(57)【要約】【課題】  被検体の光音響画像は、超音波探触子に対する被検体への照明位置によって浅部と深部のコントラストが変わってしまうため、関心領域の深さによらずコントラストを高くする情報取得装置を提供すること。【解決手段】  超音波探触子に対する被検体への照明位置を可変とする可変部を設け、被検体の情報を取得するための条件に関する指示に応じて照射位置の制御を行う。【選択図】  図１
2018068749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体へ光を照射するための光源と、
光が照射された前記被検体から発せられる光音響波を受信し電気信号に変換する超音波探触子と、
前記電気信号に基づいて被検体に関する情報を取得する情報取得部と、
前記被検体の情報を取得するための条件に関する指示を受け付ける受付部と、を有する情報取得装置であって、
前記光源から前記被検体へ照射される光の照射位置を可変とする可変部と、
前記可変部を制御する制御部と、をさらに有し、
前記制御部は、前記受付部で受け付けた前記指示に基づいて、前記可変部の制御を行うことが可能に構成されていることを特徴とする情報取得装置。
【請求項２】
前記指示を入力可能に構成されている入力部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の情報取得装置。
【請求項３】
前記被検体に関する情報に基づいて得られる、前記被検体に関する画像情報の表示を制御可能に構成されている表示制御部をさらに有することを特徴とする請求項１または２記載の情報取得装置。
【請求項４】
前記画像を表示可能に構成されている表示部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項５】
前記可変部は、前記光源から出る光の出射端の少なくとも一部を可変するアクチュエータを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項６】
前記超音波探触子と前記被検体との間に光と光音響波が透過可能な音響整合材が設けられ、前記可変部による、前記光源から前記被検体へ照射される光の照射位置の可動範囲を明視野領域と暗視野領域とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項７】
前記光源から出る光の出射端が複数設けられ、前記可変部は、光が出射される前記出射端を切替え可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項８】
前記可変部による照射位置の可動範囲は、前記光が照射される照射領域の半分以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項９】
前記超音波探触子と前記被検体に照射される光の出射端を内包する筐体と、
前記筐体の前記被検体側の表面を覆う被覆部と、を含む光音響プローブを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項１０】
前記被検体の情報を取得するための条件が、前記被検体の関心領域に関する情報であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項１１】
前記被検体の情報を取得するための条件が、前記被検体の関心領域の深さであり、
前記制御部は、前記受付部で受け付けた、前記被検体の関心領域の深さに応じて照射位置を決めるための数式もしくはテーブルに基づいて、前記可変部を制御可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項１２】
前記被検体の情報を取得するための条件が、前記被検体の関心領域の深さであり、
前記制御部は、前記関心領域の深さが浅部の場合に、前記光源から前記被検体への光の照射位置を前記超音波探触子に近づけ、前記関心領域の深さが深部の場合に、前記光源から前記被検体への光の照射位置を前記超音波探触子から遠ざける制御を行うように構成されていること
を特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項１３】
前記被検体の情報を取得するための条件が、前記被検体の関心領域の深さであり、
前記制御部は、前記被検体の関心領域の深さが深くなるにつれて、前記光源から前記被検体への光の照射位置を前記超音波探触子から遠ざけるように制御を行うように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項１４】
前記情報取得部は、前記光源からの前記被検体への光の照射位置に応じて、前記被検体の内部の光量分布、
前記被検体の内部の吸収係数、及び前記被検体の内部の酸素飽和度の少なくともいずれか１つを算出可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記光源からの前記被検体への光の照射位置に応じて、前記被検体に照射される光の総光量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項１６】
前記情報取得部は、前記光源からの前記被検体への光の照射位置と、前記被検体に照射される光の総光量に応じて前記被検体の内部の光量分布、前記被検体の内部の吸収係数、及び前記被検体の内部の酸素飽和度を算出可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項１７】
前記被検体に関する情報に基づいて得られる画像の表示を制御可能に構成されている表示制御部を有し、前記制御部は、前記可変部によって変わった前記光源からの前記被検体への光の照射位置を表示可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項１８】
前記受付部は、前記光源からの前記被検体への光の照射位置を受け付けることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項１９】
光が照射された被検体から発せられる光音響波を受信して、電気信号に変換する変換工程と、
前記電気信号に基づいて、前記被検体に関する情報を取得する取得工程と、を有する、情報取得方法であって、
前記被検体の情報を取得するための条件に関する指示を受け付ける受付工程と、
前記指示に基づいて、前記被検体へ照射される光の照射位置を制御する制御工程と、を有することを特徴とする情報取得方法。
【請求項２０】
前記制御工程は、前記受付工程で前記被検体の関心領域の深さの指示をされたら、前記関心領域の深さに応じて、前記被検体への光の照射位置を変える工程を有することを特徴とする請求項１９に記載の情報取得方法。
【請求項２１】
前記照射位置の可動範囲内で、前記照射位置を制御しながら光音響波取得のための条件出し撮影を行う工程と、
前記条件出し撮影中の前記照射位置を表示部に表示する工程と、
前記照射位置に関する指示が受け付けられたら、
前記照射位置に光照射するように制御する工程と、
前記照射位置における前記被検体の光音響画像を取得する工程と
を有することを特徴とする請求項１９に記載の情報取得方法。
【請求項２２】
前記被検体の関心領域の設定と、前記条件出し撮影を開始したら、
前記照射位置の可動範囲内で前記照射位置を制御しながら、前記被検体の情報を取得するための条件出し撮影を行う工程と、
設定された前記関心領域が高コントラストになる、前記照射位置を判断する工程と、
前記照射位置に照射するよう制御する工程と、
前記照射位置における前記被検体の光音響画像を取得する工程と
を有することを特徴とする請求項１９に記載の情報取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被検体に照明光を照射することで被検体から発せられた超音波を画像化する情報取得装置及び情報取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
がんに起因して発生する血管新生を特異的に画像化する方法として，光音響イメージング（以下，ＰＡＩ；Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ）が注目されている。ＰＡＩは照明光（近赤外線）を被検体に照射し，被検体内部から発せられる光音響波を超音波探触子で受信して画像化する方式である。非特許文献１で述べられているハンドヘルド型光音響装置の模式図を図８に示す。
【０００３】
図８において、８０１は光音響信号を受信する超音波探触子である。超音波探触子８０１で受信した光音響信号を不図示の処理部によって画像を生成する。８０３は不図示の光源から発せられた光を伝送するファイバであり、被検体へ向けて照明光を照射する。８０８は照明光の被検体への照射角度を調整するための角度調整機構であり、ファイバ８０３の被検体表面に対する角度を変える。非特許文献１では、被検体の深さおよび照明光の照射角度に対する光音響信号の強度を評価している。その結果、被検体の深さが１０ｍｍから２５ｍｍでは照明光の入射角度を４０°と５０°の間にすると高輝度な光音響信号が得られると述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈ  Ｈａｉｓｃｈ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎａｌ  Ｂｉｏａｎａｌ  Ｃｈｅｍ（２０１０）３９７：１５０３−１５１０．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の技術では以下のような課題があった。
【０００６】
非特許文献１は被検体の深さおよび照明光の入射角度に対する光音響信号の強度（輝度）について評価しているが、実際には光音響信号の強度と、ノイズや画像化したときのアーチファクトとの比、すなわちコントラストの強弱について評価すべきである。そうしたとき、コントラストは照明光の照射角度よりも超音波探触子に対する照射位置によって強く影響されることを、本発明者は見出した。つまり、光音響信号は照明光の照射位置が超音波探触子に近いほど高い強度が得られる一方、アーチファクトが大きくなってしまう。反対に、照明光の入射位置が超音波探触子に遠いほど光音響信号の光音響信号が下がるが、アーチファクトも下がる。この光音響信号の強度とアーチファクトの比は、コントラストが深さによっても変わるため、光音響信号を取得する被検体の深さに応じて照明光の入射位置を調整する方が重要である。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑み発明したものである。
【０００８】
本発明の目的は，光音響信号のアーチファクトとの比、すなわちコントラストを向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る情報取得部は、被検体へ光を照射するための光源と、光が照射された前記被検体から発せられる光音響波を受信し電気信号に変換する超音波探触子と、前記電気信号に基づいて被検体に関する情報を取得する情報取得部と、前記被検体の情報を取得するための条件に関する指示を受け付ける受付部と、を有する情報取得装置であって、前記光源から前記被検体へ照射される光の照射位置を可変とする可変部と、前記可変部を制御する制御部と、をさらに有し、前記制御部は、前記受付部で受け付けた前記指示に基づいて、前記可変部の制御を行うことが可能に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る情報取得方法は、光が照射された被検体から発せられる光音響波を受信して、電気信号に変換する変換工程と、前記電気信号に基づいて、前記被検体に関する情報を取得する取得工程と、を有する、情報取得方法であって、前記被検体の情報を取得するための条件に関する指示を受け付ける受付工程と、前記指示に基づいて、前記被検体へ照射される光の照射位置を制御する制御工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
照射光の照射位置を変える可変部を設け、例えば被検体の関心領域の深さに応じて被検体へ照射する光の照射位置を変更できるので、被検体の光音響画像のコントラストを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態における、光音響イメージング装置の全体構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態における、可変部を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態における、光音響プローブを説明する図である。
【図４】本発明の実施例１における、照射位置の可変制御を説明する図である。
【図５】本発明の実施例２における、光分布補正を説明する図である。
【図６】本発明の実施例３における、総光量の制御を説明する図である。
【図７】本発明の実施例４における、照射位置の条件出しを説明する図である。
【図８】背景技術の光音響装置の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
超音波探触子に対する被検体への照明位置を可変とする可変部を設け、術者の関心領域に応じて照射位置制御を行う。
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明するが、一例であり、これに限られない。
【００１５】
図１は情報取得装置としての光音響イメージング（ＰＡＩ）装置を模式的に示したものである。図１において、１は超音波探触子であり、音響波を受信し電気信号に変換するものである。さらに超音波探触子１は超音波を被検体へ送信し、被検体内部から反射された超音波を受信することも可能である。また、超音波探触子１の超音波送受信面は、被検体と不図示の音響マッチング剤（ソナーゲルや水など）を介して音響的に接している。
【００１６】
２は情報処理部（情報取得部）であり、超音波探触子１で受信した光音響信号や超音波信号を増幅、Ａ／Ｄ変換、フィルタ処理を介して画像を生成するものである。また、超音波探触子１による超音波の送受信を行う際にビームフォーミングができる。３は光源であり、被検体へ照明光を照射させる。
【００１７】
光源３はＮｄ：ＹＡＧやＴｉ：ｓａ、ＯＰＯ、Ａｌｅｘａｎｄｒｉｔｅなど固体レーザが用いられ、不図示のバンドルファイバなどを介して光源（出射端）３まで光伝送される。なお、光源３は固体レーザに限定されず、ＬＤやＬＥＤなど適用しても良く、光伝送もバンドルファイバに限定されない。光源３は、光音響信号を発生させるために数ｎｓｅｃから数百ｎｓｅｃ程度のパルス光を発光させる必要がある。パルス光は矩形であることが好ましいが、ガウス形状でも良い。
【００１８】
４はモニタ（表示部）であり、情報処理部（情報取得部）２で生成された被検体に関する情報、典型的には被検体に関する画像情報を表示可能に構成されている。モニタには、被検体に関する画像情報の表示を制御可能に構成されている表示制御部が含まれる。
【００１９】
５は受付部であり、被検体の情報を取得するための条件に関する指示、すなわち光音響や超音波画像を取得するための撮影条件等に関する指示を受け付けて設定するものである。被検体の情報を取得するための条件とは、例えば、被検体の関心領域の深さ、など、被検体の関心領域に関する情報である。また、照射位置を受け付けても良い。
また、本実施形態において受付部は入力部を有しており、上記、被検体の情報を取得するための条件に関する指示を入力可能になっている。本実施形態における入力部として、例えばマウスやトラックボール、タッチパネルなどポインティングデバイスを用いる。
【００２０】
６は制御部であり、入力部５で入力された撮影条件に基づき各種制御を行う。また、その撮影条件に関する情報は制御部６から情報処理部２へと送られ、情報処理部２の処理動作に反映される。例えば、入力部５の操作によって光音響画像の取得を開始させたとき、情報処理部２は超音波の送信を止め、光源３から照明光を発光させる。さらに、超音波画像取得を行うとき、Ｂモード断層像、カラードプラ、パワードプラなど撮影モードの選択や被検体内のフォーカス設定などを入力部５で操作する。そしてその操作に応じて情報処理部２がビームフォーミングして超音波探触子１から超音波を送受信させ、画像生成を行う。
【００２１】
７は記録部であり、情報処理部２で生成された被検体情報や各種撮影条件を記録する。さらに、記録部７からＩ／Ｏを介して、医療施設内のコンピュータとネットワーク接続、あるいはメモリやハードディスクなど不図示の外部記録装置へ被検体情報や各種撮影条件を転送することが可能である。
【００２２】
以上の光音響イメージング装置において、８は可変部（照射位置可変部）であり、超音波探触子１に対して光源３の出射端を駆動させ、光の照明位置（照明位置）を変えるものである。可変部８は、例えば、光源から出る光の出射端の少なくとも一部を可変するアクチュエータを有する。
【００２３】
被検体の光音響画像を取得するとき、入力部５で被検体内部のＲＯＩ（関心領域、ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定する。これは超音波画像取得におけるフォーカス位置設定と言い換えても良い。そして、ＲＯＩ設定に応じて、光源（出射端）３を超音波探触子１に近づけたり、遠ざけたりすることが可能となる。
【００２４】
例えば、ＲＯＩが被検体の深度の浅い領域である場合は、可変部８は光源（出射端）３を超音波探触子１まで近づける。これは比較的、被検体の浅い部分の皮膚や皮下血管の撮影に有効である。撮影対象の近くに照明光を当てることで、コントラストの高い画像が得られる。また、ＲＯＩが深部の場合は、可変部８は光源（出射端）３を超音波探触子１から遠ざける。これは深部の炎症性の血管や腫瘍血管などを撮影するときに有効である。こうすることで、超音波探触子１の超音波の送受信面付近の被検体には強い照明光が当たらない。その結果、送受信面下の皮膚、皮下血管など光吸収の高い組織から発せられる光音響波を抑制し、ノイズやアーチファクトを軽減、ひいてはコントラストの高い画像が得られる。
【００２５】
次に、可変部８について図２を用いて説明する。  図２（ａ）はアクチュエータを備えた回転機構によって照射位置を大きく動かすことが可能な構成を示す。
不図示の光源３から発せられた照明光はファイバで伝送され、ファイバの出射端３０１から発せられる。ファイバから発せられる光は広がるため、光学素子３０２で成形することが好ましい。光学素子３０２はレンズや拡散板などから構成される。そして、反射素子３０３で照明光を曲げて被検体へ照明光を照射する。９はアクチュエータであり、その駆動によって反射素子３０３の角度を変化させる。これにより、照明光は超音波探触子１に対して、近い照射位置から遠い照射位置まで可変することができる。
【００２６】
図２（ａ）の可変部は回転機構を用いたが、図２（ｂ）のようにアクチュエータ９とラックアンドピニオン機構によって反射素子３０３を平行移動させても良い。
【００２７】
さらに図２（ｃ）のように、アクチュエータ９でファイバの出射端３０１から光学素子３０２までの出射端部を一体に動かしても良い。
【００２８】
図２（ｄ）ではファイバを使わずに、超音波探触子１の近傍に光源３を設けた。この場合はＮｄ：ＹＡＧなど固体レーザは配置しにくいため、光源３はＬＤやＬＥＤのような小型の発光素子が好適である。こうすることで、ファイバの引き回しをなくすことができ、小型で使い勝手を良くすることができる。
【００２９】
図２（ａ）から図２（ｄ）までは超音波探触子１に対して片側から被検体へ照明して説明したが、図２（ｅ）のように超音波探触子１の両側から照明する構成であっても良い。さらに、照射位置の超音波探触子１からの距離はそれぞれ異なっても有効である。
【００３０】
図２（ａ）から図２（ｅ）までは、超音波探触子１と対向している被検体の部分から離れた位置、すなわち暗視野照明で照射位置を可変にしたが、これに限定されない。図２（ｆ）において、１０は音響整合材であり、ウレタン樹脂やポリメチルペンテン、あるいは水を主成分とする樹脂などが適用できる。超音波探触子１と被検体の間に、光と光音響波が透過可能な音響整合材１０を設け、照明光を音響整合材１０越しに被検体へ照射する。そうすると、超音波探触子１と対向している被検体の部分に照明光を照射することが可能となる。すなわち明視野照明が可能となる。このようにして、明視野照明と暗視野照明の切替え、あるいはその中間の照射位置にすることも可能となる。明視野照明とは、可変部８による光の照射位置を明視野領域とすることを意味し、暗視野照明とは、可変部８による光の照射位置を暗視野領域とすることを意味する。
【００３１】
明視野照明では皮膚や皮下組織の信号とコントラストが最も強く得られるため、被検体表面、言い換えると皮膚や皮下組織の撮影から被検体深部の撮影まで、深さ方向の撮影範囲を広げることができる。なお、超音波探触子１から被検体まで音響的に接するよう、音響整合材１０と被検体との間にソナーゲルや水などの音響マッチング剤を設けて使用する。なお、音響整合材１０は樹脂について説明したが、超音波探触子１を上向きに使うなど液体でも保持できる場合、水やその他の液体を用いても良い。例えば、後述する図３（ｂ）のようなボウル型探触子（おわん型探触子）の場合は、音響整合材１０に水を使用することが好適である。なお、超音波整合材１０は照明光と音響波を透過する媒体であることが求められる。
【００３２】
図２（ｄ）ではファイバを使わずに、超音波探触子１近傍に光源３を設けた。この場合はＮｄ：ＹＡＧなど固体レーザは配置しにくいため、光源３はＬＤやＬＥＤのような小型の発光素子が好適である。こうすることで、ファイバの引き回しをなくすことができ、小型で使い勝手を良くすることができる。
【００３３】
図２（ａ）から図２（ｄ）までは超音波探触子１に対して片側から被検体へ照明して説明したが、図２（ｅ）のように超音波探触子１の両側から照明しても有効である。さらに、照射位置の超音波探触子１からの距離はそれぞれ異なっても有効である。
【００３４】
図２（ａ）から図２（ｅ）までは、超音波探触子１と対向している被検体の部分から離れた位置、すなわち暗視野照明で照射位置を可変にしたが、これに限定されない。図２（ｆ）において、１０は音響整合材であり、ウレタン樹脂やポリメチルペンテン、あるいは水を主成分とする樹脂などが適用できる。超音波探触子１と被検体の間に音響整合材１０を設け、照明光を音響整合材１０越しに被検体へ照射する。そうすると、超音波探触子１と対向している被検体の部分に照明光を照射することが可能となる。すなわち明視野照明が可能となる。このようにして、明視野照明と暗視野照明の切替え、あるいはその中間の照射位置にすることも可能となる。明視野照明では皮膚や皮下組織の信号とコントラストが最も強く得られるため、被検体表面、言い換えると皮膚や皮下組織の撮影から被検体深部の撮影まで、深さ方向の撮影範囲を広げることができる。なお、超音波探触子１から被検体まで音響的に接するよう、音響整合材１０と被検体との間にソナーゲルや水などの音響マッチング剤を設けて使用する。
【００３５】
図２（ａ）から図２（ｆ）は出射端の一部もしくは全体をアクチュエータ９で動かすことによって照射位置を可変にさせたが、これに限定しない。図２（ｇ）は出射端を複数設け、より光源３に近いところでアクチュエータ９を駆動させて反射素子３０３を可動させ、ファイバの入射端３０４へ入射する照明光を切り替える。この構成によって、照明光の照射位置を可変とすることができる。こうすることで、アクチュエータ９を超音波探触子１から離した位置に設けることが可能となり、探触子１の周囲を小型化することができる。
【００３６】
さらに、光源３を出射端と同数用意し、発光する光源３を切り替えても良い。その場合、光源３にＮｄ：ＹＡＧなど高価な固体レーザを使用すると全体のコストがかかるため、ＬＤやＬＥＤのような比較的安価な発光素子が好適である。また、ＬＤやＬＥＤのような小型の光源３を用いる場合には超音波探触子１の近傍に配置することも可能である。例えば図２（ｈ）において、１１は光源３の発光制御を行う発光制御部１１であり、発光ドライバを含む。そして、光源３、または光源の出射端を複数設け、発光制御部１１から発光させる光源３、または光源の出射端を切替え可能にして、照射位置を可変とする。こうすることで、アクチュエータ９をなくせるだけでなく、ファイバもなくすことが可能となり、小型で使い勝手を良くすることができる。
【００３７】
なお、アクチュエータ９の駆動や発光制御部１１の切替えは図１で示した制御部６で行う。また、図が煩雑になることを避けるために、出射端や発光部を固定する部材や、アクチュエータ９の駆動に伴って可動する部品にガイドを示さなかったが、当然これらの部材、部品が設けられている。
【００３８】
次に、超音波探触子１を含む光音響プローブについて図３を用いて説明する。
【００３９】
図３（ａ）は光音響プローブ１２を被検体側から見た斜視図である。なお、図２で説明したアクチュエータ９などの記載は省略している。図３（ａ）において、超音波探触子１は１Ｄアレイのリニア型のプローブであり、照明光が被検体を照らす照射面とその可動範囲を示している。照射面の幅と長手方向の長さは探触子と同程度である。なお、照射される総光量に応じて皮膚に対する最大許容露光量ＭＰＥ（ＪＩＳＣ６８０２、ＡＮＳＩ  Ｚ１３６．１）以下になるように幅と長さを変更することができる。例えば、総光量２０ｍＪ、発光周波数１０Ｈｚ、波長７５０ｎｍのときのＭＰＥは約２５ｍＪ／ｃｍ２なので、超音波探触子１の長さ４０ｍｍの場合、照射面の長さ３５ｍｍ、幅２．５ｍｍとするとＭＰＥ以下にすることができる。そして、照射位置の可動範囲は、被検体に照射される照明光の照射領域の幅の半分以上（１／２以上）を目安とし、好ましくは２倍以上とし、探触子から遠近方向とする。探触子からの遠近方向とは、被検体内の画像化領域に対して遠近方向に可動させると言い換えることができる。
【００４０】
超音波探触子１は１Ｄアレイに限定されない。例えば、１Ｄアレイを機械走査するプローブや２Ｄアレイ、あるいはセクタ型やコンベックス型、コンケーブ型などでも適用できる。図３（ｂ）はボウル型の超音波探触子１である。図３（ｂ）の超音波探触子１にはその内側に不図示の受信素子が並んでいる。そして、光源（出射端）３が複数箇所設けている。超音波探触子１の曲率中心付近にはＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｖｉｅｗ）と言われる高画質にできる領域がある。このＦＯＶに対して照射位置を可変にする。このためには図２（ｇ）や図２（ｈ）を用いて説明した照射位置の切替えが適している。
【００４１】
図３（ｃ）は光音響プローブ１２の外観図である。図３（ｃ）において、１３は筐体である。筐体１３は、超音波探触子と、被検体に照射される光の出射端を内包する。筐体１３は角部や稜部を図示したが、実際には角部や稜部にテーパやＲをつけることが望ましく、特にハンドヘルド型装置の場合は、操作者が把持しやすいように湾曲やくぼみを設けた形状であることも求められる。１４は被検体側の表面を保護するためのカバー（被覆部）であり、ＰＥＴやウレタンゴムなどの薄い樹脂が筐体１３の被検体側に貼りつけている。このカバー１４によって、ソナーゲルや水など音響マッチング剤が筐体内に侵入することを防ぐことができ、光音響プローブ１２内のアクチュエータ９（不図示）の故障を抑制できる。カバー１４はＰＥＴやウレタンゴムなどの薄い樹脂が筐体１３の被検体側に貼りつけている。図３（ｃ）では、カバー１は超音波探触子１の受信表面は覆わないようにしたが、受信表面を覆っても良い。さらに、超音波探触子１の受信表面はクロムや金などの光反射コートを施す。この光反射コートによって、散乱した照明光が超音波探触子１の受信面にあたったときに発生する光音響を抑制することができ、ノイズ源を軽減できるため、コントラストが向上する。
【００４２】
以下、各実施例を説明する。
（情報取得方法）
本実施形態に係る情報取得方法は、以下の工程を少なくとも有する。
光が照射された被検体から発せられる光音響波を受信して、電気信号に変換する変換工程。
電気信号に基づいて、被検体に関する情報を取得する取得工程。
被検体の情報を取得するための条件に関する指示を受け付ける受付工程。
前述の指示に基づいて、前記被検体へ照射される光の照射位置を制御する制御工程。
そして、前述の制御工程は、受付工程で被検体の関心領域の深さの指示をされたら、関心領域の深さに応じて、被検体への光の照射位置を変える工程を有する。
【００４３】
なお、以下の工程を有していても良い。
照射位置の可動範囲内で、前記照射位置を制御しながら光音響波取得のための条件出し撮影を行う工程。
記条件出し撮影中の照射位置を表示部に表示する工程。
照射位置に関する指示が受け付けられたら、前記照射位置に光照射するように制御する工程。
照射位置における前記被検体の光音響画像を取得する工程。
【００４４】
また、以下の工程を有していても良い。
被検体の関心領域の設定と、前記条件出し撮影を開始したら、照射位置の可動範囲内で照射位置を制御しながら、被検体の情報を取得するための条件出し撮影を行う工程。
設定された関心領域が高コントラストになる、照射位置を判断する工程。
照射位置に照射するよう制御する工程。
照射位置における前記被検体の光音響画像を取得する工程。
【実施例】
【００４５】
［実施例１］
実施例１では、図１と図４を用いて照射位置の可変制御について説明する。図４（ａ）において、可変制御は以下の工程からなる。
【００４６】
ステップ４１（Ｓ４１）は超音波画像取得である。情報処理部２でビームフォーミングされた送信ビームを超音波探触子１から被検体内に送信する。そして、被検体内から反射した超音波を超音波探触子１で受信し、その受信信号を情報処理部２で増幅、Ａ／Ｄ変換、フィルタ処理を介して超音波画像を生成し、モニタ４に表示する。
【００４７】
ステップ４２（Ｓ４２）はＲＯＩ設定である。術者はＳ４１で表示された超音波画像を観て、関心となる領域を入力部５で設定する。
【００４８】
ステップ４３（Ｓ４３）は照射位置可変制御であり、術者によって設定されたＲＯＩの深さに応じて、制御部６が可変部８によって照明光の照射位置を可変させる。
【００４９】
ステップ４４（Ｓ４４）は光音響撮影操作であり、術者が入力部５によって光音響の取得操作を行う。
【００５０】
ステップ４５（Ｓ４５）はＳ４４の操作に従って超音波画像取得が停止し、光音響画像取得を行う。なお、光音響画像取得のために発光と信号取得を複数回行う場合、信号取得から次の発光までの間に超音波画像取得を行っても良い。
【００５１】
ステップ４６（Ｓ４６）は画像化であり、超音波探触子１で受信した光超音波信号を情報処理部２で増幅、Ａ／Ｄ変換、フィルタ処理を介して光超音波画像を生成し、モニタ４に表示する。モニタ４の表示方法は、Ｓ４１の超音波画像をモノクロに、Ｓ４６の光超音波画像をカラーに重畳させる。なお、モノクロとカラーはそれぞれ逆でも良いし、重畳せず並べて表示する方法や切替え表示させる方法でも有効である。
【００５２】
次に、Ｓ４３の可変部８の可変動作について説明する。Ｓ４２で設定されたＲＯＩの中心から、被検体の関心深さを求める。なお、被検体の深さを定義する上で、ＲＯＩの中心としたが、これに限定されず、最も浅いところ、あるいは最も深いところと定義しても良い。そして、関心深さから、照明光の照射位置を求める。本実施例では超音波探触子１の中心下をゼロとし、超音波探触子１から照射位置までの距離＝Ｃ１＋Ｃ２＊ｅｘｐ（−Ｃ３／（関心深さ））として算出した。明視野照明の場合は、Ｃ１＝０とすることができるが、暗視野照明の範囲ではＣ１は超音波探触子１に最も接近できる位置となる。図４（ｂ）はＣ１＝５、Ｃ２＝１０、Ｃ３＝２として関心深さと照射位置の関係を表しており、図４（ｃ）では超音波探触子１に対して最も近い５ｍｍのときの照射位置を細実線で、最も遠い１５ｍｍのときの照射位置を細破線で示す。なお、これらの係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は被検体の部位によっても調整されるべきであり、この値には限定しない。そして、照射位置の可動範囲は５ｍｍから１５ｍｍとして説明したが、これに限定されず、以降で説明する実施例でも同様とする。
【００５３】
また超音波探触子１から照射位置までの距離を指数関数で表したが、線形関数や高次の関数等の数式で表しても良い。あるいは、ＲＯＩの深さに応じて、可変部８の可変量を参照するテーブルを持っていても良い。すなわち、制御部は、受付部（入力部）で受け付けた、被検体の関心領域の深さに応じて照射位置を決めるための数式もしくはテーブルに基づいて、可変部を制御可能に構成することができる。
【００５４】
これら方法によると、関心深さが設定し次第、照射位置を決めることが可能となる。
【００５５】
また、可変部８の可変量を決めるためにテーブルを参照する場合、そのテーブルは少なくとも２段階以上設ける。図４（ｄ）において、モニタ４に超音波画像表示されており、術者は超音波画像からＲＯＩを入力部５で設定する。入力部５にはトラックボール５０１と操作スイッチ５０２を設けた。ＲＯＩが設定されたら、制御部６はＲＯＩの深さから、第１の関心深さか第二の関心深さか判別する。図４（ｄ）のモニタ４に表示されている第１の関心深さの領域にＲＯＩが設定されたか、第２の関心深さの領域にＲＯＩが設定されたかで判別することができる。ここでは被検体表面から１０ｍｍまで深さを第１の関心深さ（関心領域の深さが浅部）、１０ｍｍ以上の深さを第２の関心深さ（関心領域の深さが深部）と定義したが、これに限定されない。そして関心深さの領域に応じて、照明位置を変更させる。このように、ＲＯＩが指定されたら、その深度と対応する照射位置に設定する方法でも有効である。なお、図４（ｄ）では関心深さを２段階にしたが、さらに好ましくはこれ以上段階数を増やすと良い。上記のように、制御部は、関心領域の深さが浅部の場合に、光源から被検体への光の照射位置を超音波探触子に近づけ、関心領域の深さが深部の場合に、光源から前記被検体への光の照射位置を超音波探触子から遠ざける制御を行う構成されている。また、制御部は、被検体の関心領域の深さが深くなるにつれて、光源から被検体への光の照射位置を超音波探触子から遠ざけるように制御を行うように構成されていてもよい。
【００５６】
なお実施例１では、照明光は１箇所であることを前提に説明したが、図２（ｅ）のように超音波探触子１の両側に照射光がある場合でも適用できる。さらに照射位置は、超音波探触子１を中心に対象にしても良いし、関心深さが複数箇所ある場合などはそれぞれ独立して照射位置を設定しても良い。
【００５７】
［実施例２］
実施例２では、照射位置に応じた光分布補正と総光量の制御についてそれぞれ説明する。
【００５８】
図５は照明光の照射位置が超音波探触子１に近い場合（破線）と遠い場合（実線）について、被検体内部の光量分布を模式的に示したものである。図中の×０．８、×０．６、×０．４、×０．２の線はそれぞれ照明光の総光量に対して被検体内部で吸収減衰した光量の倍率を表している。図５より、超音波探触子１が信号取得する中心線に対して、照射位置が超音波探触子１に近い場合と遠い場合とで、光量が変化することがわかる。すなわち、光源からの被検体への光の照射位置に応じて、被検体に照射される光の総光量を制御するように構成されている。
【００５９】
このように、照射位置が変化すると被検体内部の光量分布が変化する。次に、光音響信号の初期音圧ｐ＝Γ・μａ・φで表される。ここでΓはグリュナイゼン係数、μａは吸収係数、φは光量である。この式より吸収係数はμａ＝ｐ／（Γ・φ）とし、初期音圧ｐは受信音圧から換算し、グリュナイゼン係数Γは既知として、光量φが分かれば計算できる。そこで、図１の制御部６が設定する照明位置情報に基づき、情報処理部２で被検体内部の光量分布を算出する。算出方法は、被検体内部組織の光学定数μｅｆｆと、照明光の総光量、照射位置、被検体表面の光量分布から熱拡散方程式やモンテカルロ法などを用いて算出することができる。照射位置以外はあらかじめ測定しておけば、既知となるので、照射位置をパラメータにして算出することができる。この算出は照射位置を変える度に行わなくても、照射位置に対する被検体内部の光量分布をテーブルもしくは換算式を設けておけばよい。
【００６０】
以上の構成によって、被検体内部の光量分布が分かるため、被検体の内部の吸収係数の算出精度を向上させることができる。さらに、照明光の波長を変えて取得した光音響信号から求める酸素飽和度の算出精度も向上させることができる。なお、被検体の内部の光量分布、被検体の内部の吸収係数、被検体の内部の酸素飽和度の少なくともいずれか１つを算出可能に構成されていればよい。また、情報処理部は、光源からの被検体への光の照射位置と、被検体に照射される光の総光量に応じて被検体の内部の光量分布、被検体の内部の吸収係数、及び被検体の内部の酸素飽和度を算出可能に構成されていてもよい。
【００６１】
［実施例３］
実施例２で図５を用いて説明した通り、照射位置によって被検体の光分布は変化し、照射位置が超音波探触子１から遠ざかるほど、撮影領域（図５の超音波探触子１下の一点破線の領域）の光量が低下する。そこで実施例３では、照射位置に応じて総光量の制御を行う。図６（ａ）は図１の一部に制御部６と光源３をつないだものであり、制御部６は可変部８に対して照明光の照射位置を可変制御するだけでなく、光源３が発する総光量も制御する。総光量［ｍＪ］＝Ｃ４＊ｅｘｐ（超音波探触子１から照射位置までの距離［ｍｍ］／Ｃ５）とし、Ｃ４＝１０、Ｃ５＝１０として、総光量の制御を行った。照射位置の可動範囲は超音波探触子１の中心を基準に５ｍｍから１５ｍｍとし、その範囲での総光量を示したものが図６（ｂ）である。以上、実施例３では照射位置が超音波探触子１から近い場合、すなわち関心深さが浅い（浅部の）場合は光量が低くても撮影が可能となり、照射位置が超音波探触子１から遠い場合、すなわち関心深さが深い場合は強い光量で撮影ができる。このとき、照射位置に応じた総光量の制御ができるため、関心深さによらず画像化のコントラストを保つことが可能となる。なお、係数Ｃ４，Ｃ５はこれに限定されず、指数関数ではなく線形関数や高次の関数に代替することも可能である。なお、総光量を上げても皮膚に対するＭＰＥ以下になるように照明光を成形すべきである。
【００６２】
さらに、実施例２で説明した光量分布の算出に反映させるとより好ましい。制御部６は照射位置だけでなく、総光量の情報を情報処理部２へ送り、情報処理部２はこれらをパラメータにして被検体内部の光量分布を算出する。こうすることによって、照射位置が変わることに伴い、光量を変化させても被検体内部の光量分布を算出できるようになり、被検体内部の吸収係数の算出精度や酸素飽和度の算出精度を向上させることができる。
【００６３】
［実施例４］
実施例１は術者が関心領域を設定して可変部８で照射位置を可変させる方法について説明した。実施例４では、照射位置を可変範囲で動かしながら光音響画像を取得し、術者が好む光音響画像になる照射位置に設定する条件出し法について説明する。
【００６４】
図７（ａ）は図１に対して、照射位置を提示するための表示部１５を設けたものである。なお、照射位置情報は表示部１５を設けず、モニタ４に表示させても有効である。
【００６５】
次に図７（ｂ）において、照射位置を決めるフローは以下の工程からなる。
【００６６】
ステップ７１（Ｓ７１）は超音波画像取得である。超音波画像の取得方法については、実施例１の図４（ａ）を用いて説明したステップ４１（Ｓ４１）と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００６７】
ステップ７２（Ｓ７２）は光音響画像の条件出し撮影操作である。術者は図７（ａ）の入力部５によって条件出し撮影を操作する。
【００６８】
ステップ７３（Ｓ７３）はＳ７２の操作に応じ、超音波画像取得を停止し、可変部８によって照明光の照射位置の可動範囲内を移動させながら光音響画像を取得し、さらに条件出し撮影中の照射位置を表示部１５に表示するように制御されていても良い。術者はモニタ４に表示される被検体内部のＲＯＩと表示部１５に表示される照射位置を見ながら、ＲＯＩのコントラストが高くなる照射位置を把握することができる。なお、光音響画像の取得方法については、実施例１の図４（ａ）を用いて説明したステップ４５（Ｓ４５）とステップ４６（Ｓ４６）と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００６９】
ステップ７４（Ｓ７４）は光音響撮影操作であり、Ｓ７３で術者が把握したＲＯＩを高コントラストにするための照射位置に入力部５を用いて照射位置を設定し、光音響の取得操作を行う。
【００７０】
ステップ７５（Ｓ７５）はＳ７４の操作に従って超音波画像取得が停止し、光音響画像取得を行う。
【００７１】
詳細は実施例１の図４（ａ）を用いて説明したステップ４５（Ｓ４５）と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７２】
ステップ７６（Ｓ７６）は画像化であり生成した光超音波画像をモニタ４に表示させる。詳細は実施例１の図４（ａ）を用いて説明したステップ４６（Ｓ４６）と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７３】
以上説明した方法によれば、光音響画像の条件出し撮影を行うことによって、術者にとって視認性の高い、高コントラストな条件で光音響画像を取得することができる。
【００７４】
［実施例５］
実施例４の条件出し法はＳ７３で術者がＲＯＩのコントラストが高くなる照射位置を把握し、Ｓ７４で術者が所望とする照射位置に設定する。それに対して、実施例５の条件出し法は、自動で照射位置を設定する。なお、図面は図７（ｂ）と共通なので、各ステップ番号に「０」を追記したものとみなし同図を用いる。
【００７５】
ステップ７１０（Ｓ７１０）は超音波画像取得である。
【００７６】
ステップ７２０（Ｓ７２０）はＲＯＩ設定と光音響画像の条件出し撮影操作である。術者はＳ７１０で表示された超音波画像を観て、関心となる領域を入力部５で設定する。その後、術者は入力部５によって条件出し撮影を操作する。
【００７７】
ステップ７３０（Ｓ７３０）はＳ７２の操作に応じ、超音波画像取得を停止し、可変部８によって照明光の位置を移動させながら光音響画像を取得する。そして、情報処理部２はＲＯＩのコントラストが最も高くなる照射位置を判断し、制御部６に照明光がその照射位置になるように移動させる。
【００７８】
ステップ７４０（Ｓ７４０）は光音響撮影操作であり、術者が入力部５によって光音響の取得操作を行う。
【００７９】
ステップ７５０（Ｓ７５０）はＳ７４０の操作に従って超音波画像取得が停止し、光音響画像取得を行う。
【００８０】
ステップ７６０（Ｓ７６０）は画像化であり生成した光超音波画像をモニタ４に表示させる。
【００８１】
なお、Ｓ７３０のＲＯＩのコントラストが最も高くなる照射位置の判断については、設定したＲＯＩに対して、その領域における光音響画像の輝度値を求める。そして、コントラスト＝最大／平均値としてコントラストを計算し、コントラストが最大となる照射位置を決める。例えば、図７（ｃ）は光音響画像の一部を模式的に表したものであり、撮影対象とノイズやアーチファクトが混在した画像となる。そして、ＲＯＩを設定したときのＲＯＩ内の輝度値をボクセル（３Ｄ表示の場合）もしくはピクセル（２Ｄ表示の場合、あるいは３Ｄの所定厚さのＭＩＰ（ｍａｘｉｍｕｍ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）の場合）ごとに求める。輝度は１６ｂｉｔ（６５５３６階調）で表される。その輝度からＲＯＩ内の最大は撮影対象とし、平均値は主にノイズやアーチファクトと解し、それらの比からコントラストを求める。なお、コントラストはＲＯＩ内の最大値と平均値の比から求めたが、これに限定されず、画像認識技術を使ってより高度に撮影対象とノイズやアーチファクトを切り分け、それらの比から求める方法を用いることもできる。
【００８２】
以上説明した方法によれば、光音響画像の条件出し撮影を行うことによって、ＲＯＩのコントラストが高い光音響画像を取得することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１  超音波探触子
２  情報処理部（情報取得部）
３  光源
４  表示部
５  入力部
６  制御部
７  記録部
８  照射位置可変部（可変部）
９  アクチュエータ
１０  音響整合材
１１  発光制御部
１２  光音響プローブ
１３  筐体
１４  カバー（被覆部）
【図１】
2018068749.tif 000003
【図２】
2018068749.tif 000004
【図３】
2018068749.tif 000005
【図４】
2018068749.tif 000006
【図５】
2018068749.tif 000007
【図６】
2018068749.tif 000008
【図７】
2018068749.tif 000009
【図８】
2018068749.tif 000010