(57)【要約】【課題】ＡＯＴとＤＯＴを利用して被検体の分光特性を高精度に測定することができる測定装置及び測定方法を提供する。【解決手段】被検体１０の内部の分光特性を拡散光トモグラフィを利用して測定する第一の測定手段と、被検体の内部の分光特性を音響光学トモグラフィを利用して測定する第二の測定手段と、前記第一の測定手段と前記第二の測定手段のうち、前記被検体の内部に設定された被測定領域を測定する解像度が高い方を使用して前記被検体の前記被測定領域の散乱特性と吸収特性の少なくとも一方を算出する制御部１と、を有する測定装置１００を提供する。【選択図】図５
2010094500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収散乱体である被検体の内部の分光特性を拡散光トモグラフィを利用して測定する第一の測定手段と、
前記被検体の内部の前記分光特性を音響光学トモグラフィを利用して測定する第二の測定手段と、
前記第一の測定手段と前記第二の測定手段のうち、前記被検体の内部に設定された被測定領域を測定する測定サイズが小さい方を使用して前記被検体の前記被測定領域の散乱特性と吸収特性の少なくとも一方を算出する制御部と、
を有することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記第一の測定手段は、前記被検体の内部を通過して外部に射出された光を検出する光検出器を有し、
前記第二の測定手段は、前記被検体の前記被測定領域に超音波を集束して照射する超音波振動子を有し、
前記第一の測定手段の測定サイズは、前記光検出器が検出した前記被測定領域の分割単位であるメッシュのサイズに対応し、前記第二の測定手段の測定サイズは前記超音波振動子の超音波集束領域の集束径に対応することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記第一の測定手段は、前記被検体の内部を通過して外部に射出された光を検出する光検出器を有し、
前記第二の測定手段は、前記被検体の前記被測定領域に超音波を集束して照射する超音波振動子を有し、
前記制御部は、前記光の前記被検体の光路長から前記被測定領域の分割単位であるメッシュのサイズを見積もり、
前記第一の測定手段の測定サイズは、前記制御部が見積もった前記メッシュのサイズに対応し、前記第二の測定手段の測定サイズは前記超音波振動子の超音波集束領域の集束径に対応することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第一の測定手段による測定と前記第二の測定手段による測定の境界を含む被測定領域において前記第二の測定手段を使用する場合に前記第一の測定手段による測定結果を用いて再構成することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項５】
吸収散乱体である被検体の内部を通過して外部に射出された光を検出する光検出器を有し、前記被検体の内部の分光特性を拡散光トモグラフィを利用して測定する第一の測定手段を使用して前記被検体の内部に設定された被測定領域の散乱特性と吸収特性の少なくとも一方を算出するステップと、
前記被検体の前記被測定領域に超音波を集束して照射する超音波振動子を有し、前記被検体の内部の前記分光特性を音響光学トモグラフィを利用して測定する第二の測定手段を使用して前記被検体の前記被測定領域の散乱特性と吸収特性の少なくとも一方を算出するステップと、
前記被測定領域の分割単位であるメッシュのサイズを取得するステップと、
前記超音波振動子から超音波集束領域の集束径を取得するステップと、
前記メッシュのサイズと前記集束径から前記第一の測定手段と前記第二の測定手段のうち測定サイズが小さい方を選択するステップと、
を有することを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織内部の分光特性を測定する手法として、拡散光トモグラフィ（ＤＯＴ：Ｄｉｆｆｕｓｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）や音響光学トモグラフィ（ＡＯＴ：Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が知られている。分光特性（又は減衰特性）は吸収（分光）特性と散乱（分光）特性を含み、生体組織を高解像度で測定するためには、吸収特性及び散乱特性（以下、「吸収散乱特性」と呼ぶ場合もある。）の少なくとも一方を取得する必要がある。
【０００３】
ＤＯＴは、特許文献１に開示されているように、近赤外光を被検体に導入してその拡散光を検出する。ＡＯＴは、特許文献２に開示されているように、被検体内部にコヒーレント光及び集束超音波を照射し、超音波集束領域（被測定領域）において、光と超音波の相互作用によって光が変調される効果（音響光学効果）を利用する。特許文献１は、分光特性の内部分布を仮定し、測定結果に応じて仮定を変更又は内部分布を再構成するアルゴリズムを使用するが、内部分布を求める計算が複雑かつ膨大で時間がかかり、最適解に短時間で収束しにくい。このため、特許文献３は、ＡＯＴを利用して部分的に分光特性を取得してそれを解に使用することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３１２９２号公報
【特許文献２】米国特許第６７３８６５３号明細書
【特許文献３】米国特許第６９５７０９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＡＯＴは被検体の被測定領域で超音波を集束するため、被測定領域の解像度はＡＯＴの方がＤＯＴよりも測定サイズが小さいために優れている。しかし、集束させている分だけＡＯＴの方がＤＯＴよりも光検出器が検出する光強度が小さくなる。光強度が閾値以上なければ光検出器は検出することができないため、被測定領域が被検体の表面からの距離が増加するとＡＯＴでは光強度不足となり、測定不能になる。光強度不足は、ＡＯＴで集束する超音波の表面積を増加することによって解消され得るが、解像度の悪化を招く。従来、この問題を防止する提案はなされていなかった。
【０００６】
本発明は、ＡＯＴとＤＯＴを利用してＡＯＴを単独で使用した場合よりも被検体の分光特性を高精度に測定することができる測定装置及び測定方法を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての測定装置は、吸収散乱体である被検体の内部の分光特性を拡散光トモグラフィを利用して測定する第一の測定手段と、前記被検体の内部の前記分光特性を音響光学トモグラフィを利用して測定する第二の測定手段と、前記第一の測定手段と前記第二の測定手段のうち、前記被検体の内部に設定された被測定領域を測定する測定サイズが小さい方を使用して前記被検体の前記被測定領域の散乱特性と吸収特性の少なくとも一方を算出する制御部と、を有する。
【０００８】
本発明の別の側面としての測定方法は、吸収散乱体である被検体の内部を通過して外部に射出された光を検出する光検出器を有し、前記被検体の内部の分光特性を拡散光トモグラフィを利用して測定する第一の測定手段を使用して前記被検体の内部に設定された被測定領域の散乱特性と吸収特性の少なくとも一方を算出するステップと、前記被検体の前記被測定領域に超音波を集束して照射する超音波振動子を有し、前記被検体の内部の前記分光特性を音響光学トモグラフィを利用して測定する第二の測定手段を使用して前記被検体の前記被測定領域の散乱特性と吸収特性の少なくとも一方を算出するステップと、前記被測定領域の分割単位であるメッシュのサイズを取得するステップと、前記超音波振動子から超音波集束領域の集束径を取得するステップと、前記メッシュのサイズと前記集束径から前記第一の測定手段と前記第二の測定手段のうち測定サイズが小さい方を選択するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＡＯＴとＤＯＴを利用して被検体の分光特性を高精度に測定することができる測定装置及び測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の測定装置のブロック図である。
【図２】ＤＯＴを使用した第一の測定とＡＯＴを使用した第二の測定における解像度（測定サイズ）と被測定領域の被検体の表面からの距離との関係を示すグラフである。
【図３】実施例１において、第一の測定と第二の測定が適用される範囲を示す被検体の断面図である。
【図４】実施例１において、第一の測定が行われる領域と第二の測定が行われる領域が部分的に重なる状態を示す被検体の断面図である。
【図５】図１に示す制御部が実行する測定方法のフローチャートである。
【図６】図１（ｂ）に示す超音波集束領域の直径である集束径を示す概略平面図である。
【図７】図５に示すＳ９〜Ｓ１６で決定されるメッシュサイズを説明する平面図である。
【図８】実施例１における第一の測定手段のメッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）を示す図である。
【図９】図１に示す制御部が実行する測定方法のフローチャートである。
【図１０】実施例２において、第一の測定と第二の測定が適用される範囲を示す被検体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、実施例１の測定装置１００のブロック図である。測定装置１００は、乳房などの被検体１０の組織内部の分光特性をＡＯＴとＤＯＴを利用して測定する。測定装置１００は、制御部１と、信号発生器２と、光源３と、切り換え器４と、記憶部５と、信号処理部６と、表示部７と、増幅器８と、ファイバ１１と、超音波振動子アレイ１２と、光検出器１３と、信号抽出部１４と、測定容器１５と、を有する。図１（ａ）は、被検体１０を収納した測定容器１５の断面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は斜視図である。
【００１３】
測定装置１００は、第一の測定手段と第二の測定手段を備えている。制御部１は、第一の測定手段と第二の測定手段のうち、被検体１０の内部に設定された被測定領域を測定する解像度が高い（測定サイズが小さい）方を使用して被検体１０の被測定領域の散乱特性と吸収特性の少なくとも一方を算出する。
【００１４】
第一の測定手段は、被検体１０の内部の分光特性を拡散光トモグラフィ（ＤＯＴ：ＤｉｆｆｕｓｅｄＯｐｔｉｃａｌ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を利用して測定するＤＯＴ測定手段である。第一の測定手段は、制御系及び信号処理系を除けば、信号発生器２と、光源３と、切り換え器４と、ファイバ１１と、光検出器１３と、を有する。
【００１５】
第二の測定手段は、被検体１０の内部の分光特性を音響光学トモグラフィ（ＡＯＴ：Ａｃｏｕｓｔｏ−ＯｐｔｉｃａｌＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を利用して測定するＡＯＴ測定手段である。第二の測定手段は、制御系及び信号処理系を除けば、信号発生器２と、光源３と、切り換え器４と、増幅器８と、ファイバ１１と、超音波振動子アレイ１２と、光検出器１３と、を有する。
【００１６】
このように、測定装置１００において、第一の測定手段と第二の測定手段は一つの装置によって構成されているが、構成要素の一部を共有したり、完全に別個の装置によって構成されてもよい。
【００１７】
被検体１０は、本実施例では円筒形状の測定容器１５に収納される吸収散乱体である。図１（ｂ）に示すＺ方向は被検体１０が延びる高さ方向であり、例えば、女性がうつ伏せに寝そべる図示しないベッドの表面に垂直な方向である。被検体１０と測定容器１５の間は、光の屈折率や散乱係数及び超音波の音響特性が被検体とほぼ同等とみなせる、特性が既知で均一の媒質（マッチング材９）で満たされている。但し、ある断面では被検体１０は測定容器１５の内面に接触してその断面では被検体１０と測定容器１５の間にマッチング材９が存在しなくてもよい。
【００１８】
第一の測定手段（ＤＯＴ測定手段）において、信号発生器２は、周波数ｆ１の正弦波信号を発生する。信号発生器２が発生する正弦波信号は光源３を駆動するのに使用される。一般に生体計測においては、正弦波信号は数十〜数百ＭＨｚの正弦波で強度変調する。
【００１９】
光源３は、レーザなどのコヒーレント光を供給可能なものを用い、複数の波長の光を発生する光源や、波長ごとに光源を切り換えて使用してもよい。光源の波長は、生体組織を構成する水、脂肪、タンパク質、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、などの吸収スペクトルに応じた波長を選定する。
【００２０】
一例としては、生体内部組織の主成分である水の吸収が小さいため光が良く透過し、脂肪、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンのスペクトルに特徴がある６００乃至１５００ｎｍ範囲が適当である。信号発生器２からの信号は、光源３からの光を変調して強度変調光を生成する。強度変調光はファイバ１１に導かれる。ファイバ１１は測定容器１５の側面（表面）に接続され、測定容器１５と光源３との間には切り換え器４が設けられている。
【００２１】
切り換え器４は、シャッターなどの開閉機能を備え、ｎ本のファイバ１１のうち制御部１が指定した１本のファイバ１１に光源３からの光が入射するように動作する。それ以外のｎ−１本のファイバ１１はシャッターにて光源３からの光は遮光される。このｎ−１本のファイバ１１は、測定容器１５の側面から放射される、被検体１０やマッチング材９を通過した拡散光を光検出器１３にそれぞれ導く。
【００２２】
光源３からの光を測定容器１５に導くファイバ１１は、光検出器１３に拡散光を導かないようにシャッターが閉じられる。光源３からの光を測定容器１５へと導く１本のファイバ１１と測定容器１５からの拡散光を光検出器１３へと導くｎ−１本のファイバ１１は排他的である。ファイバ１１から測定容器１５内に入射した光は、マッチング材９や被検体１０の内部を吸収・散乱を繰り返して様々な方向に拡散光として伝播する。
【００２３】
被検体１０やマッチング材９のような吸収散乱媒質中の光の伝播については、光拡散方程式によって記述することができる。吸収散乱媒質中の位置ｒ、時刻ｔにおける光子のフルエンス率は次式のように表される。
【００２４】
【数１】
2010094500.tif 000003
【００２５】
ここで、Φ（ｒ，ｔ）は光子のフルエンス率  ［光子数／（ｍｍ２・ｓｅｃ）］、Ｄ’（＝ν／３μｓ’は等価拡散係数［ｍｍ２／ｓｅｃ］、μｓ’は等価散乱係数［１／ｍｍ］である。また、νは被検体内部の光速度［ｍｍ／ｓｅｃ］、μａは吸収係数［１／ｍｍ］、Ｓ（ｒ，ｔ）は光源の放射光子流密度［光子数／（ｍｍ３・ｓｅｃ）］である。
【００２６】
吸収散乱媒質中において、ファイバ１１から測定容器１５に入射した強度変調光は、数式１から導かれるように、拡散光子密度波と呼ばれる、周波数ｆ１のエネルギー密度波として媒質中を伝播する。この拡散光子密度波の光強度ＩＡＣ（ｒ，ω）及び位相Θ（ｒ，ω）は、以下のように表される。
【００２７】
【数２】
2010094500.tif 000004
【００２８】
【数３】
2010094500.tif 000005
【００２９】
ここで、ω（＝２πｆ１）は強度変調波の角周波数［ｒａｄ／ｓｅｃ］、Ｓ０は入射光子数［光子数／ｓｅｃ］、φ０は光源の位相［ｒａｄ］である。
【００３０】
この拡散光子密度波の光強度を、測定容器１５の側面に配置されたｎ−１本のファイバ１１を通してそれぞれの光検出器１３で検出する。このように、光検出器１３は、被検体１０の内部を通過して外部に射出された光を検出し、信号（電気信号）に変換する。光検出器１３で変換された信号は、信号抽出部１４へと伝達される。
【００３１】
信号抽出部１４では、信号発生器２から送られた信号を参照信号として、光検出器１３から送られた信号から、数式２及び３でそれぞれ表される拡散光子密度波の振幅と位相を算出する。これをｎ−１本の全ての信号に対して行う。数式２及び３に示されているように、拡散光子密度波の振幅や位相は、媒質の吸収係数や散乱係数に依存したものである。第一の測定手段において被測定領域は被検体１０の内部を拡散光が通過する領域である。
【００３２】
信号抽出部１４で算出された振幅と位相のデータはすべて記憶部５へと送られて保存される。また、測定データと合わせて、光源として使用したファイバ１１などの測定条件も同時に記憶部５で保存される。これをｎ本のファイバ１１それぞれが光源になるように測定をｎ回繰り返し、その全ての測定データを記憶部５に保存する。
【００３３】
ファイバ１１は測定容器１５の側面に３次元的に配置されていてもよいし、図１に示すように、２次元的にある一断面にファイバ１１が配置されたモジュールを測定容器１５の側面の上下方向に走査することで３次元データを取得してもよい。
【００３４】
以上の測定を第一の測定と呼び、第一の測定で得られたデータを第一の測定データと以後呼ぶことにする。
【００３５】
第一の測定において、光源３に強度変調光を利用し、数式１の拡散方程式を周波数領域において解いて数式２、３で表される拡散光子密度波を用いた計測法を示したが、光源３にピコ秒のパルス光を用いた、数式１の時間領域における測定法を用いてもよい。
【００３６】
第一の測定が終了したら、記憶部５から第一の測定データを読み出して、信号処理部６にて画像再構成を行う。信号処理部６では、画像再構成に必要なデータを随時記憶部５から読み出して処理を実行する。第一の測定が終了すると、第二の測定を開始する。なお、第一の測定（ＤＯＴ測定）、ＤＯＴにおいて分光特性（吸収特性と散乱特性）と測定サイズを決定する画像再構成、第二の測定（ＡＯＴ測定）の順番は問わず、これら３つのうちの２つ（例えば、画像再構成と第二の測定）が同時になされてもよい。
【００３７】
第二の測定手段（ＡＯＴ測定手段）において、制御部１は信号発生器２を制御して光源３から連続光を射出させる。前述と同様に変調光はファイバ１１に導かれ、制御部１は切り替え器４を制御して１本のファイバ１１を光源として選択する。選択されたファイバ１１を通して光源３からの光は測定容器１５の側面から入射される。測定容器１５内に入射した光は、前述と同様に測定容器１５の内部を吸収と散乱を繰り返して伝播する。
【００３８】
このとき、制御部１を通して信号発生器２からの信号を増幅器８にも導いて増幅し、超音波振動子アレイ１２を連続的に駆動する。超音波振動子アレイ１２は、制御部１で指定された測定容器１５内部のある位置（被測定領域）に超音波が集束するように個々の超音波振動子を動作させ、周波数Ωの集束された超音波を照射する。
【００３９】
超音波集束領域（被測定領域）１７では、媒質の密度変化が生じ、媒質の屈折率及び散乱体の変位が照射した超音波の周波数に応じて変化する。超音波集束領域１７を光が通過すると、屈折率変化や散乱体の変位によって光の光学的位相が変化する。吸収散乱媒質中において、ある位置ｒｉにある超音波集束領域を通過して超音波による変調効果を受けて検出される光強度Ψ（ｒｉ）を次式から求めることができる。
【００４０】
【数４】
2010094500.tif 000006
【００４１】
ここで、Φ（ｒｓ，  ｒｉ）は光源（光入射端）の位置ｒｓから位置ｒｉまでの光子のフルエンス率、Φ（ｒｉ，ｒｄ）は位置ｒｉから検出器の位置ｒｄまでの光子のフルエンス率である。また、ｍ（μａ，μｓ’）は超音波による変調効率（超音波集束領域１７における相互作用）、Ａｍは超音波の集束領域の表面積である。
【００４２】
光検出器１３で検出される光は、超音波集束領域１７を通過し、超音波によって変調された光と、超音波の変調を受けていない非変調光とが同時に検出される。信号抽出部１４では、数式４で表される、超音波の周波数Ωで変調された変調信号を測定する。即ち、信号抽出部１４は、フィルタとして機能し、変調光と非変調光を分離する。効率的に信号を検出するために、特定周波数の信号を選択的に検出するバンドパスフィルタ、特定周波数の光を増幅して検出するロックインアンプが適用可能である。
【００４３】
例えば、光検出器１３にＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  Ｔｕｂｅ）を用いた場合は、信号抽出部１４で変調光と非変調光をそれぞれ測定し、信号処理部６で変調度Ｍ（変調光の光強度の振幅Ｉ１／非変調光の光強度Ｉ０）を算出する。或いは、ＣＣＤやＣＭＯＳなどを光検出器１３に用いた場合は、出力信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換を行って信号処理部６にデータを渡す。信号処理部６は、超音波照射時と非照射時のそれぞれのスペックルコントラストから変調度Ｍを算出する。算出された変調度Ｍは記憶部５に保存される。
【００４４】
また、信号処理部６は、分光特性の吸収に寄与した被検体内部の構成要素の濃度及び成分比率を算出する。また、算出されたこれら分光特性に関するデータは全て、超音波が照射された座標データと対応させて、被検体１０内部の分光特性の分布データを作成する。信号処理部６は画像生成も行う。即ち、被検体１０の分光特性の分布データから被検体１０の三次元的な断層像（画像）を生成する。
【００４５】
記憶部５は、信号処理部６が生成したデータや分光特性の画像などを記録する。記憶部５は、光ディスク、磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク、などのデータ記録装置を用いることができる。表示部７は、信号処理部６で生成した画像を表示し、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ、有機ＥＬ、などの表示デバイスを用いることができる。
【００４６】
超音波の集束径δＶ．Ｓ．は、超音波の周波数Ω、被検体１０の内部を伝播する超音波の速度をｖｓ、超音波振動子アレイ１２の駆動する領域の直径Ｂ１、超音波振動子アレイ１２から超音波集束位置までの距離ｚ１とすると次式で表される。
【００４７】
【数５】
2010094500.tif 000007
【００４８】
このように駆動する超音波振動子の範囲と可変遅延素子によって与える遅延時間を制御することにより、集束超音波を形成する位置と集束径を制御することができる。電子フォーカスが可能な探触子としては、２Ｄアレイ探触子の他に、超音波振動子を一次元に配列したリニアアレイ探触子、リング状の振動子を同心円状に並べたアニュラアレイ探触子、などがある。また、円形凹面超音波振動子や音響レンズを用いる場合は、これらの部材の位置を機械的駆動により変更することで、超音波集束位置を制御することができる。
【００４９】
以上の測定を第二の測定と呼び、第二の測定で得られた変調信号を第二の測定データと呼ぶ。第二の測定データは第一の測定データと区別して記憶部５に格納される。第一の測定と同様に、第二の測定データも、光源として使用したファイバや超音波の集束位置、超音波照射強度など後の画像再構成を行う際に必要なパラメータは全てデータ毎に記憶部５に記録される。なお、光源として選択するファイバ１１は、超音波による変調光の強度を向上させるために、超音波の集束位置から距離が近いファイバ１１を選択することが望ましい。
【００５０】
また、解像度を上げるために、信号発生器２にて連続信号ではなく、サブマイクロ秒から数マイクロ秒のパルス幅の信号を作って超音波振動子アレイ１２を駆動させてもよい。超音波の集束位置を測定容器１５内の任意の位置に複数設定して、第二の測定を実行し、得られたデータを記憶部５へ送る。
【００５１】
超音波集束領域１７を第二の測定が終了すると超音波集束領域１７を任意の異なる位置に移動させ、再度第二の測定を行う。順次これを繰り返すことで被検体１０全体の吸収係数と散乱係数を求めることができる。
【００５２】
ＡＯＴは被検体１０の超音波集束領域１７で超音波を集束するため、解像度はＡＯＴの方がＤＯＴよりも測定サイズが小さいために優れている。しかし、ＡＯＴの方がＤＯＴよりも光検出器１３が検出する光強度が小さくなる。光強度が閾値以上なければ光検出器１３は検出することができない。
【００５３】
数式４から分かるように、被検体１０の表面からの距離が増加すると、光強度Ψ（ｒｉ）は減衰して光検出器１３のノイズ以下になることがある。この結果、光検出器１３は測定不能になる。光強度Ψ（ｒｉ）は、数式４において超音波集束領域１７の表面積Ａｍを増加することによって増加することができる。
【００５４】
Ｉｗを光検出器１３のノイズレベルとするとΨ（ｒｉ）＞Ｉｗが達成できる最小の超音波の集束サイズを数式４から計算して、超音波集束領域１７の表面積Ａｍを場所に応じて調整することで、被検体１０の深部の情報を抽出することができる。
【００５５】
一方、数式４においては、変調効率ｍ（μａ，  μｓ’）のために、ある光強度Ψ（ｒｉ）に対してＡＯＴの超音波集束領域１７の表面積ＡｍはＤＯＴの拡散光が通過する領域の表面積よりも大きくしなければならない。このため、被検体１０の大きさとその吸収係数と散乱係数にもよるが、被検体１０の表面からの距離がある閾値まではＡＯＴの方が解像度が優れており、閾値よりも大きくなるとＤＯＴの方が解像度が優れていることになる。以下、ＤＯＴとＡＯＴの解像度（測定サイズ）についてより詳しく説明する。
【００５６】
図２は、両者の解像度（測定サイズ）を縦軸に、被測定領域の被検体１０の表面からの距離を横軸に表したグラフである。第一の測定手段の測定サイズは、一般的な光源から光検出器までの光路長の１０％に設定しているため被測定領域の被検体１０の表面からの距離に線形に増加する。一方、第二の測定手段の測定サイズは取得できる光強度によって定まり、超音波の集束径を変化させることで解像度を調節する。光路長が大きくなるほど光の減衰が大きいため、超音波の集束径を大きくする必要がある。
【００５７】
数式４から、被測定領域の被検体１０の表面からの距離ｄまでのΦ（ｒｓ，ｒｉ）とΦ（ｒｉ，ｒｄ）で被検体１０の光の減衰を計算した。吸収係数μａや散乱係数μｓ’としてはそれぞれ生体中の平均的な値、例えば、０．０１ｍｍ−１、１ｍｍ−１を用いた。また、ｍ（μａ，μｓ’）は約１０−５のオーダーとなる。この条件下で、被測定領域の被検体１０の表面からの距離を増加させたとき光の伝播によって下がる光強度を超音波集束領域１７の表面積Ａｍを増加することによって調整する。
【００５８】
図２は、光検出器１３の検出限界である光強度Ψ（ｒｉ）を１ｐＷとして超音波集束領域１７の大きさをプロットしている。なお、光検出器１３の検出限界の光強度を１ｐＷとしたが、この測定限界の変化によっては図２の関係がずれて検出限界がより小さくなる場合には被測定領域の被検体１０の表面からの距離がより大きい位置でより小さな測定サイズが得られる。この場合は線形の関係にはならず、光路長が大きくなるほど指数関数的に増加する。
【００５９】
このため、被検体１０の表面からの距離が小さい被測定領域においては第二の測定手段の解像度の方が勝っているのに対し、途中から第一の測定手段の解像度の方が勝ってくる。従って、この交点よりも距離が小さい被測定領域ＭＡ２は第二の測定を行い、この交点よりも距離が大きい被測定領域ＭＡ１は第一の測定を行う。
【００６０】
被検体１０内部での第一の測定手段と第二の測定手段の領域は、例えば、図３に示すようになる。なお、図３では、簡単のため、被検体１０が測定容器１５内で広がってマッチング材９がない状態を示している。Ｌは、被測定領域の被検体１０の表面からの距離を示しており、図１（ｂ）に示す被検体１０が延びる高さ方向Ｚに垂直な断面における測定容器１５（又は被検体１０）の中心Ｃと測定容器１５を結ぶ放射方向における距離（又は最短距離）である。
【００６１】
第一の測定と第二の測定の境界を含む被測定領域では、画像が欠落することが考えられるため、測定サイズの大きい方のデータを用いて再構成する必要がある。例えば、図４に示すように、被検体１０内部に、癌などの大きな吸収物体（被検部位）Ｘがある場合を考える。点線の円は第一の測定が行われる領域Ｐ１を示し、実線の円は第二の測定が行われる領域Ｐ２を示す。
【００６２】
この部分よりも被検体１０の表面からの距離が小さい被測定領域は第二の測定を行い、この部分よりも被検体１０の表面からの距離が大きい被測定領域は第一の測定を行う。図４に示すように、第一の測定が行われる領域と第二の測定が行われる領域が重なる場合には、第二の測定が行われるため、領域Ｐ１内で領域Ｐ２の外側の画像が欠落する。このために、円の重なりの部分以外の箇所を第一の測定手段の測定結果を用いて再構成（補間）する必要がある。
【００６３】
上述のように、被検体１０の表面からの距離がある閾値まではＡＯＴの方が解像度が優れており、閾値よりも大きくなるとＤＯＴの方が解像度が優れているため、本実施例では、解像度が優れている測定手法を被検体１０の表面からの距離に応じて切り換える。
【００６４】
以下、図５を参照して、制御部１が実行する測定方法について説明する。図５は、制御部１が実行する測定方法を説明するためのフローチャートである。図５において、「Ｓ」はステップを表している。図５は、一例として、第一の測定（ＤＯＴ測定）、第二の測定（ＡＯＴ測定）、画像再構成、測定サイズの比較を行っている。なお、以下のステップの一又は複数を制御部１ではなく信号処理部６が行ってもよい。
【００６５】
まず、制御部１は第一の測定（ＤＯＴ測定）を行う（Ｓ１）。第一の測定では、後述する画像再構成で行われるメッシュサイズの設定などは行わず、光源３からの光をファイバ１１から測定容器１５内に照射してそれを光検出器１３で検出する。尚、本実施例において「メッシュ」とは被測定領域の分割単位（最小分割単位であってもよい）である。つまり、演算上、被測定領域をそのメッシュサイズに応じて分割し、それぞれの分割した領域ごとに散乱特性と吸収特性の少なくとも一方を求める。
【００６６】
次に、制御部１は第一の測定手段における許容誤差εを設定する（Ｓ２）。これは、光検出器１３により検出された信号強度と、被検体１０内部を再構成した際に計算により求めた信号強度との差の許容値である。換言すれば、許容誤差ε以下までは後述するＤＯＴ測定におけるメッシュのサイズδ１（従って、測定サイズ）を小さくすることができる。Ｓ２は、Ｓ９の直前に行ってもよいし、Ｓ１の直後に行ってもよいし、予め行われて許容誤差εは記憶部５に格納されていてもよい。
【００６７】
本実施例では許容誤差εは測定装置のオペレータが経験によって設定し、制御部１は設定された許容誤差εを認識するが、制御部１が記憶部５に入力された諸条件から演算により自動的に設定してもよい。
【００６８】
Ｓ３〜Ｓ８は、特定の場所（ｘ，ｙ，ｚ）において第二の測定（ＡＯＴ測定）を行うステップである。まず、制御部１は、第二の測定手段において光検出器の測定可能な最小強度の限界から、優位なＳＮ比が得られる光強度ＩＥを設定する（Ｓ３）。Ｓ３は予め行われて、ＩＥが記憶部５に格納されていてもよい。光強度ＩＥは癌などの被検部位を検出可能で光検出器１３のノイズレベルＩｗよりも大きい光強度である。
【００６９】
次に、制御部１は、図６に示すように、超音波集束領域１７の集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）を設定する（Ｓ４）。集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）の初期値は制御部１が自動的に（デフォルトで）設定してもよいし、測定装置のオペレータが設定して制御部１は設定されたδ２（ｘ，ｙ，ｚ）を認識してもよい。
【００７０】
次に、制御部１は、設定したδ２（ｘ，ｙ，ｚ）で第二の測定を行い、その際に光検出器１３が検出した光強度Ｉ２を記憶部５に記録する（Ｓ５）。
【００７１】
次に、制御部１は、光検出器１３の限界から定めた光強度ＩＥと、得られた光強度Ｉ２を比較し（Ｓ６）、両者が同じ値であると判断すれば（Ｓ６のＹｅｓ）、Ｓ４で定めたδ２（ｘ，ｙ，ｚ）を記憶部５に記録する（Ｓ８）。本実施例では、制御部１は、超音波振動子アレイ１２から超音波集束領域１７の集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する。
【００７２】
なお、制御部１は許容誤差ε１を予め設定し、Ｓ６においてＩ２とＩＥの差が許容誤差の範囲内である場合も同一とみなすことができる。この場合、Ｉ２とＩＥの差は、｜Ｉ２−ＩＥ｜として｜Ｉ２−ＩＥ｜≦ε１でもよいが、Ｉ２がＩＥを下回ることは好ましくないので０≦Ｉ２−ＩＥ≦ε１としてもよい。
【００７３】
制御部１は、両者が異なる値であると判断すれば（Ｓ６のＮｏ）、超音波集束領域１７の集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）を変化させ（Ｓ７）、両者が同じ値になるまで繰り返す。これで第二の測定手段での第二の測定は終了する。
【００７４】
Ｓ９〜Ｓ１６は、画像再構成のステップである。まず、制御部１は、ある特定の場所（ｘ，ｙ，ｚ）のメッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）を設定する（Ｓ９）。δ１（ｘ，ｙ，ｚ）の初期値は制御部１が自動的に（デフォルトで）設定してもよいし、測定装置のオペレータが設定して制御部１は設定されたδ１（ｘ，ｙ，ｚ）を認識してもよい。
【００７５】
本実施例では、各メッシュは、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す正方形形状を有し、正方形の一辺がδ１（ｘ，ｙ，ｚ）である。但し、本発明は、各メッシュの形状を正方形に限定するものではなく、六角形など多角形でもよい。多角形は各辺の長さが同じ正多角形であってもよい。メッシュの形状を測定装置のオペレータが設定する手段を設けてもよい。
【００７６】
設定されるメッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）が大きい場合には解が収束しない。メッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）は、被検体１０内部を第一の測定手段で画像再構成をする際の最小分割単位であるメッシュのサイズであり、各メッシュに一つの吸収係数と散乱係数が与えられる。
【００７７】
メッシュサイズを小さく設定して解の個数を便宜上増やして測定値と一致させることは可能であるが、メッシュサイズを小さくしても求める解である吸収係数と散乱係数に変化がない場合が存在する。それが第一の測定手段が有する解像度（測定サイズ）である。
【００７８】
本実施例の画像再構成は光拡散方程式と有限要素法を用いて吸収係数と散乱係数を推定する。測定容器１５内の媒質（又は被検体１０）をサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）のメッシュに分割し、各メッシュの位置座標（ｉ，ｊ）に吸収係数μａｉｊと散乱係数μｓ’ｉｊを与える。被検体１０の吸収係数と散乱係数の分布Ｐｉｊ（μａｉｊ，  μｓ’ｉｊ）に対して、次式に示すように、第一の測定を光拡散方程式に基づく関数ｆでモデル化して光強度Ｉ１を求める。
【００７９】
【数６】
2010094500.tif 000008
【００８０】
各光検出器１３のそれぞれの位置で数式６に基づいて算出される光強度Ｉ１が実測値と許容誤差ε以下になるまで吸収係数と散乱係数の分布Ｐｉｊ（μａｉｊ，  μｓ’ｉｊ）を設定して最適化を繰り返す。
【００８１】
次に、制御部１は、あるδ１（ｘ，ｙ，ｚ）で一つの吸収係数と一つの散乱係数を設定する（Ｓ１０）。例えば、この時のδ１（ｘ，ｙ，ｚ）を図７（ａ）に示すδ１（ｘ，ｙ，ｚ）であるとする。なお、図７（ａ）〜図７（ｃ）において、異なる模様のメッシュは異なる吸収係数と散乱係数を表している。図７（ａ）に示す第１番目のメッシュサイズで再構成を行い、ここに一つの吸収係数と散乱係数が与えられる。図７（ａ）は、ある被測定領域を４つの正方形形状のメッシュで分割した状態を示しており、各メッシュは同一のサイズを有する。
【００８２】
制御部１は、この吸収係数と散乱係数から算出される光強度Ｉ１を計算し（Ｓ１１）、計算された光強度Ｉ１と、実際に測定した光強度Ｉｍとの差ΔＩ（＝｜Ｉ１−Ｉｍ｜）を算出する（Ｓ１２）。制御部１は、差ΔＩが許容誤差εよりも大きいと判断すれば（Ｓ１３のＮｏ）Ｓ１０に帰還する。なお、制御部１はＳ１０〜Ｓ１３のループが閾値回数以上行われた場合には測定装置のオペレータに表示部７を介して異常を通知してもよい。
【００８３】
一方、制御部１は、差ΔＩが許容誤差ε以下であると判断すれば（Ｓ１３のＹｅｓ）、前回設定したメッシュサイズでの吸収係数と散乱係数との比較を行う（Ｓ１４）。制御部１は、今回設定したメッシュサイズでの吸収係数と散乱係数が前回設定したメッシュサイズでの吸収係数と散乱係数から変化していると判断すると（Ｓ１４のＮｏ）、今回のメッシュサイズを小さくする（Ｓ１５）。
【００８４】
なお、本実施例のＳ１４においては、制御部１は閾値を超えて変化している場合に変化していると判断する。この場合、制御部１は、着目している一つのメッシュの吸収係数と散乱係数のみを判断の対象としてもよいし、複数又は全てのメッシュを判断の対象としてもよい。即ち、制御部１は、着目している一つのメッシュが変化していれば他の全てのメッシュが変化していなくても変化していると判断してもよいし、過半数のメッシュが変化していれば変化していると判断してもよい。
【００８５】
更に、最初にδ１（ｘ，ｙ，ｚ）が設定された場合には、前回の比較対象が存在しないのでＳ１４からＳ１５に必ず移行するように構成されている。例えば、制御部１は、図７（ｂ）に示すように、メッシュサイズを小さくし、図７（ｂ）に示すメッシュサイズにおける吸収係数と散乱係数を図７（ａ）に示すメッシュサイズにおける吸収係数と散乱係数と比較する（Ｓ１４）。図７（ｂ）においても、各メッシュは同一のサイズを有する。
【００８６】
制御部１は、図７（ｂ）に示すメッシュサイズでの吸収係数と散乱係数が図７（ａ）に示すメッシュサイズでの吸収係数と散乱係数から変化していると判断して（Ｓ１４のＮｏ）、図７（ｃ）に示すように、メッシュサイズを更に小さくする（Ｓ１５）。
【００８７】
そして、制御部１は、図７（ｃ）に示すメッシュサイズにおける吸収係数と散乱係数を図７（ｂ）に示すメッシュサイズにおける吸収係数と散乱係数と比較する（Ｓ１４）。図７（ｃ）においても、各メッシュは同一のサイズを有する。
【００８８】
制御部１は、今回設定したメッシュサイズでの吸収係数と散乱係数が前回設定したメッシュサイズでの吸収係数と散乱係数から変化していないと判断すると（Ｓ１４のＹｅｓ）、前回設定したメッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）を記憶部５に記録する（Ｓ１６）。
【００８９】
ここでは、制御部１は、図７（ｃ）に示すメッシュサイズでの吸収係数と散乱係数が図７（ｂ）に示すメッシュサイズでの吸収係数と散乱係数から変化していないと判断している（Ｓ１４のＹｅｓ）。このため、制御部１は、図７（ｂ）に示すメッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）を記憶部５に記録する（Ｓ１６）。
【００９０】
この結果、図７（ｂ）に示すメッシュサイズδ１が第一の測定手段が有する解像度（測定サイズ）となる。本実施例では、制御部１は、光検出器１３の検出結果から被測定領域の最小分割単位であるメッシュのサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する。
【００９１】
図８は、第一の測定手段で測定した場合のメッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）を示す。一般に、被検体１０の被測定領域の表面からの距離が大きくなればなるほど光強度を増加するためにメッシュサイズを大きくする必要がある。
【００９２】
次に、制御部１は、Ｓ８で記録した集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）と、Ｓ１６で記録したメッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）とを比較する（Ｓ１７）。図６と図７を参照して上述したように、本実施例では、集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）は円の直径であり、メッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）は正方形の一辺である。このため、本実施例では、Ｓ１７において、制御部１は、両者を面積で比較してもよい。即ち、この場合は、制御部１は、Ｓ１７において、πδ２２（ｘ，ｙ，ｚ）／４とδ１２（ｘ，ｙ，ｚ）とを比較する。
【００９３】
制御部１は、集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）の方が小さいと判断すると（Ｓ１７のＮｏ）、第二の測定手段で測定した値を用いて吸収係数と散乱係数を求める（Ｓ１８）。吸収係数と散乱係数は、変調度Ｍと変調度の超音波振幅Ａと周波数ｆａのそれぞれに対する変化率∂Ｍ／∂Ａ及び∂Ｍ／∂ｆａを用いることで求めることができる。
【００９４】
超音波によって変調された光の自己相関関数は、光路長ｓ［ｍｍ］の確率密度関数ｐ（ｓ）と散乱電場Ｅｓを用いて以下のように表される。
【００９５】
【数７】
2010094500.tif 000009
【００９６】
数式７中の確率密度関数ｐ（ｓ）は、光路長ｓの他に、吸収係数μａ［ｍｍ−１］、散乱係数μｓ［ｍｍ−１］、異方性パラメータｇに依存する関数である。
【００９７】
平面超音波が照射された均質媒質をコヒーレント光が伝播しているとき、散乱光の電場の時間τ［ｓｅｃ］における自己相関関数は以下のように書ける。
【００９８】
【数８】
2010094500.tif 000010
【００９９】
【数９】
2010094500.tif 000011
【０１００】
【数１０】
2010094500.tif 000012
【０１０１】
【数１１】
2010094500.tif 000013
【０１０２】
数式１０は超音波による相互作用による影響を示す項であり、数式１１はブラウン運動による影響を示す項である。ここで、Ｄは拡散係数（＝１／３μｓ’）［ｍｍ］、ｎ０は媒質の屈折率、ｋ０は真空中の光の波数［ｍｍ−１］、ωａは超音波の角周波数（＝２πｆａ）、ｌは平均自由行程（＝１／μｓ）［ｍｍ］、ｌ*＝ｌ/（１−ｇ）［ｍｍ］である。Ｌは媒質の厚さ［ｍｍ］である。Ｌ０＝Ｌ＋２ｌ*γであり、２つの外挿境界間の距離［ｍｍ］である。Ｚ０＝ｌ*（１＋γ）［ｍｍ］、γ＝０．７１０４である。τ0はブラウン運動による１粒子の緩和時間［ｓｅｃ］である。また、δａ及びδｄはそれぞれ、超音波による位相変化の屈折率の変化によるものと散乱体の変位によるものである。
【０１０３】
数式１２のように数式８で表される自己相関関数をフーリエ変換し、変調度Ｍを求めると以下のようになる。
【０１０４】
【数１２】
2010094500.tif 000014
【０１０５】
【数１３】
2010094500.tif 000015
【０１０６】
ただし、Ｔａは超音波の周期［ｓｅｃ］である。
【０１０７】
以上によって求められた変調度が、測定装置で得られるＡＣ信号とＤＣ信号の比と対応する。
【０１０８】
生体計測や医用診断で用いられる超音波の周波数はＭＨｚ程度であり、診断における超音波照射安全基準以下の超音波振幅（エネルギー）においては、数式８と数式９の各ハイパボリックサイン関数を１次で展開して近似することが可能である。また、ブラウン運動による効果が無視できる測定系において、τ＝Ｔａ／２を代入して整理すると以下の式が得られる。
【０１０９】
【数１４】
2010094500.tif 000016
【０１１０】
数式１４をＡ、ｆａで微分して整理し、等価散乱係数μｓ’、吸収係数μａについて解くと、以下のようになる。
【０１１１】
【数１５】
2010094500.tif 000017
【０１１２】
【数１６】
2010094500.tif 000018
【０１１３】
ここで、η（＝（∂ｎ／∂ｐ）ρνａ２）は光弾性係数、νａは音速［ｍｍ／ｓｅｃ］である。
【０１１４】
即ち、変調度Ｍと変調度Ｍの超音波振幅に対する変化率∂Ｍ／∂Ａや変調度Ｍの超音波周波数に対する変化率∂Ｍ／∂ｆａから散乱特性、吸収特性が得られることがわかる。
【０１１５】
一方、制御部１は、メッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）の方が小さいと判断すると（Ｓ１７のＹｅｓ）、第一の測定手段で測定した値を用いて吸収係数と散乱係数を求める（Ｓ１９）。制御部１は、このフローを測定位置ごとに繰り返すことになる。
【０１１６】
このように、本実施例では、制御部１は、メッシュのサイズ又はそれに対応する値と超音波集束領域１７の集束径又はそれに対応する値を比較した結果に基づいて第一の測定手段と第二の測定手段の一方を選択する。
【０１１７】
以上のフローにより、ＡＯＴとＤＯＴとを組み合わせ、両者を相補的に用いることで吸収係数と散乱係数の分布の推定精度や空間解像度を向上させることができる。画像再構成における光伝播を計算する物理モデルは、拡散方程式に基づくモデルや、モンテカルロシミュレーションによる光伝播をモデル化したものでもよいし、光子の輸送方程式を用いてもよい。
【０１１８】
また、光源３において複数の波長の光源を用意し、それぞれの波長に対して前述と同様の測定及び処理を実行することで分光的な情報を取得することもできる。各波長における吸収係数のデータからランベルト・ベール則を用いて、被検体１０の主要な構成要素、例えば、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、水、脂肪、コラーゲンなどの比率やヘモグロビン濃度から酸素飽和指数などの機能的な情報を算出することもできる。これら機能情報を超音波集束領域１７の位置の座標と対応させてマッピングし、これを画像化して表示部７で画像データを表示する。
【０１１９】
本実施例は、第一の測定手段と第二の測定手段で共通の光検出器１３を用いているが、それぞれが異なっていてもよい。但し、光検出器を共通化することによって機差による誤差を低減することができる。
【実施例２】
【０１２０】
第一の測定の測定サイズは、上述したように、被検体１０が決まればほぼ光路長の１０％に見積もることができる。このため、実施例２は図５に示すフローからメッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）を決定するループを削除することによって図５に示すフローを単純化している。見積もりは、被検体１０の大きさと内部の平均的な吸収係数と散乱係数とにより行うことができる。平均的な吸収係数と散乱係数を求める手段としては、例えば、第一の測定手段において検出される光強度から、拡散方程式やモンテカルロシミュレーションにより求めることが挙げられる。測定装置は図１の測定装置１００をそのまま使用することができる。
【０１２１】
図９は、本実施例の制御部１が行う測定方法を説明するためのフローチャートである。図９において、「Ｓ」はステップを表している。なお、以下のステップの一又は複数を制御部１ではなく信号処理部６が行ってもよい。
【０１２２】
まず、制御部１は第一の測定（ＤＯＴ測定）を行う（Ｓ２１）。Ｓ２１はＳ１と同様である。第一の測定では、後述する画像再構成で行われるメッシュサイズの設定などは行わず、光源３からの光をファイバ１１から測定容器１５内に照射してそれを光検出器１３で検出する。
【０１２３】
次に、制御部１は、光の被検体の光路長から被測定領域の最小分割単位であるメッシュのサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）を見積もって記憶部５に記録する（Ｓ２２）。
【０１２４】
Ｓ２３〜Ｓ２８は、特定の場所（ｘ，ｙ，ｚ）において第二の測定（ＡＯＴ測定）を行うステップであり、Ｓ３〜Ｓ８に対応する。まず、制御部１は、第二の測定手段において光検出器の測定可能な最小強度の限界から、優位なＳＮ比が得られる光強度ＩＥを設定する（Ｓ２３）。
【０１２５】
次に、制御部１は、図６に示すように、超音波集束領域１７の集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）を設定する（Ｓ２４）。制御部１は、設定したδ２（ｘ，ｙ，ｚ）で第二の測定を行い、その際に光検出器１３が検出した光強度Ｉ２を記憶部５に記録する（Ｓ２５）。
【０１２６】
次に、制御部１は、光検出器１３の限界から定めた光強度ＩＥと、得られた光強度Ｉ２を比較し（Ｓ２６）、両者が同じ値であると判断すれば（Ｓ２６のＹｅｓ）、Ｓ２４で定めたδ２（ｘ，ｙ，ｚ）を記憶部５に記録する（Ｓ２８）。本実施例において、制御部１は、超音波振動子アレイ１２から超音波集束領域１７の集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する。制御部１は、両者が異なる値であると判断すれば（Ｓ２６のＮｏ）、超音波集束領域１７の集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）を変化させ（Ｓ２７）、両者が同じ値になるまで繰り返す。これで第二の測定手段での第二の測定は終了する。
【０１２７】
次に、制御部１は、Ｓ２２で記録したメッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）とＳ２８で記録した集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）とを比較する（Ｓ２９）。Ｓ２９はＳ１７に対応する。制御部１は、集束径δ２（ｘ，ｙ，ｚ）の方が小さいと判断すると（Ｓ２９のＮｏ）、第二の測定手段で測定した値を用いて吸収係数と散乱係数を求める（Ｓ３０）。
【０１２８】
一方、制御部１は、メッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）の方が小さいと判断すると（Ｓ２９のＹｅｓ）、第一の測定手段で測定した値を用いて吸収係数と散乱係数を求める。このように、本実施例では、制御部１は、メッシュのサイズ又はそれに対応する値と超音波集束領域１７の集束径又はそれに対応する値を比較した結果に基づいて第一の測定手段と第二の測定手段の一方を選択する。
【０１２９】
まず、制御部１は第一の測定手段における許容誤差εを設定する（Ｓ３１）。Ｓ３１はＳ２に対応する。次に、制御部１は、Ｓ１０〜Ｓ１３と同様のＳ３２〜Ｓ３５を実行するが、メッシュサイズδ１（ｘ，ｙ，ｚ）はＳ２２で既に見積もられているためにＳ１４〜Ｓ１６は行わない。制御部１は、差ΔＩが許容誤差ε以下であると判断すれば（Ｓ３５のＹｅｓ）、第一の測定手段で測定した値を用いて吸収散乱係数を求める（Ｓ３６）。Ｓ３６はＳ１９に対応している。
【０１３０】
以上のフローを測定位置ごとに繰り返すことになるが、制御部１は一旦Ｓ２９でδ１（ｘ，ｙ，ｚ）がδ２（ｘ，ｙ，ｚ）よりも小さいと判断すれば、その位置よりも被検体１０の内側の被測定領域では第一の測定手段を使用して吸収散乱係数を算出する。これにより、第二の測定を行わないので、図１０に示すように、第一の測定が行われる領域ＭＡ１と第二の測定の測定領域ＭＡ２を分割して解像度の向上と測定時間の短縮の両方を図ることができる。なお、図１０では、簡単のため、図３と同様に、被検体１０が測定容器１５内で広がってマッチング材９がない状態を示している。
【０１３１】
以上のような分割の形態は解像度（測定サイズ）の比較にとどまらない。例えば、第一の測定で被検体１０の内部の吸収係数と散乱係数を求め、精査したい被検部位があれば（腫瘍部位などの異常が認められる病変部位）、第二の測定を使用してもよい。これにより、全体を高解像度で精査するよりも測定時間を短縮することができる。また、第一の測定と第二の測定で測定した２種類の吸収係数と散乱係数から、より精度の高い吸収係数と散乱係数を補間することで求めることも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
測定装置及び測定方法は、マンモグラフィーの分野に適用することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１          制御部
２          信号発生器
３          光源
６          信号処理部
１０        被検体
１７        超音波集束領域
１００      測定装置
【図１】
2010094500.tif 000019
【図２】
2010094500.tif 000020
【図３】
2010094500.tif 000021
【図４】
2010094500.tif 000022
【図５】
2010094500.tif 000023
【図６】
2010094500.tif 000024
【図７】
2010094500.tif 000025
【図８】
2010094500.tif 000026
【図９】
2010094500.tif 000027
【図１０】
2010094500.tif 000028