(57)【要約】      （修正有）【課題】光音響計測において、特定の注目光吸収体とスキャン面とのより正確な位置関係の把握を可能にする。【解決手段】被検体Ｍ内に発生した光音響波の信号を計測する光音響計測装置１０において、超音波振動子２０の両側に配置された複数の光出射部（導光板４４）のうち、一方の側の光出射部（導光板４４）から出射した測定光に起因する被検体Ｍ内の注目血管から生じる光音響信号の強度と、他方の側の光出射部（導光板４４）から出射した測定光に起因する上記注目血管から生じる光音響信号の強度との大小関係を判定する判定手段（すれ量検出手段３３）と、この判定手段により得られた判定結果を使用者に通知する通知手段（表示制御手段３６、通知音発生手段）とを備える。【選択図】図１
2014161428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に発生した光音響波の信号を計測する光音響計測装置において、
音響検出素子の両側に配置された複数の光出射部のうち、一方の側の光出射部から出射した測定光に起因する被検体内の注目光吸収体から生じる光音響信号の強度と、他方の側の光出射部から出射した測定光に起因する前記注目光吸収体から生じる光音響信号の強度との大小関係を判定する判定手段と、
該判定手段により得られた判定結果を使用者に通知する通知手段とを備えることを特徴とする光音響計測装置。
【請求項２】
前記通知手段が、前記判定結果の大小関係の程度に応じて通知態様を変更するものであることを特徴とする請求項１に記載の光音響計測装置。
【請求項３】
前記通知手段が、前記判定結果が表示手段の表示部に表現されるように該表示手段を制御することにより前記判定結果を通知する表示制御手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の光音響計測装置。
【請求項４】
前記表示制御手段が、前記判定結果に応じた標識またはメータ表示を前記表示部に表示させるものであることを特徴とする請求項３に記載の光音響計測装置。
【請求項５】
前記表示制御手段が、前記判定結果に応じた色で前記表示部の全部または一部を表示させるものであることを特徴とする請求項３に記載の光音響計測装置。
【請求項６】
前記表示制御手段が、それぞれの前記光音響信号に基づいて生成された複数の光音響画像を前記表示部に交互に表示させるものであることを特徴とする請求項３に記載の光音響計測装置。
【請求項７】
前記通知手段が、前記判定結果に応じた音を発することにより前記判定結果を通知する通知音発生手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の光音響計測装置。
【請求項８】
さらに、音響検出素子と該音響検出素子の両側に配置された複数の光出射部とを有するプローブを備えることを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載の光音響計測装置。
【請求項９】
前記通知手段が、前記プローブ内に設けられた、前記判定結果に応じた振動を発することにより前記判定結果を通知する振動発生手段であることを特徴とする請求項８に記載の光音響計測装置。
【請求項１０】
前記プローブが、穿刺針の挿通を補助する穿刺アダプタを有することを特徴とする請求項８または９に記載の光音響計測装置。
【請求項１１】
さらに、光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成手段を備えることを特徴とする請求項１から１０いずれか１項に記載の光音響計測装置。
【請求項１２】
さらに、被検体内で反射した反射音響波に基づいて反射音響画像を生成する反射音響画像生成手段を備えることを特徴とする請求項１から１１いずれか１項に記載の光音響計測装置。
【請求項１３】
被検体内に発生した光音響波の信号を計測する光音響計測方法において、
音響検出素子の両側に配置された複数の光出射部のうち、一方の側の光出射部から出射した測定光に起因する被検体内の注目光吸収体から生じる光音響信号の強度と、他方の側の光出射部から出射した測定光に起因する前記注目光吸収体から生じる光音響信号の強度との大小関係を判定し、
得られた判定結果を通知手段によって使用者に通知することを特徴とする光音響計測方法。
【請求項１４】
前記判定結果の大小関係の程度に応じて通知態様を変更することを特徴とする請求項１３に記載の光音響計測方法。
【請求項１５】
前記通知手段としての表示制御手段を用いて、前記判定結果が表示手段の表示部に表現されるように該表示手段を制御することにより、前記判定結果を通知することを特徴とする請求項１３または１４に記載の光音響計測方法。
【請求項１６】
前記判定結果に応じた標識またはメータ表示を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１５に記載の光音響計測方法。
【請求項１７】
前記判定結果に応じた色で前記表示部の全部または一部を表示させることを特徴とする請求項１５に記載の光音響計測方法。
【請求項１８】
それぞれの前記光音響信号に基づいて生成された複数の光音響画像を前記表示部に交互に表示させることを特徴とする請求項１５に記載の光音響計測方法。
【請求項１９】
前記通知手段としての通知音発生手段を用いて、前記判定結果に応じた音を発することにより前記判定結果を通知することを特徴とする請求項１３または１４に記載の光音響計測方法。
【請求項２０】
前記通知手段としてプローブ内に設けられた振動発生手段を用いて、前記判定結果に応じた振動を発することにより前記判定結果を通知することを特徴とする請求項１３または１４に記載の光音響計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内で発生した光音響信号に基づいて被検体内の計測を行う光音響計測装置および光音響計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体の内部の断層画像を取得する方法としては、超音波が被検体内に照射されることにより被検体内で反射した超音波を検出して超音波画像を生成し、被検体内の形態的な断層画像を得る超音波イメージングが知られている。一方、被検体の検査においては形態的な断層画像だけでなく機能的な断層画像を表示する装置の開発も近年進められている。そして、このような装置の一つに光音響分析法を利用した装置がある。この光音響分析法は、所定の波長（例えば、可視光、近赤外光又は中間赤外光の波長帯域）を有するパルス光を被検体に照射し、被検体内の特定物質がこのパルス光のエネルギーを吸収した結果生じる弾性波である光音響波を検出して、その特定物質の濃度を定量的に計測するものである。被検体内の特定物質とは、例えば血液中に含まれるグルコースやヘモグロビンなどである。このように光音響波を検出しその検出信号に基づいて光音響画像を生成する技術は、光音響イメージング（ＰＡＩ：Photoacoustic Imaging）或いは光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Photo Acoustic Tomography）と呼ばれる。
【０００３】
現在このような光音響計測においては、複数の音響検出素子（例えば超音波振動子）からなる振動子アレイと光ファイバ等の光照射部とを有するプローブ（探触子）を用いることが多い（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような従来の計測法では、特定のスキャン面について取得された光音響画像に表された特定の注目組織が必ずしもそのスキャン面上に存在しないという問題が生じ得る。これは、振動子アレイのアレイ方向（複数の超音波振動子が配列した方向）に垂直で検出面に平行な方向（エレベーション方向）に振動子アレイが幅を有することにより、その幅の分だけ光音響波の発生源位置に誤差が含まれてしまうためである。
【０００６】
そして、このような問題は、被検体内にもともと存在する被検体の組織構造を確認する場合のみならず、穿刺針のように被検体内に挿入された光吸収体の位置を確認する場合にも同様の問題が生じうる。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、光音響計測において、特定の注目光吸収体とスキャン面とのより正確な位置関係の把握を可能にする光音響計測装置および光音響計測方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の光音響計測装置は、
被検体内に発生した光音響波の信号を計測する光音響計測装置において、
音響検出素子の両側に配置された複数の光出射部のうち、一方の側の光出射部から出射した測定光に起因する被検体内の注目光吸収体から生じる光音響信号の強度と、他方の側の光出射部から出射した測定光に起因する上記注目光吸収体から生じる光音響信号の強度との大小関係を判定する判定手段と、
この判定手段により得られた判定結果を使用者に通知する通知手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本明細書において「大小関係」は、一方が大きい或いは小さいという関係の他、両者が等しいという関係をも含む意味である。
【００１０】
そして、本発明の光音響計測装置において、通知手段は、上記判定結果の大小関係の程度に応じて通知態様を変更するものであることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の光音響計測装置において、通知手段は、上記判定結果が表示手段の表示部に表現されるように表示手段を制御することにより上記判定結果を通知する表示制御手段であることが好ましい。この場合において、表示制御手段は、上記判定結果に応じた標識またはメータ表示を表示部に表示させるものであることが好ましい。または、表示制御手段は、上記判定結果に応じた色で表示部の全部または一部を表示させるものであってもよいし、それぞれの上記光音響信号に基づいて生成された複数の光音響画像を表示部に交互に表示させるものであってもよい。
【００１２】
また、本発明の光音響計測装置において、通知手段は、上記判定結果に応じた音を発することにより上記判定結果を通知する通知音発生手段であってもよい。
【００１３】
また、本発明の光音響計測装置は、さらに、音響検出素子と音響検出素子の両側に配置された複数の光出射部とを有するプローブを備えることが好ましい。この場合において、通知手段は、プローブ内に設けられた、上記判定結果に応じた振動を発することにより上記判定結果を通知する振動発生手段であってもよい。
【００１４】
また、本発明の光音響計測装置において、プローブは、穿刺針の挿通を補助する穿刺アダプタを有することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の光音響計測装置は、さらに、光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成手段を備えることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の光音響計測装置は、さらに、被検体内で反射した反射音響波に基づいて反射音響画像を生成する反射音響画像生成手段を備えることが好ましい。
【００１７】
本発明の光音響計測方法は、
被検体内に発生した光音響波の信号を計測する光音響計測方法において、
音響検出素子の両側に配置された複数の光出射部のうち、一方の側の光出射部から出射した測定光に起因する被検体内の注目光吸収体から生じる光音響信号の強度と、他方の側の光出射部から出射した測定光に起因する上記注目光吸収体から生じる光音響信号の強度との大小関係を判定し、
得られた判定結果を通知手段によって使用者に通知することを特徴とするものである。
【００１８】
そして、本発明の光音響計測方法において、判定結果の大小関係の程度に応じて通知態様を変更することが好ましい。
【００１９】
また、本発明の光音響計測方法において、通知手段としての表示制御手段を用いて、上記判定結果が表示手段の表示部に表現されるように表示手段を制御することにより、上記判定結果を通知することが好ましい。この場合において、上記判定結果に応じた標識またはメータ表示を表示部に表示させることが好ましい。または、上記判定結果に応じた色で表示部の全部または一部を表示させてもよいし、それぞれの上記光音響信号に基づいて生成された複数の光音響画像を表示部に交互に表示させてもよい。
【００２０】
また、本発明の光音響計測方法において、通知手段としての通知音発生手段を用いて、上記判定結果に応じた音を発することにより上記判定結果を通知してもよく、通知手段としてプローブ内に設けられた振動発生手段を用いて、上記判定結果に応じた振動を発することにより上記判定結果を通知してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の光音響計測装置および光音響計測方法は、音響検出素子の両側に配置された複数の光出射部のうち、一方の側の光出射部から出射した測定光に起因する被検体内の注目光吸収体から生じる光音響信号の強度と、他方の側の光出射部から出射した測定光に起因する上記注目光吸収体から生じる光音響信号の強度との大小関係を判定し、得られた判定結果を使用者に通知することを特徴とする。この大小関係は、その注目光吸収体とそれぞれの側の光出射部との距離に関係しているから、使用者はこの通知により、その注目光吸収体がスキャン面に対してどの方向にあるのかを、従来に比べより正確に知ることができる。この結果、光音響計測において、特定の注目光吸収体とスキャン面とのより正確な位置関係の把握が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態の光音響計測装置の構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態のプローブの構成を示す概略正面図である。
【図３】第１の実施形態のプローブの構成を示す概略側面図である。
【図４】それぞれの側の光出射部から別々に測定光を出射させたときの様子を示す概略図である。
【図５】（ａ）近い側の光出射部から出射した測定光に起因する光音響信号に基づく光音響画像、および（ｂ）遠い側の光出射部から出射した測定光に起因する光音響信号に基づく光音響画像を示す概略図である。
【図６】（ａ）注目組織がスキャン面の前方側にずれていることを示す標識と光音響画像とを表示した表示部、（ｂ）注目組織がスキャン面の後方側にずれていることを示す標識と光音響画像とを表示した表示部、および（ｃ）注目組織がスキャン面上に存在することを示す標識を示す概略図である。
【図７】注目組織とスキャン面との位置関係を示すメータ表示と光音響画像とを表示した表示部を示す概略図である。
【図８】穿刺アダプタを用いて穿刺針を挿入した様子を示す概略図である。
【図９】第２の実施形態の光音響計測装置の構成を示す概略図である。
【図１０】第３の実施形態のプローブの構成を示す概略図である。
【図１１】第４の実施形態の光音響計測装置の構成を示す概略図である。
【図１２】注目組織とスキャン面との位置関係を示すメータ表示と合成画像とを表示した表示部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜異ならせてある。
【００２４】
「第１の実施形態」
まず、本発明の光音響計測装置および光音響計測方法の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の光音響計測装置の構成を示す概略図であり、図２は、第１の実施形態のプローブの構成を示す概略正面図であり、図３は、第１の実施形態のプローブの構成を示す概略側面図である。なお、以下では、光吸収体として被検体（生体）内の組織、特に血管を採用した場合について説明する。
【００２５】
本実施形態の光音響計測装置１０は光音響画像生成機能を有する。具体的には図１に示されるように、光音響計測装置１０は、プローブ（超音波探触子）１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、表示手段１４および入力手段１６を備えている。
【００２６】
＜プローブ＞
プローブ１１は、被検体に向けて超音波を照射したり、被検体Ｍ内を伝搬する音響波を検出したりするものである。すなわち、プローブ１１は、被検体Ｍに対する超音波の照射（送信）、および被検体Ｍから反射して戻って来た反射超音波（反射音響波）の検出（受信）を行うことができる。さらにプローブ１１は、被検体Ｍ内の撮像対象物（例えば血管）がレーザ光を吸収することにより被検体Ｍ内に発生した光音響波の検出も行うことができる。なお本明細書において、「音響波」とは超音波および光音響波を含む意味である。ここで、「超音波」とはプローブにより送信された超音波が被検体Ｍ内の組織の境界面等で反射した弾性波を意味し、「光音響波」とは測定光の照射による光音響効果により被検体Ｍ内に発生した弾性波を意味する。
【００２７】
本実施形態のプローブ１１は、例えば図２および図３に示されるように、振動子アレイ２０、光ファイバ４３および導光板４４を備える。振動子アレイ２０は、例えば一次元または二次元に配列された複数の超音波振動子２０ａ（音響検出素子）から構成される。超音波振動子２０ａは、例えば、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。超音波振動子２０ａは、音響波を受信した場合にその受信信号を電気信号に変換する機能を有している。この電気信号は後述する受信回路２１に出力される。このプローブ１１は、セクタ走査対応、リニア走査対応、コンベックス走査対応等の中から撮像部位に応じて選択される。
【００２８】
光ファイバ４３は、レーザユニット１３からのレーザ光Ｌを導光板４４にまで導く。光ファイバ４３は、特に限定されず、石英ファイバ等の公知のものを使用することができる。
【００２９】
導光板４４は、例えばアクリル板や石英板の表面に特殊な加工を施して、一方の端面から入れた光を他方の端面から均一に面発光させる板である。本発明の光出射部に相当する。図３に示されるように、本実施形態では２つの導光板４４が、振動子アレイ２０を挟んで対向するように、振動子アレイ２０のエレベーション方向の両側に配置されている。なお、一般的にプローブには、エレベーション方向に沿って前方と後方が定義されるため、例えば、複数の導光板４４（光出射部）のうち一方の側に配置された導光板４４ａを「前方側の導光板」、他方の側に配置された導光板４４ｂを「後方側の導光板」とする。光ファイバ４３と導光板４４とは互いに光学的に結合されている。
【００３０】
光ファイバ４３と結合された側の導光板４４の部分は、図２に示されるように、例えばテーパー形状に形成される。これにより、測定光の照射範囲を効率よく広げることができる。さらに、光ファイバ４３と結合される導光板４４の部分は、光エネルギーによる破損を回避するために、ガラス材料で形成されることが好ましい。一方、その他の部分は、例えばアクリル等の樹脂材料で形成される。
【００３１】
光ファイバ４３によって導光されたレーザ光Ｌは、導光板４４に入射した後、反対側の端部から被検体Ｍに照射される。導光板４４は、より広範囲の被検体Ｍをレーザ光Ｌによって照射できるように、その先端部に光を拡散させる機構（散乱粒子を包含する樹脂等）または光の進行方向を振動子アレイ２０側へ向ける機構（光を屈折させるための切り欠き等）を有していてもよい。
【００３２】
プローブ１１を上記のように構成することにより、同じ撮像範囲についての反射音響画像としての超音波画像および光音響画像を精度よく生成することができる。これにより、超音波画像と光音響画像の複雑な位置合わせ処理が不要となる場合もある。
【００３３】
プローブ１１は、穿刺針６０の穿刺をガイドするガイド部４６ａを有する穿刺アダプタ４６を備えることもできる。通常、断層画像を参照しながら行う穿刺は、プローブのスキャン面（振動子アレイの中心を通る断面）を基準に行われる。したがって、本発明は、光音響画像を参照しながら穿刺を行う場合に、特に有用である。
【００３４】
＜レーザユニット＞
レーザユニット１３は、被検体Ｍに照射すべきレーザ光Ｌを測定光として出射する光源である。このレーザ光を被検体Ｍが吸収することにより被検体Ｍ内で光音響波が発生する。レーザユニット１３が出射するレーザ光は、例えば光ファイバ４３などの導光手段を用いてプローブ１１の先端まで導光され、プローブ１１から被検体Ｍに照射される。
【００３５】
例えば本実施形態においてレーザユニット１３は、ＱスイッチアレキサンドライトレーザのようなＱスイッチレーザ４０と、Ｑスイッチレーザ４０から出射したレーザ光Ｌを光ファイバ４３に接続する切換部４２とを有する。切換部４２は、制御手段２９からの指令に応じて、レーザ光Ｌを接続する光ファイバ４３を適宜選択し、レーザ光Ｌを（ｉ）前方側の導光板４４のみへ導光する場合、（ｉｉ）後方側の導光板４４のみへ導光する場合および（ｉｉｉ）両側の導光板４４へ導光する場合で光路を切り換える。上記のような光路の切換は、例えば駆動式の光学要素（ミラーやプリズム）または光スイッチを使用した既存の光スイッチング技術によって実現することができる。レーザユニット１３は、制御手段２９内のトリガ制御回路３０が光トリガ信号を出力すると、フラッシュランプを点灯し、Ｑスイッチレーザを励起する。例えば本実施形態ではレーザユニット１３は、レーザ光として１〜１００ｎｓｅｃのパルス幅を有するパルス光を出力するものであることが好ましい。レーザ光の波長は、計測の対象となる被検体内の物質の光吸収特性によって適宜決定される。生体内のヘモグロビンは、その状態（酸素化ヘモグロビン、脱酸素化ヘモグロビン、メトヘモグロビン等）により光学的な吸収特性が異なるが、一般的には３６０〜１０００ｎｍの光を吸収する。したがって、生体内でのヘモグロビンを計測する場合には、他の生体物質の吸収が比較的少ない６００〜１０００ｎｍの程度とすることが好ましい。また、より生体内での被検体の深部まで届くという観点から、レーザ光の波長は７００〜１０００ｎｍであることが好ましく、特に近赤外波長域（７００〜８５０ｎｍ）であることが好ましい。
【００３６】
なお、レーザユニット１３としては、特定の波長成分又はその成分を含む単色光を発生する半導体レーザ（ＬＤ）、固体レーザ、ガスレーザ等の発光素子を用いることもできる。
【００３７】
＜超音波ユニット＞
超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、データ分離手段２４、光音響データ再構成手段Ａ２５ａおよびＢ２５ｂ、検波手段Ａ２６ａおよびＢ２６ｂ、対数変換手段Ａ２７ａおよびＢ２７ｂ、制御手段２９、データ加算手段３１、光音響画像構築手段３２、ずれ量検出手段３３、注目組織決定手段３４および表示制御手段３６を有する。例えば光音響データ再構成手段Ａ２５ａおよびＢ２５ｂ、検波手段Ａ２６ａおよびＢ２６ｂ、対数変換手段Ａ２７ａおよびＢ２７ｂ、データ加算手段３１並びに光音響画像構築手段３２が、本発明における光音響画像生成手段に相当する。
【００３８】
制御手段２９は、光音響計測装置１０の各部を制御するものであり、本実施形態では例えばトリガ制御回路３０を備える。トリガ制御回路３０は、例えば光音響計測装置の起動の際に、レーザユニット１３に光トリガ信号を送る。これによりレーザユニット１３で、フラッシュランプが点灯し、レーザロッドの励起が開始される。そして、レーザロッドの励起状態は維持され、レーザユニット１３はレーザ光を出力可能な状態となる。
【００３９】
そして、制御手段２９は、その後トリガ制御回路３０からレーザユニット１３へＱｓｗトリガ信号を送信する。つまり、制御手段２９は、このＱｓｗトリガ信号によってレーザユニット１３からのレーザ光の出力タイミングを制御している。例えば、制御手段２９は、プローブ１１に設けられた所定のスイッチが押された時に、Ｑｓｗトリガ信号の送信を開始するように構成することができる。このように構成すれば、スイッチが押された時のプローブ１１の位置をプローブ走査の開始地点として取り扱うことができる。さらに次に当該スイッチが押された時にＱｓｗトリガ信号の送信を終了するように構成すれば、その時のプローブ１１の位置をプローブ走査の終了地点として取り扱うことができる。また本実施形態では、制御手段２９は、Ｑｓｗトリガ信号の送信と同時にサンプリングトリガ信号をＡＤ変換手段２２に送信する。サンプリングトリガ信号は、ＡＤ変換手段２２における光音響信号のサンプリングの開始タイミングの合図となる。このように、サンプリングトリガ信号を使用することにより、レーザ光の出力と同期して光音響信号をサンプリングすることが可能となる。
【００４０】
受信回路２１は、プローブ１１で検出された光音響信号を受信する。受信回路２１で受信された光音響信号はＡＤ変換手段２２に送信される。
【００４１】
ＡＤ変換手段２２は、サンプリング手段であり、受信回路２１が受信した光音響信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。例えば、ＡＤ変換手段２２は、サンプリング制御部およびＡＤ変換器を有する。受信回路２１によって受信された受信信号は、ＡＤ変換器によってデジタル化されたサンプリング信号に変換される。ＡＤ変換器は、サンプリング制御部によって制御されており、サンプリング制御部がサンプリングトリガ信号を受信したときに、サンプリングを行うように構成されている。ＡＤ変換手段２２は、例えば外部から入力する所定周波数のＡＤクロック信号に基づいて、所定のサンプリング周期で受信信号をサンプリングする。
【００４２】
受信メモリ２３は、ＡＤ変換手段２２でサンプリングされた光音響信号（つまり上記サンプリング信号）を記憶する。そして、受信メモリ２３は、プローブ１１によって検出された光音響信号をデータ分離手段２４に出力する。
【００４３】
データ分離手段２４は、前方側の導光板４４から出射したレーザ光に起因する光音響信号のデータ（第１の光音響信号データ）を光音響データ再構成手段Ａに送信し、後方側の導光板４４から出射したレーザ光に起因する光音響信号データ（第２の光音響信号データ）を光音響データ再構成手段Ｂに送信する。
【００４４】
光音響データ再構成手段Ａ２５ａは、データ分離手段２４から受信した第１の光音響信号データを再構成して、撮像範囲内の各ラインについての信号データを生成する。具体的には光音響データ再構成手段Ａ２５ａは、各超音波振動子２０ａの位置に応じた遅延時間で各超音波振動子２０ａから信号データを加算し、１ライン分の信号データを生成する（遅延加算法）。光音響データ再構成手段Ａ２５ａは、遅延加算法に代えて、ＣＢＰ法（Circular Back Projection）により再構成を行ってもよい。あるいは光音響データ再構成手段Ａ２５ａは、ハフ変換法又はフーリエ変換法を用いて再構成を行ってもよい。再構成された信号データは検波手段２６ａに送信される。一方、光音響データ再構成手段Ｂ２５ｂは、データ分離手段２４から受信した第２の光音響信号データを再構成して、撮像範囲内の各ラインについての信号データを生成する。再構成された信号データは検波手段２６ｂに送信される。その他の信号処理については、光音響データ再構成手段Ａ２５ａと同様である。
【００４５】
検波手段Ａ２６ａおよびＢ２６ｂはそれぞれ、検波を行って、再構成された信号データから光音響信号を抽出する。そして、検波手段２６ａおよび２６ｂは、検波された信号データを光音響画像生成用に対数変換手段Ａ２７ａまたはＢ２７ｂへ、ずれ量検出用にずれ量検出手段３３へ送信する。
【００４６】
対数変換手段Ａ２７ａまたはＢ２７ｂは、検波された信号データを対数変換する。対数変換された信号データはデータ加算手段３１へ送信される。データ加算手段３１は、対数変換された２つの信号データを加算し、１つの光音響信号データを生成し、そのデータを光音響画像構築手段３２へ送信する。光音響画像構築手段３２は、データ加算手段３１で生成された光音響信号データの時間軸を深さ軸に対応させて光音響画像データを生成する。光音響画像データは、表示制御手段３６へ送信される。
【００４７】
一方、ずれ量検出手段３３は、検波手段Ａ２６ａから受信した信号データのうち注目組織（つまり注目光吸収体）に起因する部分の強度（第１の強度）と検波手段Ｂ２６ｂから受信した信号データのうち注目組織に起因する部分の強度（第２の強度）とを対比して、その大小関係を判定する。すなわち、ずれ量検出手段３３は本発明における判定手段に相当する。その判定方法は、例えば第１の強度と第２の強度の比を取ったり差を取ったりすることにより行うことができる。信号データのうち「注目組織に起因する部分」は、注目組織の位置情報に基づいて抽出することができる。注目組織の位置情報は、注目組織決定手段３４によって与えられる。注目組織決定手段３４は、例えば、事前に或いは現に生成した光音響画像に現わされた組織の中から所定の条件に従い自動で注目組織を設定し、その設定された注目組織の位置情報を自動で取得する。ここで、例えば入力手段１６を用いて自動で設定された注目組織を手動で変更できるようにしてもよいし、注目組織の設定自体を入力手段１６を用いて行えるようにしてもよい。注目組織に起因する部分の「強度」は、例えば信号データのうち注目組織に起因する部分の平均値、最大値、最頻値または中央値等の代表値とする。
【００４８】
この大小関係に基づき、注目組織がスキャン面に対して前方にずれているのか或いは後方にずれているのかを把握することができる。なお、注目組織（または注目光吸収体）は、光吸収特性のある組織（または光吸収体）のうち、スキャン面に対する位置関係を把握する対象の組織（または光吸収体）である。このような組織としては、例えば血管やリンパ節が挙げられる。
【００４９】
具体的には以下の通りである。例えば注目組織が血管６５である場合を考える。図４ａは、前方側の導光板４４ａのみからレーザ光Ｌ１を出射させたときの様子を示す概略図であり、図４ｂは、後方側の導光板４４ｂのみからレーザ光Ｌ２を出射させたときの様子を示す概略図である。注目血管６５がスキャン面Ｓから前方にずれている場合には、導光板４４ａおよび注目血管６５間の距離が、導光板４４ｂおよび注目血管６５間の距離よりも短くなる。したがって、光や音響波の強度はその伝搬距離に依存するから、図４ａの場合に振動子アレイ２０で検出される注目血管６５からの光音響信号の強度は、図４ｂの場合におけるものよりも大きくなる。仮に、それぞれの光音響信号から光音響画像を生成すると、例えば図５のようになる。図５ａは、前方側の導光板４４ａから出射したレーザ光に起因する光音響信号に基づく光音響画像６６ａを示す概略図であり、図５ｂは、後方側の導光板４４ｂから出射したレーザ光に起因する光音響信号に基づく光音響画像６６ｂを示す概略図である。図５ｂでは、信号強度が弱い分、光音響画像６６ｂ中の血管６５ｂは、光音響画像６６ａ中の血管６５ａよりも薄くなる。
【００５０】
このように、上記大小関係は、注目血管のスキャン面に対するずれと相関を有するから、上記大小関係を知ることにより注目血管のスキャン面に対するずれを把握することが可能となる。さらに、注目血管がスキャン面から離れれば離れるほど両距離の差は広がるため、上記大小関係の程度まで検出すれば、注目血管のスキャン面からのずれ量を検出することも可能となる。そして、ずれ量検出手段３３で取得された上記大小関係の判定結果は、表示制御手段３６へ送信される。
【００５１】
表示制御手段３６は、表示内容を表示手段１４の表示部に表示させる。例えば、表示制御手段３６は、光音響画像構築手段３２により生成された光音響画像データに基づいて、光音響画像を表示手段１４の表示部に表示させる。また、表示制御手段３６は、上記判定結果に基づいて、当該判定結果がその表示部に表現されるように表示手段を制御する。つまり、本実施形態において、表示制御手段３６が、本発明の通知手段に相当する。例えば、図６は、矢印によってその判定結果が表現される様子を示す。具体的には、図６ａは、血管６５を現わした光音響画像６８と上向きの矢印６９ａが表示部６７に表示され、この矢印６９ａによって例えば注目血管６５がスキャン面に対して前方側にずれていることを表現して、上記判定結果を通知している。この場合に注目血管６５の位置をスキャン面上に合わせるためには、プローブを前方に移動させればよい。一方、図６ｂは、光音響画像６８と下向きの矢印６９ｂが表示部６７に表示され、この矢印６９ｂによって例えば注目血管６５がスキャン面に対して後方側にずれていることを表現して、上記判定結果を通知している。この場合に注目血管６５の位置をスキャン面上に合わせるためには、プローブを後方に移動させればよい。
【００５２】
このように、本装置の使用者（装置の実際の操作者の他、計測の補助者等、その近傍に存在する者を含む。）は、矢印の方向に基づいて注目血管６５とスキャン面とのより正確な位置関係の把握が可能となり、その結果プローブ１１を前後させることにより注目血管６５の位置をスキャン面上に合わせることが容易となる。注目血管６５の位置がスキャン面上に到達した場合には、例えば図６ｃに示されるように、注目血管がスキャン面上に存在することを示す標識が表示される。これにより、本装置の使用者は、注目血管６５の位置がスキャン面上に到達したことを容易に知ることができる。なお、判定結果を通知するための表示物としては、上記の矢印に限らず、その他の図形、文字もしくは記号又はこれらの組合せ等の標識を採用することができる。また、標識に限らず、図７に示されるように、例えば目盛り７０ａとインジケータ７０ｂとからなるメータ表示７０を採用することもできる。この場合において、注目血管６５の位置がスキャン面上に到達したときには、インジケータ７０ｂは、目盛り７０ａの基準点７０ｃに来るように設定されている。
【００５３】
ここで、通知手段としての表示制御手段３６は、上記判定結果の大小関係の程度に応じて判定結果の通知態様を変更するものであることが好ましい。上記の図６ｃおよび図７もその一例であるが、他には、大小関係の程度に応じて上記標識の大きさ、色または形状が変化する態様が考えられる。
【００５４】
または、表示制御手段３６は、上記判定結果に応じた色で表示部の全部または一部を表示させるものとすることができる。例えば、注目組織がスキャン面に対して前方側にずれている場合には、画面全体またはその一部を赤系統の配色にし、注目組織がスキャン面に対して後方側にずれている場合には、画面全体またはその一部を青系統の配色にするような態様が考えられる。このような態様によれば、画面（表示部）の色によって、上記判定結果を使用者に通知することができる。この場合において、上記判定結果の大小関係の程度に応じて判定結果の通知態様を変更する態様の例としては、画面の配色の明度や色相を上記判定結果の大小関係の程度に応じて変化させることが挙げられる。さらに、表示制御手段３６は、それぞれの上記光音響信号に基づいて生成された複数の光音響画像を表示部に交互に表示させるものとすることもできる。例えば、図５ａおよびｂそれぞれの光音響画像を交互に画面に表示する態様が考えられる。このような態様によれば、画素値（信号強度）の異なる画像が交互に表示されるため、注目組織の位置がスキャン面からずれているときは注目組織の画像領域は点滅状態となるため、この点滅によって上記判定結果を使用者に通知することができる。この場合にも、注目組織の位置がスキャン面からずれているほど画素値の差が大きいため、上記判定結果の大小関係の程度に応じて判定結果の通知態様が変化することになる。
【００５５】
以下、本発明の作用効果を説明する。一般的に、超音波振動子のような音響検出素子で音響波を検出する際には、音響検出素子の幅（例えば図３における左右方向の長さ）の分だけ、音響波の検出範囲Ｒに幅が存在することになる。したがって、例えば図３に示されるように、振動子アレイによって規定される特定のスキャン面について取得された光音響画像に表された特定の注目組織（本実施形態では血管６５）であっても、実際にはそのスキャン面Ｓ上に存在しないという場合があり得る。このような場合、例えば光音響画像を参照しながら（つまり、スキャン面Ｓを基準にしながら）穿刺針６０を注目組織に向けて挿入しても、穿刺針６０で注目組織を捉えることができないこととなる。そこで、例えば穿刺を行う場合には、穿刺の対象となる特定の注目組織とスキャン面とのより正確な位置関係の把握が必要となる。
【００５６】
そして、本発明によれば上記要望に応えることができる。本実施形態の光音響計測装置および光音響計測方法は、音響検出素子の両側に配置された複数の光出射部のうち、一方の側の光出射部から出射した測定光に起因する被検体内の注目組織から生じる光音響信号の強度と、他方の側の光出射部から出射した測定光に起因する上記注目組織から生じる光音響信号の強度との大小関係を判定し、得られた判定結果を使用者に通知することを特徴とする。この大小関係は、前述したように、その注目組織とそれぞれの側の光出射部との距離に関係しているから、使用者はこの通知により、その注目組織がスキャン面に対してどの方向にあるのかを、従来に比べより正確に知ることができる。この結果、光音響計測において、特定の注目組織とスキャン面とのより正確な位置関係の把握が可能となり、プローブの位置調整が容易となる。そして、使用者は、プローブの位置を調整した後、穿刺作業を行えば、注目組織に対してより正確な穿刺が可能となる。
【００５７】
なお、上記の説明では、第１および第２の光音響信号データの加算により光音響画像を生成する場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、光音響画像は、両側の導光板４４から出射したレーザ光に起因する光音響信号（第３の光音響信号データ）に基づいて生成してもよい。この場合には、片側のみの照射によって得られた第１および第２の光音響信号データは大小関係の判定にのみ使用され、両側の照射によって得られた第３の光音響信号データは光音響画像の生成にのみ使用されることになる。
【００５８】
また、上記の説明では、検波後かつ対数変換前の信号データに基づいて光音響信号の大小関係を判定する場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、検波前の生データや対数変換後の信号データに基づいて光音響信号の大小関係を判定することも可能である。
【００５９】
また、上記の説明では、光吸収体として被検体（生体）内の組織を採用した場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、光を吸収する性質を有する材料（例えば金属、ステンレスおよびプラスチック等）から製造された器具（例えば穿刺針やステント等）の位置を確認したい場合にも、本発明を適用することができる。
【００６０】
「第２の実施形態」
次に、本発明の光音響計測装置および光音響計測方法の第２の実施形態について説明する。図９は、第２の実施形態の光音響計測装置の構成を示す概略図である。本実施形態は、通知手段が通知音発生手段である点で、第１の実施形態と異なる。したがって、第１の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
【００６１】
本実施形態の光音響計測装置１０は、図９に示されるように、プローブ１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、表示手段１４および入力手段１６を備えている。また、超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、データ分離手段２４、光音響データ再構成手段Ａ２５ａおよびＢ２５ｂ、検波手段Ａ２６ａおよびＢ２６ｂ、対数変換手段Ａ２７ａおよびＢ２７ｂ、制御手段２９、データ加算手段３１、光音響画像構築手段３２、ずれ量検出手段３３、注目組織決定手段３４、通知音発生手段３５および表示制御手段３６を有する。
【００６２】
本実施形態では、ずれ量検出手段３３で取得された上記大小関係の判定結果が、通知音発生手段３５へ送信される。通知音発生手段３５は、上記判定結果に応じた音を発することにより判定結果を通知するものである。例えば、スキャン面に対する注目組織の位置に応じて音の高さ、大きさまたはメロディを変えるような態様が考えられる。この場合において、上記判定結果の大小関係の程度に応じて判定結果の通知態様を変更する態様の例としては、音の高さ、大きさまたは発生周期をその程度に応じて連続的に変化させることが挙げられる。
【００６３】
以上のように、本実施形態の光音響計測装置および光音響計測方法は、上記大小関係を判定し、得られた判定結果を通知音発生手段によって使用者に通知することを特徴とする。したがって、本実施形態でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６４】
なお、本実施形態では、表示制御手段３６は、通知手段として機能する必要はないが、通知音発生手段３５と共に通知手段として機能してもよい。
【００６５】
「第３の実施形態」
次に、本発明の光音響計測装置および光音響計測方法の第３の実施形態について説明する。図１０は、第３の実施形態のプローブの構成を示す概略図である。本実施形態は、通知手段が振動発生手段である点で、第１の実施形態と異なる。したがって、第１の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
【００６６】
本実施形態の光音響計測装置は、図１に示されるように、プローブ１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、表示手段１４および入力手段１６を備えている。また、プローブ１１は、プローブ筺体４５内に２つの振動モータ４７ａおよび４７ｂを有する。一方の振動モータ４７ａは筺体４５内の前方側に設けられ、他方の振動モータ４７ｂはその後方に設けられている。
【００６７】
本実施形態では、ずれ量検出手段３３で取得された上記大小関係の判定結果が、例えば制御手段２９へ送信される。制御手段２９と振動モータ４７ａおよび４７ｂとは接続されており、制御手段２９が上記判定結果に応じて振動モータ４７ａおよび４７ｂの両方またはその一方を振動させる。つまり、本実施形態において、制御手段２９と振動モータ４７ａおよび４７ｂとが、本発明における振動発生手段に相当する。振動発生手段は、上記判定結果に応じた振動を発することにより判定結果を通知するものである。例えば、図１０に示されるように、注目組織がスキャン面に対して前方側にずれている場合には、制御手段２９が振動モータ４７ａを駆動させて前方側に振動４８を発生させ（図１０ａ）、注目組織がスキャン面に対して後方側にずれている場合には、制御手段２９が振動モータ４７ｂを駆動させて後方側に振動４８を発生させる（図１０ｂ）ような態様が考えられる。この場合において、上記判定結果の大小関係の程度に応じて判定結果の通知態様を変更する態様の例としては、振動の大きさまたは発生周期をその程度に応じて連続的に変化させることが挙げられる。
【００６８】
以上のように、本実施形態の光音響計測装置および光音響計測方法は、上記大小関係を判定し、得られた判定結果を振動発生手段によって使用者に通知することを特徴とする。したがって、本実施形態でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６９】
なお、本実施形態では、表示制御手段３６は、通知手段として機能する必要はないが、振動発生手段と共に通知手段として機能してもよい。
【００７０】
「第４の実施形態」
次に、本発明の光音響計測装置および光音響計測方法の第４の実施形態について説明する。図１１は、第４の実施形態の光音響計測装置の構成を示す概略図である。本実施形態は、超音波画像生成機能も有する点で、第１の実施形態と異なる。したがって、第１の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
【００７１】
本実施形態の光音響計測装置１０は、図１１に示されるように、プローブ１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、表示手段１４および入力手段１６を備えている。また、超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、データ分離手段２４、光音響データ再構成手段Ａ２５ａおよびＢ２５ｂ、検波手段Ａ２６ａおよびＢ２６ｂ、対数変換手段Ａ２７ａおよびＢ２７ｂ、制御手段２９、データ加算手段３１、光音響画像構築手段３２、ずれ量検出手段３３、注目組織決定手段３４および表示制御手段３６、並びに超音波データ再構成手段２５ｃ、検波・対数変換手段２６ｃ、超音波画像構築手段３９、画像合成手段３８および送信制御回路５０を有する。超音波データ再構成手段２５ｃ、検波・対数変換手段２６ｃおよび超音波画像構築手段３９が、本発明における反射音響画像生成手段に相当する。
【００７２】
本実施形態では、プローブ１１は、光音響信号の検出に加えて、被検体に対する超音波の出力（送信）、及び送信した超音波に対する被検体からの反射超音波（反射音響波）の検出（受信）を行う。超音波の送受信を行う音響検出素子としては、前述した検出素子アレイ２０を使用してもよいし、超音波の送受信用に別途プローブ１１中に設けられた新たな検出素子アレイを使用してもよい。また、超音波の送受信は分離してもよい。例えばプローブ１１とは異なる位置から超音波の送信を行い、その送信された超音波に対する反射超音波をプローブ１１で受信してもよい。
【００７３】
トリガ制御回路３０は、超音波画像（反射音響画像）の生成時は、送信制御回路５０に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送る。送信制御回路５０は、このトリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。プローブ１１は、超音波の送信後、被検体からの反射超音波を検出する。
【００７４】
プローブ１１が検出した反射超音波は、受信回路２１を介してＡＤ変換手段２２に入力される。トリガ制御回路３０は、超音波送信のタイミングに合わせてＡＤ変換手段２２にサンプリグトリガ信号を送り、反射超音波のサンプリングを開始させる。ＡＤ変換手段２２は、反射超音波のサンプリング信号を受信メモリ２３に格納する。光音響信号のサンプリングと、反射超音波のサンプリングとは、どちらを先に行ってもよい。
【００７５】
データ分離手段２４は、受信メモリ２３に格納された光音響信号のサンプリング信号と反射超音波のサンプリング信号とを分離する。データ分離手段２４は、第１の光音響信号データを光音響データ再構成手段Ａ２５ａに送信し、第２の光音響信号データを光音響データ再構成手段Ｂ２５ｂに送信し、反射超音波の信号データを超音波データ再構成手段２５ｃに送信する。
【００７６】
超音波データ再構成手段２５ｃは、プローブ１１の複数の音響検出素子で検出された反射超音波（そのサンプリング信号）に基づいて、超音波画像の各ラインのデータを生成する。各ラインのデータの生成には、光音響データ再構成手段における各ラインのデータの生成と同様に、遅延加算法などを用いることができる。検波・対数変換手段２６ｃは、超音波データ再構成手段２５ｃが出力する各ラインのデータの包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。
【００７７】
超音波画像構築手段３９は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、超音波画像を生成する。
【００７８】
画像合成手段３８は、例えば光音響画像と超音波画像とを合成する（図１２）。画像合成手段３８は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行う。合成された画像は、表示制御手段３６へ出力され、表示手段１４に表示される。画像合成を行わずに、表示手段１４に、光音響画像と超音波画像とを並べて表示し、或いは光音響画像と超音波画像とを切り替えて表示することも可能である。
【００７９】
以上のように、本実施形態の光音響計測装置および光音響計測方法は、光音響画像に加えて超音波画像を生成することを特徴とする。したがって、超音波画像を参照することで、光音響画像では画像化することができない部分を観察することができるという効果も得られる（図１２）。
【符号の説明】
【００８０】
１０   光音響計測装置
１１   プローブ
１２   超音波ユニット
１３   レーザユニット
１４   表示手段
１６   入力手段
２０   振動子アレイ
２０ａ 超音波振動子
４０   スイッチレーザ
４２   切換部
４３   光ファイバ
４４   導光板
４５   筺体
４６   穿刺アダプタ
４６ａ ガイド部
４７ａ 振動モータ
４７ｂ 振動モータ
４８   振動
５０   送信制御回路
６０   穿刺針
６５   血管
２５ａ 光音響データ再構成手段Ａ
２５ｂ 光音響データ再構成手段Ｂ
Ｌ     レーザ光
Ｍ     被検体
Ｒ     検出範囲
Ｓ     スキャン面
【図１】
2014161428.tif 000003
【図２】
2014161428.tif 000004
【図３】
2014161428.tif 000005
【図４】
2014161428.tif 000006
【図５】
2014161428.tif 000007
【図６】
2014161428.tif 000008
【図７】
2014161428.tif 000009
【図８】
2014161428.tif 000010
【図９】
2014161428.tif 000011
【図１０】
2014161428.tif 000012
【図１１】
2014161428.tif 000013
【図１２】
2014161428.tif 000014