(57)【要約】      （修正有）【課題】診断において有用性の高い被検体情報の表示を行うことのできる被検体情報取得装置を提供する。【解決手段】被検体情報取得装置は、光を発する光源１１０と、光が被検体１００に照射されることにより発生した光音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出部１３０と、検出信号に基づいて２種類以上の被検体情報を取得できるように構成され、２種類以上の被検体情報のうち、ユーザにより選択された少なくとも１種類の被検体情報を表示部１６０に表示させる処理部１４０とを有する。【選択図】図１
2014140718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する光源と、
前記光が被検体に照射されることにより発生した光音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出部と、
前記検出信号に基づいて２種類以上の被検体情報を取得できるように構成され、
前記２種類以上の被検体情報のうち、ユーザにより選択された少なくとも１種類の被検体情報を表示部に表示させる処理部とを有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記光源は、複数の波長の光を発し、
前記音響波検出部は、前記複数の波長の光のそれぞれが前記被検体に照射されることにより発生した光音響波を検出して、前記複数の波長の光のそれぞれに対応する検出信号を出力し、
前記処理部は、前記複数の波長の光のそれぞれに対応する検出信号に基づき、形態情報および分光情報を含む前記２種類以上の被検体情報を取得できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記複数の波長の光のある１つの波長の光に対応する検出信号に基づき、形態情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記形態情報は、初期音圧分布、吸収係数分布のいずれか１つを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記複数の波長の光の少なくとも２つの波長の光のそれぞれに対応する検出信号に基づき、前記分光情報を取得することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記分光情報は、酸素飽和度分布、オキシヘモグロビン濃度分布、デオキシヘモグロビン濃度分布のいずれか１つを含むことを特徴とする請求項２または５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記処理部は、ユーザにより前記少なくとも１種類の被検体情報が選択されたときに、記憶部に格納された前記少なくとも１種類の被検体情報を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記処理部は、ユーザにより前記少なくとも１種類の被検体情報が選択されたときに、前記少なくとも１種類の被検体情報を取得し、前記少なくとも１種類の被検体情報を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記表示部を更に有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
ユーザが前記２種類以上の被検体情報から前記少なくとも１種類の被検体情報を選択することができるように構成されている入力部を更に有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記処理部は、
前記検出信号に基づいて３種類以上の被検体情報を取得できるように構成され、
前記３種類以上の被検体情報のうち、ユーザにより選択された少なくとも２種類の被検体情報を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
２種類以上の被検体情報から少なくとも１種類の被検体情報の情報が入力される工程と、
光が被検体に照射されることにより発生した光音響波の検出信号に基づいて前記少なくとも１種類の被検体情報を取得する工程と、
前記少なくとも１種類の被検体情報を表示する工程と
を有することを特徴とする表示方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１種類の被検体情報が入力される工程の後に、前記少なくとも１種類の被検体情報を取得する工程が行い、
前記少なくとも１種類の被検体情報を取得する工程の後に、前記少なくとも１種類の被検体情報を表示する工程を行うことを特徴とする請求項１２に記載の表示方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１種類の被検体情報を取得する工程の後に、前記少なくとも１種類の被検体情報が入力される工程を行い、
前記少なくとも１種類の被検体情報が入力される工程の後に、前記少なくとも１種類の被検体情報を表示する工程を行うことを特徴とする請求項１２に記載の表示方法。
【請求項１５】
請求項１２から１４のいずれか１項に記載の表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光が被検体に照射されることにより発生した光音響波に基づき、被検体情報を取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を用いた光イメージング技術の一つとして、光音響効果を利用したＰｈｏｔｏ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ（ＰＡＩ：光音響イメージング）がある。光音響イメージングでは、例えば、生体などの被検体にパルス光を照射し、血管等の光吸収体がパルス光のエネルギー吸収することにより光音響波が発生する。この光音響効果により発生した光音響波を、音響波検出部が検出する。そして、音響波検出部から出力される検出信号を解析処理することにより、被検体情報を取得する。
【０００３】
ここで、光音響効果により発生する光音響波の初期音圧Ｐは、以下の式１のように決定される。Γはグルナイゼン係数であり、体積膨張係数βと音速ｃの二乗の積を定圧比熱ＣＰで割ったものである。Γは被検体が決まれば、ほぼ一定の値をとることが知られている。そして、μａは関心領域における吸収係数、Φは関心領域における光量である。
【０００４】
【数１】
2014140718.tif 000003
【０００５】
特許文献１は、光音響効果により発生した光音響波の検出信号に基づいて生体内の初期音圧分布を取得することを開示する。さらに、特許文献１は、式１に倣って、生体内の初期音圧分布を、生体内を伝搬した光の光量分布で除することにより、被検体情報として生体内の吸収係数分布を取得することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０８８６２７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｍｉｎｇｈｕａ  Ｘｕ  ａｎｄ  Ｌｉｈｏｎｇ  Ｖ．Ｗａｎｇ，”Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”，ＰＨＩＳＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ  Ｅ  ７１，０１６７０６（２００５）
【非特許文献２】山田幸生  他，「医学・生物学における光と生体組織の相互作用および光によるイメージング」，機械技術研究所所報，１９９５年１月，ｖｏｌ．４９，ｎｏ．１，ｐｐ．１−３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１に記載された光音響イメージングで得られた被検体情報の表示方法には、診断の観点からさらなる改善が望まれている。
【０００９】
そこで、本発明は、診断において有用性の高い被検体情報の表示を行うことのできる被検体情報取得装置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】
【００１０】
本明細書が開示する被検体情報取得装置は、光を発する光源と、光が被検体に照射されることにより発生した光音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出部と、検出信号に基づいて２種類以上の被検体情報を取得できるように構成され、２種類以上の被検体情報のうち、ユーザにより選択された少なくとも１種類の被検体情報を表示部に表示させる処理部とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る被検体情報取得装置によれば、診断において有用性の高い被検体情報の表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態および本実施例に係る被検体情報取得装置を示す図である。
【図２】本実施形態および本実施例に係る処理部の詳細を示す図である
【図３】本実施形態に係る被検体情報取得方法のフローを示す図である。
【図４】本実施例に係る被検体情報取得方法のフローを示す図である。
【図５】本実施例に係る７５６ｎｍの光に対応する初期音圧分布を示す図である。
【図６】Ａは本実施例に係る酸素飽和度分布を示す図である。Ｂは本実施例に係る酸素飽和度分布の別の表示を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
特許文献１では、ヘモグロビンによる光吸収が大きくなるような波長の光を用いて被検体内の吸収係数分布を取得している。そして、この吸収係数分布が表示部に表示されている。
【００１４】
特許文献１に記載されたような方法で取得された吸収係数分布は、主に血管による光の吸収を示した分布となるため、血管の形状や位置を把握するために有効である。一方、悪性腫瘍は、酸素を多く消費するため、悪性腫瘍の周囲には多くの血管が生成されることが知られている。そのため、吸収係数分布の表示は、ユーザが血管の形状や位置を把握することができるため、悪性腫瘍の診断に寄与することができる。
【００１５】
このように光音響イメージングにおいては、１つの波長の光を照射することにより発生した光音響波の検出信号から被検体内の形状を把握することのできる吸収係数分布などの形態情報を取得することができる。そして、ユーザは表示された形態情報を確認することにより悪性腫瘍の診断を行うことができる。
【００１６】
ところが、形態情報では被検体の形状は把握できても、被検体の状態を定量的に評価することは困難である。これにより、形態情報を用いた診断においては診断精度が低下してしまう可能性がある。
【００１７】
一方、光音響イメージングにおいては、複数の波長の光のそれぞれを照射することにより発生したそれぞれの光音響波の検出信号から、被検体内の物質の濃度などを把握することのできる分光情報を取得することができる。
【００１８】
以下、分光情報の一例としての酸素飽和度分布について説明する。悪性腫瘍は多くの酸素を消費するため、悪性腫瘍の周囲の酸素飽和度は、正常組織の周囲の酸素飽和度よりも低くなることが知られている。そのため、ユーザは表示された酸素飽和度分布を確認することにより悪性腫瘍の診断を行うことができる。
【００１９】
ところが、酸素飽和度などの分光情報は複数の波長の光のそれぞれに対応する吸収係数の比によって求められるため、血管等の観察対象以外の領域であってもランダムノイズ同士の比などにより分光情報が表示される。そのため、観察対象および観察対象以外の領域の両方に分光情報が表示されるため、それぞれを区別しにくい。これにより、分光情報を用いた診断においては診断精度が低下してしまう可能性がある。
【００２０】
以下、２つの波長の光によって取得される分光情報の一例である酸素飽和度の取得方法を説明する。
【００２１】
例えば、オキシヘモグロビンのモラー吸収係数をεＨｂＯ（ｍｍ−１Ｍ−１）とし、デオキシヘモグロビンのモラー吸収係数をεＨｂ（ｍｍ−１Ｍ−１）とする。ここで、モラー吸収係数とは、１リットルに１ｍｏｌヘモグロビンがあったときの吸収係数である。また、モラー吸収係数は、波長によって一意的に決定される。
【００２２】
また、オキシヘモグロビンの濃度（Ｍ）をＣＨｂＯとし、デオキシヘモグロビンの濃度（Ｍ）をＣＨｂとする。このとき、第１の波長λ１の光と第２の波長λ２の光のそれぞれによって得られる吸収係数μａは式２で表すことができる。
【００２３】
【数２】
2014140718.tif 000004
【００２４】
すなわち、それぞれの波長における吸収係数μａは、オキシヘモグロビンのモラー吸収係数およびオキシヘモグロビンの濃度の積と、デオキシヘモグロビンのモラー吸収係数およびデオキシヘモグロビンの濃度の積との和で表されている。
【００２５】
また、式２を変形すると、オキシヘモグロビンの濃度、および、デオキシヘモグロビンの濃度は、式３で表すことができる。
【００２６】
【数３】
2014140718.tif 000005
【００２７】
そして、酸素飽和度ＳｔＯ２は、全ヘモグロビンのうちオキシヘモグロビンの占める割合であるので、以下の式４で表すことができる。
【００２８】
【数４】
2014140718.tif 000006
【００２９】
式４で示したように、酸素飽和度ＳｔＯ２は第１の波長における吸収係数μａ（λ１）と第２の波長における吸収係数μａ（λ２）との比により求めることができる。そのため、前述したように酸素飽和度ＳｔＯ２などの分光情報においては観察対象と観察対象以外とを区別しにくい。
【００３０】
このように、光音響イメージングで得られる被検体情報の種類によって病理学的な価値は異なる。また、光音響イメージングで得られる被検体情報の種類によって診断精度を低下させる原因が異なる。
【００３１】
そこで、本発明者は、光音響波の検出信号に基づいて取得された２種類以上の被検体情報のうち、ユーザが選択した所望の被検体情報を表示部に表示させることを着想した。これにより、病理学的な価値が異なる２種類以上の情報から、ユーザが所望の病理的な価値を有する被検体情報を用いて診断を行うことができることを見出した。また、ある種類の被検体情報において診断精度を低下させる原因を、異なる種類の被検体情報により補完することができる。
【００３２】
特に形態情報と分光情報とは、それぞれの情報の特徴を補完し合いやすい情報である。形態情報は観察対象である血管等の形状や位置の把握に適しているが、観察対象の状態の定量的な評価には適していない。一方、分光情報は観察対象の形状や位置の把握には適していないが、観察対象の状態の定量的な評価には適している。そのため、形態情報と分光情報とを比較することにより、それぞれの情報を補完しあうことができる。
【００３３】
１つの波長の光により得られる形態情報の例としては、例えば、光音響効果により発生した光音響波の初期音圧分布、初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布、吸収係数分布などが挙げられる。
【００３４】
複数の波長の光により得られる分光情報の例としては、組織を構成する物質の濃度等などが挙げられる。ここで、物質の濃度の例としては、酸素飽和度分布、オキシヘモグロビン濃度分布、デオキシヘモグロビン濃度分布などが挙げられる。
【００３５】
また、ある種類の被検体情報に異なる種類の被検体情報による重みづけなどの補正を行った情報を本実施形態に係る被検体情報としてもよい。例えば、吸収係数分布と酸素飽和度分布との積を本実施形態に係る被検体情報としてもよい。
【００３６】
以下、図面を参照しつつ、本実施形態を詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の符号を付して、説明を省略する。
【００３７】
まず、図１を用いて本実施形態に係る被検体情報取得装置の基本構成を説明する。
【００３８】
本実施形態の被検体情報取得装置は、被検体としての生体１００の情報を取得するために、光源１１０、光学系１２０、音響波検出部１３０、コンピュータとしての処理部１４０、入力部１５０、表示部１６０を有する。
【００３９】
図２は、処理部１４０の詳細、および、処理部１４０の周辺の構成を示す模式図である。図２に示すように、処理部１４０は、演算部１４１および記憶部１４２を備えている。
【００４０】
演算部１４１は、バス２００を介して被検体情報取得装置を構成する各構成の動作を制御している。また、演算部１４１は、記憶部１４２に格納された後述する被検体情報取得方法が記述されたプログラムを読み出し、被検体情報取得装置に被検体情報取得方法を実行させている。
【００４１】
次に、図１に示す被検体情報取得装置を用いた本実施形態に係る被検体情報取得方法を、図３に示すフロー図を用いて説明する。
【００４２】
（Ｓ３０１：光音響波を検出して検出信号を取得する工程）
この工程では、まず、光源１１０が発した光が光学系１２０を介してパルス光１２１として生体１００に照射される。そして、光吸収体１０１が照射されたパルス光１２１を吸収して、光音響効果により光音響波１０２が発生する。
【００４３】
そして、音響波検出部１３０は光音響波１０２を検出して検出信号を処理部１４０に出力する。音響波検出部１３０から出力された検出信号は、記憶部１４２に検出信号データとして格納される。
【００４４】
なお、音響波検出部から出力されてから被検体情報に変換される前までの信号のことを総称して、本発明における検出信号とする。すなわち、音響波検出部から出力されたアナログ信号である検出信号や、アナログ信号にＡ／Ｄ変換を施した後のデジタル信号や、これらのアナログ信号やデジタル信号を増幅して得られた信号なども、本発明における検出信号である。また、音響波検出部から出力された信号を加算する場合も、加算された信号が病理学的な価値を有する被検体情報でない場合には、加算された信号も本発明における検出信号である。
【００４５】
（Ｓ３０２：検出信号に基づき、２種類以上の被検体情報を取得する工程）
この工程では、演算部１４１が、記憶部１４２に格納された検出信号データに基づき、２種類以上の被検体情報を取得する。そして、演算部１４１は、２種類以上の被検体情報を記憶部１４２に格納する。
【００４６】
なお、演算部１４１は、記憶部１４２に格納された画像再構成アルゴリズムが記述されたプログラムを読み出し、検出信号データに画像再構成アルゴリズムに基づく処理を行い、被検体情報を取得することができる。画像再構成アルゴリズムとしては、例えば、トモグラフィー技術で通常に用いられるタイムドメインまたはフーリエドメインでの逆投影やＤ＆Ｓ（Ｄｅｌａｙ  ＆  Ｓｕｍ）などが用いられる。なお、再構成の時間に多くを有することが可能な場合は、繰り返し処理による逆問題解析法などの画像再構成手法を用いることもできる。
【００４７】
また、光音響イメージングにおいては、音響レンズなどを用いて受信フォーカスする探触子を用いることで、画像再構成なしに生体内の光学特性情報を形成することができる。このような場合には、処理部１４０は、画像再構成アルゴリズムを用いた信号処理を行う必要はない。
【００４８】
なお、表示部１６０にプログレスバーを表示することや予想される計算終了時間を表示することなどにより、各被検体情報の計算の進捗が視覚的にわかるように構成されていることが好ましい。
【００４９】
なお、後述するＳ３０３における被検体情報の選択の有無にかかわらず、本工程において記憶部１５２に格納された２種類以上の被検体情報のうち、予め設定された種類の被検体情報を表示部１６０に表示させてもよい。このとき、演算部１４１は、記憶部１５２から読み出した被検体情報に輝度値変換などの画像化処理を施した後に表示部１６０に表示させる。例えば、他の被検体情報と比べて計算が早くに完了する初期音圧や、単一の波長でも取得することのできる吸収係数などが予め表示されるように設定されることが好ましい。ただし、ユーザによる診断のニーズによって、あらゆる種類の被検体情報を選択の有無にかかわらず表示させることができる。
【００５０】
（Ｓ３０３：２種類以上の被検体情報から所望の被検体情報を選択する工程）
この工程では、まず、ユーザが入力部１５０を用いて、２種類以上の被検体情報から少なくとも１種類の被検体情報を選択する。このとき、入力部１５０から処理部１４０に所望の被検体情報の種類の情報が入力される。
【００５１】
以下、ユーザによる所望の被検体情報の入力方法を説明する。すなわち、２種類以上の被検体情報から所望の被検体情報を選択するための入力部１５０の例を説明する。なお、２種類以上の被検体情報から所望の被検体情報を選択することができれば、下記の方法に限らずどのような方法を採用してもよい。
【００５２】
例えば、ユーザは、２種類以上の被検体情報のそれぞれに対応した入力部１５０としてのボタンを押すことにより所望の種類の被検体情報を選択してもよい。あるいは、２種類以上の被検体情報のそれぞれに対応した入力部１５０としてのダイヤルを回すことにより、所望の被検体情報を選択してもよい。
【００５３】
また、ユーザは、入力部１５０としてのマウスやキーボードなどを用いて、表示部１６０に表示された被検体情報を表す項目を選択することにより、所望の被検体情報を選択してもよい。このとき、表示部１６０は、被検体情報を表す項目をアイコンとして並べて表示したり、メニューとして表示したりすることができる。また、表示部１６０に表示される被検体情報を表す項目は、被検体情報の画像の横に常に表示されていてもよいし、ユーザが入力部１５０を用いて、何らかの操作を行った場合に表示されるように構成されていてもよい。例えば、入力部１５０としてのマウスに備えられたボタンをクリックすることにより被検体情報を表す項目が表示部１６０に表示されるように構成することができる。
【００５４】
なお、所望の被検体情報は、２種類以上の被検体情報のうち、少なくとも１種類以上の被検体情報であればよい。また、本実施形態においては、３種類以上の被検体情報から少なくとも２種類の被検体情報を選択してもよい。このとき、本実施形態に係る被検体情報取得装置は、少なくとも２種類の被検体情報の組み合わせを複数選択できるように構成されていてもよい。これにより、ユーザが所望する被検体情報を自由度高く選択することができ、診断に有用な被検体情報の組み合わせを表示することが可能となる。
【００５５】
（Ｓ３０４：所望の被検体情報を表示する工程）
この工程では、Ｓ３０３で入力部１５０から処理部１４０に入力された所望の被検体情報の情報に基づいて、演算部１４１が記憶部１４２に格納された２種類以上の被検体情報から所望の被検体情報を読み出す。続いて、演算部１４１は、所望の被検体情報に輝度値変換などの画像化処理を施し、所望の被検体情報を表示部１６０に出力し、表示部１６０に表示させる。
【００５６】
なお、表示部１６０は、複数の種類の被検体情報を重畳して表示したり、並べて表示したりすることができる。
【００５７】
また、既に表示されている被検体情報から、新たに選択された被検体情報に切り替えて表示部１６０に表示してもよい。すなわち、予め表示されていた被検体情報を非表示とし、先に被検体情報が表示されていた領域に、新たに選択された被検体情報を切り替えて表示することができる。
【００５８】
なお、出荷時に予め表示方法を設定してもよいし、ユーザが入力部１５０により表示方法を設定できるようにしてもよい。
【００５９】
また、演算部１４１は、カラーバーに表示されている階調に基づき、被検体情報を輝度値変換して、表示部１６０に輝度値変換された被検体情報を表示させることが好ましい。また、カラーバーとともに、表示される被検体情報に対応する単位を表示してもよい。例えば、被検体情報として酸素飽和度を表示させるときには、カラーバーとともに酸素飽和度に対応する単位として％を表示させることができる。また、入力部１５０は、ユーザによりカラーバーが示す輝度値に割り当てて表示する色を設定できるように構成されていることが好ましい。
【００６０】
また、入力部１５０は、ユーザにより表示される被検体情報のダイナミックレンジを調整できるように構成されていることが好ましい。例えば、ダイナミックレンジを調整する入力部１５０としては、表示部１６０に表示させたスライドバーやダイヤルなどの機械的な機構などを採用することができる。
【００６１】
また、表示された被検体情報に応じて、調整できるダイナミックレンジが変わってもよい。
【００６２】
以上の本実施形態に係る被検体情報取得方法のように、表示部に表示される被検体情報をユーザが選択できることにより、ユーザが病理学的な価値が異なる情報を総合的に把握して、診断を行うことができる。
【００６３】
本実施形態においては、Ｓ３０２において２種類以上の被検体情報をすべて取得し記憶部１４２に格納した後に、Ｓ３０３において選択された被検体情報をＳ３０４で表示する方法を説明した。ただし、本実施形態においては、２種類以上の被検体情報から選択された被検体情報が表示される限り、この方法に限らない。
【００６４】
例えば、ユーザが入力部１５０により２種類以上の被検体情報から所望の被検体情報を表す項目を選択したときに、演算部１４１が検出信号に基づいて選択された所望の被検体情報の取得を開始してもよい。そして、演算部１４１は、このようにして取得された所望の被検体情報を表示部１６０に表示させることができる。この場合も、表示部１６０にプログレスバーを表示することや予想される計算終了時間を表示することにより、各被検体情報の計算の進捗が視覚的にわかるように構成されていることが好ましい。
【００６５】
なお、ユーザが選択可能な被検体情報は、取得した被検体情報に応じて変化することが好ましい。例えば、入力部１５０は、検出信号に基づく被検体情報の取得が終了していない被検体情報についても、選択できないように構成されていることが好ましい。また、入力部１５０は、複数の波長の光を用いて取得した複数の検出信号からでなければ取得することのできない被検体情報を選択できないように構成されていることが好ましい。
【００６６】
また、本実施形態に係る被検体情報取得装置は、ユーザが選択することができる被検体情報であるか否かをユーザに通知する手段を有することが好ましい。さらに、この通知手段は、ユーザが選択することができる被検体情報を、ユーザが視覚的に認知できるように構成されていることが好ましい。例えば、表示部１６０に被検体情報を表す項目を表示させる場合、ユーザが選択することのできる被検体情報を表す項目を白背景で表示し、選択することができない被検体情報を表す項目をグレー背景で表示することなどを行うことができる。このようにして、ユーザが選択可能な被検体情報をユーザに通知することができる。また、被検体情報取得装置を構成する装置またはその他の装置に、それぞれの被検体情報に対応する通知部としてのランプを備えてもよい。この場合、ユーザが選択することができる被検体情報に対応するランプが点灯するようにして、それぞれの被検体情報をユーザが選択できるか否かをユーザに通知することができる。
【００６７】
なお、ユーザが選択できない被検体情報とは、前述したように、例えば、処理部１４０が検出信号に基づく被検体情報の取得が終了していない被検体情報などである。
【００６８】
また、本実施形態に係る被検体情報取得装置においては、ある時刻に音響波を検出して得られた検出信号を含む検出信号から異なる種類の被検体情報を取得してもよい。すなわち、本実施形態に係る被検体情報取得装置においては、同時刻における異なる種類の被検体情報を取得してもよい。この同時刻における２種類以上の被検体情報は、時間的なずれが小さい被検体情報であるため、ほぼ同じ状態の被検体における病理的な価値の異なる被検体情報である。
【００６９】
本実施形態に係る被検体情報取得装置においては、同時刻における２種類以上の被検体情報からユーザにより選択された所望の被検体情報を表示してもよい。これによれば、ほぼ同じ状態の被検体における病理的な価値の異なる被検体情報を総合的に把握して診断することができる。
【００７０】
ただし、本実施形態に係る被検体情報取得装置においては、異なる種類の被検体情報を取得するときに、同時刻に取得した検出信号を用いなくてもよい。
【００７１】
以下、本実施形態に係る被検体情報取得装置の各構成の詳細を説明する。
【００７２】
（光源１１０）
光源１１０としては、数ナノから数マイクロ秒オーダーのパルス光を発生可能なパルス光源が好ましい。具体的には、効率的に光音響波を発生させるため、光源１１０は１０ナノ秒程度のパルス幅の光を発生可能であることが好ましい。光源１１０が発することのできる光の波長は、被検体内部まで光が伝搬する波長を使うことが望ましい。具体的には、被検体が生体の場合、好適な波長は、５００ｎｍ以上、１２００ｎｍ以下である。また、１つの波長の光を用いて総ヘモグロビン濃度分布を取得する場合、オキシヘモグロビンの吸収係数とデオキシヘモグロビンの吸収係数が近い波長の光を発生可能な光源１１０を用いることが好ましい。
【００７３】
また、光源としてはレーザや発光ダイオードを用いることができる。レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用することができる。例えば、本実施形態に使用されるレーザとしては、アレキサンドライトレーザ、Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌｕｍｉｎｕｍ−Ｇａｒｎｅｔレーザ、Ｔｉｔａｎｉｕｍ−Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザなどがある。
【００７４】
（光学系１２０）
光源１１０から出射された光は、典型的にはレンズやミラーなどの光学部品により、所望の光分布形状に成型されながら生体１００に導かれる。その他、光ファイバなどの光導波路などを用いて伝搬させることも可能である。光学部品は、例えば、光を反射するミラーや、光を集光したり拡大したり形状を変化させるレンズ、光を分散・屈折・反射するプリズム、光を伝搬させる光ファイバ、光を拡散させる拡散板などである。このような光学部品は、光源１１０から発せられた光が被検体に所望の形状で照射されれば、どのようなものを用いてもかまわない。
【００７５】
なお、光源１１０が発する光が所望の光である場合、光学系１２０を用いる必要はない。
【００７６】
（音響波検出部１３０）
音響波検出部１３０は、音響波を受信可能な素子であるトランスデューサと、トランスデューサを囲う筺体とを備えている。
【００７７】
トランスデューサは、光音響波や超音波エコーなどの音響波を受信し、アナログ信号である電気信号に変換するものである。トランスデューサは、圧電現象、光の共振、静電容量の変化等を用いたものなど、音響波の受信をできるものであれば、どのようなトランスデューサであってもよい。また、音響波検出部１３０は、アレイ状に配列された複数のトランスデューサを備えていることが好ましい。
【００７８】
（処理部１４０）
処理部１４０は、図２に示すように演算部１４１および記憶部１４２を備えている。
【００７９】
演算部１４１は、典型的にはＣＰＵ、ＧＰＵ、Ａ／Ｄ変換器、ＦＰＧＡ、およびＡＳＩＣなどの演算素子から構成される。なお、演算部１４１は、１つの演算素子から構成されるだけではなく、複数の演算素子から構成されていてもよい。
【００８０】
記憶部１４２は、典型的にはＲＯＭやＲＡＭなどの記憶媒体から構成される。なお、記憶部１４２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。
【００８１】
また、演算部１４１は、生体内の深度によらずに均一なコントラストを持つ画像を得るために、光の照射から音響波が音響波検出部１３０の素子に到達するまでの時間に応じて増幅利得を増減するゲイン調整を行ってもよい。
【００８２】
また、演算部１４１は、光源１１０から発生するパルス光の発光タイミングの制御、および、パルス光をトリガーとして音響波検出部１３０の動作開始のタイミングの制御を行うことができる。
【００８３】
また、演算部１４１は、音響波検出部１３０から得られる検出信号が複数の場合は、同時に複数の信号をパイプライン処理できるように構成されていることが好ましい。それにより、被検体情報を取得するまでの時間を短縮することができる。
【００８４】
なお、処理部１４０が行うそれぞれの処理を、演算部１４１に実行させるプログラムとして記憶部１４２に格納しておくことができる。
【００８５】
また、処理部１４０および音響波検出部１３０は、一体となった構成で提供されてもよい。なお、このとき、音響波検出部に備えられた処理部で一部の信号処理を行い、残りの信号処理を音響波検出部の外部に設けられた処理部で行ってもよい。この場合、音響波検出部に備えられた処理部および音響波検出部の外部に設けられた処理部を総称して、本発明に係る処理部とすることができる。
【００８６】
（入力部１５０）
入力部１５０は、ユーザによる入力を受け付けることができるように構成されている。ユーザにより入力された情報は、入力部１５０から処理部１４０に入力される。
【００８７】
例えば、入力部１５０としては、マウスやキーボードといったポインティングデバイスや、ペンタブレットタイプなどを採用することができる。また、入力部１５０としては、被検体情報取得装置を構成する装置や、その他装置に設けられたボタンやダイヤルなどを採用することもできる。また、表示部１６０にタッチパネルディスプレイを採用する場合、表示部１６０が入力部１５０を兼ねることもできる。
【００８８】
なお、入力部１５０は、本発明に係る被検体情報取得装置とは別に提供されてもよい。
【００８９】
（表示部１６０）
表示部１６０は、処理部１４０から出力される被検体情報を分布や数値データで表示する装置である。
【００９０】
表示部１６０は、典型的には液晶ディスプレイなどが利用されるがプラズマディスプレイや有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤなど他の方式のディスプレイでも良い。また、表示部１６０にタッチパネルディスプレイを採用することで、入力部１５０と表示部１６０とを一体の構成にすることもできる。
【００９１】
なお、表示部１６０は、本発明に係る被検体情報取得装置とは別に提供されてもよい。
【実施例１】
【００９２】
次に、実施例１に係る被検体情報取得方法を、図４を用いて説明する。なお、本実施例においては、図１および２に示す被検体情報取得装置を使用した。
【００９３】
本実施例においては、第１の波長としての７５６ｎｍおよび第２の波長としての７９７ｎｍの光を用いて、生体１００内の酸素飽和度分布を取得する。
【００９４】
本実施例では、光源１１０として、７５６ｎｍ（第１の波長）および７９７ｎｍ（第２の波長）の光を発生可能なアレキサンドライトレーザを用いた。
【００９５】
また、本実施例では、光学系１２０から５ｍｍ×３０ｍｍのスポット径のパルス光１２１が２か所に照射され、パルス光１２１の実質的な総光量は７０ｍＪである。そして、照射されるエネルギー密度は最大でもＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ：国際電気標準会議）６０２８５−１に記載される皮膚に対するＭＰＥ（ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ：最大許容露光量）の０．８倍程度とした。
【００９６】
また、本実施例では、音響波検出部１３０として、周波数７ＭＨｚの音響波に受信感度のピークを有する圧電素子リニアアレイからなる検出器を用いた。
【００９７】
（Ｓ４０１：７５６ｎｍの光の照射による光音響波を検出して第１の検出信号を取得する工程）
この工程では、まず、光源１１０が７５６ｎｍ（第１の波長）の光を発する。７５６ｎｍの光は、光学系１２０を介してパルス光１２１として生体１００に照射される。このとき、演算部１４１は、７５６ｎｍのパルス光１２１の照射データを記憶部１４２に格納する。照射データは、例えば、光強度分布や照射位置などである。
【００９８】
次に、演算部１４１は、パルス光１２１の出射をトリガーにして、音響波検出部１３０に光音響波１０２の受信を開始させる。そして、音響波検出部１３０は光音響波１０２を検出して第１の検出信号を処理部１４０に出力する。
【００９９】
次に、音響波検出部１３０から出力された第１の検出信号は、演算部１４１により増幅、Ａ／Ｄ変換などの処理が施され、記憶部１４２に第１の検出信号データとして格納される。
【０１００】
（Ｓ４０２：７９７ｎｍの光の照射による光音響波を検出して第２の検出信号を取得する工程）
この工程では、まず、光源１１０が７９７ｎｍ（第２の波長）の光を発する。７９７ｎｍの光は、光学系１２０を介してパルス光１２１として生体１００に照射される。このとき、演算部１４１は、７９７ｎｍのパルス光１２１の照射データを記憶部１４２に格納する。
【０１０１】
次に、演算部１４１は、パルス光１２１の出射をトリガーとして、音響波検出部１３０に光音響波１０２の受信を開始させる。そして、音響波検出部１３０は光音響波１０２を検出して第２の検出信号を処理部１４０に出力する。
【０１０２】
そして、音響波検出部１３０から出力された第２の検出信号は、演算部１４１により増幅、Ａ／Ｄ変換などの処理が施され、記憶部１４２に第２の検出信号データとして格納される。
【０１０３】
（Ｓ４０３：７５６ｎｍの光に対応する生体内の初期音圧分布を取得する工程）
この工程では、演算部１４１が、記憶部１４２に格納された画像再構成アルゴリズムを読み出し、読み出された画像再構成アルゴリズムに基づく処理を第１の検出信号データに施すことにより、７５６ｎｍの光に対応する生体１００内の初期音圧分布を算出する。そして、演算部１４１は、７５６ｎｍの光に対応する生体１００内の初期音圧分布データを記憶部１４２に格納する。
【０１０４】
本実施例においては、演算部１４１は、画像再構成アルゴリズムに基づく処理として、非特許文献１に記載されたタイムドメインによる逆投影法の一種であるＵＢＰ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｂａｃｋ−Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を行った。
【０１０５】
（Ｓ４０４：７５６ｎｍの光に対応する生体内の初期音圧分布を表示する工程）
この工程では、演算部１４１が、記憶部１４２に格納された７５６ｎｍの光に対応する初期音圧分布データを読み出し、輝度値変換処理を施した。そして、演算部１４１は、表示部１６０に輝度値変換された７５６ｎｍの光に対応する初期音圧分布データを出力し、７５６ｎｍの光に対応する初期音圧分布を表示させた。
【０１０６】
図６は、本工程における表示部１６０に表示された７５６ｎｍに対応する初期音圧分布を示す。表示部１６０には、７５６ｎｍの光に対応する初期音圧分布１６５が表示されている。上限設定用スライドバー１６７Ａおよび下限設定用スライドバー１６７Ｂは、それぞれの位置によって初期音圧分布１６５のダイナミックレンジの上限および下限を調整することができる。このダイナミックレンジの調整に応じて、初期音圧分布１６５の輝度値が調整される。このようにして、ユーザは任意の輝度で初期音圧分布１６５を確認することができる。
【０１０７】
また、表示部１６０には、各被検体情報の計算進捗を表すプログレスバーが表示されている。本工程において、７５６ｎｍの光に対応する初期音圧の計算進捗を表すプログレスバー１６３は、既に７５６ｎｍの光に対応する初期音圧の計算が終了していることを示している。一方、７９７ｎｍの光に対応する初期音圧の計算進捗を表すプログレスバー１６４は、７９７ｎｍの光に対応する初期音圧が計算途中であるため、黒色が途中まで満たされている。
【０１０８】
なお、本実施例では、０から６５Ｐａの初期音圧分布１６５を表示できるようにダイナミックレンジが初期設定されている。そして、表示部１６０には、そのダイナミックレンジに対応するカラーバー１６６が表示されている。
【０１０９】
また、本実施例では、７５６ｎｍの初期音圧分布を始めに表示するように初期設定されているため、７５６ｎｍの光に対応する初期音圧分布が算出されるとともに、表示部１６０に表示された。
【０１１０】
なお、初期音圧は、式１に示すように、生体内の吸収係数に基づく情報である。そのため、本実施例のようにヘモグロビンによる光の吸収が大きい波長（７５６ｎｍ）の光を用いて得られた初期音圧分布は、ユーザが血管の形状を把握するために有効な情報となる。すなわち、初期音圧分布を表示することは、ユーザが血管の形状を把握することができるため、悪性腫瘍の発見に貢献することができる。
【０１１１】
本実施例に係る初期音圧分布１６５においては、血量の多い領域１６５Ａおよびその周辺の血量の少ない領域１６５Ｂを確認することができる。さらに、初期音圧分布１６５においては、血量の少ない領域１６５Ｃも確認することができる。
【０１１２】
（Ｓ４０５：７５６ｎｍの光に対応する生体内の光量分布を取得する工程）
この工程では、演算部１４１が、記憶部１４２に格納された７５６ｎｍの光に対応する照射データを読み出し、その照射データを用いて７５６ｎｍの光に対応する生体１００内の光量分布を算出する。そして、演算部１４１は、７５６ｎｍの光に対応する生体１００内の光量分布データを記憶部１４２に格納する。
【０１１３】
本実施例では、演算部１４１は、非特許文献２に記載された光拡散方程式に基づいて解析を行うことにより、７５６ｎｍの光に対応する生体１００内の光量分布データを算出した。
【０１１４】
なお、本実施形態においては、光拡散方程式に基づいた解析以外にも、モンテカルロ法や光輸送方程式などに基づいた解析を行うことにより、光量分布を取得することができる。
【０１１５】
（Ｓ４０６：７５６ｎｍの光に対応する生体内の吸収係数分布を取得する工程）
この工程では、演算部１４１が、式１に倣って、記憶部１４２に格納された７５６ｎｍに対応する生体１００内の初期音圧分布データを、記憶部１４２に格納された７５６ｎｍに対応する生体１００内の光量分布データで除算する。これにより、演算部１４１は７５６ｎｍに対応する生体１００内の吸収係数分布を算出する。そして、演算部１４１は、７５６ｎｍに対応する生体１００内の吸収係数分布データを記憶部１４２に格納する。
【０１１６】
（Ｓ４０７：７９７ｎｍの光に対応する生体内の初期音圧分布を取得する工程）
この工程では、演算部１４１が、記憶部１４２に格納された画像再構成アルゴリズムを読み出し、読み出された画像再構成アルゴリズムに基づく処理を第２の検出信号データに施すことにより、７９７ｎｍの光に対応する生体１００内の初期音圧分布を算出する。そして、演算部１４１は、７９７ｎｍの光に対応する生体１００内の初期音圧分布データを記憶部１４２に格納する。
【０１１７】
この工程においても、演算部１４１は、画像再構成アルゴリズムに基づく処理として非特許文献１に記載されたＵＢＰを行った。
【０１１８】
（Ｓ４０８：７９７ｎｍの光に対応する生体内の光量分布を取得する工程）
この工程では、演算部１４１が、記憶部１４２に格納された７９７ｎｍの光に対応する照射データを読み出し、その照射データを用いて７９７ｎｍの光に対応する生体１００内の光量分布を算出する。そして、演算部１４１は、７９７ｎｍの光に対応する生体１００内の光量分布データを記憶部１４２に格納する。
【０１１９】
本実施例では、演算部１４１は、非特許文献２に記載された光拡散方程式に基づいて解析を行うことにより、７９７ｎｍの光に対応する生体１００内の光量分布データを算出した。
【０１２０】
（Ｓ４０９：７９７ｎｍの光に対応する生体内の吸収係数分布を取得する工程）
この工程では、演算部１４１が、式１に倣って、記憶部１４２に格納された７９７ｎｍに対応する生体１００内の初期音圧分布データを、記憶部１４２に格納された７９７ｎｍに対応する生体１００内の光量分布データで除算する。これにより、演算部１４１は７９７ｎｍに対応する生体１００内の吸収係数分布を算出する。そして、演算部１４１は、７９７ｎｍに対応する生体１００内の吸収係数分布データを記憶部１４２に格納する。
【０１２１】
（Ｓ４１０：生体内の酸素飽和度分布を取得する工程）
この工程では、演算部１４１が、記憶部１４２に格納された７５６ｎｍおよび７９７ｎｍの光に対応する生体１００内の吸収係数分布を用いて、生体１００内の酸素飽和度分布を算出する。
【０１２２】
なお、本実施例では、まず、演算部１４１が、式３に倣って、オキシヘモグロビンの濃度、および、デオキシヘモグロビンの濃度を算出した。
【０１２３】
そして、演算部１４１は、式４に倣って、オキシヘモグロビンの濃度、および、デオキシヘモグロビンの濃度を用いて、酸素飽和度を算出した。
【０１２４】
そして、演算部１４１は、算出したオキシヘモグロビンの濃度分布データ、デオキシヘモグロビンの濃度分布データ、および酸素飽和度分布データを、記憶部１４２に格納した。
【０１２５】
（Ｓ４１１：酸素飽和度分布を選択）
この工程では、図６Ａに示すように、ユーザが入力部１５０としてのマウスを使って、表示部１６０に表示された矢印１６２を操作し、図６Ａに示す表示部１６０に表示された被検体情報を表わすメニュー１６１から酸素飽和度に対応する項目を選択した。具体的には、ユーザがマウスを用いて矢印１６２を操作し、矢印１６２が酸素飽和度を表す項目と重なったときに、ユーザがマウスに備えられたボタンをクリックした。なお、本実施例では、被検体を表すメニュー１６１は、各波長における初期音圧分布および吸収係数分布、オキシヘモグロビン濃度分布、デオキシヘモグロビン濃度分布、および酸素飽和度分布を表す項目から構成されている。すなわち、入力部１５０は、各波長における初期音圧分布データおよび吸収係数分布データ、オキシヘモグロビン濃度分布データ、デオキシヘモグロビン濃度分布データ、ならびに酸素飽和度分布データを選択できるように構成されている。
【０１２６】
ただし、本実施例では、総ヘモグロビン濃度分布は算出されていないため、これに対応する項目の背景はグレーで表示され、ユーザはこの項目を選択できないようになっている。一方、本実施例においては、総ヘモグロビンの濃度分布以外の被検体情報については既に算出されているため、それらの項目の背景は白色で表示され、ユーザが選択できるようになっている。
【０１２７】
（Ｓ４１２：酸素飽和度分布を表示）
次に、演算部１４１は、記憶部１４２に格納された各波長における初期音圧分布データおよび吸収係数分布データ、オキシヘモグロビン濃度分布データ、デオキシヘモグロビン濃度分布データ、ならびに酸素飽和度分布データのうち、酸素飽和度分布データを記憶部１４２から読み出す。続いて、演算部１４１は、酸素飽和度分布データに輝度値変換処理を施し、表示部１６０に酸素飽和度分布データを出力する。続いて、表示部１６０は、図６Ａに示すように生体１００内の酸素飽和度分布１６８を、図５に示す初期音圧分布１６５から切り替えて表示する。
【０１２８】
また、演算部１４１は、カラーバー１６６に表示されている階調に基づいて、酸素飽和度分布データに０％から１００％の各々対応する輝度値を割り当てて、酸素飽和度分布１６８を表示部１６０に表示した。
【０１２９】
また、本実施例においては、図６Ｂに示すように、ユーザは上限設定用スライドバー１６７Ａを操作して、表示する酸素飽和度の上限を１００％から７５％へ変更した。また、ユーザは、表示する下限設定用スライドバー１６７Ｂを操作して、酸素飽和度の下限を０％から５０％へと変更した。そして、演算部１４１は、カラーバー１６６に基づいて、酸素飽和度分布データに５０％から７５％の各々対応する輝度値を割り当てて、酸素飽和度分布１６９を表示部１６０に表示させた。
【０１３０】
本実施例のように、表示部に酸素飽和度分布を表示させることにより、ユーザは酸素飽和度分布を把握することができるため、悪性腫瘍の診断を促進することができる。
【０１３１】
さらに、本実施例では、まず、ユーザが表示された初期音圧分布から血管の形状を把握した後に、初期音圧分布から酸素飽和度分布へ表示を切り替えたため、ユーザは病理学的な価値が異なる情報を総合的に把握して、診断することができた。
【０１３２】
以上、特定の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限らず、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて、種々の変形例、応用例も包含するものである。
【符号の説明】
【０１３３】
１００  被検体
１０２  光音響波
１１０  光源
１３０  音響検出部
１４０  処理部
１６０  表示部
【図１】
2014140718.tif 000007
【図２】
2014140718.tif 000008
【図３】
2014140718.tif 000009
【図４】
2014140718.tif 000010
【図５】
2014140718.tif 000011
【図６】
2014140718.tif 000012