WO2020040181A1

WO2020040181A1 - 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム

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Publication number: WO2020040181A1
Application number: PCT/JP2019/032586
Authority: WO
Inventors: 大樹梶田; 宣晶今西; 貞和相磯; 萌美浦野; 長永　兼一; 一仁岡
Original assignee: Canon Inc; Keio University
Current assignee: Canon Inc; Keio University
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2021-02-24
Also published as: US20210169397A1

Abstract

造影剤が導入された被検体に複数回光を照射することで発生した音響波に基づいて生成された、前記複数回の光照射のそれぞれに対応する第一の画像データを時系列で取得するデータ取得手段と、時系列で取得した複数の前記第一の画像データに基づいて、前記複数の第一の画像データにおける前記造影剤に対応する領域を示す第二の画像データを生成する画像生成手段と、を有する。

Description

画像処理装置、画像処理方法およびプログラム

　本発明は、光音響イメージングにより生成された画像に対する画像処理に関する。

　血管やリンパ管等の検査において、造影剤を利用した光音響イメージング（「光超音波イメージング」ともよぶ）が知られている。特許文献１には、リンパ節やリンパ管などの造影のために用いられる造影剤を評価対象とし、その造影剤が吸収して光音響波を発生する波長の光を出射する光音響画像生成装置が記載されている。

国際公開第２０１７／００２３３７号

　しかしながら、特許文献１に記載の光音響イメージングでは、被検体内部の造影対象の構造（例えば、血管やリンパ管等の走行）を把握しにくい場合がある。また、その構造の状態を把握することが困難であることが考えられる。さらに、ユーザーが構造の観察を行う上での不便が生じる可能性があった。

　本発明は、光音響イメージングによって造影対象の構造および状態の把握を容易にし、造影対象の構造の観察に係る利便性を向上するシステムに用いられる画像処理装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するための、本発明の一つの態様は、
　造影剤が導入された被検体に複数回光を照射することで発生した音響波に基づいて生成された、前記複数回の光照射のそれぞれに対応する第一の画像データを時系列で取得するデータ取得手段と、時系列で取得した複数の前記第一の画像データに基づいて、前記複数の第一の画像データにおける前記造影剤に対応する領域を示す第二の画像データを生成する画像生成手段と、を有することを特徴とする画像処理装置である。

　また、本発明の別の態様は、
　被検体への光照射により前記被検体内から発生した光音響波に基づいて生成された画像データを処理する画像処理装置であって、
　前記被検体内のリンパ管の領域を含む前記画像データに対する画像解析により、前記リンパ管の状態を推定する状態推定手段を有する
　ことを特徴とする画像処理装置である。

　また、本発明の別の態様は、
　被検体への光照射により前記被検体内から発生した光音響波に基づいて生成された画像データを処理する画像処理装置であって、
　前記画像データと、前記画像データのうちの前記被検体内のリンパ管の領域の一部である着目領域に対する入力を受け付ける入力インタフェースとを表示装置に表示させる表示制御手段と、
　前記画像データと、前記入力インタフェースを介して入力された情報とを関連付けて記憶装置に保存する保存制御手段と、
を有する
　ことを特徴とする画像処理装置である。

　本発明によれば、光音響イメージングによって造影対象の構造および状態の把握を容易にし、造影対象の構造の観察に係る利便性を向上するシステムに用いられる画像処理装置を提供することができる。

図１は、第一の実施形態に係るシステムのブロック図である。図２は、第一の実施形態に係る画像処理装置と周辺構成を示すブロック図である。図３は、第一の実施形態に係る光音響装置の詳細なブロック図である。図４は、第一の実施形態に係るプローブの模式図である。図５は、第一の実施形態に係るシステムが行う画像処理方法のフローチャートである。図６は、ＩＣＧの濃度と吸収係数との関係を示すスペクトル図である。図７Ａ～図７Ｄは、式（１）の計算値を、波長と造影剤の濃度ごとに示したグラフである。図８は、ＩＣＧの濃度と、式（１）の計算値との関係を示す図である。図９は、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数スペクトル図である。図１０は、第一の実施形態にて表示されるＧＵＩを示す図である。図１１Ａ、図１１Ｂは、造影剤に対応する領域を抽出する処理を説明する図である。図１２は、造影剤に対応する領域を抽出する処理を説明する図である。図１３Ａ、図１３Ｂは、ＩＣＧの濃度を変化させたときの右前腕伸側の光音響画像である。図１４Ａ、図１４Ｂは、ＩＣＧの濃度を変化させたときの左前腕伸側の光音響画像である。図１５Ａ、図１５Ｂは、ＩＣＧの濃度を変化させたときの左右下腿内側の光音響画像である。図１６は、第三の実施形態に係る画像処理方法のフロー図である。図１７は、リンパ管の分類結果を表示する処理のフロー図である。図１８は、被検体の分光画像を例示する図である。図１９は、リンパ管の状態による分類を例示する図である。図２０は、存在数、面積比、体積比に応じたリンパ管の分類を例示する図である。図２１は、静脈との距離に応じたリンパ管の分類を例示する図である。図２２は、第四の実施形態に係る画像処理方法のフロー図である。図２３は、第四の実施形態に係るＧＵＩを例示する図である。図２４は、第四の実施形態に係るリンパ管の分類結果の表示例を示す図である。

　以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、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る。よって、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。

　本発明に係るシステムにより得られる光音響画像は、光エネルギーの吸収量や吸収率を反映している。光音響画像は、光音響波の発生音圧（初期音圧）、光吸収エネルギー密度、および光吸収係数などの少なくとも１つの被検体情報の空間分布を表す。光音響画像は、２次元の空間分布を表す画像であってもよいし、３次元の空間分布を表す画像（ボリュームデータ）であってもよい。本実施形態に係るシステムは、造影剤が導入された被検体を撮影することにより光音響画像を生成する。なお、造影対象の立体構造を把握するために、光音響画像は、被検体表面から深さ方向の２次元の空間分布を表す画像または３次元の空間分布を表してもよい。

　また、本発明に係るシステムは、複数の波長に対応する複数の光音響画像を用いて被検体の分光画像を生成することができる。分光画像は、被検体に互いに異なる複数の波長の光を照射することにより発生した光音響波に基づいた、複数の波長のそれぞれに対応する光音響信号を用いて生成される。
　なお、分光画像は、複数の波長のそれぞれに対応する光音響信号を用いて生成された、被検体中の特定物質の濃度を示してもよい。使用される造影剤の光吸収係数スペクトルと、特定物質の光吸収係数スペクトルとが異なる場合、分光画像中の造影剤の画像値と分光画像中の特定物質の画像値とは異なる。よって、分光画像の画像値に応じて造影剤の領域と特定物質の領域とを区別することができる。なお、特定物質は、ヘモグロビン、グルコース、コラーゲン、メラニン、脂肪や水など、被検体を構成する物質である。この場合にも、特定物質の光吸収係数スペクトルとは異なる光吸収スペクトルを有する造影剤を選択する。また、特定物質の種類に応じて、異なる算出方法で分光画像を算出してもよい。

　以下に述べる実施形態では、酸素飽和度の計算式（１）を用いて算出された画像値を持つ分光画像について説明する。本発明者らは、複数の波長のそれぞれに対応する光音響信号に基づいて血中ヘモグロビンの酸素飽和度（酸素飽和度に相関をもつ指標でもよい）を計算する式（１）に対し、光吸収係数の波長依存性がオキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビンとは異なる傾向を示す造影剤で得られた光音響信号の計測値Ｉ（ｒ）を代入した場合に、ヘモグロビンの酸素飽和度が取り得る数値範囲から大きくずれた計算値Ｉｓ（ｒ）が得られる、ということを見出した。それゆえ、この計算値Ｉｓ（ｒ）を画像値としてもつ分光画像を生成すれば、被検体内部におけるヘモグロビンの領域（血管領域）と造影剤の存在領域（例えばリンパ管に造影剤が導入された場合であればリンパ管の領域）とを画像上で分離（区別）することが容易となる。

　ここで、Ｉ^λ _１（ｒ）は第１波長λ_１の光照射により発生した光音響波に基づいた計測値であり、Ｉ^λ _２（ｒ）は第２波長λ_２の光照射により発生した光音響波に基づいた計測値である。ε_Ｈｂ ^λ _１は第１波長λ_１に対応するデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数［ｍｍ^－１ｍｏｌ^－１］であり、ε_Ｈｂ ^λ _２は第２波長λ_２に対応するデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数［ｍｍ^－１ｍｏｌ^－１］である。ε_ＨｂＯ ^λ _１は第１波長λ_１に対応するオキシヘモグロビンのモラー吸収係数［ｍｍ^－１ｍｏｌ^－１］であり、ε_ＨｂＯ ^λ _２は第２波長λ_２に対応するオキシヘモグロビンのモラー吸収係数［ｍｍ^－１ｍｏｌ^－１］である。ｒは位置である。なお、計測値Ｉ^λ _１（ｒ）、Ｉ^λ _２（ｒ）は、吸収係数μ_ａ ^λ _１（ｒ）、μ_ａ ^λ _２（ｒ）であってもよいし、初期音圧Ｐ_０ ^λ _１（ｒ）、Ｐ_０ ^λ _２（ｒ）であってもよい。

　ヘモグロビンの存在領域（血管領域）から発生した光音響波に基づいた計測値を式（１）に代入すると、計算値Ｉｓ（ｒ）として、ヘモグロビンの酸素飽和度（または酸素飽和度に相関をもつ指標）が得られる。一方、造影剤を導入した被検体において、造影剤の存在領域（例えばリンパ管領域）から発生した音響波に基づいた計測値を式（１）に代入すると、計算値Ｉｓ（ｒ）として、擬似的な造影剤の濃度分布が得られる。なお、造影剤の濃度分布を計算する場合でも、式（１）ではヘモグロビンのモラー吸収係数の数値をそのまま用いればよい。このようにして得られた画像値Ｉｓ（ｒ）を持つ分光画像では、被検体内部のヘモグロビンの存在領域（血管）と造影剤の存在領域（例えばリンパ管）の両方が互いに分離可能（区別可能）な状態で描出される。

　なお、本実施形態では、酸素飽和度を計算する式（１）を用いて分光画像の画像値を計算するが、酸素飽和度以外の指標を分光画像の画像値として計算する場合には、式（１）以外の算出方法を用いればよい。指標およびその算出方法としては、公知のものを利用可能であるため、詳しい説明を割愛する。

　また、本発明に係るシステムにおいて、分光画像は、第１波長λ_１の光照射により発生した光音響波に基づいた第１光音響画像および第２波長λ_２の光照射により発生した光音響波に基づいた第２光音響画像の比を示す画像であってもよい。すなわち、分光画像は、第１波長λ_１の光照射により発生した光音響波に基づいた第１光音響画像および第２波長λ_２の光照射により発生した光音響波に基づいた第２光音響画像の比に基づいた画像であってもよい。なお、式（１）の変形式にしたがって生成される画像も、第１光音響画像および第２光音響画像の比によって表現できるため、第１光音響画像および第２光音響画像の比に基づいた画像（分光画像）といえる。

　なお、造影対象の立体構造を把握するために、分光画像は、被検体表面から深さ方向の２次元の空間分布を表す画像または３次元の空間分布を表してもよい。

　（第一の実施形態）
　以下、本実施形態に係るシステムの構成および画像処理方法について説明する。
　図１を用いて本実施形態に係るシステムを説明する。図１は、本実施形態に係るシステムの構成を示すブロック図である。本実施形態に係るシステムは、光音響装置１１００、記憶装置１２００、画像処理装置１３００、表示装置１４００、および入力装置１５００を備える。装置間のデータの送受信は、有線で行われてもよいし、無線で行われてもよい。

　光音響装置１１００は、造影剤が導入された被検体を撮影することにより光音響画像を生成し、記憶装置１２００に出力する。光音響装置１１００は、光照射により発生した光音響波を受信することにより得られる受信信号を用いて、被検体内の複数位置のそれぞれに対応する特性値の情報を生成する。すなわち、光音響装置１１００は、光音響波に由来した特性値情報の空間分布を、医用画像データ（光音響画像）として生成する。

　記憶装置１２００は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　ｏｎｌｙ　ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体であってもよい。また、記憶装置１２００は、ＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）等のネットワークを介した記憶サーバであってもよい。

　画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に記憶された光音響画像や、光音響画像に付帯する情報等を処理する。画像処理装置１３００は、本発明におけるデータ取得手段，画像取得手段，および表示制御手段である。
　画像処理装置１３００の演算機能を担うユニットは、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＦＰＧＡチップ等の演算回路で構成されることができる。これらのユニットは、単一のプロセッサや演算回路から構成されるだけでなく、複数のプロセッサや演算回路から構成されていてもよい。

　画像処理装置１３００の記憶機能を担うユニットは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　ｏｎｌｙ　ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスクやフラッシュメモリなどの非一時記憶媒体で構成することができる。また、記憶機能を担うユニットは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の媒体であってもよい。なお、プログラムが格納される記憶媒体は、非一時記憶媒体である。なお、記憶機能を担うユニットは、１つの記憶媒体から構成されるだけでなく、複数の記憶媒体から構成されていてもよい。

　画像処理装置１３００の制御機能を担うユニットは、ＣＰＵなどの演算素子で構成される。制御機能を担うユニットは、システムの各構成の動作を制御する。制御機能を担うユニットは、入力部からの測定開始などの各種操作による指示信号を受けて、システムの各構成を制御してもよい。また、制御機能を担うユニットは、コンピュータ１５０に格納されたプログラムコードを読み出し、システムの各構成の作動を制御してもよい。

　表示装置１４００は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどである。また、表示装置１４００は、画像や装置を操作するためのＧＵＩを表示してもよい。

　入力装置１５００は、例えば、ユーザが操作可能な、マウスやキーボードなどで構成される操作コンソールである。また、表示装置１４００をタッチパネルで構成し、表示装置１４００を入力装置１５００として利用してもよい。

　図２は、本実施形態に係る画像処理装置１３００の具体的な構成例を示す。本実施形態に係る画像処理装置１３００は、ＣＰＵ１３１０、ＧＰＵ１３２０、ＲＡＭ１３３０、ＲＯＭ１３４０、外部記憶装置１３５０から構成される。また、画像処理装置１３００には、表示装置１４００としての液晶ディスプレイ１４１０、入力装置１５００としてのマウス１５１０、キーボード１５２０が接続されている。さらに、画像処理装置１３００は、ＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）などの記憶装置１２００としての画像サーバ１２１０と接続されている。これにより、画像データを画像サーバ１２１０上に保存したり、画像サーバ１２１０上の画像データを液晶ディスプレイ１４１０に表示したりすることができる。

　次に、本実施形態に係るシステムに含まれる装置の構成例を説明する。図３は、本実施形態に係るシステムに含まれる装置の概略ブロック図である。
　本実施形態に係る光音響装置１１００は、駆動部１３０、信号収集部１４０、コンピュータ１５０、プローブ１８０、および導入部１９０を有する。

　プローブ１８０は、光照射部１１０、および受信部１２０を有する。図４は、本実施形態に係るプローブ１８０の模式図を示す。測定対象は、導入部１９０によって造影剤が導入された被検体１００である。
　駆動部１３０は、光照射部１１０と受信部１２０を駆動し、機械的な走査を行う。光照射部１１０が光を被検体１００に照射し、被検体１００内で音響波が発生する。光に起因して光音響効果により発生する音響波を光音響波とも呼ぶ。
　受信部１２０は、光音響波を受信することによりアナログ信号としての電気信号（光音響信号）を出力する。

　信号収集部１４０は、受信部１２０から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、コンピュータ１５０に出力する。

　コンピュータ１５０は、信号収集部１４０から出力されたデジタル信号を、光音響波に由来する信号データとして記憶する。コンピュータ１５０は、記憶されたデジタル信号に対して信号処理を行うことにより、光音響画像を生成する。また、コンピュータ１５０は、得られた光音響画像に対して画像処理を施した後に、光音響画像を表示部１６０に出力する。

　表示部１６０は、光音響画像に基づいた画像を表示する。表示画像は、ユーザやコンピュータ１５０からの保存指示に基づいて、コンピュータ１５０内のメモリや、モダリティとネットワークで接続されたデータ管理システムなどの記憶装置１２００に保存される。

　また、コンピュータ１５０は、光音響装置に含まれる構成の駆動制御も行う。また、表示部１６０は、コンピュータ１５０で生成された画像の他にＧＵＩなどを表示してもよい。入力部１７０は、ユーザが情報を入力できるように構成されている。ユーザは、入力部１７０を用いて測定開始や終了、作成画像の保存指示などを操作することができる。

　以下、本実施形態に係る光音響装置１１００が有する各構成の詳細を説明する。
　＜光照射部１１０＞
　光照射部１１０は、光を発する光源１１１と、光源１１１から射出された光を被検体１００へ導く光学系１１２とを含む。なお、光は、いわゆる矩形波、三角波などのパルス光を含む。
　光源１１１が発する光のパルス幅としては、熱閉じ込め条件および応力封じ込め条件を考慮すると１００ｎｓ以下のパルス幅であることが好ましい。また、光の波長は、４００ｎｍから１６００ｎｍ程度の範囲であってもよい。血管を高解像度でイメージングする場合は、血管での吸収が大きい波長（４００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下）を用いてもよい。生体の深部をイメージングする場合には、生体の背景組織（水や脂肪など）において典型的に吸収が少ない波長（７００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下）の光を用いてもよい。

　光源１１１は、レーザーや発光ダイオードなどである。また、複数波長の光を用いて測定する際には、波長の変更が可能な光源であってもよい。なお、複数波長を被検体に照射する場合、互いに異なる波長の光を発生する複数台の光源を用意し、それぞれの光源から交互に照射することも可能である。複数台の光源を用いた場合もそれらをまとめて光源として表現する。レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なレーザーを使用することができる。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーやアレキサンドライトレーザーなどのパルスレーザーを光源として用いてもよい。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光を励起光とするＴｉ：ｓａレーザーやＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）レーザーを光源として用いてもよい。また、光源１１１としてフラッシュランプや発光ダイオードを用いてもよい。また、光源１１１としてマイクロウェーブ源を用いてもよい。

　光学系１１２には、レンズ、ミラー、光ファイバ等の光学素子を用いることができる。乳房等を被検体１００とする場合、パルス光のビーム径を広げて照射するために、光学系の光出射部は光を拡散させる拡散板等で構成されていてもよい。一方、光音響顕微鏡においては、解像度を上げるために、光学系１１２の光出射部はレンズ等で構成し、ビームをフォーカスして照射してもよい。
　なお、光照射部１１０が光学系１１２を備えずに、光源１１１から直接被検体１００に光を照射してもよい。

　＜受信部１２０＞
　受信部１２０は、音響波を受信することにより電気信号を出力するトランスデューサ１２１と、トランスデューサ１２１を支持する支持体１２２とを含む。また、トランスデューサ１２１は、音響波を送信する送信手段としてもよい。受信手段としてのトランスデューサと送信手段としてのトランスデューサとは、単一（共通）のトランスデューサでもよいし、別々の構成であってもよい。

　トランスデューサ１２１を構成する部材としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック材料や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電膜材料などを用いることができる。また、圧電素子以外の素子を用いてもよい。例えば、静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　Ｍｉｃｒｏ－ｍａｃｈｉｎｅｄ　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）を用いたトランスデューサなどを用いることができる。なお、音響波を受信することにより電気信号を出力できる限り、いかなるトランスデューサを採用してもよい。また、トランスデューサにより得られる信号は時間分解信号である。つまり、トランスデューサにより得られる信号の振幅は、各時刻にトランスデューサで受信される音圧に基づく値（例えば、音圧に比例した値）を表したものである。

　光音響波を構成する周波数成分は、典型的には１００ＫＨｚから１００ＭＨｚであり、トランスデューサ１２１として、これらの周波数を検出することのできるものを採用してもよい。

　支持体１２２は、機械的強度が高い金属材料などから構成されていてもよい。照射光を被検体に多く入射させるために、支持体１２２の被検体１００側の表面に、鏡面加工もしくは光散乱させる加工が行われていてもよい。本実施形態において支持体１２２は半球殻形状であり、半球殻上に複数のトランスデューサ１２１を支持できるように構成されている。この場合、支持体１２２に配置されたトランスデューサ１２１の指向軸は半球の曲率中心付近に集まる。そして、複数のトランスデューサ１２１から出力された信号を用いて画像化したときに曲率中心付近の画質が高くなる。なお、支持体１２２はトランスデューサ１２１を支持できる限り、いかなる構成であってもよい。支持体１２２は、１Ｄアレイ、１．５Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイ、２Ｄアレイと呼ばれるような平面又は曲面内に、複数のトランスデューサを並べて配置してもよい。複数のトランスデューサ１２１が複数の受信手段に相当する。

　また、支持体１２２は音響マッチング材を貯留する容器として機能してもよい。すなわち、支持体１２２をトランスデューサ１２１と被検体１００との間に音響マッチング材を配置するための容器としてもよい。

　また、受信部１２０が、トランスデューサ１２１から出力される時系列のアナログ信号を増幅する増幅器を備えてもよい。また、受信部１２０が、トランスデューサ１２１から出力される時系列のアナログ信号を時系列のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備えてもよい。すなわち、受信部１２０が後述する信号収集部１４０を備えてもよい。

　受信部１２０と被検体１００との間の空間は、光音響波が伝播することができる媒質で満たす。この媒質は、音響波が伝搬でき、被検体１００やトランスデューサ１２１との界面において音響特性が整合し、できるだけ光音響波の透過率が高い材料である。例えば、この媒質には、水、超音波ジェルなどである。

　図４は、プローブ１８０の側面図を示す。本実施形態に係るプローブ１８０は、開口を有する半球状の支持体１２２に複数のトランスデューサ１２１が３次元に配置された受信部１２０を有する。また、支持体１２２の底部には、光学系１１２の光射出部が配置されている。
　本実施形態においては、図４に示すように、被検体１００は、保持部２００に接触することにより、その形状が保持される。

　受信部１２０と保持部２００の間の空間は、光音響波が伝播することができる媒質で満たされる。この媒質は、光音響波が伝搬でき、被検体１００やトランスデューサ１２１との界面において音響特性が整合し、できるだけ光音響波の透過率が高い材料である。例えば、この媒質は、水、超音波ジェルなどである。

　保持手段としての保持部２００は、被検体１００の形状を測定中に保持する。保持部２００により被検体１００を保持することによって、被検体１００の動きの抑制および被検体１００の位置を保持部２００内に留めることができる。保持部２００の材料には、ポリカーボネートやポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等、樹脂材料を用いることができる。

　保持部２００は、取り付け部２０１に取り付けられている。取り付け部２０１は、被検体の大きさに合わせて複数種類の保持部２００を交換可能に構成されていてもよい。例えば、取り付け部２０１は、曲率半径や曲率中心などの異なる保持部に交換できるように構成されていてもよい。

　＜駆動部１３０＞
　駆動部１３０は、被検体１００と受信部１２０との相対位置を変更する。駆動部１３０は、駆動力を発生させるステッピングモータなどのモータと、駆動力を伝達させる駆動機構と、受信部１２０の位置情報を検出する位置センサとを含む。駆動機構は、リードスクリュー機構、リンク機構、ギア機構、油圧機構、などである。また、位置センサは、エンコーダー、可変抵抗器、リニアスケール、磁気センサ、赤外線センサ、超音波センサなどを用いたポテンショメータなどである。

　なお、駆動部１３０は被検体１００と受信部１２０との相対位置をＸＹ方向（二次元）に変更させるものに限らず、一次元または三次元に変更させてもよい。
　なお、駆動部１３０は、被検体１００と受信部１２０との相対的な位置を変更できれば、受信部１２０を固定し、被検体１００を移動させてもよい。被検体１００を移動させる場合は、被検体１００を保持する保持部を動かすことで被検体１００を移動させる構成などが考えられる。また、被検体１００と受信部１２０の両方を移動させてもよい。
　駆動部１３０は、相対位置を連続的に移動させてもよいし、ステップアンドリピートによって移動させてもよい。駆動部１３０は、プログラムされた軌跡で移動させる電動ステージであってもよいし、手動ステージであってもよい。
　また、本実施形態では、駆動部１３０は光照射部１１０と受信部１２０を同時に駆動して走査を行っているが、光照射部１１０だけを駆動したり、受信部１２０だけを駆動したりしてもよい。
　なお、プローブ１８０が、把持部が設けられたハンドヘルドタイプである場合、光音響装置１１００は駆動部１３０を有していなくてもよい。

　＜信号収集部１４０＞
　信号収集部１４０は、トランスデューサ１２１から出力されたアナログ信号である電気信号を増幅するアンプと、アンプから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む。信号収集部１４０から出力されるデジタル信号は、コンピュータ１５０に記憶される。信号収集部１４０は、Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＤＡＳ）とも呼ばれる。本明細書において電気信号は、アナログ信号もデジタル信号も含む概念である。なお、フォトダイオードなどの光検出センサが、光照射部１１０から光射出を検出し、信号収集部１４０がこの検出結果をトリガーに同期して上記処理を開始してもよい。

　＜コンピュータ１５０＞
　情報処理装置としてのコンピュータ１５０は、画像処理装置１３００と同様のハードウェアで構成されている。即ち、コンピュータ１５０の演算機能を担うユニットは、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）チップ等の演算回路で構成される。これらのユニットは、単一のプロセッサや演算回路から構成されるだけでなく、複数のプロセッサや演算回路から構成されていてもよい。
　コンピュータ１５０の記憶機能を担うユニットは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の媒体であってもよい。なお、プログラムが格納される記憶媒体は、非一時記憶媒体である。なお、コンピュータ１５０の記憶機能を担うユニットは、１つの記憶媒体から構成されるだけでなく、複数の記憶媒体から構成されていてもよい。

　コンピュータ１５０の制御機能を担うユニットは、ＣＰＵなどの演算素子で構成される。コンピュータ１５０の制御機能を担うユニットは、光音響装置の各構成の動作を制御する。コンピュータ１５０の制御機能を担うユニットは、入力部１７０からの測定開始などの各種操作による指示信号を受けて、光音響装置の各構成を制御してもよい。また、コンピュータ１５０の制御機能を担うユニットは、記憶機能を担うユニットに格納されたプログラムコードを読み出し、光音響装置の各構成の作動を制御する。すなわち、コンピュータ１５０は、本実施形態に係るシステムの制御装置として機能することができる。

　なお、コンピュータ１５０と画像処理装置１３００は同じハードウェアで構成されていてもよい。１つのハードウェアがコンピュータ１５０と画像処理装置１３００の両方の機能を担っていてもよい。すなわち、コンピュータ１５０が、画像処理装置１３００の機能を担ってもよい。また、画像処理装置１３００が、情報処理装置としてのコンピュータ１５０の機能を担ってもよい。

　＜表示部１６０＞
　表示部１６０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどである。また、表示部１６０は、画像や装置を操作するためのＧＵＩを表示してもよい。
　なお、表示部１６０と表示装置１４００は同じディスプレイであってもよい。すなわち、１つのディスプレイが表示部１６０と表示装置１４００の両方の機能を担っていてもよい。

　＜入力部１７０＞
　入力部１７０は、例えば、ユーザが操作可能な、マウスやキーボードなどで構成される操作コンソールである。また、表示部１６０をタッチパネルで構成し、表示部１６０を入力部１７０として利用してもよい。
　なお、入力部１７０と入力装置１５００は同じ装置であってもよい。すなわち、１つの装置が入力部１７０と入力装置１５００の両方の機能を担っていてもよい。

　＜導入部１９０＞
　導入部１９０は、被検体１００の外部から被検体１００の内部へ造影剤を導入可能に構成されている。例えば、導入部１９０は造影剤の容器と被検体に刺す注射針とを含むことができる。しかしこれに限られず、導入部１９０は、造影剤を被検体１００に導入することができる限り種々のものであってもよい。導入部１９０は、この場合、例えば、公知のインジェクションシステムやインジェクタなどであってもよい。なお、制御装置としてのコンピュータ１５０が、導入部１９０の動作を制御することにより、被検体１００に造影剤を導入してもよい。また、ユーザが導入部１９０を操作することにより、被検体１００に造影剤を導入してもよい。

　＜被検体１００＞
　被検体１００はシステムを構成するものではないが、以下に説明する。本実施形態に係るシステムは、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを目的として使用できる。よって、被検体１００としては、生体、具体的には人体や動物の乳房や各臓器、血管網、頭部、頸部、腹部、手指または足指を含む四肢などの診断の対象部位が想定される。例えば、人体が測定対象であれば、光吸収体の対象は、オキシヘモグロビンあるいはデオキシヘモグロビンやそれらを含む多く含む血管あるいは腫瘍の近傍に形成される新生血管などである。また、光吸収体の対象は、頸動脈壁のプラークなどや、皮膚等に含まれるメラニン、コラーゲン、脂質などであってもよい。さらに、被検体１００に導入する造影剤を光吸収体とすることができる。光音響イメージングに用いる造影剤は、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）、メチレンブルー（ＭＢ）などの色素、金微粒子、およびそれらの混合物、またはそれらを集積あるいは化学的に修飾した外部から導入した物質などである。また、被検体１００は、生体を模したファントムであってもよい。

　なお、光音響装置の各構成はそれぞれ別の装置として構成されてもよいし、一体となった１つの装置として構成されてもよい。また、光音響装置の少なくとも一部の構成が一体となった１つの装置として構成されてもよい。
　なお、本実施形態に係るシステムを構成する各装置は、それぞれが別々のハードウェアで構成されていてもよいし、全ての装置が１つのハードウェアで構成されていてもよい。本実施形態に係るシステムの機能は、いかなるハードウェアで構成されていてもよい。

　次に、図５に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る画像生成方法を説明する。なお、図５に示すフローチャートには、本実施形態に係るシステムの動作を示す工程も、医師等のユーザの動作を示す工程も含まれている。

　まず、ステップＳ１００で、コンピュータ１５０が、ＨＩＳ（Ｈｏｓｐｉｔａｌ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）やＲＩＳ（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）などのシステムから送信された検査オーダー情報を取得する。検査オーダー情報とは、検査に用いるモダリティの種類や検査に使用する造影剤などの情報を含む情報である。

　次に、ステップＳ２００で、コンピュータ１５０が、造影剤に関する情報を取得する。本ステップでは、例えば、光音響装置のユーザが、入力部１７０を用いて、検査に使用する造影剤の種類や造影剤の濃度を入力する。この場合、コンピュータ１５０は、入力部１７０を介して、造影剤に関する情報を取得する。
　なお、コンピュータ１５０は、ステップＳ１００で取得した検査オーダー情報から造影剤に関する情報を読み出してもよい。また、コンピュータ１５０は、ユーザの指示と検査オーダー情報との少なくともいずれかに基づいて、造影剤に関する情報を取得してもよい。

　次に、ステップＳ３００で、導入部１９０が、被検体に対して造影剤を導入する。なお、ユーザが、導入部１９０を用いて被検体に造影剤を導入した際に、入力部１７０を介して、光音響装置１１００に対して造影剤の導入を通知してもよい。この場合、造影剤が導入されたことを表す信号を入力部１７０からコンピュータ１５０に送信してもよい。また、導入部１９０が、被検体１００に造影剤が導入されたことを表す信号をコンピュータ１５０に送信してもよい。なお、導入部１９０を用いずに造影剤を被検体に直接投与してもよい。例えば、被検体としての生体が噴霧された造影剤を吸引することにより、造影剤が投与されてもよい。

　ここで、ＩＣＧを導入した生体を光音響装置によって撮影することによって得られた分光画像を参照し、ＩＣＧの濃度について説明する。
　図１３～図１５は、濃度を変えてＩＣＧを導入した場合に撮影して得られた分光画像を示す。いずれの撮影においても、手もしくは足の皮下もしくは皮内にＩＣＧを１か所につき０．１ｍＬ導入した。皮下もしくは皮内に導入されたＩＣＧは、リンパ管に選択的に取り込まれるため、リンパ管の内腔が造影される。また、いずれの撮影においても、ＩＣＧの導入から５分～６０分以内に撮影した。また、いずれの分光画像も、７９７ｎｍの波長の光と８３５ｎｍの波長の光とを生体に照射することにより得られた光音響画像から生成された分光画像である。

　図１３Ａは、ＩＣＧを導入しなかった場合の右前腕伸側の分光画像を示す。一方、図１３Ｂ）は、２．５ｍｇ／ｍＬの濃度のＩＣＧを導入したときの右前腕伸側の分光画像を示す。図１３Ｂ中の破線および矢印で示した領域にリンパ管が描出されている。
　図１４Ａは、１．０ｍｇ／ｍＬの濃度のＩＣＧを導入したときの左前腕伸側の分光画像を示す。図１４Ｂは、５．０ｍｇ／ｍＬの濃度のＩＣＧを導入したときの左前腕伸側の分光画像を示す。図１４Ｂ中の破線および矢印で示した領域にリンパ管が描出されている。
　図１５Ａは、０．５ｍｇ／ｍＬの濃度のＩＣＧを導入したときの右下腿内側の分光画像を示す。図１５Ｂは、５．０ｍｇ／ｍＬの濃度のＩＣＧを導入したときの左下腿内側の分光画像を示す。図１５Ｂ中の破線および矢印で示した領域にリンパ管が描出されている。

　図１３～図１５に示した分光画像によれば、ＩＣＧの濃度を高くすると、分光画像の中のリンパ管の視認性が向上することが理解される。また、図１３～図１５によれば、ＩＣＧの濃度が２．５ｍｇ／ｍＬ以上の場合にリンパ管が良好に描出できることが理解される。すなわち、ＩＣＧの濃度が２．５ｍｇ／ｍＬ以上である場合に線上のリンパ管を明確に視認することができる。そのため、造影剤としてＩＣＧを採用する場合、その濃度は２．５ｍｇ／ｍＬ以上であってもよい。なお、生体内でのＩＣＧの希釈を考慮すると、ＩＣＧの濃度は５．０ｍｇ／ｍＬより大きくてもよい。ただし、ジアグノグリーンの可溶性を鑑みると、１０．０ｍｇ／ｍＬ以上の濃度で水溶液に溶かすことは困難である。

　以上より、生体に導入するＩＣＧの濃度としては、２．５ｍｇ／ｍＬ以上、１０．０ｍｇ／ｍＬ以下がよく、好適には、５．０ｍｇ／ｍＬ以上、１０．０ｍｇ／ｍＬ以下がよい。

　そこで、コンピュータ１５０は、図１０に示すＧＵＩのアイテム２６００において造影剤の種類としてＩＣＧが入力された場合に、上記数値範囲のＩＣＧの濃度を示すユーザからの指示を選択的に受け付けるように構成されていてもよい。すなわち、この場合、コンピュータ１５０は、上記数値範囲以外のＩＣＧの濃度を示すユーザからの指示を受け付けないように構成されていてもよい。よって、コンピュータ１５０は、造影剤の種類がＩＣＧであることを示す情報を取得した場合に、２．５ｍｇ／ｍＬより小さい、または、１０．０ｍｇ／ｍＬより大きいＩＣＧの濃度を示すユーザからの指示を受け付けないように構成されていてもよい。また、コンピュータ１５０は、造影剤の種類がＩＣＧであることを示す情報を取得した場合に５．０ｍｇ／ｍＬより小さい、または、１０．０ｍｇ／ｍＬより大きいＩＣＧの濃度を示すユーザからの指示を受け付けないように構成されていてもよい。

　コンピュータ１５０は、ユーザがＧＵＩ上で上記数値範囲以外のＩＣＧの濃度を指示できないようにＧＵＩを構成してもよい。すなわち、コンピュータ１５０は、ユーザがＧＵＩ上で上記数値範囲以外のＩＣＧの濃度を指示できないようにＧＵＩを表示させてもよい。例えば、コンピュータ１５０は、ＧＵＩ上で上記数値範囲のＩＣＧの濃度を選択的に指示できるプルダウンを表示させてもよい。コンピュータ１５０は、プルダウンの中の上記数値範囲以外のＩＣＧの濃度をグレーアウトさせて表示し、グレーアウトされた濃度を選択できないようにＧＵＩを構成してもよい。

　また、コンピュータ１５０は、ＧＵＩ上で上記数値範囲以外のＩＣＧの濃度がユーザから指示された場合にアラートを通知してもよい。通知方法としては、表示部１６０へのアラートの表示や、音やランプの点灯などのあらゆる方法を採用することができる。
　また、コンピュータ１５０は、ＧＵＩ上で造影剤の種類としてＩＣＧが選択された場合に、被検体に導入するＩＣＧの濃度として上記数値範囲を表示部１６０に表示させてもよい。
　なお、被検体に導入する造影剤の濃度は、ここで示した数値範囲に限らず、目的に応じた好適な濃度を採用することができる。また、ここでは造影剤の種類がＩＣＧである場合の例について説明したが、その他の造影剤においても同様に上記構成を適用することができる。
　このようにＧＵＩを構成することにより、被検体に導入する予定の造影剤の種類に応じて、適当な造影剤の濃度をユーザが被検体に導入するための支援を行うことができる。

　次に、ステップＳ４００で、造影剤に応じた照射光の波長を決定する。なお、本ステップ以降の処理は、被検体１００内の造影対象に造影剤が行き渡るまで時間をおいてから実行してもよい。本ステップでは、コンピュータ１５０が、ステップＳ２００で取得された造影剤に関する情報に基づいて、照射光の波長を決定する。本実施形態では、分光画像を生成するために、コンピュータ１５０が造影剤に関する情報に基づいて、複数の波長を決定する。

　図６は、造影剤としてのＩＣＧの濃度を変えたときの吸収係数スペクトルの変化を示したスペクトル図である。図６に示したグラフは、下から順に、ＩＣＧの濃度が５．０４μｇ／ｍＬ、５０．４μｇ／ｍＬ、０．５ｍｇ／ｍＬ、１．０ｍｇ／ｍＬである場合のスペクトルを示している。図６に示すように、造影剤の濃度が高くなるにつれて光の吸収度合いが高くなることが理解される。このように、造影剤の濃度ごとに、任意の２波長における吸収係数の比が異なるため、使用する造影剤の濃度に応じて、適切な照射光の波長を決定する必要がある。

　なお、生体内の血管（動静脈）における酸素飽和度は、パーセント表示で概ね６０％～１００％の範囲に収まる。そのため、被検体に照射する光の波長（２波長）は、分光画像中の造影剤に対応する酸素飽和度値（式（１）の計算値）が６０％より小さくなる、または、１００％より大きくなるような波長とすることが好ましい。このようにすることで、分光画像において、動静脈に対応する像と、造影剤に対応する像の判別が容易になる。例えば、造影剤としてＩＣＧを用いる場合、７００ｎｍ以上、８２０ｎｍより小さい波長と、８２０ｎｍ以上、１０２０ｎｍ以下の波長の２波長を選択することができる。この場合、式（１）により分光画像を生成することにより、造影剤の領域と血管の領域とを良好に識別することができる。

　次に、波長の組み合わせを変更したときの、分光画像中の造影剤に対応する画像値の変化について説明する。図７は、２波長の組み合わせのそれぞれにおける、分光画像中の造影剤に対応する画像値（擬似的な酸素飽和度として算出された値）のシミュレーション結果を示す。図７の縦軸と横軸はそれぞれ、第１波長と第２波長を表す。図７には、分光画像中の造影剤に対応する画像値の等値線が示されている。
　図７（ａ）～図７（ｄ）はそれぞれ、ＩＣＧの濃度が５．０４μｇ／ｍＬ、５０．４μｇ／ｍＬ、０．５ｍｇ／ｍＬ、１．０ｍｇ／ｍＬである場合の、分光画像中の造影剤に対応する画像値を示す。図７に示すように、選択する波長の組み合わせによっては、分光画像中の造影剤に対応する画像値が６０％～１００％となってしまう場合がある。かかる波長の組み合わせを用いた場合、分光画像中の血管の領域と造影剤の領域とを識別することが困難となる場合がある。そのため、図７に示す波長の組み合わせにおいて、分光画像中の造影剤に対応する画像値が６０％より小さくなる、または、１００％より大きくなるような波長の組み合わせを選択することが好ましい。さらには、図７に示す波長の組み合わせにおいて、分光画像中の造影剤に対応する画像値が負値（マイナス）となるような波長の組み合わせを選択することが好ましい。血液中の酸素飽和度は負値になり得ないため、造影剤が存在する領域が判別しやすくなるためである。
　以下、血管が存在する領域を血管領域と称し、造影剤が存在する領域を造影剤領域と称する。血管領域は、動脈または静脈に対応する領域であり、造影剤領域はリンパ管に対応する領域である。

　例えば、ここで第１波長として７９７ｎｍを選択し、第２波長として８３５ｎｍを選択した場合を考える。図８は、第１波長として７９７ｎｍを選択し、第２波長として８３５ｎｍを選択した場合における、ＩＣＧの濃度と、分光画像中の造影剤に対応する画像値（式（１）の値）との関係を示すグラフである。図８によれば、第１波長として７９７ｎｍを選択し、第２波長として８３５ｎｍを選択した場合、５．０４μｇ／ｍＬ～１．０ｍｇ／ｍＬのいずれの濃度であっても、分光画像中の造影剤に対応する画像値は負値となる。そのため、このような波長の組み合わせにより生成された分光画像によれば、血液中の酸素飽和度値は原理上負値をとることはないため、血管領域と造影剤領域とを明確に識別することができる。

　なお、ここまで、造影剤に関する情報に基づいて照射光の波長を決定することを説明したが、波長の決定においてヘモグロビンの吸収係数を考慮してもよい。図９は、オキシヘモグロビンのモラー吸収係数（破線）とデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数（実線）のスペクトルを示す。図９に示す波長レンジにおいては、７９７ｎｍを境にオキシヘモグロビンのモラー吸収係数とデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数の大小関係が逆転している。すなわち、７９７ｎｍよりも短い波長においては静脈を把握しやすく、７９７ｎｍよりも長い波長においては動脈を把握しやすい。ところで、リンパ浮腫は、リンパ管と静脈との間にバイパスを作製するリンパ管細静脈吻合術（ＬＶＡ）による治療が行われている。この術前検査のために、光音響イメージングによって、静脈と、造影剤が蓄積したリンパ管との両方を画像化することが考えられる。この場合に、複数の波長の少なくとも１つを７９７ｎｍよりも小さくすることにより、静脈をより明確に画像化することができる。また、複数の波長の少なくとも１つを、オキシヘモグロビンのモラー吸収係数よりもデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数が大きくなる波長とすることが、静脈を画像化するうえで有利である。また、２波長に対応する光音響画像から分光画像を生成する場合、２波長のいずれも、オキシヘモグロビンのモラー吸収係数よりもデオキシヘモグロビンのモラー吸収係数が大きい波長とすることが、静脈を画像化するうえで有利である。これらの波長を選択することにより、リンパ管細静脈吻合術の術前検査において、造影剤が導入されたリンパ管と静脈との両方を精度良く画像化することができる。

　ところで、複数の波長のいずれも、血液よりも造影剤の吸収係数が大きい波長である場合、造影剤由来のアーチファクトにより、血液の酸素飽和度精度が低下してしまう。そこで、造影剤由来のアーチファクトを低減するために、複数の波長の少なくとも１つが、血液の吸収係数に対して造影剤の吸収係数が小さくなる波長であってもよい。
　ここでは、式（１）にしたがって分光画像を生成する場合の説明を行ったが、造影剤の条件や照射光の波長によって分光画像中の造影剤に対応する画像値が変化するような分光画像を生成する場合にも適用することができる。

　図５に戻って説明を続ける。
　ステップＳ５００では、光照射部１１０が、ステップＳ４００で決定された波長を光源１１１に設定し、光の照射を行う。光源１１１から発生した光は、光学系１１２を介してパルス光として被検体１００に照射される。そして、被検体１００の内部でパルス光が吸収され、光音響効果により光音響波が生じる。このとき、導入された造影剤もパルス光を吸収し、光音響波を発生する。被検体１００で発生した光音響波は、トランスデューサ１２１によって受信され、アナログの電気信号に変換される。なお、光照射部１１０は、パルス光を照射したタイミングで、信号収集部１４０へ同期信号を送信してもよい。
　光照射部１１０は、複数の波長のそれぞれについて、同様に光照射を行う。

　なお、ユーザが、照射光の照射条件（繰り返し周波数や波長など）、プローブ１８０の位置などの制御パラメータを、入力部１７０を用いて事前に入力してもよい。また、コンピュータ１５０が、ユーザの指示に基づいて、制御パラメータを設定してもよい。また、コンピュータ１５０が、指定された制御パラメータに基づいて、駆動部１３０を制御することによりプローブ１８０を指定の位置へ移動させてもよい。また、複数位置での撮影が指定された場合、駆動部１３０は、まずプローブ１８０を最初の指定位置へ移動させる。なお、駆動部１３０は、測定の開始指示がなされたときに、あらかじめプログラムされた位置にプローブ１８０を移動させてもよい。

　信号収集部１４０は、光照射部１１０から送信された同期信号を受信すると、信号収集の動作を開始する。すなわち、信号収集部１４０は、受信部１２０から出力された、光音響波に由来するアナログ電気信号を、増幅およびＡ／Ｄ変換することにより、増幅されたデジタル電気信号を生成し、コンピュータ１５０へ出力する。コンピュータ１５０は、信号収集部１４０から送信された信号を保存する。複数の走査位置での撮影を指定された場合、指定された走査位置において、ステップＳ５００の工程を繰り返し実行し、パルス光の照射と、音響波に由来するデジタル信号の生成を繰り返す。なお、コンピュータ１５０は、発光をトリガーとして、発光時の受信部１２０の位置情報を、駆動部１３０が有する位置センサから取得し、記憶してもよい。

　なお、本実施形態では、複数の波長の光を時分割によって照射する例を説明したが、複数の波長のそれぞれに対応する信号データを取得できる限り、光の照射方法はこれに限らない。例えば、光照射によって符号化を行う場合に、複数の波長の光がほぼ同時に照射されるタイミングが存在してもよい。

　次に、ステップＳ６００で、コンピュータ１５０が、記憶された信号データに基づいて、光音響画像を生成する。コンピュータ１５０は、生成された光音響画像を記憶装置１２００に出力し、記憶させる。
　信号データを２次元または３次元の空間分布に変換する再構成アルゴリズムとして、タイムドメインでの逆投影法やフーリエドメインでの逆投影法などの解析的な再構成法やモデルベース法（繰り返し演算法）を採用することができる。例えば、タイムドメインでの逆投影法は、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｂａｃｋ－ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＵＢＰ）、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ　ｂａｃｋ－ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ）、または整相加算（Ｄｅｌａｙ－ａｎｄ－Ｓｕｍ）などである。

　本実施形態では、被検体への１回の光照射で得られた光音響信号を用いた画像再構成により１つの３次元の光音響画像（ボリュームデータ）が生成される。さらに、複数回光照射を行い、光照射ごとに画像再構成を行うことで、時系列の３次元画像データ（時系列のボリュームデータ）が取得される。複数回の光照射の光照射ごとに画像再構成して得られた３次元画像データを総称して、複数回の光照射に対応する３次元画像データと呼ぶ。なお、時系列に複数回の光照射が実行されるため、複数回の光照射に対応する３次元画像データが、時系列の３次元画像データを構成する。

　コンピュータ１５０は、信号データに対して再構成処理を行うことにより、初期音圧分布（複数の位置において発生した音圧）を示す画像を生成する。また、コンピュータ１５０は、被検体１００に照射された光の被検体１００の内部での光フルエンス分布を計算し、初期音圧分布を光フルエンス分布で除算することにより、吸収係数分布を示す画像を生成してもよい。光フルエンス分布の計算手法については、公知の手法を適用することができる。
　コンピュータ１５０は、複数の波長の光のそれぞれに対応する光音響画像を生成することができる。具体的には、コンピュータ１５０は、第１波長の光照射により得られた信号データに対して再構成処理を行うことにより、第１波長に対応する第１光音響画像を生成することができる。また、コンピュータ１５０は、第２波長の光照射により得られた信号データに対して再構成処理を行うことにより、第２波長に対応する第２光音響画像を生成することができる。このように、コンピュータ１５０は、複数の波長の光に対応する複数の光音響画像を生成することができる。

　本実施形態では、コンピュータ１５０は、複数の波長の光のそれぞれに対応する吸収係数分布情報を光音響画像として取得する。以降、第１波長に対応する吸収係数分布情報を第１光音響画像とし、第２波長に対応する吸収係数分布情報を第２光音響画像とする。

　なお、本実施形態に係るシステムは、光音響画像を生成する光音響装置１１００を含むものとして説明したが、光音響装置１１００を含まないシステムにも本発明は適用可能である。画像処理装置１３００が、光音響画像を取得できる限り、いかなるシステムであっても本発明を適用することができる。例えば、光音響装置１１００を含まず、記憶装置１２００と画像処理装置１３００とを含むシステムであっても本発明を適用することができる。この場合、画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に予め記憶された光音響画像群の中から指定された光音響画像を読み出すことにより、光音響画像を取得することができる。

　次に、ステップＳ７００で、コンピュータ１５０が、複数の波長に対応する複数の光音響画像に基づいて、分光画像を生成する。コンピュータ１５０は、分光画像を記憶装置１２００に出力し、記憶装置１２００に記憶させる。前述したように、コンピュータ１５０は、被検体に投与した造影剤、被検体固有のグルコース濃度、コラーゲン濃度、メラニン濃度、脂肪や水の体積分率など、被検体を構成する物質の濃度に相当する情報を示す画像を分光画像として生成できる。また、コンピュータ１５０は、第１波長に対応する第１光音響画像と、第２波長に対応する第２光音響画像との比を表す画像を分光画像として生成してもよい。本実施形態では、コンピュータ１５０が、第１光音響画像と第２光音響画像とを用いて、式（１）に従って、酸素飽和度を示す分光画像を生成する。

　なお、画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に予め記憶された分光画像群の中から指定された分光画像を読み出すことにより、分光画像を取得してもよい。また、画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に予め記憶された光音響画像群の中から、読み出した分光画像の生成に用いられた複数の光音響画像の少なくとも一つを読み出すことにより、光音響画像を取得してもよい。

　ここで、分光画像によって生体内のリンパ管を画像化する際の問題点について説明する。
　分光画像によって、体内に導入された造影剤が存在する領域を描出することができるため、造影剤が導入されたリンパ管を描出することができる。しかし、一枚の画像のみでは、リンパ管の位置を正しく示せない場合がある。これは、リンパ液の流れが血液のように一定ではないという理由による。
　血液は、心臓の拍動によって絶えず循環しているが、リンパ管にはポンプの役割をする共通の臓器は存在せず、リンパ管を構成するリンパ管壁に内在する平滑筋が収縮することで、リンパ液の輸送が行われる。数十秒から数分に１度の頻度で生じるリンパ管壁の平滑筋の収縮に加え、リンパ液は、人の動きとともに起こる筋肉の収縮、弛緩によって生じる圧力、呼吸によって生じる圧力変化、外部からのマッサージ刺激などに起因して移動する。よって、リンパ液の移動タイミングは一定ではなく、例えば、数十秒～数分に一回といった不定期な間隔での間欠的な流れとなる。リンパ液が移動していないタイミングで分光画像を取得しても、十分な量の造影剤がリンパ管内に存在しないため、リンパ管を描出することができないか、リンパ管の一部のみしか描出することができないことが懸念される。

　そこで、本実施形態に係るシステムでは、所定の期間において、時系列に沿った複数の分光画像（複数の第一の画像データ）を取得し、取得した複数の分光画像に基づいて、リンパ管が存在する領域（すなわち、造影剤が通過する領域）を抽出する。本実施形態では、光音響装置１１００が、ステップＳ５００～Ｓ７００の処理において、時系列に沿った複数の分光画像を取得し、記憶装置１２００に記憶させる。なお、所定の期間は、リンパ液の移動が発生する周期より長いこと（例えば、４０秒～２分程度よりも長いこと）が好ましい。

　ステップＳ８００は、複数の分光画像に基づいて動画像を生成するステップである。
　複数の分光画像を動画像として表示することで、装置のユーザが、リンパ液が移動する様態を観察できるようになる。しかし、リンパ液はリンパ管内を間欠的に流れるため、時系列で取得された複数の分光画像の中でも、リンパ液の流れの確認に利用できるのは一部の分光画像だけとなる。すなわち、動画像のみによって分光画像を表示した場合、ユーザは、リンパ液の移動が発生するまで画面を見続けなければならない。さらに、リンパ液（造影剤）の一回あたりの移動は短時間であるため、画面上において、リンパ管の位置をユーザに正確に把握させることが難しい。
　そこで、本実施形態では、ステップＳ８００を実行した後、ステップＳ９００で、画像処理装置１３００が、複数の分光画像に基づいて、リンパ管の位置を示す静止画像（第二の画像データ）を生成する。

　まず、ステップＳ８００の処理から説明する。
　ステップＳ８００では、画像処理装置１３００が、記憶装置１２００に記憶された複数の分光画像を取得し、動画像を生成する。
　具体的には、事前に取得した、造影剤に関する情報に基づいて、造影剤領域とそれ以外の領域とを識別できるように、分光画像の各フレームに対して画像処理を行い、処理後の画像を表示装置１４００に出力する。なお、レンダリング手法として、最大値投影法（ＭＩＰ：Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）、ボリュームレンダリング、およびサーフェイスレンダリングなどのあらゆる方法を採用することができる。ここで、三次元画像を二次元にレンダリングする際の表示領域や視線方向などの設定条件は、観察対象に合わせて任意に指定することができる。

　ここでは、照射光の波長として７９７ｎｍと８３５ｎｍを設定し、ステップＳ７００で、式（１）にしたがって分光画像を生成する場合の例を挙げる。図８で示したとおり、これらの２波長を選択した場合、ＩＣＧがいかなる濃度であっても、生成される分光画像中の造影剤に対応する画像値は負値となる。

　図１０は、波長７９７ｎｍに対応する吸収係数画像（第１光音響画像）２１００、波長８３５ｎｍに対応する吸収係数画像（第２光音響画像）２２００、酸素飽和度画像（分光画像）２３００を含むＧＵＩの例である。当該ＧＵＩは、画像処理装置１３００によって生成される。なお、本例では、光音響画像と分光画像の両方を表示しているが、分光画像だけを表示してもよい。また、画像処理装置１３００は、ユーザの指示に基づいて、光音響画像の表示と分光画像の表示とを切り替えてもよい。
　符号２５００は検査オーダー情報を表し、符号２６００は造影剤に関する情報を表す。当該インタフェースには、ＨＩＳやＲＩＳなどの外部装置、入力部１７０を介して取得した情報が表示される。

　図１０に示したように、画像処理装置１３００は、分光画像の画像値と表示色との関係を示すカラースケールとして、カラーバー２４００をＧＵＩに含ませる。画像処理装置１３００は、造影剤に関する情報（例えば、造影剤の種類がＩＣＧであることを示す情報）と、照射光の波長を示す情報とに基づいて、カラースケールに割り当てる画像値の数値範囲を決定してもよい。例えば、画像処理装置１３００は、式（１）によって求めた動脈の酸素飽和度、静脈の酸素飽和度、および造影剤に対応する画像値（負値の画像値）を含む数値範囲を決定してもよい。画像処理装置１３００は、－１００％～１００％の数値範囲を決定し、青から赤に変化するカラーグラデーションに－１００％～１００％を割り当てたカラーバー２４００を設定してもよい。このような表示方法により、動静脈の識別に加え、（画像値が負値となる）造影剤領域も識別することができる。また、画像処理装置１３００は、造影剤に関する情報と、照射光の波長を示す情報とに基づいて、造影剤に対応する画像値の数値範囲を示すインジケータ２４１０を表示させてもよい。ここでは、カラーバー２４００において、ＩＣＧに対応する画像値の数値範囲として負値の領域をインジケータ２４１０で示している。このように造影剤に対応する表示色を識別できるようにカラースケールを表示することにより、分光画像中の造影剤領域を容易に識別することができる。

　なお、分光画像の画像値に色相、明度、および彩度の少なくとも一つを割り当て、光音響画像の画像値に色相、明度、および彩度の残りのパラメータを割り当ててもよい。例えば、分光画像の画像値に色相および彩度を割り当て、光音響画像の画像値に明度を割り当てた画像を表示させてもよい。このとき、造影剤に対応する光音響画像の画像値が、血管に対応する光音響画像の画像値よりも大きい場合や小さい場合、光音響画像の画像値に明度を割り当てると、血管と造影剤の両方を視認することが困難な場合がある。そこで、分光画像の画像値によって、光音響画像の画像値から明度への変換テーブルを変更してもよい。例えば、分光画像の画像値が造影剤に対応する画像値の数値範囲に含まれる場合、光音響画像の画像値に対応する明度を、血管に対応するそれよりも小さくしてもよい。すなわち、造影剤領域と血管領域を比べたときに、光音響画像の画像値が同じであれば、血管領域よりも造影剤領域の明度を小さくしてもよい。変換テーブルとは、複数の画像値のそれぞれに対応する明度を示すテーブルである。また、分光画像の画像値が造影剤に対応する画像値の数値範囲に含まれる場合、光音響画像の画像値に対応する明度を、血管に対応するそれよりも大きくしてもよい。すなわち、造影剤領域と血管領域を比べたときに、光音響画像の画像値が同じであれば、血管領域よりも造影剤領域の明度を大きくしてもよい。また、分光画像の画像値によって、光音響画像の画像値を明度に変換しない光音響画像の画像値の数値範囲が異なっていてもよい。
　変換テーブルは、造影剤の種類や濃度、また照射光の波長によって適したものに変更してもよい。そこで、画像処理装置１３００は、造影剤に関する情報と、照射光の波長を示す情報とに基づいて、光音響画像の画像値から明度への変換テーブルを決定してもよい。画像処理装置１３００は、造影剤に対応する光音響画像の画像値が血管に対応するそれよりも大きくなると推定される場合、造影剤に対応する光音響画像の画像値に対応する明度を血管に対応するそれよりも小さくしてもよい。反対に、画像処理装置１３００は、造影剤に対応する光音響画像の画像値が血管に対応するそれよりも小さくなると推定される場合、造影剤に対応する光音響画像の画像値に対応する明度を血管に対応するそれよりも大きくしてもよい。

　画像処理装置１３００は、図１０に示したＧＵＩに含まれる分光画像（符号２３００）を動画像によって表示する。すなわち、所定の期間における複数の分光画像を、連続した画像として出力する。
　なお、複数の分光画像は、撮影時と同一のフレームレートで再生されてもよいし、異なるフレームレート（例えば早送り）で再生されてもよい。このため、図１０のＧＵＩに、ユーザがフレームレートを手動で入力するためのウィンドウや、フレームレートを変更するためのスライドバーなどを追加してもよい。一般に、リンパ液の流れは間欠的であり、その周期は数十秒から数分である。しかし、表示部１６０に表示される動画像のフレームレートを可変にすることで、表示される動画像の早送り表示が可能になり、ユーザがリンパ管内の流体の様子を短時間で確認できるようになる。

　また、所定の時間範囲内の動画像を繰り返し表示可能であってもよい。その際、繰り返し表示を行う範囲をユーザが指定可能とするためのウィンドウやスライドバーなどのＧＵＩを、図１０に追加することも好ましい。これにより、例えばユーザは動画像データのうちの造影剤が流れる期間を指定して繰返し動画像を観察することが可能となり、リンパ管内を流体が流れる様子をユーザが把握しやすくなる。

　次に、ステップＳ９００で、画像処理装置１３００が、記憶装置１２００に記憶された複数の分光画像（複数フレームの分光画像）を取得し、リンパ管が存在する領域を表す画像を生成する。
　本ステップでは、まず、時系列で得られた複数の分光画像のそれぞれについて、画像値が所定の範囲にある領域を抽出する。前述した例では、式（１）の計算値である画像値が負値である画素の集合を抽出する。これにより、図１１Ａに示したように、動画像のフレームごと、すなわち、動画像を構成する分光画像ごと、に領域（黒線で図示）が抽出される。抽出された領域は、各フレームにおいて造影剤が存在する領域である。なお、図１１では、二次元画像を例示しているが、分光画像が三次元分光画像である場合、三次元空間内から領域を抽出してもよい。
　そして、フレームごとに得られた領域を重ね合わせ（合成し）、リンパ管に対応する領域を生成する。図１１Ａに示した領域を重ね合わせると、図１１Ｂに示したような、リンパ管に対応する領域（符号１１０１）が得られる。

　画像処理装置１３００は、このようにして生成された領域に基づいて、リンパ管の位置を表す画像（第二の画像データ）を生成し、出力する。なお、リンパ管の位置を表す画像を生成する際は、元の画像値（すなわち、分光画像の画像値）に応じた色相を与えてもよいし、固有のマーキングを施すことで強調表示してもよい。また、吸収係数に対応する輝度を与えてもよい。吸収係数は、分光画像を生成する際に使用した光音響画像から取得することができる。
　生成した画像は、図１０に示したＧＵＩと同一の画面に出力してもよいし、別の画面に出力してもよい。第二の画像は、三次元画像であってもよいし、二次元画像であってもよい。また、上述のように生成された第二の画像データを画像サーバ１２１０や記憶装置１２００等に保存するためのインタフェースを図１０に示したＧＵＩに追加してもよい。第二の画像データは、動画像である第一の画像データに比してデータ量が少ないため、処理能力の高くない端末を用いる場合であっても、リンパ管の位置を容易に把握することができる。

　第一の実施形態によると、医師等のユーザに対して、リンパ管の位置を表す静止画像を提供することが可能になる。リンパ液（造影剤）は周期的に移動するため、複数の分光画像を単純に加算（ないし平均化）した場合、リンパ管の位置を正確に提示することができない。一方、本実施形態では、画像値が所定の範囲にある領域を、分光画像の各フレームから抽出して合成するため、時間方向の情報が圧縮される。これにより、正確にリンパ管の位置を描出することができる。

　なお、例示した実施形態では、分光画像の画像値が所定の範囲にある領域を抽出したが、他の条件を併用して領域の抽出を行ってもよい。例えば、分光画像に対応する光音響画像（吸収係数を表す画像）を参照し、その輝度値が所定の閾値を下回る領域を除外してもよい。これは、分光画像の画像値が所定の範囲内にあっても、吸収係数が小さい領域はノイズである可能性が高いためである。また、フィルタリングを行うための輝度値の閾値は、ユーザによって変更可能としてもよい。

　本実施形態では、造影剤に対応する画像値（式（１）によって求めた値）が負値となる波長を選択することにより、血管と造影剤とを識別できるようにした。これに限られず、造影剤に対応する画像値は、造影剤に対応する画像値が血管と造影剤とを識別できる限り、いかなる値であってもよい。例えば、造影剤に対応する分光画像（酸素飽和度画像）の画像値が、６０％より小さくなるまたは１００％より大きくなる場合などにも、本工程で説明した画像処理を適用することができる。
　また、本実施形態では、血管領域に対応する画素の画像値が正になり、造影剤領域に対応する画素の画像値が負になるような照射光の波長（２波長）を選択したが、分光画像における双方の画像値の符号が逆になるような任意の２波長を選択してもよい。

　また、画像処理装置１３００は、造影剤に関する情報と、照射光の波長を示す情報とに基づいて、分光画像中の造影剤領域を決定してもよい。例えば、画像処理装置１３００は、分光画像のうち、負値の画像値を有する領域を造影剤領域として決定してもよい。そして、画像処理装置１３００は、造影剤領域とそれ以外の領域とを識別できるように分光画像を表示装置１４００に表示させてもよい。画像処理装置１３００は、造影剤領域とそれ以外の領域との表示色を異ならせる、造影剤領域を点滅させる、造影剤領域を示すインジケータ（例えば、枠）を表示させるなどの識別表示を採用することができる。

　なお、図１０に示すＧＵＩに表示されたＩＣＧの表示に対応するアイテム２７３０を指示することにより、ＩＣＧに対応する画像値を選択的に表示させる表示モードに切り替え可能であってもよい。例えば、ユーザがＩＣＧの表示に対応するアイテム２７３０を選択した場合に、画像処理装置１３００が分光画像から画像値が負値のボクセルを選択し、選択されたボクセルを選択的にレンダリングすることにより、ＩＣＧの領域を選択的に表示してもよい。同様に、ユーザが動脈の表示に対応するアイテム２７１０や静脈の表示に対応するアイテム２７２０を選択してもよい。ユーザの指示に基づいて、画像処理装置１３００が、動脈に対応する画像値（例えば、９０％以上１００％以下）や静脈に対応する画像値（例えば、６０％以上９０％未満）を選択的に表示させる表示モードに切り替えてもよい。動脈に対応する画像値や静脈に対応する画像値の数値範囲については、ユーザの指示に基づいて変更可能であってもよい。

　（第二の実施形態）
　第一の実施形態では、ステップＳ９００において、時系列で取得した分光画像の各フレームに対してそれぞれ領域の抽出処理を行い、抽出した複数の領域を合成した。これに対し、第二の実施形態は、時系列で取得した分光画像の複数のフレームを参照し、所定の期間内において条件を満たした領域を直接抽出する実施形態である。

　第二の実施形態では、ステップＳ９００において、所定の期間内に含まれる複数の分光画像を選択し、当該所定の期間内において画像値が所定の範囲に入った領域（前述した例では、画像値が負値となった領域）を抽出する。所定の期間内において、画像値が所定の範囲に入った領域は、すなわち、造影剤が通過した領域であると言える。なお、所定の期間は、リンパ液の移動が発生する周期より長いこと（例えば、４０秒～２分程度よりも長いこと）が好ましい。

　図１２は、分光画像中のある画素Ｐ（ｘ，ｙ）における画像値の、所定の期間内における時間変化を例示した図である。図示した画素は、画像値が所定の範囲に入っているため、抽出の対象となる。
　このように、造影剤領域は、所定の期間内において変化する画像値に基づいて抽出してもよい。なお、当該判定を行う際は、所定の期間内において光音響画像の画像値のピークホールドなどを行ってもよい。

　なお、ノイズ対策のため、第二の実施形態においても、第一の実施形態と同様に、吸収係数が所定の値を下回る領域を除外してもよい。すなわち、分光画像の画像値が所定の範囲内にあり、かつ、対応する光音響画像の輝度が閾値を上回っている領域を抽出対象としてもよい。
　また、ノイズ対策のため、前述した条件を満たした状態で、一定の時間が経過した領域を抽出対象としてもよい。また、前述した一定の時間は、ユーザが調整可能としてもよい。

　（第三の実施形態）
　本実施形態では、画像処理装置１３００は、被検体への光照射により、被検体内から発生した光音響波の受信信号データに基づいて生成した画像データを解析することにより、自動でリンパ管を分類し、リンパ管の状態を推定する。画像処理装置１３００は、分類結果を表示装置１４００に表示させる。まず、図１６に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る画像生成方法を説明する。

　（Ｓ１４００：照射光の波長を決定する工程）
　波長決定手段としてのコンピュータ１５０は、造影剤に関する情報に基づいて、照射光の波長を決定する。本実施形態では、分光画像中の造影剤に対応する領域を識別しやすくように波長の組み合わせが決定される。なお、コンピュータ１５０は、例えば、医師等のユーザーが入力部１７０を用いて入力した、造影剤に関する情報を取得することができる。また、コンピュータ１５０は、あらかじめ複数の造影剤に関する情報を記憶しておき、その中からデフォルトで設定された造影剤に関する情報を取得してもよい。

　図１０は、第三の実施形態で表示部１６０に表示されるＧＵＩの例を示す。ＧＵＩのアイテム２５００には、患者ＩＤ、検査ＩＤ、撮影日時などの検査オーダー情報が表示されている。アイテム２５００は、ＨＩＳやＲＩＳなどの外部装置から取得した検査オーダー情報を表示する表示機能や、ユーザーが入力部１７０を用いて検査オーダー情報を入力することのできる入力機能を備えていてもよい。ＧＵＩのアイテム２６００には、造影剤の種類、造影剤の濃度などの造影剤に関する情報が表示されている。アイテム２６００は、ＨＩＳやＲＩＳなどの外部装置から取得した造影剤に関する情報を表示する表示機能や、ユーザーが入力部１７０を用いて造影剤に関する情報を入力することのできる入力機能を備えていてもよい。アイテム２６００においては、造影剤の種類や濃度などの造影剤に関する情報を複数の選択肢の中からプルダウンなどの方法で入力できてもよい。なお、表示装置１４００に図１０に示すＧＵＩを表示してもよい。

　なお、画像処理装置１３００が、ユーザーから造影剤に関する情報の入力指示を受信しなかった場合に、複数の造影剤に関する情報の中からデフォルトで設定された造影剤に関する情報を取得してもよい。本実施形態の場合、造影剤の種類としてＩＣＧ、造影剤の濃度として１．０ｍｇ／ｍＬがデフォルトで設定されている場合を説明する。本実施形態では、ＧＵＩのアイテム２６００にはデフォルトで設定されている造影剤の種類と濃度が表示されているが、造影剤に関する情報がデフォルトで設定されていなくてもよい。この場合、初期画面ではＧＵＩのアイテム２６００に造影剤に関する情報が表示されていなくてもよい。

　なお、波長の組み合わせを変更したときの分光画像中の造影剤に対応する画像値の変化については、図７および図８の説明と同様であるため省略する。また、波長の決定は、図９で説明したようにヘモグロビンの吸収係数を考慮してもよい。

　（Ｓ１５００：光を照射する工程）
　光照射部１１０は、Ｓ１４００で決定された波長を光源１１１に設定する。光源１１１は、Ｓ１４００で決定された波長の光を発する。なお、光の照射については、図５のＳ５００と同様であるため詳細な説明は省略する。

　（Ｓ１６００：光音響波を受信する工程）
　信号収集部１４０は、光照射部１１０から送信された同期信号を受信すると、信号収集の動作を開始する。すなわち、信号収集部１４０は、受信部１２０から出力された、光音響波に由来するアナログ電気信号を、増幅・ＡＤ変換することにより、増幅されたデジタル電気信号を生成し、コンピュータ１５０へ出力する。コンピュータ１５０は、信号収集部１４０から送信された信号を保存する。複数の走査位置での撮影を指定された場合には、指定された走査位置において、Ｓ１５００およびＳ１６００の工程を繰り返し実行し、パルス光の照射と音響波に由来するデジタル信号の生成を繰り返す。なお、コンピュータ１５０は、発光をトリガーとして、発光時の受信部１２０の位置情報を駆動部１３０の位置センサからの出力に基づいて取得し、記憶してもよい。

　なお、本実施形態では、複数の波長の光のそれぞれを時分割に照射する例を説明したが、複数の波長のそれぞれに対応する信号データを取得できる限り、光の照射方法はこれに限らない。例えば、光照射によって符号化を行う場合に、複数の波長の光がほぼ同時に照射されるタイミングが存在してもよい。

　（Ｓ１７００：光音響画像を生成する工程）
　光音響画像取得手段としてのコンピュータ１５０は、記憶された信号データに基づいて、光音響画像を生成する。コンピュータ１５０は、生成された光音響画像を記憶装置１２００に出力し、記憶させる。本実施形態では、被検体への１回の光照射で得られた光音響信号を用いた画像再構成により１つのボリュームデータが生成される。さらに、複数回の光照射を行い、それぞれの光照射ごとに画像再構成を行うことで、時系列の３次元のボリュームデータが取得される。

　（Ｓ１８００：分光画像を生成する工程）
　分光画像取得手段としてのコンピュータ１５０は、複数の波長に対応する複数の光音響画像に基づいて、分光画像を生成する。なお、分光画像の生成は、図５のステップＳ７００の処理と同様であるため説明は省略する。

　複数回の光照射と、それに引き続く音響波受信と画像再構成が行われることにより、複数回の光照射に対応する時系列の３次元画像データが生成される。３次元画像データとしては光音響画像データや分光画像データが利用できる。ここでの光音響画像データは吸収係数等の分布を示す画像データを指し、分光画像データは複数の波長の光が被検体に照射されたときに、それぞれの波長に対応する光音響画像データに基づいて生成される濃度等を示す画像データを指す。

　（Ｓ２１００：分光画像を表示する工程）
　表示制御手段としての画像処理装置１３００は、造影剤に関する情報に基づいて、造影剤に対応する領域とそれ以外の領域とを識別できるように分光画像を表示装置１４００に表示させる。なお、レンダリング手法としては、最大値投影法（ＭＩＰ：Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）、ボリュームレンダリング、及びサーフェイスレンダリングなどのあらゆる方法を採用することができる。ここで、三次元画像を二次元にレンダリングする際の表示領域や視線方向などの設定条件は、観察対象に合わせて任意に指定することができる。

　ここでは、Ｓ１４００で７９７ｎｍと８３５ｎｍを設定し、Ｓ１８００で式（１）にしたがって分光画像を生成する場合について説明する。図８で示したとおり、これらの２波長を選択した場合、ＩＣＧがいかなる濃度であっても、式（１）にしたがって生成される分光画像中の造影剤に対応する画像値は負値となる。

　なお、表示部１６０は動画像を表示可能であってもよい。例えば、画像処理装置１３００が、第１光音響画像２１００、第２光音響画像２２００および分光画像２３００の少なくともいずれかを時系列に生成し、生成された時系列の画像に基づいて動画像データを生成して表示部１６０に出力する構成としてもよい。なお、リンパの流れる回数が比較的少ないことに鑑みて、ユーザーの判断時間を短縮するために、静止画または時間圧縮された動画像として表示することも好ましい。また、動画像表示において、リンパが流れる様子を繰り返し表示することもできる。動画像の速度は、予め規定された所定の速度やユーザーに指定された所定の速度であってもよい。

　また、動画像を表示可能な表示部１６０において、動画像のフレームレートを可変にすることも好ましい。フレームレートを可変にするために、図１０のＧＵＩに、ユーザーがフレームレートを手動で入力するためのウィンドウや、フレームレートを変更するためのスライドバーなどを追加してもよい。ここで、リンパ液はリンパ管内を間欠的に流れるため、取得された時系列のボリュームデータの中でも、リンパの流れの確認に利用できるのは一部だけである。そのため、リンパの流れの確認する際に実時間表示を行うと効率が低下する場合がある。そこで、表示部１６０に表示される動画像のフレームレートを可変にすることで、表示される動画像の早送り表示が可能になり、ユーザーがリンパ管内の流体の様子を短時間で確認できるようになる。

　リンパ管内を流体が流れる様子は、リンパ管の領域における流れ情報として表示部１６０に表示される。リンパ管の領域における流れ情報の表示方法は、上記には限られない。例えば、表示制御手段としての画像処理装置１３００は、リンパ管の領域における流れ情報を、リンパ管の領域と関連付けて、輝度表示、カラー表示、グラフ表示、および数値表示の少なくともいずれかの方法で、表示装置１４００の同一画面に表示させてもよい。また、表示制御手段としての画像処理装置１３００は、少なくとも１つのリンパ管の領域を強調表示してもよい。

　（Ｓ２２００：リンパ管の分類結果を表示する工程）
　Ｓ２２００において、状態推定手段としての画像処理装置１３００は、画像データを解析して自動でリンパ管の領域を抽出し、リンパ管を分類する。表示制御手段としての画像処理装置１３００は、リンパ管の分類結果を表示装置１４００に表示させる。

　状態推定手段としての画像処理装置１３００は、Ｓ１８００で生成された分光画像の画像解析をすることにより、被検体内のリンパ管の領域を抽出する。分光画像において、例えば式（１）の計算値から被検体内のリンパ管と静脈とは区別することが可能であるため、画像処理装置１３００は、被検体内のリンパ管の領域を抽出することができる。

　状態推定手段としての画像処理装置１３００は、分光画像の解析により、抽出したリンパ管を分類する。画像処理装置１３００は、例えば、リンパ管を複数の分割領域に分割し、各分割領域をＳｈｏｏｔｉｎｇ　Ｓｔａｒ、収縮、滞留、停留、ＤＢＦ（Dermal backflow）等の状態を判定して分類してもよい。Ｓｈｏｏｔｉｎｇ　Ｓｔａｒは、リンパが流星のように流れる健常な状態である。収縮は、リンパ管の特定部分の幅が変化し、リンパ（液）を送り出す状態である。滞留は、リンパの流れが見られない時間帯がある状態である。停滞は、リンパがほとんど流れない状態である。

　ＤＢＦは、皮膚に向かってリンパ液が逆流している状態である。ＤＢＦには、さらに、間質漏れおよびリンパ管拡張の状態が含まれる。間質漏れは、リンパ液が逆流して間質に漏れている状態である。リンパ管拡張は、逆流するリンパ液が拡張した毛細リンパ管や前集合リンパ管内に残留している状態である。

　画像処理装置１３００は、リンパ管の状態に限られず、単位面積あたりのリンパ管の存在数、単位面積あたりのリンパ管の存在比、または単位体積あたりのリンパ管の存在比に基づいて、リンパ管を分類してもよい。単位面積あたりのリンパ管の存在数、単位面積あたりのリンパ管の存在比、および単位体積あたりのリンパ管の存在比は、以下、リンパ管の存在数、面積比および体積比とも称する。また、画像処理装置１３００は、リンパ管と静脈との距離、または被検体の皮膚からの深さに基づいて、リンパ管を分類してもよい。

　なお、リンパ管の領域は、上述のように自動で分類されてもよく、手動で分類されてもよい。手動で分類される場合、特定手段としての画像処理装置１３００は、リンパ管の領域の一部を特定し、特定された領域を、ユーザーの指示に応じて分類することができる。

　表示制御手段としての画像処理装置１３００は、リンパ管の分類結果を表示装置１４００に表示させる。画像処理装置１３００は、例えば、リンパ管の領域を、各分割領域の状態に対応する色相により表示してもよい。また、画像処理装置１３００は、被検体における単位面積ごとに、リンパ管の存在数、面積比、または体積比をユーザーが確認できるように表示してもよい。画像処理装置１３００は、リンパ管と静脈との距離、リンパ管および静脈の皮膚からの深さを表示してもよい。

　保存制御手段としての画像処理装置１３００は、リンパ管の分類結果を、解析した画像データ、患者の情報と紐付けて、記憶装置１２００に記憶させる。画像処理装置１３００は、画像データまたは患者の情報を表示装置１４００に表示させる場合、対応するリンパ管の分類結果を記憶装置１２００から取得して、画像データとともに表示することができる。

　画像処理装置１３００および情報処理装置としてのコンピュータ１５０の少なくとも１つは、分光画像取得手段、領域決定手段、光音響画像取得手段、状態推定手段、特定手段、表示制御手段および保存制御手段の少なくとも一つを有する装置として機能する。なお、それぞれの手段は、互いに異なるハードウェアで構成されていてもよいし、１つのハードウェアで構成されていてもよい。また、複数の手段が１つのハードウェアで構成されていてもよい。

　本実施形態では、造影剤に対応する画像値が負値となる波長を選択することにより、血管と造影剤とを識別できるようにしたが、造影剤に対応する画像値が血管と造影剤とを識別できる限り、造影剤に対応する画像値がいかなる値であってもよい。例えば、造影剤に対応する分光画像（酸素飽和度画像）の画像値が、６０％より小さくなるまたは１００％より大きくなる場合などにも、本工程で説明した画像処理を適用することができる。

　ここで、図１７に示すフローチャートを用いて、リンパ管の分類結果を表示する処理の詳細を説明する。

　（Ｓ２２１１：リンパ管領域を抽出する工程）
　状態推定手段としての画像処理装置１３００は、画像データからリンパ管の領域を抽出する。リンパ管の領域を抽出するための画像データは、例えば、複数の波長に対応する複数の光音響画像を用いて生成された分光画像とすることができる。図１８は、被検体の分光画像を例示する図である。図１８に示す分光画像の取得方法は後述する。図１８に例示する分光画像では、造影剤が導入されたリンパ管Ａ１と静脈Ａ２との両方が画像化されている。リンパ管Ａ１および静脈Ａ２は、それぞれの画像値に対応する色相、明度、および彩度の少なくとも一つを割り当てることにより、区別して視認可能である。したがって、画像処理装置１３００は、画像解析により、リンパ管の領域を抽出することができる。なお、リンパ管の領域を抽出するための画像データは、単波長由来の光音響画像であってもよい。単波長由来の光音響画像においても、リンパ管の画像化は可能であり、画像処理装置１３００は、画像解析により、リンパ管の領域を抽出することができる。単波長由来の光音響画像を用いたリンパ管の抽出方法の一例を説明する。複数回の光照射のそれぞれに対応する画像データ群を含む画像のうち、所定の期間内での光音響画像における画像値の変化の大きい領域は、上述した間欠的なリンパ液の流れを反映していると考え、当該領域をリンパ管の領域とすることが可能である。このほか、三次元画像としての光音響画像において、深さや構造の太さに応じたヘモグロビンおよび造影剤由来の画像値の参照値をあらかじめコンピュータ１５０に保持しておくことでも、リンパ管か血管かを識別することが可能である。

　（Ｓ２２１２：リンパ管を分類する工程）
　リンパ管は、リンパの流れの状態、静脈との距離といった各種の指標に基づいて分類される。これらの分類結果を確認することで、ユーザーは、リンパ管と静脈をつなぐ吻合手術において、吻合対象となるリンパ管を特定することができる。リンパ管を分類する方法を、以下に例示する。

　［リンパ管分類方法１］
　図１９を用いて、リンパ管の状態を指標として、リンパ管を分類する方法を説明する。ここでは、リンパ管の状態が、輝度値の時間変化に基づいて判定される例を示す。図１９には、リンパ管Ａ１および静脈Ａ２が示される。画像処理装置１３００は、リンパ管Ａ１を所定の長さに分割し、分割領域Ａ１０１、Ａ１０２、Ａ１０３を抽出する。分割領域Ａ１０１、Ａ１０２、Ａ１０３は、例えば、Ｈｅｓｓｅ行列、勾配ベクトルまたはＨｏｕｇｈ変換によって近似され、それぞれ長軸方向および短軸方向が判定される。

　例えば、各分割領域のうち、輝度値のより高い部分が時間とともに長軸方向に移動する分割領域は、Ｓｈｏｏｔｉｎｇ　Ｓｔａｒの状態であると判定することができる。また、輝度値のより高い部分が、短軸方向に狭くなったり広がったりする分割領域は、収縮の状態であると判定することができる。輝度値に変化のない時間帯がある分割領域は、滞留の状態であると判定することができる。輝度値が変化しない分割領域は、停留の状態であると判定することができる。

　分割領域が、ＤＢＦの状態である場合に、間質漏れであるか、リンパ管拡張であるかは、例えば、画像の空間周波数により判定することができる。画像の空間周波数が閾値より低い場合は、間質漏れの状態であり、閾値より高い場合は、リンパ管拡張の状態であると判定することができる。

　このように、リンパ管は、状態を指標として分類することが可能である。ユーザーは、リンパ管の状態に基づいてリンパ管の健常度を判断し、吻合対象のリンパ管を選択したり、吻合位置を決定したりすることができる。

　なお、本例では画像中の輝度値の時間変化を利用したが、輝度値以外にも上述した色相、明度、彩度などの画像値に対応する情報に基づいてリンパ管の状態を判定してもよい。すなわち、本例は、各分割領域における画像値の時間変化に基づいて各分割領域の状態を判定しているとも言える。

　［リンパ管分類方法２］
　図２０を用いて、単位面積あたりのリンパ管の存在数、面積比、体積比を指標として、リンパ管を分類する方法を説明する。図２０には、３本のリンパ管Ａ１ａ、リンパ管Ａ１ｂ、リンパ管Ａ１ｃが示される。図２０に示される正方形の各ブロックは、単位面積に相当する領域を示す。画像処理装置１３００は、画像データを解析することにより、被検体の単位面積（例えば、２ｃｍ^２）ごとに、リンパ管の存在数、単位面積に占める面積比を算出する。画像データが３次元の空間分布を表す画像である場合には、画像処理装置１３００は、単位面積に対する（単位体積に占める）リンパ管の体積比を算出することができる。

　図２０の例では、各ブロックは、リンパ管の存在数に応じて色分けされている。すなわち、リンパ管が２本存在するブロックＢ１、リンパ管が１本存在するブロックＢ２、リンパ管が存在しないブロックＢ３は、それぞれ異なる色で示される。画像処理装置１３００は、単位面積あたりのリンパ管の存在数に限られず、単位面積に対するリンパ管の面積比、または単位体積に対するリンパ管の体積比に応じて、各ブロックを色分けして表示してもよい。

　このように、リンパ管は、単位面積あたりの存在数、面積比、体積比を指標として、分類することができる。ユーザーは、リンパ管の存在数、面積比、体積比を考慮して、吻合対象のリンパ管を選択したり、吻合位置を決定したりすることができる。

　［リンパ管分類方法３］
　図２１を用いて、リンパ管と静脈との距離を指標として、リンパ管を分類する方法を説明する。画像処理装置１３００は、画像データに表示されるリンパ管Ａ１および静脈Ａ２を抽出し、相互間の距離を算出する。画像処理装置１３００は、図２１に示すように、リンパ管Ａ１と静脈Ａ２との距離を表示することができる。なお、リンパ管Ａ１と静脈Ａ２との距離は、２次元の空間分布を表す画像における距離であってもよく、３次元の空間分布を表す画像における距離であってもよい。リンパ管Ａ１と静脈Ａ２との距離を表示する位置は、ユーザーによって指定されてもよい。また、リンパ管Ａ１と静脈Ａ２との距離は、リンパ管Ａ１に沿って所定の間隔で表示されるようにしてもよい。この場合、画像処理装置１３００は、リンパ管Ａ１と静脈Ａ２との距離が所定の閾値を超える位置では、距離を表示しないようにしてもよい。

　さらに、画像処理装置１３００は、リンパ管Ａ１と静脈Ａ２とが平面視において交差する位置（図２１のＡ１１１およびＡ１１２）を強調表示してもよい。また、３次元画像データにおいて算出したリンパ管Ａ１と静脈Ａ２との間の距離が短い位置を強調表示してもよい。また、リンパ管Ａ１および静脈Ａ２は、皮膚からの深さに応じた輝度を割り当てて表示されるようにしてもよい。このように、リンパ管は、静脈との距離、皮膚からの深さを指標として分類することも可能である。ユーザーは、リンパ管と静脈との距離または皮膚からの深さに基づいて、吻合対象のリンパ管を選択し、吻合位置を決定することができる。ユーザーは、関心領域の位置に応じて、上述の各指標を選択することができる。画像処理装置１３００は、選択された指標によって分類されたリンパ管の領域を、表示装置１４００に表示させることができる。また、３次元画像データにおいて算出したリンパ管と静脈との間の距離が近い位置を強調表示してもよい。

　（Ｓ２２１３：分類結果を表示する工程）
　表示制御手段としての画像処理装置１３００は、リンパ管の状態を指標として分類する場合（リンパ管分類方法１）、リンパ管の各分割領域を、状態に対応する色相で表示することができる。画像処理装置１３００は、単位面積あたりのリンパ管の存在数、面積比、体積比を指標として分類する場合（リンパ管分類方法２）、単位面積を示す各ブロックを、リンパ管の存在数、面積比または体積比の値に応じた色相で表示してもよい。画像処理装置１３００は、リンパ管と静脈との距離を指標として分類する場合（リンパ管分類方法３）、リンパ管と静脈との距離を表示してもよい。画像処理装置１３００は、リンパ管と静脈との距離を示す他、皮膚からの深さに応じた輝度値、色相、明度、および彩度の少なくとも一つを割り当てて表示させてもよい。このとき皮膚からの深さに関する情報に対して割り当てられる指標は、ほかの情報と識別可能な指標とすることが視認性の観点では好ましい。例えば、リンパ管の状態を示す情報に色相を割り当てる場合に、皮膚からの深さに関する情報には、色相以外の指標を割り当てる。つまり、リンパ管の領域の画像値に、リンパ管の状態に応じた輝度値、色相、明度、および彩度の少なくとも一つを割り当てる。また、リンパ管の状態に割り当てたものを除く輝度値、色相、明度、および彩度の少なくとも一つを、被検体の皮膚からの深さに関する情報に割り当てる。

　また、画像処理装置１３００は、リンパ管の状態、単位面積あたりの存在数等、静脈との距離、皮膚からの深さといった指標を評価し、吻合に適したリンパ管および静脈を強調表示するようにしてもよい。吻合に適したリンパ管は、好ましくは、リンパが流れて健常な状態（例えば、Ｓｈｏｏｔｉｎｇ　Ｓｔａｒの状態）であって、静脈との距離がより短く、皮膚からの深さがより浅いリンパ管である。画像処理装置１３００は、リンパ管の状態、単位面積あたりの存在数等、静脈との距離、皮膚からの深さといった指標が、所定の条件を満たすリンパ管を、吻合に適したリンパ管として特定することができる。画像処理装置１３００は、さらに、リンパ管の上流および下流の領域での状態に基づいて、リンパ管が吻合に適しているか否かを評価してもよい。吻合に適したリンパ管が強調表示されることにより、ユーザーは、吻合により適したリンパ管を選択することができる。

　（Ｓ２２１４：データを保存する工程）
　保存制御手段としての画像処理装置１３００は、Ｓ２２１２でのリンパ管の分類結果を、解析した画像データおよび患者の情報と紐付けて、記憶装置１２００に記憶させてもよい。この場合、画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に記憶させたリンパ管の分類結果を、画像データとともに表示装置１４００に表示することができる。画像処理装置１３００は、ユーザーが選択した指標に応じた態様（例えば、図２０、図２１）によって、リンパ管の分類結果を表示することができる。ユーザーは、患者の情報と紐付けられたリンパ管の分類結果を、繰り返し確認することが可能となる。患者の情報としては、上述の患者ＩＤ以外にも、患者に対して行われた理化学療法に関する情報が含まれていてもよい。これにより、ユーザーは、理化学療法に伴うリンパ管の状態の変化を把握することが容易になる。また、ユーザーがいずれの態様を採用するのかを選択できるようなインタフェースを図１０や図２３に示すＧＵＩ上に追加してもよい。

　（分光画像の取得方法）
　図１８に示す分光画像の取得方法（第一の取得方法）を以下に説明する。
　分光画像によって、体内に導入された造影剤が存在する領域を描出することができるため、造影剤が導入されたリンパ管を描出することができる。しかし、一枚の画像のみでは、リンパ管の位置を正しく示せない場合がある。これは、リンパ液の流れが血液のように一定ではないという理由による。

　血液は、心臓の拍動によって絶えず循環しているが、リンパ管にはポンプの役割をする共通の臓器は存在せず、リンパ管を構成するリンパ管壁に内在する平滑筋が収縮することで、リンパ液の輸送が行われる。数十秒から数分に1度の頻度で生じるリンパ管壁の平滑筋の収縮に加え、リンパ液は、人の動きとともに起こる筋肉の収縮、弛緩によって生じる圧力、呼吸によって生じる圧力変化、外部からのマッサージ刺激などに起因して移動する。よって、リンパ液の移動タイミングは一定ではなく、例えば、数十秒～数分に一回といった不定期な感覚での間欠的な流れとなる。リンパ液が移動していないタイミングで分光画像を取得しても、十分な量の造影剤がリンパ管内に存在しないため、リンパ管を描出することができないか、リンパ管の一部のみしか描出することができないことが懸念される。つまり、動画像中の１フレームの画像だけでは、リンパ管のうち、造影剤が存在している部分のみが描出された状態になり得る。

　そこで、本実施形態に係るシステムでは、所定の期間において、時系列に沿った複数の分光画像（複数の第一の画像データ）を取得し、取得した複数の分光画像に基づいて、リンパ管が存在する領域（すなわち、造影剤が通過する領域）を抽出する。本実施形態では、光音響装置１１００が、ステップＳ１５００～Ｓ１８００の処理において、時系列に沿った複数の分光画像を取得し、記憶装置１２００に記憶させる。なお、所定の期間は、リンパ液の移動が発生する周期より長いこと（例えば、４０秒～２分程度よりも長いこと）が好ましい。

　ステップＳ１８００は、複数の分光画像に基づいて動画像を生成するステップである。
　複数の分光画像を動画像として表示することで、装置のユーザーが、リンパ液が移動する様態を観察できるようになる。しかし、リンパ液はリンパ管内を間欠的に流れるため、時系列で取得された複数の分光画像の中でも、リンパ液の流れの確認に利用できるのは一部の分光画像だけとなる。すなわち、動画像のみによって分光画像を表示した場合、ユーザーは、リンパ液の移動が発生するまで画面を見続けなければならない。さらに、リンパ液（造影剤）の一回あたりの移動は短時間であるため、画面上において、リンパ管の位置をユーザーに正確に把握させることが難しい。

　そこで、本実施形態では、ステップＳ１８００を実行した後、画像処理装置１３００が、複数の分光画像に基づいて、リンパ管の位置を示す静止画像（第二の画像データ）を生成する。このように特定されたリンパ管の位置を示しているのが図１８の分光画像である。

　次に、ステップＳ１８００の処理が完了した後、画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に記憶された複数の分光画像（複数フレームの分光画像）を取得し、リンパ管が存在する領域を表す画像を生成する。

　本ステップでは、まず、時系列で得られた複数の分光画像のそれぞれについて、画像値が所定の範囲にある領域を抽出する。前述した例では、式（１）の計算値である画像値が負値である画素の集合を抽出する。これにより、図１１Ａに示したように、動画像のフレームごと、すなわち、動画像を構成する分光画像ごと、に領域（黒線で図示）が抽出される。抽出された領域は、各フレームにおいて造影剤が存在する領域である。なお、図１１では、二次元画像を例示しているが、分光画像が三次元分光画像である場合、三次元空間内から領域を抽出してもよい。

　そして、フレームごとに得られた領域を重ね合わせ（合成し）、リンパ管に対応する領域を生成する。図１１Ａに示した領域を重ね合わせると、図１１Ｂに示したような、リンパ管に対応する領域（符号１１０１）が得られる。

　画像処理装置１３００は、このようにして生成された領域に基づいて、リンパ管の位置を表す画像（第二の画像データ）を生成し、出力する。なお、リンパ管の位置を表す画像を生成する際は、元の画像値（すなわち、分光画像の画像値）に応じた色相を与えてもよいし、固有のマーキングを施すことで強調表示してもよい。また、吸収係数に対応する輝度を与えてもよい。吸収係数は、分光画像を生成する際に使用した光音響画像から取得することができる。

　生成した画像は、図１０に示したＧＵＩと同一の画面に出力してもよいし、別の画面に出力してもよい。第二の画像は、三次元画像であってもよいし、二次元画像であってもよい。また、上述のように生成された第二の画像データを画像サーバ１２１０や記憶装置１２００等に保存するためのインタフェースを図１０に示したＧＵＩに追加してもよい。第二の画像データは、動画像である第一の画像データに比してデータ量が少ないため、処理能力の高くない端末を用いる場合であっても、リンパ管の位置を容易に把握することができる。

　分光画像の第一の取得方法によると、医師等のユーザーに対して、リンパ管の位置を表す静止画像を提供することが可能になる。リンパ液（造影剤）は周期的に移動するため、複数の分光画像を単純に加算（ないし平均化）した場合、リンパ管の位置を正確に提示することができない。一方、本実施形態では、画像値が所定の範囲にある領域を、分光画像の各フレームから抽出して合成するため、時間方向の情報が圧縮される。これにより、正確にリンパ管の位置を描出することができる。

　なお、例示した実施形態では、分光画像の画像値が所定の範囲にある領域を抽出したが、他の条件を併用して領域の抽出を行ってもよい。例えば、分光画像に対応する光音響画像（吸収係数を表す画像）を参照し、その輝度値が所定の閾値を下回る領域を除外してもよい。これは、分光画像の画像値が所定の範囲内にあっても、吸収係数が小さい領域はノイズである可能性が高いためである。また、フィルタリングを行うための輝度値の閾値は、ユーザーによって変更可能としてもよい。

　また、本実施形態では、血管領域に対応する画素の画像値が正になり、造影剤領域に対応する画素の画像値が負になるような照射光の波長（２波長）を選択したが、分光画像における双方の画像値の符号が逆になるような任意の２波長を選択してもよい。

　（分光画像を取得する別の方法）
　図１８に示す分光画像を取得する別の方法（第二の取得方法）を以下に説明する。
　上に説明した方法では、ステップＳ１８００の後の工程において、時系列で取得した分光画像の各フレームに対してそれぞれ領域の抽出処理を行い、抽出した複数の領域を合成した。これに対し、時系列で取得した分光画像の複数のフレームを参照し、所定の期間内において条件を満たした領域を直接抽出することも考えられる。

　本例では、ステップＳ１８００の後の工程において、所定の期間内に含まれる複数の分光画像を選択し、当該所定の期間内において画像値が所定の範囲に入った領域（前述した例では、画像値が負値となった領域）を抽出する。所定の期間内において、画像値が所定の範囲に入った領域は、すなわち、造影剤が通過した領域であると言える。なお、所定の期間は、リンパ液の移動が発生する周期より長いこと（例えば、４０秒～２分程度よりも長いこと）が好ましい。

　なお、ノイズ対策のため、第二の取得方法においても、第一の取得方法と同様に、吸収係数が所定の値を下回る領域を除外してもよい。すなわち、分光画像の画像値が所定の範囲内にあり、かつ、対応する光音響画像の輝度が閾値を上回っている領域を抽出対象としてもよい。
　また、ノイズ対策のため、前述した条件を満たした状態で、一定の時間が経過した領域を抽出対象としてもよい。また、前述した一定の時間は、ユーザーが調整可能としてもよい。

　（第四の実施形態）
　第三の実施形態では、画像処理装置１３００は、リンパ管の領域を含む画像データに対する画像解析により、自動でリンパ管を分類し、リンパ管の状態を推定する。これに対し、第四の実施形態では、ユーザーが、リンパ管の領域を含む画像データにおいて、リンパ管の領域の一部を特定し、特定した領域（以下、着目領域と称する）の状態を判定する。画像処理装置１３００は、ユーザーが、着目領域に対する判定結果等の情報を入力するための入力インタフェースを、表示装置１４００に表示する。ユーザーは、入力インタフェースを介して、着目領域の状態および着目領域に関する所見といった着目領域に関するデータを入力することができる。ユーザーが入力した情報は、画像データと関連付けて記憶装置１２００に保存される。また、ユーザーが入力した情報は、対応する着目領域と関連付けて記憶装置１２００に保存されてもよい。以下、図２２に示すフローチャートを用いて、第四の実施形態に係る画像処理方法を説明する。

　（Ｓ２２２１：リンパ管領域を特定する工程）
　特定手段としての画像処理装置１３００は、まず、第三の実施形態におけるＳ２２１１の工程と同様に、画像データからリンパ管の領域を抽出する。画像処理装置１３００は、抽出されたリンパ管の領域の一部を、着目領域として特定する。画像処理装置１３００は、例えば、ユーザーが指定した位置を含む所定の長さの領域を、着目領域とすることができる。なお、画像処理装置１３００は、図２２に示す処理を繰り返すことにより、リンパ管の領域を複数の着目領域に分割し、各着目領域に対する情報の入力を受け付けることができる。

　画像処理装置１３００は、ユーザーの指示に基づいて、着目領域を特定してもよい。ユーザーは、例えば、表示装置１４００に表示された画像データにおいて、リンパ管の領域のうち特定したい領域を、マウス等のポインティングデバイスによって指し示すことで、着目領域の位置を指示することができる。例えば、画像処理装置１３００は、ユーザーが指定した位置を含む所定の長さの領域を、着目領域として特定してもよい。また、画像処理装置１３００は、ユーザーに始点と終点の位置を指定させて着目領域を特定してもよい。

　図２３を用いて、ユーザーが着目領域の位置を指示するためのＧＵＩについて説明する。アイテム３１００には、解析対象となる画像データが表示される。図２３の例では、アイテム３１００には、リンパ管Ａ１および静脈Ａ２が表示されている。なお、アイテム３１００に表示される画像データは、動画像であってもよい。

　ユーザーは、着目領域として特定したい位置を、マウスで指し示す。図２３の例では、ユーザーが指した位置は、矢印３１１０によって示される。画像処理装置１３００は、ユーザーが指した位置を中心とする正方形の領域、すなわち点線で囲まれた領域３１２０を、アイテム３２００に拡大表示する。領域３１２０内に含まれるリンパ管の領域が、特定された着目領域である。着目領域の大きさ（特定されるリンパ管の長さ）は、ユーザーによって指定されてもよく、画像処理装置１３００によって予め定められた大きさに決定されてもよい。ユーザーが指定した着目領域に、複数本のリンパ管が含まれる場合には、いずれかのリンパ管のみが含まれるように、画像処理装置１３００が、着目領域を変更するようにしてもよい。なお、アイテム３２００には、領域３１２０に対応する動画像を表示させてもよい。さらに、アイテム３１００に示された画像が動画像である場合には、領域３１２０の動画像と同期した画像とすることで、ユーザーは同時刻における画像を観察することができる。アイテム３３００およびアイテム３４００については、Ｓ２２２２の工程で説明する。

　（Ｓ２２２２：リンパ管の分類の入力を受け付ける工程）
　表示制御手段としての画像処理装置１３００は、Ｓ２２２１で特定された着目領域に対する入力を受付ける入力インタフェースを、表示装置１４００に表示する。図２３に例示するアイテム３３００およびアイテム３４００は、着目領域に対する入力を受付ける入力インタフェースに相当する。

　アイテム３３００は、アイテム３２００に表示された着目領域の状態を入力するための入力インタフェースである。アイテム３３００は、「走行リンパ管」および「ＤＢＦ」のタブを含む。図２３は、「走行リンパ管」タブが選択された状態を示す。ユーザーは、アイテム３３００において、着目領域の状態として、Ｓｈｏｏｔｉｎｇ　Ｓｔａｒ、収縮、滞留、停留のいずれかを選択することができる。また、「ＤＢＦ」タブが選択された場合、例えば、間質漏れおよびリンパ管拡張の状態が選択肢として表示される。

　アイテム３４００は、アイテム３２００に表示された着目領域に対する所見を入力するための入力インタフェースである。入力インタフェースは、着目領域の状態および着目領域に対する所見に限られず、リンパ管細静脈吻合術における吻合位置としての適合度などの各種情報の入力を受け付けるものであってもよい。

　また、着目領域内に複数のリンパ管が含まれる場合には、ユーザーが入力するリンパ管の状態および所見の対象となるリンパ管を、アイテム３１００あるいはアイテム３２００内で特定することができるようなインタフェースとしてもよい。特定されたリンパ管の情報を、リンパ管の状態および所見情報とともに保存することで、後に観察する際にも、その評価がどのリンパ管を対象にしたものであるのかを容易に把握できるようになる。

　（Ｓ２２２３：分類結果を表示する工程）
　表示制御手段としての画像処理装置１３００は、リンパ管Ａ１の分類結果として、アイテム３３００で選択された状態に基づき、リンパ管Ａ１を着目領域ごとに色分けをして、アイテム３１００に表示することができる。

　図２４を用いて、第四の実施形態に係るリンパ管の分類結果の表示例を説明する。図２４は、図２３に示すＧＵＩのアイテム３１００に分類結果が表示された例を示す。アイテム３１００には、リンパ管Ａ１および静脈Ａ２が表示される。図２４の例は、リンパ管Ａ１において、着目領域Ａ１２１、着目領域Ａ１２２および着目領域Ａ１２３が特定された状態を示す。領域Ａ１２４は、着目領域として特定されていない未分類のリンパ管の領域である。凡例で示されるように、着目領域Ａ１２１はＳｈｏｏｔｉｎｇ　Ｓｔａｒ、着目領域Ａ１２２は滞留、着目領域Ａ１２３は収縮の状態である。なお、未分類の領域Ａ１２４は、例えば、点滅表示されてもよい。画像処理装置１３００は、未分類の領域を点滅表示させることで、ユーザーにリンパ管の分類の指示をするように促すことができる。なお、着目領域として特定された領域と着目領域として特定されていない領域とを異なる態様で表示する手法は、点滅表示に限られない。例えば、未分類の領域を分類済みの領域に付与される色とは異なる色で表示させたり、当該領域を示す枠を表示させたりすることでも同様の効果が得られる。

　（Ｓ２２２４：データを保存する工程）
　画像処理装置１３００は、Ｓ２２１２でのリンパ管の分類結果を、解析した画像データおよび患者の情報と紐付けて、記憶装置１２００に記憶させてもよい。画像処理装置１３００は、記憶装置１２００に記憶させたリンパ管の分類結果を、画像データとともに表示装置１４００に表示させることができる。画像データが動画像である場合、ユーザーは、動画像を再生しながら、自身の分類結果を確認することができる。

　図２２に示すフローは、１つの着目領域に対して、状態または所見といった情報を入力する処理を例示する。未分類の領域に対して、図２２に示すフローを繰り返すことで、リンパ管の領域は、複数の着目領域に分割され、それぞれの状態に応じて分類される。なお、分類結果を表示する工程（Ｓ２２２３）およびデータを保存する工程（Ｓ２２２４）は、図２２に示すフローでは着目領域ごとに実行されるが、複数の着目領域に対する入力が完了した後に実行されてもよい。

　（その他の実施形態）
　なお、実施形態の説明は本発明を説明する上での例示であり、本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更または組み合わせて実施することができる。
　例えば、本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む光音響装置として実施することもできる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む被検体情報取得方法として実施することもできる。上記処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。

　例えば、実施形態の説明では、分光画像の画像値が所定の範囲内にある領域を抽出対象としたが、（所定の期間内における）画像値の変化が条件を満たした領域を造影剤領域として抽出してもよい。例えば、画像値の時間変化量が閾値を超えた領域を、造影剤領域として抽出してもよい。かかる構成によると、リンパの脈動に基づいて領域の抽出を行うことができる。この他にも、画像値の標準偏差や変動周期が条件を満たした領域を抽出してもよい。

　また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。

　本願は、２０１８年８月２４日提出の日本国特許出願特願２０１８－１５７７５２、特願２０１８－１５７７５５、および特願２０１８－１５７７８５を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

　１１００：光音響装置、１２００：記憶装置、１３００：画像処理装置、１４００：表示装置、１５００：入力装置

Claims

　造影剤が導入された被検体に複数回光を照射することで発生した音響波に基づいて生成された、前記複数回の光照射のそれぞれに対応する第一の画像データを時系列で取得するデータ取得手段と、
　時系列で取得した複数の前記第一の画像データに基づいて、前記複数の第一の画像データにおける前記造影剤に対応する領域を示す第二の画像データを生成する画像生成手段と、
　を有することを特徴とする、画像処理装置。
　前記画像生成手段は、前記複数の第一の画像データのそれぞれについて、画像値が所定の範囲にある領域を抽出し、抽出した複数の領域を合成した領域を、前記造影剤に対応する領域とする
　ことを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
　前記画像生成手段は、前記時系列で取得された第一の画像データのうちの所定の期間に含まれる複数の前記第一の画像データにおいて、画像値が所定の範囲にある領域を抽出し、当該抽出された領域を前記造影剤に対応する領域とする
　ことを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
　前記データ取得手段は、前記被検体内の吸収係数分布をさらに取得し、
　前記画像生成手段は、前記吸収係数が所定の閾値を超えていない領域を、前記造影剤に対応する領域から除外する
　ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
　前記第一の画像データは、前記被検体に互いに異なる複数の波長の光をそれぞれ照射することによって得られた複数の光音響画像データに対して演算を行うことで生成された分光画像である、
　ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
　前記複数の波長は、７９７ｎｍおよび８３５ｎｍである
　ことを特徴とする、請求項５に記載の画像処理装置。
　造影剤が導入された被検体に複数回光を照射することで発生した音響波に基づいて生成された、前記複数回の光照射のそれぞれに対応する第一の画像データを時系列で取得することと、
　時系列で取得した複数の前記第一の画像データに基づいて、前記複数の第一の画像データにおける前記造影剤に対応する領域を示す第二の画像データを生成することと、
　を含むことを特徴とする、画像処理方法。
　請求項７に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
　被検体への光照射により前記被検体内から発生した光音響波に基づいて生成された画像データを処理する画像処理装置であって、
　前記被検体内のリンパ管の領域を含む前記画像データに対する画像解析により、前記リンパ管の状態を推定する状態推定手段を有する
　ことを特徴とする画像処理装置。
　前記状態推定手段は、前記リンパ管の領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域における画像値の時間変化に基づいて前記各分割領域の状態を判定することにより、前記リンパ管の状態を推定する
　ことを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
　前記状態推定手段は、前記画像データにおいて、単位面積あたりの前記リンパ管の存在数、単位面積あたりの前記リンパ管の存在比、および単位体積あたりの前記リンパ管の存在比のうち少なくともいずれかを算出することにより、前記リンパ管の状態を推定する
　ことを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
　前記状態推定手段は、前記被検体内の静脈および前記リンパ管の領域を含む前記画像データにおいて、前記静脈と前記リンパ管との距離を算出することにより、前記リンパ管の状態を推定する
　ことを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
　前記画像データは、前記被検体への複数回の光照射により発生した光音響波に基づいて生成された、前記複数回の光照射のそれぞれに対応する画像を含む時系列の３次元画像データである、
　ことを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の画像処理装置。
　被検体への光照射により前記被検体内から発生した光音響波に基づいて画像データを生成することと、
　前記被検体内のリンパ管の領域を含む前記画像データに対する画像解析により、前記リンパ管の状態を推定することと、
　を含むことを特徴とする画像処理方法。
　請求項１４に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
　被検体への光照射により前記被検体内から発生した光音響波に基づいて生成された画像データを処理する画像処理装置であって、
　前記画像データと、前記画像データのうちの前記被検体内のリンパ管の領域の一部である着目領域に対する入力を受け付ける入力インタフェースとを表示装置に表示させる表示制御手段と、
　前記画像データと、前記入力インタフェースを介して入力された情報とを関連付けて記憶装置に保存する保存制御手段と、
　を有することを特徴とする画像処理装置。
　前記被検体内の前記リンパ管の領域を含む前記画像データに対する画像解析により、前記リンパ管の領域の一部を前記着目領域として特定する特定手段をさらに有する
　ことを特徴とする請求項１６に記載の画像処理装置。
　前記表示制御手段は、前記表示装置に表示された前記画像データと関連付けて前記記憶装置に保存された情報を、前記表示装置に表示させる
　ことを特徴とする請求項１６または１７に記載の画像処理装置。
　前記画像データは、前記被検体への複数回の光照射により発生した光音響波に基づいて生成された、前記複数回の光照射のそれぞれに対応する画像を含む時系列の３次元画像データである、
　ことを特徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
　被検体への光照射により前記被検体内から発生した光音響波に基づいて画像データを生成することと、
　前記画像データと、前記画像データのうちの前記被検体内のリンパ管の領域の一部である着目領域に対する入力を受け付ける入力インタフェースとを表示装置に表示させることと、
　前記画像データと、前記入力インタフェースを介して入力された情報とを関連付けて記憶装置に保存することと、
　を含むことを特徴とする画像処理方法。
　請求項２０に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。