(57)【要約】      （修正有）【課題】読影情報と参照情報の比較による診断を、より高い精度で行うことができる医用画像に係る処理装置を提供する。【解決手段】参照情報を読み出す参照画像読み出し部１０２と、読影情報情報を読み出す読影画像読み出し部１０１と、読み出された参照情報と読影情報の少なくとも一方を補正する補正部１０３と、を有し、参照情報および読影情報はそれぞれのメタ情報と関連付けられて読み出され、補正部は、メタ情報に基づいて参照情報と読影情報の少なくとも一方を補正することを特徴とする。【選択図】図１
2019051016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光音響イメージングにより取得された参照画像を読み出す参照画像読み出し部と、
光音響イメージングにより取得された読影画像を読み出す読影画像読み出し部と、
読み出された前記参照画像と前記読影画像の少なくとも一方を補正する演算部と、
を有し、
前記参照画像および前記読影画像はメタ情報と関連付けられて読み出され、
前記演算部は、前記メタ情報に基づいて前記参照画像と前記読影画像の少なくとも一方を補正することを特徴とする医用画像に係る処理装置。
【請求項２】
前記メタ情報は、対応する前記画像を光音響撮影した撮影条件に係る情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項３】
前記メタ情報は、対応する前記画像を撮影した光音響撮影装置を識別する情報を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項４】
前記メタ情報は、対応する前記画像が撮影された被検体の内の撮影位置を示す位置情報を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項５】
前記メタ情報は、対応する前記画像の点像分布関数の情報を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項６】
前記メタ情報は、対応する前記画像を撮影する際に被検体に照射された光の光量を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項７】
前記メタ情報は、対応する前記画像を撮影する際に被検体に照射された光の光量分布を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項８】
前記メタ情報は、対応する前記画像の撮影対象である被検体の背景光学係数を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項９】
前記メタ情報は、対応する前記画像を撮影した際に被検体に照射された光の波長を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項１０】
前記メタ情報は、対応する前記画像が撮影された被検体の背景光学係数の統計値であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項１１】
前記メタ情報は、対応する前記画像に関連付けられて保存されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項１２】
前記メタ情報は、対応する複数の前記画像を撮影した光音響撮影装置に前記複数の画像に共通に関連付けられて保存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１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項１３】
前記読影画像読み出し部および前記参照画像読み出し部の少なくとも一方は、対応する前記画像を撮影した装置を識別する情報に基づき、前記画像を撮影した装置から前記メタ情報を読み出すことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項１４】
前記読影画像読み出し部および前記参照画像読み出し部の少なくとも一方は、前記画像を撮影した際に被検体に照射された光の波長に基づき、医用画像を保存するデータベースから前記メタ情報を読み出すことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項１５】
前記演算部は、前記メタ情報に基づいて、前記読影画像及び前記参照画像の少なくとも一方の解像度及びコントラストの少なくとも一方を補正することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項１６】
前記読影画像読み出し部および前記参照画像読み出し部の少なくとも一方は、前記メタ情報に基づいて前記読影画像及び前記参照画像の少なくとも一方の撮影時に使用された照射光の波長を取得し、
前記演算部は、前記取得した波長に基づき背景光学係数を算出し、前記少なくとも一方の輝度値を補正することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項１７】
前記読影画像及び前記参照画像を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理装置。
【請求項１８】
光音響イメージングにより取得された参照画像を読み出す工程と、
光音響イメージングにより取得された読影画像を読み出す工程と、
読み出された前記参照画像と前記読影画像の少なくとも一方を補正する工程と、
を有し、
前記参照画像および前記読影画像はメタ情報と関連付けられて読み出され、
前記少なくとも一方は、前記メタ情報に基づいて補正されることを特徴とする医用画像に係る処理方法。
【請求項１９】
前記メタ情報は、対応する前記画像を光音響撮影した撮影条件に係る情報を含むことを特徴とする請求項１８に記載の医用画像に係る処理方法。
【請求項２０】
前記メタ情報は、対応する前記画像を撮影した光音響撮影装置を識別する情報を含むことを特徴とする請求項１８または１９に記載の医用画像に係る処理方法。
【請求項２１】
前記メタ情報は、対応する前記画像が撮影された被検体の内の撮影位置を示す位置情報を含むことを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理方法。
【請求項２２】
前記メタ情報は、対応する前記画像の点像分布関数の情報を含むことを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理方法。
【請求項２３】
前記メタ情報は、対応する前記画像を撮影する際に被検体に照射された光の光量を含むことを特徴とする請求項１８乃至２２のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理方法。
【請求項２４】
前記メタ情報は、対応する前記画像を撮影する際に被検体に照射された光の光量分布を含むことを特徴とする請求項１８乃至２３のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理方法。
【請求項２５】
前記メタ情報は、対応する前記画像の撮影対象である被検体の背景光学係数を含むことを特徴とする請求項１８乃至２４のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理方法。
【請求項２６】
前記メタ情報は、対応する前記画像を撮影した際に被検体に照射された光の波長を含むことを特徴とする請求項１８乃至２５のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理方法。
【請求項２７】
前記メタ情報は、対応する前記画像が撮影された被検体の背景光学係数の統計値であることを特徴とする請求項１８乃至２６のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理方法。
【請求項２８】
前記メタ情報は、対応する前記画像に関連付けられて保存されていることを特徴とする請求項１８乃至２７のいずれか１項に記載の医用画像に係る処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用画像に係る処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響波を受信して生体などの被検体内部の情報を取得する技術として、光音響イメージング装置や超音波エコーイメージング装置などの被検体情報取得装置が提案されてきた。
【０００３】
例えば光音響イメージング装置は、特に皮膚がんや乳がんの診断での有用性が示されている。光音響イメージング装置は、これらの診断で従来使用されてきた超音波エコー診断装置、Ｘ線装置、ＭＲＩ装置などに代わる医療機器としての期待が高まっている。
【０００４】
可視光や近赤外光等の計測光を生体組織に照射すると、生体内部の光吸収物質、例えば血液中のヘモグロビン等の物質が、計測光のエネルギーを吸収して瞬間的に膨張した結果、音響波が発生する。この現象を光音響効果といい、発生した音響波を光音響波とも呼ぶ。
【０００５】
光音響イメージング装置は、この光音響波を計測することで生体組織の情報を可視化する。このような光音響効果を利用した断層撮影の技術を光音響イメージング（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ：ＰＡＩ）とも呼ぶ。
【０００６】
また、医用画像の分野において、読影画像を参照画像と比較することで診断を補助する技術が提案されている。特許文献１は、輝度値や空間周波数分布といった画像を基に画像を補正して読影画像と参照画像の画質を近づけ、比較による診断の精度を高める医用画像に係る処理装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−０００６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１では取得された画像のみに基づいて参照画像に対する補正を行うので、参照画像の画質を読影画像の画質に十分に近づけることが困難であった。
【０００９】
本発明は、このような課題認識に基づいてなされたものである。本発明の目的は、読影情報と参照情報の比較による診断を、より高い精度で行うことができる医用画像に係る処理装置を提供することにある。
【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、参照画像を読み出す参照画像読み出し部と、読影画像を読み出す読影画像読み出し部と、読み出された前記参照画像と前記読影画像の少なくとも一方を補正する補正部と、を有し、前記参照画像および前記読影画像はそれぞれのメタ情報と関連付けられて読み出され、前記補正部は、前記メタ情報に基づいて前記参照画像と前記読影画像の少なくとも一方を補正することを特徴とする医用画像に係る処理装置である。
【００１１】
また、本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、光音響イメージングにより取得された参照画像を読み出す工程と、光音響イメージングにより取得された読影画像を読み出す工程と、読み出された前記参照画像と前記読影画像の少なくとも一方を補正する工程と、を有し、
前記参照画像および前記読影画像はメタ情報と関連付けられて読み出され、前記少なくとも一方は、前記メタ情報に基づいて補正されることを特徴とする医用画像に係る処理方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、読影情報と参照情報の特性をより高精度に近づけることで診断精度を高めることができる医用画像に係る処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一の実施形態に係る医用画像に係る処理装置の模式図である。
【図２】第一の実施形態に係る医用画像に係る処理装置とその周辺詳細を示した模式図である。
【図３】第一の実施形態に係る医用画像に係る処理方法のフロー図である。
【図４】表示装置１０４に表示されるＧＵＩの詳細を示した模式図である。
【図５】補正処理の実施有無判断を含む医用画像に係る処理方法のフロー図である。
【図６】第二の実施形態に係る医用画像に係る処理装置の模式図である。
【図７】第二の実施形態に係る医用画像に係る処理方法のフロー図である。
【図８】背景光学係数の統計値を示した模式図である。
【図９】読影画像と参照画像の背景光学係数を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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り、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。
【００１５】
本発明は、光音響イメージングにより生成した被検体情報の処理技術に関する。よって本発明は、医用画像に係る処理装置またはその制御方法、あるいは医用画像の取得方法や信号処理、画像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。なお、被検体情報は、被検体に光（電磁波）を照射し、光音響効果に従って被検体内または被検体表面の特定位置で発生して伝搬した音響波を受信（検出）する光音響トモグラフィー技術を利用した装置により取得される。本発明における読影情報、参照情報は被検体情報の一部であり、光照射によって生じた音響波の発生源の位置、被検体内の初期音圧、初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数、あるいは、被検体組織を構成する物質の濃度、等が含まれる。被検体組織を構成する物質の濃度は、具体的には、酸化・還元ヘモグロビン濃度やそれらから求められる酸素飽和度などの血液成分物性値、あるいは脂肪、コラーゲン、水分の濃度などを含む。これらは数値データとしてだけではなく、被検体内の各位置と関連付けられた分布情報として求めることもできる。上記分布情報は、読影画像、参照画像となる。
【００１６】
本願明細書内で用いる音響波は、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。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。
【００１７】
［第一の実施形態］
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、読影画像と参照画像の位置に依存した解像度の違いを補正する。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。
【００１８】
＜医用画像に係る処理装置の構成＞
図１は、本実施形態にかかる医用画像に係る処理装置１１２の模式図である。以下、装置の各構成要素について説明する。装置は、演算装置１００、表示装置１０４、入力装置１０５、記憶装置１０６、通信装置１０７、バス１０８、医用情報データベース１０９、光音響撮影装置１１０、通信網１１１を備える。演算部１００は、読影画像読み出し部１０１、参照画像読み出し部１０２、補正部１０３を有する。
【００１９】
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。
【００２０】
（演算装置１００）
演算装置１００は、バス１０８を介して医用画像に係る処理装置１１２の各構成要素の動作を制御している。また、記憶装置１０６に保持された後述する医用画像に係る処理方法が記述されたプログラムを読み出して、医用画像に係る処理を実行させている。典型的にはＣＰＵ、ＧＰＵ、Ａ／Ｄ変換器などの素子や、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの回路から構成される。１つの素子や回路から構成されるだけではなく、複数の素子や回路から構成されていてもよい。また、被検体情報取得方法で行われる各処理をいずれの素子や回路が実行してもよい。また、演算装置１００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。これにより、演算時間を短縮することができる。さらに、図１には記載していないものの、演算装置１００はＲａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）等の一時記憶装置を持っていてもよい。ＲＡＭには、記憶装置１０６に保存されたプログラム、読影画像、参照メタ情報、処理途中の画像、処理済みの画像等を読み出したり書き出したりすることができる。
【００２１】
ここで、本願明細書で用いるメタ情報について説明する。メタ情報は、光音響撮影装置が撮影画像を記憶媒体に記録するときに、撮影画像に関連付けられて記録され、撮影画像の属性を記述する情報である。メタ情報には、撮影日時、撮影条件、被検者、撮影装置、医療機関等に関する情報が含まれている。メタ情報は、撮影画像に付随して記録されるため付随情報とも換言される。メタ情報は、属性情報とも換言される。
【００２２】
撮影画像は、メタ情報を用いることで、時系列、被験者、病態等について分類されたデータベースのデータ要素となる。メタ情報を含む医用情報データベースは、複数の異なるモダリティの分析結果群に基づいて総合的に患者の病態を把握する機会を、読影者や医師に提供する。
【００２３】
（読影画像読み出し部１０１）
読影画像読み出し部１０１は、診断対象の読影画像を医用情報データベース１０９から記憶装置１０６へ転送する。かかる転送時、読影画像読み出し部１０１は、診断対象の読影画像に加え、それに付随する読影画像メタ情報（以降、読影メタ情報）も転送する。読影画像読み出し部は、読影情報読み出し部と換言される。
【００２４】
（参照画像読み出し部１０２）
読影画像読み出し部１０２は、診断を補助するための参照画像を医用情報データベース１０９から記憶装置１０６へ転送する。この時、参照画像に加え、それに付随する参照画像メタ情報（以降、参照メタ情報）も転送する。参照画像読み出し部は、参照情報読み出し部と換言される。
【００２５】
読影画像読み出し部１０１および参照画像読み出し部１０２は、典型的には記憶装置１０６に保存され医用画像に係る処理の実行時に演算装置１００に読み出されて実行されるプログラムであり、演算装置１００の一部として動作する。
【００２６】
読影メタ情報、参照メタ情報は、図２の２００に示すように、典型的には対応する画像に同時に記録され対応する画像に関連付けられている。読影メタ情報、参照メタ情報は、例えば、医用画像の汎用フォーマットであるＤｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  ＣＯｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ（ＤＩＣＯＭ）のタグ形式で記録することができる。読影メタ情報、参照メタ情報は、画像ファイルと関連付けられた別ファイルとして保存してもよい。しかしながら、メタ情報と対応する画像とは必ずしも同時に同一の記憶装置に記録される必要はなく、複数の画像間で共通のメタ情報に関しては、医用情報データベース１０９や光音響撮影装置１１０等の画像の記憶先とは別の記憶媒体に保存されていても良い。
【００２７】
例えば光音響撮影装置１１０に固有な情報を例に挙げて説明する。この場合、図２のように光音響撮影装置の個体（１１０、２０１）ごとに装置情報データベース（２０３、２０４）を有する。また、廃棄、故障等により稼働していない個体（２０２）に関しては、装置情報データベース２０５を医用情報データベース１０９に移動しておく。これにより、過去に個体２０２で撮影された画像でもメタ情報を読み出すことができる。読影画像読み出し部１０１および参照画像読み出し部１０２は、メタ情報に含まれる装置識別情報に基づいて適切な個体を選択し、光音響撮影装置の各個体の固有メタ情報を読み出す。本願明細書における個体は、撮影条件に係る装置条件が異なる蓋然性のある光音響撮影装置を含み、典型的には、シリアル番号、型番が固有に付与された光音響撮影装置を含む。かかる個体は、シリアル番号以外に、履歴が追跡可能なメンテナンス記録、実装される光音響測定用のソフトウェア、ファームウェアの型番、訂番（訂版）等によっても識別される。
【００２８】
本実施形態では、固有メタ情報として画像の点像分布関数（Ｐｏｉｎｔ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：以降ＰＳＦ）を装置情報データベースに保存する。以下にその理由を説明する。
【００２９】
光音響撮影装置は、Ｘ線ＣＴやＭＲＩと異なり被検体の周囲全周２π［ｒａｄ］（または全立体角４π［ｓｒ］）を測定することが困難である。これは、光音響撮影装置では被検体と音響波検出器の間を音響整合剤で満たす必要があるが、被検体の全周を音響整合剤で満たすことが困難なこと、または、被検体の全周を囲むように音響波検出器を配置することが困難なこと、に起因する。このため測定できない方向に対応して撮影した情報に欠損が生じ、Ｘ線ＣＴ等より解像度の位置依存が大きい。解像度の位置依存は、音響波検出器の大きさ、配置、音響波検出器間の感度差等によって変化するため、光音響撮影装置の個体ごとの固有メタ情報となる。また、解像度は一般にＰＳＦとして表現される。ＰＳＦは、画像データまたはボリュームデータのデータ構造をもつため、データ量が大きく、撮影画像毎に記録することは困難である。さらに位置依存を表現するために位置ごとに異なるＰＳＦを保持する必要がある。以上の理由により、ＰＳＦを装置情報データベース１０９に保存する。
【００３０】
データ量を削減するために、ＰＳＦが略同一の空間ごとに１つのＰＳＦを保持することが好ましい。ＰＳＦは、点音源が複数の基準位置に配置されたファントムの撮影や、装置緒元に基づいたシミュレーションにより予め取得しておく。
【００３１】
（補正部１０３）
補正部１０３は、後述する医用画像に係る処理方法に従って読影画像と参照画像の少なくとも一方に補正処理を施し、両者の画質を近づける。典型的には記憶装置１０６に保存され医用画像に係る処理の実行時に演算装置１００に読み出されて実行されるプログラムであり、演算装置１００の一部として動作する。補正は、読影画像読み出し部１０１及び参照画像読み出し部１０２が読み出したメタ情報を用いて行われる。補正部１０３は、本発明の補正部に相当する。
【００３２】
（表示装置１０４）
表示装置１０４は、補正部１０３により画質を近づけられた読影画像と参照画像とを表示する。ユーザは、表示装置１０４を介して両者を見比べて読影、診断を行うことができる。また、診断対象の読影画像の選択、参照画像の選択、補正処理のパラメータ指示等を受け付けるインターフェイスを有することが好ましい。インターフェイスとして、例えばＧｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＧＵＩ）、Ｃｈａｒａｃｔｅｒ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＣＵＩ）等を用いることができる。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、ＣＲＴなど他の方式のディスプレイでも良い。表示装置１０４は、本発明の表示部に相当する。
【００３３】
（入力装置１０５）
ユーザは、入力装置１０５を通して診断対象の読影画像の選択、参照画像の選択、補正処理のパラメータ指示等を行うことができる。マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル等を採用することができる。入力装置１０５は、表示装置１０４のインターフェイスと連動することが好ましく、これにより容易に指示を装置に与えることができる。
【００３４】
（記憶装置１０６）
記憶装置１０６は、後述する医用画像に係る処理方法が記述されたプログラムを保持している。例えば、読影画像読み出し部１０１、参照画像読み出し部１０２、補正部１０３等に相当するプログラムを保持する。また、医用情報データベース１０９から読み出した読影画像、参照画像、メタ情報等の一時保存に利用することもできる。ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等が記憶装置１０６として採用することができる。
【００３５】
（通信装置１０７）
通信装置１０７は、本発明の医用画像に係る処理装置１１２を通信網１１１に接続する。これにより、通信網１１１に接続されている医用情報データベース１０９、光音響撮影装置１１０、２０１から医用画像に係る処理装置１１２へ読影画像、参照画像、メタ情報等を読み出すことができる。典型的には、有線ＬＡＮルータ、無線ＬＡＮルータ、モデム等である。
【００３６】
（バス１０８）
バス１０８は、本発明の医用画像に係る処理装置１１２と医用情報データベース１０９及び光音響撮影装置１１０とを接続し、相互の情報のやり取りを可能とする。
【００３７】
（医用情報データベース１０９）
医用情報データベース１０９は、光音響撮影装置１１０によって取得された医用画像とそれに付随するメタ情報を保存する。保存された医用画像及びメタ情報は、通信網１１１を介して医用画像に係る処理装置１１２に転送され、読影画像や参照画像、それらのメタ情報として利用される。さらに、画像に関する電子カルテ情報を保存できることが好ましい。典型的にはＤＩＣＯＭサーバ、電子カルテサーバ、汎用データサーバや、それらを統合したＰｉｃｔｕｒｅ  Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＰＡＣＳ）等である。
【００３８】
（光音響撮影装置１１０）
光音響撮影装置１１０は、光音響イメージングにより被検体を撮影し、医用画像として出力する。光音響撮影装置１１０は、典型的には、被検体に光を含む電磁波を照射する光源、被検体内部で発生した音響波を受信する音響波検出器を備える。光音響撮影装置１１０は、典型的には、さらに、受信した音響波を信号に変換するＤａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＤＡＳ）、受信した音響波を用いて被検体画像を再構成する画像再構成部を備える。ＤＡＳは、一般的にＡＤコンバータを含む電気回路で構成することができる。画像再構成部は、一般的にＣＰＵやＧＰＵ、メモリやハードディスクを有するワークステーションにより構成することができる。画像再構成部は、メタ情報の記録が容易で、かつ、医用情報データベースとして一般的であるＤＩＣＯＭサーバとの親和性が高いＤＩＣＯＭ形式で被検体画像を出力できることが好ましい。
【００３９】
（通信網１１１）
通信網１１１は、本発明の医用画像に係る処理装置、医用情報データベース１０９、光音響撮影装置１１０を接続して相互の情報のやり取りを可能とする通信経路である。典型的には、Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＷＡＮ）、Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＬＡＮ）、電話回線、インターネット回線、病院内ネットワーク等である。また、有線、無線、及びそれらが混在した構成等、いかなる構成で構築されていてもよい。
【００４０】
＜医用画像に係る処理方法＞
次に、本実施形態に係る医用画像に係る処理方法の各工程を、図３を参照して説明する。なお、各工程は、演算装置１００が医用画像に係る処理装置１１２の各構成の動作を制御することにより実行される。
【００４１】
（Ｓ１００：読影画像と参照画像を選択、表示する工程）
本工程では、ユーザが選択した診断対象の読影画像と比較対象の参照画像を医用情報データベース１０９から読み出し、表示装置１０４に表示する。図４は表示装置１０４に表示されるＧＵＩの例である。読影画像パス入力部４００に読影画像パスを入力するか、読影画像用の一覧表示ボタン４０１をクリックして一覧から読影画像を選択することで、画像表示部４０３に読影画像が表示される。また、参照画像パス入力部４０４に参照画像パスを入力するか、参照画像用の一覧表示ボタン４０５をクリックして一覧から参照画像を選択することで、画像表示部４０６に参照画像が表示される。この時、メタ情報表示部４０７、４０８に、読影画像および参照画像それぞれのメタ情報を表示するとよい。表示されたメタ情報を基に、ユーザは読影画像に適切な参照画像を選択することができる。例えば、メタ情報に含まれる被験者の年齢を基に読影画像により近い年齢の参照画像を選択することで、被検体に依存する両画像の特性差を予め小さくすることができる。
【００４２】
（Ｓ１０１：装置識別情報を読み出す工程）
本工程では、メタ情報である装置個体を識別するための装置識別情報を、読影画像と参照画像のそれぞれについて医用情報データベース１０９が備える装置情報データベース２０５から読み出す。装置識別情報は、各画像を撮影した光音響撮影装置の個体を示す識別情報である。本実施形態では、装置識別情報を整数ｎ（ｎ＝０、１、…）で表す。読影画像の装置識別情報をｎｉ、参照画像の装置識別情報をｎｒとする。
【００４３】
（Ｓ１０２：読影画像と参照画像の位置情報を読み出す工程）
本工程では、メタ情報２００に含まれる対応する画像の位置情報２１０ａを、読影画像と参照画像のそれぞれについて医用情報データベース１０９から読み出す。読影画像の位置をｘｉ、参照画像の位置をｘｒとする。位置情報２１０ａは、読影画像と参照画像のそれぞれに固有に特定されるメタ情報であり、対応する画像が撮影された被検体の内の撮影位置を示すベクトル量である。
【００４４】
（Ｓ１０３：読影画像と参照画像のＰＳＦを読み出す工程）
本工程では、Ｓ１０１で読み出した装置識別情報及びＳ１０２で読み出した位置情報２１０ａに基づき、読影画像と参照画像をそれぞれ撮影した装置個体の、その位置におけるＰＳＦを装置情報データベース２０５から読み出す。装置識別情報ｎと位置ｘに依存したＰＳＦをｈｎ（ｘ、ｕ）とすると、読影画像のＰＳＦはｈｎｉ（ｘｉ、ｕ）、参照画像のＰＳＦはｈｎｒ（ｘｒ、ｕ）、と表される。
【００４５】
（Ｓ１０４：解像度を補正する工程）
本工程では、Ｓ１０３で読み出したＰＳＦを用いて読影画像及び、または参照画像の解像度を演算装置１００が備える補正部１０３で補正し、両者の画質を近づける。ユーザがＳ１００で読影画像と参照画像を確定したのち、補正ボタン４０９を押すことで実行される。
【００４６】
読影画像と参照画像の両方からＰＳＦの影響を除くことで両者の画質を近づける場合の処理を説明する。読影画像をｇｉ（ｕ）、参照画像をｇｒ（ｕ）、ＰＳＦがかかる前の読影画像をｇｉ０（ｕ）、参照画像をｇｒ０（ｕ）とすると、
【００４７】
【数１】
2019051016.tif 000003
【００４８】
【数２】
2019051016.tif 000004
と表される。式（１）と式（２）を周波数空間に変換し、
【００４９】
【数３】
2019051016.tif 000005
【００５０】
【数４】
2019051016.tif 000006
を得る。式（３）と式（４）のｆは周波数、大文字関数は小文字関数の周波数空間表現を示す。式（３）と式（４）を変形した式（５）と式（６）により解像度の補正を実行する。
【００５１】
【数５】
2019051016.tif 000007
【００５２】
【数６】
2019051016.tif 000008
【００５３】
実際には絶対値が０の周波数成分やノイズが含まれるので、式（７）と式（８）のウィーナーフィルタを用いることが好ましい。
【００５４】
式（７）と式（８）において、
【００５５】
【数７】
2019051016.tif 000009
は複素共役を、
【００５６】
【数８】
2019051016.tif 000010
は近似解を表す。σは｜Ｈ｜２に対して十分小さな値であり、一般に｜Ｈ｜２最大値の数％が用いられる。
【００５７】
【数９】
2019051016.tif 000011
【００５８】
【数１０】
2019051016.tif 000012
【００５９】
このようにして得られた
【００６０】
【数１１】
2019051016.tif 000013
を実空間に逆変換し、補正読影画像ｇｉ’（ｕ）と補正参照画像ｇｒ’（ｕ）を得る。
【００６１】
なお、周波数空間への変換は、光音響撮影装置１１０の音響波検出器の配置に応じて適切なものを採用すると良い。例えば平面に配置されている場合、ＰＳＦは平面方向に広がる傾向があるので、フーリエ変換が好ましい。球面に配置されている場合、ＰＳＦは球殻方向に広がる傾向があるので、球面調和関数を用いた変換が好ましい。
【００６２】
式（１）（式（２））からｇｉ’（ｕ）（ｇｒ’（ｕ））を推定する方法として、繰り返し最適化計算を用いてもよい。すなわち、式（１）（式（２））のｇｉ０（ｕ）（ｇｒ０（ｕ））をｇｉ’（ｕ）（ｇｒ’（ｕ））に置き換えて、ｇｉ（ｕ）（ｇｒ（ｕ））との二乗誤差が最小となるｇｉ’（ｕ）（ｇｒ’（ｕ））を補正画像とする。この場合、適切な正則化項を加えて最適化することで繰り返し計算の不適切性を低減することが好ましい。
【００６３】
ここまで、読影画像と参照画像の両方からＰＳＦの影響を除く場合を説明したが、読影画像のＰＳＦを参照画像のＰＳＦに換算して画質を近づけてもよい。この場合、式（９）を用いる。
【００６４】
【数１２】
2019051016.tif 000014
式（９）の右辺括弧内は、読影画像からＰＳＦの影響を除いた画像の周波数表現である。これに参照画像のＰＳＦの周波数表現であるＨｎｒをかけることで、補正読影画像の周波数表現Ｇｉ’を得る。Ｇｉ’（ｆ）を逆変換することで補正画像ｇｉ’（ｕ）を得る。同様に、参照画像のＰＳＦを読影画像のＰＳＦに換算して画質を近づけてもよい。
【００６５】
以上により、読影画像と参照画像の解像度差が抑制される。なお、式（７）、式（８）、式（９）によれば、解像度だけでなく読影画像と参照画像のコントラスト差も抑制される。
【００６６】
（Ｓ１０５：補正画像を表示する工程）
本工程では、Ｓ１０４で補正した補正読影画像ｇｉ’（ｕ）及び、または補正参照画像ｇｒ’（ｕ）を、画像表示部４０３及び、４０６に、それぞれ表示する。Ｓ１０４で一方の画像のみを補正した場合は、補正していない画像はＳ１００で表示した状態を保持する。表示された画像は、Ｓ１０４で装置個体差及び位置の違いによるＰＳＦの差異の影響が抑制されているので、ユーザが診断をする上で好適な画像となっている。
【００６７】
（Ｓ１０６：診断結果を保存する工程）
本工程では、Ｓ１０５で表示された補正された読影画像と補正された参照画像を基にユーザが決定した診断結果を、医用情報データベース１０９に保存する。メタ情報表示部４０７の診断項目に診断結果を入力し、保存ボタン４０８を押すことで、診断結果が医用情報データベース１０９に保存される。
【００６８】
以上では、比較する画像の少なくとも一方に対して補正を行う形態を説明したが、メタ情報に基づいた補正を行わない画像を参照画像、または、読影画像に含む形態としてもよい。これにより、補正処理の演算時間等が短縮され、診断時間を短くすることができる。図５のＳ１０７及びＳ１０８において、読影画像と参照画像を撮影した装置が同じ、かつ、両者の位置がＰＳＦ略同一領域にあるかを判定する。両者が真の場合、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５を行わない。
【００６９】
本実施形態では、読影画像と参照画像に記録されたメタ情報に加え、画像を撮影した装置に関するメタ情報を用いることで、撮影した装置個体の違い、及び、画像間の位置の違いによる解像度とコントラストの少なくとも一方における差を低減することができる。これにより、読影画像と参照画像の画質を高精度に近づけることができ、診断精度を高めることができる。
【００７０】
なお、本実施形態の各工程において読み出されるメタ情報は、保持された記憶部から読み出されればよく、上記実施形態に例示のデータベース以外から読み出される形態も、本発明の一態様として含まれる。
【００７１】
［第二の実施形態］
本実施形態では、読影画像と参照画像を撮影する際に被検体に照射する測定波長の違いによる画像の差異を補正する。なお、第一の実施形態と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。
【００７２】
＜医用画像に係る処理装置の構成＞
図６は、本実施形態にかかる医用画像に係る処理装置６０３の模式図である。以下、装置の各構成要素について説明する。基本的には第一の実施形態における装置と同等の構成を有するが、医用情報データベース１０９が統計情報データベース６０１を有する医用情報データベース６００に、装置情報データベース２０３が装置情報データベース６０２に置き換わっている。
【００７３】
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。
【００７４】
（医用情報データベース６００）
医用情報データベース６００は、基本的には第一の実施形態と同等であるが、保存された画像群やメタ情報群から算出された統計値を保存する統計情報データベース６０１を備える点において第一の実施形態における医用情報データベース１０９と相違する。統計情報データベース６０１は、新たに画像やメタ情報の追加が要求されると、随時、かかる画像やメタ情報が追記され、データ群が更新される。統計値は、外部からの要求に応じて動的に生成してもよい。本実施形態では、後述する背景光学係数の波長に対する統計値が保存される。
【００７５】
（装置情報データベース６０２）
装置情報データベース６０２は、被検体に照射する光エネルギーのスペクトルを光音響撮影装置１１０に固有のメタ情報として保持している点において、第一の実施形態における装置情報データベース２０３と相違する。被検体に照射する光エネルギーのスペクトルは、照射光スペクトルと換言され、光音響撮影装置１１０が備える不図示の照射光学系に依拠した装置情報として、装置情報データベース６０２に保持される。照射光スペクトルは、照射光学系に含まれる光源、光源から光出射部までの伝送路に配置される光学要素により定まる。  上記背景光学係数の統計値、照射光スペクトルは、読影画像読み出し部１０１及び、または参照画像読み出し部１０２により読みだされる。
【００７６】
＜医用画像に係る処理方法＞
次に、本実施形態に係る医用画像に係る処理方法の各工程を、図７を参照して説明する。なお、各工程は、演算装置１００が医用画像に係る処理装置６０３の各構成の動作を制御することにより実行される。
【００７７】
（Ｓ２００：読影画像と参照画像を選択、表示する工程）
本工程は、基本的に第一の実施形態におけるＳ１００と同等であるが、メタ情報表示部４０７、４０８に、読影画像と参照画像のそれぞれの撮影時の光源波長が表示される。ユーザは読影画像の波長にできるだけ近い参照画像を選択することで、撮影時の光源波長に依存する両画像の特性差を予め小さくすることができる。
【００７８】
本実施形態では、読影画像と参照画像は初期音圧画像とする。医用情報データベース６００には、読影画像に関連付けられたメタ情報として、撮影時に被検体に照射された照射光量及び後述する背景光学係数が記録されているが、参照画像にはそれらが記録されていない場合を想定する。例えば、参照画像の撮影時には記録されていなかったメタ情報が、読影画像撮影時には新たに記録されるようになった場合に、このような状況が発生する。
【００７９】
（Ｓ２０１：読影画像と参照画像の測定波長を読み出す工程）
本工程では、読影画像と参照画像のそれぞれと関連付けられた測定時の波長を、メタ情報として医用情報データベース６００から読み出す。読影画像の測定波長をλｉ、参照画像の測定波長をλｒとする。かかる測定波長は、各画像に対応した光音響測定の撮影条件を代表する波長であって、不図示の光出射部から被検体に照射される照射光スペクトルに含まれる。
【００８０】
（Ｓ２０２：読影画像の照射光量を読み出す工程）
本工程では、読影画像のメタ情報である照射光量を、Ｓ２０１で読み出した測定波長λｉに基づいて医用情報データベース６００から読み出す。読影画像の照射光量をＥｉ（λｉ）とする。照射光量は、測定波長λｉにおいて、不図示の光出射部から関心域に照射される全光束を積分した出力強度に相当する。
【００８１】
（Ｓ２０３：参照画像の照射光スペクトルを読み出す工程）
本工程では、装置情報データベース６０２から参照画像の照射光スペクトルを読み出す。
【００８２】
（Ｓ２０４：参照画像の照射光量を取得する工程）
本工程では、Ｓ２０３で取得した照射光スペクトルから、参照画像の測定波長λｒにおける照射光量Ｅｒ（λｒ）を取得する。
【００８３】
（Ｓ２０５：読影画像の背景光学係数を読み出す工程）
本工程では、メタ情報である読影画像の背景光学係数を医用情報データベース６００から読み出す。背景光学係数は、生体のような光吸収散乱体の内部の光量を記述するパラメータの一つであり、光の吸収されやすさを示す背景吸収係数（μａ＿ｂ）と光の散乱されやすさを示す背景散乱係数（μ’ｓ＿ｂ）のセットにより記述される。なお、背景光学係数は、典型的には、撮影対象となる被検体全体の平均的な値が採用される。被検体内の位置ｘでの光量φ（ｘ）は、背景光学係数を含む式（１０）の拡散方程式により表される。ｑ（ｘ）は、照射光量に比例するソース項である。
【００８４】
【数１３】
2019051016.tif 000015
【００８５】
背景光学係数は被検体、測定波長ごとに異なるため、メタ情報として読影画像に記録されている。なお、背景光学係数を測定する機能は光音響撮影装置１１０が有している。例えば、時間分解計測法や位相変調計測法を用いた測定装置や、光音響撮影装置１１０で撮影した画像から推定するプログラムとして実装することができる。
【００８６】
読影画像の背景光学係数を（μａ＿ｂ（λｉ）、μ’ｓ＿ｂ（λｉ））とする。
【００８７】
（Ｓ２０６：背景光学係数の統計値を読み出す工程）
本工程では、統計情報データベース６０２から背景光学係数の統計値を読み出す。図８は、背景光学係数の統計値の例である。黒丸は医用情報データベース６００に保存されている各画像のメタ情報から読み取った背景光学係数を示し、実曲線は読み取られた複数の背景光学係数から得られた回帰曲線を示す。
【００８８】
（Ｓ２０７：参照画像の背景光学係数を取得する工程）
本工程では、Ｓ２０６で取得した背景光学係数の統計値（回帰曲線）を用いて、参照画像の測定波長λｒにおける背景光学係数（μａ＿ｂ（λｒ）、μ’ｓ＿ｂ（λｒ））を取得する。Ｓ２０５、Ｓ２０７で得た背景光学係数の関係は、図９のようになる。
【００８９】
（Ｓ２０８：読影画像と参照画像の位置情報を読み出す工程）
本工程は、Ｓ１０２と同等である。
【００９０】
（Ｓ２０９：参照画像の光量を補正する工程）
本工程では、参照画像の光量を読影画像の光量に換算することで、両者の測定波長の違いによる画像の差異を補正する。
【００９１】
式（１０）にこれまでの工程で得た読影画像の背景光学係数を（μａ＿ｂ（λｉ）、μ’ｓ＿ｂ（λｉ））、照射光量Ｅｉ（λｉ）を代入し、式（１１）を得る。Ｅｉ（λｉ）の代入に当たっては、適切な変換をしてｑ（ｘ）に反映させ、ｑｉ（ｘ）とする。
【００９２】
【数１４】
2019051016.tif 000016
【００９３】
式（１１）を解き、ｘ＝ｘｉを代入することで、読影画像の位置ｘｉにおける光量φ＝φｉ（ｘｉ）を得る。式（１１）の解法には、解析解や数値解法等の他の方法も適用することができる。
【００９４】
参照画像に関しても、読影画像の場合と同様にして位置ｘｒにおける光量φ＝φｒ（ｘｒ）を得る。
【００９５】
次に、参照画像の光量を読影画像の光量に換算する。光音響イメージングにおける初期音圧Ｐは光量に比例するので、参照画像をｇｒ（ｕ）とすると、補正参照画像ｇｒ’（ｕ）は式（１２）により得ることができる。
【００９６】
【数１５】
2019051016.tif 000017
【００９７】
（Ｓ２１０：補正画像を表示する工程）
本工程では、読影画像とＳ２０９で取得した補正参照画像を、画像表示部４０３、４０６にそれぞれ表示する。表示された画像は、Ｓ２０９で測定波長の違いによる光量の差異の影響が抑制されているので、ユーザが診断をする上で好適な画像となっている。
【００９８】
（Ｓ２１１：診断結果を保存する工程）
本工程は、Ｓ１０６と同等である。
【００９９】
以上では、参照画像を補正し読影画像の画質に近づける場合を説明したが、読影画像を参照画像の画質に近づけてもよい。また、光量の計算式として式（１０）の拡散方程式を用いたが、光吸収散乱体の光量計算方法として一般的なモンテカルロ法や輸送方程式等を用いてもよい。
【０１００】
なお、本実施形態においては照射光量及び背景光学係数の両方を補正したが、どちらか一方のみの補正でも本実施形態の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、本実施形態においては対応する画像に対して照射光量を補正したが、照射光量は位置情報に基づいて補正されているため、対応する画像の光量分布を補正したと換言される。
【０１０２】
本実施形態では、読影画像と参照画像に記録されたメタ情報に加え、画像を撮影した装置に関するメタ情報および複数の医用画像から得た統計情報を用いることで、測定波長の違いに起因する画質（輝度値）の差を低減することができる。これにより、読影画像と参照画像の画質を高精度に近づけることができ、診断精度を高めることができる。
【０１０３】
なお、本実施形態の各工程において読み出されるメタ情報は、第一の実施形態と同様にして、上記実施形態に例示のデータベース以外から読み出される形態も、本発明の一態様として含まれる。
【０１０４】
さらに、第一の実施形態と第二の実施形態を組み合わせてもよい。これにより、読影画像と参照画像の画質をより高精度に近づけることができる。
【０１０５】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明は上記特定の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で実施形態の修正をすることができる。
【０１０６】
以上述べたように、本発明によれば、光音響イメージングや超音波エコーイメージングの画質を改善しつつ、少ない計算時間で画像を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０１  読影画像読み出し部
１０２  参照画像読み出し部
１０３  補正部
１０４  表示装置
２０３  装置情報データベース
２１０  メタ情報
２１０ａ  位置情報
６０１  統計情報データベース
【図１】
2019051016.tif 000018
【図２】
2019051016.tif 000019
【図３】
2019051016.tif 000020
【図４】
2019051016.tif 000021
【図５】
2019051016.tif 000022
【図６】
2019051016.tif 000023
【図７】
2019051016.tif 000024
【図８】
2019051016.tif 000025
【図９】
2019051016.tif 000026