(57)【要約】【課題】光音響測定において、簡易かつ高精度に濃度に関する情報を取得する。【解決手段】互いに異なる複数の波長の光を照射する光源と、複数の波長の光のそれぞれが照射された被検体から発生する音響波を電気信号に変換する変換素子と、電気信号を用いて被検体内の物質の濃度の分布情報を取得する信号処理手段を有し、信号処理手段は、複数の波長の光のそれぞれに対応する複数の音圧分布情報を取得し、複数の音圧分布情報、ユーザーからの指示に基づいて決定された被検体内のある位置における物質の濃度情報、及び複数の波長の光のそれぞれに対する物質による吸収に関する情報を用いて、被検体内の物質の濃度の分布情報を取得する光音響装置を用いる。【選択図】図３
2018038693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる複数の波長の光を照射する光源と、
前記複数の波長の光のそれぞれが照射された被検体から発生する音響波を電気信号に変換する変換素子と、
前記電気信号を用いて前記被検体内の物質の濃度の分布情報を取得する信号処理手段と、
を有し、
前記信号処理手段は、
前記複数の波長の光のそれぞれに対応する複数の音圧分布情報を取得し、
前記複数の音圧分布情報、ユーザーからの指示に基づいて決定された前記被検体内のある位置における前記物質の濃度情報、及び前記複数の波長の光のそれぞれに対する前記物質による吸収に関する情報を用いて、前記被検体内の前記物質の濃度の分布情報を取得する
ことを特徴とする光音響装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、前記被検体内のある位置における前記物質の濃度に基づいて、前記被検体内における前記複数の波長の光の減衰に関する係数を取得し、前記係数をさらに用いて、前記被検体内の前記物質の濃度の分布情報を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の光音響装置。
【請求項３】
前記被検体内のある位置における前記物質の濃度として、酸素飽和度が用いられる
ことを特徴とする請求項２に記載の光音響装置。
【請求項４】
前記信号処理手段は、前記被検体内の異なる深さにある、略同一の吸収係数を有する物質に関する情報を用いる
ことを特徴とする請求項２または３に記載の光音響装置。
【請求項５】
前記信号処理手段は、前記係数として、前記被検体内における前記複数の波長の光の間の有効減衰係数の差に関する情報を取得する
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項６】
前記信号処理手段は、前記被検体内のある位置から、前記被検体の表面における光照射領域までの距離に関する情報を用いて、前記係数を取得する
ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項７】
前記音圧分布情報と、前記ユーザーが前記被検体内のある位置における前記物質の濃度を入力するためのガイドと、を表示手段に表示させる表示制御手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項８】
前記表示制御手段は、前記被検体内において血管の位置を抽出して前記ガイドを表示させる
ことを特徴とする請求項７に記載の光音響装置。
【請求項９】
前記表示制御手段は、前記被検体の表面における前記光照射領域の中心と対向する領域に前記ガイドを表示させる
ことを特徴とする請求項７に記載の光音響装置。
【請求項１０】
互いに異なる複数の波長の光を照射する光源と、
前記複数の波長の光のそれぞれが照射された被検体から発生する音響波を電気信号に変
換する変換素子と、
前記電気信号を用いて前記被検体内の物質の濃度の分布情報を取得する信号処理手段と、
を有し、
前記信号処理手段は、
前記複数の波長の光のそれぞれに由来する複数の音圧分布情報を取得し、
前記被検体内における前記複数の波長の光の減衰に関する係数の差を示す情報を取得し、
前記複数の音圧分布情報、前記差を示す情報、及び前記複数の波長の光のそれぞれに対する前記物質による吸収に関する情報を用いて、前記被検体内の前記物質の濃度の分布情報を取得する
ことを特徴とする光音響装置。
【請求項１１】
ユーザーからの指示を受け付ける指示手段をさらに有し、
前記信号処理手段は、前記ユーザーによる前記指示手段を介した入力に基づいて、前記係数を取得する
ことを特徴とする請求項１０に記載の光音響装置。
【請求項１２】
前記信号処理手段は、前記複数の音圧分布情報のうち少なくとも１つから抽出した前記被検体内の部位に関する情報に基づいて、前記係数を取得する
ことを特徴とする請求項１０に記載の光音響装置。
【請求項１３】
前記複数の波長の光が照射された被検体から発生する音響波を電気信号に変換するステップと、
前記電気信号を用いて前記複数の波長の光のそれぞれに由来する複数の音圧分布情報を取得するステップと、
前記被検体内のある位置における前記物質の濃度を取得するステップと、
前記複数の音圧分布情報と、前記物質の濃度と、前記複数の波長の光のそれぞれに対する前記物質による吸収に関する情報を用いて、前記被検体内の前記物質の濃度の分布情報を取得するステップと、
を有することを特徴とする信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響装置および信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を用いたイメージング技術の一つとして、光音響イメージング技術がある。光音響イメージングでは、まず、光源から発生したパルス光が被検体に照射される。照射光は被検体内で伝搬・拡散する。被検体内の光吸収体により、照射光のエネルギーが吸収されると、音響波（以降、光音響波と呼ぶ）が発生する。この光音響波をトランスデューサで受信し、処理装置で受信信号を解析処理することで、被検体内部の光学特性値に関する情報が画像データとして取得される。これにより、被検体内の光吸収に関連する特性値分布（例えば、血管内の血液の光吸収に関する情報分布）が可視化される。
【０００３】
また、互いに異なる波長を有する光を被検体に照射することにより、被検体内に存在する物質（光吸収体）の濃度に関する分布を求めることができる。特に、互いに異なる波長を有する光を被検体に照射し、各波長において血管内の血液の光吸収に関する情報分布を取得することにより、オキシヘモグロビンＨｂＯとデオキシヘモグロビンＨｂとの濃度を取得し、さらに血液の酸素飽和度を得ることができる。例えば、２波長の光を用いた場合、酸素飽和度分布ＳＯ２（ｒ）は次式（１）で求められる。
【数１】
2018038693.tif 000003
【０００４】
ここで、μａλ１（ｒ）は、ある位置ｒでの波長λ１における吸収係数、μａλ２（ｒ）は、ある位置ｒでの波長λ２における吸収係数を示す。また、εＨｂ０λ１は、波長λ１におけるオキシヘモグロビンのモル吸光係数、εＨｂλ１は、波長λ１におけるデオキシヘモグロビンのモル吸光係数を示す。εＨｂ０λ２は、波長λ２におけるオキシヘモグロビンのモル吸光係数、εＨｂλ２は、波長λ２におけるデオキシヘモグロビンのモル吸光係数を示す。εＨｂ０λ１、εＨｂλ１、εＨｂ０λ２、εＨｂλ２は既知の値である。なお、ｒは位置座標を示す。式（１）のように、血液の酸素飽和度を求めるためには、２波長における吸収係数の比が必要となる。
【０００５】
一方、光吸収により被検体内の吸収体から発生する光音響波の初期音圧分布（Ｐ０（ｒ））は次式（２）で表される。
【数２】
2018038693.tif 000004
ここで、Γ（ｒ）は、ある位置ｒでのグリューナイセン（Ｇｒｕｎｅｉｓｅｎ）係数であり、体積膨張係数（β）と音速（ｃ）の二乗との積を定圧比熱（Ｃｐ）で除したものであり、一般的に、位置に依存するが光の波長には依存しない。μａ（ｒ）は、ある位置ｒ
での吸収係数である。Φ（ｒ）は、ある位置ｒでの光量（吸収体に照射された光量であり、光フルエンスとも言う）である。ある位置ｒでの初期音圧（Ｐ０（ｒ））は、光音響波を受信した探触子から出力される受信信号（ＰＡ信号）を用いて算出できる。
【０００６】
式（２）より、２波長における吸収係数の比の値は以下のようになる。
【数３】
2018038693.tif 000005
式（３）より、ある位置ｒでの吸収係数の比の値を得るためには、波長λ１における光量Φλ１と波長λ２におけるΦλ２との比である係数αを求める必要がある。特許文献１には、波長毎の光量を含む関係式で表現可能な値を係数αとして、係数αと受信信号から初期音圧であるＰ０を求めることで酸素飽和度が算出できることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−２０５１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のような方法の場合、ある位置ｒあるいは光量比がほぼ同一である領域においては、一つの係数αにより酸素飽和度を算出できる。しかし、被検体表面における光照射領域からの距離及び探触子からの距離が一様な距離（深さ）と見なせる程度の範囲を超えた場合は、場所によりαが異なる。そのため、一つの係数αで表現できない領域にまたがる血管などでは、１本の血管（たとえば、動脈）にも関わらず、酸素飽和度が徐々に変化して表示される、すなわち算出精度が低下する課題がある。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、光音響測定において、簡易かつ高精度に濃度に関する情報を取得することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
互いに異なる複数の波長の光を照射する光源と、
前記複数の波長の光のそれぞれが照射された被検体から発生する音響波を電気信号に変換する変換素子と、
前記電気信号を用いて前記被検体内の物質の濃度の分布情報を取得する信号処理手段と、
を有し、
前記信号処理手段は、
前記複数の波長の光のそれぞれに対応する複数の音圧分布情報を取得し、
前記複数の音圧分布情報、ユーザーからの指示に基づいて決定された前記被検体内のある位置における前記物質の濃度情報、及び前記複数の波長の光のそれぞれに対する前記物質による吸収に関する情報を用いて、前記被検体内の前記物質の濃度の分布情報を取得する
ことを特徴とする光音響装置である。
【００１１】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
互いに異なる複数の波長の光を照射する光源と、
前記複数の波長の光のそれぞれが照射された被検体から発生する音響波を電気信号に変換する変換素子と、
前記電気信号を用いて前記被検体内の物質の濃度の分布情報を取得する信号処理手段と、
を有し、
前記信号処理手段は、
前記複数の波長の光のそれぞれに由来する複数の音圧分布情報を取得し、
前記被検体内における前記複数の波長の光の減衰に関する係数の差を示す情報を取得し、
前記複数の音圧分布情報、前記差を示す情報、及び前記複数の波長の光のそれぞれに対する前記物質による吸収に関する情報を用いて、前記被検体内の前記物質の濃度の分布情報を取得する
ことを特徴とする光音響装置である。
【００１２】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
前記複数の波長の光が照射された被検体から発生する音響波を電気信号に変換するステップと、
前記電気信号を用いて前記複数の波長の光のそれぞれに由来する複数の音圧分布情報を取得するステップと、
前記被検体内のある位置における前記物質の濃度を取得するステップと、
前記複数の音圧分布情報と、前記物質の濃度と、前記複数の波長の光のそれぞれに対する前記物質による吸収に関する情報を用いて、前記被検体内の前記物質の濃度の分布情報を取得するステップと、
を有することを特徴とする信号処理方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光音響測定において、簡易かつ高精度に濃度に関する情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１を適用できる光音響装置の全体構成を示す模式図
【図２】実施形態１を適用できる信号処理部を示す模式図
【図３】実施形態１の処理フローの一例を示すフローチャート
【図４】実施形態１の表示画面の一例を示す模式図
【図５】実施形態２の処理フローの一例をフローチャート
【図６】実施形態２の表示画面の一例を示す模式図
【図７】実施形態３の処理フローの一例をフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。よって、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
【００１６】
本発明は、被検体から伝搬する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。よって本発明は、被検体情報取得装置またはその制御方法、あるいは被検体情報取得方法や信号処理方法として捉えられる。本発明はまた、これらの方法をＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を備える情報処理装置に実行させるプログラムや、そのプログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。記憶媒体は、コンピュータにより
読み取り可能な非一時的な記憶媒体であって良い。
【００１７】
本発明の被検体情報取得装置には、被検体に光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体の特性情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した光音響イメージング装置を含む。この場合、特性情報とは、光音響波を受信することにより得られる受信信号を用いて生成される、被検体内の複数位置のそれぞれに対応する特性値の情報である。
【００１８】
光音響測定により取得される特性情報は、光エネルギーの吸収率を反映した値である。例えば、単一の波長の光照射によって生じた音響波の発生源、被検体内の初期音圧、あるいは初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度や吸収係数を含む。また、互いに異なる複数の波長により得られる特性情報から、組織を構成する物質の濃度を取得できる。物質濃度としてオキシヘモグロビン濃度とデオキシヘモグロビン濃度を求めることにより、酸素飽和度分布情報を算出できる。また、物質濃度としては、トータルヘモグロビン濃度、グルコース濃度、コラーゲン濃度、メラニン濃度、脂肪や水の体積分率なども求められる。
【００１９】
被検体内の複数の位置での特性情報に基づいて、二次元または三次元の特性情報分布が得られる。分布データは画像データとして生成され得る。特性情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報として求めてもよい。すなわち、初期音圧分布、エネルギー吸収密度分布、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報である。
【００２０】
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。トランスデューサ等により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼ぶ。ただし、本明細書における超音波または音響波という記載は、それらの弾性波の波長を限定する意図ではない。光音響効果により発生した音響波は、光音響波または光超音波と呼ばれる。光音響波に由来する電気信号を光音響信号とも呼ぶ。
【００２１】
以下の実施形態では、被検体情報取得装置として、被検体にパルス光を照射し、光音響効果により被検体から音響波を受信し解析する事により被検体内の光吸収体の分布情報を取得する光音響装置を取り上げる。被検体として被検者の乳房を想定する。ただし被検体は乳房に限られず、被検者の四肢など他の部位、ヒト以外の動物、無生物、ファントムなども考えられる。以下の実施形態における被検体情報取得装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などに好適である。
【００２２】
［実施形態１］
以下、第１の実施形態の被検体情報取得装置の構成及び処理について説明する。図中、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。
【００２３】
（全体的な装置構成）
図１は本実施形態の光音響装置の構成を示す模式図である。本実施形態の光音響装置は、光源１００、光音響波を受信する変換素子１１５を備える探触子１０６、変換素子１１５から出力される受信信号を用いて被検体内の特性値情報を取得する信号処理部１０８を少なくとも備える。
【００２４】
光源１００からの光は光導波部１０１により光出射部１０２に導かれ、光出射部１０２から出射される。酸素飽和度を測定する場合、光源１００は、互いに異なる波長を有する複数のパルス光が別々のタイミングで出力する。光出射部１０２から出射された照射光１０３は被検体１０４に照射され、被検体内で対象部位としての光吸収体１０５に到達する。光吸収体１０５としては、典型的には、生体内における腫瘍、血管、血管内に存在する
ヘモグロビン等の物質、がある。光吸収体１０５が互いに異なる波長それぞれの光のエネルギーを吸収するごとに、光音響波が発生する。発生した光音響波は、被検体内を伝搬し変換素子１１５に到達する。
【００２５】
複数の変換素子１１５の各々は、光音響波を受信することにより時系列のアナログ受信信号を出力する。出力されたアナログ受信信号は、増幅器によるアナログ信号の増幅やＡＤ変換器によるデジタル変換を行う信号収集部１０７に送られた後、信号処理部１０８に入力される。信号処理部１０８には、照射されたパルス光分のデジタル受信信号（以下、受信信号）が順次入力される。信号処理部１０８は、入力された受信信号を用いて、被検体内の特性値情報を生成する。なお、光音響装置が光音響顕微鏡等である場合は、探触子が備える変換素子１１５は１つでもよい。ただし、光音響装置が乳房等の被検体を検査する被検体情報取得装置である場合は、探触子１０６が複数の変換素子１１５を備えることが好ましい。特に、被検体内の特性値情報の算出精度を高めるには、複数の変換素子１１５を、球状、半球状あるいは円柱状に、３次元的に密に配置することが好ましい。
【００２６】
（信号処理部１０８の内部構成）
次に、本実施形態の信号処理部１０８内の構成を、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、本実施形態の信号処理部１０８内の詳細機能を示す構成とその他の外部構成との接続を示す模式図である。図２（ｂ）は、本実施形態の信号処理部１０８の具体的な構成例を示す模式図である。本実施形態の信号処理部１０８は、情報取得部１１１、表示制御部１１２、距離決定部１１３、係数決定部１１４を備える。
【００２７】
情報取得部１１１は、信号収集部１０７から出力される受信信号を用いて、被検体内の特性値情報を位置毎に取得する。具体的には、変換素子１１５毎の時系列の受信信号を用いて画像再構成を行うことにより、２次元又は３次元の空間座標上の位置に対応する特性値のデータ（分布データ）を求める。再構成の単位領域は、ピクセルまたはボクセルと呼ばれる。画像再構成手法としては、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ）やタームリバーサル法、モデルベース法、フーリエ変換法等の公知の再構成手法を利用できる。また、超音波イメージングで使われている整相加算（Ｄｅｌａｙ  ａｎｄ  Ｓｕｍ）処理を用いてもよい。
【００２８】
また、光フォーカス型の光音響顕微鏡や、フォーカス型探触子を用いた光音響顕微鏡の場合は、画像再構成処理を行わずに分布データを生成することもできる。具体的には、走査機構により、探触子１０６と光照射スポットとを被検体に対して相対移動させる。探触子１０６は複数の走査位置で光音響波を受信する。そして、情報取得部１１１は、得られた受信信号を時間変化に対して包絡線検波した後、受信信号における時間軸方向を奥行き方向に変換して、空間座標上にプロットする。これを走査位置毎に行うことにより、分布データを構成できる。
【００２９】
表示制御部１１２は、情報取得部１１１により生成された特性情報や分布データを基に、表示部１０９に表示するための画像データを生成する。具体的には、分布データを基に、輝度変換、歪補正、注目領域の切り出し、血管抽出処理、動脈・静脈分離処理、対数圧縮処理などの画像処理を行う。さらに、分布データと共に各種表示アイテムを並べて表示する制御や、表示部１０９に表示された指示手段１１８からの指示を基に表示の更新を行う制御を行う。
【００３０】
距離決定部１１３は、被検体表面における光照射領域と、被検体内の特性値情報内の任意の位置（ピクセルまたはボクセル）との距離ｄを、被検体の形状情報や光照射情報を基に決定する。距離ｄは、情報取得部１１１が受信信号を基に特性値情報を求める際に用いられる。距離ｄについては後に式（４）を参照して詳述する。
【００３１】
係数決定部１１４は、情報取得部１１１が受信信号を基に特性値情報を求める際に用いる係数βを決定する。係数βについては後に式（６）を参照して詳述する。
【００３２】
（信号処理部１０８における処理）
本実施形態では情報取得部１１１が特性値情報として、光音響波の音圧に関する情報と、酸素飽和度に関する情報と、を少なくとも求める。ここで、「酸素飽和度」とは、本明細書における「濃度に関する情報」のうちの１つであり、赤血球中のヘモグロビンのうち、酸素と結合しているヘモグロビンの割合を示す。
【００３３】
酸素飽和度を求めるためには、式（３）に示すような複数波長（少なくとも、互いに異なる２波長）における吸収係数の比が必要となる。式（３）における初期音圧（Ｐ０）は、実際に被検体内で発生した光音響波の発生圧力の相対値を示している。一般に、光量分布情報Φ（ｒ）は無限媒体の拡散方程式の解析解から、簡易的に以下の式（４）で表すことができる。
【数４】
2018038693.tif 000006
【００３４】
ここでΦ０は単位面積当たりの光照射エネルギーである。μｅｆｆは有効減衰係数（ｅｆｆｅｃｔｉｖ  ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｅｉｎｔ）であり、被検体背景の等価散乱係数をμｓ’（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、吸収係数をμａとすると、μｅｆｆ＝｛３μａ（μａ＋μｓ’）｝１／２で表現される。ｄ（ｒ）は被検体内のある位置ｒと被検体表面における光照射領域との距離である。なお、ここでは、被検体の有効減衰係数の位置による変化は無視できるほど小さく、被検体の有効減衰係数は被検体内の位置に依存しない係数であると仮定している。
【００３５】
これより、式（３）を変形すると以下の式（５）のようになる。
【数５】
2018038693.tif 000007
ここで、互いに異なる波長の光同士の間で、単位面積当たりの照射エネルギーΦ０を同じだとすると、以下の式（６）となる。
【数６】
2018038693.tif 000008
ここでβ＝μｅｆｆλ１−μｅｆｆλ２と定義した。つまり、係数βは互いに異なる波長を有する二波長間の有効減衰係数の差である。
【００３６】
このとき、酸素飽和度（ＳＯ２）は以下の式（７）で示される。
【数７】
2018038693.tif 000009
このように、酸素飽和度は、情報取得部１１１において波長毎の受信信号に基づいた計算によって得られる波長毎の相対的な音圧分布情報（Ｐ０（ｒ））の比と、定数であるβと、被検体内のある位置ｒと被検体表面における光照射領域の間の距離ｄ（ｒ）と、が決まれば、近似的に求められる。
【００３７】
（処理フロー）
次に、信号処理部１０８が酸素飽和度分布を求める処理フローを説明する。図３は、本実施形態における酸素飽和度分布を求める処理のフローチャートを示す。なお、図３のフローは、信号収集部１０７に、照射された光の波長毎に探触子から順次受信信号が入力され、信号収集部１０７においてＡＤ変換や増幅等の処理が行なわれ、デジタル変換された受信信号が信号処理部１０８に送られた状態からスタートしている。
【００３８】
Ｓ１０１のステップでは、情報取得部１１１は、入力された受信信号を用いて、第１波長λ１における音圧（Ｐ０λ１（ｒ））分布データと、第２波長λ２における音圧（Ｐ０λ２（ｒ））分布データと、を取得する。
【００３９】
Ｓ１０２のステップでは、表示制御部１１２が、情報取得部１１１により生成された複数波長分の音圧分布情報のうち少なくとも１波長分の音圧分布情報を基に画像処理を行い、音圧分布を示す画像、あるいは音圧分布を示す画像に基づいて生成された画像を表示部１０９に表示する。なお、音圧分布を示す画像に基づいて生成された画像として例えば、動脈あるいは静脈など特定の血管のみを表示する画像、２波長間の画像の差や比の画像、擬似的な酸素飽和度分布画像などがある。
【００４０】
Ｓ１０３のステップでは、距離決定部１１３において、被検体表面における光照射領域と音圧分布データの位置ｒにある単位領域（ボクセルあるいはピクセル）までの距離ｄ（ｒ）を決定する。距離ｄは例えば、被検体の形状情報と光照射情報から求められる。その他、被検体表面における光照射領域と音圧分布データの位置ｒにある単位領域までの距離ｄ（ｒ）を決定できれば、どのような方法でも構わない。
【００４１】
被検体の形状情報を求める手法は任意である。例えば、Ｓ１０１のステップで求めた音圧分布データから画像処理により求めても良い。また、光イメージング装置、超音波イメージング装置、ＭＲＩ、ＣＴなどの他の計測システムの情報を基に形状情報を生成しても良い。乳房をカップ状の保持部材で保持する場合、カップの形状に基づいて被検体形状を取得できる。形状情報は情報取得部１１１が算出しても良いし、ユーザーなどが予め形状情報を情報取得部１１１に入力しても良い。光照射情報は、設置設計で事前に定まる、被検体表面における光照射エネルギー分布等の情報のことである。光照射情報は、毎回装置から情報取得部１１１が取得しても良いし、ユーザーなど情報取得部１１１に入力しても良い。
【００４２】
Ｓ１０４のステップでは、係数決定部１１４において、表示部１０９上の指示手段１１８を介して、ユーザーにより指示された被検体に関する生物学的な情報を基に、係数βの
値であるβ値を決定する。ここで、ユーザーにより入力された被検体に関する生物学的な情報とは、例えば、図４（ａ）で示すように、Ｓ１０２で表示部に表示された画像内のユーザーが選択したある位置ｒ（図４（ａ）で矢印が指す場所）における濃度情報（具体的には酸素飽和度値）と、位置ｒの座標である。指定された位置ｒでの酸素飽和度値が分かると、異なる二波長間の吸収係数の比が決定される。ここで、ある酸素飽和度値での二波長間の吸収係数の比をＲとすると、式（６）から係数βは以下の式（８）で表すことが出来る。
【数８】
2018038693.tif 000010
【００４３】
つまり、吸収係数比Ｒ、Ｓ１０３のステップで求めた被検体表面における光照射領域と音圧分布データの位置ｒにある画素までの距離ｄ（ｒ）、Ｓ１０１で求めた第１波長λ１における音圧（Ｐ０λ１（ｒ））分布データと第２波長λ２における音圧（Ｐ０λ２（ｒ））分布データとの比により、係数βを求めることができる。
【００４４】
なお、ユーザーが被検体に関する生物学的に情報を簡便に指示できるようにするために、指示手段１１８がユーザーをアシストする表示を行うことが好ましい。具体的には、図４（ａ）に示すように、表示制御部１１２が、Ｓ１０２のステップで表示した画像から、動脈や静脈がはっきり描出されている場所や、動脈及び静脈が伴行している場所を抽出し、ガイド枠４０１を表示する。これにより、ユーザーが、ガイド枠４０１の中から酸素飽和度が既知とみなせる血管の位置を選択可能となる。このように指示手段１１８でユーザーをガイドすることで、ユーザーが迷わず生物学的な情報を指示できるようになる。
【００４５】
また、ユーザーにより入力される被検体に関する生物学的な情報とは、図４（ｂ）で示したように、略同一の吸収係数を有し異なる深さにある光吸収体において、少なくとも二つ以上の位置情報、などでも良い。なお、ここでの深さ方向とは光照射領域に対して、略垂直方向のことを意味している。ここで、略同一の吸収係数を有し異なる深さにある光吸収体内において、少なくとも深さ方向に異なる二つの位置をｒ１、ｒ２とすると、式（６）から係数βは以下の式（９）で表すことが出来る。
【数９】
2018038693.tif 000011
【００４６】
ここでｒ２＞ｒ１とする。この式より、Ｓ１０１で求めた第１波長λ１における音圧（Ｐ０λ１（ｒ））分布データと、第２波長λ２における音圧（Ｐ０λ２（ｒ））分布データと位置データｒ１、ｒ２により係数βを求めることができる。なお、ユーザーが被検体に関する生物学的な情報を正確に指示するために、支持手段１１８がユーザーをアシストすることが好ましい。具体的には、表示制御部１１２が、図４（ｂ）に示したように、Ｓ１０２のステップで表示した画像において深さ方向に延びている同一の血管の場所を抽出し、ガイド枠４０１を表示する。これによりユーザーは、ガイド枠４０１の中から深さの異なる２点を選択可能になる。
【００４７】
また、係数決定部１１４は、図４（ｃ）に示したような指示手段１１８を介して、ユー
ザーから直接値の入力を受け付けて、係数β（つまり、互いに異なる二波長間の有効減衰係数の差）として用いても良い。指示手段１１８を介した係数βの受け付けにおいては、図４（ｃ）のように数値を直接入力させても良いし、図４（ｄ）に示したようにスライドバーを用いて入力させてもよい。
【００４８】
また、図４（ａ）のガイド枠４０１で示されるアシストＵＩを表示するときなど、ユーザーからの入力を受け付けるときに、ユーザーが指定可能な範囲を限定することも好ましい。ここで、被検体において、本実施形態による酸素飽和度の近似的な算出方法が好ましく適用できる領域は、光照射領域の中心付近や、当該中心付近と対向する領域である。これは、光量の減衰に関する式（４）のような近似的な式が、光照射領域の周辺部分においては必ずしも成り立たない可能性があるためである。そこで、表示制御部１１２がガイド枠４０１を表示するときに、近似が成り立つ領域内で表示するようにすると良い。
【００４９】
Ｓ１０５のステップでは、情報取得部１１１は、係数決定部１１４で決定された係数β値と、距離決定部１１３で決定された被検体表面における光照射領域と音圧分布データの任意のボクセル（あるいはピクセル）までの距離ｄ（ｒ）と、波長λ１における音圧（Ｐ０λ１（ｒ））分布データと、波長λ２における音圧（Ｐ０λ２（ｒ））分布データと、既知のオキシヘモグロビン・デオキシヘモグロビンのスペクトル情報を用いて、式（７）から酸素飽和度の分布データを生成する。なお、式（７）ではなく、それに準ずる式を用いて、酸素飽和度の分布データを取得しても良い。
【００５０】
Ｓ１０６のステップでは、表示制御部１１２は、情報取得部１１１により生成された酸素飽和度の分布データを基に画像データを生成し、表示部１０９に表示する。
このように、ユーザーは、表示された音圧分布を示す画像あるいは音圧分布を示す画像に基づいて生成された画像から、被検体に関する既知の生物学的な情報を、指示手段１１８を介して信号処理部１０８に指示することで、酸素飽和度分布の画像を取得できる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態では、酸素飽和度等の濃度に関する情報を求める際に、光照射領域からの距離ｄと位置に依存しない係数βを用いる。すなわち、特許文献１に示されたような波長毎の光量を含む関係式で表現される係数値を用いる必要がない。その結果、より高精度に酸素飽和度の分布を取得できる。また、光量分布を算出するための散乱や吸収を考慮した複雑な演算を行う必要がない。また、本実施形態においては、ユーザーから指示された既知の生物学的な情報からβ値を算出することにより、特許文献１と同程度の簡易的な方法で酸素飽和度分布の画像が得られる。
【００５２】
以降、本実施形態の光音響装置の各構成ブロックの具体的な構成を説明する。
【００５３】
（信号処理部１０８）
情報取得部１１１としては、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップ等の演算回路を利用できる。なお、情報取得部１１１は、１つのプロセッサや演算回路から構成されるだけでなく、複数のプロセッサや演算回路から構成されていてもよい。
また、情報取得部１１１は、信号収集部１０７から出力される受信信号を記憶するメモリを備えていてもよい。メモリは、典型的にはＲＯＭ、ＲＡＭ、およびハードディスクなどの記憶媒体から構成される。なお、メモリは、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。
【００５４】
表示制御部１１２、距離決定部１１３、係数決定部１１４についても、情報取得部１１１と同様にＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサ、ＦＰＧＡチップ等の回路を１つ又は複数組み
合わせて構成できる。また、表示制御部１１２、距離決定部１１３、係数決定部１１４は、受信信号、生成された分布データ、表示画像データ、各種測定パラメーター等を記憶するメモリを備えていてもよい。メモリは、典型的には１つ以上のＲＯＭ、ＲＡＭ、およびハードディスクなどの記憶媒体から構成される。
【００５５】
図２（ｂ）は、信号処理部１０８の一具体例と外部構成との関係を示す。図２（ｂ）の例では、信号処理部１０８は、メモリ２０１、ＣＰＵ２０２、ＧＰＵ２０３を備える。
ＣＰＵ２０２は、本実施形態における距離決定部１１３、係数決定部１１４、表示制御部１１２、のうちの機能の一部を担う。具体的にはＣＰＵ２０２、表示部１０９上の指示手段１１８を介してユーザーからの各種のパラメーターや操作に関する指示を受け付けて、必要な制御情報を生成し、システムバス２００を介して各構成ブロックを制御する。また、ＣＰＵ２０２、メモリ２０１に記憶されたデジタル信号に対して積算処理や補正処理などの信号処理を行うことができる。さらに、ＣＰＵ２０２は、信号処理後のデジタル信号をメモリ２０１に再度書き込み、ＧＰＵ２０３による分布データの生成に供される。
【００５６】
ＧＰＵ２０３は、本実施形態における情報取得部１１１、表示制御部１１２、距離決定部１１３、係数決定部１１４のうちの機能の一部を担う。具体的には、ＣＰＵ２０２により信号処理されメモリ２０１に書き込まれたデジタル信号を用いて分布データを作成したり、被検体形状算出を行ったりする。また、ＧＰＵ２０３は、作成された分布データに対して、輝度変換や歪補正、注目領域の切り出しなどの各種画像処理を適用して、画像データを作成することができる。なお、同様の処理は、ＣＰＵ２０２でも可能である。図２（ｂ）に示す信号処理部として、メモリに展開されたプログラムに従ってＣＰＵが所定の情報処理の各ステップに規定された演算を実行するような、ＰＣやワークステーションが好適である。
【００５７】
（光源１００）
光源１００は、ナノ秒から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。具体的なパルス幅としては、１〜１００ナノ秒程度が好ましい。また、波長としては４００ｎｍから１６００ｎｍ程度の範囲が使われる。特に、生体の深部をイメージングする際には、生体を構成する成分のうち検査対象とする特定の物質（例えばヘモグロビン）に吸収され、且つ、他の物質において吸収が少ない波長の光を用いる。具体的には、７００ｎｍから１１００ｎｍの領域が好ましい。一方、生体表面近傍の血管を高解像度でイメージングする際は可視光領域を用いることが好ましい。ただし、テラヘルツ波、マイクロ波、ラジオ波領域の使用も可能である。
【００５８】
具体的な光源１００としてはレーザーが好ましい。本実施形態では複数波長の光を用いるため、発振する波長の変換が可能なレーザーがより好ましい。ただし、互いに異なる波長の光を発振する複数台のレーザーを、発振切り替えを行いながら用いることも可能である。複数台のレーザーを用いた場合もそれらをまとめて光源として表現する。
【００５９】
レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なレーザーを使用できる。特に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーやアレクサンドライトレーザーなどのパルスレーザーが好ましい。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光を励起光とするＴｉ：ｓａレーザーやＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）レーザーを用いてもよい。また、レーザーの代わりに発光ダイオードやフラッシュランプなどを用いることも可能である。
【００６０】
（光導波部１０１、光出射部１０２）
光導波部１０１と光出射部１０２は、光源１００から被検体１０４に光を伝達する。光導波部１０１及び光出射部１０２としては、レンズ、ミラー、光ファイバ等の光学素子を
使用できる。ただし、光源１００から直接被検体に光照射することも可能である。また、乳房等を検査対象とする生体情報取得装置においては、光出射部１０２はレンズ等によりビーム光の径を広げて照射することが好ましい。一方、光音響顕微鏡においては、解像度を上げるためにレンズ等でビーム光の径をフォーカスして照射することが好ましい。また、光出射部１０２を被検体１０４に対して移動してもよく、これにより被検体１０４の広い範囲のイメージングが可能になる。
【００６１】
（探触子１０６）
探触子１０６は１つ以上の変換素子１１５を備える。変換素子１１５は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電現象を用いた圧電素子、光の共振を用いた変換素子、ＣＭＵＴ等の静電容量型の変換素子など、音響波を受信して電気信号に変換できるものであればどのような変換素子を用いてもよい。複数の変換素子１１５を備える場合は、１Ｄアレイ、１．５Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイ、２Ｄアレイ、アーク型アレイ、半球型アレイと呼ばれるような平面又は曲面内に並ぶように配置されることが好ましい。
【００６２】
また、乳房等を検査する生体情報取得装置の場合は、広い範囲のイメージングを行うため、探触子１０６は、被検体に対して機械的に移動するよう構成されていることが好ましい。ハンドヘルド型の探触子１０６の場合は、ユーザーが探触子１０６を把持して動かしてもよい。光音響顕微鏡の場合は、探触子１０６はフォーカス型探触子とすることが好ましく、探触子１０６は被検体１０４の表面に沿って機械的に移動することが好ましい。また、照射光１０３の照射位置と探触子１０６とは同期して移動することが好ましい。また、探触子１０６内には、変換素子１１５から出力されるアナログ信号を増幅する増幅器を設けてもよい。
【００６３】
（表示部１０９）
表示部である表示部１０９には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）、有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイを利用できる。なお、表示部１０９は、本実施形態の光音響装置が備える構成とはせずに、別に用意して光音響装置に接続しても良い。
【００６４】
（指示手段１１８）
指示手段１１８は、ユーザーによる入力手段と、どのように入力を行うかの画像や音声によるガイドにより構成される。入力手段としてはマウス、キーボード、タッチパネル、音声入力部、などを利用できる。なお、指示手段１０８は、本実施形態の光音響装置が備える構成とはせずに、別に用意して光音響装置に接続してもよい。
【００６５】
（被検体１０４）
被検体１０４は光音響装置を構成するものではないが、以下に説明する。本実施例に係る光音響装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを目的としてもよい。よって、被検体１０４としては生体、具体的には人体や動物の乳房や頸部、腹部などの診断の対象部位が想定される。例えば、人体が測定対象であれば、オキシヘモグロビンあるいはデオキシヘモグロビンやそれらを含む多く含む血管あるいは腫瘍の近傍に形成される新生血管などを光吸収体１０５の対象としてもよい。
【００６６】
［実施形態２］
次に、実施形態２について説明する。本実施形態の光音響装置は、実施形態１の光音響装置と同様の構成であるため、各部分の詳細説明は省略する。以下の記載では、実施形態１とは異なる信号処理部１０８における処理内容を中心として説明する。
【００６７】
（処理フロー）
まず、図５を用いて、本実施形態の信号処理部１０８が酸素飽和度分布を求めるための処理フローを説明する。なお、図５のフローは、信号収集部１０７に、照射された光の波長毎に探触子１０６から順次受信信号が入力され、信号収集部１０７においてＡＤ変換や増幅等の処理が行なわれ、デジタル変換された受信信号が信号処理部１０８に送られた状態からスタートしている。
【００６８】
Ｓ５０１のステップでは、情報取得部１１１は、入力された受信信号を用いて、波長λ１における音圧（Ｐ０λ１（ｒ））分布データと、波長λ２における音圧（Ｐ０λ２（ｒ））分布データと、を取得する。
【００６９】
Ｓ５０２のステップでは、距離決定部１１３において、被検体表面における光照射領域と音圧分布データの位置ｒにある単位領域までの距離ｄ（ｒ）を決定する。距離ｄは例えば、実施形態１のＳ１０３と同様に、被検体の形状情報と光照射情報から求められる。
【００７０】
Ｓ５０３のステップでは、係数決定部１１４は、表示部１０９上の指示手段１１８を介して、ユーザーにより入力されたβ値に関する情報を受け付け、そのβ値を情報取得部１１１に指示する。この段階では、ユーザーは任意の値をβ値として入力してよい。なおユーザーは、図４（ｃ）のようにβ値そのものを入力してもよいし、図４（ｄ）のようにスライドバー等を用いてβ値を入力してもよい。なお、最初のβ値の決定においては、ユーザーからの入力ではなく、情報取得部１０８が適当に仮定したβ値、あるいは予め決められたβ値を用いても良い。
【００７１】
Ｓ５０４のステップでは、情報取得部１１１は、指示された係数β値と、Ｓ５０２のステップで算出した距離ｄ（ｒ）と、波長λ１における音圧（Ｐ０λ１（ｒ））分布データと、波長λ２における音圧（Ｐ０λ２（ｒ））分布データと、式（７）を用いて、酸素飽和度の分布データを取得する。なお、式（７）ではなく、それに準ずる式を用いて酸素飽和度の分布データを取得しても良い。
【００７２】
Ｓ５０５のステップでは、表示制御部１１２は、情報取得部１１１により生成された酸素飽和度の分布データを基に画像データを生成し、表示部１０９に表示する。これにより、ユーザーは、表示された酸素飽和度分布の画像を見て、その酸素飽和度分布が確からしいか確認できる。酸素飽和度が確からしいかの判断基準としては、例えば、Ｓ５０２のステップにより表示された音圧分布の画像を基に動脈の血管位置を判断し、その血管位置の酸素飽和度が９５％近傍の値となっている場合は確からしいと判断する方法がある。また、動脈と静脈とが並走しているような伴行血管がある場合は、この伴行血管に注目して、酸素飽和度が正しいかの判断を行ってもよい。ユーザーは指示手段を用いて判断結果を入力する。また、ユーザーの判断結果を受け付けるのではなく、画像認識により判断を行ってもよい。
【００７３】
Ｓ５０６のステップでは、ユーザーにより入力された判断情報を判定する。判断がＹＥＳ（「酸素飽和度が確からしい」）との判断情報であれば処理フローを終了し、判断がＮＯ（「酸素飽和度が確からしくはない」）との判断情報であればＳ５０３のステップに戻る。
【００７４】
Ｓ５０３のステップに戻った場合は、再度ユーザーから変更後のβ値に関する入力を受け、Ｓ５０４でその変更後のβ値に基づく酸素飽和度の分布データが生成される。Ｓ５０５では、新たな酸素飽和度の分布データに基づき、β値変更前の酸素飽和度分布の画像からβ値変更後の酸素飽和度分布の画像へ変更（更新）される。ユーザーから「酸素飽和度が確からしい」との判断情報が入力されるまで、上記の処理は繰り返される。
【００７５】
なお、２回目以降のＳ５０３のβ値の入力と、Ｓ５０６におけるＮＯの（「酸素飽和度が確からしくはない」）の判断情報の入力と、を兼ねることもできる。つまり、ｎ回目のＳ５０６において、直前（ｎ−１回目）に入力されたβ値とは異なるβ値の入力を受け付けることにより、Ｓ５０６におけるＮＯの判断としてもよい。この場合、直後（ｎ＋１回目）のＳ５０３は省略され得る。また、Ｓ５０６においてβ値の変更指示がなければ、「酸素飽和度は確からしい」との判断となるため、処理フローは終了する。
【００７６】
図６は、Ｓ５０５により表示部１０９に表示される、表示画面及び指示手段１１８の例を示す模式図である。符号６０１は、β値と距離ｄを用いて取得された酸素飽和度分布の画像を示す。酸素飽和度分布の画像の隣には、輝度値と酸素飽和度との関係を示すガイド表示のためのアイテムが表示されている。また、酸素飽和度分布の画像上でユーザーがカーソルを動かして任意の注目位置（例えば動脈）を指定することで、その位置の酸素飽和度の値が表示されるようにしてもよい。このように、注目位置の酸素飽和度の値自体を表示することで、ユーザーが、酸素飽和度が確からしいかどうかを判断する際の視認性が向上する。
【００７７】
符号６０２は、指示手段１１８であり、ユーザーがβ値を入力するためのスライドバーである。ユーザーがこのスライドバーをスライドすると、係数決定部１１４で決定されるβ値が変更される。β値が変更されると、酸素飽和度分布の画像が更新される。なお、β値の入力のための表示アイテムとして、符号６０３のような、値を直接入力するための枠を用いてもよい。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態では、酸素飽和度等の濃度に関する情報を求める場合において、ユーザーが直接入力したβ値を用いる。これにより、簡易的に酸素飽和度の分布を取得できる。また、本実施形態においては、β値を更新することにより、より正確な酸素飽和度分布の画像が得られる。
【００７９】
なお、上述の処理フローでは、ユーザーからβ値に関する情報が入力され、その入力情報に基づき係数決定部１１４がβ値を決定し、情報取得部１１１に指示していたが、本実施形態はこの方法に限定されない。つまり、ユーザーからのβ値に関する入力がなくとも、係数決定部１１４がβ値を情報取得部１１１に指示してもよい。
【００８０】
例えば、最初からβ値は必ずしも正解値が入力される必要はないため、１回目のＳ５０３のフローにおいて係数決定部１１４が所定のβ値を指示する。そして、ユーザーから酸素飽和度分布が確からしいとの判断情報が入力されるまで、係数決定部１１４は少しずつβ値の値を変更しながら情報取得部１１１への指示を繰り返す。このような構成においても、簡易的に酸素飽和度の分布を得ることができる。さらに、ユーザーが被検者（検査の対象者）の年齢や人種に関する対象者情報を入力してもよい。このような入力により、１回目のＳ５０３のフローにおいて係数決定部１１４は、その対象者情報から統計的に導かれるβ値を取得し、指示することもできる。このような対象者情報を用いることにより、確からしい酸素飽和度が効率良く得られるため好ましい。
【００８１】
［実施形態３］
次に、実施形態３について説明する。本実施形態の光音響装置は、実施形態１の光音響装置と同様の構成であるため、各部分の詳細説明は省略する。以下の記載では、実施形態１とは異なる信号処理部１０８における処理内容を中心として説明する。
【００８２】
（処理フロー）
まず、図７を用いて、本実施形態の信号処理部１０８が酸素飽和度分布を求めるための処理フローを説明する。なお、図７のフローは、信号収集部１０７に、照射された光の波
長毎に探触子１０６から順次受信信号が入力され、信号収集部１０７においてＡＤ変換や増幅等の処理が行なわれ、デジタル変換された信号処理部１０８に受信信号が送られた状態からスタートしている。
【００８３】
Ｓ７０１のステップでは、情報取得部１１１は、入力された受信信号を用いて、波長λ１における音圧（Ｐ０λ１（ｒ））分布データと、波長λ２における音圧（Ｐ０λ２（ｒ））分布データと、を取得する。
【００８４】
Ｓ７０２のステップでは、距離決定部１１３において、被検体表面における光照射領域と音圧分布データの位置ｒにある単位領域までの距離ｄ（ｒ）を決定する。距離ｄは例えば、実施形態１のＳ１０３と同様に、被検体の形状情報と光照射情報から求められる。
【００８５】
Ｓ７０３のステップでは、係数決定部１１４が、被検体に関する既知の生物学的情報を基に、β値を決定する。信号処理部１０８は、Ｓ７０１で生成した画像に対して画像処理を行い、例えば、生物学的な情報を基に判断した動脈あるいは静脈の位置を抽出する。具体的には、動脈等の注目血管の形状が既知の場合は、パターンマッチング法を用いて自動的に注目血管の位置を特定できる。あるいは、ＣＴの血管抽出で使われる画像のヘシアンを算出し、柱状構造体を血管とする方法もある。その他、どのような血管抽出法を使っても良い。
【００８６】
パターンマッチング法を用いる場合、係数決定部１１４は、特定対象の注目血管の形状を示すテンプレートデータを記憶手段等から取得する。テンプレートデータは、シミュレーションや実測によって作成できる。音圧分布内のある像のデータがこのテンプレートデータと類似していれば、その像は注目血管である可能性が高いと言える。そこで係数決定部１１４は、音圧分布の一部を抜き出し、テンプレートデータとの類似度を計算する。係数決定部１１４は、音圧分布から抜き出す部分をずらしながら類似度計算を繰り返すことにより、類似度が所定の閾値よりも高い位置を判定する。その結果、テンプレートデータと類似の像（つまり注目血管）を抽出できる。類似度は正規化相互相関（ＺＮＣＣ：Ｚｅｒｏ−ｍｅａｎ  Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｃｒｏｓｓ−Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）によって計算することができる。また、ＳＳＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）やＳＡＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）など類似度を示すパラメーターを用いてもよい。
【００８７】
また、上記などの方法で抽出された動脈あるいは静脈の酸素飽和度は生物学的に既知であることが多い。そのため、既知の情報に基づいて、抽出した動脈あるいは静脈の、ある位置ｒにおける酸素飽和度値を決定できる。ある位置ｒでの酸素飽和度値が決まれば、係数決定部１１４は式（８）から、Ｓ７０１で求めた波長λ１における音圧（Ｐ０λ１（ｒ））分布データ、波長λ２における音圧（Ｐ０λ２（ｒ））分布データ、および、Ｓ７０２で求めた被検体表面における光照射領域と音圧分布データの位置ｒにある単位領域までの距離ｄ（ｒ）から、β値を自動的に求めることができる。
【００８８】
また、係数決定部１１４がβ値を別の方法で求めても良い。例えば、Ｓ７０１で生成した画像から血管と思われる画素を前述した方法で抽出し、１本の血管が光照射領域から深さ方向に伸びている場合、その血管において深さ方向に異なる位置ｒ１とｒ２を取得できる。その場合、係数決定部１１４は、式（９）から、Ｓ７０１で求めた波長λ１における音圧（Ｐ０λ１（ｒ））の分布データと、ｒ１とｒ２から、β値を自動的に取得できる。
【００８９】
Ｓ７０４のステップでは、情報取得部１１１は、係数決定部１１４で決定された係数β値と、距離決定部１１３で決定された被検体表面における光照射領域と音圧分布データの任意の単位領域（ボクセルあるいはピクセル）までの距離ｄ（ｒ）と、波長λ１における
音圧（ＰＡλ１（ｒ））分布データと、波長λ２における音圧（ＰＡλ２（ｒ））分布データと、を用いて、式（７）から酸素飽和度の分布データを生成する。
【００９０】
Ｓ７０５のステップでは、表示制御部１１２は、情報取得部１１１により生成された酸素飽和度の分布データを基に画像データを生成し、表示部１０９に表示する。
これにより、既知の生物学的な情報から、信号処理部１０８にて自動でβ値を算出、酸素飽和度分布の画像を取得することができる。
【００９１】
以上説明したように、本実施形態では、酸素飽和度等の濃度に関する情報を求める場合において、情報取得部１１１が自動的に値を算出し、決定する。これにより、ユーザーからの指示に頼ることなく、簡易的に酸素飽和度の分布を得ることができる。
【００９２】
本発明の各実施形態によれば、光音響測定において、複数波長の光を被検体に照射したときの光音響波に由来する特性値情報分布を用いて酸素飽和度分布を求める際に、被検体内における波長毎の光量分布を求めずとも、簡易かつ高精度に情報を取得可能となる。その結果、光伝搬に関する複雑な演算を簡略化でき、演算コスト削減やリアルタイム性の向上において効果的である。
【００９３】
＜その他の実施形態＞
記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ（又はＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイス）によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、又は、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体（つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体）から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイスを含む）、上記方法、上記プログラム（プログラムコード、プログラムプロダクトを含む）、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１００：光源、１１５：変換素子、１０８：信号処理部
【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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