(57)【要約】【課題】光音響トモグラフィーにおいて、探触子に直接光が照射されることによる光音響波の発生を抑止する。【解決手段】被検体に光を照射する照射手段と、被検体に光を照射する照射位置を制御する照射位置制御手段と、照射手段から被検体に光が照射されたときに発生する音響波を、照射手段とは被検体を挟んで対向する位置で受信して音響波信号を出力する探触子と、音響波を受信するときに探触子を制御する探触子制御手段と、光が被検体を経由しないで探触子に直接的に入射することがないように、照射位置制御手段および探触子制御手段の少なくともいずれか一方を制御する制御プロセッサと、音響波信号から被検体内の特性情報を構成する構成手段を有する被検体情報取得装置を用いる。【選択図】図１
2015054025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射する照射手段と、
前記被検体に対して前記光を照射するための照射位置を制御する照射位置制御手段と、
前記照射手段から前記被検体に前記光が照射されたときに発生する音響波を、前記照射手段とは前記被検体を挟んで対向する位置で受信して音響波信号を出力する探触子と、
前記音響波を受信するときに前記探触子を制御する探触子制御手段と、
前記光が前記被検体を経由しないで前記探触子に直接的に入射することがないように、前記照射位置制御手段および前記探触子制御手段の少なくともいずれか一方を制御する制御プロセッサと、
前記音響波信号から前記被検体内の特性情報を構成する構成手段と、
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】
前記照射位置制御手段は、前記光の分布形状と前記探触子による受信領域の、任意断面上への投影像が重なる場合に、前記照射位置制御手段および前記探触子制御手段の少なくともいずれか一方を制御する
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】
前記照射位置制御手段は、前記照射位置が前記被検体上を選択的に走査するように、前記照射手段の制御を行う
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４】
前記照射位置制御手段は、前記光の分布形状に応じて、前記照射位置が前記被検体の最外輪郭線よりも内側の領域を走査するように、前記照射手段の制御を行う
ことを特徴とする請求項３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記探触子は、少なくとも第一の方向に沿って配列した複数の音響素子により構成され、
前記探触子制御手段は、探触子を構成する複数の音響素子に対して選択的に受信制御を行うことで、受信開口を制御する
ことを特徴とする請求項１ないし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】
前記探触子制御手段は、前記探触子を走査するときの位置を制御する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記制御プロセッサは、前記照射位置と前記探触子が同期して走査するように、前記照射位置制御手段と前記探触子制御手段を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記制御プロセッサは、前記照射位置と前記探触子が同期して走査した結果、前記光が前記被検体を経由しないで前記探触子に直接的に入射する位置関係となる場合は、前記照射位置を前記被検体上に留めつつ前記探触子を走査させる
ことを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記被検体のうち前記特性情報を構成する領域を指定する操作を受け付ける操作手段をさらに有し、
前記制御プロセッサは、前記指定された領域に基づいて前記光が照射される照射領域を算出し、前記照射位置制御手段に出力する
ことを特徴とする請求項１ないし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】
前記被検体の形状情報を取得する形状取得手段をさらに有し、
前記制御プロセッサは、前記形状情報と前記照射領域に基づいて前記照射位置制御手段の制御を行う
ことを特徴とする請求項９に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記探触子は、前記被検体に超音波を送信し、前記被検体内で反射した超音波エコーを受信する機能を有し、
前記形状取得手段は、前記超音波エコーを用いて前記形状情報を取得する
ことを特徴とする請求項１０に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記形状取得手段は、前記被検体を撮像した画像を用いて前記形状情報を取得する
ことを特徴とする請求項１０に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記制御プロセッサは、前記音響波を取得するときに、前記照射手段が前記照射位置を中心として前記光を照射する範囲と前記探触子との重なり領域が最大となるように、前記照射位置制御手段および前記探触子制御手段を制御する
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１４】
前記被検体を保持する２枚の保持板をさらに有し、
前記照射手段および前記探触子は、それぞれ別の前記保持板に配置される
ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１５】
前記特性情報を表示する表示手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１６】
照射手段と、照射位置制御手段と、探触子と、探触子制御手段と、制御プロセッサと、構成手段とを有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記照射手段が、被検体に光を照射する照射ステップと、
前記照射位置制御手段が、前記被検体に対して前記光を照射するための照射位置を制御する照射位置制御ステップと、
前記探触子が、前記照射手段から前記被検体に前記光が照射されたときに発生する音響波を、前記照射手段とは前記被検体を挟んで対向する位置で受信して音響波信号を出力する受信ステップと、
前記探触子制御手段が、前記音響波を受信するときに前記探触子を制御する探触子制御ステップと、
前記制御プロセッサが、前記光が前記被検体を経由しないで前記探触子に直接的に入射することがないように、前記照射位置制御手段および前記探触子制御手段の少なくともいずれか一方を制御する制御ステップと、
前記構成手段が、前記音響波信号から前記被検体内の特性情報を構成する構成ステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光音響効果を使用して生体の機能情報を取得する、光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Ｐｈｏｔｏ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）という技術が提案されている。ＰＡＴは、特に皮膚がんや乳がんの診断での有用性が示されており、これらの診断で従来使用されてきた超音波撮像装置やＸ線装置、あるいは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。
【０００３】
光音響効果は、可視光や近赤外光などのパルス光を生体組織等の被検体に照射した際に、被検体内部の光吸収物質（血液中のヘモグロビンなど）がパルス光のエネルギーを吸収して瞬間的に膨張し、光音響波（典型的には超音波）を発生させる現象である。ＰＡＴでは、この光音響波を測定することで生体組織の特性情報（被検体情報）を可視化する。
【０００４】
被検体情報として例えば、光音響波の発生源となった生体内の光吸収物質の密度分布を示す、光エネルギー吸収密度分布がある。この光エネルギー吸収密度分布を可視化することで、癌組織による活発な血管新生を画像化できる。また、生じる光音響波の光波長依存性を利用することで、血液の酸素飽和度などの機能情報も得られる。その他グルコース、コレステロールなどに関する情報も取得可能である。
【０００５】
さらにＰＡＴは、生体情報の画像化に光と超音波を用いるので、無被爆非侵襲での画像診断が可能であり、患者負担の点で大きな優位性を有している。そのため、繰り返し診断することが難しいＸ線装置に代わり、乳がんのスクリーニングと早期診断での活躍が期待されている。
【０００６】
光吸収物質が光を吸収した結果発する光音響波の初期音圧Ｐｏは、次式（１）で算出される。
Ｐｏ＝Γ・μａ・Φ      …（１）
ここで、Γはグルナイゼン係数であって、体積膨張係数βと音速ｃの二乗の積を定圧比熱Ｃｐで除したものである。Γは被検体によってほぼ一定の値となることが知られている。μａは光吸収物質の光吸収係数である。Φは被検体内部での光量、すなわち実際に光吸収物質に到達した光量（光フルエンス）である。
【０００７】
初期音圧分布Ｐｏをグルナイゼン係数Γで除することでμａとΦの積の分布、すなわち光エネルギー吸収密度分布を算出できる。初期音圧分布Ｐｏは、被検体内部を伝播して探触子に到達する光音響波の音圧Ｐの時間変化を測定することで得られる。
【０００８】
さらに、被検体内部での光量Φの分布を算出することで、測定対象である被検体内部の光吸収係数μａの分布を算出できる。なお、光は被検体内部で強く拡散、減衰しながら被検体の深部へと浸達するため、被検体での光減衰量と浸達深度から光吸収物質に実際に到達した光量Φを算出する。
【０００９】
式（１）によれば、初期音圧Ｐｏは光吸収係数μａと光量Φの積に依存する。そのため、光吸収係数が小さい値だったとしても、光量が大きい場合、生じる光音響波は大きくなる。また光量が小さい値だったとしても、光吸収係数が大きい場合も同様に、光音響波は大きくなる。
【００１０】
特許文献１には、対向型の構成を持つ光音響トモグラフィー装置が記載されている。対向型とは、照射光学系により形成されるパルス光の照射口と、光音響波を検出する探触子とが、被検体を挟んで対向する構成を指す。特許文献１の対向型の装置は、パルス光の照射と光音響波の受信動作を同期させることにより、探触子前面に位置する被検体領域の生体情報を得ている。
【００１１】
特許文献１の技術によれば、探触子の連続的な移動の中でも、信頼性の高い被検体情報を取得できる。また被検体情報の取得位置を被検体に対して２次元走査させながら連続的に測定することで、小型の探触子でも広い被検体領域の測定が可能となる。
【００１２】
なお、特許文献１に開示されているような対向型の構成において、被検体が存在しない位置で光音響波の測定を行うと、パルス光が被検体に入射することなく高いエネルギーを保ったまま探触子表面に到達する。式（１）によれば、たとえ探触子表面を構成する部材の光吸収率が小さくても、到達する光が高いエネルギーを保っている場合には、探触子表面の部材が強い光音響波を発することになる。
【００１３】
一般的に、探触子表面からの音響波の強度は、被検体内部の光吸収物質からの光音響波の強度に比べて大きい。そのため、有効な被検体情報を有する光音響波が埋没する可能性がある。
また、探触子表面からの音響波は、光照射直後に大きな信号として受信されるために、減衰に時間がかかる。さらに、探触子表面からの音響波の発生位置は被検体表面に接近しているために、探触子表面からの音響波が減衰する前に被検体からの光音響波も到達して、信号が混ざる。これらの理由により、探触子表面からの音響波と被検体内からの音響波を時間的に分離することは困難である。
【００１４】
特許文献２には、探触子の表面に反射部材を設置することで、探触子表面での光吸収を小さくして、探触子表面による光音響波の発生を抑止する技術が開示されている。
【００１５】
対向型の装置構成において、被検体に照射された光は、被検体内部で強く拡散、減衰しながら被検体の深部へと浸達し、その一部は被検体を通過して探触子表面へと到達する。特許文献２の構成であれば、被検体内部で強く減衰を受けながらも探触子表面に到達した光は、さらに反射部材により反射されるため、探触子表面で発せられる光音響波を抑止する効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第４４４８１８９号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００５３６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、エネルギーの高いパルス光が減衰を受けずに探触子表面に到達した場合、反射部材の反射率は高くても９８％程度であるため、数％程度の光吸収が生じてしまう。その結果、反射部材もまた強い光音響波を発するという問題があった。
【００１８】
さらに、パルス光照射口と探触子を２次元的に走査しながら測定を繰返すことで広範囲の被検体情報を取得する装置構成では、別の問題も発生する。すなわち、被検体上における走査位置によっては、パルス光の一部が減衰を受けずに高いエネルギーを保ったまま探触子表面に到達する場合がある。例えば乳腺科での乳がん診断では、被検体である乳房の
中心部だけでなく、周縁部も測定する必要がある。そのためパルス光の一部は被検体内を経由しないで直接探触子に向かうので、探触子表面に設置された反射部材が強い光音響波を発してしまう。
【００１９】
上記のように、探触子表面または反射部材から強い光音響波が発生すると、被検体内部を画像再構成した際にノイズとなり、画像診断に好適な画像とならないおそれがある。
【００２０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、光音響トモグラフィーにおいて、探触子に直接光が照射されることによる光音響波の発生を抑止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、被検体に光を照射する照射手段と、前記被検体に対して前記光を照射するための照射位置を制御する照射位置制御手段と、前記照射手段から前記被検体に前記光が照射されたときに発生する音響波を、前記照射手段とは前記被検体を挟んで対向する位置で受信して音響波信号を出力する探触子と、前記音響波を受信するときに前記探触子を制御する探触子制御手段と、前記光が前記被検体を経由しないで前記探触子に直接的に入射することがないように、前記照射位置制御手段および前記探触子制御手段の少なくともいずれか一方を制御する制御プロセッサと、前記音響波信号から前記被検体内の特性情報を構成する構成手段と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００２２】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、照射手段と、照射位置制御手段と、探触子と、探触子制御手段と、制御プロセッサと、構成手段とを有する被検体情報取得装置の制御方法であって、前記照射手段が、被検体に光を照射する照射ステップと、前記照射位置制御手段が、前記被検体に対して前記光を照射するための照射位置を制御する照射位置制御ステップと、前記探触子が、前記照射手段から前記被検体に前記光が照射されたときに発生する音響波を、前記照射手段とは前記被検体を挟んで対向する位置で受信して音響波信号を出力する受信ステップと、前記探触子制御手段が、前記音響波を受信するときに前記探触子を制御する探触子制御ステップと、前記制御プロセッサが、前記光が前記被検体を経由しないで前記探触子に直接的に入射することがないように、前記照射位置制御手段および前記探触子制御手段の少なくともいずれか一方を制御する制御ステップと、前記構成手段が、前記音響波信号から前記被検体内の特性情報を構成する構成ステップと、を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光音響トモグラフィーにおいて、探触子に直接光が照射されることによる光音響波の発生を抑止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態における被検体情報取得装置の構成の概略図
【図２】第１の実施形態における被検体情報の取得のフローチャート
【図３】第１の実施形態における基本走査制御を説明する概念図
【図４】第１の実施形態における選択的走査制御を説明する概念図
【図５】第１の実施形態における選択的走査制御の時系列動作を説明する概念図
【図６】第１の実施形態における選択的走査制御の時系列動作を説明する概念図
【図７】第１の実施形態における選択的走査制御の時系列動作を説明する概念図
【図８】第２の実施形態における被検体情報取得装置の構成の概略図
【図９】第２の実施形態における被検体情報の取得のフローチャート
【図１０】第２の実施形態における被検体情報取得の基本制御を説明する概念図
【図１１】第２の実施形態における被検体情報の取得制御を説明する概念図
【図１２】第２の実施形態における被検体情報の取得制御を説明する概念図
【図１３】第３の実施形態における被検体情報の取得制御を説明する概念図
【図１４】第３の実施形態における走査制御の時系列動作を説明する概念図
【図１５】第３の実施形態における走査制御の時系列動作を説明する概念図
【図１６】第３の実施形態における走査制御を説明する概念図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
本発明において、音響波とは、音波、超音波、光音響波、光超音波と呼ばれる弾性波を含む。つまり本発明の被検体情報取得装置とは、被検体に光（電磁波）を照射することにより光音響効果に従って被検体内で発生した音響波を受信して、被検体内の特性情報を取得する装置である。
【００２７】
このとき取得される被検体内の特性情報とは、光照射によって生じた音響波の初期音圧や、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、組織を構成する物質の濃度等を反映した被検体情報を示す。物質の濃度とは例えば、酸素飽和度またはオキシヘモグロビン濃度もしくはデオキシヘモグロビン濃度である。また、特性情報としては、数値データではなく、被検体内の各位置の分布情報を取得しても良い。つまり、吸収係数分布や酸素飽和度分布等の分布情報を画像データとして取得しても良い。
【００２８】
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。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。本発明は被検体情報取得装置やその作動方法、制御方法としても捉えられる。本発明はまた、制御方法を情報処理装置等に実施させるプログラムとしても捉えられる。
【００２９】
＜第１の実施形態＞
本発明の被検体情報取得装置は、パルス光の照射口と探触子が被検体を挟んで対向する、対向型の構成をとる。装置は、パルス光を照射された被検体から発生する光音響波を受信し、光音響波信号とする。装置はまた、パルス光の照射位置と探触子の受信位置を２次元的に走査することで、広範囲の被検体情報を取得可能である。
本実施形態の特徴は、被検体形状に適応させてパルス光の走査範囲を定めることで、広範囲の被検体情報を良好に取得できる点にある。
【００３０】
また、本実施形態では、光音響波の取得に先立って、探触子が超音波の送受信を行いながら被検体上を２次元走査することで、予め被検体形状を取得しておく。
そのために、本実施形態の被検体情報取得装置は、被検体に超音波を送信して反射波（超音波エコー）を受信できるようになっている。そして、光音響波と超音波エコーに基づく２種類のモダリティで、被検体内を画像化できる。超音波エコーから生成される被検体情報は、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映している。
【００３１】
本実施形態における探触子は、被検体内で発生又は反射した光音響波と超音波を受信する。探触子が光音響波を受信して出力した電気信号を光音響波信号と呼ぶ。また、探触子が超音波エコーを受信して出力した電気信号を超音波信号と呼ぶ。光音響波信号および超音波信号とは、探触子から出力されたアナログ信号や、増幅処理を施された信号、デジタル変換された信号を含む概念である。
【００３２】
（構成要素と機能）
図１は、第１の実施形態における被検体情報取得装置の構成の概略図である。
第１の実施形態における被検体情報取得装置は、被検体１０１を保持する保持板１０２、保持を測定に好適な状態に制御する保持制御部１０３を備える。装置はまた、光音響波の受信と超音波の送受信を行う探触子１０４、光を生成する光源１０５、被検体１０１に対して光１２１を照射する照射光学系１０６を備える。
【００３３】
装置はまた、探触子１０４が検出した電気信号を増幅してデジタル信号に変換する信号受信部１０７、光音響波信号の積算処理を行う光音響波信号処理部１０８を備える。装置はまた、探触子１０４に超音波送信駆動信号を印加する超音波送信制御部１０９、超音波信号に受信フォーカス処理などを行う超音波信号処理部１１０を備える。装置はまた、ユーザ（主に医療従事者などの検査者）が装置に対して測定開始などの指示や測定に必要なパラメータを入力するための操作部１３１を備える。
【００３４】
装置はまた、光音響波信号と超音波信号からそれぞれ光音響波画像と超音波画像を構成する画像構成部１３２、それらの画像や装置を操作するためのユーザインターフェース（ＵＩ）を表示する表示部１３３を備える。装置はまた、操作部１３１を介したユーザの各種操作を受け付けて測定動作に必要な制御情報を生成する、制御プロセッサ１１１を備える。制御プロセッサはシステムバス１４１を介して制御情報を送信し、装置の各構成要素を制御する。装置はまた、光１２１の照射位置と探触子１０４の位置を２次元的に制御する位置制御部１１２、取得した信号や測定動作に関する設定情報を記憶する記憶部１３４を備える。
【００３５】
測定対象となる被検体１０１は、たとえば乳腺科における乳がん診断では乳房である。ただし被検体はこれに限定されない。本発明の装置は、広く生体組織や模擬生体など様々な試料を測定できる。
【００３６】
保持板１０２は１０２Ａと１０２Ｂの２枚１対で構成され、保持制御部１０３により測定に好適な間隔である保持距離に制御される。保持板１０２Ａと１０２Ｂを区別する必要がない場合は、まとめて保持板１０２と表記する。保持板１０２で被検体１０１を挟んで固定することで、被検体１０１が動くことによる測定誤差を低減できる。
【００３７】
なお、超音波の伝播経路に位置する保持板１０２Ｂは、探触子１０４との音響整合性が高い材料であることが好ましい。また超音波測定用のジェルシートなどの音響整合材を使用することで、探触子１０４と保持板１０２Ｂの間や、保持板１０２Ｂと被検体１０１の間の音響的結合を強化できる。
【００３８】
保持制御部１０３は、被検者の負担や目標とする測定深度に合わせて、被検体１０１の保持状態を調整する。保持状態には保持距離や保持圧力があり、光音響波または超音波の測定ごとに好適な値がある。
【００３９】
保持制御部１０３はまた、保持状態のロック機構を備える（不図示）。ユーザは、ロック機構のスイッチを入れることにより保持状態を確定し、被検体を固定できる。保持制御部１０３は、測定の間じゅう、被検者からの申告やユーザによる保持解除操作がある場合などを除いて、被検体１０１の保持状態が一定に保つように制御する。保持制御部１０３はまた、被検体１０１の保持状態（保持距離と保持圧力）を示す保持情報を、制御プロセッサ１１１に出力する。
【００４０】
探触子１０４には、複数の音響素子が配列されている。これらの音響素子は、パルス光１２１を照射された被検体の内部で生じる光音響波を検出して、アナログの電気信号に変
換する。また、光音響波受信用の探触子は、超音波送受信用の探触子として兼用できる。この場合、音響素子は、被検体１０１に対して超音波を送信し、被検体内部で反射した超音波エコーを検出してアナログの電気信号に変換する。複数の音響素子は少なくとも第一の方向に沿って配列されている。第一の方向が探触子の走査方向と交差していれば、好適に被検体の広い範囲を測定できる。
【００４１】
本発明の目的を達成できるのであれば、探触子の方式は問わない。例えば、圧電セラミックス（ＰＺＴ）を利用した変換素子が使用できる。また、静電容量型のＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、磁性膜を用いるＭＭＵＴ（ＭａｇｎｅｔｉｃＭＵＴ）も使用できる。また、圧電薄膜を用いるＰＭＵＴ（ＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＭＵＴ）なども使用できる。
【００４２】
なお、探触子１０４は、超音波の送信ならびに、超音波エコーおよび光音響波の受信が可能であることが好ましい。これにより、超音波に由来する被検体情報と光音響波に由来する被検体情報を同一の位置で取得でき、かつコストを低減できる。ただし本発明は、超音波の送受信と光音響波の受信とでそれぞれ専用の探触子を持ち、それぞれの信号受信系統を個別に備えた装置でも実現できる。
【００４３】
探触子１０４としては、複数の音響素子が２次元状に配列されたアレイ型探触子が好ましい。これにより、光吸収物質などの発生源から三次元的に発生して伝播する光音響波を、可能な限り広い立体角で検出できる。その結果、探触子前面の被検体領域を良好に画像化するのに必要な光音響波および超音波を受信できる。
【００４４】
光源１０５は、５３０〜１３００ｎｍの近赤外領域に中心波長を有するパルス光を発する。パルス光のパルス幅は、好ましくは１００ｎｓｅｃ以下とする。光源１０５としては、一般的に、近赤外領域に中心波長を有するパルス発光が可能な固体レーザ（例えば、Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−ＧａｒｎｅｔレーザやＴｉｔａｎ−Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ）が使用される。光源１０５として、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなどのレーザも使用できる。またレーザのかわりに、発光ダイオードなども使用可能である。
【００４５】
なお、光の波長は、測定対象とする生体内の光吸収物質に応じて選択される。例えば乳がん新生血管中のヘモグロビンは、一般的に６００〜１０００ｎｍの光を多く吸収する。一方、生体を構成する水の光吸収は、８３０ｎｍ付近で極小となる。そのため、７５０〜８５０ｎｍでの光吸収が相対的に大きくなる。また、ヘモグロビンの状態（酸素飽和度）に応じて光波長ごとに光の吸収率が変化するため、この波長依存性を利用することで生体の機能的な変化も測定できる。
光源１０５は、生成したパルス光の出力制御を行うためのシャッタや、パルス光の波長を制御するための光学構成を備える。
【００４６】
照射光学系１０６は、光源１０５が発したパルス光を被検体に導き、測定に好適な光１２１を出射端から出射する。照射光学系１０６は、光を集めたり拡大したりするレンズやプリズム、光を反射するミラー、光を拡散する拡散板、光を導く光ファイバなどの光学部品により構成される。光源および照射光学系は、本発明の照射手段に相当する。
【００４７】
なお、皮膚や目に対するレーザ光などの照射に関する安全基準として、光の波長や露光持続時間、パルスの繰り返しなどを条件とする、最大許容露光量（ＭＰＥ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）が定められている。照射光学系１０６は、被検体１０１に対する安全を確保した上で、探触子１０４の前面の被検体領域を画像化するのに好適な形状と出射角度を備える光１２１を生成する。
【００４８】
また、照射光学系１０６は、光１２１の被検体１０１への出射を検知し、それと同期して光音響波の受信および記録を制御するための同期信号を生成する、光学構成（不図示）を備える。光１２１の出射を検知するためには、前もって、光源１０５が生成したパルス光の一部をハーフミラーなどにより分割して光センサに導光しておく。そして、不図示の光学構成が、光センサから出力される検出信号を監視し、同期信号を生成する。パルス光を導くためにバンドルファイバを使用する場合には、ファイバの一部を分岐させて光センサに導光すれば良い。生成された同期信号は、信号受信部１０７へ入力される。
【００４９】
信号受信部１０７は、探触子１０４が生成したアナログ信号を増幅する信号増幅部と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部から構成される。信号受信部１０７は、照射光学系１０６または超音波送信制御部１０９から送出される同期信号に同期して、探触子１０４が生成したアナログの光音響波信号または超音波信号に対して、増幅処理とデジタル変換処理を施す。
【００５０】
光音響波信号処理部１０８は、信号受信部１０７より出力されたデジタル信号に対して各種処理を行う。例えば、探触子１０４の音響素子の感度ばらつき補正、物理的または電気的に欠損した素子の補完処理、ノイズ低減のための積算処理などである。
光音響波信号処理部１０８はまた、２次元アレイ状の探触子１０４を２次元走査に伴って得られる、同位置における複数の光音響波信号を積算する機能を持つ。これにより、ＳＮ比の向上や信号補完などの効果が得られる。
【００５１】
超音波送信制御部１０９は、探触子１０４を構成する個々の音響素子に印加する駆動信号を生成して、送信する超音波の周波数及び音圧を制御する。第１の実施形態では、複数の音響素子が２次元状に配列されたアレイ型探触子を用いる。超音波送信制御部１０９は、アレイを構成する１つの方向に沿って、超音波ビームの送信と超音波エコーの受信のリニアスキャンを行う。このリニアスキャンを探触子１０４の走査に沿って繰り返し行うことで、複数のＢモード画像から構成される３次元の超音波信号データが得られる。
【００５２】
送信制御は、超音波ビームの送信方向を設定して、送信方向に対応して送信遅延パターンを選択することで行われる。一方、受信制御は、超音波エコーの受信方向を設定して、受信方向に対応して受信遅延パターンを選択することで行われる。
なお、ここでは超音波送信制御部１０９は、超音波の送信制御機能と受信制御機能を有するものとして説明するが、受信制御を別の構成要素に行わせても良い。
【００５３】
送信遅延パターンは、複数の音響素子から送信される超音波によって所定の方向に超音波ビームを形成するために、複数の駆動信号に与えられる遅延時間のパターンである。また受信遅延パターンは、複数の音響素子によって検出される超音波信号に対して任意の方向からの超音波エコーを抽出するために、複数の受信信号に与えられる遅延時間のパターンである。これらの送信遅延パターンと受信遅延パターンは、記憶部１３４に記憶されている。
【００５４】
超音波信号処理部１１０は、選択された受信遅延パターンに基づいて、受信フォーカス処理を行う。具体的には、信号受信部１０７により生成された超音波信号に対し、それぞれの遅延時間に対応する遅延処理を施したのち、各々の信号を加算する。この処理により、焦点が絞り込まれた超音波信号データが生成される。超音波信号処理部１１０はさらに、対数圧縮やフィルタ処理などを施しても良い。このようにしてＢモード画像が生成される。
【００５５】
制御プロセッサ１１１は、プログラム動作における基本的なリソースの制御と管理など
を行うオペレーティングシステム（ＯＳ）を稼働させる。制御プロセッサ１１１はまた、記憶部１３４に格納されたプログラムコードを読み出し、以後記述する実施形態の各処理を実行する。
【００５６】
制御プロセッサ１１１は、特に、操作部１３１を介したユーザからの被検体情報取得の開始指示や中断などの各種操作により発生するイベント通知を受け付けて、被検体情報の取得動作を管理する。その際、制御プロセッサ１１１は、システムバス１４１を介して各ハードウェアを制御する。システムバス１４１は、ＰＣＩｅｘｐｒｅｓｓやＵＳＢなどの周辺機器を接続するための汎用の拡張バスまでを含むものとする。
【００５７】
制御プロセッサ１１１はまた、操作部１３１から指定されるパラメータ、あるいは予め記憶部１３４に設定されているパラメータに基づいて、被検体情報の取得位置または取得範囲に関する走査制御情報を生成し、位置制御部１１２へ出力する。本実施形態では、制御プロセッサ１１１は、形状取得部１３５により取得された被検体形状に適応した走査制御情報を生成して、位置制御部１１２へ出力する。
【００５８】
制御プロセッサ１１１は、光音響波信号の受信動作に必要なパルス光１２１の出力制御情報を、光照射位置制御部１１２Ａへ出力する。制御プロセッサ１１１は、複数のフォーカス設定などの、超音波送受信制御動作に関する制御情報を、超音波送信制御部１０９と超音波信号処理部１１０へ出力する。
【００５９】
位置制御部１１２は、光照射位置制御部１１２Ａと探触子位置制御部１１２Ｂとを含む。光照射位置制御部１１２Ａは、制御プロセッサ１１１からの走査制御情報に従って、保持板１０２Ａ上での光１２１の照射位置を制御する。探触子位置制御部１１２Ｂは、保持板１０２Ｂ上での探触子１０４の位置を制御する。なお、両者を区別する必要が無い場合には、単に位置制御部１１２と表現する。光照射位置制御部は本発明の照射位置制御手段に相当する。探触子位置制御部は本発明の探触子制御手段に相当する。
【００６０】
光照射位置制御部１１２Ａと探触子位置制御部１１２Ｂは、それぞれが有する移動機構（不図示）により、出射端からの光照射位置と、探触子位置を制御する。移動機構は、モータなどの駆動部とその駆動力を伝達する機械部品から構成され、光１２１と探触子１０４の位置を個別に制御できる。光１２１の照射位置と探触子１０４の位置を被検体１０１に対して２次元走査しながら測定を繰返すことで、小型の探触子でも広い範囲を測定可能となる。
【００６１】
位置制御部１１２は、光源１０５によるパルス光１２１の発光繰返し周期に同期して、光照射位置および探触子位置を、目的とする被検体情報を生成するのに必要な地点まで移動させる。光照射位置制御部１１２Ａはさらに、連続した移動制御の中で、光音響波信号の取得に必要な回数だけパルス光１２１を被検体１０１へ照射するように、光源１０５に対してシャッタの開閉制御を指示する。
【００６２】
位置制御部１１２はさらに、光照射１回ごと（あるいは１回の光照射に対応する光音響波信号取得ごと）に、光１２１の照射位置と探触子１０４の位置の座標情報を、制御プロセッサ１１１に出力する。このように、光音響波信号取得１回ごとに記憶された光照射位置および探触子位置の座標情報を保持することで、画像再構成処理を正確に実行できる。
【００６３】
また、本実施形態のように超音波エコーを使用して被検体情報を取得する場合には、探触子位置制御部１１２Ｂが超音波送信制御部１０９に対して超音波ビームのリニアスキャンの開始を指示する。
なお、本実施形態では位置制御部１１２を独立した構成として記述しているが、制御プ
ロセッサ１１１が位置制御部１１２の各機能を実行しても構わない。
【００６４】
操作部１３１は、ユーザが、被検体情報の取得動作に関するパラメータを指定するための入力装置である。パラメータには、測定位置や測定範囲がある。また、光音響波および超音波のそれぞれの受信ゲイン設定を行なっても良い。操作部１３１は、例えばマウスやキーボード、タッチパネルなどで構成され、ユーザの操作に従って、制御プロセッサ１１１上で動作しているＯＳなどのソフトウェアに対するイベント通知を行う。
【００６５】
画像構成部１３２は、光音響波信号または超音波信号を用いて、被検体内の光音響波画像または超音波画像を表す断層画像、あるいはそれらを重畳した表示画像を生成する。画像構成部１３２はまた、生成した画像に対して、輝度の補正や歪補正、注目領域の切り出しなどの各種補正処理を適用できる。画像構成部１３２はまた、ユーザによる操作部１３１の操作に従って、光音響波画像や超音波画像、またはそれらの重畳画像の構成に関するパラメータや表示画像の調整などを行う。画像構成部は、本発明の構成手段に相当する。
光音響波画像は、光学特性値分布などの被検体情報や、酸素飽和度などの機能情報を可視化した画像である。一方、超音波画像は被検体内の音響インピーダンスの変化を示す。
【００６６】
画像再構成処理としては、例えば、トモグラフィー技術で一般に用いられるタイムドメインあるいはフーリエドメインでの逆投影、または整相加算処理などが用いられる。なお、時間制約が厳しくない場合に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も使用できる。音響レンズなどで受信フォーカス機能を備えた探触子を用いることで、画像再構成を行わずに被検体情報を可視化することもできる。
画像構成部１３２には、一般的に高性能な演算処理機能、グラフィック表示機能を有するＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などが使用される。
【００６７】
表示部１３３は、画像構成部１３２により構成された光音響波画像と超音波画像、またはそれらの重畳画像、そして画像や装置を操作するためのＵＩを表示する。表示部１３３は、液晶ディスプレイや有機ＥＬなど、どの方式のディスプレイであってもよい。
【００６８】
記憶部１３４は、制御プロセッサ１１１が動作するのに必要な情報、一時的なデータ、生成した光音響波画像や超音波画像、関連する被検体情報と診断情報などを記憶保持する。記憶部１３４はまた、各実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを格納している。記憶部１３４はハードディスクや不揮発性メモリなどの記憶媒体から構成される。
【００６９】
形状取得部１３５は、被検体１０１の全体が収まるような広い範囲であらかじめ取得された超音波の信号データに基づいて、保持された被検体１０１の形状情報を生成する。たとえば既存の形状認識技術を使用して形状情報の生成を行えばよい。なお、本実施形態では形状取得部１３５を独立した構成として記述しているが、制御プロセッサ１１１に形状取得部１３５の機能を実行させても良い。
【００７０】
以上の構成を有する被検体情報取得装置によれば、光１２１の照射位置と探触子１０４の位置を独立に制御しながら、被検体情報を測定できる。また、同一の被検体領域の光音響波画像と超音波画像を取得することも可能である。
【００７１】
（処理フロー）
図２のフローチャートを参照して、第１の実施形態における被検体情報の取得の流れを説明する。図２のフローは、ユーザが操作部１３１を介して被検体情報の取得範囲や目的とする被検体情報の生成に必要なパラメータなどを設定して、被検体情報の取得を指示すると開始される。
【００７２】
ステップＳ２０１では、光音響波による被検体情報の取得に先立って、制御プロセッサ１１１が、探触子位置制御部１１２Ｂに対して、超音波を使用した被検体１０１の形状取得を指示する。探触子位置制御部１１２Ｂは超音波送信制御部１０９を制御して、被検体１０１の形状を含む３次元の超音波信号データを取得する。
【００７３】
なお、ここでの２次元走査は被検体１０１の形状取得、特に輪郭情報の取得が目的であるため、高解像度である必要はない。むしろ、目的とする形状情報のみを取得するのに適した粗いリニアスキャンを、短時間で実行することが好ましい。そのため、装置仕様として定められる最大の被検体情報の取得範囲を２次元走査する。
そして制御プロセッサ１１１は、形状取得部１３５から、取得した超音波信号データに基づいた被検体形状の情報を得る。
【００７４】
ステップＳ２０２では、制御プロセッサ１１１が、ステップＳ２０１で取得した被検体１０１の形状情報と光１２１の形状とを参照して、被検体形状の範囲内に光１２１の形状が収まる座標情報を算出する。この座標情報が、光照射領域を表す。
【００７５】
ステップＳ２０３では、制御プロセッサ１１１が、ユーザに指定された被検体情報の取得範囲がステップＳ２０２で算出した光照射領域内に収まっているかどうかを判定する。被検体情報の取得範囲が光照射領域に収まっている場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０４へ処理を移行し、光照射領域を越えている場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２０５へ処理を移行する。
【００７６】
ステップＳ２０４では、制御プロセッサ１１１が基本となる２次元走査に関する基本走査制御情報を生成して、位置制御部１１２へ出力する。
【００７７】
図３は、第１の実施形態における基本走査制御を説明する概念図である。図３（ａ）は保持された被検体１０１を、保持板１０２Ａの側から見た正面図である。図３（ｂ）はその側面図を示している。
【００７８】
符号３０１は、装置仕様として被検体情報の取得が可能な最大範囲を示している。符号３０２は、ステップＳ２０１で取得される、保持距離３３１で保持された被検体１０１の形状を示す線、すなわち最外輪郭線である。
符号３２１は、パルス光１２１のｘｙ平面上の形状を示している。第１の実施形態では、パルス光形状３２１は被検体１０１より小さく、また探触子１０４の大きさに相応した分布形状を有する。
【００７９】
そして符号３０４は、ステップＳ２０２で算出される、被検体形状３０２の範囲内に光形状３２１が収まる光照射領域を示している。光照射領域３０４内で照射されたパルス光１２１は全てが被検体１０１に入射するので、パルス光１２１の一部または全てが保持板１０２Ｂの側へ到達することはない。したがって、パルス光１２１の少なくとも一部が被検体内を経由することにより、パルス光１２１が高いエネルギーを保ったまま探触子１０４に入射することは避けられる。
【００８０】
なお、図３では、光照射領域３０４を被検体１０１の最外輪郭線３０２に沿う形で設定した。しかし、指向性に応じたパルス光１２１の分布形状を考慮して多少のマージンを設け、符号３０４よりもやや内側の範囲を光照射領域３０４として設定しても良い。被検体情報の取得中に被検体１０１が微小ながら変位した場合などにおいて、パルス光１２１の一部が高いエネルギーを保ったまま探触子１０４に到達するのを防ぐことができる。
【００８１】
なお、第１の実施形態では、説明のため、パルス光１２１は理想的な平行特性を有するコリメート光であり、保持板１０２Ａと被検体１０１との２次元平面状の境界面に対して直交する角度で照射するものとする。
ただし、パルス光１２１が完全なコヒーレント光でない場合や、散乱による回りこみの可能性がある場合に備える意味でも、上記の光照射領域３０４にマージンを設ける手法は有効である。また、パルス光がコヒーレント光でない場合でも、光照射位置制御部は、光の指向性の特徴を把握した上で、照射光が直接的に探触子に入射しないように照射位置を制御すれば良い。
【００８２】
符号３１１は、被検体１０１と保持板１０２Ｂとの間の空隙を埋めて音響的結合を確保するための超音波ジェルシートなどの音響整合材である。
符号３０５は、ユーザによりあらかじめ指定される被検体情報の取得範囲を示しており、図３ではその全てが光照射領域３０４内に収まる場合を示している。
【００８３】
符号３０７Ａ、３０７Ｂ、３０７Ｃは、範囲３０５から光音響波を取得するのに必要な２次元走査の走査線を示している。制御プロセッサ１１１は、３０７Ａ〜３０７Ｃの順に２次元走査を行うのに必要な走査制御情報を生成する。なお走査制御情報とは、走査開始位置と終了位置、その２点を結ぶ走査線における移動速度、移動速度までの加速度情報や停止までの減速情報などから構成される。
【００８４】
制御プロセッサ１１１は、次のステップで、生成した走査制御情報を位置制御部１１２へ渡して２次元走査の制御を委託する。
【００８５】
なお位置制御部１１２は基本的に、図３（ｂ）のように、光１２１の照射位置（すなわち照射光学系１０６の位置）と探触子１０４の、対向する位置関係を保って２次元走査制御を行うものとする。対向する位置関係を保つことで、探触子１０４の前面に位置する被検体１０１の領域にパルス光１２１のエネルギーを集中することができるので、エネルギー効率高く光音響波を取得できる。
【００８６】
図２に戻り、説明を続ける。ステップＳ２０５では、制御プロセッサ１１１が本発明の特徴である、被検体形状に適応した２次元走査の選択的制御情報を生成して、位置制御部１１２へ出力する。
【００８７】
図４は、第１の実施形態における選択的走査制御を説明する概念図である。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、図３（ａ）と同様に保持された被検体１０１を、保持板１０２Ａの側から見た正面図である。説明のため、図４（ｃ）では被検体１０１の奥側に位置する探触子１０４の姿を投影して示している。
【００８８】
図４（ａ）は、ユーザにより指定された被検体情報の取得範囲４０５が、光照射領域３０４を越えている様子を示す。この範囲４０５に対して、図３で示した基本的な走査制御を行うと、被検体１０１の周縁部において、パルス光１２１の一部が被検体１０１に入射することなく高いエネルギーを保ったまた探触子１０４に到達してしまう。このようにパルス光１２１の少なくとも一部が被検体内を経由しないで探触子１０４に入射した結果、探触子表面または反射膜が発する光音響波の強い信号が、光音響画像中のノイズとして顕在化することになる。
【００８９】
そこで第１の実施形態では、図４（ａ）で示したような範囲４０５が指定された場合に、被検体形状に適応して図４（ｂ）のような光照射位置の走査制御を行う。これによりパルス光１２１が被検体１０１に対して選択的に照射されるので、探触子１０４に到達することがなくなる。
【００９０】
制御プロセッサ１１１は、指定された範囲４０５と光照射領域３０４との重なり領域４１１に基づいて、走査線４０７Ａ〜４０７Ｃの順に光照射位置を走査するために必要な走査制御情報を生成する。そして、次のステップで、この選択的走査制御情報を光照射位置制御部１１２Ａに渡すとともに、２次元走査の制御を委託する。
【００９１】
一方、探触子１０４の２次元走査に対しては、制御プロセッサ１１１は、指定された範囲４０５から光音響波を取得するために、走査線４０８Ａ〜４０８Ｃの順に探触子位置を走査するのに必要な走査制御情報を生成する。そして、次のステップで、この走査制御情報を探触子位置制御部１１２Ｂに渡すとともに、２次元走査の制御を委託する。
【００９２】
ステップＳ２０６では、制御プロセッサ１１１は、ステップＳ２０４で生成した基本走査制御情報、またはステップＳ２０５で生成した選択的走査制御情報を位置制御部１１２に渡して、被検体情報の取得動作を開始させる。位置制御部１１２は、渡された走査制御情報に従って、目的とする被検体情報の生成に必要な分の光音響波を取得し、光音響波信号を生成するのに必要な走査を行う。
【００９３】
ステップＳ２０７では、画像構成部１３２が、ステップＳ２０６の結果得られた光音響波信号に対して画像再構成処理を行う。また画像構成部１３２は、必要に応じて再構成画像に種々の補正処理や切り出し処理などを施して、目的とする被検体情報を可視化する。
ステップＳ２０８では、表示部１３３が可視化された被検体情報を表示する。
【００９４】
（選択的走査制御の時系列動作）
続いて、図５〜図６を用いて、第１の実施形態における選択的走査制御の時系列動作を説明する。
【００９５】
図５（ａ）〜（ｆ）は、指定された被検体情報の取得範囲４０５に対して、パルス光１２１の照射位置および探触子１０４の、往路方向の主走査とその後の副走査までの時系列動作を示している。なお、図中の白色の矢印は光の移動を、灰色の矢印は探触子の移動を説明のため示すものである。
【００９６】
図４（ｂ）と図４（ｃ）で示した通り、パルス光１２１と探触子１０４とでは、被検体１０１に対する光照射を選択的に制御するため２次元走査の内容が異なる。光照射位置制御部１１２Ａは、走査制御情報に従って、走査線４０７Ａ〜４０７Ｃの順にパルス光１２１の照射位置を制御する。一方、探触子位置制御部１１２Ｂは、走査線４０８Ａ〜４０８Ｃの順に探触子１０４の位置を制御する。そのため、光１２１と探触子１０４とで時系列動作が異なる。
【００９７】
図５（ａ）は被検体情報の取得開始に合わせて、図示しない取得開始前の待機位置から、光１２１の照射位置と探触子１０４の位置がそれぞれの走査開始位置に移動した状態を示している。
【００９８】
その後、図５（ｂ）に示すように、まず探触子位置制御部１１２Ｂが探触子１０４を走査線４０８Ａに沿って移動させることで、主走査が開始する。この間、光照射位置制御部１１２Ａは、光１２１の照射位置を同じ地点に留めたままとして、被検体１０１に対してパルス光１２１の照射を繰り返す。そして探触子が、光照射ごとに光音響波の取得を行う。このような制御によれば、パルス光１２１の全てが被検体１０１に入射する。すなわちパルス光１２１の一部または全部が、高いエネルギーを保ったまま探触子１０４に到達することを防いだ上で、被検体１０１の周縁部からの光音響波を取得できる。
【００９９】
なお、光照射位置制御部１１２Ａは、探触子１０４が光１２１の位置に到達するまで光１２１の走査制御を開始しない。
【０１００】
次いで、図５（ｃ）で示すように、光照射位置制御部１１２Ａは、探触子１０４が光１２１の走査開始位置に到達するのに合わせて、走査線４０７Ａに沿って光１２１の照射位置の走査を開始する。両者が重なった後は、光照射位置制御部１１２Ａと探触子位置制御部１１２Ｂは、光１２１の照射位置と探触子１０４に関して、同等の走査制御を行う。
【０１０１】
図５（ｄ）では、位置制御部１１２は、パルス光１２１と探触子１０４が対向する位置関係を保ちながら主走査を継続して、目的とする被検体情報の生成に必要な光音響波の取得を繰り返す。
図５（ｅ）で示すように、指定された範囲４０５の最上部ラインの主走査を完了すると、位置制御部１１２はパルス光１２１と探触子１０４の走査を減速、停止させる。
図５（ｆ）では、位置制御部１１２は、パルス光１２１の位置と探触子１０４の位置の副走査方向への走査制御を行う。
【０１０２】
図６（ａ）〜（ｅ）は、指定された被検体情報の取得範囲４０５に対して、復路方向の主走査における時系列動作を示している。
図６（ａ）では、位置制御部１１２が、パルス光１２１の照射位置と探触子１０４の位置の、復路方向の主走査を開始する。それぞれ走査線４０７Ｃと走査線４０８Ｃに沿って走査する。
【０１０３】
図６（ｂ）では、位置制御部１１２は、パルス光１２１と探触子１０４が対向する位置関係を保ちながら主走査を継続して、目的とする被検体情報の生成に必要な光音響波の取得を繰り返す。
【０１０４】
図６（ｃ）では、光照射位置制御部１１２Ａは、走査線４０７Ｃの走査終了位置に到達した為、パルス光１２１の照射位置の走査を減速、停止させる。さらに光照射位置制御部１１２Ａは、光１２１の照射位置を同じ地点に留めたままにして、被検体１０１に対してパルス光１２１の照射を繰り返す。一方、探触子位置制御部１１２Ｂは、走査線４０８Ｃに沿って主走査を継続して、目的とする被検体情報の生成に必要な光音響波の取得を繰り返す。
【０１０５】
図６（ｄ）では、探触子位置制御部１１２Ｂは、指定された範囲４０５の主走査を完了するため、探触子１０４の走査を減速、停止させる。
この後は次の被検体情報の取得に備えるために、位置制御部１１２が、光１２１の照射位置と探触子１０４の位置を図６（ｅ）のような待機位置へ移動させる。
【０１０６】
以上により、目的とする被検体情報の生成に必要な光音響波の取得に関する選択的操作制御が完了する。
【０１０７】
図７は、ユーザにより、範囲４０５よりもｙ軸方向に広い被検体情報の取得範囲７０５が指定された場合に、図６（ｅ）以降の選択的走査制御の時系列動作を説明する概念図である。
【０１０８】
図７（ａ）では、図６（ｅ）で示した光１２１の照射位置と探触子１０４の位置から、次の主走査開始位置に向けて副走査方向への走査制御を行う。なお、次の主走査における光１２１の走査開始位置を光照射領域３０４に収まる位置に設定するため、光１２１の副走査は図７（ａ）の白色矢印に示すような斜め方向への移動となる。
【０１０９】
図７（ａ）で示した副走査の結果、図７（ｂ）で示す通り、光１２１の照射位置と探触子１０４の位置が、次の往路の主走査の開始位置に到達する。
【０１１０】
図７（ｃ）では、まず探触子位置制御部１１２Ｂが、探触子１０４の位置を走査線に沿って移動させることで、主走査が開始する。この間、光照射位置制御部１１２Ａは、光１２１の照射位置を同じ地点に留めたままとする。この間も光照射位置制御部１１２Ａは、被検体１０１に対してパルス光１２１の照射を繰り返す。そして探触子１０４は、光音響波の取得を繰り返す。
【０１１１】
そして図７（ｄ）では、探触子１０４がパルス光１２１の走査開始位置に到達する。両者が重なった後は、光照射位置制御部１１２Ａは、走査線４０７Ａに沿って、パルス光１２１の照射位置の走査を実行する。
【０１１２】
パルス光１２１と探触子１０４が対向する位置関係を保ちながら主走査を継続して、目的とする被検体情報の生成に必要な光音響波の取得動作を完了する。
【０１１３】
以上の被検体情報の取得方法により、被検体１０１に対してパルス光１２１の照射位置およびその走査を選択的に制御することが可能となる。その結果、探触子１０４に直接的に光が照射されることがなくなり、可視化した際にノイズとして顕在化するような、探触子１０４の表面での強い光音響波の発生を抑止できる。
【０１１４】
＜第２の実施形態＞
本発明の被検体情報の取得方法を用いる第２の実施形態を、図に従って説明する。
第１の実施形態では、目的とする広い範囲の被検体情報を、パルス光の照射位置と探触子の受信位置の機械的な２次元走査により取得する構成において、被検体形状に適応させて光照射位置の選択的走査制御を行った。
【０１１５】
本実施形態では、２次元走査を行わずに、指定された位置で探触子の前面に位置する被検体領域の被検体情報の取得を行う。以下、本実施形態に特徴的な部分を中心に説明する。
本実施形態の被検体情報の取得方法では、光音響波取得に先立って被検体形状を取得する際に、第１の実施形態のように超音波の２次元走査を行う代わりに、撮像手段によって被検体を撮像し、その画像を解析する。
【０１１６】
（構成要素と機能）
図８は、第２の実施形態における被検体情報取得装置の装置構成の概略図である。
保持撮像部８１３は、制御プロセッサ１１１の指示に従って、保持された被検体１０１を保持板１０２Ａまたは１０２Ｂを介して撮像する。保持撮像部８１３の撮像素子は、可視領域や赤外領域に検出感度を有するＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなど、一般的な撮像素子が使用できる。
【０１１７】
保持撮像部８１３により撮像された画像は表示部１３３に表示され、ユーザによる測定範囲の指定に使用される。そのため保持撮像部８１３は、装置の仕様として定まる、被検体情報を取得可能な最大範囲全域について画像を取得することが好ましい。そのためには、撮像時の画角を広げる方法や、複数回の撮像で得られた複数の画像を合成する方法を利用できる。
【０１１８】
保持撮像部８１３により撮像された画像はまた、保持された被検体１０１の形状の情報を取得するためにも使用される。
なお図８では、保持撮像部８１３は、探触子１０４の側から保持板１０２Ｂを介して撮
像している。しかし撮像方向はこれに限られない。被検体１０１の形状を撮像できるのであれば、照射光学系１０６の側から保持板１０２Ａを介して撮像しても構わない。
【０１１９】
形状取得部１３５は、保持撮像部８１３が取得する被検体１０１の撮像画像に基づいて、保持された被検体１０１の形状情報を生成する。たとえば既存の形状認識技術や肌色抽出などの画像処理技術を使用して形状情報の生成を行えばよい。
なお、保持撮像部や形状取得部以外の構成と機能は、第１の実施形態において図１で説明したものと同様である。
【０１２０】
（処理フロー）
図９を参照して、第２の実施形態における被検体情報の取得の流れを示すフローを説明する。図９のフローチャートは、ユーザが操作部１３１を介して被検体情報の取得範囲や目的とする被検体情報の生成に必要なパラメータなどを設定して、被検体情報の取得の開始を指示すると実施される。
【０１２１】
ステップＳ９０１では、制御プロセッサ１１１は、保持撮像部８１３により撮像された被検体１０１の撮像画像に基づいて、形状取得部１３５が抽出した被検体形状の情報を得る。
【０１２２】
ステップＳ９０２では、図２のＳ２０２と同様に、制御プロセッサ１１１が、ステップＳ２０１で取得した被検体１０１の形状情報と光１２１の形状とを参照して、被検体形状の範囲内に光１２１の形状が収まる座標情報を算出する。この座標情報が、光照射領域を表す。
【０１２３】
ステップＳ９０３では、図２のＳ２０３と同様に、制御プロセッサ１１１が、ユーザに指定された被検体情報の取得位置がステップＳ２０２で算出した光照射領域内に収まっているかどうかを判定する。被検体情報の取得位置が光照射領域に収まっている場合にはステップＳ９０４へ処理を移行し、光照射領域を越えている場合にはステップＳ９０５へ処理を移行する。
【０１２４】
ステップＳ９０４では、制御プロセッサ１１１が、ユーザに指定された被検体情報の取得位置に基づいて位置制御情報を生成する。
ステップＳ９０５では、制御プロセッサ１１１が、被検体形状に適応して光照射位置を修正し、その修正位置に基づいた位置制御情報の生成を行う。
【０１２５】
図１０は、ステップＳ９０３において被検体情報の取得位置が光照射領域内に収まっている場合に行う、被検体情報取得の基本制御を説明する概念図である。図１０（ａ）は保持された被検体１０１を、保持板１０２Ａの側から見た正面図である。図１０（ｂ）はその側面図を示している。
【０１２６】
符号１００１は、ユーザに指定された被検体情報の取得位置を示している。制御プロセッサ１１１は、パルス光１２１の形状３２１の中心、および、探触子１０４の中心が、取得位置１００１と一致するように、位置制御情報を生成する。位置制御部１１２は同制御情報に従って光音響波を取得し、光音響波信号を生成するのに必要な走査を行う。
この位置では、図９（ｂ）に示すように、パルス光１２１のエネルギーは全て被検体１０１に入射するため、高いエネルギーを保ったまま探触子１０４に到達することはない。
【０１２７】
続いて、図１１と図１２を用いて、ステップＳ９０３での判定において被検体情報の取得位置が光照射領域内を越えていた場合に行う制御を説明する。ここでは、被検体形状に適応した被検体情報の取得が行われる。
【０１２８】
なお図１０と同様に、図１１（ａ）および図１２（ａ）は、保持された被検体１０１を保持板１０２Ａの側から見た正面図である。また、図１１（ｂ）および図１２（ｂ）は、それらの側面図を示している。
【０１２９】
図１１において、ユーザにより指定された被検体情報の取得位置１１０１は、被検体１０１の周縁部の近傍に位置している。そのため、パルス光１２１の形状３２１が光照射領域３０４に収まらない。この状態で基本的走査制御を行うと、図１１（ａ）と図１１（ｂ）に示す通り、パルス光１２１の一部が高いエネルギーを保ったまま探触子１０４の表面に到達してしまう。その結果、再構成画像の中に、探触子１０４の表面が発する強い光音響波によるノイズが現れてしまう。
【０１３０】
このように被検体情報の取得位置が光照射領域３０４に収まらない場合に、制御プロセッサ１１１は、図１２（ａ）に示すように、ユーザに指定された位置１１０１からパルス光１２１の照射位置を位置１２０１に修正する。そして、位置１２０１への移動に必要な位置制御情報を生成する。
【０１３１】
修正位置１２０１では、光形状３２１が光照射領域３０４に収まっている。そして、このような前提の下で、光形状３２１と、探触子１０４との重なり面積が最大となっている。なお、ここで探触子１０４の位置とは、正確には、保持板１０２Ａと被検体１０１の境界に形成される２次元平面上に投影した探触子１０４の領域を指す。
修正位置を重なり面積を最大化した位置に設定することで、エネルギー効率を高く維持して、探触子１０４の前面に位置する被検体領域からの光音響波を受信することができる。
【０１３２】
なお修正位置１２０１では、図１２（ａ）と図１２（ｂ）の通り、光１２１の一部が直接的に（すなわち、被検体を経ないで高いエネルギーを保ったまま）探触子１０４に到達することはない。そのため、この光音響波信号により被検体情報を再構成することで、ノイズを低減した画像を取得できる。
【０１３３】
図１２では光形状３２１と探触子１０４の重なり面積が最大となる位置を修正位置として指定した。しかし、ユーザによる指定位置１１０１と、被検体上に新たに指定される修正方向を指定する任意の位置１２１１とを結ぶ線分を修正方向として、その線上に修正位置を設定する構成でもよい。
【０１３４】
ステップＳ９０６では、位置制御部１１２は、ステップＳ９０４またはステップＳ９０５で生成された位置制御情報に従って、探触子１０４の音響素子配列面積に応じた被検体領域からの光音響波を取得する。本実施形態では探触子１０４を走査しないため、音響素子配列面積は、そのまま受信開口面積とみなすことができる。
【０１３５】
以降のステップＳ９０７〜Ｓ９０８の処理は、図２のＳ２０７〜Ｓ２０８の処理と同様である。これにより、再構成された被検体情報が画像データとして生成されて、表示される。
【０１３６】
以上の被検体情報の取得方法により、指定された被検体情報の取得位置に対して、被検体１０１の形状に適応させてパルス光１２１の照射位置を修正して光音響波を取得できる。これにより、可視化した際にノイズとして顕在化する探触子１０４の表面が発する強い光音響波を抑止できる。
【０１３７】
＜第３の実施形態＞
本発明の被検体情報の取得方法を用いる第３の実施形態を、図に従って説明する。
【０１３８】
第１と第２の実施形態では、パルス光の照射位置と探触子受信位置の走査制御を個別に行い、被検体１０１に対してパルス光の照射位置およびその走査が、被検体形状内に収まるよう選択的に制御した。これにより、探触子へパルス光が直接的に到達することを抑止した。
本実施形態では、被検体形状とは無関係にパルス光の照射位置と探触子の受信位置の制御のみで、パルス光が直接的に探触子へ到達しないように被検体情報の取得を行う。これにより、被検体形状が小さいまたは曲線形状をもつ被検体周縁部などの位置において被検体形状を利用することが比較的難しい場合においても同等の効果を得られる。
以下、本実施形態に特徴的な部分を中心に説明する。
【０１３９】
（構成要素と機能）
図１３は、第３の実施形態における被検体情報の取得の方法を説明する概念図である。
図１３（ａ）〜（ｄ）は、位置制御の移動面（または２次元走査の走査面）である保持板１０２の任意の位置に制御されたパルス光１２１の照射位置と探触子１３０４の受信位置の位置関係を示している。図１３（ａ）と（ｂ）は従来の方法、（ｃ）と（ｄ）は本実施形態での被検体情報の取得方法を示している。なお図１３（ａ）と（ｃ）に示したｘｙ平面は探触子１３０４の移動面１３０１における断面を示し、光形状１３２２や探触子１３０４の大きさは断面１３０１への投影像を示している。
【０１４０】
符号１３２１は、照射光学系１０６出射端での、パルス光１３０２のｘｙ平面上の光形状を示している。図１３では、パルス光１３０２はその進行方向、すなわちｚ軸方向に対して一定の拡大傾向を有している。その結果、面１３０１での光形状１３２２はより大きくなる。
【０１４１】
図１３（ａ）と（ｂ）では、光形状１３２１（または１３２２）と、探触子１３０４は対向関係を保ち、中心位置が一致するように位置制御されている。このような位置関係では保持板１０２の間に被検体が存在しない場合、パルス光１３０２は減衰を受けることなく高いエネルギーを保ったまま探触子１３０４の表面に到達してしまう。結果、探触子表面が強い光音響波を生じてしまう。
【０１４２】
これに対してパルス光１３０２の照射位置を図１３（ｃ）と（ｄ）のように符号１３１４だけｘ軸方向に移動させることで、パルス光１３０２が直接的に探触子１３０４に到達するのを防ぐことができる。位置制御量１３１４は、探触子１３０４の幅１３１１と投影光形状１３２２のｘ軸方向の幅１３１３とを足して２で除すること算出すればよい。
光１３０２が理想的な平行光である場合には、位置制御量１３１３は、幅１３１１と幅１３１２とを足して２で除すればよい。また光１３０２が縮小傾向を有する場合においても同様の演算により算出できる。
【０１４３】
なお、図１３では光１２１の照射位置に対してｘ軸方向に位置制御を行うとしたが、ｙ軸方向への位置制御でもよく、また探触子１３０４に対して位置制御を行っても同等の効果を得ることができる。
また、図１３では光照射位置と探触子受信位置の比較のための投影断面として探触子１３０４の移動面を選定したが、光１２１の進行方向または探触子表面法線方向などに直交する断面を任意に設定すればよい。
【０１４４】
保持板１０２は平行平面で構成され、パルス光１３０２と探触子１３０４は対向関係を保った場合の実施形態を図１３で説明した。しかし、パルス光１３０２の出射方向が角度をもつ場合などにおいても、光照射形状と探触子の受信領域（受信面形状）を任意断面上
に投影して位置関係を比較することで同様に位置制御が可能である。さらに探触子表面が移動面に対して傾きを有して実装される場合においても同様である。
【０１４５】
保持板１０２の一方または両者が曲率を有する形状で、保持板に沿った光照射位置の移動面（すなわち走査面）と探触子の移動面の一方または両者が曲率を有する場合にも、任意断面への投影像で位置関係を比較することで位置制御が可能である。
【０１４６】
（選択的走査制御の時系列動作）
続いて、図１４と図１５を用いて、第３の実施形態における被検体情報の取得の際の走査制御の時系列動作を説明する。
【０１４７】
図１４（ａ）〜（ｅ）、図１５（ａ）〜（ｅ）は、ユーザに指定された被検体情報の取得範囲１４０１に対して、パルス光１４２１の照射位置および探触子１３０４の２次元走査の時系列動作を示している。符号１４０２は被検体の最外輪郭線を示している。図１４、図１５のパルス光１４２１は、説明のため探触子１３０４と同程度の光形状を有するとともに、理想的な平行光とする。
【０１４８】
図１４（ａ）は被検体情報の取得開始に合わせて、パルス光１４２１と探触子１３０４がそれぞれ走査開始位置に移動した状態を示している。図１３で説明したように第３の実施形態によれば、パルス光の照射位置を探触子１３０４近くの位置に配置することでも探触子１３０４への直接的な光の到達を防ぐことができる。
【０１４９】
図１４（ａ）の位置から、位置制御部１１２がパルス光１４２１の位置と探触子１３０４を同時に移動開始させることで、主走査が開始する。
その後、図１４（ｂ）の位置に到達すると、光照射位置制御部１１２Ａはパルス光１４２１の移動を停止させる。この位置ではパルス光１４２１は被検体形状１４０２内に完全に収まるため、そのエネルギーが全て被検体へ入力される。パルス光１４２１の一部または全部が、高いエネルギーを保ったまま探触子１３０４に到達することを防いだ上で、被検体１４０２の周縁部からの光音響波を取得できる。
【０１５０】
図１４（ｃ）では、探触子位置制御部１１２Ｂが探触子１３０４の主走査を継続する。この間、光照射位置制御部１１２Ａはパルス光１４２１の位置を同位置に留めたままとして、被検体１４０２に対してパルス光１４２１の照射を繰り返す。探触子１３０４がこの位置に到達するまで待機する。
【０１５１】
次いで、図１４（ｄ）で示すように、光照射位置制御部１１２Ａは、探触子１３０４がパルス光１４２１の待機位置に到達するのに合わせて、移動機構の駆動を開始して主走査を再開する。両者が重なった後は、パルス光１４２１と探触子１３０４の対向関係を保って図１４（ｅ）で示すように主走査を行う。
【０１５２】
主走査を継続した後に図１５（ａ）の位置に到達すると、光照射位置制御部１１２Ａは、パルス光１４２１の主走査を停止させる。対向関係を保ったままこの位置を越えると、パルス光１４２１の一部が探触子１３０４に直接的に到達してしまうためである。探触子位置制御部１１２Ｂは継続して探触子１３０４の主走査を行う。
【０１５３】
図１５（ｂ）では、探触子位置制御部１１２Ｂが探触子１３０４の主走査を継続する。この間、図１４（ｃ）の場合と同様に、光照射位置制御部１１２Ａはパルス光１４２１の位置をこの位置に留めたままとして、被検体１４０２に対してパルス光１４２１の照射を繰り返す。探触子１３０４がこの位置に到達するのを待機する。
【０１５４】
探触子位置１３０４が図１５（ｃ）の位置に到達すると、光照射制御部１１２Ａはパルス光１４２１の主走査を再開する。図１５（ｃ）で示すパルス光１４２１と探触子１３０４の位置関係では、パルス光１４２１の一部または全てが直接的に探触子１３０４に到達することはない。
【０１５５】
その後、位置制御部１１２は図１５（ｄ）に示す位置関係を保ってパルス光１４２１と探触子１３０４の主走査を継続して、図１５（ｅ）の位置に到達すると被検体情報の取得が完了する。
【０１５６】
図１６は、第３の実施形態における走査制御を説明する概念図であり、図１４、図１５の時系列動作の走査軌跡を示している。図１６（ａ）は、被検体情報の取得範囲１４０１に対するパルス光１４２１の走査軌跡を示している。
図１６（ｂ）に示すように、探触子１３０４に関して、１回の主走査１６０２が連続的に行われている。このとき、３つの走査線１６０１Ａ〜１６０１Ｃで示される３つの主走査と、その間の停止期間とを組み合わせた走査制御により、パルス光１４２１が被検体１４０２に対して選択的に照射される。これにより、探触子１３０４に直接的に到達することを防ぐことができる。
【０１５７】
以上の方法により、被検体形状が小さい、または被検体形状の周縁部における光音響波の測定において、パルス光の照射位置と探触子受信位置が必要以上に遠く離れることなく、光エネルギーの利用効率を高く保って被検体情報を取得することができる。
第１の実施形態では、パルス光の照射位置およびその走査を被検体形状内に収まるように選択的に走査制御するのみであるため、図７（ｃ）で示す被検体周縁部が生じてしまう。このような場合においても、本実施形態であれば、パルス光の照射位置と探触子の受信位置を近く保つことができ、効率高く被検体情報を取得することができる。
【０１５８】
＜第４の実施形態＞
また、本発明の目的は、以下の構成によっても達成される。即ち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを格納した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。
【０１５９】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１６０】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行う。その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１６１】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれたとする。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【０１６２】
＜その他の実施の形態＞
上記各実施形態における様々な技術を適宜組み合わせて新たなシステムを構成することは当業者であれば容易に相当し得るものである。したがって、このような様々な組み合わせによるシステムもまた、本発明の範疇に属するものである。
【０１６３】
また、上記各実施形態においては、パルス光の照射位置または照射領域を選択的に制御する構成とした。しかし、探触子の受信位置または受信開口領域を選択的に制御する構成においても、同等の効果を得ることが可能である。すなわち、探触子を光が直接的に入射しない位置に移動させることでも、本発明の目的を達することができる。
【０１６４】
その場合には、制御プロセッサ１１１が、取得した被検体の形状に適応させて、探触子１０４の受信位置または受信走査領域の制御情報を生成する。あるいは、被検体形状よりも大きな探触子を使用して被検体情報の取得を行う場合には、探触子を構成する複数の音響素子の個々に対して選択的な受信制御を行う形でもよい。選択的な受信制御を行って受信開口を制御することも好適である。以上の構成により、制御プロセッサ１１１は、探触子の受信位置または受信開口領域を選択的に制御することが可能である。
【０１６５】
なお、この場合、ユーザにより指定される被検体情報の取得位置とは異なる位置または領域で光音響波を受信することになる。しかし、目的とする被検体情報を可視化する際に、ユーザが期待している被検体領域を対象として画像化すればよい。
【符号の説明】
【０１６６】
１０４：探触子，１０５：光源，１０６：照射光学系，１０７：信号受信部，１１１：制御プロセッサ，１１２：位置制御部，１１２Ａ：光照射位置制御部
１１２Ｂ：探触子位置制御部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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