(57)【要約】【課題】光音響画像において、被検体に注入された液体の浸潤範囲を視覚化する。【解決手段】光吸収性を有する液体が被検体に穿刺された針を通して被検体内に注入され、かつ被検体に対して光が出射された後に、光出射に起因して被検体内で発生した光音響波を検出する。光音響画像生成手段は、検出された光音響波に基づいて光音響画像を生成する。浸潤範囲画像生成手段は、光音響画像に基づいて、液体の浸潤範囲を示す浸潤範囲画像を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光吸収性を有する液体が被検体に穿刺された針を通して被検体内に注入されかつ被検体に対して光が出射された後に該光出射に起因して被検体内で発生した光音響波の検出信号である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と、
前記光音響画像に基づいて、前記液体の浸潤範囲を示す浸潤範囲画像を生成する浸潤範囲画像生成手段とを備えたことを特徴とする光音響画像生成装置。
【請求項２】
前記浸潤範囲画像生成手段が、前記液体の注入後の複数の時刻に対応した複数の光音響画像の経時的な変化に基づいて前記浸潤範囲画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の光音響画像生成装置。
【請求項３】
前記浸潤範囲画像生成手段が、前記複数の光音響画像間の差分画像を生成することを特徴とする請求項２に記載の光音響画像生成装置。
【請求項４】
前記浸潤範囲画像生成手段が、前記差分画像から、光音響波が発生した部分と発生していない部分との境界を抽出し、該抽出した境界を示す画像を前記浸潤範囲画像として生成することを特徴とする請求項３に記載の光音響画像生成装置。
【請求項５】
前記浸潤範囲画像生成手段が、前記針の先端位置を含む範囲で前記光音響波が発生した部分を検索し、前記光音響波が発生した部分と発生していない部分との境界を示す画像を前記浸潤範囲画像として生成することを特徴とする請求項１に記載の光音響画像生成装置。
【請求項６】
前記浸潤範囲画像生成手段が、前記境界の内部を塗りつぶすことを特徴とする請求項４又は５に記載の光音響画像生成装置。
【請求項７】
前記光音響画像と前記浸潤範囲画像とを合成し、表示画面上に表示させる画像合成手段を更に備えたことを特徴とする請求項１から６何れか１項に記載の光音響画像生成装置。
【請求項８】
被検体に向けて送信された音響波に対する反射音響波に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成手段を更に備え、
前記画像合成手段が、前記光音響画像に代えて、又は前記光音響画像に加えて、前記反射音響波画像を前記浸潤範囲画像に合成することを特徴とする請求項７に記載の光音響画像生成装置。
【請求項９】
前記画像合成手段が、前記浸潤範囲画像に、前記超音波画像及び前記光音響画像の少なくとも一方とは異なる色を割り当てて画像合成を行うことを特徴とする請求項８に記載の光音響画像生成装置。
【請求項１０】
前記液体が麻酔薬を含むことを特徴とする請求項１から９何れか１項に記載の光音響画像生成装置。
【請求項１１】
光吸収性を有する液体が被検体に穿刺された針を通して被検体内に注入されかつ被検体に対して光が出射された後に該光出射に起因して被検体内で発生した光音響波の検出信号である光音響信号に基づいて光音響画像を生成するステップと、
前記光音響画像に基づいて、前記液体の浸潤範囲を示す浸潤範囲画像を生成するステップとを有することを特徴とする光音響画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射に起因して生じた光音響波に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能な超音波探触子を用いる。超音波探触子から被検体（生体）に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。超音波探触子でその反射音波を受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。
【０００３】
また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、レーザパルスなどのパルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波（光音響波）が発生する。この光音響波を超音波プローブなどで検出し、検出信号に基づいて光音響画像を構成することで、光音響波に基づく生体内の可視化が可能である。
【０００４】
ここで、特許文献１には、光を吸収して光音響波を発生する造影剤を用いた光音響画像の生成が記載されている。造影剤には、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）や金ナノ微粒子などが用いられる。生体内への造影剤の導入後、光照射を行い、その光照射に起因して発生した光音響波を検出し、検出された光音響波に基づいて、被検体の吸収係数分布を表す光音響画像を生成する。特許文献１では、生体内に導入された造影剤集積場所及び濃度分布などを画像化することができる。生成された光音響画像は、悪性腫瘍の診断やアルツハイマー病や頚動脈プラークなどの診断に利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２０１０／０２４２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、麻酔薬などの浸透性を有する液体を被検体に注入するときに、液体がどの範囲まで浸潤しているかを画像で確認できると、便利であると考えられる。医師などは、例えば麻酔薬が所望の範囲にまで浸潤したことを確認した後に、次の処置を開始することができる。しかしながら、これまで、光音響画像を用いて液体の浸潤範囲を画像化して提供することは行われていなかった。特許文献１では、生体内に導入された造影剤集積場所及び濃度分布を画像化しており、特許文献１は注入された液体の広がりを視覚的に提供するものではない。
【０００７】
本発明は、上記に鑑み、光音響画像を用いて被検体に注入された液体の浸潤範囲を視覚化できる光音響画像生成装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、光吸収性を有する液体が被検体に穿刺された針を通して被検体内に注入されかつ被検体に対して光が出射された後にその光出射に起因して被検体内で発生した光音響波の検出信号である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と、光音響画像に基づいて、注入された液体の浸潤範囲を示す浸潤範囲画像を生成する浸潤範囲画像生成手段とを備えたことを特徴とする光音響画像生成装置を提供する。
【０００９】
本発明では、浸潤範囲画像生成手段が、液体の注入後の複数の時刻に対応した複数の光音響画像の経時的な変化に基づいて浸潤範囲画像を生成することが好ましい。
【００１０】
上記において、浸潤範囲画像生成手段が、複数の光音響画像間の差分画像を生成することとしてもよい。この場合、浸潤範囲画像生成手段が、差分画像から、光音響波が発生した部分と発生していない部分との境界を抽出し、抽出した境界を示す画像を浸潤範囲画像として生成することとしてもよい。
【００１１】
上記に代えて、浸潤範囲画像生成手段は、被検体に注入された針の先端位置を含む範囲で光音響波が発生した部分を検索し、光音響波が発生した部分と発生していない部分との境界を示す画像を浸潤範囲画像として生成することとしてもよい。
【００１２】
浸潤範囲画像生成手段が、抽出した境界の内部を塗りつぶしてもよい。
【００１３】
本発明の光音響画像生成装置では、光音響画像と浸潤範囲画像とを合成し、表示画面上に表示させる画像合成手段を更に備える構成を採用できる。
【００１４】
被検体に向けて送信された音響波に対する反射音響波に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成手段を更に備える構成とし、画像合成手段が、光音響画像に代えて、又は光音響画像に加えて、反射音響波画像を浸潤範囲画像に合成することとしてもよい。
【００１５】
画像合成手段は、浸潤範囲画像に、超音波画像及び前記光音響画像の少なくとも一方とは異なる色を割り当てて画像合成を行ってもよい。
【００１６】
液体が麻酔薬を含んでいてもよい。
【００１７】
本発明は、また、光吸収性を有する液体が被検体に穿刺された針を通して被検体内に注入されかつ被検体に対して光が出射された後に光出射に起因して被検体内で発生した光音響波の検出信号である光音響信号に基づいて光音響画像を生成するステップと、光音響画像に基づいて、液体の浸潤範囲を示す浸潤範囲画像を生成するステップとを有することを特徴とする光音響画像生成方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、光吸収性を有する液体が被検体に穿刺された針を通して被検体内に注入され、かつ被検体に対して光が出射された後に光出射に起因して被検体内で発生した光音響波を検出する。検出された光音響波の検出信号である光音響信号に基づいて光音響画像を生成し、光音響画像に基づいて、被検体内に注入された液体の浸潤範囲を示す浸潤範囲画像を生成する。医師などは、浸潤範囲画像を観察することで、時間経過と共に浸潤範囲が広がっていく液体がどこまで浸潤したかを確認することができ、注入された液体が所望の箇所まで浸潤したか否かを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の光音響画像生成システムを示すブロック図。
【図２】超音波画像と光音響画像の合成画像を示す図。
【図３】液体の注入に使用される注射器を示す図。
【図４】光音響画像生成システムの動作手順を示すフローチャート。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、液体の注入後に生成される光音響画像を示す図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、前後の時刻の光音響画像の差分画像を示す図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、差分画像から抽出された境界を示す図。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、超音波画像と光音響画像と浸潤範囲画像とを合成した合成画像を示す図。
【図９】光音響画像における液体の探索範囲を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の光音響画像生成システムを示す。光音響画像生成システム１０は、超音波探触子（プローブ）１１と、超音波ユニット１２と、レーザ光源ユニット１３とを備える。なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。
【００２１】
レーザ光源ユニット１３は、被検体に照射する光を出射する光源である。レーザ光源ユニット１３は、例えばＱスイッチ固体レーザとして構成され、パルスレーザ光を出射する。レーザ光源ユニット１３から出射したパルスレーザ光は、例えば光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ１１まで導光され、プローブ１１から被検体に向けて照射される。パルスレーザ光の照射位置は特に限定されず、プローブ１１以外の場所からパルスレーザ光の照射を行ってもよい。
【００２２】
被検体には、被検体に穿刺された針を通して、光吸収性を有する液体が注入される。被検体に対する液体の注入後、レーザ光源ユニット１３からのパルスレーザ光が被検体に照射される。被検体内では、光吸収体が照射されたパルスレーザ光のエネルギーを吸収することで超音波（光音響波）が生じる。
【００２３】
プローブ１１は、被検体内からの音響波の検出、及び、被検体への音響波（超音波）の送信を行う。プローブ１１は、例えば一次元的に配列された複数の超音波検出器素子（超音波振動子）を有し、その一次元配列された超音波振動子から超音波を送信する。また、一次元配列された超音波振動子により、被検体内からの音響波を検出する。プローブ１１が検出する音響波は、被検体への光照射に起因して被検体内で発生した光音響波と、被検体に向けて送信された超音波に対する反射超音波（反射音響波）とを含む。超音波の送信と検出とは、必ずしも単一のプローブで行われる必要はなく、超音波の送信と検出とを分離し、別個のプローブで行うこととしてもよい。
【００２４】
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、光音響画像再構成手段２５、検波・対数変換手段２６、光音響画像構築手段２７、差分画像生成手段２８、境界検出手段２９、超音波画像再構成手段３０、検波・対数変換手段３１、超音波画像構築手段３２、画像合成手段３３、トリガ制御回路３５、送信制御回路３６、及び制御手段３７を有する。超音波ユニット１２は、光音響画像生成装置を構成する。
【００２５】
受信回路２１は、プローブ１１が検出した光音響波の検出信号（光音響信号）及び反射超音波の検出信号（反射超音波信号）を受信する。ＡＤ変換手段２２は検出手段であり、受信回路２１が受信した光音響信号及び反射超音波信号をサンプリングし、デジタルデータに変換する。ＡＤ変換手段２２は、ＡＤクロック信号に同期して、所定のサンプリング周期で信号のサンプリングを行う。ＡＤ変換手段２２は、サンプリングした光音響信号及び反射超音波信号を受信メモリ２３に格納する。
【００２６】
データ分離手段２４は、光音響信号と反射超音波信号とを分離する。データ分離手段２４は、受信メモリ２３から光音響信号を読み出し、光音響画像再構成手段２５に渡す。また、データ分離手段２４は、受信メモリ２３から反射超音波信号を読み出し、超音波画像再構成手段３０に渡す。
【００２７】
光音響画像再構成手段２５は、受け取った光音響信号を例えば遅延加算法により再構成し、光音響画像の各ラインのデータを生成する。光音響画像再構成手段２５は、例えばプローブ１１の６４個の超音波振動子からのデータを、超音波振動子の位置に応じた遅延時間で加算し、１ライン分のデータを生成する。再構成の手法は特に問わず、フーリエ変換法（ＦＴＡ法）により画像再構成を行うこととしてもよい。再構成された光音響信号は光音響画像とみなすことができる。
【００２８】
検波・対数変換手段２６は、再構成された光音響信号の包絡線を生成し、次いでその包絡線を対数変換してダイナミックレンジを広げる。光音響画像構築手段２７は、検波・対数変換処理後の光音響信号に基づいて、光吸収体の分布画像である光音響画像を生成する。光音響画像再構成手段２５、検波・対数変換手段２６、及び光音響画像構築手段２７は、光音響画像生成手段を構成する。
【００２９】
差分画像生成手段２８及び境界検出手段２９は、光音響画像に基づいて浸潤範囲画像を生成する浸潤範囲画像生成手段を構成する。本実施形態では、浸潤範囲画像生成手段は、液体の注入後の複数の時刻に対応した複数の光音響画像の経時的な変化に基づいて浸潤範囲画像を生成する。特に、複数の光音響画像間の差分画像を生成し、差分画像を用いて浸潤範囲画像を生成する。
【００３０】
差分画像生成手段２８は、被検体への液体の注入後の複数の時刻に対応した複数の光音響画像（検波・対数変換処理後の光音響信号）の間の差分画像を生成する。差分画像生成手段２８は、例えば現時刻（最新）の光音響画像とそれよりも１つ前の時刻の光音響画像との差分画像を生成する。境界検出手段２９は、差分画像から、光音響波が発生した部分と発生していない部分との境界を抽出し、抽出した境界を示す画像を、被検体に注入された液体の浸潤範囲を示す浸潤範囲画像として生成する。
【００３１】
超音波画像再構成手段３０は、データ分離手段２４から受け取った反射超音波信号を例えば遅延加算法を用いて再構成し、超音波画像（反射音響波画像）の各ラインのデータを生成する。超音波画像再構成手段３０は、例えばプローブ１１の６４個の超音波振動子からのデータを、超音波振動子の位置に応じた遅延時間で加算し、１ライン分のデータを生成する。反射超音波信号についても、再構成の手法は特に問わない。
【００３２】
検波・対数変換手段３１は、再構成された反射超音波信号の包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。超音波画像構築手段３２は、対数変換が施された反射超音波信号に基づいて、超音波画像を生成する。超音波画像再構成手段３０、検波・対数変換手段３１、及び超音波画像構築手段３２は、反射超音波に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段（反射音響波画像生成手段）を構成する。
【００３３】
画像合成手段３３は、光音響画像と超音波画像と浸潤範囲画像とを合成する。画像合成手段３３は、例えば光音響画像と超音波画像と浸潤範囲画像とを重畳することで画像合成を行う。その際、画像合成手段３３は、各画像の対応点が同一の位置となるように位置合わせをすることが好ましい。合成された画像は、画像表示手段１４に表示される。画像合成を行わずに、画像表示手段１４に、光音響画像と超音波画像と浸潤範囲画像を並べて表示し、或いは光音響画像と超音波画像と浸潤範囲画像とを切り替えて表示するようにしてもよい。
【００３４】
制御手段３７は、超音波ユニット１２内の各部の制御を行う。トリガ制御回路３５は、レーザ光源ユニット１３に対して、フラッシュランプトリガ信号及びＱスイッチトリガ信号を送る。レーザ光源ユニット１３は、フラッシュランプトリガ信号を受けるとフラッシュランプを点灯してレーザ媒質を励起し、Ｑスイッチトリガ信号を受けるとＱスイッチをオンにしてパルスレーザ光を出射する。また、トリガ制御回路３５は、パルスレーザ光が出射するタイミングでＡＤ変換手段２２にサンプリングトリガ信号（ＡＤトリガ信号）を出力する。ＡＤ変換手段２２は、サンプリングトリガ信号に基づいて光音響信号のサンプリングを開始する。
【００３５】
トリガ制御回路３５は、超音波画像の生成時は、送信制御回路３６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３６は、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。トリガ制御回路３５は、超音波送信のタイミングに合わせてＡＤ変換手段２２にサンプリングトリガ信号を送る。ＡＤ変換手段２２は、サンプリングトリガ信号に基づいて反射超音波信号のサンプリングを開始する。
【００３６】
図２は、超音波画像と光音響画像とを合成した画像を示す。超音波画像により組織の形状が視覚化され、光音響画像により光吸収体の分布が視覚化される。光音響画像では、例えば被検体内に穿刺された針４０や、血管４１などが画像化される。なお、針４０から液体が注入される前は、浸潤範囲画像は生成しなくてよい。
【００３７】
図３は、液体の注入に使用される注射器を示す。例えば被検体に注入される液体が麻酔薬である場合、麻酔薬それ自体は光吸収性を有していない場合もある。そのような場合は、麻酔薬に光吸収性を有する物質を混合すればよい。麻酔薬に混合する光吸収性を有する物質としては、麻酔薬を注射する本人の血液を用いることができる。例えば図３に示すような注射器を用い、点線で示す目盛り位置まで自己血を採取しておく。その後、麻酔薬を混合することで、被検体に注入される麻酔薬（液体）に光吸収性を持たせることができる。
【００３８】
図４は、光音響画像生成システム１０の動作手順を示す。医師などにより、被検体内に針を通して液体が注入される（ステップＳ１）。トリガ制御回路３５は、送信制御回路３６を介してプローブ１１から被検体に超音波を送信させる（ステップＳ２）。プローブ１１は、送信した超音波に対する反射超音波を検出する（ステップＳ３）。検出された反射超音波は、受信回路２１を経てＡＤ変換手段２２でサンプリングされ、反射超音波信号が受信メモリ２３に格納される。
【００３９】
データ分離手段２４は、受信メモリ２３から反射超音波信号を読み出し、超音波画像再構成手段３０に渡す。超音波画像再構成手段３０は、例えば遅延加算法により、超音波画像の各ラインのデータを生成する。検波・対数変換手段３１は、超音波画像再構成手段３０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。超音波画像構築手段３２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（ステップＳ４）。
【００４０】
トリガ制御回路３５は、レーザ光源ユニット１３にフラッシュランプトリガ信号を送り、次いで、Ｑスイッチトリガ信号を送る。レーザ光源ユニット１３は、フラッシュランプトリガ信号に応答してフラッシュランプを点灯し、Ｑスイッチトリガ信号に応答してＱスイッチをオンにし、パルスレーザ光を出射する（ステップＳ５）。被検体内では、光吸収体が照射されたパルスレーザ光のエネルギーを吸収することで、光音響波が発生する。プローブ１１は、被検体内で発生した光音響波を検出する（ステップＳ６）。検出された光音響波は、受信回路２１を経てＡＤ変換手段２２でサンプリングされ、光音響信号が受信メモリ２３に格納される。被検体のレーザ光が照射される領域を複数の部分領域に分割し、部分領域ごとに光照射と光音響信号の検出とを行うこととしてもよい。
【００４１】
データ分離手段２４は、受信メモリ２３から光音響信号を読み出し、光音響画像再構成手段２５に渡す。光音響画像再構成手段２５は、例えば遅延加算法により、光音響画像の各ラインのデータを生成する。検波・対数変換手段２６は、超音波画像再構成手段３０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。光音響画像構築手段２７は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、光音響画像を生成する（ステップＳ７）。検出された光音響波には、光吸収性を有する液体からの光音響波が含まれており、光音響画像により被検体に注入された液体からの光音響波の発生位置が視覚化できる。
【００４２】
差分画像生成手段２８は、今回の時刻の光音響画像と前の時刻の光音響画像との差分画像を生成する（ステップＳ８）。被検体内に注入された液体は時間経過と共に広がっていくため、差分画像を生成することで、注入された液体が広がった範囲を判別可能となる。境界検出手段２９は、差分画像から、光音響波が存在する部分と存在しない部分との境界を抽出する（ステップＳ９）。境界検出手段２９は、ステップＳ９では、針の先端位置から見て外側の境界を抽出する。境界検出手段２９は、抽出した境界の位置を示す浸潤範囲画像を生成する（ステップＳ１０）。
【００４３】
画像合成手段３３は、ステップＳ４で生成された超音波画像と、ステップＳ７で生成された光音響画像と、ステップＳ１０で生成された浸潤範囲画像とを合成し、画像表示手段１４に表示する（ステップＳ１１）。画像表示手段１４には、最低限浸潤範囲画像が表示されればよく、超音波画像と光音響画像の何れか一方又は双方の表示を省略することも可能である。その後、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２〜Ｓ１１を繰り返し実行することで、画像を動画的に表示することができる。
【００４４】
なお、図４に示すフローチャートでは、液体の注入後に超音波画像及び光音響画像を生成することとしているが、液体の注入前に超音波画像及び光音響画像を生成することも可能である。その場合、ステップＳ８からステップＳ１０を省略し、浸潤範囲画像の生成を省略してもよい。また、超音波画像の生成と光音響画像の生成は、どちらが先でもよい。図４では、超音波画像の生成後に光照射を行うこととしているが、反射超音波信号の検出に続けて光照射を行い、反射超音波信号及び光音響信号の双方が受信メモリ２３に格納された後に各画像を生成するようにしてもよい。
【００４５】
超音波画像と光音響画像とは、必ずしも同一のフレームレートで生成する必要はなく、例えば複数の超音波画像を生成する間に１枚の光音響画像を生成するようにしてもよい。また、光音響画像を生成するたびに差分画像を生成する必要はなく、例えば５枚の光音響画像の生成に対して１つの差分画像が生成されるようにしてもよい。その場合、５枚の光音響画像を加算平均し、加算平均された光音響画像間の差分を取るようにしてもよい。差分画像の生成は、検波・対数変換の後に限定されるものではなく、光音響画像再構成手段２５で再構成された光音響信号（光音響画像）間の差分画像を生成してもよいし、光音響画像構築手段２７で生成された光音響画像間の差分画像を生成してもよい。
【００４６】
図５（ａ）〜（ｄ）は、液体の注入後に生成される光音響画像を示す。光音響画像は、時間経過につれて、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）に示すように変化していく。光音響画像には、針４０、血管４１、及び液体４２が含まれる。光音響画像では、針４０や血管４１の位置や大きさなどは変化しないが、液体４２は、時間経過と共に徐々に広がっていく。光音響画像により光吸収性を有する液体を画像化できるものの、液体からの光音響信号は弱く、光音響画像を見るだけでは液体の浸潤範囲はわかりにくい。
【００４７】
図６（ａ）〜（ｄ）は、前後の時刻の光音響画像の差分画像を示す。図６（ａ）は、図５（ａ）に示す光音響画像と、液体注入前又は液体注入直後の光音響画像との差分画像を示す。図６（ｂ）は、図５（ｂ）に示す光音響画像と図５（ａ）に示す光音響画像との差分画像を示し、図６（ｃ）は、図５（ｃ）に示す光音響画像と図５（ｂ）に示す光音響画像との差分画像を示し、図６（ｄ）は、図５（ｄ）に示す光音響画像と図５（ｃ）に示す光音響画像との差分画像を示す。差分画像を生成することで、前の時刻に対して光音響画像が変化した部分が視覚化できる。図６（ａ）〜（ｄ）に示す変化部分５１は、前の時刻から液体が広がった部分を表す。液体からの光音響信号を時系列で追うことで、時間経過に伴う液体の広がりを追跡できる。
【００４８】
図７（ａ）〜（ｄ）は、差分画像から抽出された境界を示す。境界検出手段２９は、図６（ａ）〜（ｄ）に示す差分画像において、光音響信号が存在する部分としない部分（差分画像において信号がある部分とない部分）との境界を抽出する。抽出する境界は、針の先端位置から見て外側の境界である。境界検出手段２９は、抽出した境界５２を、液体の浸潤範囲を示す浸潤範囲画像として生成する。
【００４９】
図８（ａ）〜（ｄ）は、超音波画像と光音響画像と浸潤範囲画像とを合成した合成画像を示す。例えば画像表示手段１４に表示される合成画像は、時間経過と共に、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）と変化する。境界５２が重ねられることで、広がっていく液体４２（図５（ａ）〜（ｄ））の輪郭が強調され、被検体に注入された液体の浸潤範囲の確認が容易となる。合成画像を生成する際には、浸潤範囲画像の色を、超音波画像及び光音響画像とは異なる色にするとよい。また、境界の内部を塗りつぶして表示してもよい。
【００５０】
本実施形態では、光吸収性を有する液体を被検体に注入した後に光照射を行い、被検体内で発生した光音響波を検出する。検出される光音響波には、被検体に注入された液体からの光音響波が含まれる。検出された光音響波に基づいて光音響画像を生成し、その光音響波に基づいて、被検体に注入された液体の浸潤範囲を示す浸潤範囲画像を生成する。浸潤範囲画像を見ることで、液体がどこまで広がったかを確認することができる。医師などは、注入された麻酔薬などの液体が所望の箇所まで浸潤したことを確認した後に、次の処置へ移行することができる。
【００５１】
本実施形態では、液体の注入後の複数の時刻に対応した複数の光音響画像の経時的な変化に基づいて浸潤範囲画像を生成している。体動の影響を考慮しなければ、差分画像を取ることで、注入後に被検体内で広がっていく液体からの光音響信号が追跡可能となる。そのような差分画像から、光音響信号が存在する部分としない部分との境界を抽出することで、液体の浸潤範囲を求めることができる。抽出された境界部分を示す浸潤範囲画像を超音波画像や光音響画像に重ねることで、上記の境界が強調され、浸潤範囲の確認が容易となる。医師などは、例えば麻酔薬が神経の位置まで十分に浸潤したかを確認することができる。また、画像を動画的に表示する場合は、浸潤範囲が広がる速度を見ながら、液体の注入速度を調整することができる。
【００５２】
次いで、本発明の変形例について説明する。上記実施形態では、光音響画像の時系列的な変化に基づいて浸潤範囲画像を生成することとして説明した。これに代えて、被検体内に穿刺された針の先端位置を含む範囲で光音響波が発生した部分を検索し、光音響波が発生した部分と発生していない部分との境界を示す画像を浸潤範囲画像として生成することとしてもよい。この場合、差分画像生成手段２８は省略可能である。
【００５３】
図９に、液体の探索範囲を示す。浸潤範囲画像生成手段（境界検出手段２９）は、被検体に穿刺された針の先端位置を含む所定の範囲で探索範囲６０を設定する。針の先端位置は、医師などのユーザが指定してもよいし、光音響画像から針を抽出して自動的に設定するのでもよい。液体の探索範囲６０は、液体の注入時刻からの時間経過と共に拡大するようにしてもよい。境界検出手段２９は、探索範囲６０内で、光音響波が発生している部分としていない部分との境界を抽出する。境界検出手段２９は、抽出した境界を示す画像を浸潤範囲画像として生成する。境界の内部を塗りつぶすこととしてもよい。なお、この例では、血管のうちの１つが探索範囲６０に入っているが、血管からの光音響波は、時間が経過してもその発生範囲が変化しないため、画像観察において特に問題とならない。
【００５４】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の光音響画像生成装置及び方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１０：光音響画像生成システム
１１：プローブ
１２：超音波ユニット
１３：レーザ光源ユニット
１４：画像表示手段
２１：受信回路
２２：ＡＤ変換手段
２３：受信メモリ
２４：データ分離手段
２５：光音響画像再構成手段
２６：検波・対数変換手段
２７：光音響画像構築手段
２８：差分画像生成手段
２９：境界検出手段
３０：超音波画像再構成手段
３１：検波・対数変換手段
３２：超音波画像構築手段
３３：画像合成手段
３５：トリガ制御回路
３６：送信制御回路
３７：制御手段
４０：針
４１：血管
４２：液体
５１：変化部分
５２：境界
６０：探索範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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