(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から、被検体の表面を通してその内部にある観察部位に向けて光を出射し、
それにより前記観察部位から発せられた光音響波を検出して光音響波検出信号を得、
この光音響波検出信号に基づいて前記観察部位を画像化して画像表示手段に表示する光音響画像化方法において、
被写体深さ方向に関する前記光音響波検出信号に基づいて前記被検体の表面近傍領域を求め、
前記観察部位を表示する際に、前記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示することを特徴とする光音響画像化方法。
【請求項２】
被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値に最初に極値が生じる位置と、その次に極値が生じる位置との間の領域を前記表面近傍領域とすることを特徴とする請求項１記載の光音響画像化方法。
【請求項３】
被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値に最初に極値が生じる位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を前記表面近傍領域とすることを特徴とする請求項１記載の光音響画像化方法。
【請求項４】
被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回る位置と、その後最初に極値が生じてから次に極値が生じる位置との間の領域を前記表面近傍領域とすることを特徴とする請求項１記載の光音響画像化方法。
【請求項５】
被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回る位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を前記表面近傍領域とすることを特徴とする請求項１記載の光音響画像化方法。
【請求項６】
被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回ってから最初に極値が生じる位置と、その後に最初に極値が生じる位置との間の領域を前記表面近傍領域とすることを特徴とする請求項１記載の光音響画像化方法。
【請求項７】
被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回ってから最初に極値が生じる位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を前記表面近傍領域とすることを特徴とする請求項１記載の光音響画像化方法。
【請求項８】
前記光音響波検出信号の微分値を求める前に、この光音響波検出信号に平滑化処理を施しておくことを特徴とする請求項２から８いずれか１項記載の光音響画像化方法。
【請求項９】
前記表面近傍領域を求める処理を行う前に、この処理に用いる前記微分値に平滑化処理を施しておくことを特徴とする請求項２から９いずれか１項記載の光音響画像化方法。
【請求項１０】
光源から、被検体の表面を通してその内部にある観察部位に向けて光を出射し、
それにより前記観察部位から発せられた光音響波を検出して光音響波検出信号を得、
この光音響波検出信号に基づいて前記観察部位を画像化して画像表示手段に表示する光音響画像化方法において、
前記被検体の表面を通して前記観察部位に向けて音響波を出射し、そのとき被検体で反射した反射音響波を検出して反射音響波検出信号を得、
前記反射音響波検出信号に基づいて前記被検体の表面近傍領域を求め、
前記観察部位を表示する際に、前記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示することを特徴とする光音響画像化方法。
【請求項１１】
被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記反射音響波検出信号が最小値から増大に転じる位置と、最初に極大値を取る位置との間の領域を前記表面近傍領域とすることを特徴とする請求項１０記載の光音響画像化方法。
【請求項１２】
被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記反射音響波検出信号が示す最小値と、最初に検出される極大値との平均値を取る位置から、被検体の深さ方向およびそれと反対方向に各々所定長さ離れた２つの位置の間の領域を前記表面近傍領域とすることを特徴とする請求項１０記載の光音響画像化方法。
【請求項１３】
前記光として、波長が７００〜８５０ｎｍの範囲にある光を用いることを特徴とする請求項１から１２いずれか１項記載の光音響画像化方法。
【請求項１４】
被検体の表面を通してその内部にある観察部位に向けて光を出射する光源と、
それにより前記観察部位から発せられた光音響波を検出して光音響波検出信号を得る光音響波検出手段と、
前記光音響波検出信号に基づいて前記観察部位を画像化して表示する画像表示手段とを備えてなる光音響画像化装置において、
被写体深さ方向に関する前記光音響波検出信号に基づいて前記被検体の表面近傍領域を求める手段と、
前記観察部位を表示する際に、前記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示させる補正手段とを備えたことを特徴とする光音響画像化装置。
【請求項１５】
前記表面近傍領域を求める手段が、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値に最初に極値が生じる位置と、その次に極値が生じる位置との間の領域を前記表面近傍領域とするものであることを特徴とする請求項１４記載の光音響画像化装置。
【請求項１６】
前記表面近傍領域を求める手段が、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値に最初に極値が生じる位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を前記表面近傍領域とするものであることを特徴とする請求項１４記載の光音響画像化装置。
【請求項１７】
前記表面近傍領域を求める手段が、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回る位置と、その後に最初に極値が生じる位置との間の領域を前記表面近傍領域とするものであることを特徴とする請求項１４記載の光音響画像化装置。
【請求項１８】
前記表面近傍領域を求める手段が、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回る位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を前記表面近傍領域とするものであることを特徴とする請求項１４記載の光音響画像化装置。
【請求項１９】
前記表面近傍領域を求める手段が、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回った後に最初に極値が生じる位置と、その後に最初に極値が生じる位置との間の領域を前記表面近傍領域とするものであることを特徴とする請求項１４記載の光音響画像化装置。
【請求項２０】
前記表面近傍領域を求める手段が、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回った後に最初に極値が生じる位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を前記表面近傍領域とするものであることを特徴とする請求項１４記載の光音響画像化装置。
【請求項２１】
前記光音響波検出信号の微分値を求める前に、この光音響波検出信号に平滑化処理を施す手段を有することを特徴とする請求項１５から２０いずれか１項記載の光音響画像化装置。
【請求項２２】
前記表面近傍領域を求める処理を行う前に、この処理に用いる前記微分値に平滑化処理を施す手段を有することを特徴とする請求項１５から２１いずれか１項記載の光音響画像化装置。
【請求項２３】
被検体の表面を通してその内部にある観察部位に向けて光を出射する光源と、
それにより前記観察部位から発せられた光音響波を検出して光音響波検出信号を得る光音響波検出手段と、
前記光音響波検出信号に基づいて前記観察部位を画像化して表示する画像表示手段とを備えてなる光音響画像化装置において、
前記被検体の表面を通して前記観察部位に向けて音響波を出射する手段と、
そのとき被検体で反射した反射音響波を検出して反射音響波検出信号を得る反射音響波検出手段と、
前記反射音響波検出信号に基づいて前記被検体の表面近傍領域を求める手段と、
前記観察部位を表示する際に、前記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示させる補正手段とを備えたことを特徴とする光音響画像化装置。
【請求項２４】
前記表面近傍領域を求める手段が、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記反射音響波検出信号が最小値から増大に転じる位置と、最初に極大値を取る位置との間の領域を前記表面近傍領域とするものであることを特徴とする請求項２３記載の光音響画像化装置。
【請求項２５】
前記表面近傍領域を求める手段が、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記反射音響波検出信号が示す最小値と、最初に検出される極大値との平均値を取る位置から、被検体の深さ方向およびそれと反対方向に各々所定長さ離れた２つの位置の間の領域を前記表面近傍領域とするものであることを特徴とする請求項２３記載の光音響画像化装置。
【請求項２６】
前記光源が、波長が７００〜８５０ｎｍの範囲にある光を発するものであることを特徴とする請求項１４から２５いずれか１項記載の光音響画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光音響画像化方法すなわち、生体組織等の被検体に向けて光を出射し、それにより被検体から発生する光音響波に基づいて被検体を画像化する方法に関するものである。
【０００２】
また本発明は、光音響画像化方法を実施する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、例えば特許文献１、２や非特許文献１に示されているように、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響画像化装置が知られている。この光音響画像化装置においては、例えばパルスレーザ光等のパルス光が生体に向けて出射される。このパルス光を受けた生体内部では、パルス光のエネルギーを吸収した生体組織が熱によって体積膨張し、音響波（光音響波）を発生する。そこで、この光音響波を超音波プローブなどの検出手段で検出し、それにより得られた電気的信号（光音響信号）に基づいて生体内部を可視像化することが可能となっている。
【０００４】
この光音響画像化装置は、特定の吸光体から放射される光音響波のみに基づいて画像を構築するようにしているので、生体における特定の組織、例えば血管等を画像化するのに好適となっている。
【０００５】
光音響画像化装置によれば、上述したように生体の血管等、被検体の表面から内部に入った組織も画像化することが可能であるが、そのためには、パルス光が深い位置まで到達できるように、その強度を比較的高く設定する必要がある。しかしそうすると、被検体の表面近傍部分（例えば表皮や体毛の部分）がパルス光を受けて光音響波を発し、この表面近傍部分の光音響画像が生成、表示されることがある。そのようにして表示される表面近傍部分は、血管等の本来の観察部位を観察する上で煩わしいものであり、さらには、観察部位を隠してしまうこともある。
【０００６】
特許文献１には、この問題を解決するための方法も示されている。この方法は、複数の検出素子による光音響波検出信号を空間方向にフーリエ変換して空間的な低周波成分をカットし、次に逆フーリエ変換を行って、その変換後の画像信号で光音響画像を生成、表示するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２１３８０号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１７７６７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】A High-Speed Photoacoustic Tomography System based on a Commercial Ultrasound and a Custom Transducer Array, Xueding Wang, Jonathan Cannata, Derek DeBusschere, Changhong Hu, J. Brian Fowlkes, and Paul Carson, Proc. SPIE Vol. 7564, 756424 (Feb.23, 2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし特許文献１に示された方法には、複数の検出素子の並び方向と平行な方向に延びる血管等の観察部位も除去されてしまうという問題が認められる。またこの方法には、複数の検出素子を保持したプローブで被検体を圧迫しないで、被検体表面が複数の検出素子の並び方向と平行になっていない場合、すなわち例えば水中やゲル状物質内で検出素子を浮かせて使用したり、あるいは検出素子の表面に透明体が存在したりするような場合は、被検体の表面部分を除去する効果が十分に得られない、といった問題も認められる。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、被検体の表面近傍部分が明瞭に画像化されることを確実に防止できる光音響画像化方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また本発明は、そのような光音響画像化方法を実施することができる光音響画像化装置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】
【００１２】
本発明による第１の光音響画像化方法は、
光源から、被検体の表面を通してその内部にある観察部位に向けて光を出射し、
それにより前記観察部位から発せられた光音響波を検出して光音響波検出信号を得、
この光音響波検出信号に基づいて前記観察部位を画像化して画像表示手段に表示する光音響画像化方法において、
光音響波検出信号に基づいて被検体の表面近傍領域を求め、
観察部位を表示する際に、前記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示することを特徴とするものである。
【００１３】
なお、上記の「表面近傍領域の情報を減衰させて表示する」とは、減衰の程度を最大とする場合、つまりこの情報を全く除去してしまう場合も含むものとする（以下、同様）。
【００１４】
また、この第１の光音響画像化方法においてより具体的には、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される光音響波検出信号の微分値に最初に極値が生じる位置と、その次に極値が生じる位置との間の領域を表面近傍領域として求めることができる。
【００１５】
あるいは、この第１の光音響画像化方法においてより具体的には、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される光音響波検出信号の微分値に最初に極値が生じる位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を表面近傍領域として求めることもできる。
【００１６】
また、この第１の光音響画像化方法においてより具体的には、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回る位置と、その後最初に極値が生じてから次に極値が生じる位置との間の領域を表面近傍領域として求めることもできる。
【００１７】
また、この第１の光音響画像化方法においてより具体的には、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回る位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を表面近傍領域として求めることもできる。
【００１８】
また、この第１の光音響画像化方法においてより具体的には、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回ってから最初に極値が生じる位置と、その後に最初に極値が生じる位置との間の領域を表面近傍領域として求めることもできる。
【００１９】
さらに、この第１の光音響画像化方法においてより具体的には、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回ってから最初に極値が生じる位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を表面近傍領域として求めることもできる。
【００２０】
一方、この第１の光音響画像化方法においては、上記光音響波検出信号の微分値を求める前に、この光音響波検出信号に平滑化処理を施しておくことが望ましい。
【００２１】
さらに、この第１の光音響画像化方法においては、上記表面近傍領域を求める処理を行う前に、この処理に用いる微分値に平滑化処理を施しておくことが望ましい。
【００２２】
一方、本発明による第２の光音響画像化方法は、
光源から、被検体の表面を通してその内部にある観察部位に向けて光を出射し、
それにより前記観察部位から発せられた光音響波を検出して光音響波検出信号を得、
この光音響波検出信号に基づいて前記観察部位を画像化して画像表示手段に表示する光音響画像化方法において、
被検体の表面を通して前記観察部位に向けて音響波を出射し、そのとき被検体で反射した反射音響波を検出して反射音響波検出信号を得、
この反射音響波検出信号に基づいて被検体の表面近傍領域を求め、
観察部位を表示する際に、前記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示することを特徴とするものである。
【００２３】
この第２の光音響画像化方法においてより具体的には、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される反射音響波検出信号が最小値から増大に転じる位置と、最初に極大値を取る位置との間の領域を表面近傍領域として求めることができる。
【００２４】
あるいは、この第２の光音響画像化方法においてより具体的には、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される反射音響波検出信号が示す最小値と、最初に検出される極大値との平均値を取る位置から、被検体の深さ方向およびそれと反対方向に各々所定長さ離れた２つの位置の間の領域を表面近傍領域として求めることができる。
【００２５】
また、本発明の光音響画像化方法は、被検体に向けて出射される光の波長が７００〜８５０ｎｍの範囲にある場合に適用されるのがより好ましい。
【００２６】
他方、本発明による第１の光音響画像化装置は、
被検体の表面を通してその内部にある観察部位に向けて光を出射する光源と、
それにより前記観察部位から発せられた光音響波を検出して光音響波検出信号を得る光音響波検出手段と、
前記光音響波検出信号に基づいて前記観察部位を画像化して表示する画像表示手段とを備えてなる光音響画像化装置において、
前記光音響波検出信号に基づいて被検体の表面近傍領域を求める手段と、
観察部位を表示する際に、前記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示させる補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２７】
この本発明による第１の光音響画像化装置において、上記の表面近傍領域を求める手段としては、例えば、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される光音響波検出信号の微分値に最初に極値（極大値または極小値）が生じる位置と、その次に極値が生じる位置との間の領域を表面近傍領域とするものが適用可能である。
【００２８】
あるいは、上記の表面近傍領域を求める手段として、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される光音響波検出信号の微分値に最初に極値が生じる位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を表面近傍領域とするものを適用することもできる。
【００２９】
また、上記の表面近傍領域を求める手段として、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回る位置と、その後に最初に極値が生じる位置との間の領域を表面近傍領域とするものを適用することもできる。
【００３０】
また、上記の表面近傍領域を求める手段として、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回る位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を表面近傍領域とするものを適用することもできる。
【００３１】
また、上記の表面近傍領域を求める手段として、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回った後に最初に極値が生じる位置と、その後に最初に極値が生じる位置との間の領域を表面近傍領域とするものを適用することもできる。
【００３２】
さらに、上記の表面近傍領域を求める手段として、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される前記光音響波検出信号の微分値が、予め定められた閾値を最初に上回った後に最初に極値が生じる位置と、この位置よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域を前記表面近傍領域とするものを適用することもできる。
【００３３】
また、本発明による第１の光音響画像化装置においては、上記光音響波検出信号の微分値を求める前に、この光音響波検出信号に平滑化処理を施す手段が設けられることが望ましい。
【００３４】
また、本発明による第１の光音響画像化装置においては、上記表面近傍領域を求める処理を行う前に、この処理に用いる微分値に平滑化処理を施す手段が設けられることが望ましい。
【００３５】
一方、本発明による第２の光音響画像化装置は、
被検体の表面を通してその内部にある観察部位に向けて光を出射する光源と、
それにより前記観察部位から発せられた光音響波を検出して光音響波検出信号を得る光音響波検出手段と、
前記光音響波検出信号に基づいて前記観察部位を画像化して表示する画像表示手段とを備えてなる光音響画像化装置において、
被検体の表面を通して観察部位に向けて音響波を出射する手段と、
そのとき被検体で反射した反射音響波を検出して反射音響波検出信号を得る反射音響波検出手段と、
前記反射音響波検出信号に基づいて被検体の表面近傍領域を求める手段と、
観察部位を表示する際に、前記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示させる補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００３６】
この本発明による第２の光音響画像化装置において、上記の表面近傍領域を求める手段としては、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される反射音響波検出信号が最小値から増大に転じる位置と、最初に極大値を取る位置との間の領域を表面近傍領域とするものが適用可能である。
【００３７】
あるいは、上記の表面近傍領域を求める手段として、被検体の表面からその深さ方向に向かう領域に関して検出される反射音響波検出信号が示す最小値と、最初に検出される極大値との平均値を取る位置から、被検体の深さ方向およびそれと反対方向に各々所定長さ離れた２つの位置の間の領域を表面近傍領域とするものも適用可能である。
【００３８】
また本発明の光音響画像化装置においては、前記光源として、波長が７００〜８５０ｎｍの範囲にある光を発するものが用いられていることがより好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明による第１の光音響画像化方法によれば、光音響波検出信号に基づいて被検体の表面近傍領域を求め、観察部位を表示する際に、上記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示するようにしたので、被検体の表面近傍部分が明瞭に画像化されることを確実に防止可能となる。なお本発明者の研究によると、被検体の表面近傍部分が画像化される現象は、被検体に向けて出射する光の波長が７００〜８５０ｎｍ程度の範囲にあるときに起きやすいことが分かっているので、そのような波長の光が用いられる場合に本発明の方法を適用すれば、特に効果的である。
【００４０】
また本発明による第２の光音響画像化方法によれば、被検体の表面を通して観察部位に向けて音響波を出射し、そのとき被検体で反射した反射音響波を検出して反射音響波検出信号を得、この反射音響波検出信号に基づいて被検体の表面近傍領域を求め、観察部位を表示する際に、上記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示するようにしたので、この場合も、被検体の表面近傍部分が明瞭に画像化されることを確実に防止可能となる。
【００４１】
他方、本発明による第１の光音響画像化装置は、光音響波検出信号に基づいて被検体の表面近傍領域を求める手段と、観察部位を表示する際に、上記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示させる補正手段とを備えているので、上述した本発明による第１の光音響画像化方法を実施できるものとなる。
【００４２】
また本発明による第２の光音響画像化装置は、被検体の表面を通して観察部位に向けて音響波を出射する手段と、そのとき被検体で反射した反射音響波を検出して反射音響波検出信号を得る反射音響波検出手段と、上記反射音響波検出信号に基づいて被検体の表面近傍領域を求める手段と、観察部位を表示する際に、上記求められた表面近傍領域の情報を減衰させて表示させる補正手段とを備えているので、上述した本発明による第２の光音響画像化方法を実施できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態による光音響画像化装置の概略構成を示すブロック図
【図２】図１の装置において被検体の表面近傍領域を検出する一つの方法を説明する概略図
【図３】図１の装置において被検体の表面近傍領域を検出する別の方法を説明する概略図
【図４】本発明の別の実施形態による光音響画像化装置の概略構成を示すブロック図
【図５】図４の装置において被検体の表面近傍領域を検出する一つの方法を説明する概略図
【図６】図４の装置において被検体の表面近傍領域を検出する別の方法を説明する概略図
【図７】図１の装置において検出される表面近傍領域を説明する概略図
【図８】図４の装置において検出される表面近傍領域を説明する概略図
【図９】本発明の別の実施形態による光音響画像化装置の一部構成を示すブロック図
【図１０】本発明のさらに別の実施形態による光音響画像化装置の概略構成を示すブロック図
【図１１】図１０の装置においてなされる一部の処理の流れを示すフローチャート
【図１２】図１０の装置において被検体の表面近傍領域を検出する方法を説明する概略図
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による光音響画像化装置１０の基本構成を示すブロック図である。この光音響画像化装置１０は、一例として光音響画像と超音波画像の双方を取得可能とされたもので、超音波探触子（プローブ）１１、超音波ユニット１２、レーザ光源ユニット１３、および画像表示手段１４を備えている。
【００４５】
上記レーザ光源ユニット１３は、例えば中心波長７５６ｎｍのレーザ光を発するものとされている。レーザ光源ユニット１３からは被検体に向けてレーザ光が出射される。このレーザ光は、例えば複数の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の部分から被検体に向けて出射されるのが望ましい。
【００４６】
プローブ１１は、被検体に対する超音波の出力（送信）、および被検体から反射して戻って来る反射超音波の検出（受信）を行う。そのためにプローブ１１は、例えば一次元に配列された複数の超音波振動子を有する。またプローブ１１は、被検体内の観察部位がレーザ光源ユニット１３からのレーザ光を吸収することで生じた超音波（光音響波）を、上記複数の超音波振動子によって検出する。プローブ１１は、上記光音響波を検出して光音響波検出信号を出力し、また上記反射超音波を検出して反射超音波検出信号を出力する。
【００４７】
なお、このプローブ１１に上述した導光手段が結合される場合は、その導光手段の端部つまり複数の光ファイバの先端部等が、上記複数の超音波振動子の並び方向に沿って配置され、そこから被検体に向けてレーザ光が出射される。以下では、このように導光手段がプローブ１１に結合される場合を例に取って説明する。
【００４８】
被検体の光音響画像あるいは超音波画像を取得する際、プローブ１１は上記複数の超音波振動子が並ぶ一次元方向に対してほぼ直角な方向に移動され、それにより被検体がレーザ光および超音波によって二次元走査される。この走査は、検査者が手操作でプローブ１１を動かして行ってもよく、あるいは、走査機構を用いてより精密な二次元走査を実現するようにしてもよい。
【００４９】
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、画像再構成手段２５、検波・対数変換手段２６、画像構築手段２７を有している。画像構築手段２７の出力は、例えばＣＲＴや液晶表示装置等からなる画像表示手段１４に入力される。さらに超音波ユニット１２は、送信制御回路３０、および超音波ユニット１２内の各部等の動作を制御する制御手段３１を有している。
【００５０】
上記受信回路２１は、プローブ１１が出力した光音響波検出信号および反射検出信号を受信する。ＡＤ変換手段２２はサンプリング手段であり、受信回路２１が受信した光音響波検出信号および反射超音波検出信号をサンプリングして、それぞれデジタル信号である光音響データおよび反射超音波データに変換する。このサンプリングは、例えば外部から入力されるＡＤクロック信号に同期して、所定のサンプリング周期でなされる。
【００５１】
レーザ光源ユニット１３は、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザや、ＹＡＧレーザの第２高調波励起によるＯＰＯ（光パラメトリック発振）レーザや、アレキサンドライトレーザ等からなるＱスイッチパルスレーザ３２と、その励起光源であるフラッシュランプ３３とを含むものである。このレーザ光源ユニット１３には、前記制御手段３１から光出射を指示する光トリガ信号が入力されるようになっており、該光トリガ信号を受けると、フラッシュランプ３３を点灯させてＱスイッチパルスレーザ３２を励起する。制御手段３１は、例えばフラッシュランプ３３がＱスイッチパルスレーザ３２を十分に励起させると、Ｑスイッチトリガ信号を出力する。Ｑスイッチパルスレーザ３２は、Ｑスイッチトリガ信号を受けるとそのＱスイッチをオンにし、波長７５６ｎｍのパルスレーザ光を出射させる。
【００５２】
ここで、フラッシュランプ３３の点灯からＱスイッチパルスレーザ３２が十分な励起状態となるまでに要する時間は、Ｑスイッチパルスレーザ３２の特性などから見積もることができる。なお、上述のように制御手段３１からＱスイッチを制御するのに代えて、レーザ光源ユニット１３内において、Ｑスイッチパルスレーザ３２を十分に励起させた後にＱスイッチをオンにしてもよい。その場合は、Ｑスイッチをオンにしたことを示す信号を超音波ユニット１２側に通知してもよい。
【００５３】
また制御手段３１は、送信制御回路３０に、超音波送信を指示する超音波トリガ信号を入力する。送信制御回路３０は、この超音波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。制御手段３１は、先に前記光トリガ信号を出力し、その後、超音波トリガ信号を出力する。光トリガ信号が出力されることで被検体に対するレーザ光の出射、および光音響波の検出が行われ、その後、超音波トリガ信号が出力されることで被検体に対する超音波の送信、および反射超音波の検出が行われる。
【００５４】
制御手段３１はさらに、ＡＤ変換手段２２に対して、サンプリング開始を指示するサンプリングトリガ信号を出力する。このサンプリングトリガ信号は、前記光トリガ信号が出力された後で、かつ超音波トリガ信号が出力される前、より好ましくは被検体に実際にレーザ光が出射されるタイミングで出力される。そのためにサンプリングトリガ信号は、例えば制御手段３１がＱスイッチトリガ信号を出力するタイミングに同期して出力される。ＡＤ変換手段２２は上記サンプリングトリガ信号を受けると、プローブ１１が出力して受信回路２１が受信した光音響波検出信号のサンプリングを開始する。
【００５５】
制御手段３１は、光トリガ信号を出力した後、光音響波の検出を終了するタイミングで超音波トリガ信号を出力する。このとき、ＡＤ変換手段２２は光音響波検出信号のサンプリングを中断せず、サンプリングを継続して実施する。言い換えれば、制御手段３１は、ＡＤ変換手段２２が光音響波検出信号のサンプリングを継続している状態で、超音波トリガ信号を出力する。超音波トリガ信号に応答してプローブ１１が超音波送信を行うことで、プローブ１１の検出対象は、光音響波から反射超音波に変わる。ＡＤ変換手段２２は、検出された超音波検出信号のサンプリングを継続することで、光音響波検出信号と反射超音波検出信号とを、連続的にサンプリングする。
【００５６】
ＡＤ変換手段２２は、サンプリングして得られた光音響データおよび反射超音波データを、共通の受信メモリ２３に格納する。受信メモリ２３に格納されたサンプリングデータは、ある時点までは光音響データであり、ある時点からは反射超音波データとなる。データ分離手段２４は、受信メモリ２３に格納された光音響データと反射超音波データとを分離する。
【００５７】
以下、光音響画像の生成および表示について説明する。図１のデータ分離手段２４には、受信メモリ２３から読み出された反射超音波データおよび、波長７５６ｎｍのパルスレーザ光を被検体に向けて出射して得られた光音響データが入力される。データ分離手段２４は、光音響画像の生成時には光音響データのみを後段の画像再構成手段２５に入力する。画像再構成手段２５はこの光音響データに基づいて、光音響画像を示すデータを再構成する。
【００５８】
検波・対数変換手段２６は上記光音響画像を示すデータの包絡線を生成し、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。検波・対数変換手段２６はこれらの処理後のデータを画像構築手段２７に入力する。画像構築手段２７は入力されたデータに基づいて、パルスレーザ光により走査された断面に関する光音響画像を構築し、その光音響画像を示すデータを、補正手段５１を通して画像表示手段１４に入力する。それにより画像表示手段１４には、上記断面に関する光音響画像が表示される。
【００５９】
上記補正手段５１は、特に必要が無い場合は上記光音響画像を示すデータを、そのまま素通りさせて画像表示手段１４に入力するが、被検体の表面近傍部分が画像表示手段１４に現れることを避けたい場合に指示が与えられると、補正処理を行う。その補正処理については後に詳しく説明する。
【００６０】
なお、前述したようにプローブ１１を移動して被検体をレーザ光によって二次元走査し、その走査に伴って得られた複数の断面に関する画像データに基づいて、被検体の所望部位例えば血管等を三次元表示する光音響画像を生成、表示することも可能である。
【００６１】
また、データ分離手段２４が分離した反射超音波データに基づいて、被検体の超音波画像を生成、表示することも可能である。その超音波画像の生成、表示は、従来公知の方法によって行えばよく、本発明とは直接関連が無いので詳しい説明は省略するが、そのような超音波画像と光音響画像とを重ね合わせて表示させることも可能である。
【００６２】
なお本実施形態では、被検体に向けて出射する音響波として超音波を用いて反射超音波画像を得るようにしているが、この音響波は超音波に限定されるものではなく、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いれば、可聴周波数の音響波を用いてもよい。
【００６３】
ここで、被検体の表面よりも深い所に存在する血管等の光音響画像を生成、表示させる場合は、レーザ光源ユニット１３から出射するレーザ光が被検体内の深い所まで到達できるように、その光強度を高く設定することが必要になる。しかしそのようにすると、被検体の表面近傍部分（例えば表皮や体毛の部分）がレーザ光を受けて光音響波を発し、この表面近傍部分の光音響画像が生成、表示されることが多い。そのようにして表示される表面近傍部分は、本来観察したい深部の輝度を上げて表示するような場合には、画像の一部が飽和して表示されるため、本来の観察部位の血管を観察する上で煩わしいものである。また、投影画像を表示したような場合には、その背後の観察部位を隠してしまうこともある。本実施形態の光音響画像化装置１０はこの問題を解決可能としたものである。以下、その点について詳しく説明する。
【００６４】
図１に示すようにデータ分離手段２４は領域検出手段５０に接続されて、データ分離手段２４が出力する光音響データがこの領域検出手段５０にも入力されるようになっている。領域検出手段５０は入力された光音響データに基づいて、被検体の表面近傍領域を検出する。なお、本実施形態ではデジタル化された光音響データに基づいて上記表面近傍領域を検出するようにしているが、デジタル化する前の光音響波検出信号に基づいて表面近傍領域を検出することも可能である。本発明において「光音響波検出信号に基づいて表面近傍領域を求める」とは、光音響波検出信号をデジタル化した後の光音響データに基づいて被検体の表面近傍領域を検出する場合も含むものとする。
【００６５】
以下、上記表面近傍領域を検出する具体的な手順について、図２を参照して説明する。領域検出手段５０はまず、被検体の表面からその深さ方向（深さがより深くなる方向を指すものとする）に向かう１本の線状の領域に関する光音響データを微分する。この光音響データの値は光音響波検出信号の値と対応するもので、光音響波の強度を示している。図２はこの微分値の分布例を示すものであり、Ｚが上記深さ方向である。ここに示される通り、深さ方向Ｚに沿った上記微分値の分布は、被検体の皮膚組織（例えば表皮、あるいは表皮＋真皮上部の部分）の表側と裏側においてそれぞれ明瞭な極値Ｐ１、Ｐ２を持つものとなる。そこで領域検出手段５０は、深さ方向に向かって微分値に最初の極値Ｐ１が生じる位置Ｚ０を被検体と空気との境界、つまり被検体の表面位置とみなし、そこから次に極値Ｐ２が生じる位置までの領域Ｒを表面近傍領域として検出する。
【００６６】
この領域検出は、被検体のある断面についての光音響画像を生成、表示する場合は、その断面に沿った複数の箇所においてなされ、そこで、２次元の表面近傍領域が検出される。そのような２次元の表面近傍領域の例を図７に概略的に示す。同図においてＰＡは光音響画像であり、Ｔが被検体の表面、Ｗが被検体の内部の観察部位、そしてＲＥが２次元の表面近傍領域である。
【００６７】
領域検出手段５０は、上述の通りにして求めた表面近傍領域ＲＥを示す情報を、図１の補正手段５１に入力する。補正手段５１は画像構築手段２７が出力する光音響画像を示す画像データから、上記情報が示す表面近傍領域ＲＥについては画像情報を除去し、その部分には適当な補間を行った上で、その画像データを画像表示手段１４に入力する。そこで画像表示手段１４においては、被検体の表面近傍部分は表示されずに、基本的に観察部位Ｗのみを示す光音響画像が表示されるようになる。
【００６８】
なお、上述のように表面近傍領域ＲＥについての画像情報を完全に除去する他、その表面近傍領域ＲＥについては表示輝度を落とすような減衰処理を行うようにしてもよい。その場合は、表示画像において被検体の表面近傍部分が薄く表示されることになるが、そうであっても、表面近傍部分が明瞭に表示される場合と比べれば、表示された表面近傍部分のために観察部位が判別し難くなる不具合を防止することができる。本発明において「表面近傍領域の情報を減衰させて表示する」とは、上述のように表面近傍領域の情報を完全に除去して表示することも含むものとする。このような減衰処理を行った場合は、処理された表面近傍領域ＲＥの場所が分かるように、図７に示すようにその領域ＲＥを破線や実線等で囲むような表示を行うのが好ましい。
【００６９】
また、被検体の観察部位を擬似的に３次元に示すいわゆる３Ｄ画像表示として光音響画像を生成、表示する場合は、上述のような２次元の表面近傍領域の集合である３次元の表面近傍領域を検出することも可能である。そのような３Ｄ画像において表示の角度によっては、深い位置にある血管等の観察部位が、表面近傍領域の皮膚の部分によって覆われる状態に表示されることもあり、その場合は肝心の観察部位が観察不可能になる。したがって、そのような場合に本発明を適用すれば、光音響画像の診断性能を改善する効果が特に高いものとなる。
【００７０】
次に、表面近傍領域ＲＥを検出する別の手法について、図３を参照して説明する。なお、この図３中の曲線も図２のものと同じで、その他の要素も、図２と同じ符号が付されているものは全て図２における要素と同じである。この手法は図１に示した領域検出手段５０により実行され得るものであり、領域検出手段５０は、深さ方向に向かって微分値に最初の極値Ｐ１が生じる位置Ｚ０を被検体と空気との境界、つまり被検体の表面位置とみなし、この位置Ｚ０よりも所定の長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域Ｒを表面近傍領域として検出する。
【００７１】
なお上記所定の長さは、例えば４００画素分等のように、画素数で規定するのが好ましい。その好ましい長さは、実験あるいは経験に基づいて求めることができる。またこの所定の長さは、装置使用者の指示入力に応じて適宜変更可能としておくのが望ましい。そのようにすれば、装置使用者が画像表示手段１４に表示された光音響画像を観察しながら、表示情報を減衰させる表面近傍領域の厚さを最適に設定することが可能になる。
【００７２】
次に図４を参照して、本発明の別の実施形態について説明する。なおこの図４において、図１中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同様）。
【００７３】
この図４の装置においては、図１における領域検出手段５０に代えて、データ分離手段２４から出力されるデジタルの反射超音波データから表面近傍領域を検出する領域検出手段１５０が適用されている。この領域検出手段１５０はまず、被検体の表面からその深さ方向に沿った反射超音波データの値の移動平均値（これは反射超音波検出信号の同方向に沿った信号強度の移動平均値と対応する）を求める。これらの反射超音波データの値は、超音波固有の仕様の影響が軽減されて、被検体で反射した反射超音波の強度に基づく境界面を示している。
【００７４】
図５はこの平均値の分布例を示しており、Ｚが上記深さ方向である。ここに示される通り、深さ方向Ｚに沿った上記平均値の分布は、被検体の表面よりも外のゲルまたは水部分に関しては最小値Ｓ１を取り、被検体の表面位置Ｚ１で最小値Ｓ１から増大に転じ、皮膚組織が存在する部分ではそのまま漸増し、皮膚組織が存在しなくなった部分で減少に転じるものとなる。つまり皮膚組織が無くなる辺りの位置Ｚ２において、この平均値は極大値Ｓ２を取ることになる。そこで領域検出手段１５０は、上記位置Ｚ１と位置Ｚ２との間の領域Ｒを表面近傍領域として検出する。ここで、上記極大値Ｓ２はある程度の深さ範囲に亘って分布しているが、位置Ｚ２はその深さ範囲の中のどの位置に設定しても構わない。
【００７５】
上記の領域検出は、被検体のある断面についての光音響画像を生成、表示する場合は、その断面に沿った複数の箇所においてなされ、そこで、２次元の表面近傍領域が検出される。そのような２次元の表面近傍領域の例を図８に概略的に示す。同図においてＵＳは超音波画像であり、Ｔが被検体の表面、そしてＲＥが２次元の表面近傍領域である。
【００７６】
領域検出手段１５０は、上述の通りにして求めた表面近傍領域ＲＥを示す情報を、図４の補正手段５１に入力する。補正手段５１は画像構築手段２７が出力する光音響画像を示す画像データから、上記情報が示す表面近傍領域ＲＥについては画像情報を除去し、その部分には適当な補間を行った上で、その画像データを画像表示手段１４に入力する。そこで画像表示手段１４においては、被検体の表面近傍部分は表示されずに、基本的に観察部位Ｗのみを示す光音響画像が表示されるようになる。
【００７７】
なおこの場合も、表面近傍領域ＲＥについての画像情報を完全に除去する他、その表面近傍領域ＲＥについては表示輝度を落とすような減衰処理を行うようにしてもよい。その場合は、表示画像において被検体の表面近傍部分が薄く表示されることになるが、そうであっても、表面近傍部分が明瞭に表示される場合と比べれば、表示された表面近傍部分のために観察部位が判別し難くなる不具合を防止することができる。
【００７８】
次に、反射超音波データから表面近傍領域ＲＥを検出する別の手法について、図６を参照して説明する。なお、この図６中の曲線も図５のものと同じで、その他の要素も、図５と同じ符号が付されているものは全て図５における要素と同じである。この手法は図４に示した領域検出手段１５０により実行され得るものであり、領域検出手段１５０は、反射超音波データの平均値の最小値Ｓ１と、前記極大値Ｓ２との平均値を求め、その平均値を取る位置Ｚ０から被検体の深さ方向に所定長さＲ２離れた位置Ｚ２と、位置Ｚ０から被検体の深さ方向と反対方向に所定長さＲ１離れた位置Ｚ１とを求め、それらの位置Ｚ２と位置Ｚ１との間の領域を表面近傍領Ｒとして求める。
【００７９】
なお上記所定の長さＲ２とＲ１は、例えば前者は３００画素分で後者は１００画素分等のように、画素数で規定するのが好ましい。その好ましい長さは、実験あるいは経験に基づいて求めることができる。またこの所定の長さは、装置使用者の指示入力に応じて適宜変更可能としておくのが望ましい。そのようにすれば、装置使用者が画像表示手段１４に表示された光音響画像を観察しながら、表示情報を減衰させる表面近傍領域の厚さを最適に設定することが可能になる。
【００８０】
次に図１０を参照して、本発明のさらに別の実施形態について説明する。この図１０の装置においては、図１における領域検出手段５０に代えて、領域検出手段２５０が適用されている。この領域検出手段２５０は、検波・対数変換手段２６から出力される対数変換後のデジタルの光音響データから表面近傍領域を検出するものである。以下、この領域検出手段２５０並びにその後段の手段によってなされる領域検出処理並びに補正処理等について、その流れを示す図１１を参照して説明する。
【００８１】
領域検出手段２５０は処理を開始させると、まずステップＳ１において、検波・対数変換手段２６から出力される上記光音響データのうち、所定の閾値以下の値のデータは全て強制的にゼロ値に置き換える。より具体的には、例えば対数変換前の光音響データがサンプリング周波数：４０ＭＨｚ、量子化ビット数：１２ｂｉｔでサンプリングされたもので、それを対数変換した後のデジタルの光音響データが１〜１１の間の値を取るものとされた場合で、上記閾値は「４」程度に設定される。この処理を行うことにより、低輝度域のノイズ成分が除去される。
【００８２】
次に領域検出手段２５０はステップＳ２において、光音響データに平滑化処理を施す。この平滑化処理は具体的には、光音響データを被検体の深さ方向に２１点の移動平均を取ることによってなされる。すなわち、ある画素の光音響データについては、その画素から被検体の浅い側へ続く連続１０画素、その画素から被検体の深い側へ続く連続１０画素、およびその画素自身の合計２１画素に関する光音響データの平均値を求め、それを改めて当該画素の光音響データとする、という処理によって平滑化がなされる。
【００８３】
次に領域検出手段２５０はステップＳ３において、上記平滑化がなされた光音響データを微分処理する。この微分処理は、先に述べたのと同様に、被検体の表面からその深さ方向Ｚに向かう１本の線状の領域（ライン）に関する光音響データに関してなされる。この処理がなされた後の微分値の分布例を、図２と同様にして図１２に示す。同図に示す通り、この微分値の分布には、被検体の表面よりも光源側（深さ方向Ｚと反対側）においてノイズ成分Ｎが生じることがある。このノイズ成分Ｎが有る場合に、図２を用いて説明した方法のように、深さ方向Ｚに向かって微分値に最初の極値Ｐ１が生じる位置を被検体の表面位置とみなすと、ノイズ成分Ｎにおいて極値が生じた位置を被検体の表面位置と誤って検出する可能性も有る。
【００８４】
本実施形態は、そのような誤検出を防止するようにしたものであり、領域検出手段２５０は次にステップＳ４において、微分した光音響データに対して例えば深さ方向に１１点の移動平均を取ることによって平滑化処理を施した後、次にステップＳ５において所定の閾値に基づいて被検体の表面位置を検出する。この表面位置の検出は、上記深さ方向Ｚに向かうラインに関して検出される上記微分値が、予め定められた閾値Ｔｈを最初に上回る位置Ｚ０を被検体と超音波カプラーもしくは超音波ゲルとの境界、つまり被検体の表面位置とみなすことによってなされる。この表面位置の検出は、上記のようなラインの複数、例えば全てのラインに関してそれぞれなされる。
【００８５】
次にステップＳ６において領域検出手段２５０は、上記位置Ｚ０よりも所定長さだけ被検体深さ方向に離れた位置との間の領域Ｒを表面近傍領域として検出し、そして補正手段５１は画像構築手段２７から送られて来た光音響画像を担持する画像データから、上記表面近傍領域に関する画像データを削除する。また次にステップＳ７において補正手段５１は、上記画像データの削除を行っても診断性能が損なわれないように輝度、コントラストを調整し、さらに、前述した超音波画像と光音響画像とを合成表示するような場合は各画像の部分を示すカラーマップの調整を行い、ステップＳ８において画像表示手段１４に光音響画像が表示される。
【００８６】
本実施形態においても、上述の通りにして光音響画像を担持する画像データから、被検体の表面近傍領域に関する画像データを削除するようにしているので、この表面近傍部分の光音響画像が生成、表示されることがなくなり、本来観察したい部位である血管等の光音響画像を見やすく表示可能となる。
【００８７】
なお上記閾値Ｔｈの好ましい値は、実験や経験に基づいて求めることができる。一例として、前述の通り対数変換前の光音響データがサンプリング周波数：４０ＭＨｚ、量子化ビット数：１２ｂｉｔでサンプリングされたもので、それを対数変換した後のデジタルの光音響データが１〜１１の間の値を取るものとされた場合で、上記閾値Ｔｈは「０．０２」等とされる。また、画像データを削除する上記領域Ｒの幅についても、実験や経験に基づいて好ましい値を求めることができ、一例として１３０データ分の領域等とされる。
【００８８】
本実施形態では、被検体深さ方向の所定長さに亘る領域Ｒを表面近傍領域として検出しているが、深さ方向に向かって前記微分値に最初の極値Ｐ１が生じてから、その次に極値Ｐ２が生じた位置を被検体の皮膚組織等の裏側とみなして、微分値が閾値Ｔｈを上回る位置から極値Ｐ２が生じる位置までの領域を表面近傍領域として検出するようにしてもよい。
【００８９】
また本実施形態では、図１１のステップＳ２における光音響データに対する平滑化処理および、ステップＳ４における微分データに対する平滑化処理を行っているので、それぞれのデータに生じるノイズ成分によって、表面近傍領域の検出が不正確になされてしまうことを防止可能となる。
【００９０】
なお、図１２に示したようなノイズ成分Ｎのために被検体の表面位置を誤検出することを防止する上では、深さ方向に向かって前記微分値が所定の閾値Ｔｈを上回ってから最初に極値Ｐ１が生じた位置を被検体の表面位置として検出することも効果的である。そのようにする場合も、極値Ｐ１が生じる位置から被検体深さ方向の所定長さに亘る領域Ｒを表面近傍領域とみなすようにしてもよいし、あるいは、深さ方向に向かって上記極値Ｐ１が生じてから、その次に極値Ｐ２が生じる位置までの範囲を表面近傍領域とみなすようにしてもよい。
【００９１】
なお本発明の光音響画像化装置および方法は、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および変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【００９２】
例えば本発明は、デコンボリューション処理を施すようにした光音響画像化装置および方法にも適用可能である。図９は、そのデコンボリューション処理を施すように構成された光音響画像化装置の一部を示すブロック図である。この図９の構成は、例えば図１に示した画像再構成手段２５と検波・対数変換手段２６との間に挿入されるものであり、光微分波形逆畳込み手段４０およびその後段に接続された補正手段４６とからなる。そして分波形逆畳込み手段４０は、フーリエ変換手段４１、４２、逆フィルタ演算手段４３、フィルタ適用手段４４、およびフーリエ逆変換手段４５から構成されている。
【００９３】
上記分波形逆畳込み手段４０は、画像再構成手段２５が出力した光音響画像を示すデータから、被検体に向けて出射されたパルスレーザ光の光強度の時間波形を微分した光パルス微分波形をデコンボリューションする。このデコンボリューションにより、吸収分布を示す光音響画像データが得られる。
【００９４】
以下、このデコンボリューションについて詳しく説明する。光微分波形逆畳込み手段４０のフーリエ変換手段（第１のフーリエ変換手段）４１は、離散フーリエ変換により、再構成された光音響画像データを時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換する。フーリエ変換手段（第２のフーリエ変換手段）４２は、離散フーリエ変換により、光パルス微分波形を所定のサンプリングレートでサンプリングした信号を時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換する。フーリエ変換のアルゴリズムには、例えばＦＦＴを用いることができる。
【００９５】
本実施形態においては、ＡＤ変換手段２２における光音響波検出信号のサンプリングレートと、光パルス微分波形のサンプリングレートとは等しいものとする。例えば光音響波検出信号はＦｓ＝４０ＭＨｚのサンプリングクロックに同期してサンプリングされており、光微分パルスも、Ｆｓ＿ｈ＝４０ＭＨｚのサンプリングレートでサンプリングされている。フーリエ変換手段４１は、４０ＭＨｚでサンプリングした結果得られた、画像再構成手段２５が出力する光音響画像データを、例えば１０２４点のフーリエ変換でフーリエ変換する。また、フーリエ変換手段４２は、４０ＭＨｚでサンプリングされた光パルス微分波形を１０２４点のフーリエ変換でフーリエ変換する。
【００９６】
逆フィルタ演算手段４３は、フーリエ変換された光パルス微分波形の逆数を逆フィルタとして求める。例えば逆フィルタ演算手段４３は、光パルス微分波形ｈをフーリエ変換した信号をｆｆｔ＿ｈとしたとき、conj(fft_h)/abs(fft_h)2を逆フィルタとして求める。フィルタ適用手段４４は、フーリエ変換手段４１でフーリエ変換された光音響画像データに、逆フィルタ演算手段４３で求められた逆フィルタを適用する。フィルタ適用手段４４は、例えば、要素ごとに、光音響画像データのフーリエ係数と逆フィルタのフーリエ係数とを乗算する。逆フィルタが適用されることで、周波数領域の信号において、光パルス微分波形がデコンボリューションされる。フーリエ逆変換手段４５は、フーリエ逆変換により、逆フィルタが適用された光音響画像データを、周波数領域の信号から時間領域の信号へと変換する。フーリエ逆変換により、時間領域の吸収分布信号が得られる。
【００９７】
以上述べた処理を行うことにより、光微分項がコンボリューションされた光音響波検出信号から光微分項を除去することができ、光音響波検出信号から吸収分布を求めることができる。そのような吸収分布を画像化した場合には、吸収分布画像を示す光音響画像が得られる。
【００９８】
なお補正手段４６は、光パルス微分波形がデコンボリューションされたデータを補正し、光パルス微分波形がデコンボリューションされたデータから、プローブ１１における超音波振動子の受信角度依存特性の影響を除去する。また、補正手段４６は、受信角度依存特性に加えて、またはこれらに代えて、光パルス微分波形がデコンボリューションされたデータから被検体における光の入射光分布の影響を除去する。なお、このような補正を行わずに、光音響画像の生成を行ってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１０    光音響画像化装置
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    画像再構成手段
２６    検波・対数変換手段
２７    画像構築手段
３０    送信制御回路
３１    制御手段
３２    Ｑスイッチレーザ
３３    フラッシュランプ
４１、４２    フーリエ変換手段
４３    逆フィルタ演算手段
４４    フィルタ適用手段
４５    フーリエ逆変換手段
５０、１５０、２５０    領域検出手段
５１    補正手段
【図１】
0005852597.tif 000002
【図２】
0005852597.tif 000003
【図３】
0005852597.tif 000004
【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】
0005852597.tif 000009
【図９】
0005852597.tif 000010
【図１０】
0005852597.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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