までの穿刺を目的とするガイディングニードルとして使用されてもよい。
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、本発明の挿入物および光音響計測装置は、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。
１０ 光音響画像生成装置
１１ 超音波探触子
１２ 超音波ユニット
１３ レーザユニット
１５ 穿刺針
１５ａ 穿刺針本体
１５ｂ 光ファイバ
１５ｃ 光音響波発生部
１５ｄ 中空部
１６ 光ケーブル
２０ 受信回路
２１ 受信メモリ
２２ データ分離部
２３ カラードプラ信号生成部
２４ 光音響画像生成部
２５ 超音波画像生成部
２６ 出力部
２７ 送信制御回路
２８ 制御部
２９ 先端位置検出部
３０ 表示部
３１ 穿刺針検出部
４０ 入力部
Ｃ 中心位置
ＣＬ 中心線
ｄ 距離
Ｄ，Ｗ 幅
Ｅ 関心領域の一端
Ｌ１ 穿刺針の長さ方向に延びる直線
Ｍ 被検体
Ｐ 穿刺針の先端部分
Ｑ 関心領域の上端
１１ 超音波探触子
１２ 超音波ユニット
１３ レーザユニット
１５ 穿刺針
１５ａ 穿刺針本体
１５ｂ 光ファイバ
１５ｃ 光音響波発生部
１５ｄ 中空部
１６ 光ケーブル
２０ 受信回路
２１ 受信メモリ
２２ データ分離部
２３ カラードプラ信号生成部
２４ 光音響画像生成部
２５ 超音波画像生成部
２６ 出力部
２７ 送信制御回路
２８ 制御部
２９ 先端位置検出部
３０ 表示部
３１ 穿刺針検出部
４０ 入力部
Ｃ 中心位置
ＣＬ 中心線
ｄ 距離
Ｄ，Ｗ 幅
Ｅ 関心領域の一端
Ｌ１ 穿刺針の長さ方向に延びる直線
Ｍ 被検体
Ｐ 穿刺針の先端部分
Ｑ 関心領域の上端
Claims (16)
- 少なくとも先端部分が被検体内に挿入される挿入物であって、前記先端部分まで光を導光する導光部材と、前記導光部材により導光された光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部とを有する挿入物と、
前記光音響波発生部から発せられた光音響波を検出し、かつ前記被検体に対する音響波の送信によって反射された反射音響波を検出する音響波検出部と、
前記音響波検出部によって検出したカラードプラ計測対象の関心領域内の前記反射音響波に基づいて、カラードプラ信号を生成するカラードプラ信号生成部と、
前記音響波検出部によって検出した前記光音響波に基づいて、光音響画像を生成する光音響画像生成部と、
前記光音響画像に基づいて、前記挿入物の先端部分の位置を検出する先端位置検出部と、
前記先端位置検出部によって検出された前記挿入物の先端部分の位置と前記関心領域の中心位置とが予め設定された距離だけ離れるように前記関心領域を設定し、かつ前記距離を維持した状態で前記挿入物の先端部分の移動に追随させて前記関心領域を設定する制御部とを備えた光音響画像生成装置。 - 前記制御部が、方位方向を左右方向とした場合において、矩形状の前記関心領域の左側の一端および右側の一端のうちの前記挿入物の先端部分に近い方の一端の位置から左右方向について予め設定された範囲内に、前記挿入物の先端が含まれるように前記関心領域を設定する請求項１記載の光音響画像生成装置。
- 前記音響波検出部が、前記反射音響波および前記光音響波を検出する複数の検出素子を配列したものであり、
前記制御部が、前記挿入物の先端部分に近い方の関心領域の一端の位置を中心線として１つの前記検出素子の左右方向の長さの範囲内に、前記挿入物の先端が含まれるように前記関心領域を設定する請求項２記載の光音響画像生成装置。 - 前記制御部が、前記挿入物の先端部分に近い方の関心領域の一端の位置を中心線として前記関心領域の方位方向の長さの５％の長さの範囲内に、前記挿入物の先端が含まれるように前記関心領域を設定する請求項２記載の光音響画像生成装置。
- 前記制御部が、前記挿入物の先端部分に近い方の関心領域の一端の左右方向の位置と前記挿入物の先端の左右方向の位置とが一致するように前記関心領域を設定する請求項２記載の光音響画像生成装置。
- 前記反射音響波に基づいて、反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成部と、
前記反射音響波画像に基づいて、前記挿入物の長さ方向を検出する挿入物検出部とを備え、
前記制御部が、前記関心領域の方位方向についての中心線と、前記挿入物の長さ方向に延びる直線とが前記関心領域内において交差するように前記関心領域を設定する請求項１から５いずれか１項記載の光音響画像生成装置。 - 前記制御部が、前記関心領域の中心から前記深さ方向について予め設定された範囲内において、前記関心領域の方位方向についての中心線と、前記挿入物の長さ方向に延びる直線とが交差するように前記関心領域を設定する請求項６記載の光音響画像生成装置。
- 前記制御部が、前記挿入物の長さ方向に延びる直線が前記関心領域の中心位置に交差するように前記関心領域を設定する請求項６または７記載の光音響画像生成装置。
- 前記挿入物検出部が、２以上の前記反射音響波画像のフレーム間隔毎に、前記挿入物の長さ方向の検出を行う請求項６から８いずれか１項記載の光音響画像生成装置。
- 前記挿入物検出部が、前記挿入物の長さ方向の角度の変化量を取得し、該変化量が予め設定された閾値以下である場合には、前記挿入物の長さ方向の検出を行う前記フレーム間隔を増加させる請求項９記載の光音響画像生成装置。
- 前記先端位置検出部によって検出された前記挿入物の先端部分の位置が、前のフレームの前記光音響画像における前記挿入物の先端部分の位置と同じである場合には、前記反射音響波画像に基づく前記挿入物の検出および前記挿入物の先端部分の位置に基づく前記関心領域の設定を行わない請求項６から８いずれか１項記載の光音響画像生成装置。
- 前記制御部が、前記被検体の深さ方向の前記音響波検出部側を上側とした場合に、矩形状の前記関心領域の上端が、前記挿入物の先端位置よりも下側に位置するように前記関心領域を設定する請求項１から５いずれか１項記載の光音響画像生成装置。
- 前記制御部が、前記被検体の深さ方向の前記音響波検出部側を上側とした場合に、矩形状の前記関心領域の上端の位置から上方向および下方向について予め設定された範囲内に、前記挿入物の先端が含まれるように前記関心領域を設定する請求項１から５いずれか１項記載の光音響画像生成装置。
- 前記制御部が、前記関心領域の上端の位置を中心線として上方向および下方向について、それぞれ前記関心領域の深さ方向の長さの５％の長さの範囲内に、前記挿入物の先端が含まれるように前記関心領域を設定する請求項１３記載の光音響画像生成装置。
- 前記制御部が、前記被検体の深さ方向の前記音響波検出部側を上側とした場合に、前記関心領域の上端の上下方向の位置と前記挿入物の先端の上下方向の位置とが一致するように前記関心領域を設定する請求項１から５いずれか１項記載の光音響画像生成装置。
- 前記挿入物が、前記被検体に穿刺される針である請求項１から１５いずれか１項記載の光音響画像生成装置。
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