(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザーに提示される画像としてより良い画像を取得する被検体情報取得装置を提供する。【解決手段】被検体情報取得装置は、光源１２１と、被検体１０３を囲うように保持する保持部材１０９と、光源１２１からの光が照射されることにより発生する音響波を受信する変換素子１１５と、変換素子１１５から出力される受信信号を用いて分布情報を取得する信号処理手段１３３と、を備え、保持部材１０９は、前記光を吸収し音響波を発生するマーカー１１１を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
被検体を囲うように保持する保持部材と、
前記光源からの光が照射されることにより発生する音響波を受信する変換素子と、
前記変換素子から出力される受信信号を用いて分布情報を取得する信号処理手段と、
を備え、
前記保持部材は、前記光を吸収し音響波を発生するマーカーを備えていることを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、前記保持部材に前記被検体が保持されている状態において得られる第１受信信号を用いて、前記被検体内の特性情報と前記マーカー起因の情報とを含む第１分布情報を生成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】
前記信号処理手段は、前記保持部材に前記被検体が保持されていない状態において得られる第２受信信号を用いて、前記マーカー起因の情報が低減された第２分布情報を生成することを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
表示手段に表示する画像を出力する画像処理手段を備え、
前記画像処理手段は、前記第１分布情報と前記第２分布情報とのうちいずれか一方のみを表示するモードを実行可能である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】
表示手段に表示する画像を出力する画像処理手段を備え、
前記画像処理手段は、前記第１分布情報と前記第２分布情報とを切り替えて表示するモードと、前記第１分布情報と前記第２分布情報とを並べて表示するモードと、のうち少なくともいずれかを実行可能である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６】
前記信号処理手段は、前記第１受信信号と前記第２受信信号とを用いて、前記第２分布情報を生成することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記信号処理手段は、前記第２受信信号を用いて前記被検体内の特性情報を含まない第３分布情報を生成した後、前記第１分布情報と前記第３分布情報とを用いて、前記第２分布情報を生成することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記信号処理手段は、前記保持部材に前記被検体が保持されておらず且つ音響整合部材が保持されている状態において得られる受信信号を前記第２受信信号として処理することを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
表示手段に表示する画像を出力する画像処理手段と、
前記保持部材に前記被検体が保持されている様子を撮像可能な位置に設けられた光学撮像手段と、を備え、
前記画像処理手段は、前記第１分布情報と、前記光学撮像手段からの光学画像の情報と、を表示手段に表示することを特徴とする請求項２乃至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】
表示手段に表示する画像を出力する画像処理手段を備え、
前記画像処理手段は、前記マーカーに起因する受信信号を用いて前記保持部材又は前記被検体の位置を示すガイド情報を生成し、分布情報に前記ガイド情報を重畳して表示することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記保持部材と前記変換素子との間の音響媒体の音速を設定する音速設定手段を備え、
前記信号処理手段は、前記音速設定手段により設定された音速の情報を用いて分布情報を生成することを特徴とする請求項１乃至１０に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記音速設定手段は、前記マーカー起因の受信信号を用いて音速を設定することを特徴とする請求項１１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
複数の前記変換素子と、
前記複数の変換素子を支持する支持体と、
を備え、
前記複数の変換素子は、
前記複数の変換素子のうち一部の変換素子と、前記複数の変換素子のうち前記一部の変換素子とは異なる変換素子と、のそれぞれの最も受信感度の高い方向が異なり、且つ、前記それぞれの最も受信感度の高い方向が特定の領域を向くように、
前記支持体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１４】
前記保持部材は、前記被検体を重力方向の下側から支持するカップ状の部材であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１５】
前記マーカーは線状であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１６】
前記マーカーは、点状であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１７】
表示手段に画像を表示するための表示方法であって、
光が照射されることにより被検体内から発生する音響波に起因する受信信号と、被検体を保持する保持部材が備えるマーカーからの音響波に起因する受信信号と、を用いて分布情報を生成するステップと、
前記分布情報を表示するステップと、
を備えることを特徴とする表示方法。
【請求項１８】
前記マーカーからの音響波に起因する受信信号を用いて前記保持部材の位置を示すガイド情報を生成するステップを備え、
前記表示するステップでは、前記ガイド情報が重畳された分布情報を表示することを特徴とする請求項１７に記載の表示方法。
【請求項１９】
被検体情報取得方法であって、
光が照射されることにより発生する、被検体を保持する保持部材に設けられたマーカーからの音響波に起因する受信信号を用いて、前記保持部材と前記変換素子との間の音響媒体の音速を設定するステップと、
光が照射されることにより被検体内から発生する音響波に起因する受信信号と、前記音速の情報と、を用いて、前記分布情報を生成するステップと、
を備えることを特徴とする被検体情報取得方法。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【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、表示方法、被検体情報取得方法、及びプログラムに関する。特に光照射により発生する音響波を利用した技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源から発生したパルス光が被検体に照射されることにより、被検体内で光の吸収により音響波が発生する光音響効果を用いて、被検体内の組織を画像化する光音響イメージング（ＰＡＩ：Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ）という技術がある。
【０００３】
特許文献１には、被検体内で発生した音響波を受信する複数の変換素子が半球状の支持体に設けられた構成の装置が示されている。検査時には、被検体は薄いカップ状の保持部材により保持され、保持部材と変換素子との間には、音響波が伝搬可能な水などの音響媒体が設けられる。光は支持体の下方から保持部材及び音響媒体を介して被検体に照射され、被検体内で発生する音響波は保持部材及び音響媒体を介して変換素子に到達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０３０８１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような被検体を囲うように保持する保持部材を備える装置の場合、ユーザビリティの観点において被検査者（以下、「被検者」ともいう）への負荷が少ない等の利点がある。一方、検査者（以下、「検者」ともいう）や術者に提示される画像については更なる改良を要する。そこで本発明は、検者や術者であるユーザーに提示される画像としてより良い画像を取得可能な装置及び方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の被検体情報取得装置は、光源と、被検体を囲うように保持する保持部材と、前記光源からの光が照射されることにより発生する音響波を受信する変換素子と、前記変換素子から出力される受信信号を用いて分布情報を取得する信号処理手段と、を備え、前記保持部材は、前記光を吸収し音響波を発生するマーカーを備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の表示方法は、光が照射されることにより被検体内から発生する音響波に起因する受信信号と、被検体を保持する保持部材が備えるマーカーからの音響波に起因する受信信号と、を用いて分布情報を生成するステップと、前記分布情報を表示するステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の被検体情報取得方法は、光が照射されることにより発生する、被検体を保持する保持部材に設けられたマーカーからの音響波に起因する受信信号を用いて、前記保持部材と前記変換素子との間の音響媒体の音速を設定するステップと、光が照射されることにより被検体内から発生する音響波に起因する受信信号と、前記音速の情報と、を用いて、前記分布情報を生成するステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、ユーザーに提示するための画像としてより良い画像を取得するができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の装置構成を示す模式図である。
【図２】マーカーの構成を説明するための模式図である。
【図３】マーカーの構成を説明するための模式図である。
【図４】実施例２の装置構成を示す模式図である。
【図５】分布情報を説明するための模式図である。
【図６】ＸＹ断面における断層像を示す分布情報の模式図である。
【図７】マーカーの構成を説明するための模式図である。
【図８】第２の実施形態の装置構成を示す模式図である。
【図９】マーカーの構成を説明するための模式図である。
【図１０】分布情報を説明するための模式図である。
【図１１】処理内容を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。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。
【００１２】
本発明の被検体情報取得装置は、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、被検体内の複数位置のそれぞれに対応する特性値を示す特性情報を取得する。取得される特性情報は、光エネルギーの吸収率を反映している。具体的な特性情報としては、発生した音響波の初期音圧、初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度、吸収係数、組織を構成する物質の濃度、等を反映した特性情報がある。物質の濃度とは、例えば、酸素飽和度、トータルヘモグロビン濃度、オキシヘモグロビンあるいはデオキシヘモグロビン濃度などである。また、複数位置の特性情報を基に、２次元又は３次元の分布情報を生成してもよい。分布情報は画像データとして生成され得る。
【００１３】
なお、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を主な目的とする。よって、被検体としては生体の一部、具体的には人や動物の乳房などの検査対象が想定される。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
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。
【００１５】
（全体的な装置構成）
図１は本実施形態の被検体情報取得装置の構成を示す模式図である。本実施形態の被検体情報取得装置は、光源１２１、音響波を受信する複数の変換素子１１５、被検体を保持する保持部材１０９、変換素子１１５からの受信信号を用いて被検体内の特性情報を取得する信号処理手段１３３を少なくとも備える。
【００１６】
光源１２１からの光は光伝送部１２３により伝送され、光出射部１２５から出射される。出射された光は、音響マッチング液１１９及び保持部材１０９を介して被検体１０３に照射される。光が照射されることにより被検体内の複数の位置で発生した音響波は、保持部材１０９及び音響媒体を介して複数の変換素子１１５に到達する。
【００１７】
複数の変換素子１１５のそれぞれは音響波を受信することにより時系列の受信信号を出力し、該受信信号は信号収集手段１３１に入力される。信号処理手段１３３は、信号収集手段１３１から出力される信号を用いて、被検体内の特性情報を含む分布情報を生成する。
【００１８】
（光源１２１）
光源１２１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。具体的には効率的に音響波を発生させるため、１〜１００ナノ秒程度のパルス幅が設定される。波長としては６００ｎｍから１１００ｎｍ程度の波長が好ましい。具体的な光源の例としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザやアレクサンドライトレーザなどのパルスレーザが好ましい。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光を励起光とするＴｉ：ｓａレーザやＯＰＯレーザを用いてもよい。このほか半導体レーザなども使用可能である。また、光源１２１からの光は光伝送部１２３により光出射部１２５まで伝送される。光伝送部１２３は、レンズ、ミラー、光ファイバ等の光学系を用いることができる。光出射部１２５は拡散板やレンズなどの光学系を用いることができる。光出射部１２５は支持体１１３と一体となっている。
【００１９】
（支持体１１３）
支持体１１３は複数の変換素子１１５を固定支持する部材である。図１に示すように、支持体１１３は球面を備えるボウル状部を有している。このボウル状部の内壁側に複数の変換素子１１５の受信面が配置される。また、支持体１１３は、ボウル状部より被検体側の位置にボウル状部の直径よりも大きな枠部１１７を備えている。検査時には、ボウル状部及び枠部１１７内に音響媒体である音響マッチング液１１９が入れられる。音響マッチング液１１９は人体の音響インピーダンスと近く、音響波の減衰が小さい材料を用いる。例えば１．３ＭＲａｙｌｓ以上２ＭＲａｙｌｓ以下であることが好ましい。具体的な材料としては、水や油が好ましい。
【００２０】
支持体１１３はステージ１２７上に設けられており、移動機構１２９は、支持体１１３を被検体１０３に対してＸＹ面内（水平方向）において相対移動させることができる。移動機構１２９はステッピングモーター等のモータを備える。支持体１１３の移動の軌道としては、２次元スパイラル状の軌道や、直線状の軌道が好ましい。また、移動機構１２９は支持体１１３をＺ方向へ移動させたり、所定の軸を中心に回転させたりしてもよい。また、上記したように支持体１１３には光出射部１２５が設けられており、被検体１０３の下方から光が照射される。
【００２１】
（変換素子１１５）
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。
【００２２】
複数の変換素子１１５は、受信面がボウル状部の球面に沿って配置されている。配置のパターンとしては、特許文献１のように複数の変換素子１１５が３次元スパイラル状に並ぶようなパターンが好ましい。球面に沿って配置することにより、各変換素子１１５の受信感度の高い方向が特定の領域を向くよう構成することができる。
【００２３】
典型的には、変換素子の受信面（表面）の法線方向が受信感度の最も高い方向となる。よって球面に沿って並べることにより、各変換素子１１５の受信感度が所定レベルより高い方向を、半球状のボウル状部の曲率中心付近（特定の領域）に向けることができる。特に、複数の変換素子１１５は、それぞれの最も感度の高い方向がボウル状部の曲率中心付近で交わるように配置されていることが好ましい。
【００２４】
本実施形態では、各変換素子１１５の受信感度が所定レベルより高い方向が向けられた領域を高分解能化することができる。本明細書ではこのように、高感度で受信することができる領域を高感度領域と呼び、高感度領域は結果的に高分解能領域となる。なお、高分解能領域の好ましい範囲としては最高分解能の点から最高分解能の半分の分解能となる範囲までの領域を指す。具体的には、下記式（１）における直径ｒが高分解能領域の直径を示す。
【００２５】
【数１】
2015085013.tif 000003
【００２６】
Ｒは許容できる分解能、ＲＨは最高分解能、ｒ０は変換素子を配置する球の直径、Φｄは変換素子１１５の直径である。
【００２７】
ただし、本実施形態において、複数の変換素子１１５の配置は、上記例に限定されず、所望の高感度領域を形成できる配置であればよい。高感度領域を形成できる配置とは、各変換素子１１５の最も受信感度の高い方向同士が平行である配置の場合よりも、音響波を高感度に受信することができる配置である。そして、複数の変換素子１１５の配置によって決定される高感度領域は、検査時において被検体が配置される想定される領域に形成される。
【００２８】
具体的には、複数の変換素子１１５のうち、少なくとも２つの変換素子１１５の最も受信感度の高い方向が、特定の領域に向かうように配置するとよい。つまり、複数の変換素子１１５のうち一部の変換素子１１５と、前記一部の変換素子１１５とは異なる変換素子１１５と、のそれぞれの最も受信感度の高い方向が異なり、且つ、前記それぞれの最も受信感度の高い方向が特定の領域を向くとよい。好ましくは、複数の変換素子のうち少なくとも一部の変換素子のそれぞれの受信感度の最も高い方向が交差するような配置であるとよい。
【００２９】
このように、特定の領域に最も受信感度の高い方向が向かうことにより、各変換素子１１５の最も受信感度の高い方向同士が平行であるときと比べて、特定の領域から発生した音響波をより高感度に受信することができる。その結果、各変換素子１１５の最も受信感度の高い方向同士が平行であるときと比べて、特定の領域における画像の分解能を高くすることができる。
【００３０】
また、このような配置は、複数の変換素子１１５のうち少なくとも一部の変換素子１１５同士の指向軸（最も受信感度の高い方向に沿った軸）が集まるような配置であるといえる。
【００３１】
このような配置は、変換素子１１５の受信面同士が支持体１１３の内側を向くような配置であるともいえる。つまり、変換素子１１５が、球面等の曲面を備える支持体に設けられる場合、曲率中心側の表面に沿って変換素子１１５の受信面が配置される。さらに、変換素子１１５が、複数の平面の組合せ（好ましくは平面同士のなす角度が鈍角）からなる面を備える支持体に設けられる場合、その内側表面（凹状になっている側の表面）に沿って受信面が配置される。
【００３２】
なお、本明細書において、「球面」とは真球上の面以外の球面も含む。つまり、半球面等の開口がある球面を含む。また、「球面」と見なせる程度の表面上の凹凸がある面や、球面と見なせる程度の楕円体（楕円を三次元へ拡張した形であり、表面が二次曲面からなる形）上の面も含む。
【００３３】
（保持部材１０９）
保持部材１０９は、被検者１０１をうつぶせ（伏臥位）に寝かせる寝台１０５の開口部に設けられている。被検体１０３である乳房は、開口部から挿入され保持部材１０９に保持される。保持部材１０９は、被検体を囲うように保持する。なお、「被検体を囲う」とは、被検体の全方向を包囲する必要はない。保持部材１０９はカップ状の部材であることが好ましく、カップ状にすることにより被検体１０３を重力方向の下側から支持することができる。
【００３４】
保持部材１０９は、人体の音響インピーダンスに近い材料を選択することが好ましい。例えば、１．３ＭＲａｙｌｓ以上２ＭＲａｙｌｓ以下であることが好ましい。このような特性の材料を用いることにより、被検体１０３と保持部材１０９の界面での音響波の反射を抑えることが可能となる。また、音響波の多重反射によるノイズを低減するために、保持部材１０９は薄いものが良い。例えば１００μｍ以下の厚みであることが好ましい。さらに、光は保持部材１０９を通して被検体１０３に照射されるため、保持部材１０９の材料としては、使用する波長帯域の光の透過率が高いもの（好ましくは９０％以上）が良い。具体的な保持部材１０９の材料としては、ポリメチルペンテン、ポリエチレンテレフタレート等が好適である。
【００３５】
本実施形態の保持部材１０９は、光を吸収し音響波を発生する光吸収体であるマーカー１１１を備えている。マーカーは保持部材のカップ状部分より光の吸収係数が高い。本実施形態ではマーカー１１１からの音響波に起因する受信信号を用いることにより、ユーザーである検者や術者に提示する画像（つまり表示手段に表示する画像）の視認性を上げることができる。マーカー１１１としては、黒や灰色などの色を持った光吸収体があげられる。ただし、マーカー１１１から発生する音響波の強度が強すぎると、被検体の特性情報を取得する際のノイズとなる場合があるので、マーカー１１１から発生する音響波の強度が被検体内から発生する音響波の強度と同程度かそれより一桁程度小さいことが望ましい。被検体内で光を吸収する代表的な物質であるヘモグロビンの吸収係数が０．３／ｍｍから０．９／ｍｍであることを考慮すると、マーカー１１１の吸収係数は例えば０．０５／ｍｍ以上１．０／ｍｍ以下の吸収係数であることが好ましい。
【００３６】
マーカーの形状は、点状、ライン状、マトリックス状、放射状、円状、等、用途に応じて選択するとよい。
【００３７】
（信号収集手段１３１）
信号収集手段１３１は、複数の変換素子１１５のそれぞれから出力される時系列の受信信号をチャネル毎に収集する回路である。一般的にＤＡＳ（Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる回路を用いることができる。具体的には、信号収集手段１３１は、受信信号を増幅する増幅器、アナログの受信信号をデジタル化するＡＤ変換器、受信信号を記憶するメモリ等を含む。
【００３８】
信号処理手段１３３は、信号収集手段１３１から出力される受信信号を用いて、被検体内の特性情報を含む分布情報を取得する。具体的には、チャネル毎の受信信号を用いて画像再構成を行う再構成手段４３３を備える。画像再構成手法としては、米国特許第５７１３３５６号明細書に記載されているＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｂａｃｋ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＵＢＰ）や、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ）等の公知の再構成手法を用いることができる。画像再構成を行うことにより、チャネル毎の時系列の受信信号を、２次元又は３次元座標軸上の分布（被検体内の空間に対応する分布）を生成することができる。再構成手段４３３としては、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップ、等を用いることができる。
【００３９】
また、信号処理手段１３３は、信号収集手段１３１から出力される受信信号を記憶する信号記憶手段４０１を備えていてもよい。信号記憶手段４０１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、信号記憶手段は、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。
【００４０】
（画像処理手段１３４）
画像処理手段１３４は、表示手段５０５に表示するための画像データを生成する。具体的には、信号処理手段１３３により作成された分布情報を基に画像データを生成する表示画像生成手段５０３を含む。表示画像生成手段５０３は、分布内の各位置の強度値を輝度値に変換する処理や、分布情報と並べて表示するためのガイド情報を生成する処理等を行うことができる。表示画像生成手段５０３は、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップ、等を用いることができる。
【００４１】
また、画像処理手段１３４は、信号処理手段１３３から出力される分布情報や、表示画像生成手段５０３により生成された画像データを記憶することが可能な画像記憶手段５０１を備えてもよい。画像記憶手段５０１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、信号記憶手段は、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。
【００４２】
また、表示手段５０５は、画像処理手段１３４から出力されたデータをもとに画像を表示する表示装置である。ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）、有機ＥＬディスプレイ等で構成することができる。なお、表示手段５０５は、被検体情報処理装置が有する構成とはせずに、別に用意して被検体情報取得装置に接続してもよい。
【００４３】
以下、本実施形態における各実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００４４】
本実施例では、被検体の特性情報とマーカーとを表示する例について説明する。被検体情報取得装置は図１と同様の装置を用いることができ、マーカーの構成を詳細に示した模式図を図２に示す。図２（ａ）は保持部材１０９を側面から見た模式図であり、図２（ｂ）は上面から見た模式図である。保持部材１０９のカップ状部には、格子状に配置されたライン状のマーカー１１１ａが設けられている。マーカー１１１ａは、光源１２１から射出されたパルス光の照射により音響波を発生する。例えばマーカー１１１ａは灰色に着色したアクリルからなり、ライン幅は０．５ｍｍ程度のラインである。
【００４５】
本実施例では、被検体１０３が保持部材１０９に保持されている状態で光が照射されることにより、信号処理手段１３３は、被検体１０３からの音響波起因の受信信号と、マーカー１１１ａからの音響波起因の受信信号と、が含まれた受信信号を取得する。信号処理手段１３３はこの２つの信号成分を含んだ受信信号を基に画像再構成を行い、被検体内の特性情報とマーカー起因の情報とを含む３次元の分布情報を生成する。
【００４６】
このような分布情報を示す画像が表示されることにより、ユーザーは、保持部材１０９の位置を容易に把握することができる。つまり、分布情報を示す画像内におけるマーカー１１１ａの位置を基準とすることにより、被検体１０３、保持部材１０９、音響マッチング液１１９、のそれぞれに対応する画像内の位置が把握できる。
【００４７】
一方、マーカーを設けていない場合、保持部材１０９や音響マッチング液１１９の音響インピーダンスは、被検体１０３の音響インピーダンスと近い材料を選択しているため、音響波を受信することにより得られる画像上の被検体位置が分かりづらくなる。
【００４８】
つまり、本実施例のように保持部材１０９がマーカーを備えることにより、ユーザーに提示する画像内における被検体１０３の位置の視認性を向上することができる。
【００４９】
マーカーの形状は図２に示した形状に限定されず、例えば図３のような点状のマーカー１１１ｂであってもよい。図３（ａ）は保持部材１０９の側面から見た模式図であり、図３（ｂ）は上面から見た模式図である。その他、直線状や、放射状、円状であってもよい。
【実施例２】
【００５０】
本実施例では、音響波に基づいて生成された画像だけでなく、光学撮像手段により撮像された画像も表示する。
【００５１】
図４は本実施例の被検体情報取得装置を示す模式図である。図４において、図１と共通する部材には同一番号を付加し、説明は省略する。本実施例の被検体情報取得装置は、支持体１１３に光学撮像手段３０１が設けられている。
【００５２】
光学撮像手段３０１は、光学像を取得する撮像装置であり、いわゆるカメラを示す。また、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）カメラと呼ばれる３次元の光学画像を撮影できる撮像装置も含む。光学撮像手段３０１は、支持体１１３の内部空間内の下方から、マーカー１１１（マーカー１１１ａ）と、保持部材１０９に保持された状態の被検体１０３の様子（つまり外観形状）を撮像可能な位置に設けられている。
【００５３】
画像処理手段１３４は、光学撮像手段３０１により得られた光学画像（いわゆる写真）と、信号処理手段１３３から入力される分布情報の画像と、を同じ画面内に表示する。このような表示方法を行うことにより、被検体１０３の外観形状と、被検体１０３内の分布情報と、を対比して見ることができ、ユーザーによる視認性が向上する。
【実施例３】
【００５４】
本実施例では、分布情報内におけるマーカー起因の情報が低減された画像を生成するモードを有する例について説明する。被検体情報取得装置は図１又は図４と同様の装置を用いることができる。
【００５５】
本実施例では、検査の前に、保持部材１０９が被検体１０３を保持していない状態（つまり被検体１０３が保持手段内にない状態）で光照射することにより得られる受信信号を信号記憶手段４０１に記憶しておく。なお、この場合、保持部材１０９内には、被検体１０３の代わりに、人体と音響特性が似ている模擬部材（ファントム部材）、水や油等の音響媒体、等の保持部材１０９と音響インピーダンスが近い音響整合部材を設けることが好ましい。これは、マーカー１１１から発生した音響波が保持部材１０９内で多重反射することを抑制するためである。
【００５６】
検査の際は、信号処理手段１３３には、今までの実施例と同様に、保持部材１０９が被検体１０３を保持している状態（つまり被検体１０３が保持手段内に存在する状態）の受信信号（第１受信信号とする）が入力される。そして、信号処理手段１３３は、信号記憶手段４０１内に記憶されている被検体１０３がない状態における受信信号（第２受信信号とする）を読み出し、第１受信信号と第２受信信号とを用いて、マーカー１１１に起因する信号成分を低減する。典型的には、第１受信信号から第２受信信号を減算処理する。
【００５７】
このような処理により、マーカー１１１起因の信号成分が低減された受信信号を取得することができる。なお、マーカー起因の信号成分を完全に削除できなくても低減できていれば良い。再構成手段４３３は、この低減処理後の信号を用いて画像再構成を行う。これにより、マーカー起因の情報が低減された分布情報（第２分布情報とする）を取得することができる。なお、第２分布情報だけでなく、実施例１の方法により被検体の特性情報とマーカーとを含む分布情報（第１分布情報とする）も作成してもよい。
【００５８】
本実施例により得られる分布情報を模式的に示した様子を図５に示す。図５（ａ）は、第１分布情報を示す３次元画像においてＺ方向の最大値をＸＹ面に投影した図であり、図５（ｂ）は第２分布情報を示す３次元画像においてＺ方向の最大値をＸＹ面に投影した図である。図５（ｂ）に示すように、第２分布情報から生成される画像には、マーカーが現れていない。このように、マーカーの情報を含まない画像を表示することにより、被検体の内部の特性情報を詳細に観察することができる。
【００５９】
また、画像処理手段１３４は、第１分布情報と第２分布情報とを切り替えて表示するモード、第１分布情報と第２分布情報とを並べて表示するモード、のうち少なくともいずれかを実行可能であることが好ましい。また、第１分布情報と第２分布情報のうちどちらか一方の画像のみを表示するモードを実行してもよい。このように、第１分布情報のようにマーカーを含んだ画像で被検体の位置を把握し、第２分布情報のようにマーカー情報が低減された画像によりマーカー情報に邪魔されることなく被検体内部を把握することが可能となる。
【実施例４】
【００６０】
本実施例では実施例３と同様に、マーカー起因の情報が低減された画像を生成するモードを有する例について説明する。実施例３とは、第２分布情報の作成方法が異なる。被検体情報取得装置は図１又は図４と同様の装置を用いることができる。
【００６１】
本実施例においても、検査の前に、保持部材１０９が被検体１０３を保持していない状態（つまり被検体１０３が保持手段内にない状態）で光照射することにより得られる受信信号（第２受信信号）を取得する。ただし、本実施例では、再構成手段４３３は、第２受信信号に基づいて画像再構成を行うことにより、被検体１０３のない状態、つまり被検体１０３の特性情報が含まれていない分布情報（第３分布情報）を生成する。画像記憶手段５０１は、この第３の分布情報を記憶しておく。
【００６２】
検査の際は、信号処理手段１３３には、今までの実施例と同様に、保持部材１０９が被検体１０３を保持している状態（つまり被検体１０３が保持手段内に存在する状態）の受信信号（第１受信信号とする）が入力される。そして再構成手段４３３は、第１受信信号に基づいて画像再構成を行い、第１分布情報を生成する。
【００６３】
画像処理手段１３４は、第１分布情報と第３分布情報とを用いて、マーカー起因の情報が低減された分布情報を生成する。典型的には、第１分布情報から第３分布情報を減算処理する。このような処理により、マーカー１１１起因の成分が低減された分布情報（第２分布情報）を取得することができる。なお本実施例においても、マーカー起因の成分を完全に削除できなくても低減できていれば良い。
【００６４】
また、本実施例においても画像処理手段１３４は、第１分布情報と第２分布情報とを切り替えて表示するモード、第１分布情報と第２分布情報とを並べて表示するモード、のうち少なくともいずれかを実行可能であることが好ましい。また、第１分布情報と第２分布情報のうちどちらか一方の画像のみを表示するモードを実行してもよい。このように、第１分布情報のようにマーカーを含んだ画像で被検体の位置を把握し、第２分布情報のようにマーカー情報が低減された画像によりマーカー情報に邪魔されることなく被検体内部を把握することが可能となる。さらに、本実施例では、第３分布情報も得られているため、この第３分布情報を表示してもよい。
【００６５】
また、本実施例において、第３分布情報は、検査前に生成する場合に限定されない。第２受信信号を信号記憶手段４０１に記憶しておけば、第１分布情報の生成と同じ期間や、第１分布情報の後に作成することができる。
【実施例５】
【００６６】
本実施例では、保持部材１０９の位置又は被検体１０３の位置を示すガイド情報を生成し表示する例について説明する。被検体情報取得装置は図１又は図４と同様の装置を用いることができる。
【００６７】
本実施例では、画像処理手段１３４が、マーカー１１１起因の受信信号を用いて保持部材１０９の位置又は被検体１０３の位置を示すガイドを生成する。そして生成したガイド情報を、実施例１−４に記載の処理により得られる第１分布情報、又は第２分布情報内に重畳して表示する。
【００６８】
図６を用いて詳細に説明する。図６は、ＸＹ断面における断層像を示す分布情報の画像の模式図である。図６（ａ）は、ガイドが表示されていない第２分布情報の断層像を示し、図６（ｂ）は、ガイドが重畳表示された第２分布情報の断層像の模式図である。図６（ｂ）では、保持部材１０９の位置を示すガイドとして、保持部材１０９の輪郭を示す円６０３が表示されている。
【００６９】
なお、図６（ａ）（ｂ）において、紙面左図が保持部材１０９の先端側（下側）の断層像、紙面中央の図が保持部材１０９の中央部の断層像、紙面右図が胸壁側の断層像をそれぞれ示している。
【００７０】
このように、マーカー１１１起因の情報自体を表示しない場合においても、保持部材１０９の位置を示すガイド情報を表示することにより、被検体の位置を把握することができる。また、第１分布情報のようにマーカー１１１起因の情報を表示する場合においても、断層像のスライス位置によってはマーカーが表示されない場合がある。このような場合であっても、ガイド情報を付随して表示することにより被検体の位置を把握することができるため好ましい。
【００７１】
ガイド情報は、マーカー１１１起因の信号成分が含まれる受信信号を用いることにより生成することができる。また受信信号から直接生成せず、第１分布情報又は第３分布情報から生成してもよい。
【００７２】
ガイドの形状は、図６のように輪郭を示す円状だけでなく、保持部材１０９内の領域と保持部材１０９外の領域とで色分けしてもよく、ユーザーが被検体の位置を把握できるガイドであればどのようなガイドでもよい。
【実施例６】
【００７３】
本実施例では、画像の向きを把握可能なマーカーの例について説明する。被検体情報取得装置は図１又は図４と同様の装置を用いることができる。
【００７４】
本実施例のマーカーの模式図を図７に示す。図７（ａ）は保持部材１０９の側面から見た模式図であり、図７（ｂ）は上面から見た模式図である。図７（ａ）（ｂ）においてマーカー１１１ｃは、被検者１０１の頭側の位置にあり、且つ、体の軸方向（頭側から足側に延びる方向）を示す線状の形状でしている。
【００７５】
このようなマーカー１１１ｃは、保持部材１０９として球面を有するカップ状のような部材を用いた場合に有効である。半球状のカップのように軸対称の構成である場合、分布情報を示す３次元画像を任意に回転させながら表示すると、各タイミングにおいて表示されている３次元画像の向きが、被検体１０３をどちら側から見た場合の画像か直感的に把握しづらい可能性がある。例えば、頭側から見ている場合の画像なのか、右手側から見ている場合の画像なのか等が分かりづらい。
【００７６】
しかしながら、保持部材１０９の中心軸（曲率中心を通る軸）に対して非対称形状のマーカー１１１ｃを設けることにより、表示される３次元画像内のマーカー１１１ｃの見え方が方向によって異なるため、どちらの方向から見ている画像か直感的に把握しやすい。
【００７７】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、マーカーを用いて変換素子１１５と保持部材との間の音響媒体の音速（音響波の伝搬速度）を設定する例について説明する。
【００７８】
図８は本実施形態の被検体情報取得装置の構成を示す模式図である。図８の装置では音速設定手段２０１が設けられている。第１の実施形態において説明した部材と同様の部材については同一の番号を付与し、説明を省略する。
【００７９】
本実施形態では、マーカー１１１からの音響波に起因する受信信号を用いることにより、音速設定手段２０１により音速が設定される。以下の実施例において詳細を説明する。なお、本実施形態においても、第１の実施形態を適用して、マーカー１１１やガイドの情報をユーザーに提示する画像に表示してもよい。つまり、実施例１−６を本実施形態に組み合わせてもよい。
【実施例７】
【００８０】
本実施例では、マーカー１１１の画像を基にユーザーが音速を設定可能となっている構成について説明する。図９は、保持部材１０９が備えるマーカー１１１の構成を詳細に示した模式図であり、図９においてはマーカー１１１ｄとして示す。図９（ａ）は保持部材１０９を側面から見た模式図であり、図９（ｂ）は上面から見た模式図である。
【００８１】
図９では、保持部材１０９のカップの頂点（重力方向下側の頂点）に点状のマーカー１１１ｄが設けられている。マーカー１１１ｄは、光源１２１から射出されたパルス光の照射により音響波を発生する。例えば灰色に着色したアクリルからなり、点の大きさは直径約０．５ｍｍである。なお、マーカーの形状は第１の実施形態にて説明したように、所望の形状を用いるとよい。
【００８２】
本実施例では、被検体１０３が保持部材１０９に保持されている状態で光が照射されることにより、信号処理手段１３３は、被検体１０３からの音響波起因の受信信号と、マーカー１１１ｄからの音響波起因の受信信号と、が含まれた受信信号を取得する。
【００８３】
ここで、音速の設定の重要性について説明する。音響マッチング液１１９の音速は温度によって変化する。検査の際、音響マッチング液１１９の温度変化が起こった場合、音速の設定値と実際の音速値がずれると、画像の解像度が低下する可能性がある。これを、図１０を用いて説明する。
【００８４】
図１０（ａ）は、音響マッチング液１１９の音速を正しく設定した場合の、マーカー１１１ｄを含むＸＹ断面で切り出した分布情報の２次元画像の模式図である。図１０（ｂ）は実際の音速とは異なる音速を設定した場合の、マーカー１１１ｄを含むＸＹ断面で切り出した分布情報の２次元画像の模式図である。音速を正しく設定した場合、マーカー１１１ｄの情報は点として解像されるが、音速が間違っている場合は、リング状となり解像度は劣化する。
【００８５】
そこで、本実施例では、ユーザーからの指示に基づき、音速設定手段２０１は、マーカー１１１ｄが高解像度で画像化できるように音響マッチング液１１９の最適な音速を設定可能に構成されている。具体的には、信号処理手段１３３は、得られる受信信号を基に画像再構成を行う場合において、あらかじめ用意された複数の異なる音速値を用い、音速値毎の分布情報を生成する。つまり、複数の分布情報を生成する。画像処理手段１３４は、その複数の分布情報を表示手段５０５に表示する。
【００８６】
ユーザーは、複数の分布情報の画像を見ながら、最もマーカー１１１ｄのコントラストが良い画像を判断し、入力手段（不図示）を介して音速設定手段２０１に指示する。音速設定手段２０１は、ユーザーからの指示を受け、信号処理手段１３３に指示された音速の情報を最適音速として設定する。
【００８７】
信号処理手段１３３は、設定された最適音速を用いて再度分布情報を生成する。もしくは、すでに取得されている、最適音速と同じ音速を用いて生成した際の分布情報を、画像処理手段１３４に再度出力してもよい。
【００８８】
また、被検体１０３に対して支持体１１３が移動しながら複数の検出位置で音響波を取得する場合、ある検出位置（第１の検出位置）で得た受信信号を基に上記の最適音速の設定を行い、その他の検出位置（第２の検出位置）でその最適音速を用いてもよい。つまり信号処理手段１３３は、第２の検出位置で得られる受信信号と、最適音速と、を用いて画像再構成を行ってもよい。
【００８９】
本実施例によれば、マーカー１１１ｄ起因の画像を基にユーザーが入力した音速を設定することができるので、最終的により解像度の向上した分布情報を得ることができる。なお、本実施例のマーカー１１１ｄは、保持部材１０９の頂点に設けられている。これは、マーカー１１１ｄで発生した音響波起因の信号成分がアーチファクトとして分布情報に付加されることを抑えるためである。このような位置にマーカー１１１ｄを設けると、複数の変換素子１１５の大半に、マーカー１１１ｄで発生した音響波が、被検体１０３で発生した音響波より時間的に早く到達する。したがって、分布情報を得る際に、マーカー１１１ｄで発生した音響波が重畳される割合を小さくできる。
【００９０】
ただし、マーカー１１１ｄで発生した音響波によるアーチファクトが画像に与える影響が小さい場合はカップの頂点以外の場所に設けてもよい。また、被検体１０３に対して支持体１１３を移動させる場合は、カップの頂点と複数の変換素子１１５との位置関係も変わる。このような場合は、支持体１１３の移動パターンの初期位置に対して一番近い位置にマーカー１１１ｄを設けるとよい。
【００９１】
さらに、上記例では、被検体１０３が保持部材１０９に保持されている状態（検査状態）において受信信号を取得し、この受信信号を用いて生成された分布情報を基に音速が設定されたが、本実施例はこれに限定されない。検査の直前のように、被検体１０３を保持部材１０９保持していない状態で取得した受信信号を用いて生成された分布情報を基に音速が設定されてもよい。
【実施例８】
【００９２】
本実施例では、音速設定手段２０１が音速を決定する例について説明する。本実施例では被検体情報取得装置は図８と同様の装置を用いることができる。ただし、音速設定手段２０１が、最適な音速を決定する機能を有する点が実施例７とは異なる。また、マーカーについても図９と同様のマーカー１１１ｄを用いた例を説明する。図１１は本実施例の音速設定手段２０１及び信号処理手段１３３の処理内容を説明するためのフロー図である。
【００９３】
本実施例では、まずＳ１０１において、信号処理手段１３３は、被検体１０３が保持部材１０９に保持されている状態において取得された受信信号を取得する。
【００９４】
Ｓ１０２では、信号処理手段１３３は、あらかじめ用意された複数の異なる音速値を用い、音速値毎の分布情報を生成する。つまり複数の分布情報を生成する。
【００９５】
Ｓ１０３では、音速設定手段２０１は、複数の分布情報をもとに、マーカー１１１ｄのコントラストが最大となる、音響マッチング液の音速を決定する。例えば、複数の分布情報のうち、マーカー１１１ｄの位置する領域中におけるＸ軸方向の強度分布の半値幅が最小になる分布情報を、マーカー１１１ｄのコントラストが最も良い分布情報として決定する。その選択した分布情報を作成した際に用いた音速を、最適音速として決定するとよい。
【００９６】
Ｓ１０４では、音速設定手段２０１により決定された最適音速の情報が信号処理手段１３３に設定され、信号処理手段１３３は、最適音速と受信信号とを用いて分布情報を生成する。もしくは、すでにＳ１０２において取得されている、最適音速と同じ音速を用いて生成した際の分布情報を、画像処理手段１３４に再度出力してもよい。
【００９７】
本実施例によれば、実施例７のようにユーザーが音速の指示を入力することなく、音速が決定されるため、ユーザーの負荷なく高解像度の分布情報を得ることができる。
【００９８】
なお、被検体に対して支持体１１３が移動しながら複数の検出位置で音響波を取得する場合、ある検出位置（第１の検出位置）で得た受信信号を基に上記フローで最適音速の決定を行い、その他の検出位置（第２の検出位置）でもその最適音速を用いてもよい。つまり信号処理手段１３３は、第１の検出位置での分布情報から求められた最適音速と、第２の検出位置において得られる受信信号と、を用いて画像再構成を行ってもよい。
【００９９】
さらに、上記例では、被検体１０３が保持部材１０９に保持されている状態（検査状態）において受信信号を取得し、この受信信号を用いて生成された分布情報を基に音速が設定されたが、本実施例はこれに限定されない。検査の直前のように、被検体１０３を保持部材１０９保持していない状態で取得した受信信号を用いて生成された分布情報を基に音速が設定されてもよい。
【０１００】
（実施例８の変形例）
音速設定手段２０１は、図１１のように分布情報からではなく、受信信号から直接音速を決定してもよい。つまり、音速設定手段２０１は、信号収集手段１３１から出力される受信信号の時間軸方向の強度変化から音速を決定してもよい。
【０１０１】
具体的には、音速設定手段２０１は、信号収集手段１３１からのチャネル毎の時系列の受信信号と、光検出センサ（不図示）からの光の照射タイミングの情報と、を用いる。マーカー１１１ｄと変換素子１１５との距離は既知とする。これにより、光照射タイミングをマーカー１１１ｄからの音響波発生タイミングとみなし、最初に到達する受信信号をマーカー１１１ｄからの音響波による成分とみなすことにより、音速設定手段２０１はマーカー１１１ｄからの音響波の到達時間が計算できる。到達時間が分かれば、その到達時間とマーカー１１１ｄと変換素子１１５との距離とから、音速設定手段２０１は音響マッチング液１１９の音速を求めることができる。
【０１０２】
以降の処理は図１１のＳ１０４と同じである。この音速決定方法によっても、ユーザーが音速の指示を入力することなく音速が決定されるため、ユーザーの負荷なく高解像度の分布情報を得ることができる。
【０１０３】
＜第３の実施形態＞
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した各実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０１  被検者
１０３  被検体
１０９  保持部材
１１１  マーカー
１１３  支持体
１１５  変換素子
１２１  光源
１３１  信号収集手段
１３３  信号処理手段
１３４  画像処理手段
【図１】
2015085013.tif 000004
【図２】
2015085013.tif 000005
【図３】
2015085013.tif 000006
【図４】
2015085013.tif 000007
【図７】
2015085013.tif 000008
【図８】
2015085013.tif 000009
【図９】
2015085013.tif 000010
【図１１】
2015085013.tif 000011
【図５】
2015085013.tif 000012
【図６】
2015085013.tif 000013
【図１０】
2015085013.tif 000014